金屬材料熱處理試題與答案一、填空題（每空1分，共20分）1.金屬材料熱處理的基本過(guò)程包括加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段，其中冷卻是決定最終組織和性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.鋼的奧氏體化過(guò)程主要包括奧氏體形核、奧氏體晶粒長(zhǎng)大、殘余滲碳體溶解和奧氏體成分均勻化四個(gè)步驟。3.過(guò)冷奧氏體在等溫轉(zhuǎn)變時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度不同可形成珠光體、貝氏體和馬氏體三類組織；其中馬氏體組織硬度最高，但脆性較大。4.常用的退火工藝包括完全退火、球化退火、等溫退火和去應(yīng)力退火；其中球化退火主要用于改善高碳鋼的切削加工性能。5.淬火時(shí)常用的冷卻介質(zhì)有水、油和熔鹽；為減少淬火應(yīng)力，中碳合金鋼通常選用油作為冷卻介質(zhì)。6.回火分為低溫回火（150-250℃）、中溫回火（350-500℃）和高溫回火（500-650℃）；其中高溫回火可獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)良的“回火索氏體”組織。7.表面淬火的常用方法有感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火，其目的是使工件表層獲得高硬度和耐磨性，心部保持良好的韌性。二、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種熱處理工藝的主要目的是消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力？（）A.完全退火B(yǎng).去應(yīng)力退火C.球化退火D.等溫退火答案：B解析：去應(yīng)力退火通過(guò)加熱至Ac1以下（500-650℃）并緩慢冷卻，主要用于消除鑄件、焊接件等的殘余內(nèi)應(yīng)力；完全退火用于細(xì)化晶粒、均勻組織；球化退火用于改善高碳鋼切削性能；等溫退火用于縮短退火時(shí)間。2.過(guò)冷奧氏體在550-350℃范圍內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變，會(huì)形成（）A.珠光體B.上貝氏體C.下貝氏體D.馬氏體答案：B解析：過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（C曲線）中，550-350℃為上貝氏體形成區(qū)，組織為平行排列的鐵素體片間分布短桿狀滲碳體；350℃至Ms點(diǎn)為下貝氏體區(qū)，組織為針狀鐵素體內(nèi)部彌散分布碳化物；珠光體形成溫度高于550℃；馬氏體需快速冷卻至Ms點(diǎn)以下。3.45鋼（含碳量0.45%）經(jīng)840℃加熱后水冷（淬火），其室溫組織為（）A.鐵素體+珠光體B.馬氏體+殘余奧氏體C.回火索氏體D.貝氏體答案：B解析：45鋼為亞共析鋼，加熱至Ac3以上（840℃高于45鋼Ac3約800℃）完全奧氏體化后水冷，冷卻速度大于臨界淬火速度，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變；但由于奧氏體中碳含量未達(dá)到完全穩(wěn)定，部分奧氏體未轉(zhuǎn)變，形成殘余奧氏體。4.下列哪種材料最適合采用表面淬火工藝？（）A.20鋼B.T12鋼C.40CrD.ZG200-400答案：C解析：表面淬火要求材料心部有足夠韌性，表層能通過(guò)淬火獲得高硬度。40Cr為中碳合金鋼，心部經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后韌性良好，表層淬火可獲得高硬度；20鋼含碳量低，表面淬火硬度不足；T12鋼含碳量過(guò)高，表面淬火易開裂；ZG200-400為鑄鋼，成分不均勻，表面淬火效果差。5.為改善T10鋼（含碳量1.0%）的切削加工性能，應(yīng)采用（）A.完全退火B(yǎng).球化退火C.正火D.等溫淬火答案：B解析：T10鋼為過(guò)共析鋼，原始組織中存在片狀滲碳體，硬度高、切削困難。球化退火可將片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?，降低硬度（HB180-220），改善切削性能；完全退火用于亞共析鋼；正火會(huì)增加過(guò)共析鋼硬度；等溫淬火用于獲得貝氏體組織。6.下列關(guān)于馬氏體轉(zhuǎn)變的描述，錯(cuò)誤的是（）A.轉(zhuǎn)變速度極快，無(wú)擴(kuò)散性B.轉(zhuǎn)變體積膨脹，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力C.轉(zhuǎn)變具有不完全性，會(huì)殘留奧氏體D.轉(zhuǎn)變溫度范圍為A1至Ms答案：D解析：馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度為Ms，結(jié)束溫度為Mf，均低于A1（奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)）；馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)擴(kuò)散切變機(jī)制，速度快，體積膨脹（比容大于奧氏體），因此易產(chǎn)生應(yīng)力；由于冷卻停止或奧氏體穩(wěn)定性高，部分奧氏體未轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，形成殘余奧氏體。7.38CrMoAl鋼（滲氮鋼）經(jīng)滲氮處理后，表層獲得的主要強(qiáng)化相是（）A.Fe3CB.Fe4NC.馬氏體D.回火索氏體答案：B解析：滲氮是將氮原子滲入鋼表層，與鐵或合金元素（如Al、Cr、Mo）形成氮化物（如Fe4N、CrN、AlN），其中Fe4N是主要強(qiáng)化相，硬度高（HV800-1200）；Fe3C是滲碳產(chǎn)物；馬氏體是淬火產(chǎn)物；回火索氏體是高溫回火產(chǎn)物。8.某工件經(jīng)淬火后硬度為58HRC，但脆性過(guò)大，需降低脆性并保持高硬度，應(yīng)采用（）A.低溫回火B(yǎng).中溫回火C.高溫回火D.正火答案：A解析：低溫回火（150-250℃）可部分消除淬火內(nèi)應(yīng)力，減少脆性，同時(shí)保持馬氏體的高硬度（58-64HRC）；中溫回火（350-500℃）獲得回火屈氏體，硬度35-45HRC；高溫回火獲得回火索氏體，硬度20-35HRC；正火無(wú)法降低淬火后的脆性。9.下列冷卻介質(zhì)中，冷卻能力最強(qiáng)的是（）A.20℃清水B.10%NaCl水溶液C.礦物油D.熔鹽（500℃）答案：B解析：冷卻介質(zhì)的冷卻能力由快到慢依次為：鹽水（10%NaCl水溶液）＞清水＞油＞熔鹽。鹽水中的NaCl質(zhì)點(diǎn)可破壞蒸汽膜，增強(qiáng)對(duì)流，冷卻速度比清水快約1倍；油的冷卻速度較慢，主要用于合金鋼淬火；熔鹽為等溫淬火介質(zhì)，冷卻速度最慢。10.為細(xì)化鑄造鋁合金的晶粒，通常采用（）A.完全退火B(yǎng).變質(zhì)處理C.正火D.固溶處理答案：B解析：鑄造鋁合金（如Al-Si合金）凝固時(shí)易形成粗大的共晶硅，通過(guò)變質(zhì)處理（加入Na、Sr等元素）可細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能；完全退火和正火主要用于鋼；固溶處理用于鋁合金的強(qiáng)化（析出強(qiáng)化相）。11.下列哪種工藝屬于化學(xué)熱處理？（）A.感應(yīng)加熱表面淬火B(yǎng).滲碳C.高頻淬火D.等溫淬火答案：B解析：化學(xué)熱處理是通過(guò)介質(zhì)分解，使活性原子滲入工件表層并擴(kuò)散，改變表層化學(xué)成分和組織（如滲碳、滲氮、碳氮共滲）；感應(yīng)加熱和高頻淬火屬于表面淬火（僅改變表層組織，不改變成分）；等溫淬火是整體淬火的一種方式。12.40鋼（含碳量0.40%）經(jīng)860℃加熱后空冷（正火），其室溫組織為（）A.鐵素體+珠光體B.馬氏體C.貝氏體D.回火索氏體答案：A解析：40鋼為亞共析鋼，Ac3約800℃，860℃加熱后奧氏體化，空冷（冷卻速度較慢）時(shí)，過(guò)冷奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，形成鐵素體+珠光體（正火組織比退火更細(xì)，珠光體含量更高）；馬氏體需快速冷卻（如水冷）；貝氏體需等溫轉(zhuǎn)變；回火索氏體是回火產(chǎn)物。13.下列關(guān)于殘余奧氏體的描述，正確的是（）A.殘余奧氏體硬度極高，可提高工件耐磨性B.殘余奧氏體加熱至A1以上會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏wC.殘余奧氏體在室溫下會(huì)自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，導(dǎo)致尺寸變化D.殘余奧氏體可通過(guò)冷處理（-80℃以下）完全消除答案：C解析：殘余奧氏體（Ar）是未轉(zhuǎn)變的奧氏體，硬度較低（約250HB），過(guò)多會(huì)降低工件硬度和尺寸穩(wěn)定性；加熱至A1以上時(shí)，Ar會(huì)重新奧氏體化，冷卻時(shí)可能再次轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；由于Ar在室溫下處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，會(huì)緩慢轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（體積膨脹），導(dǎo)致工件變形；冷處理可促使Ar轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，但無(wú)法完全消除（仍有少量殘留）。14.為提高彈簧的彈性極限和疲勞強(qiáng)度，應(yīng)采用（）A.淬火+低溫回火B(yǎng).淬火+中溫回火C.淬火+高溫回火D.正火答案：B解析：彈簧需高彈性極限（抵抗彈性變形的能力）和疲勞強(qiáng)度，中溫回火（350-500℃）可獲得回火屈氏體（鐵素體基體上分布細(xì)粒狀滲碳體），硬度35-45HRC，彈性模量高，適合彈簧性能要求；低溫回火用于工具（高硬度）；高溫回火用于軸類（綜合性能）；正火強(qiáng)度不足。15.下列哪種缺陷是淬火時(shí)最常見(jiàn)的？（）A.氧化脫碳B.過(guò)熱C.變形開裂D.軟點(diǎn)答案：C解析：淬火時(shí)因快速冷卻，工件表層與心部冷卻速度不一致，產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力（熱應(yīng)力和組織應(yīng)力），易導(dǎo)致變形甚至開裂；氧化脫碳主要發(fā)生在加熱階段（未保護(hù)氣氛）；過(guò)熱是加熱溫度過(guò)高導(dǎo)致晶粒粗大；軟點(diǎn)是局部冷卻不足（如介質(zhì)中混入油污）導(dǎo)致硬度不均，但最常見(jiàn)的嚴(yán)重缺陷是變形開裂。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.所有金屬材料都可以通過(guò)熱處理提高性能。（）答案：×解析：純金屬（如純鐵）或成分均勻的單相合金（如奧氏體不銹鋼），因無(wú)固態(tài)相變，熱處理無(wú)法顯著改變其組織和性能。2.鋼的淬透性主要取決于其臨界冷卻速度，臨界冷卻速度越小，淬透性越好。（）答案：√解析：淬透性是鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力，臨界冷卻速度（Vk）越小，鋼越容易被淬透（相同條件下，淬硬層越深）。3.球化退火后的組織是球狀珠光體，其中滲碳體呈球狀分布在鐵素體基體上。（）答案：√解析：球化退火通過(guò)控制加熱和冷卻，使片狀滲碳體溶解并球化，最終組織為鐵素體+球狀滲碳體（球狀珠光體）。4.回火索氏體和索氏體的區(qū)別在于，回火索氏體中的滲碳體更細(xì)小且呈粒狀，而索氏體中的滲碳體呈片狀。（）答案：√解析：索氏體是過(guò)冷奧氏體在650-600℃等溫轉(zhuǎn)變形成的層片狀鐵素體+滲碳體（片間距0.2-0.5μm）；回火索氏體是馬氏體經(jīng)高溫回火（500-650℃）分解形成的鐵素體+粒狀滲碳體（滲碳體更細(xì)?。?。5.表面淬火工件的心部組織通常為退火態(tài)，以保證良好的韌性。（）答案：×解析：表面淬火前，工件一般需先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火），使心部獲得回火索氏體，具有良好的綜合力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性）；若心部為退火態(tài)（鐵素體+珠光體），強(qiáng)度不足。6.滲碳后必須進(jìn)行淬火+低溫回火，才能使表層獲得高硬度和耐磨性。（）答案：√解析：滲碳后表層為高碳奧氏體，需淬火（水冷或油冷）獲得高碳馬氏體，再經(jīng)低溫回火（減少內(nèi)應(yīng)力），最終表層硬度可達(dá)58-64HRC，心部（低碳）為回火索氏體（韌性好）。7.鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化是通過(guò)加熱使第二相析出，從而阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。（）答案：√解析：鋁合金（如Al-Cu合金）經(jīng)固溶處理（加熱至單相區(qū)后快冷）獲得過(guò)飽和固溶體，再經(jīng)時(shí)效（加熱或室溫放置），第二相（如θ相CuAl2）彌散析出，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高強(qiáng)度。8.正火的冷卻速度比退火快，因此正火后的組織更細(xì)，強(qiáng)度和硬度更高。（）答案：√解析：正火采用空冷（冷卻速度較快），退火采用爐冷（冷卻速度慢）；快冷使過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度更低，形成的珠光體片層更細(xì)（索氏體），因此正火件強(qiáng)度、硬度高于退火件。9.馬氏體的硬度主要取決于其含碳量，含碳量越高，硬度越高。（）答案：√解析：馬氏體的硬度由固溶于鐵素體中的碳含量決定，碳含量增加，晶格畸變加劇，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，硬度提高（含碳量0.2%時(shí)約30HRC，1.0%時(shí)約62HRC）。10.去應(yīng)力退火的加熱溫度應(yīng)高于Ac1，以保證內(nèi)應(yīng)力充分消除。（）答案：×解析：去應(yīng)力退火的加熱溫度需低于Ac1（一般500-650℃），避免發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變（否則冷卻后會(huì)產(chǎn)生新的組織應(yīng)力）；通過(guò)原子擴(kuò)散松弛內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)保持原有組織。四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述鋼的奧氏體化過(guò)程，并說(shuō)明影響奧氏體晶粒大小的主要因素。答案：鋼的奧氏體化（A化）過(guò)程包括四個(gè)步驟：（1）奧氏體形核：在鐵素體與滲碳體的界面處，由于成分和結(jié)構(gòu)差異，優(yōu)先形成奧氏體晶核；（2）奧氏體晶粒長(zhǎng)大：晶核通過(guò)鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變（鐵素體比滲碳體易轉(zhuǎn)變）和滲碳體的溶解（提供碳源）而長(zhǎng)大；（3）殘余滲碳體溶解：未完全溶解的滲碳體繼續(xù)向奧氏體中擴(kuò)散，直至全部溶解；（4）奧氏體成分均勻化：通過(guò)碳原子的擴(kuò)散，使奧氏體成分均勻。影響奧氏體晶粒大小的主要因素：（1）加熱溫度和保溫時(shí)間：溫度越高、時(shí)間越長(zhǎng)，晶粒越粗大；（2）加熱速度：快速加熱可細(xì)化晶粒（形核率大于長(zhǎng)大速度）；（3）鋼的成分：含碳量增加，晶粒易長(zhǎng)大；加入強(qiáng)碳化物形成元素（如Cr、V、Ti）可阻礙晶粒長(zhǎng)大（形成細(xì)小碳化物顆粒釘扎晶界）；（4）原始組織：原始組織越細(xì)（如片狀珠光體比球狀珠光體細(xì)），奧氏體形核率越高，晶粒越細(xì)。2.比較退火與正火的工藝目的、冷卻方式及應(yīng)用場(chǎng)景。答案：工藝目的：退火主要用于細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力、改善切削性能或?yàn)楹罄m(xù)加工準(zhǔn)備組織；正火除細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力外，更強(qiáng)調(diào)提高低碳鋼的強(qiáng)度和硬度（彌補(bǔ)退火強(qiáng)度不足的問(wèn)題）。冷卻方式：退火采用爐冷（緩慢冷卻），正火采用空冷（冷卻速度較快）。應(yīng)用場(chǎng)景：退火多用于中高碳鋼（如過(guò)共析鋼球化退火）、復(fù)雜工件（減少變形）或需要軟化的材料；正火多用于低碳鋼（提高切削時(shí)的表面質(zhì)量）、低合金鋼（代替退火降低成本）或作為最終熱處理（要求中等強(qiáng)度的零件）。3.說(shuō)明淬火加回火（調(diào)質(zhì)處理）的目的，并描述回火過(guò)程中馬氏體的轉(zhuǎn)變規(guī)律。答案：淬火加回火（調(diào)質(zhì)處理）的目的：通過(guò)淬火獲得馬氏體（高硬度），再通過(guò)回火調(diào)整組織（減少內(nèi)應(yīng)力、降低脆性），使工件獲得良好的綜合力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性、韌性匹配）?；鼗疬^(guò)程中馬氏體的轉(zhuǎn)變規(guī)律（以含碳量0.8%的鋼為例）：（1）低溫回火（150-250℃）：馬氏體中過(guò)飽和的碳部分析出，形成ε-碳化物（薄片狀），組織為回火馬氏體（保留馬氏體針狀形態(tài)，含少量殘余奧氏體），硬度略有下降（58-64HRC），內(nèi)應(yīng)力部分消除；（2）中溫回火（350-500℃）：ε-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體（Fe3C），馬氏體分解為鐵素體+細(xì)粒狀滲碳體（回火屈氏體），硬度35-45HRC，彈性模量高；（3）高溫回火（500-650℃）：滲碳體聚集長(zhǎng)大，鐵素體回復(fù)再結(jié)晶，形成回火索氏體（鐵素體+粗粒狀滲碳體），硬度20-35HRC，綜合力學(xué)性能優(yōu)良。4.分析感應(yīng)加熱表面淬火的工藝特點(diǎn)及適用材料。答案：工藝特點(diǎn)：（1）加熱速度快（幾秒至幾十秒），表層溫度迅速達(dá)到Ac3以上，心部保持低溫，減小變形；（2）表層奧氏體晶粒細(xì)?。焖偌訜嵋种凭ЯｉL(zhǎng)大），淬火后獲得細(xì)針狀馬氏體，硬度比普通淬火高（約2-3HRC）；（3）冷卻介質(zhì)多為水或水溶性淬火劑，冷卻速度快，淬硬層深度可控（通過(guò)調(diào)整頻率，高頻0.5-2mm，中頻2-10mm，工頻10-20mm）；（4）生產(chǎn)效率高，適合批量生產(chǎn)。適用材料：主要為中碳鋼（如45鋼）和中碳合金鋼（如40Cr），含碳量0.3-0.6%（含碳過(guò)低硬度不足，過(guò)高易開裂）；鑄鐵（如球墨鑄鐵）也可采用，以提高表面耐磨性。5.簡(jiǎn)述化學(xué)熱處理的基本過(guò)程，并舉例說(shuō)明滲碳與滲氮的主要區(qū)別。答案：化學(xué)熱處理的基本過(guò)程：（1）分解：介質(zhì)（如滲碳用煤油、滲氮用氨氣）在加熱條件下分解出活性原子（C或N）；（2）吸收：活性原子被工件表面吸附并溶解，形成固溶體或化合物；（3）擴(kuò)散：原子從表面向內(nèi)部擴(kuò)散，形成一定厚度的滲層。滲碳與滲氮的主要區(qū)別：（1）處理溫度：滲碳溫度高（900-950℃），滲氮溫度低（500-580℃）；（2）滲層成分：滲碳表層為高碳奧氏體（淬火后為高碳馬氏體），滲氮表層為氮化物（如Fe4N、CrN）；（3）處理時(shí)間：滲碳時(shí)間短（幾小時(shí)至十幾小時(shí)），滲氮時(shí)間長(zhǎng)（幾十小時(shí)至幾百小時(shí)）；（4）性能特點(diǎn)：滲碳件表層硬度高（58-64HRC）、耐磨性好，心部韌性好；滲氮件表層硬度更高（HV800-1200）、耐磨性和耐蝕性更優(yōu)，變形??；（5）適用材料：滲碳用于低碳鋼（如20Cr），滲氮用于含Al、Cr、Mo的合金結(jié)構(gòu)鋼（如38CrMoAl）。五、綜合分析題（每題8分，共24分）1.某汽車齒輪（材料20CrMnTi）要求表層硬度60-62HRC，心部硬度30-35HRC，具有良好的耐磨性和抗沖擊能力。試設(shè)計(jì)其熱處理工藝路線，并說(shuō)明各工序的作用。答案：熱處理工藝路線：滲碳→預(yù)冷淬火→低溫回火。具體步驟及作用：（1）滲碳：加熱至900-950℃，通入滲碳介質(zhì)（如煤油+甲醇），使表層碳含量增至0.8-1.0%，形成0.8-1.2mm的滲碳層（提高表層含碳量，為淬火做準(zhǔn)備）；（2）預(yù)冷淬火：滲碳后隨爐冷卻至830-850℃（略高于心部Ac3，低于表層Ar1），直接油冷淬火；表層高碳奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)楦咛捡R氏體（高硬度），心部低碳奧氏體（未滲碳部分）轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞捡R氏體或托氏體（保證心部強(qiáng)度和韌性）；（3）低溫回火：150-180℃保溫1-2小時(shí)，消除淬火內(nèi)應(yīng)力，減少脆性，穩(wěn)定組織（表層保持高硬度，心部韌性提高）。最終組織：表層為回火馬氏體+殘余奧氏體+少量碳化物（硬度60-62HRC），心部為回火低碳馬氏體+托氏體（硬度30-35HRC），滿足耐磨性和抗沖擊要求。2.某45鋼軸類零件（直徑50mm）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，發(fā)現(xiàn)心部硬度僅20HRC（要求25-30HRC），而表層硬度正常（28-32HRC）。分析可能的原因及解決措施。答案：可能原因：（1）淬火時(shí)冷卻速度不足：45鋼臨界淬火速度（Vk）約為30℃/s，直徑50mm的軸件心部冷卻速度可能低于Vk，導(dǎo)致心部未完全奧氏體化（或奧氏體未轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體），而是形成珠光體或貝氏體，回火后硬度偏低；（2）加熱溫度不足：淬火加熱溫度低于Ac3（45鋼Ac3約800℃），心部未完全奧氏體化，殘留鐵素體，回火后鐵素體軟相導(dǎo)致硬度低；（3）材料成分偏析：心部含碳量低于名義值（0.45%），淬火后馬氏體含碳量低，硬度不足。解決措施：（1）調(diào)整淬火冷卻介質(zhì)：改用冷卻能力更強(qiáng)的介質(zhì)（如10%NaCl水溶液代替油），或采用水-油雙介質(zhì)淬火（先水后油），提高心部冷卻速度；（2）提高加熱溫度：確保加熱溫度高于Ac3（840-860℃），使心部完全奧氏體化；（3）加強(qiáng)原材料檢驗(yàn)：檢測(cè)心部含碳量，若偏低，可適當(dāng)調(diào)整熱處理工藝（如延長(zhǎng)保溫時(shí)間促進(jìn)成分均勻化）；（4）采用合金化：改用40Cr等合金鋼（淬透性更好），心部易獲得馬氏體組織。3.比較T8鋼（含碳量0.8%）在以下三種熱處理后的組織與性能：（1）完全退火；（2）淬火+低溫回火；（3）等溫淬火（300℃）。答案：（1）完全退火：加熱至Ac1以上（780-800℃）保溫后爐冷，組織為珠光體（層片狀鐵素體+滲碳體）；性能：硬度較低（HB180-220），塑性、韌性較好，切削性能良好，但強(qiáng)度和耐磨性不足。（2）淬火+低溫回火：加熱至Ac1以上（780-800℃）水冷淬火，獲得馬氏體+殘余奧氏體，再經(jīng)150-250℃回火，組織為回火馬氏體+少量殘余奧氏體；性能：硬度高（58-62HRC），耐磨性好，但脆性較大（需避免沖擊載荷）。（3）等溫淬火：加熱至Ac1以上奧氏體化后，迅速冷卻至300℃（貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)）等溫保持，組織為下貝氏體（針狀鐵素體內(nèi)部彌散分布碳化物）；性能：硬度較高（45-55HRC），韌性和耐磨性優(yōu)于淬火+低溫回火（下貝氏體組織韌性好，內(nèi)應(yīng)力小），適合要求強(qiáng)韌性配合的工具（如沖頭）。六、計(jì)算題（每題8分，共16分）1.已知某亞共析鋼的Ac1=727℃，Ac3=815℃，Ar1=695℃，Ar3=775℃。若該鋼加熱至850℃保溫后，分別采用以下冷卻方式：（1）爐冷；（2）空冷；（3）油冷；（4）水冷。試判斷每種冷卻方式下的室溫組織，并計(jì)算組織中各相的相對(duì)含量（假設(shè)平衡轉(zhuǎn)變）。答案：（1）爐冷（退火）：冷卻速度極慢，接近平衡轉(zhuǎn)變，組織為鐵素體（F）+珠光體（P）。鐵素體含量（%）=（0.8-0.45）/（0.8-0.02）×100≈47.4%（注：假設(shè)鋼含碳量0.45%，珠光體含碳量0.8%，鐵素體含碳量0.02%）；珠光體含量=100%-47.4%=52.6%。（2）空冷（正火）：冷卻速