完整版)金屬學(xué)材料學(xué)課后習(xí)題答案全

1、1-1. 為什么說鋼中的 S、P 雜質(zhì)元素在一般情況下是有害的？答：S容易和Fe結(jié)合形成熔點(diǎn)為989C的FeS相，會使鋼在熱加工過程中產(chǎn)生熱脆性； P與Fe結(jié)合形成硬脆的F&P相，使鋼在冷變形加工過程中產(chǎn)生冷脆性。1-2. 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：可以分為簡單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，簡單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：硬度較高、熔點(diǎn)較 高、穩(wěn)定性較好；復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：硬度較低、熔點(diǎn)較低、穩(wěn)定性較差。1-3. 簡述合金鋼中碳化物形成規(guī)律。答:當(dāng)rCr m0.59時，形成復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；當(dāng)rCr x0.59時，形成簡單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)； 相似者相溶：完全互溶：原子尺寸、電化學(xué)因素均相似；

2、有限溶解：一般K 都能溶解其它元素，形成復(fù)合碳化物。強(qiáng)碳化合物形成元素優(yōu)先與碳結(jié)合形成碳化物。NmNc比值決定了碳化物類型碳化物穩(wěn)定性越好，溶解越難，析出難越，聚集長大也越難。1-4.合金元素對Fe - F&C相圖的S、E點(diǎn)有什么影響？這種影響意味著什么？ 答：凡是擴(kuò)大Y 相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左下方移動；凡是封閉丫相區(qū)的元素均使 S E 點(diǎn)向左上方移動。 S 點(diǎn)左移，意味著共析碳量減少； E 點(diǎn)左移，意味著出現(xiàn)萊氏體的 碳含量減少。1-19. 試解釋 40Cr13 已屬于過共析鋼，而 Cr12 鋼中已經(jīng)出現(xiàn)共晶組織，屬于萊氏體 鋼。答：因?yàn)镃r屬于封閉y相區(qū)的元素，使 S點(diǎn)左移，意味著共析

3、碳量減小，所以鋼中 含有Cr12%寸，共析碳量小于0.4%，所以含0.4%C 13%Cr的40Cr13不銹鋼就屬于過共 析鋼。Cr使E點(diǎn)左移，意味著出現(xiàn)萊氏體的碳含量減小。在Fe-C相圖中，E點(diǎn)是鋼和鐵的分界線，在碳鋼中是不存在萊氏體組織的。但是如果加入了12%的 Cr,盡管含碳量只有 2%左右，鋼中卻已經(jīng)出現(xiàn)了萊氏體組織。1-21. 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？ 答：合金元素溶入基體后，與晶體缺陷產(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，

4、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；時間：通過控制時間因素來控制內(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。1-22. 試述鋼中置換固溶體和間隙固溶體形成的規(guī)律。 答：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

5、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a -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y -Fe點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、原子半徑相近，但電子結(jié)構(gòu)差別大一一有限固溶；原子半徑對溶解度影響：A R 8%可以形成無限固溶； 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； 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 y-Fe 中的溶解度高于

6、a-Fe。1- 23. 在相同成分的粗晶粒和細(xì)晶粒鋼中，偏聚元素的偏聚程度有什么不同？ 答：粗晶粒更容易產(chǎn)生缺陷，偏聚程度大，細(xì)晶粒偏聚程度小。 1-5 試述鋼在退火態(tài)、 淬火態(tài)及淬火 - 回火態(tài)下，不同元素的分布狀況。 答：退火態(tài)：非碳化物形成元素絕大多數(shù)固溶于基體中，而碳化物形成元素視C 和本身量多少而定。優(yōu)先形成碳化物，余量溶入基體。 淬火態(tài)：合金元素的分布與淬火工藝 有關(guān)。溶入A體的因素淬火后存在于 M B中或殘余A中，未溶者仍在K中。 回火態(tài)： 低溫回火，置換式合金元素基本上不發(fā)生重新分布；400C, Me開始重新分布。非K形成元素仍在基體中，K形成元素逐步進(jìn)入析出的 K中，其程度取

7、決于回火溫度和時間。1- 6 有哪些合金元素強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒的長大？阻止奧氏體晶粒長大有什么好處？ 答： Ti 、Nb、V 等強(qiáng)碳化物形成元素能夠細(xì)化晶粒， 從而使鋼具有良好的強(qiáng)韌度配合，提高了鋼的綜合力學(xué)性能。1-7 哪些合金元素能顯著提高鋼的淬透性？提高鋼的淬透性有何作用？ 答：在結(jié)構(gòu)鋼中，提高馬氏體淬透性作用顯著的元素從大到小排列：Mn、Mo、Cr、Si、Ni 等。 作用：一方面可以使工件得到均勻而良好的力學(xué)性能，滿足技術(shù)要求；另一方 面，在淬火時，可選用比較緩和的冷卻介質(zhì)，以減小工件的變形與開裂傾向。1-8 . 能明顯提高回火穩(wěn)定性的合金元素有哪些？提高鋼的回火穩(wěn)定性有什么作用？ 答

8、：提高回火穩(wěn)定性的合金元素：Cr、Mn、Ni、Mo、W、V、Si 作用：提高鋼的回火穩(wěn)定性， 可以使得合金鋼在相同的溫度下回火時，比同樣碳含量的碳鋼具有更高的硬度和 強(qiáng)度；或者在保證相同強(qiáng)度的條件下，可在更高的溫度下回火，而使韌性更好些。1-9 第一類回火脆性和第二類回火脆性是在什么條件下產(chǎn)生的？如何減輕和消除？ 答：第一類回火脆性 :脆性特征： 不可逆； 與回火后冷速無關(guān)； 斷口為晶界脆斷。 產(chǎn)生原因：鋼在200-350 C回火時，F(xiàn)e3C薄膜在奧氏體晶界形成，削弱了晶界強(qiáng)度；雜 質(zhì)元素 P、S、Bi 等偏聚晶界，降低了晶界的結(jié)合強(qiáng)度。防止措施：降低鋼中雜質(zhì)元素的含量；用Al脫氧或加入Nb

9、（鈮）、V Ti等合金元素細(xì)化奧氏體晶粒； 加入 Cr、 Si 調(diào)整溫度范圍； 采用等溫淬火代替淬火回火工藝。 第二類回火脆性：脆性特征：可逆；回火后滿冷產(chǎn)生，快冷抑制；斷口為晶界脆 斷。產(chǎn)生原因：鋼在450-650 C回火時，雜質(zhì)元素 Sb、S、As或N、P等偏聚于晶界，形成網(wǎng) 狀或片狀化合物，降低了晶界強(qiáng)度。高于回火脆性溫度，雜質(zhì)元素擴(kuò)散離開了晶界或化 合物分解了；快冷抑制了雜質(zhì)元素的擴(kuò)散。防止措施：降低鋼中的雜質(zhì)元素；加入能細(xì)化A晶粒的元素（Nb V、Ti）加入適量的Mo W元素；避免在第二類回火脆性溫度范圍回火。1-10 就合金元素對鐵素體力學(xué)性能、 碳化物形成傾向、 奧氏體晶粒長大傾

10、向、 淬透性、 回火穩(wěn)定性和回火脆性等幾個方面總結(jié)下列元素的作用：Si、Mn、Cr、Mo、W、V、Ni。答：Si :Si是鐵素體形成元素，固溶強(qiáng)化效果顯著；（強(qiáng)度增加，韌性減?。㏒i是非碳化物形成元素，增大鋼中的碳活度，所以含Si鋼的脫C傾向和石墨化傾向較大；Si量少時，如果以化合物形式存在，則阻止奧氏體晶粒長大， 從而細(xì)化A晶粒， 同時增大了鋼的強(qiáng)度和韌性；Si提高了鋼的淬透性，使工件得到均勻而良好的力學(xué)性能。在淬火時，可選用比較緩和的冷卻介質(zhì)，以減小工件的變形與開裂傾向。Si提高鋼的低溫回火穩(wěn)定性， 使相同回火溫度下的合金鋼的硬度高于碳鋼； Si能夠 防止第一類回火脆性。Mn:Mn強(qiáng)化鐵素

11、體，在低合金普通結(jié)構(gòu)鋼中固溶強(qiáng)化效果較好； （強(qiáng)度增加，韌性減 小）Mn是奧氏體形成元素，促進(jìn) A晶粒長大，增大鋼的過熱敏感性； Mn使A等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，提高鋼的淬透性；Mn提高鋼的回火穩(wěn)定性，使相同回火溫度下的合金鋼的硬度高于碳鋼；Mn促進(jìn)有害元素在晶界上的偏聚， 增大鋼回火脆性的傾向。Cr:Cr是鐵素體形成元素，固溶強(qiáng)化效果顯著；（強(qiáng)度增加，韌性減?。〤r是碳化物形成元素，能細(xì)化晶粒，改善碳化物的均勻性；Cr阻止相變時碳化物的形核長大，所以提高鋼的淬透性；Cr提高回火穩(wěn)定性，使相同回火溫度下的合金鋼的硬度高于碳鋼；Cr促進(jìn)雜質(zhì)原子偏聚，增大回火脆性傾向；Mo:（W類似于M0 是鐵素體形成

12、元素，固溶強(qiáng)化效果顯著；（強(qiáng)度增加，韌性減?。?是較強(qiáng)碳化物形成元素，所以能細(xì)化晶粒，改善碳化物的均勻性，大大提高鋼的回火 穩(wěn)定性；阻止奧氏體晶粒長大，細(xì)化 A晶粒，同時增大了鋼的強(qiáng)度和韌性；能提高鋼的淬透性，使工件得到均勻而良好的力學(xué)性能。在淬火時，可選用比較緩和的冷 卻介質(zhì)，以減小工件的變形與開裂傾向。能有效地抑制有害元素的偏聚，是消除或減輕鋼第二類回火脆性的有效元素。V:（ Ti、Nb類似于V是鐵素體形成元素，固溶強(qiáng)化效果顯著；（強(qiáng)度增加，韌性減?。┦菑?qiáng)碳化物形成元素，形成的VC質(zhì)點(diǎn)穩(wěn)定性好，彌散分布，能有效提高鋼的熱強(qiáng)性和回火穩(wěn)定性；阻止A晶粒長大的作用顯著，細(xì)化 A晶粒，同時增大了鋼

13、的強(qiáng)度和韌性；提高鋼的淬透性，消除回火脆性。Ni:是奧氏體形成元素，促進(jìn)晶粒長大，增大鋼的過熱敏感性；（強(qiáng)度增加，韌性增加）是非碳化物形成元素，增大鋼中的碳活度，所以含Ni鋼的脫C傾向和石墨化傾向較大；對A晶粒長大的影響不大；能提高鋼的淬透性，使工件得到均勻而良好的力學(xué)性能。在淬火時，可選用比較緩和的冷卻介質(zhì)，以減小工 件的變形與開裂傾向。 提高回火穩(wěn)定性， 使相同回火溫度下的合金鋼的硬度高于碳 鋼；促進(jìn)鋼中有害元素的偏聚，增大鋼的回火脆性。1-11 根據(jù)合金元素在鋼中的作用，從淬透性、回火穩(wěn)定性、奧氏體晶粒長大傾向、韌 性和回火脆性等方面比較下列鋼號的性能:40Cr、 40CrNi、 40C

14、rMn、 40CrNiMo答:淬透性: 40CrNiMo40CrMn 40CrNi 40Cr （因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)鋼中，提高馬氏體淬 透性作用顯著的元素從大到小排列:Mn、 Mo、 Cr、 Si 、 Ni ，而合金元素的復(fù)合作用更大。 ）回火穩(wěn)定性:40CrNiMo40CrMn 40CrNi 40Cr 奧氏體晶粒長大傾向:40CrMn40Cr 40CrNi40CrNiMo 韌性: 40CrNiMo40CrNi40CrMn40Cr（ Ni 能夠改 善基體的韌度）回火脆性：40CrNi40CrMn40Cr40CrNiMo（ Mo降低回火脆性）1-12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

15、體轉(zhuǎn)變影響不大？ 答：對于珠光體轉(zhuǎn)變，不僅需要C的擴(kuò)散和重新分布，而且還需要W Mo V等K形成元素的擴(kuò)散，而間隙原子碳在 A中的擴(kuò)散激活能遠(yuǎn)小于 W Mo V等置換原子的擴(kuò)散激 活能，所以 W Mo V等K形成元素擴(kuò)散是珠光體轉(zhuǎn)變時碳化物形核的控制因素。V主要是通過推遲碳化物形核與長大來提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性W Mo除了推遲碳化物形核與長大外，還增大了固溶體原子間的結(jié)合力、鐵的自擴(kuò)散激活能，減緩了 C的擴(kuò)散。 貝氏體轉(zhuǎn)變是一種半擴(kuò)散型相變，除了間隙原子碳能作長距離擴(kuò)散外，W Mo V等置換原子都不能顯著地擴(kuò)散。 W Mo V增加了 C在y相中的擴(kuò)散激活能，降低了擴(kuò)散系數(shù)，推 遲了貝氏體轉(zhuǎn)變，

16、但作用比 Cr Mn Ni 小。1-13 為什么鋼的合金化基本原則是“復(fù)合加入”？試舉兩例說明合金元素復(fù)合作用的 機(jī)理。答：因?yàn)楹辖鹪啬軐δ承┓矫嫫鸱e極的作用，但許多情況下還有不希望的副作用，因 此材料的合金化設(shè)計(jì)都存在不可避免的矛盾。 合金元素有共性的問題， 但也有不同的個性。不同元素的復(fù)合，其作用是不同的，一般都不是簡單的線性關(guān)系，而是相互補(bǔ)充， 相互加強(qiáng)。 所以通過合金元素的復(fù)合能夠趨利避害， 使鋼獲得優(yōu)秀的綜合性能。 例子： Nb-V復(fù)合合金化：由于Nb的化合物穩(wěn)定性好，其完全溶解的溫度可達(dá)1325-1360 C。 所以在軋制或鍛造溫度下仍有未溶的Nb,能有效地阻止高溫加熱時 A晶粒

17、的長大，而V的作用主要是沉淀析出強(qiáng)化。Mn-V復(fù)合：Mn有過熱傾向，而 V是減弱了 Mn的作用；Mn能降低碳活度，使穩(wěn)定性很好的 VC溶點(diǎn)降低，從而在淬火溫度下 VC也能溶解許 多,使鋼獲得較好的淬透性和回火穩(wěn)定性。1-14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？ 答：釩和碳、氨、氧有極強(qiáng)的親和力,與之形成相應(yīng)的穩(wěn)定化合物。釩在鋼中主要以碳 化物的形式存在。其主要作用是細(xì)化鋼的組織和晶粒,降低鋼的強(qiáng)度和韌性。當(dāng)在高溫 溶入固溶體時,增加淬透性；反之,如以碳化物形式存在時,降低淬透性。1-15 怎樣理解“合金鋼與碳鋼的強(qiáng)度性

18、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?處理?xiàng)l件下才能表現(xiàn)出來”？答：合金鋼與碳鋼性能差異表現(xiàn)為： （1）碳素鋼淬透性差 （2） 碳鋼的高溫強(qiáng)度低,紅硬 性差 （3） 碳鋼不能獲得良好的綜合性能 （4） 碳鋼不具有特殊的性能 合金鋼中除含 硅和錳作為合金元素或脫氧元素外, 還含有其他合金元素 （如鉻、 鎳、鉬、釩、鈦、銅、 鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和其他元素等） ,有的還含有某些非金屬元素（如硼、氮等） ,添加 的合金元素作用不在于本身的強(qiáng)化作用,而在于對鋼相變過程的影響。處理鋼時,鋼的 相變包括 1、加熱過程中的

19、奧氏體轉(zhuǎn)變；2 、冷卻過程中的珠光體、貝氏體及馬氏體轉(zhuǎn)變； 3 、發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變后的再加熱 （回火）轉(zhuǎn)變。 1）在加熱時, 合金元素能影響奧氏體 的形成速度以及奧氏體的晶粒大??；2）在冷卻時, a. 對珠光體, 大部分合金元素推遲 P的轉(zhuǎn)變、珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的影響及珠光體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的碳化物類型的影響；b. 對貝氏體,合金元素Cr, Ni, Mn能降低A F（A與F的自由能差），減少相變驅(qū)動力，減慢 A分解， 降低了貝氏體的轉(zhuǎn)變速度，推遲其轉(zhuǎn)變。Cr, Mn又是碳化物形成元素，阻礙C原子的擴(kuò) 散。強(qiáng)烈阻礙貝氏體的形成；Mo W作用不明顯；Si，對B有推遲作用，原因是強(qiáng)烈提高Fe的結(jié)合力，阻礙C原子

20、從Fe中脫溶。Co , Al能提高A F,同時提高C的擴(kuò)散速 度，加速B形成。C.對馬氏體，主要是對對 M轉(zhuǎn)變溫度的影響，即 Ms- Mf點(diǎn)的影響。 除Co, Al夕卜，大多數(shù)合金元素固溶在 A中，均使Ms點(diǎn)下降，增加殘余 A的含量3）回 火轉(zhuǎn)變時,合金元素能提高鋼的回火穩(wěn)定性,以及產(chǎn)生二次硬化。因此合金元素在鋼的 整個相變過程中都起到了十分明顯的作用,提高了鋼材的性能。合金的主要作用：a.產(chǎn)生相變,如擴(kuò)大某個相區(qū)（奧氏體區(qū)）以得到某種對應(yīng)的特殊性能. b. 細(xì)化晶粒,改善機(jī)械性能,如缺口敏感性、淬透性。 c. 改變熱處理工藝,如提高鋼材的熱處理組織 的穩(wěn)定性,降低熱處理溫度、縮短熱處理時間、

21、提高熱處理質(zhì)量。合金鋼的熱處理工藝有很多, 所得到的組織都有不同的性能,只有根據(jù)對鋼性能不同的需求選擇適當(dāng)?shù)臒?處理?xiàng)l件,才能獲得合適的組織,充分發(fā)揮合金元素的作用。如果鋼的熱處理?xiàng)l件不適 當(dāng),會影響合金元素在鋼中的作用。例如,熱處理溫度過高,影響強(qiáng)碳化物的形成,會 影響鋼的性能。1-16 合金元素提高鋼的韌度主要有哪些途徑？答：細(xì)化奧氏體晶粒-如Ti、V、Mo提高鋼的回火穩(wěn)定性-如強(qiáng)K形成元素 改善基體韌度 Ni細(xì)化碳化物 適量的 Cr、 V 降低或消除鋼的回火脆性一W Mo在保證強(qiáng)度水平下，適當(dāng)降低含碳量，提高冶金質(zhì)量 通過合金化形成一定量的殘余奧氏體1-17 40Cr、40CrNi、40

22、CrNiMo 鋼，其油淬臨界淬透直徑 De分別為 25-30mm 40-60mm60-100mm試解釋淬透性成倍增大的現(xiàn)象。答：在結(jié)構(gòu)鋼中，提高馬氏體淬透性作用顯著的元素從大到小排列： Mn Mo Cr、Si、Ni等。Cr、Ni、Mo都能提高淬透性，40Cr、 40CrNi、40CrNiMo單一加入到復(fù)合加入， 淬透性從小到大。較多的Cr和Ni的適當(dāng)配合 可大大提高鋼的淬透性，而 Mo提高淬透性的作用非常顯著。1-18 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？ 答：四種強(qiáng) 化機(jī)制：固溶強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和第二相彌散強(qiáng)化。因?yàn)榇慊?+回火工藝充分利用了細(xì)晶強(qiáng)化 ,固溶

23、強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化這四種強(qiáng)化機(jī)制。(1) 淬火后獲得的馬氏體是碳在a -Fe中的過飽和間隙固溶體,碳原子起到了間隙固溶強(qiáng)化效應(yīng)。 (2) 馬氏體形成后，奧氏體被分割成許多較小的取向不同的區(qū)域，產(chǎn)生了細(xì)晶強(qiáng)化作用。(3) 淬火形成馬氏體時，馬氏體中的位錯密度增高，從而產(chǎn)生位錯強(qiáng)化效應(yīng)。(4) 淬火后回火時析出的碳化物造成強(qiáng)烈的第二相強(qiáng)化，同時也使鋼的韌性得到了改善。綜上所述：無論是碳鋼還是合金鋼，在淬火 -回火時充分利用了強(qiáng)化材料的四種機(jī)制，從而 使鋼的機(jī)械性能的潛力得到了充分的發(fā)揮。 所以獲得馬氏體并進(jìn)行相應(yīng)的回火是鋼的最 經(jīng)濟(jì)最有效的綜合強(qiáng)化手段。1-20試解釋含Mn稍高的鋼易過熱；

24、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。答：Mn是奧氏體形成元素，降低鋼的 A1溫度，促進(jìn)晶粒長大，增大鋼的過熱敏感性；Si 是鐵素體形成元素，提高了鋼的 A1 溫度，所以含 Si 鋼往往要相應(yīng)地提高淬火溫度。 冷作硬化率高，材料的冷成型性差。合金元素溶入基體，點(diǎn)陣產(chǎn)生不同程度的畸變，使 冷作硬化率提高，鋼的延展性下降。1-24 試述金屬材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)的思路 答：金屬材料的使用，不僅要考慮產(chǎn)品 的性能要求，更應(yīng)考慮材料在生命周期內(nèi)與環(huán)境的協(xié)調(diào)性。將LCA方法應(yīng)用到材料設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的新概念，它要求在設(shè)計(jì)時要充分兼顧性能、質(zhì)量、成本和環(huán)境協(xié)調(diào)性，從環(huán)境協(xié)調(diào)性

25、的角度對材料設(shè)計(jì)提出指標(biāo)及建議。盡量不使用環(huán)境協(xié)調(diào)性不好的元素， 即將枯竭性元素和對生態(tài)環(huán)境及人體有害作用的元素。1-25 什么叫簡單合金、通用合金？試述其合金化設(shè)計(jì)思想及其意義。答：簡單合金：組元組成簡單的合金系。設(shè)計(jì)化思想：通過選擇適當(dāng)?shù)脑?，不含有害元素、不含枯竭元素和控制熱加工工藝?改變材料的性能。簡單合金在成分設(shè)計(jì)上有幾個特點(diǎn)：合金組元簡單，再生循環(huán)過程中容易分選； 原則上不加入目前還不能精煉方法除去的元素；盡量不適用環(huán)境協(xié)調(diào)性不好 的合金元素。意義：不含對人體及生態(tài)環(huán)境有害的元素，不含枯竭性元素，并且主要元素在地球上的 儲量相當(dāng)大，并且容易提取。所生產(chǎn)的材料既具有良好的力學(xué)性能，

26、又有好的再生循環(huán)性。 通用合金：是指通過調(diào)整元素含量能在大范圍內(nèi)改變材料性能，且元素數(shù)最少的 合金系。設(shè)計(jì)思想：合金的種類越多，再生循環(huán)就越困難。最理想的情況是所有金屬制品用一種 合金系來制造，通過改變成分配比改變材料性能。意義：這種通用合金能滿足對材料要求的通用性能，如耐熱性、耐腐蝕性和高強(qiáng)度等。 合金在具體用途中的性能要求則可以通過不同的熱處理等方法來實(shí)現(xiàn)。通過調(diào)整成分配比開發(fā)出性能更加優(yōu)異、附加值更高的再生材料。1-26 與碳素鋼相比，一般情況下合金鋼有哪些主要優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：晶粒細(xì)化、淬透性高、回火穩(wěn)定性好； 缺點(diǎn)：合金元素的加入使鋼的冶 煉以及加工工藝性能比碳素鋼差，價格也較為昂貴

27、。而且回火脆性傾向也較大。 2-5 什 么是微合金化鋼？微合金化元素的主要作用是什么？ 答：微合金化鋼指化學(xué)成分規(guī)范上明確列入虛加入一種或幾種碳氮化物形成元素的低合 金高強(qiáng)度鋼。微合金化元素作用：阻止加熱時奧氏體晶粒長大；抑制奧氏體形變再結(jié)晶；細(xì)化晶粒組織；析出強(qiáng)化。2- 6 在汽車工業(yè)上廣泛應(yīng)用的雙相鋼， 其成分、組織和性能特點(diǎn)是什么？為什么能在汽 車工業(yè)上得到大量應(yīng)用，發(fā)展很快？答：成分：0.2%C, 1.21.5%Si，0.81.5%Mn,0.45%Cr,0.47%Mq 少量 V、Nb Ti 等。組織：鐵素體 +馬氏體性能特點(diǎn)：低的屈服強(qiáng)度，且是連續(xù)屈服，無屈服平臺和上、下屈服；均勻的延

28、伸 率和總的延伸率較大，冷加工性能好；塑性變形比丫值很高；加工硬化率n值大。原因：因?yàn)殡p相鋼具有足夠的沖壓成型性,而且具備良好的塑性和韌度,一定的馬氏體 可以保證提高鋼的強(qiáng)度。2- 7 在低合金高強(qiáng)度工程結(jié)構(gòu)鋼中大多采用微合金元素（Nb、 V、 Ti 等）,它們的主要作用是什么？答：阻止加熱時奧氏體晶粒長大；抑制奧氏體形變再結(jié)晶；細(xì)化晶粒組織；析出強(qiáng)化。 3-1 在結(jié)構(gòu)鋼的部頒標(biāo)準(zhǔn)中,每個鋼號的力學(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？答：試樣直徑或鋼材厚度影響鋼材的淬透性能。3- 2 為什么說淬透性是評定鋼結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)？ 答：結(jié)構(gòu)鋼一般要經(jīng)過淬火后才能使用。淬

29、透性好壞直接影響淬火后產(chǎn)品質(zhì)量3- 3 調(diào)質(zhì)鋼中常用哪些合金元素？這些合金元素各起什么作用？答：Mn： TT淬透性，但T過熱傾向，T回脆傾向；Cr : TT淬透性，T回穩(wěn)性，但T回脆傾向；Ni: T基體韌度，Ni-Cr復(fù)合TT淬透性，T回脆 ；Mo：T淬透性，匸回 穩(wěn)性，細(xì)晶，回脆傾向；V :有效細(xì)晶，（T淬透性），JJ過熱敏感性。3- 6某工廠原來使用45Mn NiV生產(chǎn)直徑為8mm高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼筋，要求Rm1450Mpa,ReL1200Mpa,A0.6%ft處理工藝是（920 20） C油淬，（470土 10） C 回火。因該鋼缺貨,庫存有 25MnSi 鋼。請考慮是否可以代用。熱處理工藝如

30、何調(diào)整？答：能代替，900C油淬或水淬，200 C回火3- 7 試述彈簧的服役條件和對彈簧鋼的主要性能要求。為什么低合金彈簧鋼中碳含量一般在 0.5%0.75%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間？答: 服役條件：儲能減振、一般在動負(fù)荷下工作即在沖擊、振動和長期均勻的周期改變 應(yīng)力下工作、也會在動靜載荷作用下服役；性能要求：高的彈性極限及彈性減退抗力好,較高的屈服比；高的疲勞強(qiáng)度、足夠的塑性和韌度；工藝性能要求有足夠的淬 透性；在某些環(huán)境下,還要求彈簧具有導(dǎo)電、無磁、耐高溫和耐蝕等性能,良好的表面 質(zhì)量和冶金質(zhì)量總的來說是為了保證彈簧不但具有高的彈性極限、高的屈服極限和疲勞極限（彈簧鋼含碳量要比調(diào)質(zhì)鋼高） ,還要

31、有一定的塑性和韌性（含碳量太高必 然影響塑性和韌性了） 。3-8 彈簧為什么要求較高的冶金質(zhì)量和表面質(zhì)量？彈簧的強(qiáng)度極限高是否也意味著彈簧 的疲勞極限高,為什么？答：要嚴(yán)格控制彈簧鋼材料的內(nèi)部缺陷，要保證具有良好的冶金質(zhì)量和組織均勻性；因 為彈簧工作時表面承受的應(yīng)力為最大， 所以不允許表面缺陷，表面缺陷往往會成為應(yīng)力 高度集中的地方和疲勞裂紋源，顯著地降低彈簧的疲勞強(qiáng)度 不一定高。強(qiáng)度極限是在 外力作用下進(jìn)一步發(fā)生形變 . 是保持構(gòu)件機(jī)械強(qiáng)度下能承受的最大應(yīng)力，包括拉伸、壓 縮和剪切強(qiáng)度，不一定指彈性極限3-9 有些普通彈簧冷卷成型后為什么進(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

32、？答：去應(yīng)力退火的目的是： a） 消除金屬絲冷拔加工和彈簧冷卷成形的內(nèi)應(yīng)力； b） 穩(wěn) 定彈簧尺寸， 利用去應(yīng)力退火來控制彈簧尺寸； c） 提高金屬絲的抗拉強(qiáng)度和彈性極 限；回火目的：（1）減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形或開裂。（ 2）獲得工藝要求的力學(xué)性能。（ 3）穩(wěn)定工件尺寸 回火工藝選擇的依據(jù)是彈性參數(shù)和韌性參數(shù)的平衡和配合3-10 大型彈簧為什么要先成形后強(qiáng)化，小型彈簧先強(qiáng)化后成形 ?答： 為了方便成型， 大彈簧強(qiáng)化后就很難改變形狀了， 所以要先成型再強(qiáng)化。 反之小彈 簧就可以先強(qiáng)化再成型3-11直徑為25mnm勺40CrNiMo鋼棒料，經(jīng)正火后難切削為什么？答：40CrNiMo屬

33、于調(diào)質(zhì)鋼，正火得到的應(yīng)該是珠光體組織。由于該鋼的淬透性較好，空 冷就能得到馬氏體，不一定是全部，只要部分馬氏體就會使硬度提高很多，而變得難以 切削。3-12 鋼的切削加工型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 和高碳鋼各自經(jīng)過怎樣的熱處理，得到什么樣的金相組織？答： 硬度由高到低的組織： 馬氏體、 珠光體和鐵素體，硬度高切削性能差。中碳鋼：淬火加高溫回火，回火后得回火索氏體 高碳鋼：淬火加低溫回火，回火后得回火馬氏體 少量碳化物和殘余奧氏體3-13 用低淬鋼做中、小模數(shù)的中、高頻感應(yīng)加熱淬火齒輪有什么特點(diǎn)？ 答：不改變表面化學(xué)成分， 表面硬化而心部仍然保持較高的塑性和韌

34、度； 表面局部加熱， 零件的淬火變形??； 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：得到沿著輪廓分布硬化層-“仿形硬化”（關(guān)鍵）3-14 滾動軸承鋼常含哪些元素、為什么含 Cr 量限制在一定范圍？答：高碳、鉻、硅、錳等合金元素它可以提高淬透性、回火穩(wěn)定性、硬度、耐磨性、耐蝕性。但如果質(zhì)量分?jǐn)?shù)過大（大于1.65%）會使殘余奧氏體增加，使鋼的硬度、尺寸穩(wěn)定性降低，同時增加碳化物的不均勻性，降低鋼的韌性3-15 滾動軸承鋼對冶金質(zhì)量、表面質(zhì)量和原始組織有那些要求，為什么？答：要求：純凈和組織均勻，不允許缺陷存在原因： 1 軸承鋼的接觸疲勞壽命隨鋼中的氧化

35、物級別增加而降低；非金屬夾雜物可破壞 基體的連續(xù)性，容易引起應(yīng)力集 中，可達(dá)很高數(shù)值； 2 碳化物的尺寸和分布對軸承的接觸疲勞壽命也有很大影響：大顆 粒碳化物具有高的硬度和脆性、 密集的碳化物影響鋼的冷熱加工性，降低鋼的沖擊韌度 3-16 滾動軸承鋼原始組織中碳化物的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、帶狀碳化物和網(wǎng)狀碳化物消除措施：液析碳化物：采用高溫擴(kuò)散退火，一般在1200 C進(jìn)行擴(kuò)散退火帶狀碳化物：需要長時間退火網(wǎng)狀碳化物：控制中扎或終鍛溫度、控制軋制后冷速或正火3-17 在使用狀態(tài)下，的最佳組織是什么？在工藝上應(yīng)如何保證？答：組織特點(diǎn)：細(xì)小均勻的奧氏體晶粒度58級

36、；M中含0.50.6%C;隱晶M基體上分布細(xì)小均勻的粒狀 K,體積分?jǐn)?shù)約78% 般可有少量AR熱處理工藝：球化退火-為最終淬火作組織準(zhǔn)備；淬回火工藝參數(shù)對疲勞壽命有很大影響；一般采用 保護(hù)氣氛加熱或真空加熱；160C保溫3h或更長回火，硬度6266HRC如要求消除AR -淬火后立即冷處理，而后立即低溫回火。3-18 分析機(jī)床主軸的服役條件、 性能要求。 按最終熱處理工藝分類機(jī)床主軸有哪幾種？ 每 種主軸可選用那些鋼號？其冷熱加工工藝路線是怎樣的？ 答：服役條件： 傳遞扭矩， 交變性， 有時會承受彎曲、 拉壓負(fù)荷； 都有軸承支承， 軸頸處受磨損， 需要較高的硬度， 耐磨性好； 大多數(shù)承受一定的沖

37、擊和過載性能要求：足夠的強(qiáng)度；一定的韌度和耐磨性分類：輕載主軸：采用 45鋼，整體經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理，軸頸處高頻感應(yīng)加熱淬火；中載主軸：一般用 40Cr 等制造，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，軸頸處高頻感應(yīng)加熱淬火。如沖擊力較大，也可用 20Cr 等鋼進(jìn)行滲碳淬 火 重載主軸：可用 20CrMnTi 鋼制造，滲碳淬火 高精度主軸：一般可用 38CrMoAlA 氮化鋼制造，經(jīng)調(diào)質(zhì)后氮化處理，可滿足要求 冷熱加工工藝路線：毛坯- 預(yù)先熱處理 -機(jī)械粗加工-最終熱處理（淬火回火或滲碳淬火等 ）-精加工。3-19 分析齒輪的服役條件、 性能要求。在機(jī)床、 汽車拖拉機(jī)及重型機(jī)械上，常分別采用 哪 些材料做齒輪？應(yīng)用那些熱

38、處理工藝？ 答： 服役條件： 機(jī)床齒輪： 載荷不大，工作平穩(wěn)，一般無大的沖擊力，轉(zhuǎn)速也不高 汽 車、拖拉機(jī)上的變速箱齒輪屬于重載荷齒輪。航空發(fā)動機(jī)齒輪和一些重型機(jī)械上的齒輪承受高速和重載 性能要求：較高的彎曲疲勞強(qiáng)度、高的接觸疲勞抗力、足夠的塑性 和韌度、耐磨性好 機(jī)床齒輪：常選用調(diào)質(zhì)鋼制造，如 45、40Cr、42SiMn等鋼，熱處理 工藝為正火或調(diào)質(zhì)，高頻感應(yīng)加熱淬火汽車、拖拉機(jī)上的變速箱齒輪：一般都采用滲碳鋼，如 20Cr、 20CrMnTi 等，進(jìn)行滲碳熱處理。 航空發(fā)動機(jī)齒輪和一些重型機(jī)械 上的齒輪：一般多采用高淬透性滲碳鋼，如12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等鋼。3-20 高

39、錳耐磨鋼有什么特點(diǎn)，如何獲得這些特點(diǎn)，在什么情況下適合使用這類鋼？ 答：特點(diǎn)：高碳、高錳。鑄件使用。 特點(diǎn)獲得手段： 1 材質(zhì)方面：控制碳含量、錳 含量、加入適量合金元素 2熱處理方面： 水韌處理加熱T應(yīng)Acm 一般為10501100C，在一定保溫時間下，K全部溶入A中 緩慢加熱、避免產(chǎn)生裂紋 鑄件出爐至入水時間應(yīng)盡量縮短， 以避免碳化物析出。 冷速要快， 常采用水冷。 水冷前 水溫 不宜超過30 C，水冷后水溫應(yīng)小 于60 C 水韌處理后不宜再進(jìn)行 250350C的回 火處理，也不宜在250350C以上溫度環(huán)境中使 用。 應(yīng)用：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，如各式碎

40、石機(jī)的襯板、顎板、磨球，挖掘機(jī)斗齒、 坦克的履帶板等3-21為什么ZGMn13型高錳耐磨鋼咋淬火時能得到全部奧氏體組織，而緩冷卻得到了大 量的 馬氏體？答： 由于高錳鋼的鑄態(tài)組織為奧氏體，碳化物及少量的相變產(chǎn)物珠光體所組成。沿 奧氏體晶界析出的碳化物降低鋼的韌性，為消除碳化物，將鋼加熱至奧氏體區(qū)溫度（1050-1100 C, 視鋼中碳化物的細(xì)小或粗大而定）并保溫一段時間（每25mm壁厚保溫1h）,使鑄態(tài)組織中的碳化物基本上都固溶到奧氏體中，然后在水中進(jìn)行淬火，從而得到單一的奧氏體組織Mn元素的存在降低了 Ms點(diǎn)，在冷卻過程中Mn元素會析出以使 Ms點(diǎn)升高。淬火時冷卻速度較快Mn來不及析出，所以

41、 Ms點(diǎn)較低，得到的是奧氏體組織；緩慢冷卻時Mn可以析出，Ms點(diǎn)上升，得到的就是大量馬氏體組織。3-22 般說硫（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有有 意的加入一定量的 S 元素？ 答：硫在鋼中與錳和鐵形成硫化錳夾雜，這類夾雜物能中斷基體金屬的連續(xù)性，在切削 時促使斷屑形成小而短的卷曲半徑， 而易于排除， 減少刀具磨損， 降低加工表面粗糙度， 提高刀具壽命。通常鋼的被切削性隨鋼中硫含量的增多而增高。3-23 20Mn2 鋼滲碳后是否適合直接淬火，為什么？答：不能，原因：20Mn2不是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，Mn元素在低碳鋼中減小的是珠光體晶粒尺 寸，高碳鋼中增大的也是珠光體晶粒

42、，而粗晶粒鋼是加熱時（在一定范圍內(nèi)，對本質(zhì)晶 粒鋼是在930以下）隨溫度升高晶粒變大，細(xì)晶粒鋼是變小，或者不易長大，Mn雖然可以細(xì)化珠光體，但是卻可以增大奧氏體長大的傾向，對20Mn2含錳較高，這樣大大增加奧氏體長大的傾向，所以是本質(zhì)粗晶粒鋼，不能直接淬火。3-24在飛機(jī)制造廠中，常用18Cr2Ni4WA鋼制造發(fā)動機(jī)變速箱齒輪。為減少淬火后殘余應(yīng)力 和齒輪的尺寸變化，控制心部硬度不致過高，以保證獲得必需的沖擊吸收能量，米用如 下工藝：將滲碳后的齒輪加熱到 850 C左右，保溫后淬入200220C的第一熱浴 中，保溫10min左右，取出后立即置于 500570C的第二熱浴中，保持12h，去出空冷

43、 到室溫。問此時鋼表、里的組織是什么？（已知該鋼的Ms是310C，表面滲碳后的 Ms約是 80C）答：表層：回火馬氏體加少量殘余奧氏體 心部：回火索氏體3-25 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 普通車床材料為 40Cr 鋼。試分析說明它們各自米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)） 。答：熱處理工藝： 38CrMoAlA 氮化鋼制造某精密鏜床主軸，經(jīng)調(diào)質(zhì)后氮化處理，可滿 足要求。 20CrMnTi 鋼制造某重型齒輪銑床主軸，滲碳淬火。 40Cr 鋼制造某普通車床 材料， 進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理， 軸頸處高

44、頻感應(yīng)加熱淬火 最終組織和性能特點(diǎn)： 38CrMoAlA 氮 化鋼 含氮層，回火索氏體 ；有高的表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，并具有良好的耐熱 性及腐蝕性，淬透性不高 20CrMnTi 表面一般是殘余奧氏體 +馬氏體 +碳化物（有時無） 的混合組織，心部是低碳馬氏體、低碳馬氏體+上貝氏體、或低碳馬氏體 +上貝氏體 +鐵素體的混合組織； 具有較高的強(qiáng)度和韌性，特別是具有較高的低溫沖擊韌性良好的加工 性， 加工變形微小， 抗疲勞性能相當(dāng)好 40Cr 鋼 表面馬氏體， 心部回火索氏體； 40Cr 鋼一定的韌性、塑性和耐磨性3- 27 材料選用的基本原則有哪些？答：滿足使用性能要求；滿足工藝性能要求要經(jīng)

45、濟(jì)適用 其他因素：考慮外形和尺寸特點(diǎn)；合金化基本原則：多元適量，復(fù)合加入。4- 3試用合金化原理分析說明 9SiCr、9Mn2V CrWM鋼的優(yōu)缺點(diǎn)。答：9SiCrSi、Cr提高淬透性，油淬臨界直徑D油40mmSi、Cr提高回火穩(wěn)定性，經(jīng)250 C回火，硬度60HRCK細(xì)小、均 勻-不容易崩刃； 通過分級淬火或等溫淬火處理，變形較??； Si 使鋼的脫碳傾向較大。CrWM Cr、W Mn復(fù)合，有較高淬透性， D油=5070mm 淬火后AR在1820%淬火后變形小； 含Cr、W碳化物較多且較穩(wěn)定，晶粒細(xì)小-高硬度、高耐磨性； 回穩(wěn)性較好，當(dāng)回火溫度250C,硬度才V60HRCW使碳化物易形成網(wǎng)狀。

46、9Mn2V 1 ） MnT淬透性，D油=30mm； 2 ） MnJJ MS,淬火后AR較多，約2022%使工件變形較?。? ） V能克服Mn的缺點(diǎn)，J過熱敏感性， 且能細(xì)化晶粒；4 ）含0.9%C左右，K細(xì)小均勻，但鋼的硬度稍低，回火穩(wěn)定性較差， 宜在200C以下回火；5）鋼中的VC使鋼的磨削性能變差。9Mn2V廣泛用于各類輕載、 中小型冷作模具。4- 4 9SiCr和60Si2Mn都有不同程度的脫 C傾向，為什么？答：兩者均含 Si 元素， Si 是促進(jìn)石墨化的元素，因此加熱時易脫碳。4- 5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？ 2 ）直 徑為0

47、 3040mm的9SiCr鋼在油中能淬透，相同尺寸的 T9鋼能否淬透？為什么？ 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；9SiCr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 ？ 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 ？答：1） 9SiCr中合金元素比T9多，加熱奧實(shí)體化時，要想使合金元素熔入奧氏體中并 且還能成分均勻，需要更高的溫度。2 ）不能。因?yàn)?SiCr中Si、Cr提高了鋼的淬透性，比T9的淬透性好，9SiCr的油淬臨界直徑

48、D油40mm所以相同尺寸的T9鋼不能淬 透。3 ） Si、Cr提高回火穩(wěn)定性，經(jīng) 250 C回火，硬度60HRC 4 ） Cr、Si的加入提 高了淬透性并使鋼中碳化物細(xì)小均勻， 使用時刃口部位不易崩刀； Si 抑制低溫回火時的 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。4- 6 簡述高速鋼鑄態(tài)組織特征。答：高速鋼的鑄態(tài)組織常常由魚骨狀萊氏體（Ld）、黑色組織（3共析體等）和白亮組織（M+AR組成。組織不均勻，可能含粗大的共晶碳化物，必須通過鍛軋將其破碎，萊 氏體網(wǎng)是任何

49、熱處理方法所不能消除的，只有通過熱壓力加工達(dá)到一定的變形量之后才能改善。4-7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,回火時析出 W2C W強(qiáng)烈降低熱導(dǎo)率f鋼導(dǎo)熱性差Cr加熱時全溶于奧氏體，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.4-8 高速鋼在淬火加熱時， 如產(chǎn)生欠熱、 過熱和過燒現(xiàn)象， 在金相組織上各有什么特征？ 答：欠熱：淬火溫度較低，大量 K未溶，且晶粒特別細(xì)小。過熱：淬火溫度過高，晶粒長大，K溶

50、解過多，未溶K發(fā)生角狀化；奧氏體中合金度過高，冷卻時易在晶界上析 出網(wǎng)狀 K。過燒：如果溫度再高，合金元素分布不均勻，晶界熔化，從而出現(xiàn)鑄態(tài)組織特征，主要為魚骨狀共晶萊氏體及黑色組織。4-9高速鋼（如 W18Cr4V在淬火后，一般常采用在 560攝氏度左右回火3次的工藝， 為什么？答：高速鋼淬火后三次 560C回火主要目的是：促進(jìn)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，未回火 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體；減少殘余應(yīng)力。 高速鋼淬火后大部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，殘留 奧氏體量是 2025%，甚至更高。第一次回火后，又有15%左右的殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體， 還有 10%左右的殘留奧氏體， 15%左右新轉(zhuǎn)變未經(jīng)回火的馬氏體，還

51、會產(chǎn)生新的應(yīng)力，對性能還有一定的影響。為此，要進(jìn)行二次回火，這時又有56%的殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體， 同樣原因?yàn)榱耸故Ｓ嗟臍埩魥W氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，和使淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗?馬氏體并消除應(yīng)力，需進(jìn)行第三次回火。經(jīng)過三次回火殘留奧氏體約剩13%左右。4-10 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間的一次回火來代替多次回火 ? 答：這是因?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 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，

52、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)變成為馬氏體時產(chǎn)生的應(yīng)力，必須多次回火，一般3 次。4-11 高速鋼在退火態(tài)、淬火態(tài)和回火態(tài)各有什么類型的碳化物 ? 這些不同類型的碳化 物對鋼的性能起什么作用 ? 答：退火態(tài)：退火后的顯微組織為索氏體基體上分布著均勻、細(xì)小的碳化物顆粒，碳化物類型為M6C型、M23C6型及 MC型0 淬火態(tài)：加熱時，K溶解順序?yàn)椋篗7C3M23C型

53、在1000 C左右溶解完 M6C型在1200 C時部分溶解 MC型比較穩(wěn)定，在 1200 C時 開始少量溶解。回火態(tài)：主要為 M6C淬火殘留）、MC回火時析出和淬火殘留）、M2C （回 火析出 ）等 K.4-12高速鋼 W6Mo5Cr4V2勺A1溫度在800攝氏度左右，為什么常用的淬火加熱溫度卻 高達(dá) 1200攝氏度以上？ 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，必須在高溫下才能將其溶解。所以，雖然高速鋼的 A1在800攝氏度左右，但其淬火溫度

54、必須在A1+400攝氏度以上。4-13 高速鋼在淬火加熱時，常需要進(jìn)行一次或二次預(yù)熱，為什么？預(yù)熱有什么作用？ 答： 高速鋼導(dǎo)熱性差 , 淬火加熱溫度又高 , 所以要預(yù)熱。 可根據(jù)情況采用一次預(yù)熱和二次 預(yù)熱。預(yù)熱可 減少淬火加熱過程中的變形開裂傾向；縮短高溫保溫時間，減少氧化脫碳； 準(zhǔn)確地控制爐溫穩(wěn)定性。4-14 高速鋼在分級淬火時，為什么不宜在 950-675 攝氏度溫度范圍內(nèi)停留過長時間？ 答：高速鋼在高溫加熱奧氏體化后，奧氏體中合金度比較高，具有較高的穩(wěn)定性。由于 合金度高，所以有碳化物析出的趨勢。如果冷卻時在 760攝氏度以上的范圍停留，或緩 慢地冷卻到 760攝氏度， 奧氏體中會析

55、出二次碳化物，在 760攝氏度左右會析出特別強(qiáng) 烈。在冷卻過程中析出碳化物， 降低了奧氏體中的合金度， 從而影響了高速鋼的紅硬性。 所以，從工藝上看，對某些需要做空氣預(yù)冷或在800攝氏度左右作短時停留的工具，應(yīng)特別注意控制預(yù)冷時間，停留時間不宜過長。實(shí)驗(yàn)表明，在625攝氏度進(jìn)行10min的停留就會降低紅硬性。所以，高速鋼為了防止開裂和減少變形，通常采用在 600攝氏度左 右分級淬火，其停留時間也應(yīng)嚴(yán)格控制，一般不超過 15min.（ 書上 P1 04最后一段 ） 4-15 Cr12MoV 鋼的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么 ?答：屬于高耐磨微變形冷作模具鋼， 其特點(diǎn)是具有高的耐磨性、 硬度、淬透性、 微變形、 高熱穩(wěn)定性、高抗彎強(qiáng)度，僅次于高速鋼