金屬熱處理原理及工藝總結(jié)整理版

1、僅供個(gè)人參考5. 實(shí)際晶體中的點(diǎn)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(shí)，通過理論計(jì)算具有極高的強(qiáng)度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強(qiáng)度迅速下降，當(dāng)缺 陷增加到一定值后，金屬的強(qiáng)度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格 崎變，從而使晶體強(qiáng)度增加。同時(shí)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下不顯示出各向異性？答：因?yàn)閱尉w內(nèi)各個(gè)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(gè)單晶體所組成，它在各個(gè)方向上的力相互抵消平衡，因而表現(xiàn)各向同性。

2、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？For pers onal use only in study and research; not for commercial use 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(jìn)行，但當(dāng)冷速達(dá)到一定值以后則結(jié)晶過程將減慢，因?yàn)檫@時(shí)原子的擴(kuò)散能力減弱。過冷度增大，F(xiàn)大,結(jié)晶驅(qū)動(dòng)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(xì)，但過冷 度過大，對晶粒細(xì)化不利，結(jié)晶發(fā)生困難。8. 金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成

3、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(shí)外來難熔雜質(zhì)以及振動(dòng)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??？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(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù) 目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。機(jī)械振動(dòng)、攪拌。第二章金屬的塑性變形與再結(jié)晶2產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬

4、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(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯(cuò)密度顯著增加；同時(shí)細(xì)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(cuò)密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強(qiáng)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(jìn)一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會越 軋?jiān)接玻灾伦詈筌埐粍?dòng)。另一方面人們可以利用加工硬化現(xiàn)象，來提高金屬強(qiáng)度和硬度，如冷拔高強(qiáng)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(qiáng)度的。加工硬化也是某些壓力加工工

5、藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素。如冷拉鋼絲拉過?？椎牟糠郑捎诎l(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?？椎牟糠郑@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(jìn)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(xì)化，機(jī)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

6、它們沿著變形的方向細(xì)碎拉長，形成 熱壓力加工“纖維組織” (流線)，使縱向的強(qiáng)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(shí)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(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？答：晶界是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)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(xì)，其晶界總 面積愈大，每個(gè)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(xì)強(qiáng)度愈高。同時(shí)晶粒愈細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時(shí)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

7、的應(yīng)力集中，弓I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(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等；晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)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(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié) 果金屬中每個(gè)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，

8、會引起 零件尺寸不穩(wěn)定。不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考7分析加工硬化對金屬材料的強(qiáng)化作用？ 答：隨著塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度不斷增加，因此位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互交割、位錯(cuò)纏結(jié)加劇，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)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(qiáng) 度。&已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點(diǎn)分別為3380 C、1538C、327C、232C，試計(jì)算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢和鐵在1100 C下的加工、鉛和錫在室溫(20 C)下的加工各為何種加工？答：T 再=0.4T 熔；鎢 T 再=0.4* ( 3380+273)卜273=1188.2 C

9、 ;鐵 T 再=0.4* (1538+273)卜273=451.4 C ;鉛 T 再=0.4* (327+273) -273 =-33 C ;錫 T 再=0.4* (232+273) -273=-71 C .由于鎢 T 再為 11882C> 1100C，因此屬于熱加工；鐵T再為451.4 Cv 1100C，因此屬于冷加工；鉛T再為-33 Cv 20 C,屬于熱加工；錫 T再為-71 V 20 C，屬于熱加工。9在制造齒輪時(shí)，有時(shí)采用噴丸法(即將金屬丸噴射到零件表面上)使齒面得以強(qiáng)化。試分析強(qiáng)化原因。 答：高速金屬丸噴射到零件表面上，使工件表面層產(chǎn)生塑性變形，形成一定厚度的加工硬化層，使齒

10、面的強(qiáng)度、硬度升高。第三章 合金的結(jié)構(gòu)與二元狀態(tài)圖2指出下列名詞的主要區(qū)別：1) 置換固溶體與間隙固溶體； 答：置換固溶體：溶質(zhì)原子代替溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上的一部分原子而組成的固溶體稱置換固溶體。 間隙固溶體：溶質(zhì)原子填充在溶劑晶格的間隙中形成的固溶體，即間隙固溶體。2) 相組成物與組織組成物；相組成物：合金的基本組成相。組織組成物：合金顯微組織中的獨(dú)立組成部分。4試述固溶強(qiáng)化、加工強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化原理, 并說明三者的區(qū)別 .答：固溶強(qiáng)化：溶質(zhì)原子溶入后，要引起溶劑金屬的晶格產(chǎn)生畸變，進(jìn)而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到阻力增大。彌散強(qiáng)化： 金屬化合物本身有很高的硬度， 因此合金中以固溶體為基體再有適量的金屬間化

11、合物均勻細(xì)小彌散分布時(shí)，會提高合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性。這種用金屬間化合物來強(qiáng)化合金的方式為彌散強(qiáng)化。加工強(qiáng)化：通過產(chǎn)生塑性變形來增大位錯(cuò)密度，從而增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，引起塑性變形抗力的增加，提高合金的強(qiáng) 度和硬度。區(qū)別： 固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化都是利用合金的組成相來強(qiáng)化合金，固溶強(qiáng)化是通過產(chǎn)生晶格畸變， 使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大來強(qiáng)化合金； 彌散強(qiáng)化是利用金屬化合物本身的高強(qiáng)度和硬度來強(qiáng)化合金；而加工強(qiáng)化是通過力的作用產(chǎn)生塑性變形，增大位錯(cuò)密度以增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力來強(qiáng)化合金；三者相比，通過固溶強(qiáng)化得到的強(qiáng)度、硬度最 低，但塑性、韌性最好，加工強(qiáng)化得到的強(qiáng)度、硬度最高，但塑韌性最差，彌散強(qiáng)化介于兩者之間。5

12、固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別？ 答：在結(jié)構(gòu)上：固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元，它是以 分子式來表示其組成。在性能上：形成固溶體和金屬間化合物都能強(qiáng)化合金，但固溶體的強(qiáng)度、硬度比金屬間化合物低，塑性、韌性比 金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機(jī)械性能。6. 何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)?試比較這三種反應(yīng)的異同點(diǎn) .答：共晶反應(yīng)：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時(shí)結(jié)晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應(yīng)。包晶反應(yīng)：指一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另外一種固相的反應(yīng)過程。 共析反應(yīng)：由特定成分的單相固態(tài)合

13、金，在恒定的溫度下，分解成兩個(gè)新的，具有一定晶體結(jié)構(gòu)的固相的反應(yīng)。 共同點(diǎn)：反應(yīng)都是在恒溫下發(fā)生，反應(yīng)物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。 不同點(diǎn)：共晶反應(yīng)是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；共析反應(yīng)是一種固相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)； 而包晶反應(yīng)是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應(yīng)。7二元合金相圖表達(dá)了合金的哪些關(guān)系？ 答：二元合金相圖表達(dá)了合金的狀態(tài)與溫度和成分之間的關(guān)系。8在二元合金相圖中應(yīng)用杠桿定律可以計(jì)算什么？ 答：應(yīng)用杠桿定律可以計(jì)算合金相互平衡兩相的成分和相對含量。10 某合金相圖如圖所示。不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考1）試標(biāo)注一空白區(qū)域中存在相的名

14、稱；2）指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類型；3）說明合金I的平衡結(jié)晶過程及室溫下的顯微組織。答：L+ y ：丫 + 3 ：3 +（ a+ 3 ） ：3 + an（2）勻晶轉(zhuǎn)變；共析轉(zhuǎn)變（3）合金在1點(diǎn)以上全部為液相，冷至1點(diǎn)時(shí)開始從液相中析出 丫固溶體至2點(diǎn)結(jié)束,23點(diǎn)之間合金全部由丫固溶體所組成，3點(diǎn)以下,開始從丫固溶體中析出a固溶體,冷至4點(diǎn)時(shí)合金全部由a固溶體所組成,45之間全部 由a固溶體所組成，冷到5點(diǎn)以下，由于a固溶體的濃度超過了它的溶解度限度，從a中析出第二相3固溶體,最終得到室穩(wěn)下的顯微組織：a+3 n11 有形狀、尺寸相同的兩個(gè)Cu-Ni合金鑄件，一個(gè)含 90% Ni ,另一個(gè)含5

15、0% Ni,鑄后自然冷卻，問哪個(gè)鑄件的偏析較嚴(yán)重？答：含50% Ni的Cu-Ni合金鑄件偏析較嚴(yán)重。在實(shí)際冷卻過程中，由于冷速較快，使得先結(jié)晶部分含高熔點(diǎn)組元多， 后結(jié)晶部分含低熔點(diǎn)組元多，因?yàn)楹?0% Ni的Cu-Ni合金鑄件固相線與液相線范圍比含90% Ni鑄件寬，因此它所造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象要比含90% Ni的Cu-Ni合金鑄件嚴(yán)重。第四章鐵碳合金1 何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試畫出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。答：由于條件（溫度或壓力）變化引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，稱同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。2 為什么丫 -Fe和a - Fe的比容不同？ 一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（丫 - Fe a -Fe ）轉(zhuǎn)

16、變時(shí)，其體積如何變化？答：因?yàn)檠?-Fe和a - Fe原子排列的緊密程度不同，丫 -Fe的致密度為74%, a - Fe的致密度為68%因此一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（丫 - Fe t a -Fe ）轉(zhuǎn)變時(shí)體積將發(fā)生膨脹。3何謂鐵素體（F）,奧氏體（A）,滲碳體（FmC）,珠光體（P）,萊氏體（Ld） ?它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能等各有 何特點(diǎn)？答：鐵素體（F）：鐵素體是碳在a - Fe中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格。由于碳在« - Fe中的溶解度 '很小，它的性能與純鐵相近。塑性、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。奧氏體（A）：奧氏體是碳在了 Fe中形成的間隙固

17、溶體，面心立方晶格。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在7 一 Fe中的溶解度較大。有很好的塑性。滲碳體（FesC）：鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率 接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基體，有時(shí)呈魚骨狀。珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑 性較差。萊氏體（Ld）:由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。在萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在 滲碳體基體上。由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。4. Fe-Fe 3C合金相圖有何作用？在

18、生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意義？又有何局限性？答：碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解與掌握 鐵碳合金相圖，對于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因的分析等方面都有重要指 導(dǎo)意義。為選材提供成分依據(jù)：F Fe3C相圖描述了鐵碳合金的組織隨含碳量的變化規(guī)律，合金的性能決定于合金的組織，這樣根據(jù)零件的性能要求來選擇不同成分的鐵碳合金；為制定熱加工工藝提供依據(jù)：對鑄造，根據(jù)相圖可以找出不同成分的鋼或鑄鐵的熔點(diǎn)，確定鑄造溫度；根據(jù)相圖上液相線和固相線間距離估計(jì)鑄造性能的好 壞。對于鍛造：根據(jù)相圖可以確定鍛造溫度。對焊接：根據(jù)相圖來分析

19、碳鋼焊縫組織，并用適當(dāng)熱處理方法來減輕或消除組織不均勻性；對熱處理：F Fe3C相圖更為重要，如退火、正火、淬火的加熱溫度都要參考鐵碳相圖加以選擇。由于鐵碳相圖是以無限緩慢加熱和冷卻 的速度得到的，而在實(shí)際加熱和冷卻通常都有不同程度的滯后現(xiàn)象。5. 畫出Fe-Fe 3C相圖，指出圖中 S、C、E、P、N、G及GS、SE、PQ、PSK各點(diǎn)、線的意義，并標(biāo)出各相區(qū)的 相組成物和組織組成物。答：L600 1539125012001000 -911 9800Y+ Fe3CI11147¥4 Fe3ClI +E! ST727L+ Fe3C IE+Fe3C Ip幵P+ FC3GII I F+ Fe

20、Xll+E 丈£ -+Fe3C【iiQ00. 02 0,6 i, o5. 03.06. 06. 69Fe3CC:共晶點(diǎn)1148C 4.30%C，在這一點(diǎn)上發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：Lc= Ae FesC，當(dāng)冷到1148C時(shí)具有C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物萊氏體Le '.Ae - Fe3CE：碳在 -Fe中的最大溶解度點(diǎn)1148C 2.11%CG： :- -Feu- Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（AO 912C 0%CH:碳在:-Fe中的最大溶解度為 1495C 0.09%CJ:包晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)1495 C0 .17%C 在這一點(diǎn)上發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：Lb，

21、h= Aj當(dāng)冷卻到1495 C時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有 H點(diǎn)成分的固相3反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。N :-FeFe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A4）1394 C 0%CP:碳在- Fe中的最大溶解度點(diǎn)0.0218%C 727 CS:共析點(diǎn)727C 0.77%C 在這一點(diǎn)上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：As ：= Fp - FesC，當(dāng)冷卻到727C時(shí)從具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物珠光體P （ Fp Fe3c）ES線：碳在奧氏體中的溶解度曲線，又稱Acm溫度線，隨溫度的降低，碳在奧化體中的溶解度減少，多余的碳以Fe3C形式析出，所以具有 0.77%2.11%C的鋼冷卻

22、到Acm線與PSK線之間時(shí)的組織 A Fe3Cn，從a 中析出的Fe3C稱為二次滲碳體。GS線：不同含碳量的奧氏體冷卻時(shí)析出鐵素體的開始線稱A3線，GP線則是鐵素體析出的終了線，所以GSP區(qū)的顯微組織是F A。PQ線：碳在鐵素體中的溶解度曲線，隨溫度的降低，碳在鐵素體中的溶解度減少，多余的碳以Fe3C形式析出，從F中析出的Fe3C稱為三次滲碳體 Fe3C皿，由于鐵素體含碳很少，析出的Fe3C皿很少，一般忽略，認(rèn)為從727C冷卻到室溫的顯微組織不變。PSK線：共析轉(zhuǎn)變線，在這條線上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變As=FpFe3C，產(chǎn)物（P）珠光體，含碳量在0.026.69%的鐵碳合金冷卻到 727 C時(shí)都有共析轉(zhuǎn)

23、變發(fā)生。6.簡述 Fe-Fe答：共析反應(yīng):3C相圖中三個(gè)基本反應(yīng)：包晶反應(yīng)，共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。冷卻到 727 C時(shí)具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物。丫727?0.8J 卜0.02 + Fe3C6.69包晶反應(yīng):冷卻到1495C時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相3反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相 A。Lq.5 +1495?共晶反應(yīng):0 0.1- Y 0.161148C時(shí)具有 C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物。.1147?廠小L4.3 Y 2.14+ Fe 3C6.697何謂碳素鋼？何謂白口鐵？

24、兩者的成分組織和性能有何差別?答：碳素鋼：含有 0.02%2.14%C的鐵碳合金。白口鐵：含大于2.14%C的鐵碳合金。碳素鋼中亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成，其中珠光體中的滲碳體以細(xì)片狀分布在鐵素體基體上，隨著 含碳量的增加，珠光體的含量增加，則鋼的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。當(dāng)含碳量達(dá)到0.8%時(shí)就是珠光體的性能。過共析鋼組織由珠光體和二次滲碳體所組成，含碳量接近1.0%時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到最大值，含碳量繼續(xù)增加，強(qiáng)度下降。由于二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致鋼的脆性增加。白口鐵中由于其組織中存在大量的滲碳體，具有很高的硬度和脆性，難以切削加工。8. 亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼的組織

25、有何特點(diǎn)和異同點(diǎn)。答：亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成。其中鐵素體呈塊狀。珠光體中鐵素體與滲碳體呈片狀分布。共析鋼的組織由珠光體所組成。過共析鋼的組織由珠光體和二次滲碳體所組成，其中二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng) 絡(luò)狀。共同點(diǎn)：鋼的組織中都含有珠光體。不同點(diǎn)：亞共析鋼的組織是鐵素體和珠光體，共析鋼的組織是珠光體，過共析鋼的組織是珠光體和二次滲碳體。9. 分析含碳量分別為 0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過程和室溫組織.答：0.80%C:在12點(diǎn)間合金按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出 A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)（727C）,在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)

26、變，轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)全部為珠光體 P,珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，珠光體中鐵素體溶碳量減少，其成分沿固溶度線 PQ變化，析出三次滲碳體Fe3C皿，它常與共析滲碳體長 在一起，彼此分不出，且數(shù)量少，可忽略。室溫時(shí)組織P。0.60% C:合金在12點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出 A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)開始析出F, 3-4點(diǎn)A成分沿GS線變化，鐵素體成分沿GP線變化，當(dāng)溫度到 4點(diǎn)時(shí)，奧氏體的成分達(dá)到 S點(diǎn)成分（含碳0.8%）,便發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)，原先析出的鐵素體保持不變，稱為先共析鐵素體，其成分 為0.02%C，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金的組織為先共析鐵

27、素體和珠光體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，鐵素體的 溶碳量沿PQ線變化，析出三次滲碳體，同樣Fe3C皿量很少，可忽略。所以含碳0.40%的亞共析鋼的室溫組織為：F+P1.0% C:合金在12點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出奧氏體，2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，合金為單相奧氏體，冷卻到3點(diǎn)，開始從奧氏體中析出二次滲碳體 FesCu, Fe3Cn沿奧氏體的晶界析出，呈網(wǎng)狀分布，3-4間FesCu不斷析出，奧氏體成分沿ES線變化，當(dāng)溫度到達(dá) 4點(diǎn)（727C ）時(shí)，其含碳量降為 0.77%，在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光 體，此時(shí)先析出的 FesCu保持不變，稱為先共析滲碳體，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)的組織為先共析二次滲碳體和珠光體，忽略。室溫

28、組織為二次滲碳體和珠光體。10. 指出下列名詞的主要區(qū)別：1） 一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體； 答：一次滲碳體：由液相中直接析出來的滲碳體稱為一次滲碳體。二次滲碳體：從A中析出的Fe3C稱為二次滲碳體。三次滲碳體：從F中析出的Fe3C稱為三次滲碳體 Fe3C皿。共晶滲碳體：經(jīng)共晶反應(yīng)生成的滲碳體即萊氏體中的滲碳體稱為共晶滲碳體。共析滲碳體：經(jīng)共析反應(yīng)生成的滲碳體即珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體。2）熱脆與冷脆。1000 c 1200 C壓力加工時(shí)，會沿著這答：熱脆：S在鋼中以FeS形成存在，F(xiàn)eS會與Fe形成低熔點(diǎn)共晶，當(dāng)鋼材在 些低熔點(diǎn)共晶體的邊界開裂，鋼材將變

29、得極脆，這種脆性現(xiàn)象稱為熱脆。不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考僅供個(gè)人參考冷脆： P 使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度有所升高，使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱為“冷 脆”。12某工廠倉庫積壓了許多碳鋼 （退火狀態(tài)） ，由于鋼材混雜， 不知道鋼的化學(xué)成分， 現(xiàn)找出其中一根， 經(jīng)金相分析后， 發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體 +鐵素體，其中鐵素體占 80% ，問此鋼材的含碳量大約是多少？ 答：由于組織為珠光體 +鐵素體，說明此鋼為亞共析鋼。W a =80%=（0.8-Wc）/（0.8-0.02）*100% Wc=0.18%16根據(jù) Fe-Fe 3C 相圖，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因：1）含碳量為 1.0%

30、的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高； 答：鋼中隨著含碳量的增加，滲碳體的含量增加，滲碳體是硬脆相，因此含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼 硬度高。2）在室溫下，含碳 0.8% 的鋼其強(qiáng)度比含碳 1.2% 的鋼高； 答：因?yàn)樵阡撝挟?dāng)含碳量超過1.0%時(shí)，所析出的二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀，使鋼的脆性增加，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。因此含碳 0.8% 的鋼其強(qiáng)度比含碳 1.2% 的鋼高。3）在1100 C,含碳0.4%的鋼能進(jìn)行鍛造，含碳 4.0%的生鐵不能鍛造；答：在1100 C時(shí)，含碳0.4% 的鋼的組織為奧氏體，奧氏體的塑性很好，因此適合于鍛造；含碳4.0%的生鐵的組織中含有大量

31、的滲碳體,滲碳體的硬度很高,不適合于鍛造。4） 綁軋物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲）,而起重機(jī)吊重物卻用鋼絲繩（用 60 、 65 、 70 、 75 等鋼制成） ； 答：綁軋物件的性能要求有很好的韌性,因此選用低碳鋼有很好的塑韌性,鍍鋅低碳鋼絲；而起重機(jī)吊重物用鋼絲繩除要求有一定的強(qiáng)度,還要有很高的彈性極限,而 60 、 65 、 70 、 75 鋼有高的強(qiáng)度和高的彈性極限。這樣在 吊重物時(shí)不會斷裂。5）鉗工鋸 T8 , T10,T12 等鋼料時(shí)比鋸 10,20 鋼費(fèi)力,鋸條容易磨鈍；答： T8 , T10,T12 屬于碳素工具鋼,含碳量為 0.8%, 1.0%, 1.2%,因而鋼中滲碳體含量

32、高,鋼的硬度較高；而10,20鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,屬于低碳鋼,鋼的硬度較低,因此鉗工鋸T8 , T10,T12 等鋼料時(shí)比鋸 10,20 鋼費(fèi)力,鋸條容易磨鈍。6）鋼適宜于通過壓力加工成形,而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。答：因?yàn)殇摰暮剂糠秶?0.02%2.14%之間,滲碳體含量較少,鐵素體含量較多,而鐵素體有較好的塑韌性,因而鋼 適宜于壓力加工；而鑄鐵組織中含有大量以滲碳體為基體的萊氏體,滲碳體是硬脆相,因而鑄鐵適宜于通過鑄造 成形。17. 鋼中常存雜質(zhì)有哪些？對鋼的性能有何影響？ 答：鋼中常存雜質(zhì)有 Si、 Mn 、S、 P 等。Mn ：大部分溶于鐵素體中,形成置換固溶體,并使鐵素體強(qiáng)化：另

33、一部分Mn 溶于 Fe3c 中,形成合金滲碳體,這都使鋼的強(qiáng)度提高， Mn與S化合成MnS，能減輕S的有害作用。當(dāng) Mn含量不多，在碳鋼中僅作為少量 雜質(zhì)存在時(shí),它對鋼的性能影響并不明顯。Si： Si 與 Mn 一樣能溶于鐵素體中,使鐵素體強(qiáng)化,從而使鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性提高,而塑性、韌性降低。當(dāng) Si 含量不多,在碳鋼中僅作為少量夾雜存在時(shí),它對鋼的性能影響并不顯著。S:硫不溶于鐵，而以FeS形成存在，F(xiàn)eS會與Fe形成共晶，并分布于奧氏體的晶界上，當(dāng)鋼材在1000 C 1200C壓力加工時(shí)，由于 FeS-Fe共晶（熔點(diǎn)只有989 C）已經(jīng)熔化，并使晶粒脫開，鋼材將變得極脆。P:磷在鋼中全部

34、溶于鐵素體中，雖可使鐵素體的強(qiáng)度、硬度有所提高，但卻使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低， 并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度有所升高,使鋼變脆。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(jī)上的冷沖壓件,如汽車車身,拖拉機(jī)駕駛室等；15、 20、25 鋼用于制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部強(qiáng)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

35、經(jīng)熱處理（淬火 +高溫回火）后具有良好的綜合機(jī)械 性能,即具有較高的強(qiáng)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(fù)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。T12、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。T9、 T9A、 T10、 T10A、 T11、 T11A。 Q195、 Q215 、 Q235

36、。30、 35、 40、 45、 50。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 普通螺釘：它要保證有一定的機(jī)械性能,用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造,如 車床主軸：它要求有較高的綜合機(jī)械性能,用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,如不得用于商業(yè)用途第五章 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(jī)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

37、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(xué)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(xué) 熱處理包括滲碳、滲氮和碳氮共滲等。（3）熱處理是機(jī)器零件加工工藝過程中的重要工序。一個(gè)毛坯件經(jīng)過預(yù)備熱處理，然后進(jìn)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(jī)械制造中具有重要的地位和作用，適當(dāng)?shù)臒崽幚砜?以顯著提高鋼的機(jī)械性能，延長機(jī)器零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強(qiáng)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(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量、大幅度延長機(jī)器零件的使用壽命，做到 一個(gè)頂幾個(gè)、頂十幾個(gè)。此外，通過熱處理還可使工件表

38、面具有抗磨損、耐腐蝕等特殊物理化學(xué)性能。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(jī)械混合物。索氏體：在650600C溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。屈氏體：在600550C溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)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a -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 Fe中形成的間隙固溶體.過冷奧氏體：處于臨界點(diǎn)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(shí)效處理（尺寸穩(wěn)定處理）；答：退火：將工件加熱到臨界

39、點(diǎn)以上或在臨界點(diǎn)以下某一溫度保溫一定時(shí)間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷、坑冷、 灰冷）進(jìn)行冷卻的一種操作。正火：將工件加熱到 AC3或Accm以上3080C，保溫后從爐中取出在空氣中冷卻。淬火：將鋼件加熱到 AC3或Aci以上3050C,保溫一定時(shí)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?；鼗穑簩⒋慊痄撝匦录訜岬?Ai點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時(shí)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(shí)效處理：為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在110150C經(jīng)過636小時(shí)的人工時(shí)效處理，以使組織穩(wěn)定。5）淬火臨界冷卻速度（U）,淬透性，

40、淬硬性；答：淬火臨界冷卻速度（Vk）:淬火時(shí)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(shí)，原子具有較大的活動(dòng)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(diǎn)，使 結(jié)晶

41、時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。3. 指出 A1、A3、Am； Aci、A3> A ccm ； A"、Ar3、Acm 各臨界點(diǎn)的意義。 答：A:共析轉(zhuǎn)變線，含碳量在 0.026.69%的鐵碳合金冷卻到 727 C時(shí)都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生，形成P。A 3：奧氏體析出鐵素體的開始線。A cm：碳在奧氏體中的溶解度曲線。A C1:實(shí)際加熱時(shí)的共析轉(zhuǎn)變線。AC3：實(shí)際加熱時(shí)奧氏體析出鐵素體的開始線。A cm：實(shí)際加熱時(shí)碳在奧氏體中的溶解度曲線。A r1 ：實(shí)際冷卻時(shí)的共析轉(zhuǎn)變線。僅供個(gè)人參考A3:實(shí)際冷卻時(shí)奧氏體析出鐵素體的開始線。A rcm :實(shí)際冷卻時(shí)碳在奧氏體中的溶解

42、度曲線。4. 何謂本質(zhì)細(xì)晶粒鋼？本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細(xì)？答：(1本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：加熱到臨界點(diǎn)以上直到930 C，隨溫度升高，晶粒長大速度很緩慢，稱本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。(2)不一定。本質(zhì)晶粒度只代表鋼在加熱時(shí)奧氏體晶粒長大傾向的大小。本質(zhì)粗晶粒鋼在較低加熱溫度下可獲 得細(xì)晶粒，而本質(zhì)細(xì)晶粒鋼若在較咼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(diǎn)？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 550C以上等溫停留時(shí)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650600C溫度范圍內(nèi)

43、形成層片較細(xì)的珠光體。屈氏體是在600550C溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。珠光體片間距愈小，相界面積愈大，強(qiáng)化作用愈大，因而強(qiáng)度和硬度升高，同時(shí)，由于此時(shí)滲碳體片 較薄，易隨鐵素體一起變形而不脆斷，因此細(xì)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？它們在形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何特點(diǎn)？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 C。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(xì)小的滲碳體組成的混合物。其硬度較高，可達(dá)HRC445,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350CM

44、s下貝氏體在光學(xué)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(xì)小的滲碳體粒子組成的。下貝氏體具有高強(qiáng)度、高硬度、高塑性、 高韌性，即具有良好的綜合機(jī)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(diǎn)？馬氏體的硬度與含碳量關(guān) 系如何？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V 0.6%的為板條馬氏體；含碳量在0.61.0%之間為板條和針狀混合的馬氏體；含碳量大于1.0%的為針狀馬氏體。低碳馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方。隨含碳量增加，逐漸從體心立方向體心正方轉(zhuǎn)變。含碳

45、量較高的鋼的晶體結(jié)構(gòu)一般出現(xiàn)體心正方。低碳 馬氏體強(qiáng)而韌，而高碳馬氏體硬而脆。這是因?yàn)榈吞捡R氏體中含碳量較低，過飽和度較小，晶格畸變也較小， 故具有良好的綜合機(jī)械性能。隨含碳量增加，馬氏體的過飽和度增加，使塑性變形阻力增加，因而引起硬化 和強(qiáng)化。當(dāng)含碳量很高時(shí)，盡管馬氏體的硬度和強(qiáng)度很高，但由于過飽和度太大，引起嚴(yán)重的晶格畸變和較 大的內(nèi)應(yīng)力，致使高碳馬氏體針葉內(nèi)產(chǎn)生許多微裂紋，因而塑性和韌性顯著降低。(3) 隨著含碳量的增加，鋼的硬度增加。8. 何謂等溫冷卻及連續(xù)冷卻？試?yán)L出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。答：等溫冷卻：把奧氏體迅速冷卻到Ari以下某一溫度保溫，待其分解轉(zhuǎn)變完成后，再冷至室溫的

46、一種冷卻轉(zhuǎn)變方式。連續(xù)冷卻：在一定冷卻速度下，過冷奧氏體在一個(gè)溫度范圍內(nèi)所發(fā)生的轉(zhuǎn)變。K00700【m -500400-300I ILTm時(shí)間(I")9. 為什么要對鋼件進(jìn)行熱處理？答：通過熱處理可以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼的性能。熱處理可以顯著提高鋼的機(jī)械性能，延長機(jī)器零件的使 用壽命。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，細(xì)化晶粒、消除偏析、降低內(nèi)應(yīng)僅供個(gè)人參考力，使鋼的組織和性能更加均勻。10. 試比較共析碳鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的異同點(diǎn)。答：首先連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線與等溫轉(zhuǎn)變曲線臨界冷卻速度不同。其次連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線位于等溫轉(zhuǎn)變曲線的右

47、下側(cè)， 且沒有C曲線的下部分，即共析鋼在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)，得不到貝氏體組織。這是因?yàn)楣参鲣撠愂象w轉(zhuǎn)變的孕育期 很長，當(dāng)過冷奧氏體連續(xù)冷卻通過貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)就已過冷到M點(diǎn)而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，所以不出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。11. 淬火臨界冷卻速度 Vk的大小受哪些因素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？答：(1)化學(xué)成分的影響：亞共析鋼中隨著含碳量的增加，C曲線右移，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，則Vk減小，過共析鋼中隨著含碳量的增加，C曲線左移，過冷奧氏體穩(wěn)定性減小，則Vk增大；合金元素中，除 Co和Al(>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 M減小。(2) 一定尺

48、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(diǎn)的冷卻速度有關(guān)。如果工件截面中心的冷 速高于 M，工件就會淬透。然而工件淬火時(shí)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，U越小，鋼的淬透層越深，淬透性越好。12將藥mm勺T8鋼加熱至760C并保溫足夠時(shí)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，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550C范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來得到珠光體組織。索氏體：冷卻至650600 C溫度范圍

49、內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來得到索光體組織。屈氏體：冷卻至600550 C溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來得到屈氏體組織。上貝氏體：冷卻至 600350 C溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來得到上貝氏體組織。 下貝氏體：冷卻至 350CMs溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)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。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。

50、答：(1)均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)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(zhǔn)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(shí)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(jī)加工的殘余內(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 Ao以上3050C,保溫一定時(shí)間后隨爐緩慢冷卻至600C后出爐空冷。

51、(2 )過共析鋼組織若為層狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)，不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易 不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考 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(xì)化晶 粒，均勻組織，消除內(nèi)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

52、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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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，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

53、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 Ac以上3050C而正火加熱溫度在 Accm以上3050 C。冷速快，組織細(xì)，強(qiáng)度和硬度有所提高。當(dāng)鋼件尺寸較小時(shí)，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 HB170 230 范圍內(nèi)，切削性能較好。高于它過硬，難以加工，且刀具磨損快；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

54、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(jìn)行淬火和回火，那么往往用正火來提高其機(jī)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(xiǎn)，應(yīng)采用退火。(3)從經(jīng)濟(jì)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(jìn)行正火的主要目的及正火后的顯微組織：(1) 20鋼齒輪 (2) 45鋼小軸 (3) T1

55、2鋼銼刀答：( 1)目的：細(xì)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(xì)小的大量鐵素體 和少量索氏體。( 2)目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力。組織：晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和索氏體。(3) 目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除網(wǎng)狀FesG，為球化退火做組織準(zhǔn)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*10mn),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 C,保溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；(2) 緩慢加熱至840 C,保溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；(3) 緩慢加熱至1100 C,保溫足夠時(shí)

56、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(xì)小晶粒，選何種工藝最合適？答： (1)因其未達(dá)到退火溫度，加熱時(shí)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(shí)全部轉(zhuǎn)化為晶粒細(xì)小的奧氏體，故冷卻后得到組織、晶粒均勻細(xì)小的鐵素體 和珠光體。( 3)因其加熱溫度過高，加熱時(shí)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(xì)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+ ( 3050C),淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體。因?yàn)槿绻麃喒参鎏间摷訜釡囟?不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考在AciAC3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(qiáng)度、硬度降低。但溫度不能超過Aq點(diǎn)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 Aci+ (3050C),淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏