工程材料30分大題

1、1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼，如Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等，含碳量在0.4%以下，有良好的焊接性、冷成形性和韌性，含碳量越高其強度越高，Q195、Q215、Q235用于制造受力不大的零件，如螺釘、螺母、墊圈、焊接件、沖壓件，Q255、Q275用于制造中等載荷的零件，如小軸、銷子連桿、農(nóng)機零件。使用時一般不進行熱處理，大多數(shù)是在軋制狀態(tài)下或正火狀態(tài)下使用，其組織為鐵素體和少量珠光體。2. 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，如Q295、Q345、Q390、Q420、Q460等，是在保持良好工藝性能和韌性的前提下位提高強度，在含碳量<0.2%的低碳鋼基礎(chǔ)上，加入少量合金元素Mn（主加元素）、Ti

2、、Nb、V等，用于制造油罐、車輛等。使用時一般不進行熱處理，大多數(shù)是在軋制狀態(tài)下或正火狀態(tài)下使用，其組織為鐵素體和少量珠光體。3. 滲碳鋼，如15、20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等，含碳量在0.25%以下，保證良好的塑性、韌性和工藝性能，經(jīng)滲碳淬火后，表面硬度可達60HRC以上，既保證良好的耐磨性，又使心部仍具有良好的韌性和一定的強度，從而滿足表面耐磨并能承受沖擊載荷的要求。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐磨性、細化晶粒、強化基體。15用于活塞銷，20Cr用于小齒輪、小軸，20CrMnTi用于汽車，拖拉機變速箱齒輪，18Cr2Ni4WA用于大型滲碳齒輪和軸。毛坯成型方法為鍛造，

3、預備熱處理為正火，墓地是調(diào)整硬度，避免切削加工中粘刀現(xiàn)象，改善切削加工型，細化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。最終熱處理為滲碳+淬火+低溫回火，滲碳后零件表面含碳量控制在0.85-1.05%范圍內(nèi)，淬火，低溫回火，降低淬火應(yīng)力，減少脆性。使表層獲得細針狀馬氏體和細粒狀碳化物組織+少量殘余奧氏體，具有高硬度、高耐磨性，心部組織為低碳回火馬氏體（淬透）或托氏體+少量回火馬氏體+少量鐵素體（未淬透），而心部同時具有良好的強韌性。4. 調(diào)質(zhì)鋼，如45、40Cr、42CrMo、40MnB、40CrNiMoA，含碳量大多在0.4%左右，具有良好的綜合力學性能。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐回火性、強化基體，

4、Mo可防止出現(xiàn)第二類回火脆性。45、40Cr、42CrMo、40MnB用于軸類件、齒輪、連桿、螺栓等，40CrNiMnA用于高強度耐磨齒輪。毛坯成型方法為鍛造，預備熱處理為完全退火，獲得接近于平衡狀態(tài)的組織：F+P，是組織均勻細化，降低硬度，提高塑性，改善加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。最終熱處理為調(diào)質(zhì)，即淬火+高溫回火，淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性能，高溫回火：獲得S回組織，獲得較高強度的同時，還有較好的塑性和韌性。調(diào)質(zhì)可獲得良好的綜合力學性能。軸頸或齒輪高頻表面淬火+低溫回火，使表層獲得M而心部仍為原始組織S回，達到“外硬內(nèi)韌”狀態(tài)，低溫回火，降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持其高硬度和高耐磨性，表

5、層組織為M回。5. 彈簧鋼，如75、65Mn、60Si2Mn、50CrVA，含碳量為中高碳，0.5-0.75%保證高的強度，主要是高的彈性極限、屈服點、屈強比和疲勞強度。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐回火性、強化基體。75、65Mn用于小彈簧，60Si2Mn用于機車板簧、測力彈簧，50CrV用于重要彈簧。成型方法：75、65Mn、60Si2Mn冷拔后冷卷，50CrVA熱軋后熱卷。預先熱處理為完全退火，獲得接近于平衡狀態(tài)的組織：F+P，使組織均勻細化，降低硬度，提高塑性，改善加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。最終熱處理為淬火+中溫回火，獲得M組織，提高鋼的力學性能，中溫回火的目的是，獲得搞得彈性極限和屈服強

6、度，并具有一定的韌性和抗疲勞能力。組織：T回。6. 軸承鋼，如GCr9、GCr15、GCr15SiMn，含碳量為高碳，一般0.951.115%保證高硬度和耐磨性。主要用于滾動軸承。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐回火性、強化基體、耐磨性、細化晶粒。用于軸承滾珠、鋼球、套圈。預備熱處理為正貨+球化退火，正火用來消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作好組織準備。球化退火使鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲碳體球化，降低材料硬度，改善切削加工性，并可減小最終淬火變形和開裂為以后的熱處理作準備。最終熱處理為淬火+低溫回火，淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性能，低溫回火，降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持其高硬度

7、和高耐磨性。組織為M回+細粒狀碳化物組織+少量殘余奧氏體。7. 碳素工具鋼，如T8、T10、T12，含碳量分別為0.8%、1.0%、1.2%，高碳保證高硬度和高耐磨性。性能特點為高硬度和高耐磨性，足夠的韌性和塑性。T8用于承受沖擊的工具如鉗工用的鏨子，T10用于不受劇烈沖擊的工具如鋸條，T12用于不受沖擊的工具如銼刀。成形工藝為鍛造。預備熱處理為正火+球化退火，正火用來消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作好組織準備。球化退火使鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲碳體球化，降低材料硬度，改善切削加工性，并可減小最終淬火變形和開裂為以后的熱處理作準備。最終熱處理為淬火+低溫回火，淬火：獲得M組織，提

8、高鋼的力學性能，低溫回火，降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持其高硬度和高耐磨性。組織為M回+細粒狀碳化物組織+少量殘余奧氏體。8. 低合金工具鋼，9SiCr、Cr0、CrWMn，9SiCr含碳量喂0.9%，Cr0、CrWMn含碳量不小于1.0%。高碳保證高硬度和高耐磨性。性能特點為高硬度和高耐磨性，一定的熱硬性，足夠的韌性和塑性。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐回火性、強化基體、耐磨性、細化晶粒。用于低速切削的刀具（板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板、拉刀等）、冷沖模。成形工藝為鍛造。預備熱處理為正火+球化退火，正火用來消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作好組織準備。球化退火使鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體和珠光體中的片狀

9、滲碳體球化，降低材料硬度，改善切削加工性，并可減少最終淬火變形和開裂為以后的熱處理作準備。最終熱處理為淬火+低溫回火，淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性能，低溫回火，降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持其高硬度和高耐磨性。組織為M回+細粒狀碳化物組織+少量殘余奧氏體。9. 高速鋼，如W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2，含碳量為高碳。保證高硬度和高耐磨性。W，Mo的主要作用是保證搞得熱硬性。W、Mo、V在高速鋼退火狀態(tài)下主要以各種特殊碳化物的形式存在，在淬火加熱時，一部分碳化物溶入奧氏體，淬火后形成含大量W、Mo、V的馬氏體組織，這種馬氏體組織具有很高的耐回火性。在560左右的回火時，會析出彌散的特殊

10、碳化物W2C、Mn2C、VC，造成二次硬化。這種碳化物在500-600溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，使高速鋼具有高的熱硬性。W2C、Mn2C、VC還可提高鋼的耐磨性。在淬火加熱時，未溶的碳化物則能阻止晶粒長大。Cr的主要作用是提高淬透性。Cr在高速鋼淬火加熱時，幾乎全部溶于奧氏體中，增加奧氏體的穩(wěn)定性，從而顯著提高鋼的淬透性，使高速鋼在空冷條件下也能形成馬氏體組織。成形工藝喂鍛造。高速鋼制坯時必須反復鍛造，以便碳化物細小彌散分布。預備熱處理為正火+球化退火，正火用來消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作好組織準備。球化退火使鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲碳體球化，消除應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工，并為

11、淬火作好組織上的準備。最終熱處理：高溫淬火+三次高溫回火，高速鋼淬火溫度高是為了保證有足夠的合金元素溶于奧氏體，從而提高鋼的熱硬性。由于高溫淬火后殘余奧氏體的量較多，只有進行多次回火才能較充分地促使其發(fā)生轉(zhuǎn)變。在回火過程中，一方面從馬氏體和殘余奧氏體中沉淀析出細小彌散的合金碳化物；另一方面從殘余奧氏體中析出的合金碳化物降低了殘余奧氏體中合金的濃度，使Ms點上升，從而在回火后的冷卻過程中，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，即所謂二次淬火。組織為高碳M回+彌散分布碳化物。10. 灰鑄鐵，HT100，用于低負荷、不重要零件，如防護罩、小手柄、蓋板；組織：鐵素體基體+粗大片狀石墨。HT150，用于中等負荷零件，

12、如機座、支架、箱體、帶輪、軸承座、法蘭、泵體、閥體、管路、飛輪、馬達；組織：鐵素體+珠光體基體+粗大片狀石墨。HT200、HT250，用于較大負荷較重零件，如氣缸、齒輪、機座、飛輪、床身、汽缸體、氣缸套、活塞、齒輪箱中壓閥體；HT300、HT350，用于高負荷、耐磨、高氣密性重要零件，如重型機床、高壓液壓件、齒輪、凸輪。HT200HT350是孕育鑄鐵，組織是細小珠光體基體+均勻細小石墨片。性能特點：力學性能低，但灰鑄鐵的抗壓強度受石墨的影響較小，與鋼相近，耐磨性與消振性好，鑄造工藝性好，切削加工性優(yōu)于鋼，由于灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓?；诣T鐵的焊接性能很差，缺口敏感性低。孕育鑄鐵的壁

13、厚敏感性小。成形工藝：鑄造。熱處理：對重要鑄鐵件一般要進行去應(yīng)力退火。11. 08F：用于拉深件。性能要求以塑性為主，含碳量為0.08%，超低碳以保證足夠的塑性。成形工藝選用沖壓的拉深工藝。一般不需要熱處理，但如果拉深系數(shù)過小，不能一次拉深成形時，應(yīng)采用多次拉深工藝，應(yīng)安排工序間的退火，消除產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象。1. 齒輪：（1） 高強度耐磨齒輪，選用40CrNiMoA，含碳量約0.4%，具有良好的綜合力學性能。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐回火性、強化基體，Mo可防止出現(xiàn)第二類回火脆性。毛坯成型方法為鍛造，預備熱處理為完全退火，獲得接近于平衡狀態(tài)的組織：F+P，使組織均勻細化，降低硬度，提高塑

14、性，改善加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。最終熱處理為淬火+高溫回火+高頻表面淬火+低溫回火，淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性能。高溫回火，獲得S回組織，獲得較高的強度的同時還有較好的塑性和韌性。調(diào)質(zhì)可獲得良好的綜合力學性能。齒輪高頻表面淬低溫回火，使表層獲得M，而心部認為原始組織S回，達到外硬內(nèi)韌狀態(tài)。低溫回火可降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持高硬度和高耐磨性，回火后表層為M回。（2） 小功率齒輪如機床轉(zhuǎn)速較低的齒輪，選用45、40Cr，45含碳量約0.45%，40Cr含碳量約0.4%，具有良好的綜合力學性能。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐回火性、強化基體。毛坯成型方法為鍛造，預備熱處理為完全退火，獲得接

15、近于平衡狀態(tài)的組織：F+P，使組織均勻細化，降低硬度，提高塑性，改善加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。最終熱處理為淬火+高溫回火+高頻表面淬火+低溫回火，淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性能。高溫回火，獲得S回組織，獲得較高的強度的同時還有較好的塑性和韌性。調(diào)質(zhì)可獲得良好的綜合力學性能。齒輪高頻表面淬火+低溫回火，使表層獲得M，而心部認為原始組織S回，達到外硬內(nèi)韌狀態(tài)。低溫回火可降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持高硬度和高耐磨性，回火后表層為M回。（3） 傳遞功率大、接觸應(yīng)力大、運轉(zhuǎn)速度高而又受較大沖擊載荷的齒輪如汽車、拖拉機變速箱齒輪，機床的主軸傳動齒輪、走刀齒輪和變速箱的告訴齒輪。選用20CrMnTi，小齒

16、輪選用20Cr，含碳量0.2%保證良好的塑性、韌性和工藝性能，經(jīng)滲碳淬火后，表面硬度可達60HRC以上，既保證良好的耐磨性，又使心部仍具有良好的韌性和一定的強度，從而滿足表面耐磨并能承受沖擊載荷的要求。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐磨性、細化晶粒、強化基體。毛坯成型方法為鍛造，預備熱處理為正火，目的是調(diào)整強度，避免切削加工中粘刀現(xiàn)象，改善切削加工性，細化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。最終熱處理為滲碳+淬火+低溫回火，滲碳后零件表面含碳量控制在0.85-1.05%范圍內(nèi)，淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性能。低溫回火，降低淬火應(yīng)力，減少脆性，使表層獲得細針狀馬氏體和細粒狀碳化物組織+少量殘余奧氏體

17、，居右高硬度、高耐磨性，心部組織為低碳回火馬氏體（淬透）或托氏體+少量回火馬氏體+少量鐵素體（未淬透），而心部同時具有良好的強韌性。2. 軸：選用調(diào)質(zhì)鋼如45、50、40Cr、40MnB、35CrMo、40CrNiMo，含碳量0.4%左右，具有良好的綜合力學性能。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐回火性、強化基體，Mo可防止出現(xiàn)第二類回火脆性。毛坯成型方法為鍛造，預備熱處理為完全退火，獲得接近于平衡狀態(tài)的組織：F+P,使組織均勻細化，降低硬度，提高塑性，改善加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。最終熱處理為淬火+高溫回火+高頻表面淬火+低溫回火，淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性能。高溫回火，獲得S回組織，獲得較高

18、的強度的同時還有較好的塑性和韌性。為提高軸頸處的耐磨性，提高表面硬度，調(diào)質(zhì)后還需高頻表面淬火+低溫回火，使表層獲得M，而心部仍為原始組織S回，達到“外硬內(nèi)韌”狀態(tài)。低溫回火可降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持其高硬度和高耐磨性，回火后表層組織為M回。3. 高強度螺栓、連桿等：選用調(diào)質(zhì)鋼如45、50、40MnB、42CrMo，含碳量0.4%左右，具有良好的綜合力學性能。加入合金元素提高鋼的淬透性，耐回火性，強化基體，Mo可防止出現(xiàn)第二類回火脆性。毛坯成型方法為鍛造，預備熱處理為完全退火，獲得接近于平衡組織F+P，使組織均勻細化，降低硬度，提高塑性，改善加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。淬火獲得M組織，提高鋼的力

19、學性能。高溫回火，獲得S回組織，獲得較高的強度的同時還有較好的塑性和韌性。調(diào)質(zhì)可獲得良好的綜合力學性能。4. 彈簧：（1） 小彈簧：選用75、65Mn，含碳量0.75%、0.65%；成型方法：冷撥。（2） 機車板簧、測力彈簧：選用60SiMn，含碳量0.6%；成型方法：冷撥后冷卷。（3） 重要彈簧：選用50CrVA，含碳量0.5%。成型方法：熱軋后熱卷。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐回火性、強化基體。性能特點是有高的強度，主要是高的彈性極限、屈服點、屈服比和疲勞強度，并只有足夠的韌性。預備熱處理為完全退火，獲得接近于平衡狀態(tài)的組織：F+P,使組織均勻細化，降低硬度，提高塑性，改善加工性能，消除

20、內(nèi)應(yīng)力。最終熱處理為淬火+中溫回火，獲得M組織，提高鋼的力學性能，中溫回火的目的是，獲得高的彈性極限和屈服強度，并具有一定的韌性和抗疲勞能力。組織：T回。5.滾動軸承：選用GCr9，GCr15，GCr15SiMn，含碳量為高碳，一般為0.95-1.15%保證高硬度和耐磨性。加入合金元素提高鋼的淬透性，耐回火性，強化基體，細化晶粒。熱處理為正火+球化退火，正火用來消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做好準備。球化退火使鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲碳體球化，降低材料硬度，改善切削加工性能，并可減少最終淬火變形和開裂為以后熱處理做準備。最終熱處理為淬火+低溫回火。淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性

21、能，低溫回火，降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持高硬度和高耐磨性。組織為：M回+細粒狀碳化物組織+少量殘余奧氏體。6.低速切削的手動刃具。選用碳素工具鋼，如T8、T10、T12，含碳量分別為0.8%、1.0%、1.2%。高碳鋼保證高硬度和高耐磨性。T8鋼用于承受沖擊的工具如鉗工用的墊子，T10鋼用于不受劇烈沖擊的工具如鋸條，T12鋼用于不受沖擊的工具如銼刀。成型方法為鍛造。預備熱處理為正火+球化退火，正火用來消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做好準備。球化退火使鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲碳體球化，降低材料硬度，改善切削加工性能，并可減少最終淬火變形和開裂為以后熱處理做準備。最終熱處理為淬火

22、+低溫回火。淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性能，低溫回火，降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持高硬度和高耐磨性。組織為：M回+細粒狀碳化物組織+少量殘余奧氏體。7.低速切削的刀具（板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板、拉刀等）、冷沖模：性能要求：高硬度和高耐磨性，一定的熱硬性，足夠的韌性和塑性。性能特點為高硬度和高耐磨性，足夠的韌性和塑性。選用低合金工具鋼，9SiCr、Cr0、CrWMn。9SiCr、Cr0、CrWMn，9SiCr含碳量為0.9%，Cr0、CrWMn含碳量不小于1.0%。高碳保證高硬度和高耐磨性。加入合金元素提高鋼的淬透性、耐回火性、強化基體、耐磨性、細化晶粒。成型工藝為鍛造。預備熱處理為正火+

23、球化退火，正火用來消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作好組織準備。球化退火使鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲碳體球化，降低材料硬度，改善切削加工性，并可減小最終淬火變形和開裂為以后的熱處理作準備。最終熱處理為淬火+低溫回火。淬火：獲得M組織，提高鋼的力學性能，低溫回火，降低淬火應(yīng)力，減少脆性，并保持高硬度和高耐磨性。組織為：M回+細粒狀碳化物組織+少量殘余奧氏體。8.高速切削的各種成形刀具如鉆頭、銑刀：性能要求：高硬度和高耐磨性，高的熱硬性，足夠的韌性和高耐磨性。W、Mo的主要作用是保證高的熱硬性。W、Mo、V在高速鋼退火狀態(tài)下主要以各種特殊碳化物的形式存在。在淬火加熱時，一部分碳化物溶于奧

24、氏體，淬火后形成含大量W、Mo、V的馬氏體組織，這種馬氏體組織具有很高的耐回火性。在560左右回火時，會析出彌散的特殊碳化物W2C、Mo2C、VC還可提高鋼的耐磨性。在淬火加熱時，未溶的碳化物則能阻止晶粒長大。Cr的主要作用是提高淬透性。Cr在高速鋼淬火加熱時，幾乎全部溶入奧氏體中，增加奧氏體的穩(wěn)定性，從而顯著地提高鋼的淬透性，使高速鋼在空冷條件下也能形成馬氏體組織。成型工藝為鍛造。高速鋼制坯時必須反復鍛造，以便碳化物細小彌散分布。預備熱處理為正火+球化退火，正火用來消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作好組織準備。球化退火使鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲碳體球化，降低材料硬度，改善切削加工

25、性，并可減小最終淬火變形和開裂為以后的熱處理作準備。最終熱處理：高溫淬火+三次高溫回火，高速鋼淬火溫度高是為了保證有足夠的合金元素溶入奧氏體，從而提高鋼的熱硬性。由于高溫淬火后殘余奧氏體的量較多，只有進行多次回火才能較充分地促使其發(fā)生轉(zhuǎn)變。在回火過程中，一方面從馬氏體和殘余奧氏體中沉淀析出細小彌散的合金碳化物；另一方面從殘余奧氏體中析出的合金碳化物降低了殘余奧氏體中合金的濃度，使Ms點上升，從而在回火后的冷卻過程中，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，即所謂的二次淬火。組織為高碳M回+彌散分布碳化物。9.機身、底座、支架、橫梁、工作臺、以及齒輪箱、軸承座、閥體、內(nèi)燃機的缸體等。選材及成形工藝：在多數(shù)情況選用灰鑄鐵進行鑄造成形。一般的基礎(chǔ)零件，如機身、底座等，主要起支承和連接機床各部件的作用，屬于非運動的零件，以承受壓應(yīng)力和彎曲力為主，為保證工作的穩(wěn)