同濟大學工程材料課后習題答案(上?？茖W技術(shù)出版社)

1、工程材料復(fù)習思考題參考答案第一章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1.解釋下列名詞點缺陷,線缺陷,面缺陷,亞晶粒,亞晶界,刃型位錯,單晶體,多晶體,過冷度,自發(fā)形核,非自發(fā)形核,變質(zhì)處理,變質(zhì)劑.答:點缺陷:原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間三個方向尺寸都很小,主要指空位間隙原子,置換原子等.線缺陷:原子排列的不規(guī)則區(qū)域在空間一個方向上的尺寸很大,而在其余兩個方向上的尺寸很小.如位錯.面缺陷:原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小.如晶界和亞晶界.亞晶粒:在多晶體的每一個晶粒內(nèi),晶格位向也并非完全一致,而是存在著許多尺寸很小,位向差很小的小晶塊,它們相互鑲嵌而成晶粒,稱亞晶粒.亞晶

2、界:兩相鄰亞晶粒間的邊界稱為亞晶界.刃型位錯:位錯可認為是晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的局部滑移而造成.滑移部分與未滑移部分的交界線即為位錯線.如果相對滑移的結(jié)果上半部分多出一半原子面,多余半原子面的邊緣好像插入晶體中的一把刀的刃口,故稱"刃型位錯".單晶體:如果一塊晶體,其內(nèi)部的晶格位向完全一致,則稱這塊晶體為單晶體.多晶體:由多種晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為"多晶體".過冷度:實際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度.自發(fā)形核:在一定條件下,從液態(tài)金屬中直接產(chǎn)生,原子呈規(guī)則排列的結(jié)晶核心.非自發(fā)形核:是液態(tài)金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核.變質(zhì)

3、處理:在液態(tài)金屬結(jié)晶前,特意加入某些難熔固態(tài)顆粒,造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點,使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加,從而提高了形核率,細化晶粒,這種處理方法即為變質(zhì)處理.變質(zhì)劑:在澆注前所加入的難熔雜質(zhì)稱為變質(zhì)劑.2.常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種 -Fe ,- Fe ,Al ,Cu ,Ni , Pb , Cr , V ,Mg,Zn 各屬何種晶體結(jié)構(gòu) 答:常見金屬晶體結(jié)構(gòu):體心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格;-Fe,Cr,V屬于體心立方晶格;-Fe ,Al,Cu,Ni,Pb屬于面心立方晶格;Mg,Zn屬于密排六方晶格;3.配位數(shù)和致密度可以用來說明哪些問題 答:用來說明晶體中原子排列的緊密程

4、度.晶體中配位數(shù)和致密度越大,則晶體中原子排列越緊密.4.晶面指數(shù)和晶向指數(shù)有什么不同 答:晶向是指晶格中各種原子列的位向,用晶向指數(shù)來表示,形式為;晶面是指晶格中不同方位上的原子面,用晶面指數(shù)來表示,形式為.5.實際晶體中的點缺陷,線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響 答:如果金屬中無晶體缺陷時,通過理論計算具有極高的強度,隨著晶體中缺陷的增加,金屬的強度迅速下降,當缺陷增加到一定值后,金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加.因此,無論點缺陷,線缺陷和面缺陷都會造成晶格崎變,從而使晶體強度增加.同時晶體缺陷的存在還會增加金屬的電阻,降低金屬的抗腐蝕性能.6.為何單晶體具有各向異性,而多晶體在一般情況

5、下不顯示出各向異性 答:因為單晶體內(nèi)各個方向上原子排列密度不同,造成原子間結(jié)合力不同,因而表現(xiàn)出各向異性;而多晶體是由很多個單晶體所組成,它在各個方向上的力相互抵消平衡,因而表現(xiàn)各向同性.7.過冷度與冷卻速度有何關(guān)系 它對金屬結(jié)晶過程有何影響 對鑄件晶粒大小有何影響 答:冷卻速度越大,則過冷度也越大.隨著冷卻速度的增大,則晶體內(nèi)形核率和長大速度都加快,加速結(jié)晶過程的進行,但當冷速達到一定值以后則結(jié)晶過程將減慢,因為這時原子的擴散能力減弱.過冷度增大,F大,結(jié)晶驅(qū)動力大,形核率和長大速度都大,且N的增加比G增加得快,提高了N與G的比值,晶粒變細,但過冷度過大,對晶粒細化不利,結(jié)晶發(fā)生困難.8.金

6、屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么 晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響 答:金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長大.受到過冷度的影響,隨著過冷度的增大,晶核的形成率和成長率都增大,但形成率的增長比成長率的增長快;同時外來難熔雜質(zhì)以及振動和攪拌的方法也會增大形核率.9.在鑄造生產(chǎn)中,采用哪些措施控制晶粒大小 在生產(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理 答:采用的方法:變質(zhì)處理,鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來控制晶粒大小.變質(zhì)處理:在液態(tài)金屬結(jié)晶前,特意加入某些難熔固態(tài)顆粒,造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點,使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加,從而提高了形核率,細化晶粒.機械振動,攪拌.第二章 金屬的塑性變形與再結(jié)

7、晶1.解釋下列名詞:加工硬化,回復(fù),再結(jié)晶,熱加工,冷加工.答:加工硬化:隨著塑性變形的增加,金屬的強度,硬度迅速增加;塑性,韌性迅速下降的現(xiàn)象.回復(fù):為了消除金屬的加工硬化現(xiàn)象,將變形金屬加熱到某一溫度,以使其組織和性能發(fā)生變化.在加熱溫度較低時,原子的活動能力不大,這時金屬的晶粒大小和形狀沒有明顯的變化,只是在晶內(nèi)發(fā)生點缺陷的消失以及位錯的遷移等變化,因此,這時金屬的強度,硬度和塑性等機械性能變化不大,而只是使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能顯著降低.此階段為回復(fù)階段.再結(jié)晶:被加熱到較高的溫度時,原子也具有較大的活動能力,使晶粒的外形開始變化.從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒.和變形前的晶粒形狀相似

8、,晶格類型相同,把這一階段稱為"再結(jié)晶".熱加工:將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上一定溫度進行壓力加工.冷加工:在再結(jié)晶溫度以下進行的壓力加工.2.產(chǎn)生加工硬化的原因是什么 加工硬化在金屬加工中有什么利弊 答:隨著變形的增加,晶粒逐漸被拉長,直至破碎,這樣使各晶粒都破碎成細碎的亞晶粒,變形愈大,晶粒破碎的程度愈大,這樣使位錯密度顯著增加;同時細碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長.因此,隨著變形量的增加,由于晶粒破碎和位錯密度的增加,金屬的塑性變形抗力將迅速增大,即強度和硬度顯著提高,而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂"加工硬化"現(xiàn)象.金屬的加工硬化現(xiàn)象會給金屬的進一步加

9、工帶來困難,如鋼板在冷軋過程中會越軋越硬,以致最后軋不動.另一方面人們可以利用加工硬化現(xiàn)象,來提高金屬強度和硬度,如冷拔高強度鋼絲就是利用冷加工變形產(chǎn)生的加工硬化來提高鋼絲的強度的.加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素.如冷拉鋼絲拉過模孔的部分,由于發(fā)生了加工硬化,不再繼續(xù)變形而使變形轉(zhuǎn)移到尚未拉過?？椎牟糠?這樣鋼絲才可以繼續(xù)通過?？锥尚?3.劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么 答:主要是再結(jié)晶溫度.在再結(jié)晶溫度以下進行的壓力加工為冷加工,產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象;反之為熱加工,產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象被再結(jié)晶所消除.4.與冷加工比較,熱加工給金屬件帶來的益處有哪些 答:(1)通過熱加工,可使

10、鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合,從而使其致密度得以提高.(2)通過熱加工,可使鑄態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破碎,從而使晶粒細化,機械性能提高.(3)通過熱加工,可使鑄態(tài)金屬中的枝晶偏析和非金屬夾雜分布發(fā)生改變,使它們沿著變形的方向細碎拉長,形成熱壓力加工"纖維組織"(流線),使縱向的強度,塑性和韌性顯著大于橫向.如果合理利用熱加工流線,盡量使流線與零件工作時承受的最大拉應(yīng)力方向一致,而與外加切應(yīng)力或沖擊力相垂直,可提高零件使用壽命.5.為什么細晶粒鋼強度高,塑性,韌性也好 答:晶界是阻礙位錯運動的,而各晶粒位向不同,互相約束,也阻礙晶粒的變形.因此,金屬的晶粒愈細,其晶界總面積愈大,每個

11、晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多,對塑性變形的抗力也愈大.因此,金屬的晶粒愈細強度愈高.同時晶粒愈細,金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多,變形時同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生,產(chǎn)生較均勻的變形,而不致造成局部的應(yīng)力集中,引起裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展.因此,塑性,韌性也越好.6.金屬經(jīng)冷塑性變形后,組織和性能發(fā)生什么變化 答:晶粒沿變形方向拉長,性能趨于各向異性,如縱向的強度和塑性遠大于橫向等;晶粒破碎,位錯密度增加,產(chǎn)生加工硬化,即隨著變形量的增加,強度和硬度顯著提高,而塑性和韌性下降;織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生,即隨著變形的發(fā)生,不僅金屬中的晶粒會被破碎拉長,而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發(fā)生轉(zhuǎn)

12、動,轉(zhuǎn)動結(jié)果金屬中每個晶粒的晶格位向趨于大體一致,產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象;冷壓力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻,金屬內(nèi)部會形成殘余的內(nèi)應(yīng)力,這在一般情況下都是不利的,會引起零件尺寸不穩(wěn)定. 7.分析加工硬化對金屬材料的強化作用 答:隨著塑性變形的進行,位錯密度不斷增加,因此位錯在運動時的相互交割,位錯纏結(jié)加劇,使位錯運動的阻力增大,引起變形抗力的增加.這樣,金屬的塑性變形就變得困難,要繼續(xù)變形就必須增大外力,因此提高了金屬的強度.8.已知金屬鎢,鐵,鉛,錫的熔點分別為3380,1538,327,232,試計算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度,并分析鎢和鐵在1100下的加

13、工,鉛和錫在室溫(20)下的加工各為何種加工 答:T再=0.4T熔;鎢T再=0.4*(3380+273)-273=1188.2; 鐵T再=0.4*(1538+273)-273=451.4; 鉛T再=0.4*(327+273)-273=-33; 錫T再=0.4*(232+273)-273=-71.由于鎢T再為1188.2>1100,因此屬于熱加工;鐵T再為451.4<1100,因此屬于冷加工;鉛T再為-33<20,屬于冷加工;錫T再為-710.6%C(2)按質(zhì)量分類:即含有雜質(zhì)元素S,P的多少分類:普通碳素鋼:S0.055% P0.045%優(yōu)質(zhì)碳素鋼:S,P0.0350.040

14、%高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼:S0.020.03%;P 0.030.035%(3)按用途分類碳素結(jié)構(gòu)鋼:用于制造各種工程構(gòu)件,如橋梁,船舶,建筑構(gòu)件等,及機器零件,如齒輪,軸,連桿,螺釘,螺母等.碳素工具鋼:用于制造各種刀具,量具,模具等,一般為高碳鋼,在質(zhì)量上都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼.牌號的表示方法:(1)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼:用Q+數(shù)字表示,"Q"為屈服點,"屈"漢語拼音,數(shù)字表示屈服點數(shù)值.若牌號后面標注字母A,B,C,D,則表示鋼材質(zhì)量等級不同, A,B,C,D質(zhì)量依次提高,"F"表示沸騰鋼,"b"為半鎮(zhèn)靜鋼,不標"

15、F"和"b"的為鎮(zhèn)靜鋼.(2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼:牌號是采用兩位數(shù)字表示的,表示鋼中平均含碳量的萬分之幾.若鋼中含錳量較高,須將錳元素標出,(3)碳素工具鋼:這類鋼的牌號是用"碳"或"T"字后附數(shù)字表示.數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分之幾.若為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼,則在鋼號最后附以"A"字.19.低碳鋼,中碳鋼及高碳鋼是如何根據(jù)含碳量劃分的 分別舉例說明他們的用途 答:低碳鋼:含碳量小于或等于0.25%的鋼;08,10,鋼,塑性,韌性好,具有優(yōu)良的冷成型性能和焊接性能,常冷軋成薄板,用于制作儀表外殼,汽車和拖拉機

16、上的冷沖壓件,如汽車車身,拖拉機駕駛室等;15,20,25鋼用于制作尺寸較小,負荷較輕,表面要求耐磨,心部強度要求不高的滲碳零件,如活塞鋼,樣板等.中碳鋼:含碳量為0.300.55%的鋼 ;30,35,40,45,50鋼經(jīng)熱處理(淬火+高溫回火)后具有良好的綜合機械性能,即具有較高的強度和較高的塑性,韌性,用于制作軸類零件; 高碳鋼:含碳量大于0.6%的鋼 ;60,65鋼熱處理(淬火+高溫回火)后具有高的彈性極限,常用作彈簧.T7,T8,用于制造要求較高韌性,承受沖擊負荷的工具,如小型沖頭,鑿子,錘子等.T9,T10,T11,用于制造要求中韌性的工具,如鉆頭,絲錐,車刀,沖模,拉絲模,鋸條.T

17、12,T13,鋼具有高硬度,高耐磨性,但韌性低,用于制造不受沖擊的工具如量規(guī),塞規(guī),樣板,銼刀,刮刀,精車刀等. 20.下列零件或工具用何種碳鋼制造:手鋸鋸條,普通螺釘,車床主軸.答:手鋸鋸條:它要求有較高的硬度和耐磨性,因此用碳素工具鋼制造,如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A.普通螺釘:它要保證有一定的機械性能,用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造,如Q195,Q215,Q235.車床主軸:它要求有較高的綜合機械性能,用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,如30,35,40,45,50.21.指出下列各種鋼的類別,符號,數(shù)字的含義,主要特點及用途:Q235-AF,Q235-C,Q195-B,Q255-D,40,

18、45,08,20,20R,20G,T8,T10A,T12A答:Q235-AF:普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,屈服強度為235MPa的A級沸騰鋼.Q235-C:屈服強度為235MPa的C級普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,Q195-B: 屈服強度為195MPa的B級普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,Q255-D: 屈服強度為255MPa的D級普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,Q195,Q235含碳量低,有一定強度,常扎制成薄板,鋼筋,焊接鋼管等,用于橋梁,建筑等鋼結(jié)構(gòu),也可制造普通的鉚釘,螺釘,螺母,墊圈,地腳螺栓,軸套,銷軸等等,Q255鋼強度較高,塑性,韌性較好,可進行焊接.通常扎制成型鋼,條鋼和鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造連桿,鍵,銷,簡單機械上的齒輪,軸節(jié)等.4

19、0:含碳量為0.4%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.45含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.40,45鋼經(jīng)熱處理(淬火+高溫回火)后具有良好的綜合機械性能,即具有較高的強度和較高的塑性,韌性,用于制作軸類零件.08:含碳量為0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.塑性,韌性好,具有優(yōu)良的冷成型性能和焊接性能,常冷軋成薄板,用于制作儀表外殼,汽車和拖拉機上的冷沖壓件,如汽車車身,拖拉機駕駛室等.20:含碳量為0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.用于制作尺寸較小,負荷較輕,表面要求耐磨,心部強度要求不高的滲碳零件,如活塞鋼,樣板等.20R:含碳量為0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,容器專用鋼.20G:含碳量為0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,鍋爐專

20、用鋼.T8:含碳量為0.8%的碳素工具鋼.用于制造要求較高韌性,承受沖擊負荷的工具,如小型沖頭,鑿子,錘子等.T10A:含碳量為1.0%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼.用于制造要求中韌性的工具,如鉆頭,絲錐,車刀,沖模,拉絲模,鋸條.T12A:含碳量為1.2%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼.具有高硬度,高耐磨性,但韌性低,用于制造不受沖擊的工具如量規(guī),塞規(guī),樣板,銼刀,刮刀,精車刀.第五章 鋼 的 熱 處 理1.何謂鋼的熱處理 鋼的熱處理操作有哪些基本類型 試說明熱處理同其它工藝過程的關(guān)系及其在機械制造中的地位和作用. 答:(1)為了改變鋼材內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu),以滿足對零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一種綜合的

21、熱加工工藝過程.(2)熱處理包括普通熱處理和表面熱處理;普通熱處理里面包括 退火,正火,淬火和回火,表面熱處理包括表面淬火和化學熱處理,表面淬火包括火焰加熱表面淬火和感應(yīng)加熱表面淬火,化學熱處理包括滲碳,滲氮和碳氮共滲等.(3)熱處理是機器零件加工工藝過程中的重要工序.一個毛坯件經(jīng)過預(yù)備熱處理,然后進行切削加工,再經(jīng)過最終熱處理,經(jīng)過精加工,最后裝配成為零件.熱處理在機械制造中具有重要的地位和作用,適當?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高鋼的機械性能,延長機器零件的使用壽命.熱處理工藝不但可以強化金屬材料,充分挖掘材料潛力,降低結(jié)構(gòu)重量,節(jié)省材料和能源,而且能夠提高機械產(chǎn)品質(zhì)量,大幅度延長機器零件的使用壽命,

22、做到一個頂幾個,頂十幾個.此外,通過熱處理還可使工件表面具有抗磨損,耐腐蝕等特殊物理化學性能. 2.解釋下列名詞:1)奧氏體的起始晶粒度,實際晶粒度,本質(zhì)晶粒度;答:(1)起始晶粒度:是指在臨界溫度以上,奧氏體形成剛剛完成,其晶粒邊界剛剛接觸時的晶粒大小.(2)實際晶粒度:是指在某一具體的熱處理加熱條件下所得到的晶粒尺寸.(3)本質(zhì)晶粒度:根據(jù)標準試驗方法,在930±10保溫足夠時間(3-8小時)后測定的鋼中晶粒的大小.2)珠光體,索氏體,屈氏體,貝氏體,馬氏體;答:珠光體:鐵素體和滲碳體的機械混合物.索氏體:在650600溫度范圍內(nèi)形成層片較細的珠光體.屈氏體:在600550溫度范

23、圍內(nèi)形成片層極細的珠光體.貝氏體:過飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物.馬氏體:碳在-Fe中的過飽和固溶體.3)奧氏體,過冷奧氏體,殘余奧氏體;答:奧氏體: 碳在中形成的間隙固溶體.過冷奧氏體: 處于臨界點以下的不穩(wěn)定的將要發(fā)生分解的奧氏體稱為過冷奧氏體.殘余奧氏體:M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體.4)退火,正火,淬火,回火,冷處理,時效處理(尺寸穩(wěn)定處理);答:退火:將工件加熱到臨界點以上或在臨界點以下某一溫度保溫一定時間后,以十分緩慢的冷卻速度(爐冷,坑冷,灰冷)進行冷卻的一種操作.正火:將工件加熱到Ac3或Accm以上3080,保溫后從爐中取出在空氣中冷卻.淬火:將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上3

24、050,保溫一定時間,然后快速冷卻(一般為油冷或水冷),從而得馬氏體的一種操作.回火:將淬火鋼重新加熱到A1點以下的某一溫度,保溫一定時間后,冷卻到室溫的一種操作.冷處理:把冷到室溫的淬火鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻,以減少殘余奧氏體的操作.時效處理:為使二次淬火層的組織穩(wěn)定,在110150經(jīng)過636小時的人工時效處理,以使組織穩(wěn)定.5)淬火臨界冷卻速度(Vk),淬透性,淬硬性;答:淬火臨界冷卻速度(Vk):淬火時獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度.淬透性:鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小的能力.淬硬性:鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度.6)再結(jié)晶,重結(jié)晶;答:再結(jié)晶:金屬材料加熱到較高的溫度時,原子具有較

25、大的活動能力,使晶粒的外形開始變化.從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒.和變形前的晶粒形狀相似,晶格類型相同,把這一階段稱為"再結(jié)晶".重結(jié)晶:由于溫度變化,引起晶體重新形核,長大,發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變,稱為重結(jié)晶.7)調(diào)質(zhì)處理,變質(zhì)處理.答:調(diào)質(zhì)處理:淬火后的高溫回火.變質(zhì)處理:在液態(tài)金屬結(jié)晶前,特意加入某些難熔固態(tài)顆粒,造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點,使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加,從而提高了形核率,細化晶粒.3.指出 A1,A3,Acm; AC1,AC3, Accm ; Ar1,Ar3,Arcm 各臨界點的意義.答:A1:共析轉(zhuǎn)變線,含碳量在0.026.69%的鐵碳合金

26、冷卻到727時都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生,形成P.A3:奧氏體析出鐵素體的開始線.Acm:碳在奧氏體中的溶解度曲線.AC1:實際加熱時的共析轉(zhuǎn)變線.AC3:實際加熱時奧氏體析出鐵素體的開始線.Acm:實際加熱時碳在奧氏體中的溶解度曲線.Ar1:實際冷卻時的共析轉(zhuǎn)變線.Ar3:實際冷卻時奧氏體析出鐵素體的開始線.Arcm:實際冷卻時碳在奧氏體中的溶解度曲線.4.何謂本質(zhì)細晶粒鋼 本質(zhì)細晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細 答:(1)本質(zhì)細晶粒鋼:加熱到臨界點以上直到930,隨溫度升高,晶粒長大速度很緩慢,稱本質(zhì)細晶粒鋼.(2)不一定.本質(zhì)晶粒度只代表鋼在加熱時奧氏體晶粒長大傾向的大小.本質(zhì)粗晶粒鋼

27、在較低加熱溫度下可獲得細晶粒,而本質(zhì)細晶粒鋼若在較高溫度下加熱也會得到粗晶粒. 5.珠光體類型組織有哪幾種 它們在形成條件,組織形態(tài)和性能方面有何特點 答:(1)三種.分別是珠光體,索氏體和屈氏體.(2)珠光體是過冷奧氏體在550以上等溫停留時發(fā)生轉(zhuǎn)變,它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織.索氏體是在650600溫度范圍內(nèi)形成層片較細的珠光體.屈氏體是在600550溫度范圍內(nèi)形成片層極細的珠光體.珠光體片間距愈小,相界面積愈大,強化作用愈大,因而強度和硬度升高,同時,由于此時滲碳體片較薄,易隨鐵素體一起變形而不脆斷,因此細片珠光體又具有較好的韌性和塑性.6.貝氏體類型組織有哪幾種 它們在形

28、成條件,組織形態(tài)和性能方面有何特點 答:(1)兩種.上貝氏體和下貝氏體.(2)上貝氏體的形成溫度在600350.在顯微鏡下呈羽毛狀,它是由許多互相平行的過飽和鐵素體片和分布在片間的斷續(xù)細小的滲碳體組成的混合物.其硬度較高,可達HRC4045,但由于其鐵素體片較粗,因此塑性和韌性較差.下貝氏體的形成溫度在350Ms,下貝氏體在光學顯微鏡下呈黑色針葉狀,在電鏡下觀察是由針葉狀的鐵素體和分布在其上的極為細小的滲碳體粒子組成的.下貝氏體具有高強度,高硬度,高塑性,高韌性,即具有良好的綜合機械性能.7.馬氏體組織有哪幾種基本類型 它們在形成條件,晶體結(jié)構(gòu),組織形態(tài),性能有何特點 馬氏體的硬度與含碳量關(guān)系

29、如何 答:(1)兩種,板條馬氏體和片狀馬氏體.(2)奧氏體轉(zhuǎn)變后,所產(chǎn)生的M的形態(tài)取決于奧氏體中的含碳量,含碳量2.5%)以外的所有合金元素,都增大過冷奧氏體穩(wěn)定性,使C曲線右移,則Vk減小.(2)一定尺寸的工件在某介質(zhì)中淬火,其淬透層的深度與工件截面各點的冷卻速度有關(guān).如果工件截面中心的冷速高于Vk,工件就會淬透.然而工件淬火時表面冷速最大,心部冷速最小,由表面至心部冷速逐漸降低.只有冷速大于Vk的工件外層部分才能得到馬氏體.因此,Vk越小,鋼的淬透層越深,淬透性越好.12.將 5mm的T8鋼加熱至760并保溫足夠時間,問采用什么樣的冷卻工藝可得到如下組織:珠光體,索氏體,屈氏體,上貝氏體,

30、下貝氏體,屈氏體+馬氏體,馬氏體+少量殘余奧氏體;在C曲線上描出工藝曲線示意圖.答:(1)珠光體:冷卻至線550范圍內(nèi)等溫停留一段時間,再冷卻下來得到珠光體組織.索氏體:冷卻至650600溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間,再冷卻下來得到索光體組織.屈氏體:冷卻至600550溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間,再冷卻下來得到屈氏體組織.上貝氏體:冷卻至600350溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間,再冷卻下來得到上貝氏體組織.下貝氏體:冷卻至350Ms溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間,再冷卻下來得到下貝氏體組織.屈氏體+馬氏體:以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度并小于獲得珠光體組織的最大冷卻速度連續(xù)冷卻,獲得屈氏體+馬氏體

31、.馬氏體+少量殘余奧氏體:以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度冷卻獲得馬氏體+少量殘余奧氏體.(2)13.退火的主要目的是什么 生產(chǎn)上常用的退火操作有哪幾種 指出退火操作的應(yīng)用范圍. 答:(1)均勻鋼的化學成分及組織,細化晶粒,調(diào)整硬度,并消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化,改善鋼的切削加工性能并為隨后的淬火作好組織準備.(2)生產(chǎn)上常用的退火操作有完全退火,等溫退火,球化退火,去應(yīng)力退火等.(3)完全退火和等溫退火用于亞共析鋼成分的碳鋼和合金鋼的鑄件,鍛件及熱軋型材.有時也用于焊接結(jié)構(gòu).球化退火主要用于共析或過共析成分的碳鋼及合金鋼.去應(yīng)力退火主要用于消除鑄件,鍛件,焊接件,冷沖壓件(或冷拔件)及機加工的殘

32、余內(nèi)應(yīng)力.14.何謂球化退火 為什么過共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火 答:(1)將鋼件加熱到Ac1以上3050,保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至600后出爐空冷.(2)過共析鋼組織若為層狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體時,不僅硬度高,難以切削加工,而且增大鋼的脆性,容易產(chǎn)生淬火變形及開裂.通過球化退火,使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體,以降低硬度,均勻組織,改善切削加工性.15.確定下列鋼件的退火方法,并指出退火目的及退火后的組織:1)經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板,要求降低硬度;答:再結(jié)晶退火.目的:使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶粒,以消除加工硬化現(xiàn)象,降低了硬度,消除內(nèi)應(yīng)力.細化晶粒,均勻組織,消除內(nèi)

33、應(yīng)力,降低硬度以消除加工硬化現(xiàn)象.組織:等軸晶的大量鐵素體和少量珠光體.2)ZG35的鑄造齒輪答:完全退火.經(jīng)鑄造后的齒輪存在晶粒粗大并不均勻現(xiàn)象,且存在殘余內(nèi)應(yīng)力.因此退火目的:細化晶粒,均勻組織,消除內(nèi)應(yīng)力,降低硬度,改善切削加工性.組織:晶粒均勻細小的鐵素體和珠光體.3)鍛造過熱后的60鋼鍛坯;答:完全退火.由于鍛造過熱后組織晶粒劇烈粗化并分布不均勻,且存在殘余內(nèi)應(yīng)力.因此退火目的:細化晶粒,均勻組織,消除內(nèi)應(yīng)力,降低硬度,改善切削加工性.組織:晶粒均勻細小的少量鐵素體和大量珠光體.4)具有片狀滲碳體的T12鋼坯;答:球化退火.由于T12鋼坯里的滲碳體呈片狀,因此不僅硬度高,難以切削加工

34、,而且增大鋼的脆性,容易產(chǎn)生淬火變形及開裂.通過球化退火,使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體,以降低硬度,均勻組織,改善切削加工性.組織:粒狀珠光體和球狀滲碳體.16.正火與退火的主要區(qū)別是什么 生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火及退火 答:與退火的區(qū)別是加熱溫度不同,對于過共析鋼退火加熱溫度在Ac1以上3050而正火加熱溫度在Accm以上3050.冷速快,組織細,強度和硬度有所提高.當鋼件尺寸較小時,正火后組織:S,而退火后組織:P.選擇:(1)從切削加工性上考慮切削加工性又包括硬度,切削脆性,表面粗糙度及對刀具的磨損等.一般金屬的硬度在HB170230范圍內(nèi),切削性能較好.高于它過硬,難以加工,且刀

35、具磨損快;過低則切屑不易斷,造成刀具發(fā)熱和磨損,加工后的零件表面粗糙度很大.對于低,中碳結(jié)構(gòu)鋼以正火作為預(yù)先熱處理比較合適,高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼則以退火為宜.至于合金鋼,由于合金元素的加入,使鋼的硬度有所提高,故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性.(2)從使用性能上考慮如工件性能要求不太高,隨后不再進行淬火和回火,那么往往用正火來提高其機械性能,但若零件的形狀比較復(fù)雜,正火的冷卻速度有形成裂紋的危險,應(yīng)采用退火.(3)從經(jīng)濟上考慮正火比退火的生產(chǎn)周期短,耗能少,且操作簡便,故在可能的條件下,應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火.17.指出下列零件的鍛造毛坯進行正火的主要目的及正火后的顯微組織:(1)

36、20鋼齒輪 (2)45鋼小軸 (3)T12鋼銼刀答:(1)目的:細化晶粒,均勻組織,消除內(nèi)應(yīng)力,提高硬度,改善切削加工性.組織:晶粒均勻細小的大量鐵素體和少量索氏體.(2)目的:細化晶粒,均勻組織,消除內(nèi)應(yīng)力.組織:晶粒均勻細小的鐵素體和索氏體.(3)目的:細化晶粒,均勻組織,消除網(wǎng)狀Fe3C,為球化退火做組織準備,消除內(nèi)應(yīng)力.組織:索氏體和球狀滲碳體.18.一批45鋼試樣(尺寸15*10mm),因其組織,晶粒大小不均勻,需采用退火處理.擬采用以下幾種退火工藝;(1)緩慢加熱至700,保溫足夠時間,隨爐冷卻至室溫;(2)緩慢加熱至840,保溫足夠時間,隨爐冷卻至室溫;(3)緩慢加熱至1100,

37、保溫足夠時間,隨爐冷卻至室溫;問上述三種工藝各得到何種組織 若要得到大小均勻的細小晶粒,選何種工藝最合適 答:(1)因其未達到退火溫度,加熱時沒有經(jīng)過完全奧氏體化,故冷卻后依然得到組織,晶粒大小不均勻的鐵素體和珠光體.(2)因其在退火溫度范圍內(nèi),加熱時全部轉(zhuǎn)化為晶粒細小的奧氏體,故冷卻后得到組織,晶粒均勻細小的鐵素體和珠光體.(3)因其加熱溫度過高,加熱時奧氏體晶粒劇烈長大,故冷卻后得到晶粒粗大的鐵素體和珠光體.要得到大小均勻的細小晶粒,選第二種工藝最合適.19. 淬火的目的是什么 亞共析碳鋼及過共析碳鋼淬火加熱溫度應(yīng)如何選擇 試從獲得的組織及性能等方面加以說明.答:淬火的目的是使奧氏體化后的

38、工件獲得盡量多的馬氏體并配以不同溫度回火獲得各種需要的性能.亞共析碳鋼淬火加熱溫度Ac3+(3050),淬火后的組織為均勻而細小的馬氏體.因為如果亞共析碳鋼加熱溫度在Ac1Ac3之間,淬火組織中除馬氏體外,還保留一部分鐵素體,使鋼的強度,硬度降低.但溫度不能超過Ac3點過高,以防奧氏體晶粒粗化,淬火后獲得粗大馬氏體.過共析碳鋼淬火加熱溫度Ac1+(3050),淬火后的組織為均勻而細小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織.如果加熱溫度超過Accm,滲碳體溶解過多,奧氏體晶粒粗大,會使淬火組織中馬氏體針變粗,滲碳體量減少,殘余奧氏體量增多,從而降低鋼的硬度和耐磨性.淬火溫度過高,淬火后易得

39、到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體,使鋼的脆性增加.20.常用的淬火方法有哪幾種 說明它們的主要特點及其應(yīng)用范圍.答:常用的淬火方法有單液淬火法,雙液淬火法,等溫淬火法和分級淬火法.單液淬火法:這種方法操作簡單,容易實現(xiàn)機械化,自動化,如碳鋼在水中淬火,合金鋼在油中淬火.但其缺點是不符合理想淬火冷卻速度的要求,水淬容易產(chǎn)生變形和裂紋,油淬容易產(chǎn)生硬度不足或硬度不均勻等現(xiàn)象.適合于小尺寸且形狀簡單的工件.雙液淬火法:采用先水冷再油冷的操作.充分利用了水在高溫區(qū)冷速快和油在低溫區(qū)冷速慢的優(yōu)點,既可以保證工件得到馬氏體組織,又可以降低工件在馬氏體區(qū)的冷速,減少組織應(yīng)力,從而防止工件變形或開裂.適合于尺寸較

40、大,形狀復(fù)雜的工件.等溫淬火法:它是將加熱的工件放入溫度稍高于Ms的硝鹽浴或堿浴中,保溫足夠長的時間使其完成B轉(zhuǎn)變.等溫淬火后獲得B下組織.下貝氏體與回火馬氏體相比,在碳量相近,硬度相當?shù)那闆r下,前者比后者具有較高的塑性與韌性,適用于尺寸較小,形狀復(fù)雜,要求變形小,具有高硬度和強韌性的工具,模具等.分級淬火法:它是將加熱的工件先放入溫度稍高于Ms的硝鹽浴或堿浴中,保溫25min,使零件內(nèi)外的溫度均勻后,立即取出在空氣中冷卻.這種方法可以減少工件內(nèi)外的溫差和減慢馬氏體轉(zhuǎn)變時的冷卻速度,從而有效地減少內(nèi)應(yīng)力,防止產(chǎn)生變形和開裂.但由于硝鹽浴或堿浴的冷卻能力低,只能適用于零件尺寸較小,要求變形小,尺

41、寸精度高的工件,如模具,刀具等.21.說明45鋼試樣(10mm)經(jīng)下列溫度加熱,保溫并在水中冷卻得到的室溫組織:700,760,840,1100.答:700:因為它沒有達到相變溫度,因此沒有發(fā)生相變,組織為鐵素體和珠光體.760:它的加熱溫度在Ac1Ac3之間,因此組織為鐵素體,馬氏體和少量殘余奧氏體.840:它的加熱溫度在Ac3以上,加熱時全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體,冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體.1100:因它的加熱溫度過高,加熱時奧氏體晶粒粗化,淬火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體.22.有兩個含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣,分別加熱到780和860并保溫相同時間,使之達到平衡狀態(tài),然后以大

42、于VK的冷卻速度至室溫.試問:(1)哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大 答;因為860加熱溫度高,加熱時形成的奧氏體晶粒粗大,冷卻后得到的馬氏體晶粒較粗大.(2)哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多 答;因為加熱溫度860已經(jīng)超過了Accm,此時碳化物全部溶于奧氏體中,奧氏體中含碳量增加,而奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴散型轉(zhuǎn)變,所以冷卻后馬氏體含碳量較多.(3)哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多 答:因為加熱溫度860已經(jīng)超過了Accm,此時碳化物全部溶于奧氏體中,使奧氏體中含碳量增加,降低鋼的Ms和Mf點,淬火后殘余奧氏體增多.(4)哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少 答:因為加熱溫度860已經(jīng)超過了

43、Accm,此時碳化物全部溶于奧氏體中,因此加熱淬火后未溶碳化物較少(5)你認為哪個溫度加熱淬火后合適 為什么 答:780加熱淬火后合適.因為含碳量為1.2%的碳鋼屬于過共析鋼,過共析碳鋼淬火加熱溫度Ac1+(3050),而780在這個溫度范圍內(nèi),這時淬火后的組織為均勻而細小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織,使鋼具有高的強度,硬度和耐磨性,而且也具有較好的韌性.23.指出下列工件的淬火及回火溫度,并說明其回火后獲得的組織和大致的硬度:(1)45鋼小軸(要求綜合機械性能);(2)60鋼彈簧;(3)T12鋼銼刀.答:(1)45鋼小軸(要求綜合機械性能),工件的淬火溫度為850左右,回火溫

44、度為500650左右,其回火后獲得的組織為回火索氏體 ,大致的硬度2535HRC.(2)60鋼彈簧,工件的淬火溫度為850左右,回火溫度為350500左右,其回火后獲得的組織為回火屈氏體 ,大致的硬度4048HRC.(3)T12鋼銼刀,工件的淬火溫度為780左右,回火溫度為150250,其回火后獲得的組織為回火馬氏體 ,大致的硬度60HRC.24.為什么工件經(jīng)淬火后往往會產(chǎn)生變形,有的甚至開裂 減小變形及防止開裂有哪些途徑 答:淬火中變形與開裂的主要原因是由于淬火時形成內(nèi)應(yīng)為.淬火內(nèi)應(yīng)力形成的原因不同可分熱應(yīng)力與組織應(yīng)力兩種.工件在加熱和(或)冷卻時由于不同部位存在著溫度差別而導(dǎo)致熱脹和(或)

45、冷縮不一致所引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力.熱應(yīng)力引起工件變形特點時:使平面邊為凸面,直角邊鈍角,長的方向變短,短的方向增長,一句話,使工件趨于球形.鋼中奧氏體比體積最小,奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌鞣N組織時比體積都會增大,使鋼的體積膨脹;工件淬火時各部位馬氏體轉(zhuǎn)變-先后不一致,因而體積膨脹不均勻.這種由于熱處理過程中各部位冷速的差異使工件各部位相轉(zhuǎn)變的不同時性所引起的應(yīng)力,稱為相變應(yīng)力(組織應(yīng)力).組織應(yīng)力引起工件變形的特點卻與此相反:使平面變?yōu)榘济?直角變?yōu)殁g角,長的方向變長;短的方向縮短,一句話,使尖角趨向于突出.工件的變形與開裂是熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合的結(jié)果,但熱應(yīng)力與組織應(yīng)力方向恰好相反,如果熱處理適當,

46、它們可部分相互抵消,可使殘余應(yīng)力減小,但是當殘余應(yīng)力超過鋼的屈服強度時,工件就發(fā)生變形,殘余應(yīng)力超過鋼的抗拉強度時,工件就產(chǎn)生開裂.為減小變形或開裂,出了正確選擇鋼材和合理設(shè)計工件的結(jié)構(gòu)外,在工藝上可采取下列措施:1.采用合理的鍛造與預(yù)先熱處理鍛造可使網(wǎng)狀,帶狀及不均勻的碳化物呈彌散均勻分布.淬火前應(yīng)進行預(yù)備熱處理(如球化退火與正火),不但可為淬火作好組織準備,而且還可消除工件在前面加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力.2.采用合理的淬火工藝;正確確定加熱溫度與加熱時間,可避免奧氏體晶粒粗化.對形狀復(fù)雜或?qū)嵝圆畹母吆辖痄?應(yīng)緩慢加熱或多次預(yù)熱,以減少加熱中產(chǎn)生的熱應(yīng)力.工件在加熱爐中安放時,要盡量保證受熱

47、均勻,防止加熱時變形;選擇合適的淬火冷卻介質(zhì)和洋火方法(如馬氏體分級淬火,貝氏體等溫淬火),以減少冷卻中熱應(yīng)力和相變應(yīng)力等.3.淬火后及時回火淬火內(nèi)應(yīng)力如不及時通過回火來消除,對某些形狀復(fù)雜的或碳的質(zhì)量分數(shù)較高的工件,在等待回火期間就會發(fā)生變形與開裂.4.對于淬火易開裂的部分,如鍵槽,孔眼等用石棉堵塞.25.淬透性與淬硬層深度兩者有何聯(lián)系和區(qū)別 影響鋼淬透性的因素有哪些 影響鋼制零件淬硬層深度的因素有哪些 答:淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層的能力.不同的鋼在同樣的條件下淬硬層深不同,說明不同的鋼淬透性不同,淬硬層較深的鋼淬透性較好.淬硬性:是指鋼以大于臨界冷卻速度冷卻時,獲得的馬氏體組織所能達

48、到的最高硬度.鋼的淬硬性主要決定于馬氏體的含碳量,即取決于淬火前奧氏體的含碳量.影響淬透性的因素: 化學成分C曲線距縱坐標愈遠,淬火的臨界冷卻速度愈小,則鋼的淬透性愈好.對于碳鋼,鋼中含碳量愈接近共析成分,其C曲線愈靠右,臨界冷卻速度愈小,則淬透性愈好,即亞共析鋼的淬透性隨含碳量增加而增大,過共析鋼的淬透性隨含碳量增加而減小.除Co和Al(>2.5%)以外的大多數(shù)合金元素都使C曲線右移,使鋼的淬透性增加,因此合金鋼的淬透性比碳鋼好. 奧氏體化溫度溫度愈高,晶粒愈粗,未溶第二相愈少,淬透性愈好.26.鋼的淬硬層深度通常是怎規(guī)定的 用什么方法測定結(jié)構(gòu)鋼的淬透性 怎樣表示鋼的淬透性值.答:為了

49、便于比較各種鋼的淬透性,常利用臨界直徑Dc來表示鋼獲得淬硬層深度的能力.所謂臨界直徑就是指圓柱形鋼棒加熱后在一定的淬火介質(zhì)中能全部淬透的最大直徑.對同一種鋼Dc油50),而心部具有良好的韌性(Ak>40J),原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進行高頻淬火,最后低溫回火,現(xiàn)因工廠庫存的45鋼已用完,只剩15鋼,擬用15鋼代替.試說明:(1)原45鋼各熱處理工序的作用;(2)改用15鋼后,應(yīng)按原熱處理工序進行能否滿足性能要求 為什么 (3)改用15鋼后,為達到所要求的性能,在心部強度足夠的前提下采用何種熱處理工藝 答:(1)正火處理可細化組織,調(diào)整硬度,改善切削加工性;調(diào)質(zhì)處理可獲得高的綜合機

50、械性能和疲勞強度;局部表面淬火及低溫回火可獲得局部高硬度和耐磨性.(2)不能.改用15鋼后按原熱處理工序會造成心部較軟,表面硬,會造成表面脫落.(3)滲碳.37.有甲,乙兩種鋼,同時加熱至 1150 ,保溫兩小時,經(jīng)金相顯微組織檢查,甲鋼奧氏體晶粒度為 3 級,乙鋼為 6 級.由此能否得出結(jié)論:甲鋼是本質(zhì)粗晶粒鋼,而乙鋼是本質(zhì)細晶粒鋼 答:不能.本質(zhì)晶粒度是在930±19,保溫38小時后測定的奧氏體晶粒大小.本質(zhì)細晶粒鋼在加熱到臨界點Acl以上直到930晶粒并未顯著長大.超過此溫度后,由于阻止晶粒長大的難溶質(zhì)點消失,晶粒隨即迅速長大.1150 超過930,有可能晶粒隨即迅速長大,所以

51、不能的出結(jié)論甲鋼是本質(zhì)粗晶粒鋼,而乙鋼是本質(zhì)細晶粒鋼.38.為什么用鋁脫氧的鋼及加入少量 Ti , Zr , V , Nb, W 等合金元素的鋼都是本質(zhì)細晶粒鋼 奧氏體晶粒大小對轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的機械性能有何影響 答:鋁脫氧及加入少量 Ti , Zr , V , Nb, W 等合金元素會形成高溫難溶的合金化合物,在930±19左右抑制了晶粒的長大.所以加入以上合金元素的鋼都是本質(zhì)細晶粒鋼.39.鋼獲得馬氏體組織的條件是什么 與鋼的珠光體相變及貝氏體相變比較,馬氏體相變有何特點 答:鋼獲得馬氏體組織的條件是:鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻,來不及發(fā)生擴散分解而發(fā)生無擴散型的相變.馬氏體相變的特點為:(

52、1)無擴散性.鋼在馬氏體轉(zhuǎn)變前后,組織中固溶的碳濃度沒有變化,馬氏體和奧氏體中固溶的碳量一致,僅發(fā)生晶格改變,因而馬氏體的轉(zhuǎn)變速度極快.(2)有共格位向關(guān)系.馬氏體形成時,馬氏體和奧氏體相界面上的原子是共有的,既屬于馬氏體,又屬于奧氏體,稱這種關(guān)系為共格關(guān)系.(3)在通常情況下,過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變開始后,必須在不斷降溫條件下轉(zhuǎn)變才能繼續(xù)進行,冷卻過程中斷,轉(zhuǎn)變立即停止.40.說明共析鋼 C 曲線各個區(qū),各條線的物理意義,并指出影響 C 曲線形狀和位置的主要因素.答:過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線說明:1)由過冷奧氏體開始轉(zhuǎn)變點連接起來的曲線稱為轉(zhuǎn)變開始線;由轉(zhuǎn)變終了點連接起來的曲線稱為轉(zhuǎn)變終了線.

53、A 1線以右轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域是過冷奧氏體區(qū);A1線以下,轉(zhuǎn)變終了線以右和Ms點以上的區(qū)域為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū);在轉(zhuǎn)變開始線與轉(zhuǎn)變終了線之間的區(qū)域為過冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū).2)過冷奧氏體在各個溫度等溫轉(zhuǎn)變時,都要經(jīng)過一段孕育期(它以轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標之間的水平距離來表示).對共析碳鋼來說,轉(zhuǎn)變開始線在550出現(xiàn)拐彎,該處被稱為C曲線的鼻尖,它所對應(yīng)的溫度稱為鼻溫.3)共析碳鋼的過冷奧氏體在三個不同溫度區(qū)間,可發(fā)生三種不同的轉(zhuǎn)變:在C曲線鼻尖以上部分,即A1550之間過冷奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是珠光體,故又稱珠光體轉(zhuǎn)變;在C曲線鼻尖以下部分,即550Ms之間,過冷奧氏體發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變

54、產(chǎn)物是貝氏體,故又稱貝氏體轉(zhuǎn)變;在Ms點:以下,過冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是馬氏體,故又稱馬氏體轉(zhuǎn)變.亞共析和過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變C曲線,與共析鋼的不同是,亞共析鋼的C曲線上多一條代表析出鐵素體的線.過共析鋼的C曲線上多一條代表二次滲碳體的析出線.影響 C 曲線形狀和位置的主要因素有:凡是提高奧氏體穩(wěn)定性的因素,都使孕育期延長,轉(zhuǎn)變減慢,因而使C曲線右移.-反之,使C曲線左移.碳鋼c曲線的位置與鋼的含碳量有關(guān),在亞共析鋼中,隨著含碳量的增加,鋼的C曲線位置右移.在過共析鋼中,隨著含碳量的增加,c曲線又向左移.除此之外,鋼的奧氏體化溫度愈高,保溫時間愈長,奧氏體晶粒愈粗大,則C曲線的位置愈

55、右移.41.將 20 鋼及 60 鋼同時加熱至 860 ,并保溫相同時間,問哪種鋼奧氏體晶粒粗大些 答:60 鋼奧氏體晶粒粗大些.第六章 合 金 鋼1.為什么比較重要的大截面的結(jié)構(gòu)零件如重型運輸機械和礦山機器的軸類,大型發(fā)電機轉(zhuǎn)子等都必須用合金鋼制造 與碳鋼比較,合金鋼有何優(yōu)缺點 答: 碳鋼制成的零件尺寸不能太大,否則淬不透,出現(xiàn)內(nèi)外性能不均,對于一些大型的機械零件,(要求內(nèi)外性能均勻),就不能采用碳鋼制作,比較重要的大截面的結(jié)構(gòu)零件如重型運輸機械和礦山機器的軸類,大型發(fā)電機轉(zhuǎn)子等都必須用合金鋼制造.(1) 如上所述合金鋼的淬透性高(2)合金鋼回火抗力高碳鋼淬火后,只有經(jīng)低溫回火才能保持高硬度

56、,若其回火溫度超過200,其硬度就顯著下降.即回火抗力差,不能在較高的溫度下保持高硬度,因此對于要求耐磨,切削速度較高,刃部受熱超過200的刀具就不能采用碳鋼制作而采用合金鋼來制作.(3)合金鋼能滿足一些特殊性能的要求如耐熱性,耐腐蝕性,耐低溫性(低溫下高韌性).2.合金元素Mn,Cr,W,Mo,V,Ti,Zr,Ni對鋼的C曲線和MS點有何影響將引起鋼在熱處理,組織和性能方面的什么變化 答:除Co以外,大多數(shù)合金元素都增加奧氏體的穩(wěn)定性,使C曲線右移.非碳化物形成元素Al,Ni,Si,Cu等不改變C曲線的形狀,只使其右移,碳化物形成元素Mn,Cr,Mo,W等除使C曲線右移外,還將C曲線分裂為珠

57、光體轉(zhuǎn)變的貝氏體轉(zhuǎn)變兩個C曲線,并在此二曲線之間出現(xiàn)一個過冷奧氏體的穩(wěn)定區(qū).除Co,Al外,其他合金元素均使Ms點降低,殘余奧氏體量增多.由于合金元素的加入降低了共析點的碳含量,使C曲線右移, 從而使退火狀態(tài)組織中的珠光體的比例增大, 使珠光體層片距離減小, 這也使鋼的強度增加, 塑性下降. 由于過冷奧氏體穩(wěn)定性增大, 合金鋼在正火狀態(tài)下可得到層片距離更小的珠光體, 或貝氏體甚至馬氏體組織, 從而強度大為增加.Mn,Cr,Cu的強化作用較大, 而Si,Al,V,Mo等在一般含量(例如一般結(jié)構(gòu)鋼的實際含量)下影響很小.合金元素都提高鋼的淬透性, 促進馬氏體的形成, 使強度大為增加但焊接性能變壞.

58、3.合金元素對回火轉(zhuǎn)變有何影響 答;合金元素對回火轉(zhuǎn)變及性能的影響如下:1.產(chǎn)生二次硬化由于合金元素的擴散慢并阻礙碳的擴散,還阻礙碳化物的聚集和長大,因而合金鋼中的碳化物在較高的回火溫度時,仍能保持均勻彌散分布的細小碳化物的顆粒.強碳化物形成元素如Cr,W,Mo,V等,在含量較高及在一定回火溫度下,還將沉淀析出各自的特殊碳化物.如Mo2C,W2C,VC等,析出的碳化物高度彌散分布在馬氏體基體上,并與馬氏體保持共格關(guān)系,阻礙位錯運動,使鋼的硬度反而有所提高,這就形成了二次硬化.鋼的硬度不僅不降低,反而再次提高.在合金鋼中,當含有W,Mo,Ti,V,Si等,它們一般都推遲a相的回復(fù)與再結(jié)晶和碳化物的聚集,從而可抑制鋼的硬度,強度的