一、简答题1. 第一类回火脆性的主要特点是什么?如何防止?
第一类回火脆性的主要特点如下:
(1)所有淬火钢,无论碳钢还是合金钢,只要在200~350℃温度范围回火后,都将不同程度地出现脆性。
(2)这种回火脆性的出现与回火方法和回火后的冷却速度无关。
(3)具有不可逆性,即如果将已产生回火脆性的钢置于更高温度回火后,其脆性逐渐消失,再置于200~350℃回火后,脆性不再重新出现。所以又称其为不可逆回火脆性。
目前,对第一类回火脆性的防止方法就是尽量避免在这个温度区回火,或采用等温淬火。
2. 第二类回火脆性的主要特点是什么?如何防止?
第二类回火脆性的主要特点如下:
(1)第二类回火脆性主要在含有铬、镍、锰和硅等元素的合金结构钢中出现。
(2)此类回火脆性的出现与回火后的冷却速度有关。回火后快冷(水冷或油冷),不会出现脆性,慢冷(空冷或炉冷)则出现脆性。
(3)具有可逆性,如果把已出现脆性的钢重新加热到脆性区温度回火,再快冷到室温,其脆性可消除。已消除回火脆性的钢如果重新加热到脆性区温度回火,随后慢冷,则脆性又会出现。
(4)其断口呈晶间断裂。
对第二类回火脆性的防止方法是在这个温度区内回火后快冷。
3. 高速钢淬火后为什么要多次回火?
高速钢淬火后并未获得最高硬度,组织极不稳定,内应力也大,一般需进行三次回火。回火温度560℃,每次1~1.5h。第一次回火只对淬火马氏体起回火作用,在回火冷却过程中,发生残留奥氏体的转变,同时产生新的内应力。经第二次回火,没有彻底转变的残留奥氏体继续发生新的转变,又产生新的内应力。这就需要进行第三次回火。与此同时,使碳化物析出量增多,产生二次硬化现象,从而达到组织稳定、硬度高、热硬性好的目的。
4. 简述淬火高速钢W18Cr4V在550~570℃回火后发生二次硬化的原因。
高速钢回火时发生二次硬化的原因是:
(1)回火时,马氏体析出高弥散度的W、V碳化物,造成弥散硬化。
(2)回火时,部分碳及合金元素从残留奥氏体中析出,使其Ms点升高,冷却时残留奥氏体转变成马氏体,发生二次淬火。
5. 什么是离子渗氮?
离子渗氮是利用高压直流电场在含氮的稀薄气体中引起辉光放电的物理现象,电离的氮原子渗入工件表面,使工件表层成分、组织结构及性能发生变化的热处理工艺,又称为辉光离子渗氮。
6. 碳和合金元素对离子渗氮有什么影响?
氮的扩散速度随碳的增加而降低,相应的渗氮层深度便会减小。合金元素Cr、Mo、Al、V、W、Ti等极易与氮形成氮化物,这些氮化物呈高度弥散分布状态,使渗氮层具有很高的硬度和强度。合金元素与氮的亲和力越大,所形成的氮化物越稳定,渗氮层的表面硬度越高。正是由于这些合金元素与氮有着强烈的结合倾向,所以渗氮时会阻碍氮原子向内部扩散,使得离子渗氮的渗氮层深度较薄。
7. 高频感应加热淬火时组织转变有哪些特点?
(1)组织转变时,是在很大的过热度下进行,生成的奥氏体晶粒细小,淬火时得到细针或隐针马氏体组织,从而使工件获得较高的力学性能。
(2)因为加热速度快,奥氏体不易均匀化和长大,容易得到较细的奥氏体晶粒,所以高频感应加热淬火温度要高些。
(3)高频感应加热淬火后硬度比普通淬火后硬度要高些。
8. 什么是不锈钢的固溶处理?其目的是什么?处理过程中组织如何变化?
将奥氏体不锈钢加热到高温,使碳化物充分溶入奥氏体中,然后快速冷却到室温以获得单相奥氏体组织的工艺方法,称为固溶处理。
固溶处理的目的是使奥氏体不锈钢获得单相奥氏体组织,提高抗腐蚀性。奥氏体不锈钢在固溶处理的过程中,虽然工艺方法与普通淬火相似,但不发生相变,只是原来可能析出的碳化物充分溶入奥氏体中,冷却到室温的组织仍为奥氏体。
9. 变形铝合金热处理有什么特点?
变形铝合金热处理的基本形式是退火和淬火时效,退火属于软化处理,目的是获得稳定的组织或优良的塑性;淬火时效为强化处理,借助时效硬化提高合金的强度。对不可热处理强化的变形铝合金,常用冷作硬化方法进行强化。当需要恢复其塑性时,可以用退火方法进行软化。软化退火温度的选择主要应考虑避免晶粒长大。对可热处理强化的变形铝合金,通过淬火时效进行强化。常用的2A12(原LY12)合金,其三元共晶熔点最低为507℃,淬火加热温度不能超过此限度,一般为495~503℃。过烧温度为506~507℃,温度过高则产生过烧的危险性增大,所以淬火温度必须控制在一个极小的范围内。
10. 什么是铝合金的回归处理?回归处理的目的和适用范围是什么?
将已淬火时效的铝合金,迅速加热到200~300℃,保持很短的时间(几秒钟至几分钟),然后水冷使其性能恢复到接近淬火状态的热处理工艺方法称为回归处理。回归处理可使自然时效强化的铝合金重新软化,降低强度和提高塑性。并能通过再次自然时效恢复到淬火时效状态的性能。回归处理主要适用于薄壁零件,利用回归得到软态以进行各种冷变形。
11. 简述常用变形铝合金的时效特点。
时效分为自然时效和人工时效两种。自然时效主要用于普通硬铝合金,使其获得高强度和良好的抗腐蚀性。例如2A12(LY12)淬火后要进行自然时效48h,而7A04(LC4)等的最大缺点是抗腐蚀性很差,不能采用自然时效,需采用人工时效以改善其抗腐蚀性。对于2A14(LD10)等,也是采用人工时效进行强化。
12. 对可热处理强化变形铝合金怎样利用孕育期进行校正?
刚淬火完毕的铝合金材料或工件,合金的强度较低,塑性较好。开始一段时间是合金准备强化的阶段,叫自然时效的孕育期。利用铝合金自然时效的孕育期进行校直是有利的,对工件的最终性能不会有太大影响。铝合金淬火后,适于校直的时间范围是:2A12(LY12)在1.5h之内,2A11(LY11)、6A02(LD2)、2A14(LD10)在2~3h之内,7A04(LC4)在4h之内。
淬火后一旦发生变形,要按以上规定时间进行校形,超过上述时间,合金已经发生自然时效强化,不可以继续进行校形了。
13. 简述铝合金高低温循环稳定化处理工艺过程和对铝合金零件尺寸稳定化的意义。
铝合金高低温循环稳定化处理工艺过程是先进行正温处理(加热、保温),然后立即转入负温处理(-196~-50℃),保持一定时间后再进行正温处理,如此正温—负温—正温为一个循环。
对于形状复杂、加工精度要求高的变形铝合金或铸造铝合金零件,为防止变形往往在机械加工工序间增加去应力处理。但单靠去应力处理保证零件尺寸精度是不够的,在工序间加一次或几次高低温循环稳定化处理,会有效地降低零件内的残余应力,提高尺寸稳定性。
14. 铸造铝合金热处理代号及内容是什么?
铸造铝合金常用热处理代号如下:
T1——未经淬火的人工时效;
T2——退火;
T3——淬火;
T4——淬火及自然时效;
T5——淬火及不完全(短期)人工时效;
T6——淬火及完全人工时效。
15. 铸造铝合金淬火、时效的工艺特点是什么?
铸造铝合金组元多,杂质多,组织不均匀,容易出现低熔点共晶组织。为防止工件过烧,淬火加热温度宜低于最大溶解温度;为保证过剩相能充分地溶解,淬火加热保温时间较长,淬火转移时间不得超过30s。淬火介质是热水,为防止变形或产生裂纹,一般水温在60~90℃。淬火后的铸造铝合金均应采用人工时效,保温时间较长,然后空冷。
16. 纯铜退火的目的是什么?
工业纯铜一般只进行退火处理,目的是消除内应力及冷作硬化,恢复其塑性及导电性,同时改善金属的晶粒度,以获得良好的力学性能。
17. 青铜有哪些热处理类型?
青铜有如下热处理类型:
(1)退火。目的是消除青铜的冷热加工应力,恢复塑性。对于铸造青铜,为了消除铸造应力,消除枝晶偏析,改善组织,进行均匀化退火。
(2)固溶时效。对于铍青铜,可以通过固溶时效改变化合物在固溶体中的含量和分布情况,提高其强度和硬度。
(3)淬火回火。含铝量大于9%的铝青铜常用淬火+回火方法进行强化。
18. 什么是黄铜的季裂?如何防止?
含锌量大于20%的黄铜经冷变形加工后,在潮湿的大气中,特别是在含氨或铵盐的介质中,经一定时间将自发开裂,这种现象称为黄铜的季裂。其实质是腐蚀应力破坏,含锌量越高,季裂倾向越大,为防止季裂,可采用防季裂退火。通常是将冷变形加工后的黄铜加热到260~300℃,保温1~3h后空冷。
19. 什么是金属软磁材料的热处理?
金属软磁材料的热处理就是利用控制加热温度、保温时间、冷却速度的方法,在一定的加热介质(如真空、氢气)中,改变软磁合金内部的组织状态,使之达到所要求的磁特性的一种工艺方法。
20. 热处理筑炉耐火材料有哪些性能要求?
热处理筑炉耐火材料应具有足够的耐火度、一定的高温强度和良好的稳定性。
21. 简述电极式盐浴炉的工作原理。
电极式盐浴炉是用熔盐作为电阻发热介质,在井式炉膛内插入(或炉墙中埋入)电极,并通以低电压大电流的交流电,借助熔盐的电阻放出热能,使熔盐达到要求的温度,并使熔盐中的工件加热。电流通过盐浴时产生强烈的电磁循环,使熔盐翻腾,炉温达到均匀。
22. 盐浴炉有哪些优点和缺点?
盐浴炉的主要优点如下:
(1)使用面广。盐浴适用于各种热处理工艺,如盐浴加热、冷却、等温处理、回火、液体渗碳、软渗氮、多元共渗以及铜、铝合金热处理等。
(2)加热速度快,受热均匀,可做到不氧化、不脱碳,保证质量满足技术要求。
(3)构造简单,维修方便,造价低,生产周期短。
但是盐浴炉也存在不少缺点,如盐量消耗大,成分不稳定,易老化,经常需要进行脱氧。盐的蒸气腐蚀设备,有碍健康,电极易损坏,工件粘盐不易清洗等。
23. 热电偶的测温原理是什么?
热电偶的测温原理是利用热电效应,当任意两种不同的金属导体首尾连接成闭合回路时,只要两接点的温度不同,就会产生热电势,形成热电流,这就是热电效应。热电势的大小与组成热电偶的材质以及热电偶两端的温差有关,而与其他因素无关。对应一定材质,其两端的温差与热电势间有固定的函数关系,利用这个关系就可以测量出温度值。
24. 为什么要进行炉温均匀性测试?炉温的实际含义是什么?
为了能用测温元件测得的温度来表示工件温度,应尽量减小工件和测温元件之间的温差,故要求炉内的温度分布均匀。测量温度均匀性的目的是测出炉内温度分布情况及温度波动值,以确定有效加热区的空间大小和位置。热处理过程中实际需要测量和控制的是工件的温度,所以炉温的实际含义是炉中被加热工件的实际温度。
25. 什么是“三检制”?为什么要实行首件“三检制”?
所谓“三检制”就是自检、互检和专职检验人员的专检相结合。自检是生产工人对自己加工的产品或完成的工作进行自我检查,互检是生产工人之间对加工的产品进行相互检查,专检就是专职质量检验员对产品质量进行检查。
首件三检制是操作者对生产的首件产品按有关技术文件和标准进行自检,班组长互检,检验人员专检。首件检验合格后,才能开始成批生产。首件合格的样件和记录卡片要保存起来,打上标记,作为以后区分责任和验收产品的依据。这对于预防成批性错检、漏检和防止成批出废品起到了积极的作用。