金屬材料學戴起勛第二版第三章課后題答案_4761

1、顏色不同的是課件和課后題都有的題目，水平有限，大家參考哦3-1 在結構鋼的部頒標準中，每個鋼號的力學性能都注明熱處理狀態(tài)和試樣直徑或鋼材厚度，為什么？有什么意義？（這個實在不會也查不到，大家集思廣益吧！ ?。?-2 為什么說淬透性是評定鋼結構性能的重要指標？結構鋼一般要經(jīng)過淬火后才能使用。淬透性好壞直接影響淬火后產(chǎn)品質量3-3 調質鋼中常用哪些合金元素？這些合金元素各起什么作用？Mn ：淬透性，但過熱傾向，回脆傾向；Cr：淬透性，回穩(wěn)性，但回脆傾向；Ni: 基體韌度，Ni-Cr 復合淬透性，回脆；Mo ：淬透性 , 回穩(wěn)性，細晶, 回脆傾向；V：有效細晶，( 淬透性 ) ，過熱敏感性。3-4

2、機械制造結構鋼和工程結構鋼對使用性能和工藝性能上的要求有什么不同？工程結構鋼： 1、足夠的強度與韌度（特別是低溫韌度） ；2、良好的焊接性和成型工藝性；3、良好的耐腐蝕性；4、低的成本機械制造結構鋼： 1 具有良好的力學性能不同零件，對鋼強、塑、韌、疲勞、耐磨性等有不同要求 2 具有良好冷熱加工工藝性如鍛造、沖壓、熱處理、車、銑、刨、磨等3-5 低碳馬氏體鋼在力學性能和工藝性上有哪些優(yōu)點？在應用上應注意些什么問題？力學性能：抗拉強度 ， 11501500MPa ；屈服強度 bs , 9501250 MPa 40%；伸長率 ， 10% ；沖擊韌度 AK 6J。這些性能指標和中碳合金調質鋼性能相當

3、，常規(guī)的力學性能甚至優(yōu)于調質鋼。工藝性能：鍛造溫度淬火加自回火局限性：工作溫度 <200 ;強化后難以進行冷加工焊接等工序 ; 只能用于中小件 ;淬火時變形大 ,要求嚴格的零件慎用 .3-6 某工廠原來使用45MnNiV 生 產(chǎn) 直 徑 為8mm 高 強 度 調 質 鋼 筋 ， 要 求Rm>1450Mpa,ReL>1200Mpa,A>0.6%,熱處理工藝是（ 920±20）油淬，（ 470± 10）回火。因該鋼缺貨，庫存有25MnSi 鋼。請考慮是否可以代用。熱處理工藝如何調整？能代替， 900油淬或水淬， 200回火3-7 試述彈簧的服役條件和對彈

4、簧鋼的主要性能要求。為什么低合金彈簧鋼中碳含量一般在0.5%0.75%（質量分數(shù)）之間？服役條件：儲能減振、一般在動負荷下工作即在沖擊、振動和長期均勻的周期改變應力下工作、也會在動靜載荷作用下服役；性能要求：高的彈性極限及彈性減退抗力好，較高的屈服比；高的疲勞強度、足夠的塑性和韌度； 工藝性能要求有足夠的淬透性；在某些環(huán)境下，還要求彈簧具有導電、無磁、耐高溫和耐蝕等性能，良好的表面質量和冶金質量總的來說是為了保證彈簧不但具有高的彈性極限高的屈服極限和疲勞極限（彈簧鋼含碳量要比調質鋼高） ，還要有一定的塑性和韌性（含碳量太高必然影響塑性和韌性了）。3-8 彈簧為什么要求較高的冶金質量和表面質量？

5、彈簧的強度極限高是否也意味著彈簧的疲勞極限高，為什么？要嚴格控制彈簧鋼材料的內部缺陷，要保證具有良好的冶金質量和組織均勻性；因為彈簧工作時表面承受的應力為最大，所以不允許表面缺陷，表面缺陷往往會成為應力高度集中的地方和疲勞裂紋源，顯著地降低彈簧的疲勞強度不一定高。 強度極限是在外力作用下進一步發(fā)生形變.是保持構件機械強度下能承受的最大應力，包括拉伸、壓縮和剪切強度，不一定指彈性極限3-9 有些普通彈簧冷卷成型后為什么進行去應力退火？車輛用板簧淬火后，為什么要用中溫回火？去應力退火的目的是：a) 消除金屬絲冷拔加工和彈簧冷卷成形的內應力；b) 穩(wěn)定彈簧尺寸，利用去應力退火來控制彈簧尺寸；c)提高

6、金屬絲的抗拉強度和彈性極限；回火目的：（ 1）減少或消除淬火內應力，防止工件變形或開裂。（ 2）獲得工藝要求的力學性能。（ 3）穩(wěn)定工件尺寸回火工藝選擇的依據(jù)是彈性參數(shù)和韌性參數(shù)的平衡和配合3-10大型彈簧為什么要先成形后強化，小型彈簧先強化后成形?為了方便成型，大彈簧強化后就很難改變形狀了，所以要先成型再強化。反之小彈簧就可以先強化再成型3-11直徑為 25mm 的 40CrNiMo 鋼棒料，經(jīng)正火后難切削為什么？40CrNiMo 屬于調質鋼，正火得到的應該是珠光體組織。由于該鋼的淬透性較好，空冷就能得到馬氏體， 不一定是全部， 只要部分馬氏體就會使硬度提高很多，而變得難以切削。3-12鋼的

7、切削加工型與材料的組織和硬度之間有什么關系？為獲得良好的切削性，中碳鋼和高碳鋼各自經(jīng)過怎樣的熱處理，得到什么樣的金相組織？硬度由高到低的組織：馬氏體、珠光體和鐵素體，硬度高切削性能差。中碳鋼：淬火加高溫回火，回火后得回火索氏體高碳鋼：淬火加低溫回火，回火后得回火馬氏體少量碳化物和殘余奧氏體3-13用低淬鋼做中、小模數(shù)的中、高頻感應加熱淬火齒輪有什么特點？不改變表面化學成分， 表面硬化而心部仍然保持較高的塑性和韌度；表面局部加熱， 零件的淬火變形??；加熱速度快，可消除表面脫碳和氧化現(xiàn)象；在表面形成殘余壓應力，提高疲勞強度。 小齒輪：得到沿著輪廓分布硬化層 “仿形硬化”（關鍵）3-14滾動軸承鋼常

8、含哪些元素、為什么含Cr 量限制在一定范圍？高碳、鉻、硅、錳等合金元素它可以提高淬透性、回火穩(wěn)定性、硬度、耐磨性、耐蝕性。但如果質量分數(shù)過大（大于 1.65%）會使殘余奧氏體增加，使鋼的硬度、尺寸穩(wěn)定性降低，同時增加碳化物的不均勻性，降低鋼的韌性3-15 滾動軸承鋼對冶金質量、表面質量和原始組織有那些要求，為什么？要求：純凈和組織均勻，不允許缺陷存在原因： 1 軸承鋼的接觸疲勞壽命隨鋼中的氧化物級別增加而降低；非金屬夾雜物可破壞基體的連續(xù)性，容易引起應力集中，可達很高數(shù)值； 2 碳化物的尺寸和分布對軸承的接觸疲勞壽命也有很大影響：大顆粒碳化物具有高的硬度和脆性、密集的碳化物影響鋼的冷熱加工性，

9、降低鋼的沖擊韌度3-16滾動軸承鋼原始組織中碳化物的不均勻性有哪幾種情況？應如何改善或消除？液析碳化物、帶狀碳化物和網(wǎng)狀碳化物消除措施：液析碳化物：采用高溫擴散退火，一般在1200進行擴散退火帶狀碳化物：需要長時間退火網(wǎng)狀碳化物：控制中扎或終鍛溫度、控制軋制后冷速或正火3-17在使用狀態(tài)下，的最佳組織是什么？在工藝上應如何保證？組織特點： 細小均勻的奧氏體晶粒度58 級； M中含 0.50.6%C；隱晶 M基體上分布細小均勻的粒狀K，體積分數(shù)約78%， 一般可有少量 AR熱處理工藝：球化退火為最終淬火作組織準備；淬回火工藝參數(shù)對疲勞壽命有很大影響；一般采用保護氣氛加熱或真空加熱； 160保溫3

10、h 或更長回火， 硬度 6266HRC；如要求消除 A 淬火后立即冷處理 , 而后立即低溫回火 。R3-18分析機床主軸的服役條件、性能要求。按最終熱處理工藝分類機床主軸有哪幾種？每種主軸可選用那些鋼號？其冷熱加工工藝路線是怎樣的？服役條件：傳遞扭矩，交變性，有時會承受彎曲、拉壓負荷；都有軸承支承，軸頸處受磨損，需要較高的硬度，耐磨性好；大多數(shù)承受一定的沖擊和過載性能要求：足夠的強度；一定的韌度和耐磨性分類：輕載主軸：采用45 鋼，整體經(jīng)正火或調質處理，軸頸處高頻感應加熱淬火；中載主軸： 一般用 40Cr 等制造， 進行調質處理，軸頸處高頻感應加熱淬火。如沖擊力較大，也可用20Cr 等鋼進行滲

11、碳淬火重載主軸：可用20CrMnTi 鋼制造，滲碳淬火高精度主軸：一般可用38CrMoAlA 氮化鋼制造，經(jīng)調質后氮化處理，可滿足要求冷熱加工工藝路線： 毛坯 預先熱處理機械粗加工最終熱處理（淬火回火或滲碳淬火等 ) 精加工。3-19分析齒輪的服役條件、性能要求。在機床、汽車拖拉機及重型機械上，常分別采用哪些材料做齒輪？應用那些熱處理工藝？服役條件：機床齒輪：載荷不大，工作平穩(wěn)，一般無大的沖擊力，轉速也不高汽車、拖拉機上的變速箱齒輪屬于重載荷齒輪。航空發(fā)動機齒輪和一些重型機械上的齒輪承受高速和重載性能要求：較高的彎曲疲勞強度、高的接觸疲勞抗力、足夠的塑性和韌度、耐磨性好機床齒輪：常選用調質鋼制

12、造，如45、40Cr、42SiMn 等鋼，熱處理工藝為正火或調質，高頻感應加熱淬火汽車、拖拉機上的變速箱齒輪：一般都采用滲碳鋼，如20Cr、 20CrMnTi 等，進行滲碳熱處理。航空發(fā)動機齒輪和一些重型機械上的齒輪：一般多采用高淬透性滲碳鋼，如12CrNi3A 、18Cr2Ni4WA等鋼。3-20 高錳耐磨鋼有什么特點，如何獲得這些特點，在什么情況下適合使用這類鋼？特點：高碳、高錳。鑄件使用。特點獲得手段：1 材質方面：控制碳含量、錳含量、加入適量合金元素2 熱處理方面：水韌處理加熱 T 應 Acm，一般為 1050 1100，在一定保溫時間下，K全部溶入 A 中緩慢加熱、避免產(chǎn)生裂紋鑄件出

13、爐至入水時間應盡量縮短，以避免碳化物析出。冷速要快，常采用水冷。水冷前水溫不宜超過 30，水冷后水溫應小于 60水韌處理后不宜再進行 250350的回火處理，也不宜在250350以上溫度環(huán)境中使用。應用：廣泛應用于承受大沖擊載荷、強烈磨損的工況下工作的零件，如各式碎石機的襯板、顎板、磨球，挖掘機斗齒、坦克的履帶板等3-21 為什么 ZGMn13型高錳耐磨鋼咋淬火時能得到全部奧氏體組織，而緩冷卻得到了大量的馬氏體？ 由于高錳鋼的鑄態(tài)組織為奧氏體，碳化物及少量的相變產(chǎn)物珠光體所組成。沿奧氏體晶界析出的碳化物降低鋼的韌性，為消除碳化物，將鋼加熱至奧氏體區(qū)溫度（ 1050-1100 ，視鋼中碳化物的細

14、小或粗大而定）并保溫一段時間（每 25mm 壁厚保溫 1h），使鑄態(tài)組織中的碳化物基本上都固溶到奧氏體中，然后在水中進行淬火，從而得到單一的奧氏體組織Mn 元素的存在降低了Ms 點，在冷卻過程中Mn 元素會析出以使Ms 點升高。淬火時冷卻速度較快Mn 來不及析出，所以Ms 點較低，得到的是奧氏體組織；緩慢冷卻時Mn 可以析出， Ms 點上升，得到的就是大量馬氏體組織。3-22 一般說硫（ S）元素在鋼中的有害作用是引起熱脆性，而在易切削鋼中為什么有有意的加入一定量的S 元素？硫在鋼中與錳和鐵形成硫化錳夾雜，這類夾雜物能中斷基體金屬的連續(xù)性，在切削時促使斷屑形成小而短的卷曲半徑，而易于排除，減少

15、刀具磨損， 降低加工表面粗糙度，提高刀具壽命。通常鋼的被切削性隨鋼中硫含量的增多而增高。3-23 20Mn2 鋼滲碳后是否適合直接淬火，為什么？不能， 原因： 20Mn2不是本質細晶粒鋼，Mn元素在低碳鋼中減小的是珠光體晶粒尺寸，高碳鋼中增大的也是珠光體晶粒，而粗晶粒鋼是加熱時（在一定范圍內，對本質晶粒鋼是在930以下）隨溫度升高晶粒變大，細晶粒鋼是變小，或者不易長大，Mn 雖然可以細化珠光體，但是卻可以增大奧氏體長大的傾向，對 20Mn2，含錳較高， 這樣大大增加奧氏體長大的傾向，所以是本質粗晶粒鋼，不能直接淬火。3-24 在飛機制造廠中，常用18Cr2Ni4WA鋼制造發(fā)動機變速箱齒輪。為減

16、少淬火后殘余應力和齒輪的尺寸變化，控制心部硬度不致過高，以保證獲得必需的沖擊吸收能量，采用如下工藝：將滲碳后的齒輪加熱到850左右，保溫后淬入200220的第一熱浴中，保溫 10min 左右，取出后立即置于 500570的第二熱浴中， 保持 12h，去出空冷到室溫。問此時鋼表、 里的組織是什么？ （已知該鋼的 Ms 是 310，表面滲碳后的 Ms約是 80）表層：回火馬氏體加少量殘余奧氏體心部：回火索氏體3-25 某精密鏜床主軸用 38CrMoAl 鋼制造，某重型齒輪銑床主軸選擇了 20CrMnTi 制造，某普通車床材料為 40Cr 鋼。試分析說明它們各自采用什么樣的熱處理工藝及最終的組織和性

17、能特點（不必寫出熱處理工藝具體參數(shù)）。熱處理工藝：38CrMoAlA 氮化鋼制造某精密鏜床主軸，經(jīng)調質后氮化處理，可滿足要求。20CrMnTi 鋼制造某重型齒輪銑床主軸，滲碳淬火。40Cr 鋼制造某普通車床材料，進行調質處理，軸頸處高頻感應加熱淬火最終組織和性能特點：38CrMoAlA 氮化鋼含氮層，回火索氏體；有高的表面硬度、耐磨性及疲勞強度，并具有良好的耐熱性及腐蝕性，淬透性不高20CrMnTi 表面一般是殘余奧氏體 +馬氏體 +碳化物（有時無）的混合組織，心部是低碳馬氏體、低碳馬氏體 +上貝氏體、或低碳馬氏體 +上貝氏體 +鐵素體的混合組織；具有較高的強度和韌性，特別是具有較高的低溫沖擊

18、韌性良好的加工性，加工變形微小，抗疲勞性能相當好40Cr 鋼表面馬氏體，心部回火索氏體；40Cr 鋼一定的韌性、塑性和耐磨性3-26 試述微合金非調質鋼的成分、組織及性能特點成分： 微合金非調質鋼是通過微合金化、控制軋制（鍛制）和控制冷卻等強韌化方法，取消了調質處理達到或接近調質鋼力學性能的一類優(yōu)質或特殊質量結構鋼微合金化元素： Ti、 Nb 、 V 、 N 等元素， V 是主要的。多元適量，復合加入原則組織：主要是 F+P+彌散析出 K性能特點：微合金非調質鋼獲得了晶內析出鐵素體粒度可達8 級以上。具有高強度、高韌性；鍛后空冷(IGF)組織 ,細化了晶粒,熱鍛后的晶,抗拉強度、沖擊韌度都很高3-27材料選用的基本原則有哪些？滿足使用性能要求；滿足