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热处理试题总结[模版]3篇

发布时间：2023-12-04 作者: 产品中心

  1、热流:单位时间内由高温物体传给低温物体的热量叫热流，或热流量。用Q表示，单位为W,即J/S

  2、耐火度：是耐火材料抵抗高温作用的性能，表示材料受热后软化到某些特定的程度时的温度。

  3、荷重软化点：是指在很多压力条件下，以一定速度加热，测出试样开始变形时的温度，当试样变形达到4%或40%的温度，称为荷重软化4%或40%软化点。

  4、热导率：反应了物体导热能力的大小，它的物理意义在单位时间内每米长温度降低1℃时，单位面积能传递的热流量，用λ表示，单位为w/（m.℃）

  5、传导传热：温度不同的接触物体间或一物体中各部分之间的热能的传递过程，称为传导传热

  8、集肤效应：当交流电流通过导体时，在导体表面电流最大，越向内部电流密度越小的现象。

  9、邻近效应：两个通过交流电流的导体彼此相距很近时，则每个导体内的电流将重新分布，电流瞬时方向相反时，则最大电流密度就出现在两导体相邻的面，当导体内的电流瞬时方向相同，则最大电流密度将出现在两导体相背的一面，这种电流向一侧集中的现象叫临近效应

  10、可控气氛：为了使工件表面不发生氧化脱碳现象或对工件进行化学热处理，向炉内通以可来控制成分的气氛，称可控气氛

  11、碳势：指一定成分的气氛，在一定温度下，气氛与钢的脱碳增碳反应达到平衡时，钢的含碳量。

  12、温度梯度：物体（或体系内）相邻两等温面间的温度差△t与两等温面法线方向的距离△n的比例极限

  13、氧势：指在一定温度下，金属的氧化和氧化物分解处于平衡状态时气氛中氧的分压或氧化物的分解压

  14、热震稳定性：也叫耐急冷急热性，表示材料抵抗温度急剧变化而不破坏的性能

  15、单位表面负荷:元件单位表面积上所发出的功率，单位w/cm3，元件表面负荷越高，发出的热量就越多，元件温度就越高，所用的元件材料就越少。

  17、黑度：灰体的高度ε被定义为灰体的辐射力E与同温度下的黑体辐射E0之比

  答：1）炉型的选择2）炉膛尺寸的确定3)炉体结构设计4）电阻炉功率计算及功率分配5）电热元件材料的选择6）电热元件材料的设计计算7）炉用机械设备和电气、控温仪表的设计与选用8)技术经济指标的核算9）绘制炉子总图、砌体图、和编制电炉使用说明书等随机技术文件。

  2、浴炉如何分类 答：按介质的不同可分为盐浴炉、碱浴炉、铅浴炉、油浴炉，按热源供给方式的不同可分为外热式和内热式两种。

  3、热处理电阻炉功率的计算方式有哪两种。各有何特点 答：计算方式有热平衡计算法和经验计算法。1）热平衡计算法,是根据炉子的输入总功率应等于各项能量消耗总和的原则确定炉子功率的方法。2）经验计算法：a、类比法，与同类炉子相比较，当炉膛尺寸和炉体结构确定后，依据生产率、升温时间等方面的具体实际的要求，与性能较好的同类炉子相比较，而确定新设计炉子的功率b、经验公式法，这种方法适用于周期作业封闭式电阻炉。

  4、试述插入式电极盐浴炉和埋入式电极盐浴炉各自的优缺点 答：插入式电极盐浴炉电极从坩埚上方垂直插入熔盐，熔盐中插入的一对电极，通入低电压（6~）大电流（几千安培）的交流电，由熔盐电阻热效应，将熔盐加热到工作时候的温度。

  缺点：a、炉口只有2/3的面积能使用，其他被电极占据，效率低，耗电量大b、由于电极自上方插入，与盐面交界处易氧化，寿命短，电极损耗大c、电极在一侧，远离电极一侧温度低d、工件易接触电极，而产生过热或过烧。

  埋入式电极盐浴炉将电极埋入浴槽砌体，只让电极工作表面接触熔盐，在浴面上无电极

  特点:1）有效面积大，生产率高，热效率高，节能25%~30%2）炉温相对均匀，介质流动性好3）电极不接触空气，寿命长4）工件接触电极可能性小，废品率低。缺点：1）砌体与电极一体，不能单独更换电极，电极损坏时，浴槽也要相应更换，对于高温炉，则插入电极优势大2)形状复杂，不一焊接，砌护麻烦3)电极间尺寸不能调节，电极形状，尺寸，布置，要求高，功率不可调。

  答:箱式电阻炉按其工作温度可分为高温箱式炉（>

  1000℃）中温箱式炉（650-1000℃），低温箱式炉（

  6、井式热处理电阻炉和箱式热处理电阻炉在确定生产率方面有何不同？ 答：箱式电阻炉单位面积生产率指炉子在单位时间内单位炉底面积所能加热的金属质量。对于井式炉，炉底单位面积生产率是指其最大纵剖面的单位生产率，最大纵剖面=炉膛直×径炉膛有效高度

  答：1）集肤效应，当交流电流通过导体时，在导体表面电流最大，越向内部电流密度越小的现象。2）邻近效应，导体内的电流的频率越高，导体间距越小，临近效应越显著。3）圆环效应，当交流电流通过环形导体时，电流在导体横截面上的分布将发生明显的变化，此时电流仅集中在圆环的内侧。4）尖角效应，当感应器与工件间距的距离相同，但在工件尖角处的加热强度远较其他光滑部位强烈，往往会造成过热。

  答：1）从设备入手，重点进行新型热处理设备的研制，推广，应用和进行旧设备的全面技术改造。2）推广节能热处理工艺及材料的研究与应用。3）热处理的生产的节能管理。

  答:感应加热的基础原理：当感应器（感磁导体）通过交变电流时，在其周围产生交变磁场，将工件放入交变磁场中，按电磁感应定律，工件内将产生感应电动势和感应电流，感应电流做功8，将工件加热。集肤效应，当交流电流通过导体时，在导体表面电流最大，越向内部电流密度越小的现象称为集肤效应，当电流频率越高，集肤效应越显著。

  4、劳动条件，5、炉子性能，6、其他，对车间厂房的建筑结构，地基，炉子建造维修，维护，投资等也周密考虑。

  三、其他 砌筑热处理炉时需使用耐火材料、保温材料、炉用金属材料以及一般建筑材料。在建造和设计热处理炉是合理选用筑炉材料对满足热处理工艺技术要求，提高炉子常规使用的寿命，节约能源，减少相关成本都有重要意义。

  常用耐火材料：黏土砖、高铝砖、轻质耐火黏土砖、硅酸铝耐火纤维和耐火混凝土、耐火涂料等。

  为减少炉子热传导引起的热损失，提高炉子的热效率，耐火层外需砌一层保温材料。保温材料具备体积密度小，气孔率高，热容量小，热导率小等特点。工程上把λ值

  炉用金属材料有哪些：炉外用金属材料和炉内用耐热钢，普通金属材料用作炉子的外壳金和构架：Q235A钢板，角钢，槽钢，工字钢。炉用耐热钢用作炉底板、炉罐、坩埚、料筐、炉辊、传送带、夹具、紧固件、电热元件及其引出棒等。

  中温箱式电阻炉用于退火、正火、淬火、回火或固体渗碳等；高温~用于高速钢或高速合金钢模具的淬火加热，其结构与中温相似；低温~大多用于回火

  中温井式炉适用于轴类等长形零件的退火正火淬火及预热等，与箱式炉相比装炉量少，生产效率低，常用于质量发展要求较高的零件，高温井式炉适用于合金钢、高速合金钢长杆件热处理；低温井式电阻炉最高工作时候的温度为650℃，大范围的使用在零件的回火

  常用电热元件材料及特点：铁铬铝：这类材料电阻率大，电阻温度系数小，功率稳定，耐热性好，抗渗碳，耐腐蚀，价格实惠公道，应用广泛。其缺点是塑形差，高温加热后，晶粒粗大，脆性大。镍铬系：高温加热不脆化，拥有非常良好的塑性和焊接性便于加工和维修，抗渗氮，缺点是电阻率小，电阻温度系数较大，不抗硫蚀，价格昂贵。纯金属：略

  外热式真空热处理炉的结构特点和缺点，外热式真空炉结构相对比较简单，制造容易，容易密封，抽气量小，容易达到所要求的真空度，不受耐火、绝缘材料及电阻放气，不存在真空放点问题，工件加热质量高，生产安全可靠。但由于热源在炉罐外，热

  度慢生产周期长。由于炉罐材料高温强度所限，炉子尺寸小，使用温度不高于1100℃，合金钢或耐热钢罐价格昂贵，不易加工，仅适用于合金的退火、真空除气、真空渗金属等

  内热式真空热处理炉结构特点，内热式真空热处理炉是将整个加热装置及欲处理的工件均放在真空容器内，而不用炉罐的炉子。这类炉子的优点是：

  2、与外热式真空炉相比，炉内容积大，各种构件表面均吸附大量气体，需配大功率抽气系统；

  现代真空电阻热处理炉都是内热式的，没有炉罐，整个炉壳就是一个真空容器，外壳是密封的，某些部位用水冷却。按其外形及结构分为立式、卧式、单室、双室和三室等。工件冷却方式分为自冷、负压气冷、负压油冷和加压气冷、高压气冷及超高压气冷等炉型。按热处理工艺可分为淬火炉和回火炉。有单功能的，也有多功能的。

  1可控气氛热处理炉的分类，有周期式和连续式之分。周期炉：有井式炉和密闭箱式炉（又称多用炉）适用于多品种小批量连续生产，可用于光亮淬火、光亮退火、渗碳、碳氮共渗等热处理，连续炉：有推杆式，转底式及各种各样的形式的连续式可控气氛渗碳生产线等，适用于大批量生产，可用于光亮淬火、回火、渗碳及碳氮共渗等热处理。

  热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。

  二、热处理工艺的特点 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

  为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，能够最终靠热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都能够最终靠热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

  1． 正火：将钢材或钢件加热到临界点上的适当温度保持一段时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。2． 退火：将亚共析钢工件加热至20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。

  3． 固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

  4． 时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室内温度保持时，其性能随时间而变化的现象。

  5． 固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。

  6． 时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。

  7． 淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织架构转变的热处理工艺。

  8． 回火：将经过淬火的工件加热到临界点以下的适当温度保持一段时间，随后用符合标准要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。

  9． 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用比较广泛。中温气体碳氮共渗的最大的目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其最大的目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

  10． 调质处理：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理大范围的应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。

  金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不一样的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不一样的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。

  整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。

  对奥氏体晶粒影响方面，1、能形成碳化物，减少钢中和奥氏体中碳浓度的合金元素，Cr、Mo、W、V、Ti、Zr、Nb。

  2、Mn、N、P、C会粗化晶粒（另外，P使钢冷脆，S使钢热脆，因此，钢中常常以N、P、S的多少衡量是否为优质钢）。

  4、Al、Si、Cu、Co、Ni通常溶于铁素体或奥氏体中，起固溶强化作用，有的可能形成非金属夹杂物和金属间化合物，如Al2O3、AlN、SiO2、Ni3Al。

  5、除了加1中合金元素细化奥氏体晶粒外，工艺上方法（也是热处理获得细晶粒组织的原理）：允许的范围内奥氏体化温度尽量低+快速加热（增加过热度，使形核率>

  长大速度来获得细晶粒）+短时保温+快速冷却（多次快速加热快速冷却效果更好）的方法来获得非常细小的奥氏体晶粒。

  上贝氏体（550~350℃保温），下贝氏体（350~Ms共析钢（%）大概230℃左右保温，Ms点和含碳量成反比：%-500℃，%-280℃，%-230℃，%-200℃）板条马氏体（Ms~200℃保温），片状马氏体（200~Mf℃保温），一般我们想尽可能多的获得板条状Ms，方法是减少奥氏体中的含碳量。因此，中低碳钢易形成板条状Ms，高碳钢易形成片状Ms。

  对中碳钢，由于含有板条和片状Ms的混合物，可采取均匀奥氏体成分，消除富碳区的方法（高温加热使奥氏体成分均匀后—快速淬火冷却），来得到几乎全部的板条Ms。

  HRB屈服强度HRC洛氏硬度HBW布氏硬度（一般HRC=HBW/10σb抗拉强度σs 屈服强度δ延伸率（δ>

  5%为塑性材料）ψ断面收缩率σe 弹性极限a k冲击韧性值（钢材一般为34）

  冶炼—浇铸—均匀化退火（如果铸件有成分偏析或者枝晶偏析）—锻造扎制（热加工，常产生魏氏组织、带状组织、晶粒粗大等缺陷，P122）—预备热处理（正火或退火，便于下步加工）—机械加工（不是塑性加工，只是改变尺寸）—最终热处理（淬火+回火，调节强韧度、硬度、耐磨性等）—精加工—稳定化处理（包括尺寸、精确度等，如对应力或精度要求极高的工件进行去应力退火）

  1、一般情况下，热处理工艺分为：①预备热处理（正火或退火，正火优先）目的是使铸件、焊件、锻件的成分均匀和消除内应力，提供合适的切削加工硬度（180~250HBW切屑性能较好），为下道工序做准备；但是受力不大、性能要求不高的零件，选正火作最终热处理。②最终热处理（淬火+回火）。

  2、热处理工艺定义。正火：将钢加热到奥氏体化温度30~50℃，保温后空冷得到珠光体类组织的热处理工艺。

  退火：将钢加热到Ac1温度以上或以下，保温后炉冷（或炉冷到600℃以下空冷）得到室温平衡状态组织（相图）的热处理工艺。

  淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上一定温度（得到细小的奥氏体为依据），保温后以大于临界冷却速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。

  回火：将淬火钢加热到A1以下，使其转变为稳定的回火组织，并以适当的方式冷却的工艺过程。

  正火：（压共析钢：Ac3+30~50℃，（过）共析钢：Accm+30~50℃，合金钢：Ac3+100~150℃），保温时间：T= K?D min（K为~2min/mm，D为工件有效厚度），采用空冷，室温组织：铁素体（少量）+珠光体（较细，因为冷速较快），提高硬度，便于机械加工；消除魏氏组织（针片状）、带状组织，细化晶粒。均匀化退火:（Ac3或Acm以上150~300℃）。碳钢一般为1100~1200℃，合金钢一般为1200~1300℃，保温时间一般为10~15h成本高，除非成分有区域偏析或较大的枝晶偏析才用，后加正火补充。完全退火:（Ac3+20~30℃），保温时间：T= K?D min（K为~2min/mm，D为工件有效厚度），采用炉冷，室温组织：铁素体+珠光体。用于消除魏氏组织（针片状）、带状组织，细化晶粒（相对组织而言）；亚共析钢的预备热处理，均匀成分，消除加工硬化，降低硬度，为下一步切削加工做准备。

  球化退火:（Ac1+20~30℃，即：750~780℃），一般保温2~4h，采用空冷。效果分为一次退火＜等温退火＜往复退火三种，室温组织：球状珠光体（粗珠光体，因为冷速慢）。用于（过）共析钢或合金钢的预备热处理，均匀成分，消除加工硬化，降低硬度，为下一步切削加工做准备。

  再结晶退火:（~）Tm（K）+100~200（℃），一般钢材650~700℃，保温1~3h，采用空冷。室温组织：变形晶粒变成原始的等轴晶。用于钢材或合金冷变形的中间退火，消除加工硬化，降低硬度，但是如果变形量过大或处于临界变形度（2%~10%）时，要采用正火或完全退火代替便于消除加工硬化。

  去应力退火:在再结晶温度以下，一般钢为500~600℃，保温3min/mm；一般铸铁为500~550℃，保温6min/mm，去应力退火冷却要尽量缓慢，以免产生新应力。室温组织：珠光体（索氏体）。去应力退火用于消除锻件、铸件、焊件、钢件冷加工等消除应力，防止工件变形或开裂。

  3、（过）共析钢或合金钢预备热处理：球化退火（无网状碳化物），正火+球化退火（有网状碳化物）。

  4、工件对受力、性能要求不高的，即不必进行调质处理的，直接用正火作为最终热处理。

  1、淬火加热温度。总的来说淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则。亚共析钢：Ac3+30~50℃，（过）共析钢：Ac1+30~50℃（原因见书P285），低合金钢：比相应碳钢高50℃左右，高合金钢更高，因为奥氏体化更困难。

  2、保温时间：T= a k′?D min（碳钢a为~2min/mm，同前面的K，k′为装炉系数，一般箱式炉为~/mm，视不同炉子和装入量而定，D为工件有效厚度。）

  4、淬火方式。分为：单液淬火，双液淬火，分级淬火，等温淬火。一般来说用单液淬火，只有形状复杂、尺寸很小的工件才用分级淬火或等温淬火。

  150~250℃，回火马氏体；最好在200℃稍高，防止生成片状Ms（有显微裂纹，脆性大），过高会发生第一类淬火脆性（250~350℃之间）。

  应用：低碳（合金）钢选用低温回火，得到回火Ms，综合性能较好，用于锅炉和压力用器；

  高碳钢低温回火，得到回火Ms，得到高强度、高硬度、高耐磨性，但塑形差，用于工具、量具、滚动轴承（需耐磨）、渗碳件等材料。

  在条件允许下，用等温淬火得到下贝氏体比低温回火性能好得多，但是成本高，因此用于低温回火脆性的钢种。

  应用：高碳（合金）钢选用中温回火（350℃）得到弹性较高，因此一些弹性钢件都要采用中温回火，也用于热锻模具。

  500~650℃，回火索氏体；防止发生第二类淬火脆性，应用：中碳（合金）钢常采用调质处理，得到很好的综合性能。通常用于中碳钢和低合金钢制作重要零件，比如，轴类、齿类、机床主轴等。

  机器零件、构件用钢，包括：渗碳钢（表层高强度硬度、耐磨性、抗疲劳强度，心部高强韧性，大多数都用在齿轮；低碳合金钢表面渗碳，淬火低温回火）、调质钢（综合性能高，大多数都用在轴类、连杆，中碳钢，调质处理）、弹簧钢（高碳钢，淬火350℃回火）、轴承钢（高强度硬度、耐磨性、抗疲劳强度高碳钢；淬火低温回火）。

  常见的工程结构钢：型材、棒材、板材、管材、带材，因他们都需要冷变形和焊接，采用低碳低合金钢；由于尺寸大、形状复杂，因此大部分工为热轧空冷（正火），室温组织：铁素体加少量珠光体。

  工具钢（高碳钢，一般均为淬火加低温回火，但合金含量越高淬火回火温度越高，强韧度均越好。比如，淬回火温度：碳素工具钢（780℃+200℃）

  高速钢还需要高热硬性，热锻模具需要高韧性，量具钢需要尺寸稳定性），用来制造各种加工工具，按用途分为：刃具钢（碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢）模具钢（冷锻模具、热锻模具：调质处理）、量具钢（淬火后需冷处理，最后需去应力退火）。

  素体不锈钢，其中奥氏体不锈钢性能优良、最常用）按化学成分分类：碳素钢（低碳钢wc≤%、中碳钢%≤wc≤%、高

  碳钢wc≥%）、合金钢（低合金钢w≤5%、中合金钢5%≤wc≤10%、高合金钢wc≥10%）。

  质钢（优质碳素结构钢wp、ws均≤%、优质合金结构钢wp、ws均≤%）高级优质钢（高级碳素结构钢wp、ws均≤%、高级合金结构钢wp、ws均≤%）、特级优质钢；

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