金屬材料學(xué)思考題答案2

1、金屬材料學(xué)思考題答案 2緒論、第一章、第二章1鋼中的碳化物按點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)分為哪兩大類，各有什么特點(diǎn)？ 答：分為簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，前者熔點(diǎn)高、硬度高、穩(wěn)定性好，后者硬度低、熔 點(diǎn)低、穩(wěn)定性差。2何為回火穩(wěn)定性、回火脆性、熱硬性？合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變有哪些影響？ 答：回火穩(wěn)定性： 淬火鋼對(duì)回火過程中發(fā)生的各種軟化傾向 （如馬氏體的分解、 殘余奧氏體的分 解、碳化物的析出與鐵素體的再結(jié)晶）的抵抗能力回火脆性：在200-350 C之間和450-650 C之間回火，沖擊吸收能量不但沒有升高反而顯著 下降的現(xiàn)象熱硬性：鋼在較高溫度下，仍能保持較高硬度的性能合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響：Ni、Mn影響很小，

2、碳化物形成元素阻止馬氏體分解，提高回火穩(wěn)定性，產(chǎn)生二次硬化，抑制C和合金元素?cái)U(kuò)散。 Si比較特殊：小于300 C時(shí)強(qiáng)烈 延緩馬氏體分解，3. 合金元素對(duì)Fe-FesC相圖S、E點(diǎn)有什么影響？這種影響意味著什么？答：凡是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左下方移動(dòng)，如 Mn Ni等；凡是封閉奧氏體相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左上方移動(dòng)，女口 Cr、Si、Mo等？E 點(diǎn)左移：出現(xiàn)萊氏體組織的含碳量降低，這樣鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不足2時(shí)就可以出現(xiàn)共晶萊氏體。S點(diǎn)左移：鋼中含碳量小于 0.77 %時(shí)，就會(huì)變?yōu)檫^共析鋼而析出二次滲碳體。4. 根據(jù)合金元素在鋼中的作用，從淬透性、回火穩(wěn)定性、奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向、韌

3、性和回 火脆性等方面比較下列鋼號(hào)的性能 :40Cr、 40CrNi、 40CrMn、 40CrNiMo。1）淬透性： 40CrNiMo 40CrMn 40CrNi 40Cr2）回火穩(wěn)定性： 40CrNiMo 40CrNi 40CrMn 40Cr3） 奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向：40CrMn 40Cr 40CrNi 40CrNiMo4）韌性： 40CrNiMo 40CrNi 40Cr 40CrMn （Mn 少量時(shí)細(xì)化組織 ）5）回火脆性： 40CrMn 40CrNi> 40Cr 40CrNiMo5. 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(duì)鋼相

4、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(duì)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， 可以使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(zhǎng)大的傾向（Mn除外），從

5、而細(xì)化晶粒，使淬火后的馬氏體組織均勻細(xì)小。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(zhǎng)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， 但更重要的是通過熱處 理來改變其大小分布，因此相變強(qiáng)化更明顯。 也就是說， 合金元素與碳鋼的強(qiáng)度差異。 主要 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， 來顯著提高合 金鋼的組織性能。6. 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

6、 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、Ti、V,使K小而勻；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7. 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？ 有細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化四種。鋼淬火后形成馬氏體，由于C的過飽和和合金元素的固溶，鋼的強(qiáng)度上升，利用了固溶強(qiáng)化的機(jī)制；淬火后的馬氏體組織產(chǎn)生大量的位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu),位錯(cuò)密度上升,材料強(qiáng)度增加, 體現(xiàn)了位錯(cuò)強(qiáng)化的效果； 鋼在淬火時(shí)由較粗大的奧氏體晶粒變成細(xì)小的馬氏體針或板條束,組織細(xì)化,

7、 體現(xiàn)了細(xì)晶強(qiáng)化的效果； 淬完火后的回火處理,有細(xì)小彌散的碳化物析出, 能夠起到 沉淀強(qiáng)化（第二相強(qiáng)化）的效果。8. 以制造跨海大橋用的工程結(jié)構(gòu)鋼為例,說明其基本性能要求是什么,我國(guó)制造這類鋼的 化學(xué)成分特點(diǎn)是什么？答：性能要求： 足夠強(qiáng)度和韌性,良好的焊接性和成型工藝性,良好的耐海水腐蝕性和大氣 腐蝕性能成分特點(diǎn)：低碳,低錳,含Cu、 P9. 09MnCuPTi是低合金高強(qiáng)度鋼（普低鋼），結(jié)合我國(guó)普低鋼成分特點(diǎn)，分析各合金元素的 作用？答：Mn固溶強(qiáng)化作用大，1%Mn ReL f 33MPa約有3/4量溶入F中，弱的細(xì)晶作用，J TK量多時(shí)可大為降低塑韌性 .Ti :形成穩(wěn)定細(xì)小的 K等，粒

8、子210nm既細(xì)晶又沉淀強(qiáng)化，fReL, f 3、Ak,綜合效果J TK。改善焊接性。Cu, P:耐大氣腐蝕性最有效的元素。一般含量：0.0250.25% Cu , 0.050.15 % P。 f P,冷脆和時(shí)效傾向增加。復(fù)合加入適量元素，則f鋼耐蝕性效果更佳。10. 為什么貝氏體型低合金高強(qiáng)度鋼多采用0.5%Mo和微量B作為基體合金化元素？低碳貝氏體鋼中加入 Mo使P右移顯著，但Mo卻不能使F右移；加入微量B使F右移但貝氏 體右移較小，可以空冷得到貝氏體組織。11. 什么是微合金鋼？微合金化元素（ NbTiV ）的主要作用是什么？ 微合金化高強(qiáng)度鋼成分特點(diǎn)是盡量降低碳含量， 在保證塑性， 韌

9、性和焊接性能的基礎(chǔ)上， 采 用微合金化元素細(xì)化晶粒、沉淀強(qiáng)化以及控制扎制和控制冷卻的辦法進(jìn)一步提高強(qiáng)度。Nb， V，Ti 主要作用是細(xì)化晶粒和產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化作用。第三章1. 在結(jié)構(gòu)鋼的部分標(biāo)準(zhǔn)中，每個(gè)鋼號(hào)的力學(xué)性能都注明熱處理狀態(tài)和試樣直徑或鋼材厚度。 為什么？有什么意義？同一材料熱處理不同， 可以得到不同的性能。 而試樣尺寸也影響淬火效果， 尤其是大尺寸 工件的淬硬層深度同樣會(huì)隨尺寸變大而變小。 心部往往淬不透不是馬氏體組織， 而可能變成 鐵素體和珠光體， 或索氏體等。 這樣在選用材料的時(shí)候既要考慮到熱處理工藝， 還要考慮試 樣尺寸對(duì)淬透層深度的影響。2. 在飛機(jī)制造廠中，常用 18Cr2Ni

10、4WA鋼制造發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱齒輪。為減少淬火后殘余應(yīng)力和 齒輪尺寸的變化，控制心部硬度不致過高，以保證獲得必需的沖擊韌性，采用如下工藝：將 滲碳后的齒輪加熱到 850 C左右，保溫后淬入 200-220 C的第一熱浴中，保溫 10min左右， 取出后立即置于 550 570 C的第二熱浴中，保持 1 2小時(shí)，取出空冷至室溫。問：此時(shí)鋼表、里的組織是什么？已知：該鋼的 Ms= 310C，表面滲碳后的 Ma 80C左右。 答：滲碳后的齒輪等溫淬火后心部因含碳量較低，導(dǎo)熱慢，第一次鹽浴時(shí)心部的溫度仍高于550 570C，在第二次熱浴時(shí)其組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w；而表面在第一次熱浴時(shí)就轉(zhuǎn)變 為回火馬氏體， 碳

11、化物和殘余奧氏體，由于該合金含量較高， 各類碳化物比較穩(wěn)定，回火穩(wěn) 定性高，在第二次熱浴時(shí)組織保持不變。3. 軋制鋼板的軋輥尺寸很大， 其軸承在工作時(shí)受很大的沖擊作用， 請(qǐng)從以下材料中選擇合適的材料制造該軸承，并且說明熱處理工藝及使用狀態(tài)組織.GCr15， W18Cr4V， 20Cr2Ni4，40CrNiMo， T10， 0Cr8Ni9， 20， Cr12MoV， 65Mn答：選擇滲碳鋼 20Cr2Ni4 ，該鋼進(jìn)行滲碳處理后，可以達(dá)到表硬里韌的效果，表面高硬度，耐磨、疲勞強(qiáng)度高，心部韌性好，可以承受較大沖擊作用。熱處理：滲碳 +淬火 +低溫回火4. 調(diào)質(zhì)鋼中常用哪些合金元素？這些合金元素各起

12、什么作用？ 常用的合金元素有 Mn,Cr,Mo,V,Si,Ni,BMn:能大為提高鋼的淬透性，但容易使鋼有過熱傾向，并有回火脆性傾向Cr：提高鋼的淬透性的同時(shí)還提高回火穩(wěn)定性，但是有回火脆性傾向Ni ：非碳化物形成元素， 能有效的提高鋼基體的韌度，并且 Ni-Cr 復(fù)合加入，提高淬透性作 用很大，但也有回火脆性傾向Mo提高淬透性，既提高回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒，又能有效的消除或大為降低回火脆性傾向。V:強(qiáng)碳化物形成元素，有效地細(xì)化晶粒，如融入奧氏體能提高淬透性，降低鋼的過熱敏感性。5. 某工廠原來使用 45MnSiV生產(chǎn)$ 8mn高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼筋。要求 Z b >1450MPa, Z s>

13、;1200MPaS >6% 熱處理工藝是 920C± 20C油淬，470C± 10C回火。因該鋼缺貨，庫(kù)存有25MnSi鋼。請(qǐng)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)?25MnSi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)?綜合性能，即較高強(qiáng)度和韌性的組合。工藝調(diào)整：25MnSi鋼與45MnSiV相比不含V元素，但有 Mn過熱敏感性較大，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

14、在0.50.75之間？答：基本性能要求有：高的彈性極限；高的屈強(qiáng)比；高的疲勞強(qiáng)度；高的淬透性；足夠的塑 性和韌性；還要有一定的冶金質(zhì)量和表面質(zhì)量。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(huì)形成 過多碳化物，疲勞性能變差。7. 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 400H

15、BS以上）因而難以切削。8. 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(duì)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)備熱處理不同，得到組織也不同。中碳鋼：正火 F+S高碳鋼：正火 +球化退火 +退火 P+ 粒狀 K9. 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：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

16、分布 硬化層。10. 滾動(dòng)軸承鋼常含有哪些合金元素？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，防止第二類回火脆性Si ：提高淬透性，耐磨性和提高疲勞壽命Mn:提高淬透性和冷加工性含 Cr 量過高會(huì)導(dǎo)致殘余奧氏體增加，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。11. 高錳耐磨鋼有什么特點(diǎn)？在什么情況下適合使用這類鋼？特點(diǎn)： 高碳、 高錳。 鑄態(tài)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

17、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。12. 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)?Mn是奧氏體形成元素，降低鋼的A溫度，促進(jìn)晶粒長(zhǎng)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。13. 某精密鏜床主軸用 38CrMoAI鋼制造，某重型齒輪銃床主軸選擇了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)) 。38CrMoAI鋼采用調(diào)質(zhì)處理加滲氮處理，形成丫 ( Fe4N)、£ (

18、FeN)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，咬死和擦傷傾向小，疲勞性能高、缺口敏感性 低、耐蝕性高。表層組織 丫 '( Fe4N)、£ ( Fe3-2N)相，M回；心部組織 M回。20CrMnTi鋼采用滲碳后降溫直接淬火+低溫回火，獲得組織為心部M回，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 S回，具有強(qiáng)度、塑性和韌性的良好配合。14. 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+爾散析出K;性能特點(diǎn)：Ti、Nb V等微量元素以

19、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。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$ 30- 40mm勺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)?9SiCr中Si和Cr提高了淬透性，9SiCr比T9鋼淬透性好，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 200- 250 C,其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9Si

20、Cr鋼制造的刀具，其刃部受熱至230 - 250 C,硬度仍不低于 60HRC耐磨性良好，還可正常工 作，為什么？答：T9為碳素工具鋼，回火穩(wěn)定性低，其最終回火溫度一般在180200C,超過200C后，會(huì)發(fā)生回火軟化現(xiàn)象，即回火馬氏體中碳會(huì)大量析出，并且滲碳體會(huì)聚集長(zhǎng)大，使得工具硬度強(qiáng)度降低，失去切削性能。而9SiCr鋼因含有合金元素 Si、Cr，熱穩(wěn)定性高，在250C時(shí)還能正常工作，另外因?yàn)镃r是碳化物形成元素，大量碳化物的存在也使得其耐磨性提高。(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，

21、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，所以該鋼的低溫回火穩(wěn)定性好，熱處理時(shí)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. 有一批 W18VCr4Vl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(huì)出現(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。3. 在高速鋼中，合金元素 W Cr、V

22、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 WC; W強(qiáng)烈降低熱導(dǎo)率但鋼導(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 4 Cr 。增加耐蝕性，改善抗 氧化能力、切削能力。V提高硬度和耐磨性，細(xì)化晶粒，降低過熱敏感性。以VC存在。4. 說明下列鋼號(hào)中 Cr、Mn的作用：15MnTi、20CrMnTi、GCr15、W6Mo5Cr4V、5CrNiMo、ZGMn13 0Cr13、40MnB 9Mn2V CrWMn 15MnTi:是低合金高強(qiáng)度鋼。Mn的作用是提高淬透性。20CrMnTi： Cr 是強(qiáng)碳化物形成元素，它能強(qiáng)化鐵素體和增大淬透性。Mn

23、 提高淬透性。GCrl5 : Cr能提高淬透性和減少熱敏感性，與它碳形成的合金滲碳體（Fe Cr） 3C在退火時(shí)集聚的傾向比無 Cr 的滲碳體小，所以 Cr 能使?jié)B碳體細(xì)化。 Mn 提高淬透性。 W6Mo5Cr4V，2 Cr 提高淬透性和耐磨性，以及切屑加工性能。5CrNiMo、 Cr 提高淬透性和耐磨性ZGMnl3: Mn 的作用是：保證熱處理后得到單相的奧氏體。0Crl3 ：鉻是使不銹鋼獲得耐腐蝕性的最基本元素。在氧化性介質(zhì)中，鉻能使鋼表面很快生 成一層氧化膜， 防止金屬基體繼續(xù)破壞。 含鉻鋼在氧化性介質(zhì)中的耐腐蝕性能隨鉻量的增加 而提高，當(dāng)含鉻最達(dá) 13%左右時(shí)（ 1/8 原子比 ） ，

24、大大提高了鋼的電極電位，使耐腐蝕性發(fā) 生一個(gè)跳躍式突變，所以不銹鋼中含鉻量一般均在 13%以上40MnB： Mn 提高淬透性。9Mn2V高碳低合金冷變形模具鋼。Mn溶入鐵素體后起強(qiáng)化作用；溶入滲碳體中形成（Fe Mr）3C 滲碳體類型的碳化物。CrWMn Cr、 Mn 能提高淬透性。 Cr 是碳化物形成元素，能使鋼中有較多的碳化物，因此 Cr 提高了此鋼的硬度和耐磨性。5. 指出下列鋼號(hào)屬于什么鋼？各符號(hào)代表什么意義？Q235、 15、 T7、 T10A、 08F、 Y40Mn。Q235:普碳鋼，屈服強(qiáng)度 >=235MPa15：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為0.15%T7:碳素工具鋼，含碳量

25、約為0.70%T10A:高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，含碳量約為1.0 %08F:低合金結(jié)構(gòu)鋼，08:含碳量0.08%, F:沸騰鋼Y40Mn易切削鋼，含碳量約為0.40 % , Mn含量小于1.5%6. 指出下列鋼的類別、主要特點(diǎn)及用途：Q215-A.F:普碳鋼，屈服強(qiáng)度 >=215MPa質(zhì)量等級(jí)為 A級(jí)，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(jí)為B級(jí)，塑性好，可軋制成鋼板，鋼筋，鋼管等0.10%，用于制造軸承支架0.45%，用于制造軸、齒輪0.65 % ，用于制造彈簧10 鋼:優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為45 鋼:優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為6

26、5 鋼:優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為T12A鋼：高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，含碳量約為1.2 %，用于制造刀具、量具、模具等7. 材料庫(kù)中存有：42CrMo GCr15 T13、60Si2Mn?，F(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：正火、球化退火、最終熱處理：淬火+低溫回火。M回+K+A'42CrMo,齒輪，850C油淬+560C回火；回火索氏體。GCr15,連桿，球化退火+ 淬火、低溫回火；隱晶馬氏體 +粒狀碳化物+少量殘余奧氏體。 60Si2 Mn,彈簧，淬火+中溫回火；回火屈氏體。第六七章1 、提

27、高鋼耐腐蝕性的方法有哪些？(1 )形成穩(wěn)定保護(hù)膜，t Cr、Al、Si有效。(2) f固溶體電極電位或形成穩(wěn)定鈍化區(qū)tCr、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 t Ni、Mn t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. 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(duì)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

28、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)鋼熱強(qiáng)性，固溶強(qiáng)化，析出強(qiáng)化。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。3. 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(hào)) ？應(yīng)選擇何種熱處理？(1) 大橋：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(2) 汽車齒輪；對(duì)材料的耐磨性、疲勞性能、心部強(qiáng)韌性的要求高,20CrMnTi 熱處理二次 淬火低溫回火(3) 鏜床鏜桿：要求較高硬度和耐磨性,整體要求好的綜合機(jī)械性能

29、：45 熱處理：調(diào)質(zhì)、 表面淬火低溫回火(4) 汽車板簧：高的屈服強(qiáng)度高的疲勞性能：60Si2Mn 熱處理：淬火中溫回火(5) 汽車、 拖拉機(jī)連桿螺： 能承受交變載荷作用, 整個(gè)斷面要求良好的強(qiáng)韌性： 45 熱處理： 調(diào)質(zhì)：(6) 拖拉機(jī)履帶板：抗強(qiáng)烈沖擊磨損：ZGM n13熱處理：水韌處理(7) 氣輪機(jī)葉片：要求更高的蠕變強(qiáng)度、耐蝕性和耐腐蝕磨損性能：Cr12 熱處理：淬火高 溫回火。( 8 )硫酸、硝酸容器：耐酸性腐蝕介質(zhì)浸蝕： 1Cr18Ni9Ti 熱處理：固溶處理( 9) 鍋爐： 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

30、體熱強(qiáng)鋼 15CrMo熱處理：正火加高溫回火( 10) 加熱爐爐底板：同鍋爐4. 判斷下列鋼號(hào)的鋼種、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、4Cr1 3、15GCr、60Si2Mn、12CrMoV、12CrMoV、3Cr2W8、38CrMoAl、 9SiCr 、 5CrNiMo、 W 1 8Cr4V、CrWM n、 1 Cr 1 8Ni9Ti 、 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、去應(yīng)力處理。最 終熱處理：淬火、回火。使用狀態(tài)下的金相組織是：M回+粒狀FaC+殘余A

31、20Cr：合金滲碳鋼(低淬透性鋼) 。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。 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，未淬透時(shí)為鐵素體十低碳回火馬氏體。Q345：低合金結(jié)構(gòu)鋼。 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F+P。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10001100C，保溫一定時(shí)間，在水中快速冷卻。

32、使用狀態(tài)下的金相 組織是：?jiǎn)蜗嗟膴W氏體40Cr： 調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼零件的預(yù)備熱處理：退火或正火，最終熱處理：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)下的金相組織是： 回 火馬氏體。

33、GCrl5：常用作軸承鋼和量具鋼。 常用的熱處理方法有：預(yù)備熱處理：鍛造 +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： 鍛造、球化退火、 淬火和高溫回火。 38CrMoAl：調(diào)質(zhì)鋼（中淬透性鋼，氮化鋼） 。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+F®N+M回。9CrSi

34、 ：合金刃具鋼， 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。 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，便于切削加工，并為淬 火做好組織準(zhǔn)備。最終熱處理為高溫淬火和三次高溫回火。經(jīng)過三次回火后殘余奧氏體基本轉(zhuǎn)變完成

35、。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、CrWM：n 冷作模具綱。常用預(yù)備熱處理是球化退火。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、穩(wěn)定化處理。使用下組織為單相奧氏體。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：鍛造+球化退火。最終熱處理：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。第七章1. 設(shè)計(jì)創(chuàng)制馬氏體時(shí)效鋼的基本依據(jù)是什么？以無碳（或微碳

36、）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(jiǎn)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，這類鋼的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，

37、韌性高，屈強(qiáng)比高，焊接性和成形 性良好，加工硬化系數(shù)小，熱處理工藝簡(jiǎn)單， 尺寸穩(wěn)定性好； 缺點(diǎn)是合金度高和生產(chǎn)工藝嚴(yán) 格，鋼的成本高，因此其使用范圍受到限制。沉淀硬化超高強(qiáng)度不銹鋼： 是由不銹鋼發(fā)展起來的， 主要有馬氏體沉淀硬化型不銹鋼和奧氏體馬氏體沉淀硬化型不銹鋼； 馬氏體沉淀硬化型不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和斷裂韌度高， 缺點(diǎn) 是高溫性能差。 奧氏體馬氏體沉淀硬化型不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)是有較好的塑性、 加工性能和焊接 性，缺點(diǎn)是化學(xué)成分和熱處理溫度的控制范圍很窄，熱處理工藝復(fù)雜， 性能波動(dòng)大，在溫度 較高時(shí)鋼的脆性增大。第八章1. 機(jī)床的床身、床腳和箱體為什么都采用灰鑄鐵鑄造為宜？能否用鋼板制造？將兩者的

38、使 用性能和經(jīng)濟(jì)性能作簡(jiǎn)要的比較。因?yàn)樗袃?yōu)良的鑄造性能，良好的減震性，不能用鋼板制造 使用性能：鋼的強(qiáng)度，硬度較灰鑄鐵高，但灰鑄鐵較鋼來說有良好的減震性，減磨性，鑄造 性能。經(jīng)濟(jì)性能：灰鑄鐵比鋼便宜2灰口鑄鐵的組織和性能決定于什么因素？為什么在灰口鑄鐵中，碳硅含量越高，則其強(qiáng) 度越低？灰口鑄鐵的組織和性能決定于含碳量和冷卻速度。 冷卻速度越快珠光體越多， 組織越細(xì)， 性 能越高。但過高會(huì)出現(xiàn)白口組織。因?yàn)樘?、硅含量越高，鑄鐵中的石墨片就越粗大，石墨數(shù) 量也越多，對(duì)基體的破壞就越嚴(yán)重。所以鑄鐵的強(qiáng)度越低。3. 片狀石墨的分布類型有哪些？哪一種類型鑄鐵性能最好？根據(jù)石墨形態(tài)，把片狀石墨分為六種類

39、型：AF。中等大小、均勻分布的 A型；B型為中心D型、邊部A型的結(jié)合；C F型為過共晶石墨；D型是奧氏體枝晶間分布的細(xì)小石墨；E型是奧氏體枝晶間呈方向性分布的粗大石墨；中等大小的 A 型最好(同等石墨大小) ，對(duì)基體性能降低最小。4. 計(jì)算下列成分的鑄鐵的碳當(dāng)量(CE)和共晶度(SE),并判斷其是為亞共晶合金、共晶合金或過共晶合金？1) 3.2%C, 2% Si, 0.4%P ；CE = 3.2%+1/3 X 2%+0.4% = 4.0%SE = 3.2%/(4.3%-1/3 X (2%+0.4%) = 91.4% <1 亞共晶2) 3.2%C, 2% Si, 1.18%P；CE = (

40、3.2 + 1/3 X(2+1.18)% = 4.26%SE = 3.2%/(4.3-1/3 X(2+1.18)% = 98.8% 共晶3) 3.2%C, 2.9% Si, 1.3% P.CE = (3.2 + 1/3 X(2.9+1.3)% = 4.6%SE = 3.2%/(4.3-1/3 X(2.9+1.3)% = 110.3% 過共晶第九、十章1. 鋁銅合金的時(shí)效過程經(jīng)過下列步驟，試說明各個(gè)階段的性能變化規(guī)律？GP B ”f B 'f B。2. 為什么固溶處理之后要進(jìn)行時(shí)效處理，影響時(shí)效硬化效果的因素有哪些？3. 牌號(hào) H62、 B5、 QSn4-3、 QAl7 、 HMn58-2、 ZCuZn38、 ZCuSn10Zn4、 ZCuNi10Fe1 屬于哪類 銅合金？H62普通壓力加工黃銅；B5白