热处理工高级(1)_在线真题试卷与模拟练习_热处理工高级(1)_考试宝

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硬度要求为58 ~ 62HRC，加工余量为0.5mm，热处理后出现圆弧槽口向外胀大，最大可达4mm。试分析工件变形原因，提出减小变形方法。加工过程情况分析：该工件采用整体淬火，操作者为防止工件弯曲、翘曲变形，选择盐浴炉，淬火工艺为840 ~ 850℃ ×20min，油冷淬火。工件采用垂直吊挂，并在两端加铅丝固定，防止槽口外张，如图4-4a所示。淬火后经检测，工件硬度为63 ~ 65HRC，工件弯曲变形(槽口外张)仍有2 ~ 4mm，工件翘曲变形量为0.5 ~ 1mm。（含图）

运用金相检验报告判别W18Cr4V钢丝锥淬火开裂原因并提出热处理操作的改进措施 1. 丝锥外形尺寸(如图5-1所示) 2. 热处理技术条件（1）选材 W18Cr4V高速钢。（2）硬度刃口部分硬度为62 ~ 64HRC。 3. 热处理工艺过程（1）预热将工件装入专用工装卡具，先在550℃的箱式电阻炉中预热60min，再进入820℃的中温盐浴炉中保温10min。（2）淬火预热后将工件转入1270 ~ 1280℃的高温盐浴炉中加热，保温时间为3min，在560℃硝盐浴中淬火冷却停留3min的分级冷却。 4. 外观检验淬火后经目检发现丝锥上产生了如图5-2所示裂纹，严重者在刃口部分产生了剥落现象。 5. 缺陷分析从热处理淬火过程来看，均按工艺规范操作，应不致于产生如此严重裂纹。但由于高速钢的成分特点及工件对性能的要求，必须在较高的温度下淬火，极易产生过热、过烧等缺陷，而这些缺陷又容易导致钢的断裂强度下降，产生淬火裂纹。 6. 金相检验确认缺陷产生的原因根据以上分析，只能进行金相检验分析显微组织来寻找淬火开裂原因。将有裂纹的丝锥经560℃回火后取样进行金相分析，结果发现经淬火后的组织中已存在有晶粒粗大、碳化物沿晶界呈半网状分布的过热组织，由此证实了产生淬火裂纹的原因是淬火温度过高。进一步检查发现，热功仪表失灵，其指示温度比实际温度低40 ~ 60℃。 7. 热处理改进措施 1) 加强目测炉温工作。 2) 工件入炉前及加热过程中，加强对热工仪表及测温系统的检查及监控。 3) 增加其他的测温手段，如红外测温仪等炉外测温等。 4) 工件装入高温盐浴炉时，应保持与电极之间的安全距离。（含图）（含图）

分析工件淬火产生各种常见缺陷的原因并提出预防和补救办法 1. 淬火裂纹工件基本情况：图5-3所示盘状工件，材料为35钢，淬火、回火处理后硬度为28 ~ 32HRC。加工工艺路线：下料→锻造→机械加工→调质→成品。热处理工艺过程：840 ~ 860℃ × 10 ~ 12min盐浴炉中加热，在淬火介质三硝水溶液中冷却后转入空气中冷却。回火工艺为500 ~ 550℃ × 25min。该工件曾一度出现批量淬火裂纹。（1）裂纹分析裂纹起源于工件内孔(φ25mm)的棱角处，呈放射状向四周伸展，裂纹起始端一般呈直线，向外伸展稍带弧形。经金相检验分析，裂纹两壁无脱碳现象。裂纹尾端呈尖状，裂纹伸展有力。基体组织正常，纵向中心部位取样分析夹杂物未发现异常和超标现象。（2）原材料检查在淬裂的盘状工件上取样进行化学分析，碳的质量分数为0.38%，符合GB/T 699—1999标准中35钢的化学成分规定。表明裂纹的产生与材质无关。（3）工艺过程检查现场取三硝水溶液进行密度分析为1.105 ~ 1.107g/mL，工艺文件规定三硝水溶液密度为1.45 ~ 1.50g/mL，表明三硝水溶液已不符合工艺要求。同时，现场操作调查还发现工件在三硝水溶液中冷透后才转入空气中冷却，违背了三硝水溶液淬火-空气冷却的工艺操作要求。（4）验证及结论 1) 调整三硝水溶液密度：为了证实三硝水溶液密度的作用，将三硝水溶液密度调整到规定的范围(1.45 ~ 1.50g/mL)再淬火，产生裂纹的现象大大减少，但因在三硝水溶液中停留时间掌握不当，产生裂纹现象仍不能杜绝。 2) 调整该件在三硝水溶液中停留时间：该件在三硝水溶液中停留时间按每3 ~ 5mm厚度停留1s计算，仅需在三硝水溶液中冷却2 ~ 3s，经生产验证后杜绝了裂纹的产生。 3) 结论：该工件淬火裂纹的产生是因为淬火冷却介质三硝水溶液密度过低及在三硝水溶液中停留时间过长两个原因综合所致。（5）预防和补救办法 1) 缩短三硝水溶液的检测周期，严格控制其密度在1.45 ~ 1.50g/mL内，并严肃工艺纪律，加强专职工艺员监督。 2) 将35钢改为40Cr钢，并在油中淬火，从而从根本上杜绝了裂纹的产生。 2. 淬火变形工件基本情况：图5-4为汽车后桥从动锥齿轮，材料为20CrMnTi钢，渗碳、淬火、回火处理，表面硬度为58 ~ 63HRC，心部硬度为33 ~ 45HRC，渗碳层深度为1.5 ~ 1.9mm，热处理后齿轮内缘平面度不大于0.20mm，外缘平面度不大于0.12mm，内径变化范围不大于±0.16mm。加工工艺路线：下料→锻造→正火→机械加工→渗碳、淬火、回火处理→抛丸→入库。热处理工艺过程：井式气体渗碳炉加热，渗剂为甲醇 + 煤油，渗碳工艺为930℃ × 7h；随炉降温至860℃ × 0.5h后直接淬火；回火工艺为180 ~ 200℃ × 3h。生产中曾出现齿轮内、外缘翘曲和内孔涨大，合格率很低。（1）原材料化学分析自锻坯取样化学分析结果是：$$w(C)=0.19\%$$，$$w(Si)=0.30\%$$，$$w(Mn)=0.99\%$$，$$w(Cr)=1.22\%$$，$$w(Ti)=0.053\%$$。符合GB/T 3077—1999标准中的20CrMnTi钢的化学成分规定。（2）锻坯正火试验锻坯经模锻后，正火工艺为950 ~ 970℃ × 2h，单件分散空冷和风冷。正火件经机械加工后，进行最终热处理。试验表明：正火质量对齿轮内孔变形影响较大，硬度偏低或偏高，金相组织有非平衡组织或带状组织严重，都会影响齿轮内孔涨大变形量及规律性。因此，必须控制正火质量。（3）热处理工艺试验将930℃渗碳改为880℃碳氮共渗，适当降低淬火温度(830 ~ 840℃)，淬火油温控制在140 ~ 160℃，有利于减少从动锥齿轮的变形。（4）挂具设计齿轮的挂装方式应根据其形状、大小和变形要求来选择。从动锥齿轮属于扁薄件，平面度要求严格，采用垂直挂装对减少平面度翘曲变形是有利的。挂具设计应考虑齿轮内、外缘的蓄热量之比与齿轮内、外缘的单位表面积散热量之比，以此调整控制齿轮内、外缘的淬火介质的流量。图5-5为从动锥齿轮挂具。垫板是一个与产品同型号的废齿轮，经磨平齿顶面后使用，其作用相当于给齿轮增加一块“盾牌”，以躲避齿轮在淬火时受淬火介质的冲击。由于在挂具中的齿轮重叠关系，因此在底板外层增加12个$$d_3$$小孔，以调整淬火油量的热平衡流量。（5）验证与结论按上述试验方案进行生产验证，渗层深度、硬度均合格，内孔尺寸精度、内孔圆度合格率为100%，内、外缘平面度合格率大于或等于90%。因此，严格控制正火质量，降低渗碳温度和淬火温度，采用分级淬火油和相应的挂具，可使从动锥齿轮的变形合格率大幅度提高。【缺少答案，请补充】（含图）（含图）（含图）

原材料表面质量方面的外观缺陷主要包括哪些内容？

材料内部缺陷有哪些类型？

炼铁的主要原料有哪些？它们各有什么作用？

试述炼铁过程的实质及高炉的主要产品？

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什么是珠光体团、珠光体晶粒，以渗碳体为领先相说明珠光体领域的形成过程，并说明奥氏体向珠光体转变过程中碳的扩散规律。

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