熱處理基礎(chǔ)知識問答 更新時間:2018-09-06 點擊次數(shù):2224次
1、常用的淬火方法有哪些,說明選用不同淬火方法的原則?
淬火方法1、單液淬火——在一種淬火介質(zhì)中冷卻到底的工藝,單液淬火組織應(yīng)力熱應(yīng)力都比較大,淬火變形大。2、雙液淬火——目的:在650~Ms之間快冷,使V>Vc,在Ms以下緩慢冷卻,以降低組織應(yīng)力。碳鋼:先水后油。合金鋼:先油后空氣。3、分級淬火——將工件取出后在某一溫度停留使工件內(nèi)外溫度一致,然后空冷的工藝,分級淬火是在空冷時發(fā)生M相變得,內(nèi)應(yīng)力小。4、等溫淬火——指在貝氏體溫度區(qū)等溫,發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變,內(nèi)應(yīng)力減小,變形小。
淬火方法選擇的原則既要考慮滿足性能的要求,同時要盡量降低淬火應(yīng)力,以免淬火變形與開裂。
2、化學(xué)氣相沉積與物理氣象沉積技術(shù)的區(qū)別是什么,它們的主要應(yīng)用場合?
化學(xué)氣象沉積主要是CVD法,含有涂層材料元素的反應(yīng)介質(zhì)在較低溫度下氣化,然后送入高溫的反應(yīng)室與工件表面接觸產(chǎn)生高溫化學(xué)反應(yīng),析出合金或金屬及其化合物沉積于工件表面形成涂層。
Cvd法的主要特點:1可以沉積各種晶態(tài)或非晶態(tài)的無機(jī)薄膜材料.2純度高,集體的結(jié)合力強(qiáng)。3沉積層致密,氣孔極少,4均度性好,設(shè)備及工藝簡單。5反應(yīng)溫度較高。
應(yīng)用:在鋼鐵、硬質(zhì)合金、有色金屬、無機(jī)非金屬等材料表面制備各種用途的薄膜,主要是絕緣體薄膜,半導(dǎo)體薄膜,導(dǎo)體及超導(dǎo)體薄膜以及耐蝕性薄膜。
物理氣象沉積:氣態(tài)物質(zhì)在工件表面直接沉積成固體薄膜的過程。稱PVD法。有三種基本方法,真空蒸鍍,濺射鍍膜和離子鍍。應(yīng)用:耐磨涂層,耐熱涂層,耐蝕涂層,潤滑涂層,功能涂層裝飾涂層。、
3、說明疲勞斷口的微觀形貌和宏觀形貌。
微觀:是在微觀電子顯微鏡下觀察到的條形花樣,稱為疲勞條帶或疲勞輝紋。疲勞條帶有延性和脆性兩種,疲勞條帶具有一定的間距,在某種特定的條件下,每條條紋與一次應(yīng)力循環(huán)相對應(yīng)。宏觀:多說情況下具有脆性斷裂特征,不發(fā)生肉眼可見得宏觀變形,典型的疲勞斷口由裂紋源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)、和瞬斷區(qū)組成。疲勞源面積較少平坦有時呈光亮鏡面,裂紋擴(kuò)展區(qū)呈河灘或貝殼花樣,有一些間距不等的疲勞源為圓心的平行弧線。瞬斷區(qū)的微觀形貌取材料的特性載荷方式與大小等,可能為韌窩或準(zhǔn)解離,解離沿晶斷口或混合形。
4、指出感應(yīng)加熱淬火常出現(xiàn)的三種質(zhì)量問題,試分析其原因。
1)、開裂:加熱溫度過高、溫度不均;淬火介質(zhì)及溫度溫度選擇不當(dāng);回火不及時且回火不足;材料淬透性偏高,成分偏析、有缺陷,含過量夾雜物;零件設(shè)計不合理。2)、表面硬度不均:感應(yīng)結(jié)構(gòu)不合理;加熱不均;冷卻不均;材料組織不良(有帶狀組織,局部脫碳)3,)、表面熔化:感應(yīng)器結(jié)構(gòu)不合理;零件存在尖角、孔、糟等;加熱時間過長等,工件表面有裂紋。
5、高速鋼底高溫回火新工藝特點是什么?(以w18Cr4v為例)為什么它比普通回火后的力學(xué)性能好?W18Cr4v鋼1275加熱淬火+320*1h+540到560*1h*2次回火。
1)底高溫回火高速鋼比普通回火高速鋼的m2c型碳化物析出充分,M2c、V4c及Fe3c型碳化物彌散度大、均勻性好,而且有約5%到7%貝氏體存在,這是底高溫回火高速鋼性能優(yōu)于普通回火的重要組織因素。
6、常用可控氣氛有那些種類?簡述每種氣氛的特點和應(yīng)用。有吸熱式氣氛、滴注式氣氛、直身式氣氛、其他可控氣氛(氮機(jī)氣氛、氨分解氣氛、放熱式氣氛)等。
1).吸熱式氣氛是將原料氣按一定比例同空氣混合,在高溫下經(jīng)過觸媒,反應(yīng)生成主要含co、H2、N2和微量co2、o2和H2O的氣氛,由于該反應(yīng)要吸收熱量,故叫吸熱式氣氛或RX氣。用于滲碳、碳氮共滲2)滴注式氣氛是將甲醇直接點入爐內(nèi)裂解,生成含co、h2的載體,再添加富化劑進(jìn)行滲碳;較低溫度下的碳氮共滲、保護(hù)加熱光亮淬火等。3)將滲劑如天然氣和空氣一定比例混合后直接通入爐內(nèi),在高溫下900反應(yīng)直接生成滲碳?xì)夥?。氨分解氣用于滲氮載氣、鋼鐵或有色金屬低溫加熱保護(hù)氣氛。氮基氣氛用于高碳鋼或軸承鋼的保護(hù)好。放熱式氣氛用于低碳鋼、銅材光亮熱處理或可鍛鑄鐵的脫碳退火。
7、球墨鑄鐵等溫淬火目的是什么?等溫溫度及等溫淬火后的組織是什么?
答:目的:球墨鑄鐵奧氏體化后在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)進(jìn)行等溫淬火可獲得良好的力學(xué)性能和小的畸變。 等溫溫度: 260~300℃ 獲得下貝氏體組織; 350~400℃ 獲得上貝氏體組織。
8、簡述常用的化學(xué)熱處理(滲碳、滲氮、碳氮共滲和氮碳共滲)的工藝主要特點、熱處理后的組織和性能特點,主要適用于哪些材料或零件?
答:滲碳:主要是向工件表面滲入碳原子的過程,表層回火馬氏體,殘A及碳化物,心部目的是提高表層碳含量,具有高硬度高耐磨性,心部具有一定的強(qiáng)度和高韌性,使其承受大的沖擊和摩擦,低碳鋼如20CrMnTi,齒輪和活塞銷常用。
滲氮:向表面滲入氮原子,是表面硬度耐磨性疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性以及熱硬性提高,表層是氮化物,心部回火索氏體,有氣體滲氮,液體滲氮等,常用38CrMoAlA,18CrNiW。
碳氮共滲:碳氮共滲溫度低,速度快,零件變形小。表層組織為細(xì)針回火馬氏體+顆粒狀碳氮化合物Fe3(C、N)+少量殘余奧氏體。 具有較高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度,并兼有一定的耐蝕性。常應(yīng)用于低中碳合金鋼制造的重、中負(fù)荷齒輪。
氮碳共滲:氮碳共滲工藝共滲速度較快,表面硬度略低于滲氮,但抗疲勞性能好。主要用于受沖擊負(fù)荷小,要求耐磨、疲勞程度較高及變形小的零件和工模具。一般鋼零件 碳素結(jié)構(gòu)鋼,合金結(jié)構(gòu)鋼,合金工具鋼,灰鑄鐵,球墨鑄鐵和粉末冶金等均可氮碳共滲。
9、簡述熱處理工藝設(shè)計的原則
1、工藝的實用性 2、工藝可靠、合理、可行 3、工藝的經(jīng)濟(jì)性 4、工藝的安全性 5、盡量采用機(jī)械化、自動化程序高的工藝裝備
10、熱處理工藝流程的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)考慮哪些問題
1、充分考慮冷熱加工工藝之間的銜接,熱處理工序的安排要合理;2、簡述熱處理工藝,縮短生產(chǎn)周期。在保證零件所要求的組織和性能的條件下,盡量使不同工序或工藝過程互相結(jié)合;3、有時為了提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長工件使用壽命,需要增加熱處理工序。
11、簡述感應(yīng)器設(shè)計所應(yīng)遵循的原則
1、感應(yīng)器與工件的耦合距離應(yīng)盡可能的近 2、對于依靠線圈外壁加熱的工件必須加驅(qū)流導(dǎo)磁體 3、對有尖角的工件感應(yīng)器的設(shè)計避免尖角效應(yīng) 4、要避免磁力線的抵銷現(xiàn)象 5、感應(yīng)器設(shè)計要盡量滿足工件在加熱時能回轉(zhuǎn)。
12、設(shè)計人員在選材時應(yīng)考慮哪些基本原則
1、根據(jù)零件的工作條件,包括載荷類型及大小,環(huán)境條件及主要失效模式等選用材料;2、考慮零件的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸大小等因素,對易產(chǎn)生淬火畸變和開裂的要選用淬透性較好,可采用油淬或水溶性淬火介質(zhì)處理的材料;3、了解材料熱處理后的組織和性能,有些針對各種熱處理工藝方法開發(fā)的鋼種,其處理后的組織和性能會更好;4、在保證零件使用性能和壽命的前提下,應(yīng)盡量選用可簡化熱處理工序,特別是能夠節(jié)省的材料。
13、選擇金屬材料制造零件時應(yīng)考慮哪些工藝性能
1、鑄造性能 2、壓力加工性能 3、機(jī)械加工性能 4、焊接性能 5、熱處理工藝性能。
14、磨損失效類型有幾種?如何防止零件的各類磨損失效?
磨損類型:粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損、接觸疲勞。防止方法:對粘著磨損,合理選擇摩擦副配對材料;采用表面處理減小摩擦系數(shù)或提高表面硬度;減小接觸壓應(yīng)力;減小表面粗糙度。對磨粒磨損,除在設(shè)計時減小接觸壓力和滑動摩擦距離一級改進(jìn)潤滑油過濾裝置以清除磨粒外,還要合理選用高硬度材料;采用表面熱處理和表面加工硬化等方法提高摩擦副材料表面硬度。對于腐蝕磨損,選擇抗氧化材料;表面涂層;選用耐蝕材料;電化學(xué)保護(hù);加緩蝕劑設(shè)計時減小拉應(yīng)力的應(yīng)力集中;進(jìn)行去應(yīng)力退火;選擇對應(yīng)力腐蝕不敏感的材料;改變介質(zhì)條件。對接觸疲勞,提高材料硬度;提高材料的純凈度,減少夾雜物;提高零件心部強(qiáng)度和硬度;減小零件表面粗糙度;提高潤滑油的粘度以降低油楔作用。
15、鋼的化學(xué)熱處理的基本過程是什么?P127試述加速化學(xué)熱處理的主要途徑有哪些?P127-128“滲碳分段控制工藝法”的優(yōu)勢是什么?P127通常情況下低碳鋼滲碳淬火后表層和心部的組織是怎樣的?
分解,吸附,擴(kuò)散三部;分段控制法的應(yīng)用,復(fù)合滲處理,高溫擴(kuò)散,采用加速擴(kuò)散過程的新材料,化學(xué)催滲,物理催滲;防止工件表面氧化,利于擴(kuò)散,使三個過程充分協(xié)調(diào),減少工件表面形成炭黑的過程,加快滲碳的過程,保證得到過渡層較寬較平緩的滲層;由表面向心部依次為過共析,共析,過度亞共析,原始亞共析。
16、什么是粒狀貝氏體?
是由塊狀(等軸狀)的鐵素體和高碳的A區(qū)組成。
17、說明球退的類型、目的及用途?
普通球退:增加硬度,改善切削加工性,減少淬火畸變開裂。等溫球退:用于高碳工具鋼、合金工具鋼。循環(huán)球退:用于碳素工具鋼、合金工具鋼。
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