工程材料作業(yè)第三、四章

1、第三章 鋼的熱處理和表面改性一 簡述等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線（C曲線）的意義和應(yīng)用。答：意義：反映了共析鋼的奧氏體在不同溫度下發(fā)生等溫轉(zhuǎn)變的變化規(guī)律；應(yīng)用：定性分析共析鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的組織和產(chǎn)物。二 什么是貝氏體、珠光體、馬氏體？其性能和組織有何特點(diǎn)？答：1貝氏體：奧氏體轉(zhuǎn)變過程中形成碳過飽和的鐵素體和細(xì)小碳化物的混合物；2珠光體：鐵素體和滲碳體的共析混合物；3馬氏體：奧氏體轉(zhuǎn)變過程中形成碳在-Fe中的過飽和間隙固溶體。性能和組織：貝氏體：上貝氏體（350-550下形成）金相顯微組織整體呈羽毛狀，強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能都較差；下貝氏體（350-230下形成）金相顯微組織整體呈針狀組織，具有較好

2、的綜合力學(xué)性能。三 為什么要對鋼進(jìn)行熱處理？答：為了使心部和表面具有不同的組織和相應(yīng)的性能，而不改變鋼的成分。四 淬火的目的是什么？常用的淬火操作有哪幾種？指出各種淬火在應(yīng)用和材料組織上的異同點(diǎn)。答：目的：獲得馬氏體組織以提高鋼的強(qiáng)度和硬度；1，表面淬火：感應(yīng)加熱表面淬火（分為高頻淬火，常用200-300kHz，淬硬層深度為0.2-2mm,適用于中小型零件；中頻淬火常用2.5-Hz，淬硬層深度為2-8mm,適用于大中型零件；2，工頻淬火，,淬硬層深度為10-15mm,適用于大型零件）；3，火焰加熱表面淬火，用乙炔-氧或者煤氣-氧等火焰使鋼件快速加熱到淬火溫度，再用水或乳化液噴射冷卻，淬硬深度為

3、2-6cm;4，高能束表面淬火,高能束快速轟擊金屬表面，使表面與內(nèi)部有極大的溫差，在停止高能轟擊時，鋼件會迅速降溫，形成細(xì)針馬氏體。五 回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？答：目的是改善鋼件的組織并消除內(nèi)應(yīng)力；高溫回火、中溫回火、低溫回火。六 試分析各種回火在應(yīng)用和材料組織上的異同點(diǎn)。答：1低溫回火得到回火馬氏體，主要用于處理高碳鋼、高碳合鋼制作的工具、模具、滾動軸承、滲碳和表面淬火零件；2 中溫回火得到回火屈氏體，主要用于各種彈簧處理；3高溫回火得到回火索氏體，廣泛用于機(jī)器設(shè)備的重要零件，尤其是受到交變載荷的部件，如軸、連桿、螺栓、齒輪等。七 簡述退火、正火、回火、淬火對組織結(jié)構(gòu)影響及

4、特點(diǎn)。答：（一） 正火有以下目的和用途。對亞共析鋼，正火用以消除鑄、鍛、焊件的過熱粗晶組織和魏氏組織，軋材中的帶狀組織；細(xì)化晶粒；并可作為淬火前的預(yù)先熱處理。對過共析鋼，正火可以消除網(wǎng)狀二次滲碳體，并使珠光體細(xì)化，不但改善機(jī)械性能，而且有利于以后的球化退火。對低碳深沖薄鋼板，正火可以消除晶界的游離滲碳體，以改善其深沖性能。對低碳鋼和低碳低合金鋼，采用正火，可得到較多的細(xì)片狀珠光體組織，使硬度增高到 HB140-190，避免切削時的“粘刀”現(xiàn)象，改善切削加工性。對中碳鋼，在既可用正火又可用退火的場合下，用正火更為經(jīng)濟(jì)和方便。對普通中碳結(jié)構(gòu)鋼，在力學(xué)性能要求不高的場合下，可用正火代替淬火加高溫回火

5、，不僅操作簡便，而且使鋼材的組織和尺寸穩(wěn)定。高溫正火(Ac3以上150200)由于高溫下擴(kuò)散速度較高,可以減少鑄件和鍛件的成分偏析。高溫正火后的粗大晶?？赏ㄟ^隨后第二次較低溫度的正火予以細(xì)化。對某些用于汽輪機(jī)和鍋爐的低、中碳合金鋼，常采用正火以獲得貝氏體組織，再經(jīng)高溫回火，用于400550時具有良好的抗蠕變能力。除鋼件和鋼材以外，正火還廣泛用于球墨鑄鐵熱處理，使其獲得珠光體基體，提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度。（二）退火退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻的一種金屬熱處理工藝。退火的目的在于：改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應(yīng)力，防止工件

6、變形、開裂。 軟化工件以便進(jìn)行切削加工。 細(xì)化晶粒，改善組織以提高工件的機(jī)械性能。 為最終熱處理（淬火、回火）作好組織準(zhǔn)備。 ,（三）淬火淬火是金屬和玻璃的一種熱處理工藝。把合金制品或玻璃加熱到一定溫度，隨即在水、油或空氣中急速冷卻，一般用以提高合金的硬度和強(qiáng)度。作用在于：提高組織穩(wěn)定性，使工件在使用過程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。消除內(nèi)應(yīng)力，以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸。調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿足使用要求。（四）回火回火的作用在于：提高組織穩(wěn)定性，使工件在使用過程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。消除內(nèi)應(yīng)力，以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定

7、工件幾何尺寸。調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿足使用要求。八簡述金屬鍍層和涂層在工藝和應(yīng)用方面的共同點(diǎn)。答：金屬鍍層防腐機(jī)理主要是陰極保護(hù)，材料發(fā)生腐蝕時首先腐蝕鍍層材料，保護(hù)了材料本身；鍍層一般采用可鈍化的金屬，表面產(chǎn)生一層鈍化膜，起防腐作用。有機(jī)涂層防腐機(jī)理是隔絕外界腐蝕介質(zhì)進(jìn)入。二者都有保護(hù)作用。九 電鍍、化學(xué)鍍和復(fù)合鍍在工藝和應(yīng)用方面有什么異同點(diǎn)？答：電鍍需要外加電流和陽極，化學(xué)鍍是依靠金屬表面發(fā)生的自催化化學(xué)反應(yīng)。電鍍無法對一些形狀復(fù)雜的工件進(jìn)行全表面施鍍，但化學(xué)鍍過以對任何形狀工件施鍍。高磷的化學(xué)鍍鎳層為非晶態(tài)，鍍層表面沒有任何晶體間隙，而電鍍層為典型的晶態(tài)鍍層。電鍍因?yàn)橛型饧拥碾娏?，所以?/p>

8、速要比化學(xué)鍍快得我，同等厚度的鍍層電鍍要比化學(xué)鍍提前完成。化學(xué)鍍層的結(jié)合力要普遍高于電鍍層?；瘜W(xué)鍍由于大部分使用食品級的添加劑，不使用諸如氰化物等有害物質(zhì)，所以化學(xué)鍍比電鍍要環(huán)保一些?；瘜W(xué)鍍目前市場上只有純鎳磷合金的一種顏色，而電鍍可以實(shí)現(xiàn)很多色彩。復(fù)合鍍的過程是物理過程和化學(xué)過程的有機(jī)結(jié)合。一般認(rèn)為，彌散復(fù)合電鍍時，微粒 與金屬共沉積過程分為鍍液中的微粒向陰極表面附近輸送、微粒吸附于被鍍金屬表面、金屬離子在陰極表面放電沉積形成晶格并將固體微粒埋入金屬層中等幾個步驟。共析出的粒 子在沉積的金屬中形成不規(guī)則分布的彌散相。在纖維強(qiáng)化復(fù)合鍍中，卷纏的長纖維呈現(xiàn)有規(guī)則的排列?；瘜W(xué)鍍同樣可以制備高質(zhì)量的

9、復(fù)合鍍層。十 堆焊和熱噴涂在工藝和應(yīng)用方面有什么異同點(diǎn)？答：堆焊就是用焊接的方法把填充金屬熔覆在鋼件基體表面，使之獲得某些特殊物化性能和尺寸，堆焊層與基體有牢固的冶金結(jié)合。對焊機(jī)有四種類型：包覆層堆焊、耐磨層堆焊、堆積層堆焊和隔離層堆焊。堆焊技術(shù)發(fā)展初期只是單純的恢復(fù)鋼件尺寸，現(xiàn)在堆焊已發(fā)展成為重要的機(jī)械制造和維修手段，賦予鋼件表面以高的耐磨性、抗疲勞性、耐熱性和耐蝕性等特性。堆焊的方法主要有氧-乙炔焰堆焊、手工電弧堆焊、熔化極氣體保護(hù)堆焊、埋弧堆焊、等離子弧堆焊和電渣堆焊。熱噴涂使用電弧、離子弧或燃燒火焰的高溫將金屬粉末或金屬絲熔融，同時利用氣流使之高速霧化，并使霧化的金屬熔滴噴向鋼件基體，

10、冷凝后形成結(jié)合層。熱噴涂幾乎可以噴涂所有材料，如金屬、陶瓷、石墨、硬質(zhì)合金以及塑料，形成的涂層具有耐磨、耐蝕、抗氧化、減摩等性能。熱噴涂施工方便、效率高。鋼件的尺寸和形狀不受限制，因此在各個工業(yè)部門廣泛應(yīng)用于提高鋼件的性能和使用壽命，修復(fù)廢舊零件。第四章 鋼的合金化對組織和性能的影響1、如何解釋Si和Mn強(qiáng)化鐵素體的作用大于Cr和Mo?答：Cr和Mo相比，Si和Mn更容易與Fe形成固溶體，而Cr和Mo則更容易與C形成滲碳體，所以Si和Mn強(qiáng)化鐵素體的作用較大。2、就Si和Mn在合金中的作用說明合金元素的含量對鋼材性能的影響。答：根據(jù)合金元素對Fe-Fe3C相圖可知，當(dāng)Mn含量較多時，可以在室溫

11、下得到單相奧氏體組織，而當(dāng)Si含量較多時，可以在室溫下得到單相鐵素體組織。3、合金元素在奧氏體化和淬火的熱處理中發(fā)生著什么樣的作用？答：合金元素分為碳化物形成元素、非碳化物形成元素；碳化物形成元素（特別是強(qiáng)碳化物元素）與碳有較強(qiáng)的親和力，阻滯碳的擴(kuò)散，減緩?qiáng)W氏體形成；而非碳化物形成元素加快奧氏體形成。幾乎所有合金元素（除Co外）都會增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，提高鋼的淬透性。4、合金元素在鋼淬火后的回火熱處理中有什么樣的作用？答：合金元素可以提高回火穩(wěn)定性，在更高的溫度回火，消除應(yīng)力，使塑性和韌性更好；會出現(xiàn)回火脆性。5、合金中的雜質(zhì)元素在熱處理中是怎樣影響合金性能的？答：雜質(zhì)的影響：錳雜質(zhì)，有脫氧劑帶入，錳與硫的結(jié)合力較強(qiáng)，形成的MnS夾雜在鋼中，影響鋼的性能；硅雜質(zhì)，有脫氧劑帶入，形成SiO2，影響鋼的性能；硫雜質(zhì)，鐵的共生礦，難溶于鐵，與鐵生成FeS分布在奧氏體晶界使鋼材在1000左右熱軋時產(chǎn)生熱脆，導(dǎo)致鋼材開裂；硫還容易使焊縫發(fā)生熱脆并使焊