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      鋼管加工之金屬材料熱處理工程師必備的熱處理基礎知識(2)

      材料熱處理工程師必備的熱處理基礎知識(2)


      今天分享一下見習材料熱處理工程師的考試題,這些題是作為一名合格的熱處理工程師必須具備的基礎知識,希望搞熱處理的朋友抽空看一下,也行對大家有幫助,新入門的更要看了,當然也可以作為企業員工培訓使用。

      因內容較多,咱們分為4次分享。


      31、回火注意事項

      回火必須及時,淬火后零件在4h內進行回火。常用回火方法有自行回火、爐中回火和感應回火。

      32、感應加熱電參數的調整

      目的是使高、中頻電源的工作處于諧振狀態,使設備發揮較高的效率。

      1)高頻加熱電參數的調整,(在7-8kv的低電壓負載條件下,調整耦合,反饋手輪位置使柵極電流與陽極電流之比1:5-1:10,然后再將陽極電壓升到使用電壓,進一步調整電參數,使槽路電壓調整到所需值,匹配最佳。)

      2)中頻加熱電參數調整,根據零件大小、形狀硬化區長短及感應器結構選擇合適的淬火變壓器匝數比和適當電容量,使其處于諧振狀態下工作。

      33、常用冷卻介質有哪些

      水、鹽水、堿水、機械油、硝鹽、聚乙烯醇、三硝水溶液、水溶性淬火劑、專用淬火油等。

      34、試分析影響鋼淬透性的因素?

      ①含碳量的影響:亞共析鋼隨含碳量的增加A的穩定性增加C曲線右移;過共析鋼隨含碳量的增加,未熔碳化物的增加,A的穩定性降低,C曲線右移

      ②合金元素的影響:除Co外固溶態的金屬元素均是C曲線右移

      ③A化溫度和保溫時間:A化溫度越高,保溫時間越長碳化物溶解越完全A晶粒越粗大,C曲線右移

      ④原始組織的影響:原始組織越細,越容易得到均勻A,使C曲線右移,并使Ms下移

      ⑤應力應變的影響:使C曲線左移。

      35、量具為什么要進行穩定化處理?常規的量具穩定化處理工藝是怎樣的?

      通過處理可以減少M的正方度,成為較穩定的M,使為轉變的A’陳化;降低淬火和深冷處理后的殘余應力,對尺寸穩定有良好的作用。

      36、軸承超細化處理有哪二種方法,目的是什么?

      ①鍛熱淬火預處理目的:可使A’11.9%~12.1%殘留K為7.11%,A晶粒度9~10級

      ②軸承雙細化處理目的:處理后可比原始晶粒細化1.5~2.0級碳化物顆粒尺寸小于0.6μm有利于提高淬火后獲得細小針狀的M組織,并可以提高韌度、耐磨性和疲勞強度。

      37、在制定熱處理加熱工藝時應考慮哪些問題?

      ①工藝的先進性 充分采用新的工藝方法及熱處理新技術及新型工藝材料

      ②工藝的可靠、合理可行 采用工藝要十分可靠、穩定

      ③工藝的經濟性 工藝應合理利用能源,采用節能工藝設備要充分利用現有設備采用輔助工裝的方法,滿足不同零件的工藝要求

      ④工藝的安全性 工藝要安全可靠采取必要的安全防范措施

      ⑤盡量采用機械化,自動化程度高的工藝裝備,不僅可以提高勞動生產率,也有利于工藝過程的控制,保證熱處理的質量可靠。

      38、何謂球化退火?其工藝特點是什么?

      所謂鋼的球化退火是使鋼中的碳化物球化而進行的退火工藝。

      1)普通球化退火鋼中碳化物球狀化加熱溫度Ac1+20-30℃保溫時間取決于工件透燒時間,但不宜長。冷卻速度一般在爐內以10-20℃/H冷卻,冷到550℃以下出爐空冷。

      2)等溫球化退火主要用于高碳工具鋼合金工具鋼。該工藝球化充分易控制,周期較短,事宜大件。加熱溫度為Ac1+20-30℃,保溫時間取決于工件透燒時間。保溫溫度為Ac1+20-30℃,等溫時間取決于TTT曲線。

      39、為什么亞共析鋼經正火后可獲得比退火高的強度和硬度?

      退火和正火所得到的都是珠光型組織。但是正火和退火比較時,正火的珠光體是在較大的過冷度下得到的,因而對亞共析鋼來說,析出的先共析鐵素體較少,珠光體數量較多,珠光體片間距較小。此外,由于轉變溫度較低,珠光體成核率較大,因而珠光體團的尺寸較小。由于組織上的差異,故性能不同。正火與退火相比,正火的強度與硬度較高,塑性相仿。

      40、什么是馬氏體分級淬火?

      分級淬火是將工件從淬火溫度直接冷卻至Ms點以上某一溫度,經適當時間的保溫,取出空冷以獲得馬氏體組織。一般溫度在200℃左右(高于該材料的Ms點)適用于有效尺寸較小,形狀尺寸比較復雜的碳鋼和合金鋼工件。有時還采用Ms點以下的分級淬火,分級溫度為130-160℃,適用于低淬透性而尺寸較大的工件。

      41、什么是貝氏體等溫淬火?

      鋼材或鋼件加熱奧氏體化,隨之快冷至貝氏體轉變溫度區間(260-400℃)等溫保持,使奧氏體轉變為貝氏體的淬火工藝。是常見的淬火工藝的一種。

      42、什么是噴丸強化?對材料表面形貌與性能有什么影響?

      利用高速噴射的細小彈丸在室溫下撞擊受噴工件的表面,使表層材料在再結晶溫度下產生彈性塑性變形,并呈現較大的殘余壓應力,從而提高工件表面強度,疲勞強度和抗應力腐蝕能力。使工件表面產生塑性流變和加工硬化,大幅度提高材料表面的硬度。降低材料表面粗糙度同時使工件表面保留殘余壓應力,因而可大幅度提高材料的疲勞強度,疲勞壽命和抗應力腐蝕能力。

      43、常用的淬火都有哪些?說說選用淬火方法的原則。

      1)單介質淬火:形狀簡單的碳鋼工件用水冷,合金鋼和合金工具鋼用油冷;

      2)雙介質;形狀復雜易變性的工件;

      3)預冷淬火用于工具磨具剛,可減少其變形和開裂;

      4)分級淬火用于工具鋼,以減少變形和開裂;

      5)等溫淬火;用于要求變形小,強韌性高的合金鋼工件。

      44、何謂鋼的本質晶粒度?

      本質晶粒度是指按標準試驗方法在930℃左右保溫足夠時間(3-8h后)測定的晶粒大小。

      45、鋼加熱時為獲得細小奧氏體晶粒應采取哪些措施?

      措施:降低溫度,減小保溫時間,提高加熱速度,向鋼中加入強碳、氮化物形成元素 

      46、低合金鋼中的魏氏組織是怎樣形成的?它的組織特征是什么?

      對于含碳量Wc低于0.6%的碳鋼或低碳合金鋼在奧氏體晶粒較粗和一定冷卻速度下,先共析鐵素體呈片狀或粗大羽毛狀析出,即所謂魏氏體組織。

      47、魏氏組織對鋼的性能有什么影響?怎樣在熱處理中避免產生魏氏組織?

      1)力學性能下降,如韌性下降。

      2)采用“降溫等溫”工藝,保證一定溫度范圍內的冷卻速度和奧氏體的過冷度

      48、分析軸類零件、長板狀零件、截面零件相差較大零件、套筒和薄壁圓環狀零件、有凹面的工件的淬火操作方法。

      軸類零件應垂直淬入冷卻劑。長板狀工件應橫向側面淬入冷卻劑。截面零件相差較大零件應將截面大的部分先淬入冷卻劑。套筒和薄壁圓環狀零件應沿軸向淬入冷卻劑。有凹面的工件應將凹面向上淬入冷卻劑。

      49、感應加熱的基本原理是什么?怎樣根據零件要求的淬硬層深度選擇最佳電流頻率?

      感應加熱表面淬火它是利用通入交流電的加熱感應器在工件中產生一定頻率的感應電流,感應電流的集膚效應使工件表面層被快速加熱到奧氏體區后,立即噴水冷卻,工件表層獲得一定深度的淬硬層。電流頻率愈高,淬硬層愈淺。

      一般情況,硬化層深度在0.5~2mm時,宜選用10kHz以上的高頻電源:硬化層深度在1.0~4.0nm時,宜選用8~3kHz電源;硬化層深度在4.0mm以上,可選用1~2.5kHz電源。 當零件面積或直徑較大時,可選用較低的頻率:反之,加熱面積或直徑較小的零件可選用較高的頻率。

      50、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?

      目的:球墨鑄鐵奧氏體化后在貝氏體轉變區進行等溫進淬火的求獲得良好的力學性能和小的畸變。

      等溫溫度:下貝氏體等溫淬火的等溫溫度為260~300℃:上貝氏體等溫淬火的等溫溫度為350-400℃。

      51、簡述透射電子顯微鏡成像的原理和特點

      透射電鏡的結構及成像原理與光學顯微鏡基本相同,只是用電子束代替可見光,用電磁透鏡代替光學透鏡。由電子槍發射的電子束經加速后,通過聚光鏡會聚成一束很細的高能量電子束斑,電子束穿過試樣,將其上的細節通過由物鏡、中間鏡及投影鏡組成的成像系統成像,成像最終投射在熒光屏上形成可見的圖像供觀察或照像。電鏡的輔助系統比較復雜,包括真空、穩壓、氣動循環、控制及計算機等系統。

      52、與鋼相比,鑄鐵的相變有哪些特點?

      與鋼不同,鑄鐵在相變過程中,碳常需作遠距離的擴散,其擴散速度受溫度和化學成分等因素的影響,并對相變過程及相變產物的碳含量產生相當大的影響。

      53、減少零件熱處理畸變的主要措施和工藝方法有哪些?

      減小應力集中;減緩加熱、冷卻速度;零件合理碼放;選擇合適工裝。

      54、試論述鋼材在熱處理過程中出現脆化現象的主要原因及解決方法。

      ①過共析鋼奧氏體化后冷卻速度較慢出現網狀二次滲碳體時,使鋼的脆性增加,脆性的網狀二次滲碳體在空間上把塑性相分割開,使其變形能力無從發揮。解決方法,重新加熱正火,增加冷卻速度,抑制脆性相的析出。

      ②淬火馬氏體在低溫回火時會出現第一類回火脆性,高溫回火時有第二類回火脆性,第一類回火脆性不可避免,第二類回火脆性,可重新加熱到原來的回火溫度,然后快冷恢復韌性。

      ③工件等溫淬火時出現上貝氏體時韌性降低,重新奧氏體化后降低等溫溫度得到下貝氏體可以解解。

      ④奧氏體化溫度過高,晶粒粗大韌性降低。如:過共析鋼淬火溫度偏高,晶粒粗大,獲得粗大的片狀馬氏體時,韌性降低;奧氏體晶粒粗大,出現魏氏組織時脆性增加。通過細化晶?梢越鉀Q。

      55、試指出滲碳件熱處理后常出現的三種缺陷,并分析其原因及防止措施。

      1)淬火后硬度偏低:主要是深層表層碳濃度較低或表面脫碳而致;淬火工藝不合理,沒淬上火或有過多的殘余奧氏體。

      2)滲層深度不夠:主要是爐溫低,時間短,或爐內氣氛循環不良,零件表面不清潔,碳勢過高工件表面積碳;提高滲碳的溫度和時間,裝爐前清潔工件表面,合理控制碳勢。

      3)滲層出現大塊狀王莊碳化物;主要是滲碳時表面碳濃度過高,降低滲劑活性,嚴格控制碳勢。

      56、汽車、拖拉機齒輪選用20CrMnTi材料,其加工工藝路線為:下料、鍛造、正火、機加工、滲碳、淬火+低溫回火、噴丸、磨削成品,試分析各熱處理工序的作用。

      正火——消除鍛造應力,使組織均勻,調整硬度改善切削加工性。

      滲碳——提高齒面碳的濃度,(0.8~1.05%C)

      淬火——提高齒面硬度并獲得一定淬硬層深度,使表面得到M回火+合金碳化物+γ具有高硬度(58~62HRC)、高耐磨、較高強度和一定的韌性。提高齒面耐磨性和接觸疲勞強度,齒的心部得到M回火+F,具有較高的強韌性。

      低溫回火——消除淬火應力,防止磨削裂紋,提高沖擊抗力。

      57、何謂鋼的淬火?

      鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上溫度,保溫一段時間,使之全部或部分奧氏體化,然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等溫)進行馬氏體(或貝氏體)轉變的熱處理工藝。

      58、以碳鋼為例,分別指出鋼在淬火過程中可能獲得的組織及他們的形成溫度范圍,組織形態,亞結構和性能。

      亞共析鋼:加熱溫度Ac3+(30~50)℃,組織為A+未溶K,快冷至550℃以下,350℃以上獲得正常組織為位錯,性能:強度、硬度高,塑性韌性好。

      過共析鋼:加熱溫度Ac1+(30~50)℃,組織為A+未溶K,快冷至200℃以下,獲得正常組織為:片狀M+殘余A+未溶K,其亞結構為孿晶,性能:硬度高,脆性大。

      59、馬氏體分級淬火

      鋼材或工件加熱奧氏體化,隨之浸入稍高或稍低于鋼的上馬氏體點的液態介質(鹽浴或堿。┲,保持適當時間,待鋼件的內外層都達到介質溫度后取出空冷,以獲得馬氏體組織的淬火工藝,也稱為分級淬火。用于合金工具鋼及小截面碳素工具鋼,可減少變形和開裂。

      60、熱浴淬火

      工件只浸入150~180℃的硝鹽火堿中冷卻,停留時間等于總加熱時間的三分之一到二分之一,最后取出在空氣中冷卻。

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