機(jī)械工程材料簡(jiǎn)答題(共9頁(yè))

1、1、 簡(jiǎn)述為什么鐵素體型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼無(wú)法進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。答：熱處理改變鋼的性能的原因是因?yàn)椴捎貌煌募訜?、保溫、冷卻方式使鋼內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而獲得所需性能。如果再熱處理過(guò)程中無(wú)結(jié)構(gòu)變化，則該鋼就不能熱處理。 若不銹鋼由單一的鐵素體或奧氏體組成，在加熱、保溫、冷卻時(shí)就無(wú)結(jié)構(gòu)變化，當(dāng)然性能也不會(huì)發(fā)生大的變化，所以說(shuō)不能熱處理。2、 某零件經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其表面硬度較高（HRC60），而心部硬度較低（HRC20），請(qǐng)說(shuō)明造成此現(xiàn)象的可能原因有哪些（說(shuō)出3種可能原因）？說(shuō)明如何進(jìn)一步的檢驗(yàn)加以確定。 答：（1）調(diào)質(zhì)+表面高頻淬火 （2）滲碳+淬火+低溫回火 （3）調(diào)質(zhì)+表面滲氮 檢驗(yàn)方法：觀察

2、金相 （1）表面為回火馬氏體，心部為回火索氏體 （2）表面為回火馬氏體、滲碳體及少量殘余奧氏體，心部為低碳馬氏體 （3）表面為合金氮化物，心部為回火索氏體3、 從形成條件、組織形態(tài)和力學(xué)性能等方面區(qū)分索氏體與回火索氏體。 答：是由等溫轉(zhuǎn)變而來(lái)，一般稱(chēng)為等溫，實(shí)質(zhì)屬于片狀，一般稱(chēng)之為細(xì)；是由轉(zhuǎn)變而來(lái)，實(shí)質(zhì)屬于，即為等軸上彌散的細(xì)顆粒狀。 性能上，同樣材料的比硬度強(qiáng)度高，但是塑性韌性差，一般不用作成品，得到回火索氏體的工藝也叫，得到的組織綜合好，一般作為中結(jié)構(gòu)零件的最終。4、同樣形狀和大小的兩塊鐵碳合金，其中一塊是低碳鋼，一塊是白口鑄鐵，試問(wèn)用什么方法（至少給出兩種方法），可迅速將他們區(qū)分出來(lái)？

3、答：（1）用銼刀銼，容易銼出粉末的是低碳鋼 （2）用錘子砸，容易砸斷的是鑄鐵5、 某廠對(duì)高錳鋼制碎石機(jī)顎板進(jìn)行固溶處理，經(jīng)過(guò)1100°C加熱后，用冷拔鋼絲繩吊掛，由起重機(jī)送往淬火水槽，行至中途鋼絲突然斷裂，這條鋼繩是新出廠的，事先檢驗(yàn)合格。試分析鋼絲繩斷裂的原因。 答：由題述，該鋼絲由冷拔而成，必然產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。由于顎板經(jīng)過(guò)1100°C固溶處理，必然對(duì)鋼絲起加熱作用，當(dāng)鋼絲溫度超過(guò)其再結(jié)晶溫度時(shí)，則會(huì)發(fā)生再結(jié)晶現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼絲繩強(qiáng)度明顯下降。致使顎板重力對(duì)鋼絲產(chǎn)生的強(qiáng)度超過(guò)其許用強(qiáng)度，導(dǎo)致鋼絲斷裂。6、 簡(jiǎn)述不銹鋼合金化的原理，并分析Cr12MoV鋼是否具有不銹鋼的抗腐蝕

4、性 答：書(shū)P1807、試分析細(xì)化鑄錠晶粒和細(xì)化再結(jié)晶晶粒有那些主要措施？金屬鑄件能否通過(guò)開(kāi)潔凈退火細(xì)化晶粒？為什么？ 答：不能，再結(jié)晶退火必須用于冷塑性變形加工的材料。其目的是改變冷變形后材料的組織和性能。砸結(jié)晶退火的溫度較低，一般都在相變臨界點(diǎn)以下。鑄件不能進(jìn)行冷變形暑假工，若對(duì)鑄件采用再結(jié)晶退火，其組織不會(huì)發(fā)生相變，也沒(méi)有形成新晶核的驅(qū)動(dòng)力，所以不會(huì)形成新晶粒，也就不能細(xì)化晶粒。1再結(jié)晶和重結(jié)晶有何不同？答：再結(jié)晶是指冷變形（冷加工）的金屬加熱到最低再結(jié)晶溫度以上，通過(guò)原子擴(kuò)散，使被拉長(zhǎng)（或壓扁）、破碎的晶粒通過(guò)重新形核、長(zhǎng)大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶，同時(shí)消除加工硬化現(xiàn)象，使金屬的強(qiáng)度和

5、硬度、塑性和韌性恢復(fù)至變形前的水平 金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象，稱(chēng)為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，也叫做重結(jié)晶。重結(jié)晶也是一個(gè)通過(guò)原子擴(kuò)散進(jìn)行的形核、長(zhǎng)大過(guò)程，但同時(shí)發(fā)生晶格結(jié)構(gòu)類(lèi)型的轉(zhuǎn)變。2試述馬氏體轉(zhuǎn)變的基本特點(diǎn)。答：過(guò)冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是低溫轉(zhuǎn)變過(guò)程，轉(zhuǎn)變溫度在MSMf，之間，其基本特點(diǎn)如下：（1）過(guò)冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。鐵和碳原子都不進(jìn)行擴(kuò)散。馬氏體就是碳-Fe中的過(guò)飽和固溶體。過(guò)飽和碳使-Fe的晶格發(fā)生很大畸變，產(chǎn)生很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化。（2）馬氏體的形成速度很快。奧氏體冷卻到MS以下后，無(wú)孕育期，瞬時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。（3）馬氏體轉(zhuǎn)變是不徹底的?？傄?dú)埩羯倭繆W氏體

6、。奧氏體中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，則MS、Mf 和越低，殘余A質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高。MS、Mf越低，殘余A質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高。（4）馬氏體形成時(shí)體積膨脹，在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致開(kāi)裂。3試比較索氏體和回火索氏體、馬氏體和回火馬氏體之間的形成條件、組織形態(tài)與性能上的主要區(qū)別。答：索氏體是鋼的過(guò)冷奧氏體在高溫轉(zhuǎn)變溫度(620左右)等溫轉(zhuǎn)變或在正火條件下形成的主要組織。索氏體為層片狀組織，即片狀滲碳體平行分布在鐵素體基體上?；鼗鹚魇象w是鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理(淬火+高溫回火)后形成的，淬火馬氏體在高溫回火條件下過(guò)飽和的碳原子全部脫溶析出為粒狀滲碳體、自身轉(zhuǎn)變?yōu)殍F索體，即回火索氏體是細(xì)小的粒狀滲碳體彌散的分布在鐵素體基體

7、上。由于粒狀滲碳體比片狀滲碳體對(duì)于阻止斷裂過(guò)程的發(fā)展有利，所以在碳及合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，索氏體和回火索氏體兩者硬度相近，但是回火索氏體的強(qiáng)度、韌性、塑性要好得多。 馬氏體是鋼淬火后的主要組織，低碳馬氏體為板條狀、高碳馬氏體為針狀。馬氏體存在有內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。馬氏體是不穩(wěn)定的，在工作中會(huì)發(fā)生分解，導(dǎo)致零件尺寸發(fā)生變化。高碳馬氏體硬而脆，韌性很低。回火馬氏體是淬火馬氏體經(jīng)低溫回火形成的?；鼗瘃R氏體由極細(xì)的碳化物和低過(guò)飽和度的固溶體組成，低碳回火馬氏體是暗板條狀，高碳回火馬氏體是黑針狀?；鼗瘃R氏體和馬氏體相比，內(nèi)應(yīng)力小、韌性提高，同時(shí)保持了馬氏體的高硬度和高耐磨性。4白口鑄鐵、灰口鑄

8、鐵和鋼，這三者的成分、組織和性能有何主要區(qū)別？答：碳鋼是指含碳量0.02%2.14%的鐵碳合金，鑄鐵是指大于2.14%的鐵碳合金。與鋼相比，鑄鐵中含碳及含硅量較高。比碳鋼含有較多硫、磷等雜質(zhì)元素。鋼的組織為鐵素體+珠光體、珠光體、珠光體+二次滲碳體；鋼的組織為珠光體+二次滲碳體+萊氏體、萊氏體、一次滲碳體+萊氏體。鋼中低碳鋼塑性韌性較好、強(qiáng)度和硬度較低，良好的焊接性能和冷成型性能；中碳鋼有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能；高碳鋼塑性韌性較低，但強(qiáng)度和硬度較高、耐磨性較好。以上鋼均可進(jìn)行鍛造和軋制，并可經(jīng)過(guò)熱處理改變其組織，進(jìn)而極大的提高其性能。白口鑄鐵組織中存在著共晶萊氏體,性能硬而脆,很難切削加工,但其耐

9、磨性好鑄造性能優(yōu)良?；诣T鐵組織中碳全部或大部分以片狀石墨形式存在,斷口呈暗灰色。其鑄造性能、切削加工性、減摩性、消震性能良好，缺口敏感性較低。5試述石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響。答：灰鑄鐵中石墨呈片狀，片狀石墨的強(qiáng)度、塑性、韌性幾乎為零,存在石墨地方就相當(dāng)于存在孔洞、微裂紋,它不僅破壞了基體的連續(xù)性,減少了基體受力有效面積,而且在石墨片尖端處形成應(yīng)為集中,使材料形成脆性斷裂。石墨片的數(shù)量越多,尺寸越粗大,分布越不均勻,鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和塑性就越低。由于灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度、硬度與耐磨性主要取決于基體,石墨存在對(duì)其影響不大。故灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度一般是抗拉強(qiáng)度的3-4倍。球墨鑄鐵中石墨呈球狀，所以對(duì)金屬基體的

10、割裂作用較小,使得基體比較連續(xù),在拉伸時(shí)引起應(yīng)力集中的現(xiàn)象明顯下降,從而使基體強(qiáng)度利用率從灰鑄鐵的30%50%提高到70%90%,這就使球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性、疲勞強(qiáng)度不僅高于其它鑄鐵,而且可以與相應(yīng)組織的鑄鋼相比?？慑戣T鐵中石墨呈團(tuán)絮狀。與灰鑄鐵相比對(duì)金屬基體的割裂作用較小,可鍛鑄鐵具有較高的力學(xué)性能,尤其是塑性與韌性有明顯的提高。6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。 經(jīng)冷軋后的鋼板，要求降低硬度； ZG35的鑄造齒輪；改善T12鋼的切削加工性能。答： 再結(jié)晶退火。退火目的：消除加工硬化現(xiàn)象，恢復(fù)鋼板的韌性和塑性。再經(jīng)晶退火后的組織：生成與鋼板冷軋前晶格類(lèi)型相同的

11、細(xì)小、等軸晶。冷軋鋼板一般為低碳鋼，再結(jié)晶退火后的組織為鐵素體+珠光體。 完全退火。退火目的：通過(guò)完全重結(jié)晶，使鑄造過(guò)程中生成的粗大、不均勻的組織細(xì)化，消除魏氏組織，以提高性能，同時(shí)消除內(nèi)應(yīng)力。退火后的組織：鐵素體+珠光體。 球化退火退火目的：使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化，以降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火做組織準(zhǔn)備。退火后的組織：球化體（鐵素體基體+球狀滲碳體）。7說(shuō)明直徑為6mm的45鋼退火試樣分別經(jīng)下列溫度加熱：700、760、840、1100，保溫后在水中冷卻得到的室溫組織。答：加熱到1100保溫后水冷的組織：粗大馬氏體； 加熱到840保溫后水冷的組織：細(xì)小馬氏體；

12、加熱到760保溫后水冷的組織：鐵素體十馬氏體；加熱到700保溫后水冷的組織：鐵素體十珠光體。8合金元素提高鋼的回火穩(wěn)定性的原因何在？答：合金元素在回火過(guò)程中推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（即在較高溫度才開(kāi)始分解和轉(zhuǎn)變）;提高鐵元素的再結(jié)晶溫度，使碳化物難以聚集長(zhǎng)大而保持較大的彌散度，因此提高了鋼對(duì)回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。9用T10鋼制造形狀簡(jiǎn)單的車(chē)刀，其工藝路線為： 鍛造一熱處理一機(jī)加工一熱處理一磨加工。寫(xiě)出其中熱處理工序的名稱(chēng)及作用。制定最終熱處理(磨加工前的熱處理)的工藝規(guī)范，并指出車(chē)刀在使用狀態(tài)下的顯微組織和大致硬度。 答： 鍛造一正火一球化退火一機(jī)加工一淬火、低溫回

13、火一磨加工。正火：得到S+二次滲碳體、細(xì)化組織，消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做準(zhǔn)備。球化退火：使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化，得到球狀珠光體。改善機(jī)加工性能，同時(shí)為淬火做組織準(zhǔn)備。淬火：得到馬氏體十粒狀滲碳體十殘余奧氏體。提高硬度，提高車(chē)刀的耐磨性。低溫回火：得到回火馬氏體十粒狀滲碳體十殘余奧氏體，降低淬火應(yīng)力，提高工件韌性，同時(shí)保證淬火后的高硬度和高耐磨性。 淬火：加熱溫度760，保溫后水冷 低溫回火：加熱溫度150250，保溫后(2h)爐冷或空冷。 成品組織：回火馬氏體十碳化物十殘余奧氏體； 硬度：5864HRC10為什么合金彈簧鋼以硅為重要的合金元素?為什么要進(jìn)行中溫回火?答：硅

14、元素的主要作用在于提高合金的淬透性，同時(shí)提高屈強(qiáng)比。進(jìn)行中溫回火的目的在于獲得回火屈氏體組織，具有很高的屈服強(qiáng)度，彈性極限高，并有一定的塑性和韌性。11回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能及其應(yīng)用范圍。答：回火的目的是降低淬火鋼的脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定并獲得所需要的性能。常用的回火操作有低溫回火、中溫回火、高溫回火。低溫回火得到的組織是回火馬氏體。內(nèi)應(yīng)力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。這種回火主要應(yīng)用于高碳鋼或高碳合金鋼制造的工、模具、滾動(dòng)軸承及滲碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般為HRC 58-64。中溫回火后的組織為回火屈氏體，硬

15、度HRC35-45，具有一定的韌性和高的彈性極限及屈服極限。這種回火主要應(yīng)用于含碳0.5-0.7%的碳鋼和合金鋼制造的各類(lèi)彈簧。高溫回火后的組織為回火索氏體，其硬度HRC 25-35，具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和足夠的塑性和韌性12簡(jiǎn)述高速鋼的成分、熱處理和性能特點(diǎn)，并分析合金元素的作用。答：高速鋼的成分特點(diǎn)是：（1）高碳，其碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.70%以上，最高可達(dá)1.50%左右，它一方面能保證與W、Cr、V等形成足夠數(shù)量的碳化物；另一方面還要有一定數(shù)量的碳溶于奧氏體中，以保證馬氏體的高硬度。（2）加入W、Cr、V、Mo等合金元素。加入Cr提高淬透性，幾乎所有高速鋼的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為4%。鉻的碳化物Cr23C6

16、在淬火加熱時(shí)差不多全部溶于奧氏體中，增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，大大提高鋼的淬透性。鉻還能提高鋼的抗氧化、脫碳的能力。加入W、Mo保證高的熱硬性，在退火狀態(tài)下，W、Mo以型碳化物形式存在。這類(lèi)碳化物在淬火加熱時(shí)較難溶解，加熱時(shí)，一部分碳化物溶于奧氏體，淬火后W、Mo存在于馬氏體中，在隨后的560回火時(shí)，形成W2C或Mo2C彌散分布，造成二次硬化。這種碳化物在500600溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，不易聚集長(zhǎng)大，從而使鋼具有良好的熱硬性；未溶得碳化物能起到阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大及提高耐磨性的作用。V能形成VC（或V4C3），非常穩(wěn)定，極難熔解，硬度極高（大大超過(guò)的硬度）且顆粒細(xì)小，分布均勻，能大大提高鋼的硬度和

17、耐磨性。同時(shí)能阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒。熱處理特點(diǎn)是12201280淬火+550570三次回火，得到的組織為回火馬氏體、細(xì)粒狀碳化物及少量殘余奧氏體。性能特點(diǎn)是具有高硬度、高耐磨性、一定的塑性和韌性。其在高速切割中刃部溫度達(dá)600時(shí)，其硬度無(wú)明顯下降。13不銹鋼的固溶處理與穩(wěn)定化處理的目的各是什么？答：不銹鋼固溶處理的目的是獲得單相奧氏體組織，提高耐蝕性。穩(wěn)定化處理的目的是使溶于奧氏體中的碳與鈦以碳化鈦的形式充分析出，而碳不再同鉻形成碳化物，從而有效地消除了晶界貧鉻的可能，避免了晶間腐蝕的產(chǎn)生。14試分析20CrMnTi鋼和1Cr18Ni9Ti鋼中Ti的作用。答：20CrMnTi鋼種Ti的

18、作用是阻止?jié)B碳時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大、增加滲碳層硬度和提高耐磨性。1Cr18Ni9Ti鋼中Ti的作用是優(yōu)先與碳形成穩(wěn)定化合物，避免晶界貧鉻，防止晶間腐蝕，提高耐蝕性。15試分析合金元素Cr在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr13、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2等鋼中的作用。答：在40Cr中：提高淬透性，形成合金鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度。在GCr15中：提高淬透性，形成合金滲碳體（Fe, Cr）3C呈細(xì)密、均勻分布，提高鋼的耐磨性，特別是疲勞強(qiáng)度。在CrWMn中：提高淬透性。在1Cr13中：提高鋼基體的電極電位，使鋼的耐蝕性提高。在1Cr18Ni9Ti中：提高基體的電極電位，在氧化性介質(zhì)中極易

19、鈍化，形成致密和穩(wěn)定的氧化膜，提高耐蝕性、抗氧化性，并有利于熱強(qiáng)性，提高淬透性。在4Cr9Si2中：提高抗氧化性，并有利于熱強(qiáng)性，提高淬透性。16、試述石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵性能的影響。答：石墨強(qiáng)度、韌性極低，相當(dāng)于鋼基體上的裂紋或空洞，它減小基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。普通灰鑄鐵和孕育鑄鐵的石墨呈片狀，對(duì)基體的嚴(yán)重割裂作用使其抗拉強(qiáng)度和塑性都很低。球墨鑄鐵的石墨呈球狀，對(duì)基體的割裂作用顯著降低，具有很高的強(qiáng)度，又有良好的塑性和韌性，其綜合機(jī)械性能接近于鋼。蠕墨鑄鐵的石墨形態(tài)為蠕蟲(chóng)狀，雖與灰鑄鐵的片狀石墨類(lèi)似，但石墨片的長(zhǎng)厚比較小，端部較鈍，對(duì)基體的割裂作用減小，它的強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，且有一定的

20、韌性，較高的耐磨性?？慑戣T鐵的石墨呈團(tuán)絮狀，對(duì)基體的割裂作用較小，具有較高的強(qiáng)度、一定的延伸率。17、試比較各類(lèi)鑄鐵之間性能的優(yōu)劣順序，與鋼相比較鑄鐵性能有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：鑄鐵性能優(yōu)劣排序?yàn)椋呵蚰T鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵、灰鑄鐵。與鋼相比，鑄鐵具有以下性能特點(diǎn)：(1) 由于石墨的存在，造成脆性切削，鑄鐵的切削加工性能優(yōu)異；(2) 鋼鐵的鑄造性能良好，鑄件凝固時(shí)形成石墨產(chǎn)生的膨脹，減小了鑄件體積的收縮，降低了鑄件中的內(nèi)應(yīng)力；(3) 石墨有良好的潤(rùn)滑作用，并能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，使鑄件有良好的耐磨性能；(4) 石墨對(duì)振動(dòng)的傳遞起削弱作用，使鑄鐵有很好的抗震性能；(5) 大量石墨的割裂作用，使鑄鐵對(duì)缺口不敏

21、感。其主要缺點(diǎn)是韌性、塑性較低。18比較退火狀態(tài)下的45鋼、T8鋼、T12鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性的高低，簡(jiǎn)述原因。答：硬度：45鋼最低，T8鋼較高，T12鋼最高。因?yàn)橥嘶馉顟B(tài)下的45鋼組織是鐵素體+珠光體，T8鋼組織是珠光體，T12鋼組織是珠光體+二次滲碳體。因?yàn)殍F素體硬度低，因此45鋼硬度最低。因?yàn)槎螡B碳體硬度高，因此T12鋼硬度最高。 強(qiáng)度：因?yàn)殍F素體強(qiáng)度低，因此45鋼強(qiáng)度最低。T8鋼組織是珠光體，強(qiáng)度最高。T12鋼中含有脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體，隔斷了珠光體之間的結(jié)合，所以T12鋼的強(qiáng)度比T8鋼要低。但T12鋼中網(wǎng)狀二次滲碳體不多，強(qiáng)度降低不大，因此T12鋼的強(qiáng)度比45鋼強(qiáng)度要高。 塑性：因

22、為鐵素體塑性好，因此45鋼塑性最好。T12鋼中含有脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體，因此T12鋼塑性最差。T8鋼無(wú)二次滲碳體，所以T8鋼塑性較高。19為什么碳鋼進(jìn)行熱鍛、熱軋時(shí)都要加熱到奧氏體區(qū)？ 答：因?yàn)閵W氏體是面心立方晶格，其滑移變形能力大，鋼處于奧氏體狀態(tài)時(shí)強(qiáng)度較低，塑性較好，因此鍛造或軋制選在單相奧氏體區(qū)內(nèi)進(jìn)行。20有一傳動(dòng)軸(最大直徑20mm)受中等交變拉壓載荷作用要求沿截面性能均勻一致,(1)選擇合適的材料,(2)編制簡(jiǎn)明工藝路線,(3)說(shuō)明各熱處理工藝的主要作用:(4)指出最終組織.可供選擇材料:16Mn,20CrMnTi,45,40Cr,40CrNiMo,T12,”6”,”5”答：（1）選

23、用20CrMnTi （2）簡(jiǎn)明工藝路線：備料鍛造正火機(jī)械加工滲碳淬火、低溫回火機(jī)械加工。 （3）熱處理工藝的主要作用如下： 正火：主要為了消除毛坯的鍛造應(yīng)力，降低硬度以改善切削加工性，同時(shí)也均勻組織，細(xì)化晶粒，為以后的熱處理做組織準(zhǔn)備。 滲碳：為了保證傳動(dòng)軸表層的含碳量及滲碳層深度的要求。 淬火+低溫回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足夠的韌性，其中低溫回火的作用是消除淬火應(yīng)力及減少脆性。21配位數(shù)和致密度可以用來(lái)說(shuō)明哪些問(wèn)題？答：用來(lái)說(shuō)明晶體中原子排列的緊密程度。晶體中配位數(shù)和致密度越大，則晶體中原子排列越緊密。22金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長(zhǎng)率受到哪些因素的影響？答：

24、金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長(zhǎng)大。受到過(guò)冷度的影響，同時(shí)外來(lái)難熔雜質(zhì)以及振動(dòng)和攪拌的方法也會(huì)增大形核率。第二章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現(xiàn)象。再結(jié)晶：被加熱到較高的溫度時(shí)，原子也具有較大的活動(dòng)能力，使晶粒的外形開(kāi)始變化。從破碎拉長(zhǎng)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(lèi)型相同，把這一階段稱(chēng)為“再結(jié)晶”。23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，使齒面的強(qiáng)度、硬度升高。24指

25、出下列工件正火的主要作用及正火后的組織。（1）20CrMnTi制造傳動(dòng)齒輪 （2）T12鋼制造銑刀 答：調(diào)整硬度，便于切削加工；細(xì)化晶粒，為淬火作準(zhǔn)備；消除殘余內(nèi)應(yīng)力。正火后組織為F和S.正火是為了消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做組織準(zhǔn)備，同時(shí)正火可增加珠光體量并細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度、硬度和塑性，并作為最終熱處理。正火后組織為索氏體。25用45鋼制造主軸，其加工工藝的路線為：下料鍛造退火粗加工調(diào)質(zhì)處理試問(wèn)：（1）調(diào)質(zhì)處理的作用。（2）調(diào)質(zhì)處理加熱溫度范圍。答：調(diào)制處理可以使材料具有良好的綜合力學(xué)性能，在保持較高強(qiáng)度的同時(shí)，具有良好的塑性和韌性。50065026熱處理的目是什么？有哪些基本類(lèi)型？答

26、：目的是改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要的性能。根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)的不同，可分為下面幾類(lèi)：普通熱處理。退火、正火、淬火和回火。表面熱處理。表面淬火和化學(xué)熱處理。其他熱處理。真空熱處理、形變熱處理、控制氣氛熱處理、激光熱處理等。根據(jù)零件生產(chǎn)過(guò)程中所處的位置和作用，又可分為預(yù)備熱處理與最終熱處理。27簡(jiǎn)述過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變組織的名稱(chēng)及其性能。答：隨過(guò)冷度不同，過(guò)冷奧氏體將發(fā)生3種類(lèi)型轉(zhuǎn)變，即珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變。珠光體轉(zhuǎn)變根據(jù)片層厚薄不同可細(xì)分為珠光體、索氏體和托氏體。片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，同時(shí)塑性和韌性略有改善。貝氏體轉(zhuǎn)變根據(jù)組織形態(tài)不同，分為上貝氏體

27、和下貝氏體。上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，而下貝氏體除了強(qiáng)度和硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能。馬氏體根據(jù)組織形態(tài)可分為板條狀和針狀兩大類(lèi)，高硬度是馬氏體性能的主要特點(diǎn)，含碳量增加硬度也提高。28什么叫退火？其主要目的是什么？答：將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻（爐冷）的熱處理工藝叫做退火。其主要目的有：調(diào)整硬度，便于切削加工；消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止在后續(xù)加工或熱處理中發(fā)生變形或開(kāi)裂；細(xì)化晶粒，提高力學(xué)性能，或未最終熱處理作組織準(zhǔn)備。29.什么叫回火？淬火鋼為什么要進(jìn)行回火處理？答：回火是將淬火鋼加熱到A1以下某溫度保溫后再冷卻的熱處理工藝。為避免淬火件在放置過(guò)程中發(fā)生變形

28、或開(kāi)裂，鋼件經(jīng)淬火后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回火。30淬火鋼采用低溫或高溫回火各獲得什么組織？其主要應(yīng)用在什么場(chǎng)合？答：獲得回火馬氏體或回火索氏體。低溫回火主要用于處理各種工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火的工件；高溫回火可用于各種重要結(jié)構(gòu)件如連桿、軸、齒輪等的處理，也可作為某些要求較高的精密零件、量具等的預(yù)備熱處理。31.球化退火的目的是什么？主要應(yīng)用在什么場(chǎng)合？答：球化退了調(diào)整工件硬度，便于切削加工，同時(shí)可以細(xì)化晶粒，為淬火作準(zhǔn)備，還可以消除殘余內(nèi)應(yīng)力；滲碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，同時(shí)可以保持心部良好的韌性和塑性；淬火是為了提高鋼的力學(xué)性能；低溫回火則可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同時(shí)

29、，降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。32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(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(guò)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。33說(shuō)明45鋼試樣（10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻

30、得到的室溫組織：700，760，840，1100。答：700：因?yàn)樗鼪](méi)有達(dá)到相變溫度，因此沒(méi)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(shí)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(guò)高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗34試說(shuō)明表面淬火、滲碳、氮化熱處理工藝在用鋼、性能、應(yīng)用范圍等方面的差別。答：表面淬火一般適用于中碳鋼（0.40.5%C）和中碳低合金鋼（40Cr、40MnB等），也可用于高碳工具鋼，低合金工具鋼（如T8、9Mn2V、GCr15等）。以及球墨鑄鐵

31、等。它是利用快速加熱使鋼件表面奧氏體化，而中心尚處于較低溫度即迅速予以冷卻，表層被淬硬為馬氏體，而中心仍保持原來(lái)的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。35.選擇下列零件的熱處理方法，并編寫(xiě)簡(jiǎn)明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，并且鋼材具有足夠的淬透性）：（1）某機(jī)床變速箱齒輪（模數(shù)m=4），要求齒面耐磨，心部強(qiáng)度和韌性要求不高，材料選用45鋼；（2）某機(jī)床主軸，要求有良好的綜合機(jī)械性能，軸徑部分要求耐磨（HRC 50-55），材料選用45鋼；（3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機(jī)械性能，材料選用38CrMoALA。答：（1）下料鍛

32、造正火粗加工精加工局部表面淬火+低溫回火精磨成品（2）下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)精加工局部表面淬火+低溫回火精磨成品 （3）下料鍛造退火粗加工調(diào)質(zhì)精加工氮化研磨成品36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(diǎn)？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(lái)不及發(fā)生擴(kuò)散分解而發(fā)生無(wú)擴(kuò)散型的相變。37.說(shuō)明共析鋼 C 曲線各個(gè)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(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線說(shuō)明：1)由過(guò)冷奧氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變點(diǎn)連接起來(lái)的曲線稱(chēng)為轉(zhuǎn)變開(kāi)始線;由轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)連接起來(lái)的曲線稱(chēng)為轉(zhuǎn)變終了線。A 1線以右轉(zhuǎn)變開(kāi)始線以左的區(qū)域是

33、過(guò)冷奧氏體區(qū);A1線以下,轉(zhuǎn)變終了線以右和Ms點(diǎn)以上的區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū);在轉(zhuǎn)變開(kāi)始線與轉(zhuǎn)變終了線之間的區(qū)域?yàn)檫^(guò)冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。2)過(guò)冷奧氏體在各個(gè)溫度等溫轉(zhuǎn)變時(shí),都要經(jīng)過(guò)一段孕育期（它以轉(zhuǎn)變開(kāi)始線與縱坐標(biāo)之間的水平距離來(lái)表示）。對(duì)共析碳鋼來(lái)說(shuō),轉(zhuǎn)變開(kāi)始線在550出現(xiàn)拐彎，該處被稱(chēng)為C曲線的鼻尖,它所對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為鼻溫。3)共析碳鋼的過(guò)冷奧氏體在三個(gè)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(guò)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(chēng)珠光體轉(zhuǎn)變;在C曲線鼻尖以下部分,即550Ms之間,過(guò)冷奧氏體發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是貝氏體,故又稱(chēng)貝氏體轉(zhuǎn)變;在

34、Ms點(diǎn):以下,過(guò)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(chēng)馬氏體轉(zhuǎn)變。亞共析和過(guò)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(guò)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(zhǎng),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(guò)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(shí)間愈長(zhǎng),奧氏體晶粒愈粗大,則C曲線的位置愈右移。38比較20鋼和T10鋼的退

35、火,正火,淬火組織的異同. 答：退火：20鋼：奧氏體 T10鋼：珠光體 正火：20鋼：奧氏體 T10鋼：珠光體 淬火：20鋼：馬氏體 T10鋼：馬氏體 39常見(jiàn)的合金結(jié)構(gòu)鋼有哪些?寫(xiě)出其牌號(hào),說(shuō)明其一般使用時(shí)的熱處理狀態(tài)(即最終熱處理)和用途。 答：常見(jiàn)的合金結(jié)構(gòu)鋼有： （1）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼：其中Q345是最常用的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，一般不進(jìn)行熱處理，廣泛用于制造橋梁、船舶、車(chē)輛、鍋爐、壓力容器、起重機(jī)械等鋼結(jié)構(gòu)件。 （2）合金滲碳鋼：20CrMnTi是最常用的合金滲碳鋼，一般是滲碳后淬火、低溫回火，用來(lái)工作中承受較強(qiáng)烈的沖擊作用和磨損條件下的滲碳零件。 （3）合金調(diào)質(zhì)鋼：40Cr是最常用

36、的合金調(diào)質(zhì)鋼，其熱處理工藝是調(diào)質(zhì)，用來(lái)制造一些受力復(fù)雜的重要零件，如機(jī)床的主軸等。 （4）合金彈簧鋼：常用的合金彈簧鋼的牌號(hào)有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA，熱成形彈簧鋼進(jìn)行淬火、中溫回火，冷成形彈簧鋼只需進(jìn)行依次去應(yīng)力退火，合金彈簧鋼主要用語(yǔ)制造各種彈性元件，如制作汽車(chē)的減震板彈簧等。 （5）滾動(dòng)軸承鋼：目前應(yīng)用最多的有：GCr15 主要用于中小型滾動(dòng)軸承；GCr15SiMn主要用于較大的滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承鋼的熱處理包括預(yù)備熱處理（球化退火）和最終熱處理（淬火+低溫回火）。 40.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(lái)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(lái)表示，形式為。 41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。 42過(guò)冷度與冷卻速x度有何關(guān)系？它對(duì)金屬結(jié)晶過(guò)程有何影響？對(duì)鑄件晶粒大小有何影響？