金屬材料答案

第一章6、際金屬體中存在哪些缺陷？它們對性能有什么影響？答：點缺陷：空位、間隙原子、異類原子。點缺陷造成局部晶格畸變，使金屬的電阻率、屈服強度增加，密度發(fā)生變化。線缺陷位錯位的存在極大影響金屬的機械性能金屬為理想晶體或僅含極少量位錯時，金屬的屈服強度s很，當含有一定量的位錯時，強度降低。當進行形變加工時，為錯密度增加，s將增高。面缺陷：晶界晶界。亞晶界由位錯垂直排列成位錯墻而構(gòu)成。亞晶界是晶粒內(nèi)的一種面缺陷。在晶界、亞晶界或金屬內(nèi)部的其他界面上，原子的排列偏離平衡位置畸較大位密度較大（可達1016m

以上子于較高的能量狀，原子的活性較大，所以對金屬中的許多過程的進行有極為重要的作用界亞晶界均可提高金屬的強度界越多，晶粒越細，金屬的塑性變形能力越大，塑性越好。8、么是固強化？造成固溶強化的原因是什么？答：形成固溶體使金屬強度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強化。固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變格畸變隨溶質(zhì)原子濃度的提高而增大格變增大位錯運動的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強度和硬度。9、隔固溶和間隔相有什么不同？答金元通過溶解形成一種分和性能均勻的結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相稱為固溶體。間隙固溶體中溶質(zhì)原子進入溶劑晶格的間隙之中。間隙固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑相同。精品資

第二章1、屬結(jié)晶條件和動力是什?答液金屬結(jié)晶的條件是金屬必須過冷有一定的過冷度液金屬結(jié)晶的動力是金屬在液態(tài)和固態(tài)之間存在的自由能(ΔF)。2、屬結(jié)晶基本規(guī)律是什?答液金屬結(jié)晶是由生核和長大兩個密切聯(lián)系的基本過程來實現(xiàn)的態(tài)屬結(jié)晶時首先在液體中形成一些極微小的晶(稱為晶)，然后再以它們?yōu)楹诵牟粩嗟亻L大。在這些晶體長大的同時，又出現(xiàn)新的品核并逐漸長大，直至液體金屬消失。3、實際應(yīng)中，細晶粒金屬材料往往具有較好的常溫力學(xué)性能，細化晶粒、提高金屬材料使用性能的措施有哪些？答）提液態(tài)金屬的卻速度，增大金屬的過冷度。（）進變質(zhì)處理。在液態(tài)金屬中加入孕育劑或變質(zhì)劑晶核的數(shù)量或者阻礙晶核的長大化晶粒和改善組織。（）在屬結(jié)晶的過程中采用機械振動、超聲波振動等方法。（4）電磁攪拌。將正在結(jié)晶的金屬置于一個交變的電磁場中于電磁感應(yīng)現(xiàn)象液態(tài)金屬會翻滾起來沖斷正在結(jié)晶的樹枝狀晶體的晶枝，增加了結(jié)晶的核心，從而可細化晶粒。4、果其他件相同，試比較在下列鑄造條件下鑄件晶粒的大小。（）屬模澆注與砂模澆注；（）變質(zhì)處理與不變質(zhì)處理；（）鑄成薄件與鑄成厚件；（）注時采用震動與不采用震動。答）屬模澆注比模澆注，鑄件晶粒小；（）質(zhì)處理比不變質(zhì)處理，鑄件晶粒精品資

αLαL??；（鑄薄件比鑄成厚件，鑄件晶粒小澆時采用震動比不采用震動，鑄件晶粒小。5、什么鋼希望盡量減少柱狀晶?答柱是由外往里順序結(jié)晶的質(zhì)較致密但狀品的接觸面由于常有非金屬夾雜或低熔點雜質(zhì)而為弱面，在熱軋、鍛造時容易開裂，所以對于熔點高和雜質(zhì)多的金屆，例如鐵、鎳及其合金，不希望生成柱狀晶。6、20kg純與30kg純?nèi)刍舐渲寥鐖Dl—6溫度T1求此時：①相的化成分；②兩相的質(zhì)量比；③各相的質(zhì)量分數(shù)；④相的質(zhì)量。解：①兩相的化學(xué)成分相分：(Ni)50％ω(Cu)＝50％②兩相質(zhì)量比：合金成分：ω(Ni)=80%ω(Cu)=20%二相的質(zhì)量比：αβ=(60-50)/(80-60)=0.5③各相的質(zhì)量分數(shù)二相的質(zhì)量分數(shù)：ωα）=（60-50/80-50）=33.3%ω（）④各相的質(zhì)量。二相質(zhì)量：＝十30)33.3％＝16.65(kg)Q

＝一16.65＝7、碳質(zhì)量數(shù)為3.5％質(zhì)量為10kg的碳合金從液態(tài)緩慢冷卻到共晶溫(但尚未發(fā)精品資

LL生共晶反應(yīng)時所剩下的液體的碳質(zhì)量分數(shù)及液體的質(zhì)量。解：中碳質(zhì)量數(shù)w(C)＝％L中質(zhì)量分數(shù):w(L)=(3.5-2.11)/(4.3-2.11)=63.5％L的量：Q＝1063.5＝6.35(kg)8、較退火態(tài)下的45鋼、鋼鋼硬度、強度和塑性的高低，簡述原因。答硬度45鋼最低，鋼較高，鋼高。因為退火狀下的45鋼組織是鐵素+珠光體鋼織是珠光體T12鋼織是珠光+二次滲碳體。因為素體硬度低，因此45鋼度最低因為二次滲碳體硬度高，因此T12鋼度最高。強度：因為鐵素體強度低，因此鋼度最低鋼織是珠光體，強度最高T12鋼中含有脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體斷了珠光體之間的結(jié)合所以T12鋼的強度比鋼低。但T12鋼網(wǎng)狀二次滲碳體不多，強度降低不大，因此T12鋼強度比45鋼強度要高。塑性因鐵素體塑性好因45鋼性最好T12中含有脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體，因此鋼性最差鋼二次滲碳體，所T8塑性較高。9、樣形狀兩塊鐵碳合金，其中一塊石退火狀態(tài)的15鋼一塊是白口鑄鐵，用什么簡便方法可迅速區(qū)分它們？答因為退火狀態(tài)的15鋼度很低，白口鑄鐵硬度很高。因此可以用下列方法迅速區(qū)分：（）塊材料互相敲打一下，有印痕的是退火狀態(tài)的15鋼，沒有印痕的是口鑄鐵。（）銼刀銼兩塊材料，容易銼掉的是退火狀態(tài)15鋼不容易銼掉的是口鑄鐵。（）硬度計測試，硬度低的是退火狀態(tài)的15鋼硬度高的是白口鑄鐵。精品資

10、什么碳鋼進行熱鍛、熱軋時都要加熱到奧氏體區(qū)？答因為奧氏體是面心立方晶格，其滑移變形能力大，鋼處于氏體狀態(tài)時強度較低較好，因此鍛造或軋制選在單相奧氏體區(qū)內(nèi)進行。11、列零件或工具用何種碳鋼制造：手鋸鋼條、普通螺釘、車床主軸。答手鋸鋸條用T10鋼造。普螺釘用Q195鋼鋼造。車主軸用鋼制造。12、什么細晶粒鋼強度高，塑性、韌性也好？答：多晶體中，由于晶界上原子排列不很規(guī)則，阻礙位錯的運動，使變形抗力增大。金屬晶粒越細，晶界越多，變形抗力越大，金屬的強度就越大。多晶體中每個晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應(yīng)力方向（稱晶粒處于軟位向一晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應(yīng)力方向相差較大（稱晶粒處于硬位向發(fā)生滑移時軟位向晶粒先開始。當位錯在晶界受阻逐漸堆積時，其他晶粒發(fā)生滑移此多晶體變形時晶粒分批地逐步地變形分散在材料各處粒越細，金屬的變形越分散減了應(yīng)力中推遲裂紋的形成和發(fā)展使屬在斷裂之前可發(fā)生較大的塑性變形，從而使金屬的塑性提高。由于細晶粒金屬的強度較高塑較好所以斷裂時需要消耗較大的功而性也較好。因此細晶強化是金屬的一種很重要的強韌化手段。13、單晶體的塑性變形相比較，說明多晶體塑性變形的特點。精品資

答：①多體中，由于晶界上原子排列不很規(guī)則，阻礙位錯的運動，使變形抗力增。金屬晶粒越細，品界越多，變形抗力越大，金屬的強度就越大。②多體中每個晶位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應(yīng)力方向稱粒處于軟位)些晶?；泼婧突品较蚺c最大切應(yīng)力方向相差較稱粒處于硬位向。發(fā)生滑移時，軟位向晶粒先開始。當位錯在晶界受阻逐漸堆積時，其他晶粒發(fā)生滑移。因此多晶體變形時晶粒分批地逐步地變形，變形分散在材料各處。晶粒越細，金屬的變形越分散減了應(yīng)力中推遲裂紋的形成和發(fā)展使屬在斷裂之前可發(fā)生較大的塑性變形，因此使金屬的塑性提高。14、屬塑性變形后組織和性能會有什么變?答：金屬發(fā)生塑性變形后，晶粒發(fā)生變形，沿形變方向被拉長或壓扁。當變形量很大時，晶粒變成細條(拉伸時屬中的夾雜物也被拉長成維組織屬大塑性變形時，由于位錯的密度增大和發(fā)生交互作用量位錯堆積在局部地區(qū)并互纏結(jié)形成不均勻的分布使晶粒分化成許多位向有不同的小晶塊在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒金屬塑性變形到很大程度70以)時，由于晶粒發(fā)轉(zhuǎn)動，使備品粒的位向趨近于一致，形成特殊的擇優(yōu)取向，這種有序化的結(jié)構(gòu)叫做形變織構(gòu)。金屬發(fā)生塑性變形隨變形度的大金屬的強度和硬度顯著提高性和韌性明顯下降。這種現(xiàn)象稱為加工硬化，也叫形變強化。另外，由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成，使金屬的性能產(chǎn)生各向異性。15、圖17所的晶面、晶向中，哪些是滑移哪些是滑移方?圖情況能否構(gòu)成滑移系精品資

答：(a)FCC(101)晶不是滑移面[110]晶向是滑移方向，但兩者不能構(gòu)成滑移系。(b)FCC：(111)晶面是滑移面，其上[晶向也是滑移方向，兩者能構(gòu)成滑移。(c)BCC(111)晶面不是滑移面上[101]晶向不是滑移方向者能構(gòu)成滑移系。(d)BCC：晶是滑移面，晶向也是滑移方向，但不在晶上故兩者不能構(gòu)成滑移系。16、低碳鋼鋼板冷沖壓成形的零件，沖壓后發(fā)現(xiàn)各部位的硬度不同，為什?答主是由于冷沖壓成形時鋼板形成零件的不同部位所需發(fā)生的塑性變形量不同而加工硬化程度不同所造成。17、知金屬鎢、鉛的熔點分別為℃327℃試計算它們的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢在9000C加、鉛在室溫加丁時各為何種加?答：金屬的最低再結(jié)晶溫度為T＝(0.35～0.4)T再對屬：＝2733380＝3653K熔點

熔點T＝(0.35～＝l279～K1006～l188℃再熔點在900℃對金屬鎢進行加工，略低于其最再結(jié)晶溫度，應(yīng)屬冷加工。對屬：＝273327＝K熔點T＝(0.35～＝～240K＝－～－33℃再熔點在室溫如23℃對屬鉛進行加工，明顯高于最低再結(jié)晶溫度的上限33℃應(yīng)屬熱加精品資

工。18、謂臨界變形度?分析造成臨變形度的原因。答塑變形后的金屬再進行加熱發(fā)生再結(jié)晶結(jié)晶后晶粒大小與預(yù)先變形度有關(guān)品粒發(fā)生異常長大的預(yù)先變形度稱做臨界變形度。

金屬變形度很小時，因不足以引起再結(jié)晶，晶粒不變。當變形度達2％10％時，金屬中少數(shù)粒變形，變形分布很不均勻，所以再結(jié)晶時生成的晶核少，晶粒大小相差極大，非常有利于晶粒發(fā)生吞并過程而很快長大，結(jié)果得到極粗大的晶粒。19、制造齒輪時，有時采用噴丸處將金屬丸噴射到零件表面，使齒面得以強化。試分析強化原因。答丸理時量微細金丸被噴射到零件表面上件表層發(fā)生一定的塑性變形，因而對零件表面產(chǎn)生了加工硬化效應(yīng)時也在表面形成殘余壓應(yīng)力助于提高零件的疲勞強度。20、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，通過原子擴散，使被拉長（或壓扁碎的晶粒通重新形核、長大變成新的均勻、細小的等軸晶，同時消除加工硬化現(xiàn)象使屬的強度和度、塑性和韌性恢復(fù)至變形前的水平。對鋼而言，再結(jié)晶溫度低于共析溫度727℃因此不會發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)變。有些金屬在固態(tài)下，存在兩種或兩種以上的晶格形式，如鐵、鈷、鈦等。這類金屬在冷卻或加熱過程中其晶格形式會生變化金屬在固態(tài)下隨溫度的改變一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榫焚Y

另一種晶格的現(xiàn)象稱同素異轉(zhuǎn)變也叫做重結(jié)晶重晶也是一個通過原子擴散進行的形核、長大過程，但同時發(fā)生晶格結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)變。21、軋空冷的鋼材在重新加熱到超過臨界后再空冷下來時，組織為什么能細答：熱軋空冷的45鋼在室溫時組織為鐵素體十索氏體。重新加熱到臨界點上，組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體氏在鐵素體和滲碳體的界面處形核索氏體中鐵素體碳的層片細、薄，因此奧氏體形核數(shù)目多，奧氏體晶粒細小。奧氏體再空冷下來時的奧氏體晶粒通過重結(jié)晶又轉(zhuǎn)變成鐵素體十索氏體，此時的組織就比熱軋空冷4鋼織細，達到細化和均勻組織的目的。23、述馬氏體轉(zhuǎn)變的基本特點。答：過冷A轉(zhuǎn)為馬氏體是低溫轉(zhuǎn)變程，轉(zhuǎn)變溫度在M～，間，其基本特點如下：Sf（）冷A轉(zhuǎn)為馬氏體是一種非擴散型轉(zhuǎn)變。鐵和碳原子都不進行擴散。馬氏體就是碳α-Fe中過飽和固溶體。過飽和碳使-Fe的格發(fā)生很大畸變，產(chǎn)生很強的固溶強化。（）氏體的形成速度很快。奧氏體冷卻到M以下后，無孕育期，瞬時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。S（）氏體轉(zhuǎn)變是不徹底的?？傄獨埩羯倭繆W氏體。奧氏體中的碳質(zhì)量數(shù)越高，M、SM和越低，殘余A質(zhì)分數(shù)越高。M、M越，殘余質(zhì)分數(shù)越高。fSf（）氏體形成時體積膨脹，在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力，嚴重時導(dǎo)致開。24、比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：索氏體是鋼的過冷奧氏體在高溫轉(zhuǎn)變溫度(620℃右等轉(zhuǎn)變或在正火條件下形成的精品資

主要組織索體為層片狀組織片狀滲碳體平行分布在鐵素體基體上回火索氏體是鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理淬+溫回火后形成的，淬火馬氏體在高溫回火條件下過飽和的碳原子全部脫溶析出為粒狀滲碳體身轉(zhuǎn)變?yōu)殍F索體回索氏體是細小的粒狀滲碳體彌散的分布在鐵素體基體上于狀滲碳比片狀滲碳體對于阻止斷裂過程的發(fā)展有利以碳及合金元素質(zhì)量分數(shù)相同時索氏體和回火索氏體兩者硬度相近是回火索氏體的強度韌性、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)力容產(chǎn)生變形和開裂馬氏體是不穩(wěn)定的，在工作中會發(fā)生分解，導(dǎo)致零件尺寸發(fā)生變化高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氏體由極細的ε碳化物和低過飽和度的α溶體組成碳回火馬氏是暗板條狀碳回火馬氏體是黑針狀?；鼗瘃R氏體和馬氏體相比應(yīng)小韌性提高，同時保持了馬氏體的高硬度和高耐磨性。25、氏體的本質(zhì)是什么？它的硬度為什么很高？為什么高碳馬氏體的脆性大？答：馬氏體的本質(zhì)：馬氏體是碳在-Fe的過飽和固溶體。由于過飽和的間隙碳原子造成晶格的嚴重畸變強烈的應(yīng)力場并與位錯發(fā)生強烈的交互作用產(chǎn)生固溶強化氏體轉(zhuǎn)變時在晶體內(nèi)造成晶格缺陷密度很高的亞結(jié)板條狀馬氏體的高密度位錯片馬氏體的微孿晶阻礙位錯運動提高了馬氏體的硬度（馬氏體相變強化氏體形成后，碳及合元素向位錯或其他缺陷擴散偏聚析出，釘扎位錯，使位錯難以運動（馬氏體時效強化此氏體的硬度很高。高碳馬氏體由于碳的過飽和度大格嚴重畸變淬火應(yīng)力大同存在孿晶結(jié)構(gòu)和高密度顯微裂紋，所以脆性大，塑性、韌性極差。精品資

26、什么鋼件淬火后一般不直接使用。需要進行回?答：鋼件淬火后，為了消除內(nèi)應(yīng)力并獲得所要求的組織和性能，必須將其加熱Acl以的某一溫度保一定時間進行回處理這是因為：第一，淬火后得到的是性能很脆的馬氏體組織，并存在內(nèi)應(yīng)力易產(chǎn)生變形和開裂；第二，淬火馬氏體和殘余奧氏體都是不穩(wěn)定組織，在工作中會發(fā)生分解，會導(dǎo)致零件尺寸的變化，而這對精密零件是不允許；第三，為了獲得要求的強度、硬度、塑性和韌性，以滿足零件的使用要求。27、徑為6mm的析鋼小試樣加熱到相變點Al以上30，用圖1—所的冷卻曲線進行冷卻，試分析所得到的組織，說明各屬于什么熱處理方法。答：：馬氏體十殘余奧氏體，單介質(zhì)淬(水冷)b：氏體十余奧氏體，分級淬火。c氏十馬氏體十殘余奧氏體介淬火(冷。d：貝氏體等溫淬火。e：氏體，火。f：珠光體，退火。g：光體，溫退火。28、質(zhì)處理后的鋼輪，經(jīng)高頻感應(yīng)加熱后的溫度分布如圖1-10所。試分析高頻感應(yīng)加熱水淬后，輪齒由表面到中心各ⅠⅡ，Ⅲ的織。精品資

答：加熱到Ⅲ區(qū)的部分，加熱溫度丁低于相臨界點溫度Ac1不發(fā)生相變。水冷后40鋼輪仍保持調(diào)質(zhì)處理后的鐵素體基體十粒狀滲碳體(回索氏)織，但是高于原調(diào)質(zhì)處理的回火溫度的部分中，粒狀滲碳體變得較粗大。加熱到Ⅲ的部分組織：回火索氏體。加熱到Ⅱ區(qū)的部分加熱溫度為人Ac3＞＞Ac1“出現(xiàn)了部分奧氏體，所以加熱Ⅱ區(qū)部分的組織為：鐵素體十奧氏體。水冷后區(qū)部分的組織為：鐵素馬氏體。加熱到I區(qū)的部分，加熱溫度T＞Ac3已經(jīng)完全奧氏體化所以加熱時I區(qū)分的組織為奧氏體。水冷后I區(qū)分的組織為：馬氏體。29、定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織。⑴經(jīng)冷后的鋼板要求降低度ZG35的造齒輪改善T12鋼切削加工性能。答⑴再晶退火。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)退火后的組織生與鋼板冷軋前晶類型相同的細小、等軸晶軋板一般為低碳鋼再晶退火后的組織為鐵素體珠體。⑵完退火。退火目的過全重結(jié)晶，使鑄造過程中生成的粗大均勻的組織細化，消除魏氏組織，以提高性能，同時消除內(nèi)應(yīng)力。退火后的組織：鐵素+珠光體。⑶球退火。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，善切精品資

削加工性能，并為以后的淬火做組織準備。退火后的組織：球化體（鐵素體基球狀滲碳體30直為6mm的45鋼火試樣分別經(jīng)下列溫度加熱℃℃℃℃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：細小馬氏體；加熱到760保溫后水冷的組織：鐵素體十馬氏體；加熱到700℃溫后水冷的組織：鐵素體十珠光體。31兩個碳質(zhì)量分數(shù)為1.2%的鋼薄試樣分別加熱到℃900℃保溫相同時間奧氏體化后，以大于淬火臨界冷卻速度的速度冷卻到室溫。試分析：（）個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？（）個溫度加熱淬火后馬氏體中碳質(zhì)量分數(shù)較少？（）個溫度加熱淬火后殘余奧氏體量較多？（）哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物量較多？答加熱溫度高者奧氏體粗大粗大奧氏體冷卻后轉(zhuǎn)變組織也粗大，此加熱900℃的試樣淬火后馬氏體晶粒較粗大。（）試樣加熱到900℃其組織為單相奧氏體，奧氏體中的碳質(zhì)量分數(shù)為1.2%將樣加熱到℃時其組織為奧氏體+碳體由于有滲碳體即一部分碳存于滲碳體中，奧氏體中的碳質(zhì)量分數(shù)必然降體中的碳質(zhì)量分數(shù)可用鐵碳相圖確定0.95%因此加熱到780℃的試樣淬火后馬氏體中的碳質(zhì)量分數(shù)較少。精品資

（）氏體中碳質(zhì)量分數(shù)越高，淬火后殘余奧氏體量越多，因此加熱到900℃的試樣淬火后殘余奧氏體量較多。（）試樣加熱到900℃時，其組織為單相奧氏體，淬火后組織為馬氏體殘余奧氏體。將試樣加熱到780℃時，其組織為奧氏+滲碳體，淬火后組織為馬+滲碳體殘奧氏體。故加熱到780℃的試樣淬火后未溶碳化物量較多32、出下列工件的淬火溫度及回火溫度，并說明回火后獲得的組織。（）45鋼軸（要求綜合性能好鋼簧鋼刀答45鋼軸經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，綜合性能好，其淬火溫度為830～840℃（水冷火度為580℃回火后獲得的組織為回火索氏體。（）鋼簧的淬火溫度為840（油冷）回火溫度4℃?；鼗鸷螳@得的組織為回火屈氏體。（）T12鋼刀的淬火溫為770～780℃（水冷火溫度為160～℃，火后獲得的組織為回火馬氏+二次滲碳體+余奧氏體。33、兩根45鋼造的軸，直徑分別為mm和100mm，在水中淬火后，橫截面上組織和硬度是如何分布的答45鋼制造的軸，直徑為10mm時認為基本淬透，橫截面上外層為馬氏體，中心為半馬氏體還有屈氏體十上貝氏)。硬度基本均勻分布。徑為100mm時，表面冷速大，越靠近中心冷速越小橫截面上層為馬氏體靠近外層為油淬火組織馬氏體十屈氏體十上貝氏體，中心廣大區(qū)域為正火組織：索氏體。硬度不均勻，表面硬度高，越靠近中心硬度越低。精品資

34、、乙兩廠生產(chǎn)同一種零件，均選用45鋼硬度要求220～250HB，甲廠采用火，乙廠采用調(diào)質(zhì)處理，均能達到硬度要求，試分析甲、乙兩廠的組織和性能差別。答選用45鋼產(chǎn)一種零件，甲廠采用正火，其組織為鐵素+索氏體。乙廠采用調(diào)處理組織為回火索氏體氏為層片狀組織片狀滲碳體平行分布在鐵素體基體上，回火索氏體是細小的粒狀滲碳體彌散的分布在鐵素體基體上粒滲碳體比片狀滲碳體對于阻止斷裂過程的發(fā)展有利兩者強度硬相近但回火索氏體的韌性塑要好得多。所以乙廠生產(chǎn)的零件性能要更好。35、說明表面淬火、滲碳、氮化處理工藝在選用鋼種、性能應(yīng)用范圍等方面的差別。答：表面淬火一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，440Cr鋼等。這類鋼經(jīng)預(yù)先熱處理（正火或調(diào)質(zhì)）后表面淬火，心部保持較高的綜合機械性能，而表面具有較高的硬度（50HRC和耐磨性，主要用于軸肩部位、齒輪。高碳鋼也可表面淬火，主用于受較小沖擊和交變載荷的工具量等口鑄鐵制造的導(dǎo)軌缸體內(nèi)壁等常用表面淬火提高硬度和耐磨性。滲碳一般用于低碳鋼和合金滲碳鋼。滲碳使低碳鋼件表面獲得高碳濃度（碳質(zhì)量分數(shù)約為1過適當熱處理后，可提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強，而心部依然保持良好的塑性和韌性，因此滲碳主要用于同時受嚴重磨損和較大沖擊的零件，如齒輪、活塞銷等。氮化鋼中一般含有Al、、、W、等金元素，使生成的氮化物穩(wěn)定，并在鋼中均勻分布提高鋼表面的硬度

也不降低用氮化鋼有38CrMoAlA、等。碳鋼及鑄鐵也可用氮化提高表的硬度。氮化的目的在于更大地提高零件精品資

的表面硬度和耐磨性，提高疲勞強度和抗蝕性。由于氮化工藝復(fù)雜，時間長，成本高，一般只用于耐磨性和精度都要求較高的零件或要求抗熱、抗蝕的耐磨件發(fā)機汽缸排閥、精密絲杠、鏜床主軸汽輪機閥門、閥桿等。36、述固溶強化、加工硬化和彌散強化的強化原理。答：金屬材料的強(要指屈服強反金屬材料對性變形的抗力。金屬材料塑性變形本質(zhì)上大多數(shù)情況下是由材料內(nèi)部位錯運動引起的阻位錯運動的因素都使金屬材料強化。固溶強化原理溶體隨著溶質(zhì)原子的溶人晶格發(fā)生畸變格畸變增大了位錯運動的阻力使屬的滑移變形變得更困難而提高合金的強度和硬度這種通過形成固溶體使金屬強度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強化。加工硬化原理：金屬發(fā)生塑性變形時錯密度增加位錯間的交互作用增強相纏結(jié)，造成位錯運動阻力的增大起性變形抗力提高另一方面由于晶粒破碎細化晶增多由晶界上原子排列不很則，阻礙位錯的運動變形抗力增大從使強度得以提高金發(fā)生塑性變形，隨變度的增大屬強度和硬度顯著提高塑和韌性明顯下降。這種現(xiàn)象稱為加工硬化，也叫形變強化。彌散強化原理：許多金屬材料的組織由基體(為固溶)和第二相組成，第二相般為金屬化合物當二相以細小點的形態(tài)均勻散分布在合金中時一方面由于第二相和基體之間的界(相界增，造成相界周圍基體品格畸變，使位錯運動受阻，增加了滑移抗力從強度得到提高另一方面第二相質(zhì)點本身就是位錯運動的障礙物錯動時不能直接越過第二相質(zhì)點。在外力作用下，位錯可以環(huán)繞第二相質(zhì)點發(fā)生彎曲，位錯移過后，在第二相質(zhì)點周圍留下位錯環(huán)。這增加了位錯運動的阻力，也使滑移抗力增加。以上2個精品資

原因使金屬材料得以強化二以細小質(zhì)點的形態(tài)均勻散分布在合金中使合金顯著強化的現(xiàn)象稱為彌散強化。37、金元素提高鋼的回火穩(wěn)定性的原因何在？答金素在回火過程中推遲氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)即較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變）提鐵元素的再結(jié)晶溫度，使碳化物難以集長大而保持較大的彌散度，因此提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。38、么是鋼的回火脆?何避免答：鋼在回火過程中出現(xiàn)的沖擊韌性降低的現(xiàn)象標為回火脆性?；鼗鸷罂焱ㄓ糜屠?，抑制雜質(zhì)元素在晶界偏聚，可防止其發(fā)生。鋼中加入適當Mo或ω＝0.5％，(W)＝％，強烈阻礙和延遲雜質(zhì)元素等往晶界的擴散偏聚，也可基本上消除這類脆性。39、什么說得到馬氏體隨后回火處理是鋼的最經(jīng)濟而又最有效的強韌化方法？答：淬火形成馬氏體時氏體中的位錯密度增高，而屈服強度是與位錯密度成正比的。馬氏體形成時，被分割成許多較小的取向不同的區(qū)域（馬氏體束生相當于晶粒細化的作用，馬氏體中的合金元素也有固溶強化作用，馬氏體是過飽和固溶體，回火分析出碳化物，使間隙固溶強化效應(yīng)大大減小使性大大改善時析出的碳化物粒子能造成強烈的第二相強化。所以，獲得馬氏體并對其回火是鋼的最經(jīng)濟和最有效的綜合強化方法。40為么碳質(zhì)量分數(shù)為0.4%，鉻質(zhì)量分數(shù)為的鉻鋼屬于過共析鋼，而碳質(zhì)量分數(shù)為1.0%鉻質(zhì)量分數(shù)為12%鋼屬于萊氏體鋼？精品資

答：因加入12%，使共析點S和E碳質(zhì)量分數(shù)降低，即S和E點移，使合金鋼的平衡組織發(fā)生變能全用Fe-Fe3C來析分為0.4%量分數(shù)為12%的鉻鋼出現(xiàn)了二次碳化物，因而屬于過共析鋼；而碳質(zhì)量分數(shù)1.0%、鉻質(zhì)量分數(shù)為12%的鋼已具有萊氏體鋼。43、制造形狀簡單的車刀，其工藝路線為：鍛造一熱處理一機加丁一熱處理一磨加工。①出其中熱處理工序的名稱及作用②制定最終熱處(磨加工的熱處的藝規(guī)范，并指出車刀在使用狀態(tài)下的顯微組織和大致硬度。答：①鍛一正火一球化退火一機加工一淬火、低溫回火一磨加工。正火：得到二滲碳體、細化組織，消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做準備。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。改善機加工性能，同時為淬火做組織準備。淬火：得到馬氏體十粒狀滲碳體十殘余奧氏體。提高硬度，提高車刀的耐磨性。低溫回火到火馬氏體十粒狀滲碳體十殘余奧氏體淬火應(yīng)力高件韌性，同時保證淬火后的高硬度和高耐磨性。②淬火加熱溫度760℃，保溫后水冷低溫回火：加熱溫度—℃，保溫后＜2h)冷或空冷。成品組織：回火馬氏體十碳化物十殘余奧氏體；第三章

硬度：5864HRC1、出、15、、65、T8、T12等鋼的鋼類、碳的質(zhì)量分數(shù)，各舉出一個應(yīng)用實精品資

例。答：如表1-1所鋼類

碳質(zhì)量分數(shù)

應(yīng)用實例

碳素結(jié)構(gòu)鋼

0.14%0.22%

鋼筋、鋼板、鋼管等沖壓件及焊接件，經(jīng)熱處理后可制造15

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

約0.15%軸、銷等零件4565

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼

0.42%0.50%0.62%0.70%0.75%0.84%1.15%1.24%

齒輪、軸類、套筒等零件彈簧沖頭、鑿子、錘子等工具銼刀刮等刃具和量規(guī)樣等量具2、什么低金高強鋼用錳作為主要的合金元?答：我國的低合金結(jié)構(gòu)鋼基本上不用貴重的NiCr等元素，而以資源豐富的Mn為要素除產(chǎn)生較強的固溶強化果外大大降低奧氏體分解溫度化了鐵素體晶粒，并使珠光體片變細消了晶界的粗大片狀碳化物高了鋼的強度和韌性所低合金高強鋼用錳作為主要的合金元素。3、述滲碳和調(diào)質(zhì)鋼的合金化及熱處理特點。答：滲碳鋼的合金化特點是加入提高淬透性的合金元素CNiMn等以提高熱處理后心部的強度和韌性；加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素如TiVW等形成穩(wěn)定的合金碳化物增加滲碳層的硬度高耐磨性處理特點是滲碳后直接淬火低溫回火，得到的表面滲碳層組織由合金滲碳體與回火馬氏體及少量殘余奧氏體組成多數(shù)情況為精品資

屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體。調(diào)質(zhì)鋼的合金化特點是加入提高淬透性的合金元素如Cr、、Ni、Si、B等并可提高鋼的強度，加入防止第二類回火脆性的元素如Mo、；熱處理特點是淬(油淬后溫回火，得到的組織是回火索氏體。4、兩種高螺栓，一種直徑為10mm，另一種直徑30mm都要求有較高的中和機械性能：σ800MPa，αk≥600KJ/m。問應(yīng)選擇什么材料及熱處理工藝？答為滿足機械性能要求考材料的淬透性能于直徑為30mm的栓擇40Cr，該鋼有較好的滲透性處工為850℃油淬℃火于直徑位為10mm的栓，選擇45鋼替，可節(jié)約且到基本要求，熱處理工藝為840水淬600℃火。5、什么合彈簧鋼以硅為重要的合金元?什么要進行中溫回火?答硅素的主要作用在于提高合金的淬透性時提高屈強比進中溫回火的目的在于獲得回火屈氏體組織，具有很高的屈服強度，彈性極限高，并有一定的塑性和韌性。6、承鋼為么要用鉻鋼？為什么對非金屬夾雜限制特別嚴格？答：鉻能提高淬透性，形成合金滲碳體Fe,Cr）呈細密、均勻分布，提高鋼的耐磨性3特別是疲勞強度此承鋼以作為基本合金元素承鋼中非金屬夾雜物和碳化物的不均勻性對鋼的性能其是對接觸疲勞強度影響很大為夾雜物往往是接觸疲勞破壞的發(fā)源點，因此，軸承鋼對非金屬夾雜物限制特別嚴格。7、述高速的成分、熱處理和性能特點，并分析合金元素的作用。答：高速鋼的成分特點是高碳，其碳質(zhì)量分數(shù)0.70%以上，最高可達1.50%右，它一方面能保證與WCr、V等形成足夠數(shù)量的碳化物；另一方面還要有一定數(shù)量的碳精品資

于奧氏體中，以保證馬氏體的高硬度）加入、、、Mo等金元素加入Cr提高淬透性幾乎所有高速鋼的鉻量分數(shù)均為4%的化物CrC在淬火加熱時差不多236全部溶于奧氏體中增過冷奧體的穩(wěn)定性大大提高鋼的淬透性鉻能提高鋼的抗氧化、脫碳的能力。加入、Mo保證高的熱硬性，在退火狀態(tài)下WMo以型碳化物式存在。這類碳化物在淬火加熱時較難溶解，加熱時，一部分碳化物溶于奧氏體，淬火WMo存于馬氏體中，在隨后560℃回火時，形成WC或MoC彌散分布，造成二次硬22化。這種碳化物在500～600℃度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，不易聚集長大，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大及提高耐磨性的作用V能成VC（VC常穩(wěn)定，極難熔解，硬度極高（大大超過的硬度）且顆粒細小，分布均勻，能大43大提高鋼的硬度和耐磨性。同時能阻止奧氏體晶粒長大，細化晶粒。熱處理特點是12201280℃火+550～570℃次回火，得到的組織為回火馬氏體、細粒狀碳化物及少量殘余奧氏體。性能特點是具有高硬度、高耐磨性的性和韌性其高速切割中刃部溫度達600℃時，其硬度無明顯下降。8、鋼約820，若以一般工具鋼Ac1+30～）的常規(guī)方法來確定其淬火加熱溫度熱處理能否達到高速切削刀具所要求的性能？為什么？其實際淬火溫度是多少？答：若按照Ac1+～）的常規(guī)方法來確定W18Cr4V鋼火加熱溫度，淬火加熱溫度為850℃不能達到高速切削刀具要求的性能。因為高鋼中含有大量的、MoCr、V的難溶碳化物，它們只有在1200℃上才能大量地溶于奧氏體，以保證鋼淬火、回火后獲得高的熱硬性，因此其淬火加熱溫度非常高，一般1220～℃。精品資

339、銹鋼的溶處理與穩(wěn)定化處理的目的各是什么？答不鋼固溶處理的目的是獲得單相奧氏體組織高耐蝕性穩(wěn)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碳不再同鉻形成碳化物而效地消除了晶界貧鉻的可能，避免了晶間腐蝕的產(chǎn)生。10、分析20CrMnTi鋼1Cr18Ni9Ti中Ti作用。答鋼Ti的用是阻止?jié)B碳時奧氏體晶粒長大滲碳層硬度和提高耐磨性。1Cr18Ni9Ti鋼Ti的用是優(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。11、分析合金元素Cr在40CrGCr15、CrWMn、、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2等中的作用。答：在40Cr中提高淬透性，形成合金鐵素體，提高鋼的強度。在GCr15中：提高淬透性，形成合金滲碳體Fe,）C細密、均勻分布，提高鋼的耐磨性，特別是疲勞強度。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，并有利于熱強性，提高淬透性。在4Cr9Si2中提高抗氧化性，并有利于熱強性，提高透性。12、就下列四個鋼號：、T8、討論下列問題。在加熱溫度相同的情精品資

況下，比較其淬透性和淬硬性，并說明理由；各種鋼的用途、熱處理工藝、最終的組織。答：(1)

加溫度相同的情況下，淬透性20CrMnTi>40Cr>T8>65，淬硬性T8>65>40Cr>20CrMnTi。決定淬透性的因素是碳質(zhì)量分數(shù)合金元素CrMn等顯著提高淬透性金的淬透性一要好于碳鋼定硬性的因素主要是馬氏體的碳質(zhì)量分數(shù)。(2)如表所示。用途汽車、拖拉機上的變速箱

熱處理工藝滲碳—淬火—低溫回火

最終組織表面為合金滲碳體、回火M和20CrMnTi

量殘余奧氏體，心部多數(shù)情況下齒輪等重要零件（870℃+℃火）為、回火M和量鐵素體65

彈簧沖頭、鑿子、錘子等工具

淬火+溫回火淬火+溫回火

回火回火870℃淬+520℃火連桿螺栓、進氣閥、重要

回火S40Cr

調(diào)質(zhì)處理表淬火低溫回齒輪、軸類件

表面回火M心部回火S火14、使球墨鑄鐵的基本組織為鐵素體、珠光體或下貝氏體，工藝上應(yīng)如何控?答：要得到鐵素體基體的球墨鑄鐵進行退火處理；要得到珠光體基體的球墨鑄鐵進行正火處理；要得到下貝氏體基體的球墨鑄鐵，則進行等溫淬火。15、一口鑄鐵鑄件，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)石墨化不完全，尚有滲碳體存在。試分析其原因．并提出使這一鑄件完全化的方法。精品資

答原可能是鑄鐵結(jié)晶時冷卻速度太快原子不能充分擴散以石墨的形式析出析出了滲碳體使鑄件完全石墨化進行高溫退火滲碳體分解成石墨為析滲碳體，可加熱到℃以上并長時間保溫，將共析滲碳體分解為石墨和鐵素體。16、述石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響。答：石墨強度、韌性極低，相當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的石墨呈片狀基的嚴重割裂作用使其抗拉強度和塑性都很低球鑄鐵的石墨呈球?qū)w的割裂作用顯著降低具有很高的強度，又有良好的塑性和韌性其綜合機械性接近于鋼墨鑄鐵的石墨形態(tài)為蠕蟲狀與灰鑄鐵的片狀石墨類似但墨片的長厚較小端部較鈍，對基體的割裂作用減小，它的強度接近于球墨鑄鐵，且有一定的韌性高耐磨性?？慑戣T鐵的石墨呈團絮狀基體的割裂作用較小，具有較高的強度、一定的延伸率。17、比較各類鑄鐵之間性能的優(yōu)劣順序，與鋼相比較鑄鐵性能有什么優(yōu)缺點？答：鑄鐵性能優(yōu)劣排序為：球墨鑄鐵、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：由石墨的存在，造成脆性切削，鑄鐵的切削加工性能優(yōu)異；鋼的鑄造性能良好鑄件凝固時形石墨產(chǎn)生的膨脹小了鑄件體積的收縮降低了鑄件中的內(nèi)應(yīng)力石有良好的潤滑作用能儲存潤滑油使鑄件有良好的耐磨性能石墨對振