热处理工程师考试内容你真的都会了

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1、常用的淬火方法有哪些,说明选用不同淬火方法的原则?

淬火方法1、单液淬火——在一种淬火介质中冷却到底的工艺,单液淬火组织应力热应力都比较大,淬火变形大。2、双液淬火——目的:在~Ms之间快冷,使VVc,在Ms以下缓慢冷却,以降低组织应力。碳钢:先水后油。合金钢:先油后空气。3、分级淬火——将工件取出后在某一温度停留使工件内外温度一致,然后空冷的工艺,分级淬火是在空冷时发生M相变得,内应力小。4、等温淬火——指在贝氏体温度区等温,发生贝氏体转变,内应力减小,变形小。

淬火方法选择的原则既要考虑满足性能的要求,同时要尽量降低淬火应力,以免淬火变形与开裂。

2、化学气相沉积与物理气象沉积技术的区别是什么,它们的主要应用场合?

化学气象沉积主要是CVD法,含有涂层材料元素的反应介质在较低温度下气化,然后送入高温的反应室与工件表面接触产生高温化学反应,析出合金或金属及其化合物沉积于工件表面形成涂层。

Cvd法的主要特点:1可以沉积各种晶态或非晶态的无机薄膜材料.2纯度高,集体的结合力强。3沉积层致密,气孔极少,4均度性好,设备及工艺简单。5反应温度较高。

应用:在钢铁、硬质合金、有色金属、无机非金属等材料表面制备各种用途的薄膜,主要是绝缘体薄膜,半导体薄膜,导体及超导体薄膜以及耐蚀性薄膜。

物理气象沉积:气态物质在工件表面直接沉积成固体薄膜的过程。称PVD法。有三种基本方法,真空蒸镀,溅射镀膜和离子镀。应用:耐磨涂层,耐热涂层,耐蚀涂层,润滑涂层,功能涂层装饰涂层。、

3、说明疲劳断口的微观形貌和宏观形貌。

微观:是在微观电子显微镜下观察到的条形花样,称为疲劳条带或疲劳辉纹。疲劳条带有延性和脆性两种,疲劳条带具有一定的间距,在某种特定的条件下,每条条纹与一次应力循环相对应。宏观:多说情况下具有脆性断裂特征,不发生肉眼可见得宏观变形,典型的疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区、和最终瞬断区组成。疲劳源面积较少平坦有时呈光亮镜面,裂纹扩展区呈河滩或贝壳花样,有一些间距不等的疲劳源为圆心的平行弧线。瞬断区的微观形貌取材料的特性载荷方式与大小等,可能为韧窝或准解离,解离沿晶断口或混合形。

4、指出感应加热淬火常出现的三种质量问题,试分析其原因。

1)、开裂:加热温度过高、温度不均;淬火介质及温度温度选择不当;回火不及时且回火不足;材料淬透性偏高,成分偏析、有缺陷,含过量夹杂物;零件设计不合理。2)、表面硬度不均:感应结构不合理;加热不均;冷却不均;材料组织不良(有带状组织,局部脱碳)3,)、表面熔化:感应器结构不合理;零件存在尖角、孔、糟等;加热时间过长等,工件表面有裂纹。

5、高速钢底高温回火新工艺特点是什么?(以w18Cr4v为例)为什么它比普通回火后的力学性能好?W18Cr4v钢加热淬火+*1h+到*1h*2次回火。

1)底高温回火高速钢比普通回火高速钢的m2c型碳化物析出充分,M2c、V4c及Fe3c型碳化物弥散度大、均匀性好,而且有约5%到7%贝氏体存在,这是底高温回火高速钢性能优于普通回火的重要组织因素。

6、常用可控气氛有那些种类?简述每种气氛的特点和应用。有吸热式气氛、滴注式气氛、直身式气氛、其他可控气氛(氮机气氛、氨分解气氛、放热式气氛)等。

1).吸热式气氛是将原料气按一定比例同空气混合,在高温下经过触媒,反应生成主要含co、H2、N2和微量co2、o2和H2O的气氛,由于该反应要吸收热量,故叫吸热式气氛或RX气。用于渗碳、碳氮共渗2)滴注式气氛是将甲醇直接点入炉内裂解,生成含co、h2的载体,再添加富化剂进行渗碳;较低温度下的碳氮共渗、保护加热光亮淬火等。3)将渗剂如天然气和空气一定比例混合后直接通入炉内,在高温下反应直接生成渗碳气氛。氨分解气用于渗氮载气、钢铁或有色金属低温加热保护气氛。氮基气氛用于高碳钢或轴承钢的保护效果好。放热式气氛用于低碳钢、铜材光亮热处理或可锻铸铁的脱碳退火。

7、球墨铸铁等温淬火目的是什么?等温温度及等温淬火后的组织是什么?

答:目的:球墨铸铁奥氏体化后在贝氏体转变区进行等温淬火可获得良好的力学性能和小的畸变。等温温度:~℃获得下贝氏体组织;~℃获得上贝氏体组织。

8、简述常用的化学热处理(渗碳、渗氮、碳氮共渗和氮碳共渗)的工艺主要特点、热处理后的组织和性能特点,主要适用于哪些材料或零件?

答:渗碳:主要是向工件表面渗入碳原子的过程,表层回火马氏体,残A及碳化物,心部目的是提高表层碳含量,具有高硬度高耐磨性,心部具有一定的强度和高韧性,使其承受大的冲击和摩擦,低碳钢如20CrMnTi,齿轮和活塞销常用。

渗氮:向表面渗入氮原子,是表面硬度耐磨性疲劳强度和耐腐蚀性以及热硬性提高,表层是氮化物,心部回火索氏体,有气体渗氮,液体渗氮等,常用38CrMoAlA,18CrNiW。

碳氮共渗:碳氮共渗温度低,速度快,零件变形小。表层组织为细针回火马氏体+颗粒状碳氮化合物Fe3(C、N)+少量残余奥氏体。具有较高的耐磨性和疲劳强度及抗压强度,并兼有一定的耐蚀性。常应用于低中碳合金钢制造的重、中负荷齿轮。

氮碳共渗:氮碳共渗工艺共渗速度较快,表面硬度略低于渗氮,但抗疲劳性能好。主要用于受冲击负荷小,要求耐磨、疲劳极限较高及变形小的零件和工模具。一般钢零件碳素结构钢,合金结构钢,合金工具钢,灰铸铁,球墨铸铁和粉末冶金等均可氮碳共渗。

9、简述热处理工艺设计的原则

1、工艺的先进性2、工艺可靠、合理、可行3、工艺的经济性4、工艺的安全性5、尽量采用机械化、自动化程序高的工艺装备

10、热处理工艺流程的优化设计应考虑哪些问题

1、充分考虑冷热加工工艺之间的衔接,热处理工序的安排要合理;2、尽可能采用新技术,简述热处理工艺,缩短生产周期。在保证零件所要求的组织和性能的条件下,尽量使不同工序或工艺过程互相结合;3、有时为了提高产品质量,延长工件使用寿命,需要增加热处理工序。

11、简述感应器设计所应遵循的原则

1、感应器与工件的耦合距离应尽可能的近2、对于依靠线圈外壁加热的工件必须加驱流导磁体3、对有尖角的工件感应器的设计避免尖角效应4、要避免磁力线的抵销现象5、感应器设计要尽量满足工件在加热时能回转。

12、设计人员在选材时应考虑哪些基本原则

1、根据零件的工作条件,包括载荷类型及大小,环境条件及主要失效模式等选用材料;2、考虑零件的结构、形状和尺寸大小等因素,对易产生淬火畸变和开裂的要选用淬透性较好,可采用油淬或水溶性淬火介质处理的材料;3、了解材料热处理后的组织和性能,有些针对各种热处理工艺方法开发的钢种,其处理后的组织和性能会更好;4、在保证零件使用性能和寿命的前提下,应尽量选用可简化热处理工序,特别是能够节省的材料。

13、选择金属材料制造零件时应考虑哪些工艺性能

1、铸造性能2、压力加工性能3、机械加工性能4、焊接性能5、热处理工艺性能。

14、磨损失效类型有几种?如何防止零件的各类磨损失效?

磨损类型:粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、接触疲劳。防止方法:对粘着磨损,合理选择摩擦副配对材料;采用表面处理减小摩擦系数或提高表面硬度;减小接触压应力;减小表面粗糙度。对磨粒磨损,除在设计时减小接触压力和滑动摩擦距离一级改进润滑油过滤装置以清除磨粒外,还要合理选用高硬度材料;采用表面热处理和表面加工硬化等方法提高摩擦副材料表面硬度。对于腐蚀磨损,选择抗氧化材料;表面涂层;选用耐蚀材料;电化学保护;加缓蚀剂设计时减小拉应力的应力集中;进行去应力退火;选择对应力腐蚀不敏感的材料;改变介质条件。对接触疲劳,提高材料硬度;提高材料的纯净度,减少夹杂物;提高零件心部强度和硬度;减小零件表面粗糙度;提高润滑油的粘度以降低油楔作用。

15、钢的化学热处理的基本过程是什么?P试述加速化学热处理的主要途径有哪些?P-“渗碳分段控制工艺法”的优越性是什么?P通常情况下低碳钢渗碳淬火后表层和心部的组织是怎样的?

分解,吸附,扩散三部;分段控制法的应用,复合渗处理,高温扩散,采用加速扩散过程的新材料,化学催渗,物理催渗;防止工件表面氧化,利于扩散,使三个过程充分协调,减少工件表面形成炭黑的过程,加快渗碳的过程,保证得到过渡层较宽较平缓的优质渗层;由表面向心部依次为过共析,共析,过度亚共析,原始亚共析。

16、什么是粒状贝氏体?

是由块状(等轴状)的铁素体和高碳的A区组成。

17、说明球退的类型、目的及用途?

普通球退:增加硬度,改善切削加工性,减少淬火畸变开裂。等温球退:用于高碳工具钢、合金工具钢。循环球退:用于碳素工具钢、合金工具钢。

18、亚共析钢的淬火温度常选在Ac3以上,而过共析钢淬火加热温度为何选在Ac1-Acm之间,试从理论上加以分析?

(1)亚共析钢由于含量较低,原始组织P+F,若淬火温度低于Ac3,则会有未溶F,淬火后将会出现软点。对于过共析钢,若温度过高,过多的k’溶解,使片状M的量增加,易造成变形和开裂,增加A’量,过多的k’溶解,又使钢的耐磨性降低。(2)对于过共析钢温度过高,氧化脱碳倾向增大,使钢的表面成分不均匀,MS高低不同,导致淬火开裂。(3)选择淬火温度Ac1+(30-50度)可以保留未溶k’以提高耐磨性,使基体的含碳量降低,是钢的强度塑性和韧性增加。

19、高速钢的低温、高温回火新工艺,会使高速钢淬火回火件的寿命提高,是从理论加以分析?

均匀析出ε和M3C使M2C,MC在二次硬化温度范围内更加均匀析出,促进部分残余奥氏体转变为贝氏体,提高强韧性。

20、指出下列合金类型

ZL:铸铝,MB2:形变镁合金,ZM3:铸镁,TA4:α型钛合金,H68:黄铜,QSn4-3:锡黄铜,QBe2:铍黄铜,TB2:β型钛合金。

21、何谓断裂韧性?如何根据材料的断裂韧性K1c、零件的工作应力σ和零件中的裂纹半径长度α来判断零件是否发生低应力脆断?

表明材料抵抗断裂的能力的性能指标即为断裂韧性。根据公式:δ=δs/kK1=δ√παK1C=δ√πα如果K1K1c则材料发生低应力脆断

1.与刚相比灰铸铁的相变特点:(1)铸铁是Fe-C-Si三元合金,共析转变在一个很宽的温度范围,在此温度内存在铁素体+奥氏体+石墨;2)铸铁的石墨化过程易于进行,控制该过程得到铁素体基体、珠光体基体及铁素体+珠光体基体的铸铁;(3)通过控制奥氏体化温度加热、保温、冷却条件可在相当大的范围内调整和控制A及转变产物的碳含量;(4)与钢相比,碳原子扩散距离较长;(5)铸铁的热处理不能改变石墨的形状和分布,只能改变集体的组织和性能。

22、钢加热时A形成基本过程?影响A晶粒大小的因素?

形成过程:A晶核的形成,A晶粒的长大,残余渗碳体的溶解,A的均匀化;因素:加热温度、保温时间、加热速度、钢的成分、原始组织。

23、加速化学热处理的主要途径有哪些?比较一段渗碳,二段渗碳及动态碳势控制特点?

途径:分段控制法,复合渗处理,高温扩散,采用加速扩散过程的新材料,化学催渗,物理催渗。

24、基本传热方式有哪三种?分别举例在热处理炉节能中的应用?

传热方式:传导传热,对流换热,辐射换热;没找见(度以上真空炉为辐射换热)

25、什么是碳氮共渗中出现的黑色组织?如何防止其产生?

黑色组织是指黑点、黑带、黑网。为了防止黑色组织出现,渗层中氮含量不宜够高,一般大于0.5%就易出现点状黑色组织;渗层中氮含量也不宜过低,否则易形成托氏体网。为抑制托氏体网,因此氨的加入量要适中,氨气量过高,炉气露点降低,均会促使黑色组织的出现。

为了抑制托氏体网的出现,也可适当提高淬火加热温度或采用冷却能力较强的冷却介质。黑色组织深度小于0.02mm时采用喷完强化补救。

26、简述感应加热淬火工艺参数选择原则

加热方法:感应加热淬火有同时加热一次淬火和移动加热连续淬火两种方法可视设备条件和零件种类选择。同时加热的比功率一般采用0.5~4.0kw/平方厘米,移动加热的比功率一般采用大于1.5kw/平方厘米。较长的轴类零件、管状的内孔淬火零件、齿宽大的中模数齿轮、板条状零件采用连续淬火;特大齿轮采用单齿连续淬火。

加热参数:1.加热温度,由于感应加热速度快,为使组织转变充分,淬火温度比一般热处理高30-50度;2.加热时间:根据零件的技术要求、材料、形状、尺寸电流频率、比功率等多种因素而定。

淬火冷却方法及淬火介质:淬火加热的淬火冷却方式通常采用喷射冷却和侵入冷却。

27、回火注意事项

回火必须及时,淬火后零件在4h内进行回火。常用回火方法有自行回火、炉中回火和感应回火。

28、感应加热电参数的调整

目的是使高、中频电源的工作处于谐振状态,使设备发挥较高的效率。1.高频加热电参数的调整,(在7-8kv的低电压负载条件下,调整耦合,反馈手轮位置使栅极电流与阳极电流之比1:5-1:10,然后再将阳极电压升到使用电压,进一步调整电参数,使槽路电压调整到所需值,匹配最佳。)2.中频加热电参数调整,根据零件大小、形状硬化区长短及感应器结构选择合适的淬火变压器匝数比和适当电容量,使其处于谐振状态下工作。

29、常用冷却介质有哪些

水、盐水、碱水、机械油、硝盐、聚乙烯醇、三硝水溶液、水溶性淬火剂、专用淬火油等。

30、试分析影响钢淬透性的因素?

①含碳量的影响:亚共析钢随含碳量的增加A的稳定性增加C曲线右移;过共析钢随含碳量的增加,未熔碳化物的增加,A的稳定性降低,C曲线右移②合金元素的影响:除Co外固溶态的金属元素均是C曲线右移③A化温度和保温时间;A化温度越高,保温时间越长碳化物溶解越完全A晶粒越粗大,C曲线右移④原始组织的影响;原始组织越细,越容易得到均匀A,使C曲线右移,并使Ms下移⑤应力应变的影响;使C曲线左移。

31、量具为什么要进行稳定化处理?常规的量具稳定化处理工艺是怎样的?

通过处理可以减少M的正方度,成为较稳定的M,使为转变的A’陈化;降低淬火和深冷处理后的残余应力,对尺寸稳定有良好的作用。

32、轴承超细化处理有哪二种方法,目的是什么?

①锻热淬火预处理目的:可使A’11.9%~12.1%残留K为7.11%,A晶粒度9~10级②轴承双细化处理目的:处理后可比原始晶粒细化1.5~2.0级碳化物颗粒尺寸小于0.6μm有利于提高淬火后获得细小针状的M组织,并可以提高韧度、耐磨性和疲劳强度。

33、在制定热处理加热工艺时应考虑哪些问题?

①工艺的先进性充分采用新的工艺方法及热处理新技术及新型工艺材料②工艺的可靠、合理可行采用工艺要十分可靠、稳定③工艺的经济性工艺应合理利用能源,采用节能工艺设备要充分利用现有设备采用辅助工装的方法,满足不同零件的工艺要求④工艺的安全性工艺要安全可靠采取必要的安全防范措施⑤尽量采用机械化,自动化程度高的工艺装备,不仅可以提高劳动生产率,也有利于工艺过程的控制,保证热处理的质量可靠。

34、何谓球化退火?其工艺特点是什么?

答:所谓钢的球化退火是使钢中的碳化物球化而进行的退火工艺。1普通球化退火钢中碳化物球状化加热温度AC1+20-30保温时间取决于工件透烧时间,但不宜长。冷却速度一般在炉内以10-20度/H冷却,冷到度以下出炉空冷。2等温球化退火主要用于高碳工具钢合金工具钢。该工艺球化充分易控制,周期较短,事宜大件。加热温度为AC1+20-30度,保温时间取决于工件透烧时间。保温温度为AC1+20—30度,等温时间取决于TTT曲线。

35、为什么亚共析钢经正火后可获得比退火高的强度和硬度?

答:退火和正火所得到的都是珠光型组织。但是正火和退火比较时,正火的珠光体是在较大的过冷度下得到的,因而对亚共析钢来说,析出的先共析铁素体较少,珠光体数量较多,珠光体片间距较小。此外,由于转变温度较低,珠光体成核率较大,因而珠光体团的尺寸较小。由于组织上的差异,故性能不同。正火与退火相比,正火的强度与硬度较高,塑性相仿。

36、什么是马氏体分级淬火?什么是贝氏体等温淬火?

答:分级淬火是将工件从淬火温度直接冷却至Ms点以上某一温度,经适当时间的保温,取出空冷以获得马氏体组织。一般温度在度左右(高于该材料的Ms点)适用于有效尺寸较小,形状尺寸比较复杂的碳钢和合金钢工件。有时还采用Ms点以下的分级淬火,分级温度为-,适用于低淬透性而尺寸较大的工件。

钢材或钢件加热奥氏体化,随之快冷至贝氏体转变温度区间(-度)等温保持,使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。是常见的淬火工艺的一种。

37、什么是喷丸强化?对材料表面形貌与性能有什么影响?

答利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面,使表层材料在再结晶温度下产生弹性塑性变形,并呈现较大的残余压应力,从而提高工件表面强度,疲劳强度和抗应力腐蚀能力。使工件表面产生塑性流变和加工硬化,大幅度提高材料表面的硬度。降低材料表面粗糙度同时使工件表面保留残余压应力,因而可大幅度提高材料的疲劳强度,疲劳寿命和抗应力腐蚀能力。

38、常用的淬火都有哪些?说说选用淬火方法的原则。

答:1、单介质淬火:形状简单的碳钢工件用水冷,合金钢和合金工具钢用油冷;2、双介质;形状复杂易变性的工件;3、预冷淬火用于工具磨具刚,可减少其变形和开裂;4、分级淬火用于工具钢,以减少变形和开裂;5、等温淬火;用于要求变形小,强韧性高的合金钢工件。

39、何谓钢的本质晶粒度?钢加热时为获得细小奥氏体晶粒应采取哪些措施?

本质晶粒度是指按标准试验方法在左右保温足够时间

(3-8h后)测定的晶粒大小。

40、低合金钢中的魏氏组织是怎样形成的?它的组织特征是什么?魏氏组织对钢的性能有什么影响?怎样在热处理中避免产生魏氏组织?

对于含碳量Wc低于0.6%的碳钢或低碳合金钢在奥氏体晶粒较粗和一定冷却速度下,先共析铁素体呈片状或粗大羽毛状析出,即所谓魏氏体组织。

41、分析轴类零件、长板状零件、截面零件相差较大零件、套筒和薄壁圆环状零件、有凹面的工件的淬火操作方法。

轴类零件应垂直淬入冷却剂。长板状工件应横向侧面淬入冷却剂。截面零件相差较大零件应将截面大的部分先淬入冷却剂。套筒和薄壁圆环状零件应沿轴向淬入冷却剂。有凹面的工件应将凹面向上淬入冷却剂。

42、感应加热的基本原理是什么?怎样根据零件要求的淬硬层深度选择最佳电流频率?

感应加热表面淬火它是利用通入交流电的加热感应器在工件中产生一定频率的感应电流,感应电流的集肤效应使工件表面层被快速加热到奥氏体区后,立即喷水冷却,工件表层获得一定深度的淬硬层。电流频率愈高,淬硬层愈浅。

一般情况,硬化层深度在0.5~2mm时,宜选用10kHz以上的高频电源:硬化层深度在1.0~4.0nm时,宜选用8~3kHz电源;硬化层深度在

4.0mm以上,可选用1~2.5kHz电源。当零件面积或直径较大时,可选用较低的频率:反之,加热面积或直径较小的零件可选用较高的频率。(别着急,明天还有,看你是否真的都会了)




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