工程材料作業(yè)第三、四章

第三章鋼的熱處理和表面改性一簡述等溫轉(zhuǎn)變動力學曲線（C曲線）的意義和應用。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？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α-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，強度和韌性等力學性能都較差；下貝氏體（350-230℃下形成）金相顯微組織整體呈針狀組織，具有較好的綜合力學性能。三為什么要對鋼進行熱處理？答：為了使心部和表面具有不同的組織和相應的性能，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？指出各種淬火在應用和材料組織上的異同點。答：目的：獲得馬氏體組織以提高鋼的強度和硬度；1，表面淬火：感應加熱表面淬火（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)應力；高溫回火、中溫回火、低溫回火。六試分析各種回火在應用和材料組織上的異同點。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，廣泛用于機器設備的重要零件，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、淬火對組織結構影響及特點。答：正火有以下目的和用途。層材料，保護了材料本身；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。有機涂層防腐機理是隔絕外界腐蝕介質(zhì)進入。二者都有保護作用。九電鍍、化學鍍和復合鍍在工藝和應用方面有什么異同點？答：電鍍需要外加電流和陽極，化學鍍是依靠金屬表面發(fā)生的自催化化學反應。電鍍無法對一些形狀復雜的工件進行全表面施鍍，但化學鍍過以對任何形狀工件施鍍。高磷的化學鍍鎳層為非晶態(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。電鍍因為有外加的電流，所以鍍速要比化學鍍快得我，同等厚度的鍍層電鍍要比化學鍍提前完成?；瘜W鍍層的結合力要普遍高于電鍍層。化學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)，所以化學鍍比電鍍要環(huán)保一些?；瘜W鍍目前市場上只有純鎳磷合金的一種顏色，而電鍍可以實現(xiàn)很多色彩。復合鍍的過程是物理過程和化學過程的有機結合。一般認為，彌散復合電鍍時，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。在纖維強化復合鍍中，卷纏的長纖維呈現(xiàn)有規(guī)則的排列?；瘜W鍍同樣可以制備高質(zhì)量的復合鍍層。十堆焊和熱噴涂在工藝和應用方面有什么異同點？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合。對焊機有四種類型：包覆層堆焊、耐磨層堆焊、堆積層堆焊和隔離層堆焊。堆焊技術發(fā)展初期只是單純的恢復鋼件尺寸，現(xiàn)在堆焊已發(fā)展成為重要的機械制造和維修手段，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，冷凝后形成結合層。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)部門廣泛應用于提高鋼件的性能和使用壽命，修復廢舊零件。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Mn含量較多時，可以在室溫下得到單相奧氏體組織，而當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（特別是強碳化物元素）與碳有較強的親和力，阻滯碳的擴散，減緩奧氏體形成；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，錳與硫的結合力較強，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，導致鋼材開裂；硫還容易使焊縫發(fā)生熱脆并使焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋。磷雜質(zhì)，它固溶在鐵素體內(nèi)顯著降低合金的塑性和韌性，尤其是低溫韌性使鋼的脆性增加