初試部分重復綜合題

1、根據(jù) Fe-Fe3C 相圖，說明產生下列現(xiàn)象的原因：1）含碳量為 1.0% 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% 的鋼其強度比含碳 1.2% 的鋼高；答：因為在鋼中當含碳量超過1.0%時，所析出的二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡狀，使鋼的脆性增加，導致強度下降。因此含碳 0.8% 的鋼其強度比含碳 1.2% 的鋼高。3）在 1100，含碳 0.4% 的鋼能進行鍛造，含碳 4.0% 的生鐵不能鍛造；答：在 1100時，含碳 0.4% 的鋼的組織為奧

2、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；而起重機吊重物用鋼絲繩除要求有一定的強度，還要有很高的彈性極限，而60 、 65 、 70 、 75鋼有高的強度和高的彈性極限。這樣在吊重物時不會斷裂。5）鉗工鋸 T8 ， T10,T12 等鋼料時比鋸 10,20 鋼費力，鋸條容易磨鈍；答：T8 ， T10,T12屬于碳素工具鋼，

3、含碳量為0.8%，1.0%，1.2%，因而鋼中滲碳體含量高，鋼的硬度較高；而10,20鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，屬于低碳鋼，鋼的硬度較低，因此鉗工鋸 T8 ， T10,T12 等鋼料時比鋸 10,20 鋼費力，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：因為鋼的含碳量范圍在0.02%2.11%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。鋼中常存雜質有哪些？對鋼的性能有何影響？ 答：鋼中常存雜質有Si、Mn、S、P等。Mn：大部分溶于鐵素體中，形

4、成置換固溶體，并使鐵素體強化：另一部分Mn溶于Fe3C中，形成合金滲碳體，這都使鋼的強度提高，Mn與S化合成MnS，能減輕S的有害作用。當Mn含量不多，在碳鋼中僅作為少量雜質存在時，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，使鐵素體強化，從而使鋼的強度、硬度、彈性提高，而塑性、韌性降低。當Si含量不多，在碳鋼中僅作為少量夾雜存在時，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，當鋼材在10001200壓力加工時，由于FeS-Fe共晶（熔點只有989）已經(jīng)熔化，并使晶粒脫開，鋼材將變得極脆。P：磷在鋼中全部溶于鐵

5、素體中，雖可使鐵素體的強度、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、汽車和拖拉機上的冷沖壓件，如汽車車身，拖拉機駕駛室等；15、20、25鋼用于制作尺寸較小、負荷較輕、表面要求耐磨、心部強度要求不高的滲碳零件，如活塞鋼、樣板等。中碳鋼：含碳量為0.250.60%的鋼 ；30、35、40、45、50鋼經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后具有良

6、好的綜合機械性能，即具有較高的強度和較高的塑性、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。淬火臨界冷卻速度（Vk），淬透性,淬硬性； 答：淬火臨界冷卻速度（Vk）：淬火時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

7、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。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Ac1以上3050，保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至600后出爐空冷。 （2）過共析鋼組織若為層狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體時，不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產生淬火變形及開裂。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。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：再結晶退火。目的：使變形晶粒重新轉變?yōu)榈容S晶粒，以消除加工硬化現(xiàn)象，降低了硬度

8、，消除內應力。細化晶粒，均勻組織，消除內應力，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)鑄造后的齒輪存在晶粒粗大并不均勻現(xiàn)象，且存在殘余內應力。因此退火目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶粒均勻細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，且存在殘余內應力。因此退火目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶粒均勻細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

9、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。組織：粒狀珠光體和球狀滲碳體。一批45鋼試樣（尺寸15*10mm），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，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；（2）緩慢加熱至840，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；（3）緩慢加熱至1100，保溫足夠時間，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小晶粒，選何種工藝最合適？答：（1）因其未達到退火溫度，加熱時沒有經(jīng)過完全

10、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，加熱時全部轉化為晶粒細小的奧氏體，故冷卻后得到組織、晶粒均勻細小的鐵素體和珠光體。（3）因其加熱溫度過高，加熱時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小晶粒，選第二種工藝最合適。區(qū)分調質處理、變質處理。答：調質處理：淬火后的高溫回火。變質處理：在液態(tài)金屬結晶前，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)質點，使結晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒。為什么工件經(jīng)淬火后往往會產生變形，有的甚至開裂？減小變形及防止開裂有哪些途徑？ 答：淬火

11、中變形與開裂的主要原因是由于淬火時形成內應為。淬火內應力形成的原因不同可分熱應力與組織應力兩種。工件在加熱和(或)冷卻時由于不同部位存在著溫度差別而導致熱脹和(或)冷縮不一致所引起的應力稱為熱應力。熱應力引起工件變形特點時：使平面邊為凸面，直角邊鈍角，長的方向變短，短的方向增長，一句話，使工件趨于球形。鋼中奧氏體比體積最小,奧氏體轉變?yōu)槠渌鞣N組織時比體積都會增大,使鋼的體積膨脹;工件淬火時各部位馬氏體轉變-先后不一致,因而體積膨脹不均勻。這種由于熱處理過程中各部位冷速的差異使工件各部位相轉變的不同時性所引起的應力,稱為相變應力(組織應力)。組織應力引起工件變形的特點卻與此相反：使平面變?yōu)榘济?/p>

12、，直角變?yōu)殁g角，長的方向變長；短的方向縮短，一句話，使尖角趨向于突出。工件的變形與開裂是熱應力與組織應力綜合的結果，但熱應力與組織應力方向恰好相反，如果熱處理適當，它們可部分相互抵消，可使殘余應力減小，但是當殘余應力超過鋼的屈服強度時，工件就發(fā)生變形，殘余應力超過鋼的抗拉強度時，工件就產生開裂。為減小變形或開裂，出了正確選擇鋼材和合理設計工件的結構外，在工藝上可采取下列措施：1.采用合理的鍛造與預先熱處理鍛造可使網(wǎng)狀、帶狀及不均勻的碳化物呈彌散均勻分布。淬火前應進行預備熱處理(如球化退火與正火),不但可為淬火作好組織準備,而且還可消除工件在前面加工過程中產生的內應力。2.采用合理的淬火工藝；正

13、確確定加熱溫度與加熱時間,可避免奧氏體晶粒粗化。對形狀復雜或導熱性差的高合金鋼,應緩慢加熱或多次預熱,以減少加熱中產生的熱應力。工件在加熱爐中安放時,要盡量保證受熱均勻,防止加熱時變形;選擇合適的淬火冷卻介質和洋火方法(如馬氏體分級淬火、貝氏體等溫淬火),以減少冷卻中熱應力和相變應力等。3.淬火后及時回火淬火內應力如不及時通過回火來消除,對某些形狀復雜的或碳的質量分數(shù)較高的工件,在等待回火期間就會發(fā)生變形與開裂。4.對于淬火易開裂的部分，如鍵槽，孔眼等用石棉堵塞。指出下列組織的主要區(qū)別：（1）索氏體與回火索氏體；（2）屈氏體與回火屈氏體；（3）馬氏體與回火馬氏體。答：由奧氏體冷卻轉變而成的屈氏

14、體(淬火屈氏體)和索氏體(淬火索氏體)組織,與由馬氏體分解所得到的回火屈氏體和回火索氏體組織有很大的區(qū)別,主要是碳化物的形態(tài)不同。由奧氏體直接分解的屈氏體及索氏體中的碳化物是片狀的,而由馬氏體分解的回火屈氏體與回火索氏體中碳化物是顆粒狀的?；鼗鹚魇象w和回火屈氏體相對于索氏體與屈氏體其塑性和韌性較好。馬氏體（M）是由A 直接轉變成碳在Fe中過飽和固溶體?；鼗瘃R氏體是過飽和的固溶體（鐵素體）和與其晶格相聯(lián)系的碳化物所組成，其淬火內應力和脆性得到降低。指出下列工件的淬火及回火溫度，并說明其回火后獲得的組織和大致的硬度：（1）45鋼小軸（要求綜合機械性能）；（2）60鋼彈簧；（3）T12鋼銼刀。答：（

15、1）45鋼小軸（要求綜合機械性能），工件的淬火溫度為850左右，回火溫度為500650左右，其回火后獲得的組織為回火索氏體 ，大致的硬度2535HRC。（2）60鋼彈簧，工件的淬火溫度為850左右，回火溫度為350500左右，其回火后獲得的組織為回火屈氏體 ，大致的硬度4048HRC。（3）T12鋼銼刀，工件的淬火溫度為780左右，回火溫度為150250，其回火后獲得的組織為回火馬氏體 ，大致的硬度60HRC。 擬用T10制造形狀簡單的車刀，工藝路線為：鍛造熱處理機加工熱處理磨加工試寫出各熱處理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用；指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度；制定最終熱處理工藝規(guī)定（溫

16、度、冷卻介質）答：（1）工藝路線為：鍛造退火機加工淬火后低溫回火磨加工。退火處理可細化組織，調整硬度，改善切削加工性；淬火及低溫回火可獲得高硬度和耐磨性以及去除內應力。（2）終熱處理后的顯微組織為回火馬氏體 ，大致的硬度60HRC。（3）T10車刀的淬火溫度為780左右，冷卻介質為水；回火溫度為150250。36.某型號柴油機的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度（HRC50），而心部具有良好的韌性（Ak40J），原采用45鋼調質處理再在凸輪表面進行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替。試說明：（1）原45鋼各熱處理工序的作用；（2）改用15鋼后，應按原熱處

17、理工序進行能否滿足性能要求？為什么？（3）改用15鋼后，為達到所要求的性能，在心部強度足夠的前提下采用何種熱處理工藝？答：（1）正火處理可細化組織，調整硬度，改善切削加工性；調質處理可獲得高的綜合機械性能和疲勞強度；局部表面淬火及低溫回火可獲得局部高硬度和耐磨性。（2）不能。改用15鋼后按原熱處理工序會造成心部較軟，表面硬，會造成表面脫落。（3）滲碳。 為什么比較重要的大截面的結構零件如重型運輸機械和礦山機器的軸類，大型發(fā)電機轉子等都必須用合金鋼制造？與碳鋼比較，合金鋼有何優(yōu)缺點？ 答： 碳鋼制成的零件尺寸不能太大，否則淬不透，出現(xiàn)內外性能不均，對于一些大型的機械零件，（要求內外性能均勻），就

18、不能采用碳鋼制作，比較重要的大截面的結構零件如重型運輸機械和礦山機器的軸類，大型發(fā)電機轉子等都必須用合金鋼制造。(1) 如上所述合金鋼的淬透性高(2)合金鋼回火抗力高碳鋼淬火后，只有經(jīng)低溫回火才能保持高硬度，若其回火溫度超過200，其硬度就顯著下降。即回火抗力差，不能在較高的溫度下保持高硬度，因此對于要求耐磨，切削速度較高，刃部受熱超過200的刀具就不能采用碳鋼制作而采用合金鋼來制作。(3)合金鋼能滿足一些特殊性能的要求如耐熱性、耐腐蝕性、耐低溫性（低溫下高韌性）。解釋下列現(xiàn)象：（1）在相同含碳量情況下，除了含Ni和Mn的合金鋼外，大多數(shù)合金鋼的熱處理加熱溫度都比碳鋼高；答：在相同含碳量情況下，除了含Ni和Mn的合金鋼外，大多數(shù)合金鋼的熱處理加熱溫度都比碳鋼高，其主要原因是合金元素的加入而改變了碳在鋼中的擴散速度所致。非碳化物形成元素如Ni、Co,可降低碳在奧氏體中的擴散激活能,增加奧氏體形成速度。相反,強碳化物形成元素如v、Ti、w、Mo等,與碳有較大的親合力,增加碳在奧氏體中的擴散激活能,強烈地減緩碳在鋼中的