金屬材料學(xué)作業(yè)含參考答案（大學(xué)期末復(fù)習(xí)資料）

1、緒論、第一章、第二章 1、通常鋼中的P、S控制鋼的質(zhì)量，按質(zhì)量等級碳素鋼、合金鋼可分為那些等級？優(yōu)質(zhì)合金鋼的P、S含量如何控制？ 答：普通質(zhì)量鋼：（P、S0.045）優(yōu)質(zhì)鋼（P、S0.035）高級優(yōu)質(zhì)鋼（P、S0.030） 特級優(yōu)質(zhì)鋼（P 0.025 S0.020）控制：S：焦炭帶入，焦炭水洗可降硫，Mn脫硫;P礦石帶入；優(yōu)質(zhì)合金鋼P(yáng)，S 40CrMn 40Cr 40CrNiMo 8、為什么W、Mo、V等元素對珠光體轉(zhuǎn)變阻止作用大？而對貝氏體轉(zhuǎn)變影響不大？答：因?yàn)橹楣怏w相變是擴(kuò)散型的相變，在相變過程中合金元素本身也需要擴(kuò)散，而且合金元素W、Mo、V是碳化物形成元素，碳化物形成元素?cái)U(kuò)散是控制環(huán)節(jié)

2、，因而對珠光體轉(zhuǎn)變阻止作用大。 貝氏體轉(zhuǎn)變是半擴(kuò)散型相變，相變發(fā)生在較低溫度區(qū)間，合金元素與Fe原子幾乎不能進(jìn)行擴(kuò)散，只有C原子能進(jìn)行短距離的擴(kuò)散，脫溶析出碳化物。因此合金元素對貝氏體轉(zhuǎn)變的影響，主要取決于合金元素對C擴(kuò)散速度的影響。9.為什么合金化基本原則是“復(fù)合加入”？試舉二例說明合金元素復(fù)合作用的機(jī)理。 1.提高性能，如淬透性；2.揚(yáng)長避短，合金元素能對某些方面起積極作用，但往往還有些副作用，為了克服不足，可以加入另一些合金元素彌補(bǔ)，如Si-Mn（Si容易脫碳,Mn容易粗化，組合后都消失了），Mn-V（Mn有過熱傾向而V減弱了Mn的有害作用，Mn降低了碳的活度使VC熔點(diǎn)降低，獲得較好淬透

3、性和回火穩(wěn)定性）;3.改善碳化物的類型和分布，某些合金元素改變鋼中碳化物的類型和分布或改變其他元素的存在形式和位置，從而提高鋼的性能，如耐熱鋼中Cr-Mo-V,高速鋼中V-Cr-W。10.合金元素V在某些情況下能起到降低淬透性的作用，為什么？而對于40Mn2和42Mn2V，后者的淬透性稍大，為什么？ 多元復(fù)合加入淬透性高，成倍增加，V在高溫下溶入固溶體時(shí)增加淬透性，反之如以碳化物存在時(shí)降低合金含量，降低淬透性。后者2元合金化淬透性較高。11.怎樣理解“合金鋼與碳鋼的強(qiáng)度性能差異，主要不在于合金元素本身的強(qiáng)化作用，而在于合金元素對鋼相變過程的影響。并且合金元素的良好作用，只有在進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚項(xiàng)l

4、件下才能表現(xiàn)出來” ？從強(qiáng)化機(jī)理和相變過程來分析（不是單一的合金元素作用）合金元素除了通過強(qiáng)化鐵素體，從而提高退火態(tài)鋼的強(qiáng)度外，還通過合金化降低共析點(diǎn)，相對提高珠光體的數(shù)量使其強(qiáng)度提高。其次合金元素還使過冷奧氏體穩(wěn)定性提高，C曲線右移，在相同冷卻條件下使鐵素體和碳化物的分散度增加，從而提高強(qiáng)度。然而，盡管合金元素可以改善退火態(tài)鋼的性能但效果遠(yuǎn)沒有淬火回火后的性能改變大。除鈷外，所有合金元素均提高鋼的淬透性，可以是較大尺寸的零件淬火后沿整個(gè)截面得到均勻的馬氏體組織。大多數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒長大的傾向（Mn除外），從而細(xì)化晶粒，使淬火后的馬氏體組織均勻細(xì)小。除AlCo外，合金元素都降低Ms

5、，殘余奧氏體增多，使鋼材硬度降低，塑性提高。合金元素還能減緩鋼的回火轉(zhuǎn)變過程，特別是碳化物形成元素阻礙碳化物聚集長大，提高組成相的彌散度，從而提高強(qiáng)度。強(qiáng)碳化物形成元素還可以產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，阻止和消除第二類回火脆性。綜上所述，合金元素本身可以形成碳化物或固溶體來提高鋼材強(qiáng)度，但通過熱處理可以改變其大小分布，相變強(qiáng)化更明顯。也就是說，合金元素與碳鋼的強(qiáng)度差異。主要不在于合金元素本身的固溶、降低共析溫度、提高奧氏體的穩(wěn)定性來強(qiáng)化細(xì)化組織，更重要的還在于通過熱處理過程產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，提高淬透性和回火穩(wěn)定性等顯著提高合金鋼的組織性能。強(qiáng)度與碳鋼相同時(shí)沖擊韌性卻大大提高，沖擊韌性與碳鋼相同時(shí)，強(qiáng)度

6、卻大大提高。12.合金元素提高鋼的韌度主要有哪些途徑？ 1）細(xì)化晶粒、組織 如Ti、V、Mo； 2）提高回火穩(wěn)定性 如強(qiáng)K形成元素 Mo，V； 3）改善基體韌度 Ni ； 4）細(xì)化K 適量Cr、V，使K小而勻 ；Ti 5）降低回火脆 性 W、Mo ； 6）在保證強(qiáng)度水平下，適當(dāng)降低含C量，提高冶金質(zhì)量。 7）通過合金化形成一定量殘余奧氏體13. 鋼的強(qiáng)化機(jī)制有哪些？為什么一般鋼的強(qiáng)化工藝都采用淬火回火？固溶強(qiáng)化：溶質(zhì)原子溶入基體金屬中形成固溶體能強(qiáng)化金屬。晶界強(qiáng)化：金屬晶粒越細(xì)，晶界越多，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的作用也越大，從而導(dǎo)致屈服點(diǎn)的提高。第二相強(qiáng)化：分為沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化，共同特點(diǎn)是第二相對位錯(cuò)

7、的阻礙作用。位錯(cuò)強(qiáng)化：位錯(cuò)的數(shù)量與組態(tài)對鋼塑變抗力的影響。淬火回火充分利用了細(xì)晶強(qiáng)化，位錯(cuò)強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化四種機(jī)制。14.試解釋含Mn稍高的鋼易過熱；而含Si的鋼淬火加熱溫度應(yīng)稍高，且冷作硬化率較高，不利于冷變形加工。Mn在-Fe中可形成無限固溶體，擴(kuò)大奧氏體區(qū)，使A1點(diǎn)降低，因而含Mn稍高的鋼易過熱；Si是縮小區(qū)元素，提高A1 、A3，減緩了形成，因而含Si的鋼淬火加熱溫度應(yīng)稍高；Si本身非碳化物形成元素，溶入基體，引起點(diǎn)陣畸變，固溶強(qiáng)化，降低鋼的冷塑性變形性能力，所以冷作硬化率較高，不利于冷變形加工。15.什么叫鋼的內(nèi)吸附現(xiàn)象？其機(jī)理和主要影響因素是什么？合金元素溶入基體后，與晶

8、體缺陷產(chǎn)生交互作用，使這些合金元素發(fā)生偏聚或內(nèi)吸附，使偏聚元素在缺陷處的濃度大于基體中的平均濃度，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)吸附現(xiàn)象。機(jī)理：從晶體結(jié)構(gòu)上來說，缺陷處原子排列疏松、不規(guī)則，溶質(zhì)原子容易存在；從體系能量角度上分析，溶質(zhì)原子在缺陷處的偏聚，使系統(tǒng)自由能降低，符合自然界最小自由能原理。從熱力學(xué)上說，該過程是自發(fā)進(jìn)行的，其驅(qū)動(dòng)力是溶質(zhì)原子在缺陷和晶內(nèi)處的畸變能之差。影響因素：溫度：隨著溫度的下降，內(nèi)吸附強(qiáng)烈；時(shí)間：通過控制時(shí)間因素來控制內(nèi)吸附；缺陷類型：缺陷越混亂，畸變能之差越大，吸附也越強(qiáng)烈；其他元素：不同元素的吸附作用是不同的，也有優(yōu)先吸附的問題；點(diǎn)陣類型：基體的點(diǎn)陣類型對間隙原子有影響16.試

9、述鋼中置換固溶體和間隙固溶體形成的規(guī)律。置換固溶體的形成的規(guī)律：決定組元在置換固溶體中的溶解度因素是點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、原子半徑和電子因素，無限固溶必須使這些因素相同或相似.Ni、Mn、Co與y-Fe的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、原子半徑和電子結(jié)構(gòu)相似，即無限固溶；Cr、V與-Fe的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、原子半徑和電子結(jié)構(gòu)相似，形成無限固溶體；Cu和-Fe點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、原子半徑相近，但電子結(jié)構(gòu)差別大有限固溶；原子半徑對溶解度影響：R8%，可以形成無限固溶；15%，形成有限固溶；15%，溶解度極小。間隙固溶體形成的規(guī)律：間隙固溶體總是有限固溶體，其溶解度取決于溶劑金屬的晶體結(jié)構(gòu)和間隙元素的原子尺寸；間隙原子在固溶體中總是優(yōu)先占據(jù)有利的位置

10、；間隙原子的溶解度隨溶質(zhì)原子的尺寸的減小而增大；同一溶劑金屬不同的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，溶解度是不同的，C、N原子在-Fe中的溶解度高于-Fe。17.什么是工程材料？工程材料分為哪些類別？與工程有關(guān)的材料均稱為工程材料按照性能可以分成：1結(jié)構(gòu)材料：以力學(xué)性能為主兼具一定的物理、化學(xué)性能的材料。2功能材料：特殊的物理、化學(xué)性能（點(diǎn)、光、磁、熱等功能）按照化學(xué)成分分：金屬材料（黑色金屬材料、有色金屬材料），陶瓷材料（氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷），高分子材料（橡膠、塑料、合成纖維），復(fù)合材料（金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、聚合物（樹脂）基復(fù)合材料）18. 合金元素在鋼中的分布或存在的形式有哪幾種？1）形成非金屬

11、夾雜物（如氧化物、氮化物和硫化物等），2）溶入固熔體，3）形成碳化物，4）自由存在，5）金屬間化合物19.按化學(xué)成分如何區(qū)分低中高碳鋼和低中高合金鋼？碳鋼： 小于0.25%為低碳鋼 0.3%-0.6%為中碳鋼 大于0.6%為高碳鋼合金鋼：小于5%為為低合金鋼 5%-10%為中合金鋼 大于10%為高合金鋼20.利用晶界偏聚理論解釋鋼的第二類回火脆性以及硼鋼的淬透性問題1）雜質(zhì)Sb、S、As或N、P等偏聚晶界； 形成網(wǎng)狀或片狀化合物,晶界強(qiáng)度，導(dǎo)致第二類回火脆性。 高于第二類回火脆性溫度，雜質(zhì)擴(kuò)散離開晶界或化合物分解；快冷抑制雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散。2）B的偏聚有利于改善晶界強(qiáng)度，抑制其他元素偏聚；微量B在

12、晶界吸附時(shí)，抑制Fe相形核，從而增加奧氏體穩(wěn)定性，提高鋼淬透性。但不使貝氏體轉(zhuǎn)變曲線右移，正火可以得到貝氏體。21.鋼中常見的合金元素有：C、N、Mn、Ni、Cu、Co、Hf、Zr、Ti、Ta、Nb、VW、Mo、Cr、Al、Si等，回答下列問題：（1）上述哪些是奧氏體形成元素？哪些是鐵素體形成元素？奧氏體形成元素:Ni Mn Co C N Cu鐵素體形成元素：Cr V Mo W Ti B Nb Zr（2）哪些元素能與Fe形成無限固熔體？哪些元素能與Fe形成無限固熔體？與-fe無限固溶：Cr V 與-fe無限固溶：Ni Mn Co(3)上述元素哪些是碳化物形成元素?哪些是非碳化物形成元素?如何鑒

13、別他們與碳的親和力大小或強(qiáng)弱?請按由強(qiáng)到弱將他們排列。它們均位于元素周期表Fe以左，填滿d層電子，次電子層越不滿，形成碳化物越穩(wěn)定。碳化物強(qiáng)排序：Ti Zr Nb V Mo W Cr Mn Fe非碳化物：Ni、Si、Al、Cu(4)分析上述元素對FeC相圖臨界點(diǎn)A1，A3及S、E點(diǎn)影響。凡是擴(kuò)大相區(qū)元素均使S.E點(diǎn)向左下方移動(dòng)，A1下降 A3下降凡是封閉相區(qū)元素均使S.E點(diǎn)向左上方移動(dòng)，A1上升 A3上升22淬火鋼在回火時(shí)，碳化物形成元素，非碳化物形成元素以及硅元素對馬氏體分解有何不同影響？K形成元素阻止M分解；非K形成元素低溫不擴(kuò)散，阻礙M分解；Si1450MPa，S1200MPa，6%。熱

14、處理工藝是92020油淬，47010回火。因該鋼缺貨，庫存有25MnSi鋼。請考慮是否可以代用？如可以代用，熱處理工藝如何調(diào)整？答：可以代用，因?yàn)?5MnSi鋼為低碳馬氏體鋼，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗竽塬@得與調(diào)質(zhì)鋼相當(dāng)?shù)男阅?。工藝調(diào)整：25MnSi鋼與45MnSiV 相比不含V元素，但同樣含有Mn，過熱敏感性增大，因而要降低淬火加熱溫度與 45MnSiV相比，25MnSi鋼淬透性較低，油淬應(yīng)改成用鹽水淬火為獲得所要求的力學(xué)性能應(yīng)采用低溫回火6.彈簧鋼的主要性能要求是什么？為什么彈簧鋼中碳含量一般在0.50.75之間？答：彈簧是利用其彈性變形來吸收和釋放外力，所以要求彈簧鋼有高的彈性極限及彈性減退抗力好

15、，較高的屈強(qiáng)比；為防止在交變應(yīng)力作用下發(fā)生疲勞和斷裂，彈簧應(yīng)有高的疲勞強(qiáng)度和足夠的塑性和韌度；為保證彈性極限和整體強(qiáng)度應(yīng)具有足夠的淬透性。 含碳量在0.50.75%的范圍是為了保證經(jīng)淬火和中溫回火后具有足夠的彈性減退抗力，另一方面，足夠的碳可以和合金元素形成碳化物，提高中溫回火強(qiáng)度。但過多的碳，會形成過多碳化物，疲勞性能變差。7.有些普通彈簧冷卷成形后為什么要進(jìn)行去應(yīng)力退火？車輛用板簧淬火后，為什么要用中溫回火？答:為了消除冷變形后的殘余應(yīng)力，減小工件變形開裂傾向，應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火。 中溫回火的目的是使彈簧得到回火屈氏體 ，獲得一定的沖擊韌度，較高的彈性極限，屈強(qiáng)比和最高的疲勞強(qiáng)度。8.為什么

16、板簧不能強(qiáng)化后成形？而線徑很細(xì)的彈簧不能用熱成形后強(qiáng)化？答：因?yàn)榘寤傻某叽绱?，若先進(jìn)行強(qiáng)化，再用冷成型方法成形，則會在工件內(nèi)殘余應(yīng)力，需要再進(jìn)行退火處理消除，這樣就增加了工藝的復(fù)雜性和加工成本。線徑很細(xì)的彈簧在加熱狀態(tài)下，強(qiáng)度低，難于成形，應(yīng)該先強(qiáng)化再成形。9.直徑25mm的40CrNiMo鋼棒料，經(jīng)過正火后難以切削，為什么？答:因?yàn)?0CrNiMo鋼中含有Cr，Ni，Mo幾種合金元素，能很好的提高鋼的淬透性，使鋼在正火狀態(tài)下就能得到較多的馬氏體，大大提高合金的硬度（40CrNiMo鋼正火后硬度在400HBS以上）因而難以切削。10.鋼的切削加工性與材料的組織和硬度之間有什么關(guān)系？為獲得良好的

17、切削性，中碳鋼和高碳鋼各自應(yīng)經(jīng)過什么樣的熱處理，得到什么樣的金相組織？答：鋼硬度在170-230HB切削性能最好，對于組織來說P:F=1:1較佳，不同含C量的鋼得到較好的切削性，其預(yù)熱處理不同：0.1%C淬火，0.5%C正火，0.8%C退火，0.8C球化退火中碳鋼：正火 F+S高碳鋼：正火+球化退火+退火 P+粒狀K11.用低淬鋼制作中小模數(shù)的中高頻感應(yīng)加熱淬火齒輪有什么優(yōu)點(diǎn)？答：不改變表面化學(xué)成分，表面硬化而心部仍保持較高的韌性，表面局部加熱，零件淬火變形小，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(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度，小齒輪得到沿輪廓分布硬化層。 12.滾動(dòng)軸承鋼常含有哪些合金

18、元素？各起什么作用？為什么含Cr量限制在一定范圍？答：合金元素：Si,Mn,Mo,Cr作用：Cr：提高硬度，耐磨性 Mo:提高淬透性 Si：提高淬透性，耐磨性和提高疲勞壽命 Mn:提高淬透性，彈性極限和冷加工性含Cr量過高會導(dǎo)致鋼殘余奧氏體增加，尺寸穩(wěn)定性和均勻性變差，降低韌性，Cr含量過低碳化物形成較少，不利于硬度和耐磨性的提高。13.滾動(dòng)軸承鋼原始組織中碳化物不均勻性有哪幾種情況？應(yīng)如何改善或消除？答：液析碳化物：高溫?cái)U(kuò)散退火，一般在1200進(jìn)行擴(kuò)散退火即可消除帶狀碳化物：長時(shí)間退火網(wǎng)狀碳化物：控制終軋或終鍛溫度，控制軋制后冷速或正火14. 高錳耐磨鋼有什么特點(diǎn)？如何獲得這些特點(diǎn)？在什么情

19、況下適合使用這類鋼？特點(diǎn)：高碳、高錳。鑄件使用。鑄態(tài)組織一般是奧氏體、珠光體、馬氏體和碳化物復(fù)合組織，力學(xué)性能差，耐磨性低，不宜直接使用。經(jīng)過水韌處理（即固溶處理）后的顯微組織是單相奧氏體，軟而韌。廣泛應(yīng)用于承受大沖擊載荷、強(qiáng)烈磨損的工況下工作的零件。15.一般說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又能有意地加入一定量的S元素？因?yàn)镾在鋼中與鐵生成化合物FeS，F(xiàn)eS與鐵形成共晶體（Fe+FeS)，其熔點(diǎn)較低。當(dāng)鋼進(jìn)行軋制或鍛造時(shí)會出現(xiàn)熱脆現(xiàn)象，所以硫的含量不得超過0.05%易切削剛主要用于在自動(dòng)機(jī)上加工生產(chǎn)量大、受力不大的零件，所以適當(dāng)提高硫的含量，增加鋼的脆性，有利于在

20、切削時(shí)形成斷裂切屑，從而提高切削效率和延長刀具的壽命。16. 20Mn2鋼滲碳后是否適合于直接淬火？為什么？不適于直接淬火，因?yàn)镸n是奧氏體形成元素，降低鋼的溫度，促進(jìn)晶粒長大，直接淬火時(shí)晶粒過大，得不到想要的硬度和強(qiáng)度，脆性過大。17. 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，某普通車床主軸材料為40Cr鋼。試分析說明它們各自應(yīng)采用什么樣的熱處理工藝及最終的組織和性能特點(diǎn)（不必寫出熱處理工藝具體參數(shù)）。38CrMoAl鋼采用調(diào)質(zhì)處理加滲氮處理，形成（Fe4N）、（Fe3-2N）相，合金氮化物，共格關(guān)系，彌散強(qiáng)化。表面硬度高，耐磨性好，咬死和擦傷傾

21、向小，疲勞性能高、缺口敏感性低、耐蝕性高。20CrMnTi鋼采用滲碳后降溫直接淬火低溫回火，獲得組織為心部，表層M回+K+A，較高耐磨性和強(qiáng)韌度，特別是低溫韌度較好。40Cr鋼采用調(diào)質(zhì)處理，獲得，具有強(qiáng)度、塑性和韌性的良好配合。18. 試述微合金非調(diào)質(zhì)鋼的成分、組織、性能特點(diǎn)。成分：在碳鋼中加入Ti、Nb、V、N等微合金化元素。組織：主要是F+P+彌散析出K；性能特點(diǎn)：Ti、Nb、V等微量元素以相間析出的形式起沉淀強(qiáng)化的作用，同時(shí)又細(xì)化了組織，在不經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的條件下達(dá)到或接近調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能，即強(qiáng)度高、韌性好。20彈簧鋼為什么要求淬火后進(jìn)行中溫回火?為什么有的彈簧鋼要在熱處理后進(jìn)行表面噴丸處理

22、?彈簧鋼一般為較高含碳量的碳素鋼和合金鋼。經(jīng)淬火和中溫回火后得到回火屈氏體的最終組織。鋼在淬火后不同溫度回火時(shí)力學(xué)性能不同，但彈性極限e以在400左右(對應(yīng)組織為回火屈氏體)達(dá)到峰值。此時(shí)鋼的微觀和宏觀內(nèi)應(yīng)力已大量消除。表面噴丸目的是使其表面強(qiáng)化并形成殘余壓應(yīng)力，減少表面缺陷的不良影響，提高疲勞強(qiáng)度。第四五章1. 分析比較T9和9SiCr：（1）為什么9SiCr鋼的熱處理加熱溫度比T9鋼高？答：為了讓9SiCr鋼中的合金元素全部溶入奧氏體中。（2）直徑為3040mm的9SiCr鋼在油中能淬透，相同尺寸的T9鋼能否淬透？為什么？答：不能，因?yàn)?SiCr中Si和Cr提高了淬透性，9SiCr比T9鋼

23、淬透性好，因而相同尺寸的材料9SiCr能在油中淬透。（3）T9鋼制造的刀具刃部受熱到200250，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr鋼制造的刀具，其刃部受熱至230250，硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，還可正常工作，為什么？答：因?yàn)?SiCr中Si，Cr提高了回火穩(wěn)定性，在250回火時(shí)仍能保持60HRC。而T9回火穩(wěn)定性較差，200-250時(shí)會出現(xiàn)軟化，耐磨性、硬度均下降。（4）為什么9SiCr鋼適宜制作要求變形小、硬度較高和耐磨性較高的圓板牙等薄刃工具？Cr、Si的加入提高了淬透性并使鋼中碳化物細(xì)小均勻，使用時(shí)刃口部位不易崩刀；Si抑制低溫回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變非常有效，所以該鋼的低

24、溫回火穩(wěn)定性好，熱處理是的變形也很小。缺點(diǎn)是脫碳敏感性比較大。因此，如果采用合適的工藝措施，控制脫碳現(xiàn)象，適合制造圓板牙等薄刃工具。2.高速鋼（W18Cr4V）的A1點(diǎn)溫度在800左右，為什么常用的淬火加熱溫度卻高達(dá)1280？答： 高速鋼淬火的目的是獲得高合金度的奧氏體，淬火后得到高合金馬氏體，具有高的回火穩(wěn)定性，在高溫回火時(shí)彌散出合金碳化物而產(chǎn)生二次硬化，使鋼具有高硬度和紅硬性。高速鋼的合金碳化物比較穩(wěn)定，尤其是 W，Mo，V等碳化物只有加熱到1100以上才能全部溶解于奧氏體，以保證紅硬性。3.有一批W18VCr4V鋼制鉆頭，淬火后硬度偏低，經(jīng)檢驗(yàn)是淬火加熱溫度出了問題。淬火加熱溫度可能會出

25、現(xiàn)什么問題？怎樣從金相組織上去判斷？答：淬火加熱溫度可能出現(xiàn)過熱、過燒或欠熱等問題。若金相組織晶粒粗大，晶界上有網(wǎng)狀碳化物，則說明出現(xiàn)過熱；若出現(xiàn)魚骨狀共晶萊氏體組織和黑色組織，說明出現(xiàn)過燒；若晶粒特別細(xì)小，碳化物未溶解，說明出現(xiàn)欠熱。4.Crl2MoV是冷作模具鋼，如要求具有較高的強(qiáng)度和韌性，采用什么樣的熱處理工藝?如要求具有高的紅硬性及二次硬化效果應(yīng)采取什么樣的熱處理工藝?答：低溫淬火和低溫回火可以得到細(xì)小晶粒，獲得較好的強(qiáng)韌性，稱為一次硬化法；在1050-1100+500多次回火，熱硬性較好。提高紅硬性和二次硬化效果。5.為減少Cr12MoV鋼淬火變形開裂，只淬火到200左右就出油，出油

26、后不空冷，立即低溫回火，而且只回火一次。這樣做有什么不好？為什么？答：200回火導(dǎo)致鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變不完全，殘余奧氏體較多，只進(jìn)行一次回火，殘余A量較多，熱硬性較差。6.如果想選擇W18Cr4V鋼作為冷作模具鋼使用，熱處理工藝應(yīng)該如何選擇，為什么?高速鋼和經(jīng)過二次硬化的Cr12型鋼都有很高的紅硬性，能否作為熱作模具使用？為什么 W18Cr4V鍛造后，低的淬火溫度加熱讓合金元素盡量少固溶于奧氏體，淬火后碳化物彌散析出，有利于保持較高的韌性。不適合作熱模鋼，主要是韌性太差，易開裂7.在高速鋼中，合金元素W、Cr、V的主要作用是什么？W：鎢是鋼獲得紅硬性的主要元素。主要形成M6C型K，回火時(shí)析出W2C

27、；W強(qiáng)烈降低熱導(dǎo)率鋼導(dǎo)熱性差Cr 加熱時(shí)全溶于奧氏體，保證鋼淬透性 ，大部分高速鋼含4Cr 。增加耐蝕性，改善抗氧化能力、切削能力。V 顯著提高紅硬性、提高硬度和耐磨性，細(xì)化晶粒，降低過熱敏感性。以VC存在。8高速鋼的鑄態(tài)組織是什么?正常淬火回火后的組織是什么?高速鋼的鑄態(tài)組織很復(fù)雜，一般為魚骨狀萊氏體，黑色的共析體及白色的馬氏體和殘余奧氏體所組成。淬火后得到馬氏體和殘余奧氏體+K?；鼗鸷髲鸟R氏體和殘余奧氏體中析出合金碳化物。9.高速鋼每次回火為什么一定要冷到室溫再進(jìn)行下一次回火？為什么不能用較長時(shí)間的一次回火來代替多次回火？因?yàn)闅堄鄪W氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是在回火冷卻過程中進(jìn)行的。因此，在每次回火

28、后，都要空冷至室溫，再進(jìn)行下一次回火。否則，容易產(chǎn)生回火不足的現(xiàn)象（回火不足是指鋼中殘余奧氏體未完全消除）。不能:因?yàn)楦咚黉摵辖鹪囟喽鴮?dǎo)致殘余奧氏體多，淬火后的組織是馬氏體+殘余奧氏體，第一次回火使得馬氏體回火變成為回火馬氏體，而殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這部分馬氏體卻在第一次回火中沒有得到回火，因此，高速鋼一次回火不能使所有的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成為馬氏體。由于多次回火可以較完全消除奧氏體以及殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成為馬氏體時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，必須多次回火，一般3次。10.用18WCr4V鋼制作盤形銑刀，試安排其加工工藝路線，說明各熱加工工序的目的，使用狀態(tài)下的顯微組織是什么？為什么淬火溫度高達(dá)1280，淬火后

29、為什么要經(jīng)過三次560回火？能否用一次長時(shí)間回火代替？工藝路線: 鍛造十球化退火切削加工淬火+多次560回火噴砂磨削加工成品熱處理工藝：球化退火:高速鋼在鍛后進(jìn)行球化退火，以降低硬度，消除鍛造應(yīng)力，便于切削加工，并為淬火做好組織準(zhǔn)備。球化退火后的組織為球狀珠光體。淬火和回火:高速鋼的優(yōu)越性能需要經(jīng)正確的淬火回火處理后才能獲得。淬火溫度高（1220-1280）的原因是：合金元素只有溶入鋼中才能有效提高紅硬性，高速鋼中大量的W、MO、Cr、V 的是難熔碳化物，它們只有在1200以上才能大量地溶于奧氏體中，使奧氏體中固溶碳和合金元素含量高，淬透性才會非常好；淬火后的馬氏體才會強(qiáng)度高，且較穩(wěn)定，所以淬

30、火加熱溫度一般為1220-1280。由于高速鋼合金元素多，使其導(dǎo)熱性差，傳熱速率低，淬火溫度要高（1220-1280）。淬火加熱時(shí)，必須進(jìn)行一次預(yù)熱(800-850)或兩冷預(yù)熱(500-600、800-850)，而冷卻多用分級淬火，高溫淬火或油淬。正常淬火組織為馬氏體+粒狀碳化物+（20-30%）殘余奧氏體。為了減少殘余奧氏體，穩(wěn)定組織，消除應(yīng)力，提高紅硬性，高速鋼要進(jìn)行多次回火。第一次回火后約剩15%18%殘余奧氏體，第二次回火降到3%-5%殘余奧氏體，經(jīng)過第三次回火后殘余奧氏體才基本轉(zhuǎn)變完成。高速鋼回火后組織為:極細(xì)的回火馬氏體+較多粒狀碳化物及少量殘余奧氏體(=215MPa15：優(yōu)質(zhì)碳素

31、結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為0.15%T7：碳素工具鋼，含碳量約為0.70%T10A：碳素工具鋼，高級優(yōu)質(zhì)鋼，含碳量約為1.0 %08F：低合金結(jié)構(gòu)鋼，08：含碳量0.08%，F(xiàn)：沸騰鋼Y40Mn：易切削鋼，含碳量約為0.40 %，Mn含量小于1.5%13.指出下列鋼的類別、主要特點(diǎn)及用途：Q215A.F：普碳鋼，屈服強(qiáng)度=215MPa，質(zhì)量等級為A級，沸騰鋼，塑性好，可軋制成鋼板，鋼筋，鋼管等Q255-B：普碳鋼，屈服強(qiáng)度=255MPa，質(zhì)量等級為B級，塑性好，可軋制成鋼板，鋼筋，鋼管等10鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為0.10%，用于制造機(jī)器零件45鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為0.45%，用于制造

32、機(jī)器零件65鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為0.65 %，用于制造機(jī)器零件T12A鋼：碳素工具鋼，高級優(yōu)質(zhì)鋼，含碳量約為1.2 %，用于制造刀具、量具、模具等14.材料庫中存有：42CrMo、GCr15、T13、60Si2Mn。現(xiàn)要制作銼刀、齒輪、連桿螺栓，試選用材料，并說明應(yīng)采用何種熱處理方法及使用狀態(tài)下的顯微組織。T13，銼刀：熱處理方法有：預(yù)備熱處理：球化退火、正火、最后熱處理：淬火+低溫回火。M回+K+A42CrMo，齒輪，850油淬+560回火；回火索氏體。GCr15，連桿，球化退火+淬火、回火；隱晶馬氏體+粒狀碳化物+少量殘余奧氏體。60Si2Mn，螺栓，淬火+中溫回火；回火屈氏體。

33、15.下列是什么鋼，鋼中合金元素的主要作用，使用狀態(tài)?T10A，9SiCr，9Mn2V，CrWMn，5Cr2W8V，Cr12MoV，5CrNiMo，W6Mo5Cr4V2，4Cr5MoSiV6Cr4W3Mo2WNb(65Nb)T10A，A等級的碳素工具鋼?；鼗瘃R氏體+細(xì)粒狀碳化物+少量殘余奧氏體；9SiCr低合金工具鋼?；鼗瘃R氏體+細(xì)粒狀碳化物+少量殘余奧氏體，Cr：提高淬透性，強(qiáng)度硬度。Si：提高淬透性，強(qiáng)度硬度。9Mn2V，低合金工具鋼?；鼗瘃R氏體+細(xì)粒狀碳化物+少量殘余奧氏體，Mn：提高淬透性，強(qiáng)韌性。V：細(xì)化晶粒，耐磨。CrWMn，低合金工具鋼?；鼗瘃R氏體+細(xì)粒狀碳化物+少量殘余奧氏體，

34、Mn：提高淬透性，強(qiáng)度。Cr：提高淬透性，強(qiáng)度硬度。W：提高耐磨性。5Cr2W8V，熱作模具鋼。回火索氏體，W：提高耐磨，回火穩(wěn)定性。Cr：提高鋼的高溫強(qiáng)度，淬透性，抗變形磨損能力，抗熱疲勞和韌性。V：提高鋼的高溫強(qiáng)度，硬度和回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒。Cr12MoV冷作模具鋼?；鼗瘃R氏體+細(xì)粒狀碳化物+少量殘余奧氏體，V：細(xì)化晶粒，耐磨。Cr：提高淬透性，強(qiáng)度硬度。Mo：提高淬透性，回火穩(wěn)定性。5CrNiMo熱作模具鋼。回火索氏體，Cr：提高鋼的高溫強(qiáng)度，硬度和回火穩(wěn)定性，抗變形磨損能力，抗熱疲勞和韌性。提高淬透性，強(qiáng)化基體。Ni：提高鋼的韌性。Mo：提高鋼的高溫強(qiáng)度，硬度和回火穩(wěn)定性，防止第二類

35、回火脆性。W6Mo5Cr4V2高速工具鋼?；鼗瘃R氏體+細(xì)粒狀碳化物+少量殘余奧氏體，W：提高耐磨、紅硬性，提高回火穩(wěn)定性，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化。Mo：提高耐磨，紅硬性，細(xì)化組織，提高強(qiáng)韌性。V：提高耐磨性，硬度，紅硬性。細(xì)化晶粒，降低過熱敏感性。Cr：提高淬透性和耐磨性，提高耐蝕性能減少粘刀，改善刀具切削能力。4Cr5MoSiV，熱作模具鋼?；鼗鹚魇象w，Cr：提高鋼的高溫強(qiáng)度，硬度和熱穩(wěn)定性，抗變形磨損能力，抗熱塑形變形能力，抗熱疲勞和沖擊韌性。高的淬透性，一定導(dǎo)熱性。Mo：提高鋼的高溫強(qiáng)度，硬度和回火穩(wěn)定性，消除回火脆性。Si：提高淬透性，強(qiáng)化基體，提高抗燒蝕能力。V：提高鋼的高溫強(qiáng)度，硬度和回火穩(wěn)

36、定性，細(xì)化晶粒。6Cr4W3Mo2WNb(65Nb)基體鋼。回火馬氏體+細(xì)粒狀碳化物+少量殘余奧氏體，Cr：提高強(qiáng)度，淬透性，耐磨性。第六七章1、提高鋼耐腐蝕性的方法有哪些？ （1）形成穩(wěn)定保護(hù)膜，Cr、Al、Si有效。 （2）固溶體電極電位或形成穩(wěn)定鈍化區(qū)Cr、Ni、Si：Ni貴而緊缺，Si易使鋼脆化，Cr是理想的。 （3）獲得單相組織 Ni、Mn 單相奧氏體組織。 （4）機(jī)械保護(hù)措施或復(fù)蓋層，如電鍍、發(fā)蘭、涂漆等方法。2.Cr、Mo、Cu元素在提高不銹鋼抗蝕性方面有什么作用？Cr:提高固溶體電極電位，表面形成致密氧化膜Mo：提高鋼在硫酸鹽酸和某些有機(jī)酸中的耐蝕性及抗點(diǎn)蝕能力。Cu：提高鋼在

37、硫酸中的耐蝕性3.比較F，M，A不銹鋼的各自性能特點(diǎn)?F不銹鋼：抗氧化性腐蝕，脆性大（475脆，相脆，晶粒粗大），多在退火軟化態(tài)使用。M不銹鋼：抗水等腐蝕，Cr13型有較大回火脆性，多在淬火回火強(qiáng)化態(tài)使用。A不銹鋼：抗酸等強(qiáng)腐蝕，塑韌性好，有晶界腐蝕傾向，需要固溶處理，穩(wěn)定化處理等。4鐵素體不銹鋼的主要缺點(diǎn)是脆性問題，主要有哪幾種脆性，怎樣產(chǎn)生的?高溫脆性（925脆性）：高Cr鐵素體鋼，當(dāng)加熱到9001000以上，然后冷卻到室溫，會呈現(xiàn)嚴(yán)重的脆化，其抗蝕性急劇降低。原因：對含有較多間隙原子的鐵素體不銹鋼，從高溫冷到室溫時(shí)會在晶界處或位錯(cuò)上析出高Cr的碳化物或氮化物引起脆性。相析出：鐵素體不銹鋼

38、在550850長期停留，將從鐵素體中析出相，相硬度大，析出時(shí)易變形，使鋼變脆。相形成是緩慢的，溫度越低形成速度越慢。已形成相而變脆的鋼，在850以上保溫時(shí)間不少于lh，則相會重新溶解，使鋼的塑性，韌性恢復(fù)正常。475脆性：高Cr鐵素體鋼中，Cr15時(shí)，在400525溫度范圍長時(shí)間加熱或在此溫度范圍內(nèi)緩冷時(shí)，鋼在室溫下變得很脆，最高脆化溫度在475左右，稱為475脆性。原因：在475加熱時(shí)，在鐵素體內(nèi)的Cr原子趨于有序化，形成許多富Cr小區(qū)域，它們與母相共格，引起點(diǎn)陣畸變和內(nèi)應(yīng)力，使鋼的韌性降低強(qiáng)度升高。5什么是奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕，防止方法有哪些?奧氏體的晶間腐蝕是由于在敏化溫度450800

39、加熱或時(shí)效過程中，沿晶界析出Cr23C6，引起奧氏體晶界附近貧Cr，使固溶體中Cr含量降至鈍化所需極限含量以下引起的，是一種危害性很大的腐蝕破壞形式。防止方法：1固溶處理：經(jīng)處理后成分均勻，但對大型形狀復(fù)雜的工件有一定難度。2降低鋼中的碳含量：晶界中不析出或析出少量Cr23C6，以防止晶界區(qū)域貧Cr和達(dá)到防止晶間腐蝕目的。3加Ti，Nb進(jìn)行穩(wěn)定化處理：使他們形成穩(wěn)定的碳化物而不是Cr23C6。6什么是奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定化處理?奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定化處理是針對加鈦和鈮的l88奧氏體不銹鋼而設(shè)計(jì)的一種熱處理工藝。加鈦和鈮的目的是讓鋼中的鈦和鈮形成穩(wěn)定的TiC和NbC，而不形成或形成少量的Cr23C6

40、，這樣就可以防止188型鋼的晶間腐蝕。只要將鋼的溫度加熱到高于Cr23C6溶解溫度，低于NbC的溶解溫度，并在此溫度保溫幾個(gè)小時(shí)再冷卻至室溫就可以實(shí)現(xiàn)，這種處理稱之為穩(wěn)定性處理。7AM沉淀硬化不銹鋼的性能特點(diǎn)?含碳量低，在室溫下主要是不穩(wěn)定的奧氏體組織，因此有良好的塑性和壓力加工性能，焊接性能。既具備奧氏體不銹鋼好的切削性能又具備馬氏體不銹鋼高的強(qiáng)度。8.下列是什么鋼種?鋼中合金元素的作用?使用狀態(tài)組織?1Cr17Ti，2Cr13，4Cr13，9Cr18， 1Cr17Ni2，1Crl8Ni9Ti，00Crl8Ni10， 1Crl8Ni12Mo2Ti，1Crl8Mn10Ni5N。1Cr17Ti，

41、鐵素體不銹鋼，F(xiàn)+碳化物，Cr提高鋼的鈍化性能。Ti：消除晶間腐蝕。2Cr13，馬氏體不銹鋼，M回，Cr提高鋼的鈍化性能。4Cr13，馬氏體不銹鋼，M回+碳化物，Cr提高鋼的鈍化性能。9Cr18，馬氏體不銹鋼，M回+碳化物，Cr提高鋼的鈍化性能。1Cr17Ni2，馬氏體不銹鋼，M回+碳化物，Cr提高鋼的鈍化性能。Ni：擴(kuò)大區(qū)元素，加熱至高溫得到較多或完全的相，淬火回或后得M回。1Crl8Ni9Ti，奧氏體不銹鋼，在188型基礎(chǔ)上增加Ti和Ni。Ni是A形成元素。Ti：消除晶間腐蝕。00Crl8Ni10，奧氏體不銹鋼，在188型基礎(chǔ)上增加Ni，降低含碳量。Ni是A形成元素。1Crl8Ni12Mo

42、2Ti，奧氏體不銹鋼，在188型基礎(chǔ)上增加Ni、Mo、Ti提高鋼的鈍化性能，Ni是A形成元素。Ti：消除晶間腐蝕。Mo：提高鋼在硫酸鹽酸和某些有機(jī)酸中的耐蝕性及抗點(diǎn)蝕能力。1Crl8Mn10Ni5N，奧氏體不銹鋼，在188型基礎(chǔ)上增加Mn、N，提高鋼的鈍化性能。Mn、N：消除晶間腐蝕，是A形成元素，代替昂貴的Ni。第六章 共45道9.為什么低合金熱強(qiáng)鋼都用Cr、W、Mo、V合金化 作為合金元素加入的Cr、W、Mo、V 等四種元素可與碳結(jié)合形成特殊碳化物。這些特殊碳化物對珠光體熱強(qiáng)鋼的抗回火能力、回火后的硬度和熱穩(wěn)定性有很大的影響。因此在珠光體耐熱鋼中必須含有Cv、W、Mo、V 等元素。其中Cr

43、可以是提高鋼的抗氧化性的主要元素，可以形成致密而穩(wěn)定的Cr2O3，Mo可以提高低合金熱強(qiáng)性，固溶強(qiáng)化，析出穩(wěn)定相。V可以形成穩(wěn)定的碳化物，提高鋼的松弛穩(wěn)定性，增加熱強(qiáng)性。W雖然能提高鋼的熱強(qiáng)性，但含 W 量過多使熱疲勞性敏感性增高。 10.低碳珠光體熱強(qiáng)鋼在使用中組織不穩(wěn)定性(使用中出現(xiàn)的主要問題)有哪些?1）珠光體的球化以及碳化物的聚集長大2）石墨化3）合金元素在固溶體和碳化物中的擴(kuò)散和再分配11.F、M、A耐熱鋼中有哪一種鋼的基體熱強(qiáng)性好?為什么?奧氏體型耐熱鋼的基體熱強(qiáng)性好。主要由以下兩個(gè)原因-Fe晶體的原子結(jié)合力比-Fe大-Fe中的Fe以及其他元素原子的擴(kuò)散系數(shù)小，再結(jié)晶溫度高，再結(jié)晶

44、溫度可達(dá)800以上，而-Fe再結(jié)晶溫度為450-60012. 鐵基合金按強(qiáng)化相可分哪幾種類型?1）固溶強(qiáng)化型GH10152）碳化物時(shí)效強(qiáng)化型GH20363）金屬間化合物強(qiáng)化型GH2130三類GH高溫，第一個(gè)數(shù)字1：固溶強(qiáng)化型，第一個(gè)數(shù)字2：沉淀強(qiáng)化型13. 為什么以金屬間化合物為強(qiáng)化相的鐵基合金比以碳化物為強(qiáng)化相的鐵基合金熱強(qiáng)性好？所謂金屬間化合物，是指金屬和金屬之間，類金屬和金屬原子之間以共價(jià)鍵形式結(jié)合生成的化合物，其原子的排列遵循某種高度有序化的規(guī)律。當(dāng)它以微小顆粒形式存在于金屬合金的組織中時(shí)，將會使金屬合金的整體強(qiáng)度得到提高，特別是在一定溫度范圍內(nèi)，合金的強(qiáng)度隨溫度升高而增強(qiáng)，這就使金屬

45、間化合物材料在高溫結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面具有極大的潛在優(yōu)勢。金屬間化合物的能耐受較高的溫度，并保持高的強(qiáng)度而碳化物則會在高溫時(shí)發(fā)生分解，導(dǎo)致強(qiáng)化作用減弱甚至消失。14.在耐熱鋼的常用合金元素中，哪些是抗氧化元素？哪些是強(qiáng)化元素？哪些是奧氏體形成元素？說明其作用機(jī)理。抗氧化元素：Cr，可以形成附著性很強(qiáng)的致密的穩(wěn)定的氧化膜Cr2O3。提高鋼的抗氧化性。隨著溫度的升高，所需的Cr含量也增加。Al，也可以提高鋼抗氧化性，但是鋁會導(dǎo)致鋼變脆，惡化工藝性能，故不能單獨(dú)加入也不能加入過多Si，抗氧化性的輔助元素，但不能提高鋼的熱強(qiáng)性，Si超過百分之三的時(shí)候會導(dǎo)致塑形急劇降低，脆性大，促進(jìn)石墨化。強(qiáng)化元素：Mo、W

46、,Mo能溶入基體起固溶強(qiáng)化的作用，能提高鋼的再結(jié)晶溫度，也能析出穩(wěn)定相，從而提高熱強(qiáng)性。但是Mo形成的氧化物MoO3熔點(diǎn)只有795，抗氧化性變差，W的作用和Mo類似Ti，Ni，V這些強(qiáng)碳化物形成元素可以形成穩(wěn)定的碳化物，提高鋼的松弛穩(wěn)定性，也提高熱強(qiáng)性。當(dāng)鋼種有Mo， Cr時(shí)，能促進(jìn)這些元素進(jìn)入固溶體，提高高溫強(qiáng)度。C，能強(qiáng)化鋼，低溫時(shí)鋼的蠕變以滑移為主，碳有強(qiáng)化作用，高溫下鋼的蠕變以擴(kuò)散塑形變形為主，碳促進(jìn)了鐵原子的自擴(kuò)散，所以起到了不利的作用。奧氏體形成元素Ni，是奧氏體耐熱鋼的常用元素，Mn可以替代部分Ni。但是由于Ni不能提高鐵素體的抗蠕變能力故珠光體和馬氏體鋼中很少用Ni15.為什么

47、鍋爐管子用珠光體熱強(qiáng)鋼的C含量都較低（0.2）？有一鍋爐管子經(jīng)運(yùn)行兩年后，發(fā)現(xiàn)有“起瘤”現(xiàn)象，試分析原因，并提出改進(jìn)設(shè)想。1）珠光體耐熱鋼在高溫下長期使用，都發(fā)生層片狀珠光體球化和片狀滲碳體的聚集長大。使鋼的強(qiáng)度明顯降低，完全球化后的持久強(qiáng)度比未球化的降低1/3左右。2）5CrMo鍋爐鋼 ：工作時(shí)發(fā)生P球G化，用久了“起瘤” 。加Cr Mo抗氧化，形成碳化物，可明顯阻止?jié)B碳體的球化。16.什么叫抗氧化鋼？常用在什么地方？1）指的是在高溫下迅速被氧化，但在氧化后能在金屬表面形成一層連續(xù)而致密的，并能牢固附著在其表面的氧化薄膜，這層膜起保護(hù)作用使材料不再繼續(xù)被氧化的鋼。2）抗氧化鋼用于工業(yè)爐的構(gòu)件

48、、爐底板、爐罐等.17.下列零件和構(gòu)件要求材料具有哪些主要性能？應(yīng)選用何種材料（寫出材料牌號）？應(yīng)選擇何種熱處理？并制定各零件和構(gòu)件的工藝路線。（1)大橋 性能：足夠的強(qiáng)度和韌度，良好的焊接性和成型工藝性材料16Mn（Q345）熱處理：熱軋正火 工藝路線（2)汽車齒輪 性能；對材料的耐磨性、疲勞性能、心部強(qiáng)韌性的要求高，材料20CrMnTi熱處理二次淬火低溫回火工藝路線：下料鍛造正火切削加工滲碳淬火低溫回火噴丸磨削加工（3)鏜床鏜桿 性能：要求較高硬度和耐磨性，整體要求好的綜合機(jī)械性能材料：45熱處理：調(diào)質(zhì)、表面淬火低溫回火 工藝路線：（4）汽車板簧 性能：高的屈服強(qiáng)度高的疲勞性能材料：60S

49、i2Mn熱處理：淬火中溫回火 工藝路線（5）汽車、拖拉機(jī)連桿螺 性能：栓能承受交變載荷作用，整個(gè)斷面要求良好的強(qiáng)韌性 材料：45熱處理：調(diào)質(zhì) 工藝路線：（6）拖拉機(jī)履帶板 性能：抗強(qiáng)烈沖擊磨損 材料：ZGMn13熱處理：水韌處理工藝路線（7）氣輪機(jī)葉片性能：要求更高的蠕變強(qiáng)度、耐蝕性和耐腐蝕磨損性能材料：Cr12熱處理：淬火低溫回火。工藝路線： （8）硫酸、硝酸容器：性能：耐酸性腐蝕介質(zhì)浸蝕 材料：1Cr18Ni9Ti熱處理：固溶處理 工藝路線（9)鍋爐 性能：足夠的高溫強(qiáng)度和聯(lián)合的持久塑性；足夠的抗氧化性和耐腐蝕性；組織穩(wěn)定性要好；良好的工藝性能 材料：珠光體熱強(qiáng)鋼15CrMo 熱處理：正火

50、加高溫回火 工藝路線：（10)加熱爐爐底板：同鍋爐18.判斷下列鋼號的鋼種、成分、常用的熱處理方法及使用狀態(tài)下的顯微組織：T8、Q295、ZGMn13、20Cr、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、15GCr、60Si2Mn、12CrMoV、12CrMoV、3Cr2W8、38CrMoAl、9SiCr、5CrNiMo、W18Cr4V、CrWMn、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2、Cr12。T8：碳素工具鋼。常用的熱處理方法有：預(yù)備熱處理：球化退火、正火、除應(yīng)力處理。最后熱處理：淬火、回火。使用狀態(tài)下的金相組織是：M回+粒狀Fe3C+殘余A20Cr：合金滲碳鋼（低淬透性鋼）。常用的熱處理方

51、法有：為了改善切削加工性，滲碳鋼的預(yù)先熱處理一般采用正火工藝，滲碳后熱處理一般是淬火加低溫回火。熱處理后表面滲碳層的組織是針狀回火馬氏體十合金碳化物十殘余奧氏體，滿足耐磨的要求：全部淬透時(shí)心部組織為低碳回火馬氏體，為淬透時(shí)為鐵素體十低碳回火馬氏體。Q345：低合金結(jié)構(gòu)鋼。常用的熱處理方法有：低合金結(jié)構(gòu)鋼一般在熱軋或正火狀態(tài)下使用，一般不需要進(jìn)行專門的熱處理。其使用狀態(tài)下的顯微組織一般為鐵素體+P。有特殊需要時(shí)，如果為了改善焊接區(qū)性能，可進(jìn)行一次正火處理。ZGMn13：耐磨鋼。常用的熱處理方法有：水韌處理（加 熱到 100011000C，保溫一定時(shí)間，在水中快速冷卻。使用狀態(tài)下的金相 組織是：單

52、相的奧氏體 40Cr：調(diào)質(zhì)鋼（低淬透性鋼）。 常用的熱處理方法有：調(diào)質(zhì)鋼零件的熱處理主要是毛坯料的預(yù)備熱處理 退火或正火 以及粗加工件的調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)后組織為回火索氏體。 20CrMnTi：合金滲碳鋼（中淬透性滲碳鋼）。 常用的熱處理方法有：為了 改善切削加工性，滲碳鋼的預(yù)先熱處理一般采用正火工藝，滲碳后熱處理 一般是淬火加低溫回火，或是滲碳后直接淬火。熱處理后表面滲碳層的組 織是針狀回火馬氏體十合金碳化物十殘余奧氏體，滿足耐磨的要求：全部 淬透時(shí)心部組織為低碳回火馬氏體，末淬透時(shí)為索氏體十鐵素體十低碳回 火馬氏體。 4Crl3：馬氏體型不銹鋼。常用的熱處理方法有：淬火+低溫回火。 使用狀態(tài)下

53、的金相組織是：回火馬氏體。GCrl5：常用著軸承鋼和量具鋼。常用的熱處理方法有：預(yù)備熱處理： 鍛造+正火+球化退火。最后熱處理：淬火、低溫回火。使用狀態(tài)下的金相組織是：回火馬氏體+粒狀碳化物+少量的殘余奧氏體。60Si2Mn：彈簧鋼。常用的熱處理方法有：淬火+中溫回火。使用狀態(tài) 下的金相組織是：回火托氏體。3Cr2W8V：常用著壓鑄模鋼，屬于過共析鋼。常用的熱處理方法有：淬火和回火。38CrMoAl：調(diào)質(zhì)鋼（中淬透性鋼，氮化鋼）。常用的預(yù)備熱處理方法有：調(diào)質(zhì)鋼 零件的熱處理主要是毛坯料的預(yù)備熱處理(退火或正火)以及粗加工件的調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)后組織心部為回火索氏體，氮化表面為Fe4N+Fe3-2N

54、+M回。9CrSi：合金刃具鋼，常用的熱處理方法有：低合金工具鋼的預(yù)備熱處理通常是鍛造后進(jìn)行球化退火，目的是改善鍛造組織和切削加工性能。最終熱處理為淬火+低溫回火，其組織為回火馬氏體+未溶碳化物+少量殘余奧氏體。5CrNiMo：熱模具鋼。常用的熱處理方法有：對熱作熱模鋼，要反復(fù)鍛造，其目的是使碳化物均勻分布。鍛造后的預(yù)備熱處理一般是完全退火，其目的是消除鍛造應(yīng)力、降低硬度，以便于切削加工。其最終熱處理為淬火+高溫(中溫)回火，以獲得回火索氏體或回火托氏體組織。Wl8Cr4V：高速鋼。常用的熱處理方法有：在鍛后進(jìn)行球化退火，以降低硬度，消除鍛造應(yīng)力，便于切削加工，并為淬火做好組織準(zhǔn)備。球化退火后

55、的組織為球狀珠光體。經(jīng)過三次回火后基本轉(zhuǎn)變完成。高速鋼回火后組織為極細(xì)的回火馬氏體+較多粒狀碳化物及少量殘余奧氏體。Crl2MoV、CrWMn：冷作模具綱。常用的熱處理方法有預(yù)備熱處理是球化 退火。退火組織為球狀珠光體+均勻分布的碳化物。最終熱處理一般是淬火+ 低溫回火，經(jīng)淬火、低溫回火后的組織為回火馬氏體+彌散粒狀碳化物+少 量殘余奧氏體。 1Crl8Ni9Ti：奧氏體型不銹鋼。常用的熱處理方法有：固溶處理、 敏化處理、穩(wěn)定化處理、消除相處理。Crl2冷作模具鋼。屬于萊氏體鋼。常用的熱處理方法有：預(yù)備熱處理 是鍛造+球化退火。退火組織為球狀珠光體+均勻分布的碳化物。最終熱處理一般是淬火+低溫

56、回火，經(jīng)淬火、低溫回火后的組織為回火馬氏體+彌散粒狀碳化物+少量殘余奧氏體。19.提高耐熱鋼熱強(qiáng)性的主要方法?基體強(qiáng)化：提高基體金屬原子間的結(jié)合力，降低固溶體的擴(kuò)散過程。熔點(diǎn)高，自擴(kuò)散系數(shù)小能提高鋼的再結(jié)晶溫度的合金元素固溶于基體后都能提高鋼的熱強(qiáng)性。第二相沉淀強(qiáng)化：要求第二相穩(wěn)定，不易聚集長大，能在高溫下長期保持細(xì)小均勻的彌散狀態(tài)，起到強(qiáng)化的效果。晶界強(qiáng)化：可用以下方法來強(qiáng)化：晶界強(qiáng)化，填充晶界空位，晶界沉淀強(qiáng)化。20.金屬的強(qiáng)度是由晶界和晶內(nèi)強(qiáng)度組成，如何提高耐熱鋼的晶界強(qiáng)度?1）凈化晶界：雜質(zhì)易偏聚在晶界，形成易熔夾雜物，晶界強(qiáng)度降低。加入稀土、B等化學(xué)性質(zhì)比較活潑的元素，優(yōu)先結(jié)合雜質(zhì)，

57、形成高熔點(diǎn)化合物，異質(zhì)晶核從晶界轉(zhuǎn)入晶內(nèi)，使晶界得到凈化。2）填充晶界空位：晶界上空位多，原子易快速擴(kuò)散。加入B等易偏聚晶界的元素，使得晶界上空位比晶內(nèi)的大，并使體系能量降低，這樣大大減弱了擴(kuò)散過程，提高了蠕變抗力。21為什么隨著溫度的提高，時(shí)間延長的鋼的強(qiáng)度要下降?隨著溫度的升高，鋼的原子間結(jié)合力降低，原子擴(kuò)散系數(shù)增大，從而導(dǎo)致鋼的組織由亞穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)態(tài)過渡。如第二相的聚集長大，多相合金中的成分變化；晶粒和亞結(jié)構(gòu)粗化及發(fā)生再結(jié)晶等這些因素都導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度的下降；溫度越高時(shí)間越長晶界滑動(dòng)和遷移就越明顯，導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度下降越多。22.下列是什么鋼?使用狀態(tài)下的組織?15CrMo；12CrlMoV；4Cr

58、9Si2；15Cr11MoV；4Cr14Nil4W2Mo；4Cr25Ni20(HK40) ；0Cr15Ni26MoTi2AlVB(GH2l32) 。15CrMo：珠光體耐熱鋼中的鍋爐鋼管用鋼。 珠光體+鐵素體12CrlMoV：珠光體耐熱鋼中的鍋爐鋼管用鋼。 珠光體+鐵素體4Cr9Si2：馬氏體耐熱鋼中的氣閥鋼。 馬氏體15Cr11MoV：馬氏體耐熱鋼中的葉片用鋼。 馬氏體4Cr14Nil4W2Mo：奧氏體耐熱鋼中的氣閥鋼。 奧氏體+碳化物4Cr25Ni20(HK40)：奧氏體耐熱鋼。 奧氏體+碳化物0Cr15Ni26MoTi2AlVB(GH2l32)：高溫合金 ， 奧氏體+碳化物23.現(xiàn)有下列

59、鋼號：(1)Q235；(2)W18Cr4V；(3)5CrNiMo；(4)60Si2Mn；(5)ZGMN13；(6)1Cr13；(7)Q295；(8)20CrMnTi；(9)9SiCr；(10)1Cr18Ni9Ti；(11)T12；(12)40Cr；(13)GCr15；(14)Cr12MoV；(15)12CrMoV。請按用途選擇鋼號：制造機(jī)床齒輪應(yīng)選用（ 8 ）；制造汽車板簧應(yīng)選用（ 4 ）；制造滾動(dòng)軸承應(yīng)選用（13 ）；制造高速車刀應(yīng)選用（ 2 ）；制造橋梁應(yīng)選用（ 1 ）；制造大尺寸冷作模具應(yīng)選用（14 ）；制造耐酸容器應(yīng)選用（ 10 ）；制造銼刀應(yīng)選用（ 11 ）。第七章1.設(shè)計(jì)創(chuàng)制馬氏體

60、時(shí)效鋼的基本依據(jù)是什么？ 以無碳（或微碳）馬氏體為基體的，時(shí)效時(shí)能產(chǎn)生金屬間化合物沉淀硬化的超高強(qiáng)度鋼。與傳統(tǒng)高強(qiáng)度鋼不同，它不用碳而靠金屬間化合物的彌散析出來強(qiáng)化。2.各類超高強(qiáng)度鋼是在哪些鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？低合金超高強(qiáng)度鋼：是由調(diào)質(zhì)鋼發(fā)展起來的，這類鋼的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的強(qiáng)度和韌性，且合金元素含量低，成本低，生產(chǎn)工藝簡單；缺點(diǎn)是有較大的脫碳敏感性，熱處理后變形大，不易校直，而且焊接性也不太好。二次硬化型超高強(qiáng)度鋼：熱作模具鋼的改型鋼，這類鋼的優(yōu)點(diǎn)是淬透性高，過冷奧氏體穩(wěn)定，耐熱性好，具有較高的中溫強(qiáng)度；主要缺點(diǎn)是塑韌性、焊接性和冷變形性較差。馬氏體時(shí)效鋼：鐵鎳基合金，這類