《工程材料》復(fù)習(xí)思考題參考答案

PAGEPAGE3《工程材料》復(fù)習(xí)思考題參考答案第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1．解釋下列名詞亞晶粒，亞晶界，刃型位錯，單晶體，多晶體，過冷度，自發(fā)形核，非自發(fā)形核，變質(zhì)處理，變質(zhì)劑。答：亞晶粒：在多晶體的每一個晶粒內(nèi)，晶格位向也并非完全一致，而是存在著許多尺寸很小、位向差很小的小晶塊，它們相互鑲嵌而成晶粒，稱亞晶粒。亞晶界：兩相鄰亞晶粒間的邊界稱為亞晶界。刃型位錯：位錯可認(rèn)為是晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的局部滑移而造成?；撇糠峙c未滑移部分的交界線即為位錯線。如果相對滑移的結(jié)果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的邊緣好像插入晶體中的一把刀的刃口，故稱“刃型位錯”。單晶體：如果一塊晶體，其內(nèi)部的晶格位向完全一致，則稱這塊晶體為單晶體。多晶體：由多種晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為“多晶體”。過冷度：實際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。自發(fā)形核：在一定條件下，從液態(tài)金屬中直接產(chǎn)生，原子呈規(guī)則排列的結(jié)晶核心。非自發(fā)形核：是液態(tài)金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)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(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。變質(zhì)劑：在澆注前所加入的難熔雜質(zhì)稱為變質(zhì)劑。2.常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？答：常見金屬晶體結(jié)構(gòu)：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V屬于體心立方晶格；γ－Fe、Al、Cu、Ni、Pb屬于面心立方晶格；Mg、Zn屬于密排六方晶格；5.實際晶體中的點缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？答：如果金屬中無晶體缺陷時，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格崎變，從而使晶體強度增加。同時晶體缺陷的存在還會增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。6.為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？答：因為單晶體內(nèi)各個方向上原子排列密度不同，造成原子間結(jié)合力不同，因而表現(xiàn)出各向異性；而多晶體是由很多個單晶體所組成，它在各個方向上的力相互抵消平衡，因而表現(xiàn)各向同性。7.過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？答：①冷卻速度越大，則過冷度也越大。②隨著冷卻速度的增大，則晶體內(nèi)形核率和長大速度都加快，加速結(jié)晶過程的進行，但當(dāng)冷速達(dá)到一定值以后則結(jié)晶過程將減慢，因為這時原子的擴散能力減弱。③過冷度增大，ΔF大，結(jié)晶驅(qū)動力大，形核率和長大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N與G的比值，晶粒變細(xì)，但過冷度過大，對晶粒細(xì)化不利，結(jié)晶發(fā)生困難。8.金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？答：①金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長大。②受到過冷度的影響，隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快；同時外來難熔雜質(zhì)以及振動和攪拌的方法也會增大形核率。9.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生產(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理？答：①采用的方法：變質(zhì)處理，鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來控制晶粒大小。②變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)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(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。③機械振動、攪拌。第二章金屬的塑性變形與再結(jié)晶1．解釋下列名詞：加工硬化、回復(fù)、再結(jié)晶、熱加工、冷加工。答：加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強度、硬度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現(xiàn)象。回復(fù)：為了消除金屬的加工硬化現(xiàn)象，將變形金屬加熱到某一溫度，以使其組織和性能發(fā)生變化。在加熱溫度較低時，原子的活動能力不大，這時金屬的晶粒大小和形狀沒有明顯的變化，只是在晶內(nèi)發(fā)生點缺陷的消失以及位錯的遷移等變化，因此，這時金屬的強度、硬度和塑性等機械性能變化不大，而只是使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能顯著降低。此階段為回復(fù)階段。再結(jié)晶：被加熱到較高的溫度時，原子也具有較大的活動能力，使晶粒的外形開始變化。從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。熱加工：將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上一定溫度進行壓力加工。冷加工：在再結(jié)晶溫度以下進行的壓力加工。2．產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？答：①隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯密度顯著增加；同時細(xì)碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象。②金屬的加工硬化現(xiàn)象會給金屬的進一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會越軋越硬，以致最后軋不動。另一方面人們可以利用加工硬化現(xiàn)象，來提高金屬強度和硬度，如冷拔高強度鋼絲就是利用冷加工變形產(chǎn)生的加工硬化來提高鋼絲的強度的。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素。如冷拉鋼絲拉過?？椎牟糠郑捎诎l(fā)生了加工硬化，不再繼續(xù)變形而使變形轉(zhuǎn)移到尚未拉過?？椎牟糠郑@樣鋼絲才可以繼續(xù)通過?？锥尚?。3．劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么？答：主要是再結(jié)晶溫度。在再結(jié)晶溫度以下進行的壓力加工為冷加工，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象；反之為熱加工，產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象被再結(jié)晶所消除。4．與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？答：（1）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合，從而使其致密度得以提高。（2）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破碎，從而使晶粒細(xì)化，機械性能提高。（3）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶偏析和非金屬夾雜分布發(fā)生改變，使它們沿著變形的方向細(xì)碎拉長，形成熱壓力加工“纖維組織”（流線），使縱向的強度、塑性和韌性顯著大于橫向。如果合理利用熱加工流線，盡量使流線與零件工作時承受的最大拉應(yīng)力方向一致，而與外加切應(yīng)力或沖擊力相垂直，可提高零件使用壽命。5．為什么細(xì)晶粒鋼強度高，塑性，韌性也好？答：晶界是阻礙位錯運動的，而各晶粒位向不同，互相約束，也阻礙晶粒的變形。因此，金屬的晶粒愈細(xì)，其晶界總面積愈大，每個晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多，對塑性變形的抗力也愈大。因此，金屬的晶粒愈細(xì)強度愈高。同時晶粒愈細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產(chǎn)生較均勻的變形，而不致造成局部的應(yīng)力集中，引起裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展。因此，塑性，韌性也越好。6．金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？答：①晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向的強度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等；②晶粒破碎，位錯密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降；③織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生，不僅金屬中的晶粒會被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動結(jié)果金屬中每個晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象；④冷壓力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會引起零件尺寸不穩(wěn)定。7．分析加工硬化對金屬材料的強化作用？答：隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，因此位錯在運動時的相互交割、位錯纏結(jié)加劇，使位錯運動的阻力增大，引起變形抗力的增加。這樣，金屬的塑性變形就變得困難，要繼續(xù)變形就必須增大外力，因此提高了金屬的強度。8．已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點分別為3380℃、1538℃、327℃、232℃，試計算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢和鐵在答：T再=0.4T熔；鎢T再=[0.4*（3380+273）]-273=1188.2℃;鐵T再=[0.4*（1538+273）]-273=451.4℃;鉛T再=[0.4*（327+273）]-273=-33℃;錫T再=[0.4*（232+273）]-273=-71℃.由于鎢T再為1188.2℃＞1100℃，因此屬于冷加工；鐵T再為451.4℃＜1100℃，因此屬于冷加工；鉛T再為-33℃＜20℃，屬于9．在制造齒輪時，有時采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強化。試分析強化原因。答：高速金屬丸噴射到零件表面上，使工件表面層產(chǎn)生塑性變形，形成一定厚度的加工硬化層，使齒面的強度、硬度升高。第三章合金的結(jié)構(gòu)與二元狀態(tài)圖1．解釋下列名詞：合金，組元，相，相圖；固溶體，金屬間化合物，機械混合物；固溶強化，彌散強化。答：合金：通過熔煉，燒結(jié)或其它方法，將一種金屬元素同一種或幾種其它元素結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的新物質(zhì)，稱為合金。組元：組成合金的最基本的、獨立的物質(zhì)稱為組元。相：在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其它部分有界面分開的均勻組成部分，均稱之為相。相圖：用來表示合金系中各個合金的結(jié)晶過程的簡明圖解稱為相圖。固溶體：合金的組元之間以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同，這種相稱為固溶體。金屬間化合物：合金的組元間發(fā)生相互作用形成的一種具有金屬性質(zhì)的新相，稱為金屬間化合物。它的晶體結(jié)構(gòu)不同于任一組元，用分子式來表示其組成。機械混合物：合金的組織由不同的相以不同的比例機械的混合在一起，稱機械混合物。固溶強化：通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的強度、硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強化。彌散強化：合金中以固溶體為主再有適量的金屬間化合物彌散分布，會提高合金的強度、硬度及耐磨性，這種強化方式為彌散強化。2．指出下列名詞的主要區(qū)別：1）置換固溶體與間隙固溶體；答：置換固溶體：溶質(zhì)原子代替溶劑晶格結(jié)點上的一部分原子而組成的固溶體稱置換固溶體。間隙固溶體：溶質(zhì)原子填充在溶劑晶格的間隙中形成的固溶體，即間隙固溶體。2）相組成物與組織組成物；相組成物：合金的基本組成相。組織組成物：合金顯微組織中的獨立組成部分。3．下列元素在α-Fe中形成哪幾種固溶體?Si、C、N、Cr、Mn答：Si、Cr、Mn形成置換固溶體；C、N形成間隙固溶體。4．試述固溶強化、加工強化和彌散強化的強化原理,并說明三者的區(qū)別.答：固溶強化：溶質(zhì)原子溶入后，要引起溶劑金屬的晶格產(chǎn)生畸變，進而位錯運動時受到阻力增大。彌散強化：金屬化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶體為基體再有適量的金屬間化合物均勻細(xì)小彌散分布時，會提高合金的強度、硬度及耐磨性。這種用金屬間化合物來強化合金的方式為彌散強化。加工強化：通過產(chǎn)生塑性變形來增大位錯密度，從而增大位錯運動阻力，引起塑性變形抗力的增加，提高合金的強度和硬度。區(qū)別：固溶強化和彌散強化都是利用合金的組成相來強化合金，固溶強化是通過產(chǎn)生晶格畸變，使位錯運動阻力增大來強化合金；彌散強化是利用金屬化合物本身的高強度和硬度來強化合金；而加工強化是通過力的作用產(chǎn)生塑性變形，增大位錯密度以增大位錯運動阻力來強化合金；三者相比，通過固溶強化得到的強度、硬度最低，但塑性、韌性最好，加工強化得到的強度、硬度最高，但塑韌性最差，彌散強化介于兩者之間。5．固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別？答：在結(jié)構(gòu)上：固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元，它是以分子式來表示其組成。在性能上：形成固溶體和金屬間化合物都能強化合金，但固溶體的強度、硬度比金屬間化合物低，塑性、韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機械性能。6.何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)?試比較這三種反應(yīng)的異同點.答：共晶反應(yīng)：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時結(jié)晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應(yīng)。包晶反應(yīng)：指一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另外一種固相的反應(yīng)過程。共析反應(yīng)：由特定成分的單相固態(tài)合金，在恒定的溫度下，分解成兩個新的，具有一定晶體結(jié)構(gòu)的固相的反應(yīng)。共同點：反應(yīng)都是在恒溫下發(fā)生，反應(yīng)物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。不同點：共晶反應(yīng)是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；共析反應(yīng)是一種固相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；而包晶反應(yīng)是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應(yīng)。7．二元合金相圖表達(dá)了合金的哪些關(guān)系？答：二元合金相圖表達(dá)了合金的狀態(tài)與溫度和成分之間的關(guān)系。8．在二元合金相圖中應(yīng)用杠桿定律可以計算什么？答：應(yīng)用杠桿定律可以計算合金相互平衡兩相的成分和相對含量。9.已知A（熔點600℃）與B(500℃)在液態(tài)無限互溶；在固態(tài)300℃時A溶于B的最大溶解度為30%，室溫時為10%，但B不溶于A；在1）作出A-B合金相圖；2）分析20%A,45%A,80%A等合金的結(jié)晶過程，并確定室溫下的組織組成物和相組成物的相對量。答：（1）（2）20%A合金如圖①：合金在1點以上全部為液相，當(dāng)冷至1點時，開始從液相中析出α固溶體，至2點結(jié)束，2～3點之間合金全部由α固溶體所組成，但當(dāng)合金冷到3點以下，由于固溶體α的濃度超過了它的溶解度限度，于是從固溶體α中析出二次相A，因此最終顯微組織：α+AⅡ相組成物:α+AA=（90-80/90）*100%=11%α=1-A%=89%45%A合金如圖②：合金在1點以上全部為液相，冷至1點時開始從液相中析出α固溶體，此時液相線成分沿線BE變化，固相線成分沿BD線變化，當(dāng)冷至2點時，液相線成分到達(dá)E點，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成（A+α）共晶體，合金自2點冷至室溫過程中，自中析出二次相AⅡ，因而合金②室溫組織：AⅡ+α+(A+α)相組成物:A+α組織：AⅡ=（70-55）/70*100%=21%α=1-AⅡ=79%A+α=（70-55）/(70-40）*100%=50%相：A=（90-55）/90*100%=50%α=1-A%=50%80%A合金如圖③：合金在1點以上全部為液相，冷至1點時開始從液相中析出A，此時液相線成分沿AE線變化，冷至2點時，液相線成分到達(dá)點，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成(A+α)共晶體，因而合金③的室溫組織：A+(A+α)相組成物：A+α組織：A=（40-20）/40*100%=50%A+α=1-A%=50%相：A=（90-20）/90*100%=78%α=1-A%=22%10．某合金相圖如圖所示。1）試標(biāo)注①—④空白區(qū)域中存在相的名稱；2）指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類型；3）說明合金Ⅰ的平衡結(jié)晶過程及室溫下的顯微組織。答：(1)①：L+γ②:γ+β③:β+(α+β)④:β+αⅡ(2)勻晶轉(zhuǎn)變；共析轉(zhuǎn)變(3)合金①在1點以上全部為液相,冷至1點時開始從液相中析出γ固溶體至2點結(jié)束,2～3點之間合金全部由γ固溶體所組成,3點以下,開始從γ固溶體中析出α固溶體,冷至4點時合金全部由α固溶體所組成,4～5之間全部由α固溶體所組成,冷到5點以下,由于α固溶體的濃度超過了它的溶解度限度,從α中析出第二相β固溶體,最終得到室穩(wěn)下的顯微組織:α+βⅡ11．有形狀、尺寸相同的兩個Cu-Ni合金鑄件，一個含90%Ni，另一個含50%Ni,鑄后自然冷卻，問哪個鑄件的偏析較嚴(yán)重？答：含50%Ni的Cu-Ni合金鑄件偏析較嚴(yán)重。在實際冷卻過程中，由于冷速較快，使得先結(jié)晶部分含高熔點組元多，后結(jié)晶部分含低熔點組元多，因為含50%Ni的Cu-Ni合金鑄件固相線與液相線范圍比含90%Ni鑄件寬，因此它所造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象要比含90%Ni的Cu-Ni合金鑄件嚴(yán)重。第四章鐵碳合金1．何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試畫出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。答：由于條件（溫度或壓力）變化引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，稱同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。2．為什么γ-Fe和α-Fe的比容不同？一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（γ-Fe→α-Fe）轉(zhuǎn)變時，其體積如何變化？答：因為γ-Fe和α-Fe原子排列的緊密程度不同，γ-Fe的致密度為74%,α-Fe的致密度為68%，因此一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（γ-Fe→α-Fe）轉(zhuǎn)變時體積將發(fā)生膨脹。3.何謂鐵素體（F）,奧氏體（A），滲碳體（Fe3C），珠光體（P）,萊氏體（Ld）？答：鐵素體（F）：鐵素體是碳在中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格。由于碳在中的溶解度`很小，它的性能與純鐵相近。塑性、韌性好，強度、硬度低。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。奧氏體（A）：奧氏體是碳在中形成的間隙固溶體，面心立方晶格。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在中的溶解度較大。有很好的塑性。滲碳體（Fe3C）：鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強度和硬度，但塑性較差。萊氏體（Ld）：由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。在萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。4.Fe-Fe3C合金相圖有何作用？在生產(chǎn)實踐中有何指導(dǎo)意義？答：①碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解與掌握鐵碳合金相圖，對于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因的分析等方面都有重要指導(dǎo)意義。②為選材提供成分依據(jù)：相圖描述了鐵碳合金的組織隨含碳量的變化規(guī)律，合金的性能決定于合金的組織，這樣根據(jù)零件的性能要求來選擇不同成分的鐵碳合金；為制定熱加工工藝提供依據(jù)：對鑄造，根據(jù)相圖可以找出不同成分的鋼或鑄鐵的熔點，確定鑄造溫度；根據(jù)相圖上液相線和固相線間距離估計鑄造性能的好壞。對于鍛造：根據(jù)相圖可以確定鍛造溫度。對焊接：根據(jù)相圖來分析碳鋼焊縫組織，并用適當(dāng)熱處理方法來減輕或消除組織不均勻性；對熱處理：相圖更為重要，如退火、正火、淬火的加熱溫度都要參考鐵碳相圖加以選擇。③由于鐵碳相圖是以無限緩慢加熱和冷卻的速度得到的，而在實際加熱和冷卻通常都有不同程度的滯后現(xiàn)象。5.畫出Fe-Fe3C相圖，指出圖中S、C、E、P、N、G及GS、SE、PQ、PSK各點、答:C：共晶點1148℃4.30%C，在這一點上發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷到1148℃時具有C點成分的液體中同時結(jié)晶出具有E點成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物——萊氏體E：碳在中的最大溶解度點1148℃2.11%CG：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點（A3）912℃0%CH：碳在中的最大溶解度為1495℃0.09%CJ：包晶轉(zhuǎn)變點1495℃0.17%C在這一點上發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：當(dāng)冷卻到1495℃時具有B點成分的液相與具有H點成分的固相δN：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點（A4）1394℃0%CP：碳在中的最大溶解度點0.0218%C727℃S：共析點727℃0.77%C在這一點上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷卻到727℃時從具有S點成分的奧氏體中同時析出具有P點成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物——珠光體P（）ES線：碳在奧氏體中的溶解度曲線，又稱Acm溫度線，隨溫度的降低，碳在奧化體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，所以具有0.77%～2.11%C的鋼冷卻到Acm線與PSK線之間時的組織，從A中析出的稱為二次滲碳體。GS線：不同含碳量的奧氏體冷卻時析出鐵素體的開始線稱A3線，GP線則是鐵素體析出的終了線，所以GSP區(qū)的顯微組織是。PQ線：碳在鐵素體中的溶解度曲線，隨溫度的降低，碳在鐵素體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，從中析出的稱為三次滲碳體，由于鐵素體含碳很少，析出的很少，一般忽略，認(rèn)為從727℃冷卻到室溫的顯微組織不變。PSK線：共析轉(zhuǎn)變線，在這條線上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物（P）珠光體，含碳量在0.02～6.69%的鐵碳合金冷卻到727℃時都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生。6.簡述Fe-Fe3C答：共析反應(yīng)：冷卻到727℃時具有S點成分的奧氏體中同時析出具有P點成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物。γ0.8F0.02+Fe3C包晶反應(yīng)：冷卻到1495℃時具有B點成分的液相與具有H點成分的固相δ反應(yīng)生成具有J點成分的固相A。L0.5+δ0.1γ0.16共晶反應(yīng)：1148℃時具有C點成分的液體中同時結(jié)晶出具有E點成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物。L4.3γ2.14+Fe3C7.何謂碳素鋼？何謂白口鐵？兩者的成分組織和性能有何差別？答：碳素鋼：含有0.02%~2.14%C的鐵碳合金。白口鐵：含大于2.14%C的鐵碳合金。碳素鋼中亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成，其中珠光體中的滲碳體以細(xì)片狀分布在鐵素體基體上，隨著含碳量的增加，珠光體的含量增加，則鋼的強度、硬度增加，塑性、韌性降低。當(dāng)含碳量達(dá)到0.8%時就是珠光體的性能。過共析鋼組織由珠光體和二次滲碳體所組成，含碳量接近1.0%時，強度達(dá)到最大值，含碳量繼續(xù)增加，強度下降。由于二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致鋼的脆性增加。白口鐵中由于其組織中存在大量的滲碳體，具有很高的硬度和脆性，難以切削加工。8.亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼的組織有何特點和異同點。答：亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成。其中鐵素體呈塊狀。珠光體中鐵素體與滲碳體呈片狀分布。共析鋼的組織由珠光體所組成。過共析鋼的組織由珠光體和二次滲碳體所組成，其中二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀。共同點：鋼的組織中都含有珠光體。不同點：亞共析鋼的組織是鐵素體和珠光體，共析鋼的組織是珠光體，過共析鋼的組織是珠光體和二次滲碳體。9.分析含碳量分別為0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時的結(jié)晶過程和室溫組織.答：0.80%C:在1~2點間合金按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點時（727℃），在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變結(jié)束時全部為珠光體P，珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時，珠光體中鐵素體溶碳量減少，其成分沿固溶度線PQ變化，析出三次滲碳體，它常與共析滲碳體長在一起，彼此分不出，且數(shù)量少，可忽略。室溫時組織P。0.60%C：合金在1~2點間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點時開始析出F，3-4點A成分沿GS線變化，鐵素體成分沿GP線變化，當(dāng)溫度到4點時，奧氏體的成分達(dá)到S點成分（含碳0.8%），便發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時，原先析出的鐵素體保持不變，稱為先共析鐵素體，其成分為0.02%C，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金的組織為先共析鐵素體和珠光體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時，鐵素體的溶碳量沿PQ線變化，析出三次滲碳體，同樣量很少，可忽略。所以含碳0.40%的亞共析鋼的室溫組織為：F+P1.0%C：合金在1~2點間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出奧氏體，2點結(jié)晶結(jié)束，合金為單相奧氏體，冷卻到3點，開始從奧氏體中析出二次滲碳體，沿奧氏體的晶界析出，呈網(wǎng)狀分布，3-4間不斷析出，奧氏體成分沿ES線變化，當(dāng)溫度到達(dá)4點（727℃）時，其含碳量降為0.77%，在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時先析出的保持不變，稱為先共析滲碳體，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束時的組織為先共析二次滲碳體和珠光體，忽略。室溫組織為二次滲碳體和珠光體。10．指出下列名詞的主要區(qū)別：1）一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體；答：一次滲碳體：由液相中直接析出來的滲碳體稱為一次滲碳體。二次滲碳體：從A中析出的稱為二次滲碳體。三次滲碳體：從中析出的稱為三次滲碳體。共晶滲碳體：經(jīng)共晶反應(yīng)生成的滲碳體即萊氏體中的滲碳體稱為共晶滲碳體。共析滲碳體：經(jīng)共析反應(yīng)生成的滲碳體即珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體。2）熱脆與冷脆。答：熱脆：S在鋼中以FeS形成存在，F(xiàn)eS會與Fe形成低熔點共晶，當(dāng)鋼材在1000℃~1200℃壓力加工時，會沿著這些冷脆：P使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度有所升高，使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱為“冷脆”。11．根據(jù)Fe-Fe3C1）室溫下，含碳0.6%的鋼中珠光體和鐵素體各占多少；2）室溫下，含碳1.2%的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多少；3）鐵碳合金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。答：1）Wp=(0.6-0.02)/(0.8-0.02)*100%=74%Wα=1-74%=26%2）Wp=(2.14-1.2)/(2.14-0.8)*100%=70%WFe3CⅡ=1-70%=30%3）WFe3CⅡ=(2.14-0.8)/(6.69-0.8)*100%=23%WFe3CⅢ=0.02/6.69*100%=33%12．某工廠倉庫積壓了許多碳鋼（退火狀態(tài)），由于鋼材混雜，不知道鋼的化學(xué)成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占80%，問此鋼材的含碳量大約是多少？答：由于組織為珠光體+鐵素體，說明此鋼為亞共析鋼。Wα=80%=(0.8-WC)/(0.8-0.02)*100%WC=0.18%13．對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳體（粒狀），其中滲碳體占18%，問此碳鋼的含碳量大約是多少？答：WFe3CⅡ=18%=(WC-0.02)/(6.69-0.02)*100%WC=1.22%14．對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織為珠光體+滲碳體（網(wǎng)狀），其中珠光體占93%，問此碳鋼的含碳量大約為多少？答：Wp=93%=(2.14-WC)/(2.14-0.8)*100%=70%WC=0.89%15.計算Fe-1.4%C合金在700℃答：含1.4%C合金屬于過共析鋼，其組織為珠光體+二次滲碳體，相為鐵素體和滲碳體。Wp=(2.14-1.4)/(2.14-0.8)*100%=55%WFe3CⅡ=1-55%=45%Wα=（6.69-1.4）/（6.69-0.02）*100%=79%WFe3C=1-79%=21%16．根據(jù)Fe-Fe3C1）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(dāng)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(luò)狀，使鋼的脆性增加，導(dǎo)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℃答：在1100℃時，含碳0.4%的鋼的組織為奧氏體，奧氏體的塑性很好，因此適合于鍛造；含碳4.0%的生鐵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，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(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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%~2.14%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。17.鋼中常存雜質(zhì)有哪些？對鋼的性能有何影響？答：鋼中常存雜質(zhì)有Si、Mn、S、P等。Mn：大部分溶于鐵素體中，形成置換固溶體，并使鐵素體強化：另一部分Mn溶于Fe3CSi：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(dāng)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(dāng)鋼材在1000℃~1200℃壓力加工時，由于FeS-Fe共晶（熔點只有P：磷在鋼中全部溶于鐵素體中，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(zhuǎn)化溫度有所升高，使鋼變脆。18.試述碳鋼的分類及牌號的表示方法。答：分類：1）按含碳量分類低碳鋼：含碳量小于或等于0.25%的鋼，0.01~0.25%C≤0.25%C中碳鋼：含碳量為0.30~0.55%的鋼0.25~0.6%C高碳鋼：含碳量大于0.6%的鋼0.6~1.3%C＞0.6%C（2）按質(zhì)量分類：即含有雜質(zhì)元素S、P的多少分類：普通碳素鋼：S≤0.055%P≤0.045%優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S、P≤0.035~0.040%高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S≤0.02~0.03%；P≤0.03~0.035%（3）按用途分類碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種工程構(gòu)件，如橋梁、船舶、建筑構(gòu)件等，及機器零件，如齒輪、軸、連桿、螺釘、螺母等。碳素工具鋼：用于制造各種刀具、量具、模具等，一般為高碳鋼，在質(zhì)量上都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼。牌號的表示方法：（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：用Q+數(shù)字表示，“Q”為屈服點，“屈”漢語拼音，數(shù)字表示屈服點數(shù)值。若牌號后面標(biāo)注字母A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級不同，A、B、C、D質(zhì)量依次提高，“F”表示沸騰鋼，“b”為半鎮(zhèn)靜鋼，不標(biāo)“F”和“b”的為鎮(zhèn)靜鋼。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：牌號是采用兩位數(shù)字表示的，表示鋼中平均含碳量的萬分之幾。若鋼中含錳量較高，須將錳元素標(biāo)出，（3）碳素工具鋼：這類鋼的牌號是用“碳”或“T”字后附數(shù)字表示。數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分之幾。若為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在鋼號最后附以“A”字。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(fù)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0.30~0.55%的鋼；30、35、40、45、50鋼經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合機械性能，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(fù)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。20．下列零件或工具用何種碳鋼制造：手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸。答：手鋸鋸條：它要求有較高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。普通螺釘：它要保證有一定的機械性能，用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，如Q195、Q215、Q235。車床主軸：它要求有較高的綜合機械性能，用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如30、35、40、45、50。21.指出下列各種鋼的類別、符號、數(shù)字的含義、主要特點及用途：Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、20、20R、20G、T8、T10A、T12A答：Q235-AF：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服強度為235MPa的A級沸騰鋼。Q235-C:屈服強度為235MPa的C級普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q195-B:屈服強度為195MPa的B級普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q255-D:屈服強度為255MPa的D級普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q195、Q235含碳量低，有一定強度，常扎制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等鋼結(jié)構(gòu)，也可制造普通的鉚釘、螺釘、螺母、墊圈、地腳螺栓、軸套、銷軸等等，Q255鋼強度較高，塑性、韌性較好，可進行焊接。通常扎制成型鋼、條鋼和鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造連桿、鍵、銷、簡單機械上的齒輪、軸節(jié)等。40:含碳量為0.4%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。45含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。40、45鋼經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合機械性能，即具有較高的強度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類零件。08：含碳量為0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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。20：含碳量為0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。用于制作尺寸較小、負(fù)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。20R：含碳量為0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，容器專用鋼。20G：含碳量為0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，鍋爐專用鋼。T8：含碳量為0.8%的碳素工具鋼。用于制造要求較高韌性、承受沖擊負(fù)荷的工具，如小型沖頭、鑿子、錘子等。T10A：含碳量為1.0%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。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。T12A：含碳量為1.2%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。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。第五章鋼的熱處理1.何謂鋼的熱處理？鋼的熱處理操作有哪些基本類型？試說明熱處理同其它工藝過程的關(guān)系及其在機械制造中的地位和作用。答：（1）為了改變鋼材內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，以滿足對零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一種綜合的熱加工工藝過程。（2）熱處理包括普通熱處理和表面熱處理；普通熱處理里面包括退火、正火、淬火和回火，表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理，表面淬火包括火焰加熱表面淬火和感應(yīng)加熱表面淬火，化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮和碳氮共滲等。（3）熱處理是機器零件加工工藝過程中的重要工序。一個毛坯件經(jīng)過預(yù)備熱處理，然后進行切削加工，再經(jīng)過最終熱處理，經(jīng)過精加工，最后裝配成為零件。熱處理在機械制造中具有重要的地位和作用，適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強化金屬材料、充分挖掘材料潛力、降低結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省材料和能源，而且能夠提高機械產(chǎn)品質(zhì)量、大幅度延長機器零件的使用壽命，做到一個頂幾個、頂十幾個。此外，通過熱處理還可使工件表面具有抗磨損、耐腐蝕等特殊物理化學(xué)性能。2.解釋下列名詞：2）珠光體、索氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體；答：珠光體：鐵素體和滲碳體的機械混合物。索氏體：在650～600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。屈氏體：在600～550℃溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。貝氏體：過飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物。馬氏體：碳在α-Fe中的過飽和固溶體。3）奧氏體、過冷奧氏體、殘余奧氏體；答：奧氏體:碳在中形成的間隙固溶體.過冷奧氏體:處于臨界點以下的不穩(wěn)定的將要發(fā)生分解的奧氏體稱為過冷奧氏體。殘余奧氏體：M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體。4）退火、正火、淬火、回火、冷處理、時效處理（尺寸穩(wěn)定處理）；答：退火：將工件加熱到臨界點以上或在臨界點以下某一溫度保溫一定時間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷、坑冷、灰冷）進行冷卻的一種操作。正火：將工件加熱到Ac3或Accm以上30～80℃淬火：將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上30～50℃回火：將淬火鋼重新加熱到A1點以下的某一溫度，保溫一定時間后，冷卻到室溫的一種操作。冷處理：把冷到室溫的淬火鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻，以減少殘余奧氏體的操作。時效處理：為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在110~150℃5）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。6）再結(jié)晶、重結(jié)晶；答：再結(jié)晶：金屬材料加熱到較高的溫度時，原子具有較大的活動能力，使晶粒的外形開始變化。從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。重結(jié)晶：由于溫度變化，引起晶體重新形核、長大，發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變，稱為重結(jié)晶。7）調(diào)質(zhì)處理、變質(zhì)處理。答：調(diào)質(zhì)處理：淬火后的高溫回火。變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)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(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。3.指出A1、A3、Acm；AC1、AC3、Accm；Ar1、Ar3、Arcm各臨界點的意義。答：A1：共析轉(zhuǎn)變線，含碳量在0.02～6.69%的鐵碳合金冷卻到727℃A3：奧氏體析出鐵素體的開始線。Acm：碳在奧氏體中的溶解度曲線。AC1：實際加熱時的共析轉(zhuǎn)變線。AC3：實際加熱時奧氏體析出鐵素體的開始線。Acm：實際加熱時碳在奧氏體中的溶解度曲線。Ar1：實際冷卻時的共析轉(zhuǎn)變線。Ar3：實際冷卻時奧氏體析出鐵素體的開始線。Arcm：實際冷卻時碳在奧氏體中的溶解度曲線。4.何謂本質(zhì)細(xì)晶粒鋼？本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細(xì)？答：（1）本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：加熱到臨界點以上直到930℃，隨溫度升高，晶粒長大速度很緩慢，稱本質(zhì)細(xì)晶粒鋼（2）不一定。本質(zhì)晶粒度只代表鋼在加熱時奧氏體晶粒長大傾向的大小。本質(zhì)粗晶粒鋼在較低加熱溫度下可獲得細(xì)晶粒，而本質(zhì)細(xì)晶粒鋼若在較高溫度下加熱也會得到粗晶粒。5.珠光體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何特點？答：（1）三種。分別是珠光體、索氏體和屈氏體。（2）珠光體是過冷奧氏體在550℃以上等溫停留時發(fā)生轉(zhuǎn)變，它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。索氏體是在650～600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。屈氏體是在600～5506.貝氏體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何特點？答：（1）兩種。上貝氏體和下貝氏體。（2）上貝氏體的形成溫度在600～350℃。在顯微鏡下呈羽毛狀，它是由許多互相平行的過飽和鐵素體片和分布在片間的斷續(xù)細(xì)小的滲碳體組成的混合物。其硬度較高，可達(dá)HRC40～45，但由于其鐵素體片較粗，因此塑性和韌性較差。下貝氏體的形成溫度在350℃～Ms，下貝氏體在光學(xué)顯微鏡下呈黑色針葉狀，在電鏡下觀察是由針葉狀的鐵素體和分布在其上的極為細(xì)小的滲碳體粒子組成的。下貝氏體具有高強度、高硬度、高塑性、高韌性，即具有良好的綜合機械性能。7.馬氏體組織有哪幾種基本類型？它們在形成條件、晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能有何特點？馬氏體的硬度與含碳量關(guān)系如何？答：（1）兩種，板條馬氏體和片狀馬氏體。（2）奧氏體轉(zhuǎn)變后，所產(chǎn)生的M的形態(tài)取決于奧氏體中的含碳量，含碳量＜0.6%的為板條馬氏體；含碳量在0.6—1.0%之間為板條和針狀混合的馬氏體；含碳量大于1.0%的為針狀馬氏體。低碳馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方。隨含碳量增加，逐漸從體心立方向體心正方轉(zhuǎn)變。含碳量較高的鋼的晶體結(jié)構(gòu)一般出現(xiàn)體心正方。低碳馬氏體強而韌，而高碳馬氏體硬而脆。這是因為低碳馬氏體中含碳量較低，過飽和度較小，晶格畸變也較小，故具有良好的綜合機械性能。隨含碳量增加，馬氏體的過飽和度增加，使塑性變形阻力增加，因而引起硬化和強化。當(dāng)含碳量很高時，盡管馬氏體的硬度和強度很高，但由于過飽和度太大，引起嚴(yán)重的晶格畸變和較大的內(nèi)應(yīng)力，致使高碳馬氏體針葉內(nèi)產(chǎn)生許多微裂紋，因而塑性和韌性顯著降低。（3）隨著含碳量的增加，鋼的硬度增加。8.何謂等溫冷卻及連續(xù)冷卻？試?yán)L出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。答：等溫冷卻：把奧氏體迅速冷卻到Ar1以下某一溫度保溫，待其分解轉(zhuǎn)變完成后，再冷至室溫的一種冷卻轉(zhuǎn)變方式。連續(xù)冷卻：在一定冷卻速度下，過冷奧氏體在一個溫度范圍內(nèi)所發(fā)生的轉(zhuǎn)變。9．為什么要對鋼件進行熱處理？答：通過熱處理可以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼的性能。熱處理可以顯著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，細(xì)化晶粒、消除偏析、降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織和性能更加均勻。10.試比較共析碳鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的異同點。答：首先連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線與等溫轉(zhuǎn)變曲線臨界冷卻速度不同。其次連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線位于等溫轉(zhuǎn)變曲線的右下側(cè)，且沒有C曲線的下部分，即共析鋼在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時，得不到貝氏體組織。這是因為共析鋼貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期很長，當(dāng)過冷奧氏體連續(xù)冷卻通過貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變時就已過冷到Ms點而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，所以不出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。11.淬火臨界冷卻速度Vk的大小受哪些因素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？答：（1）化學(xué)成分的影響：亞共析鋼中隨著含碳量的增加，C曲線右移，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，則Vk減小，過共析鋼中隨著含碳量的增加，C曲線左移，過冷奧氏體穩(wěn)定性減小，則Vk增大；合金元素中，除Co和Al(>2.5%)以外的所有合金元素，都增大過冷奧氏體穩(wěn)定性，使C曲線右移，則Vk減小。(2)一定尺寸的工件在某介質(zhì)中淬火，其淬透層的深度與工件截面各點的冷卻速度有關(guān)。如果工件截面中心的冷速高于Vk，工件就會淬透。然而工件淬火時表面冷速最大，心部冷速最小，由表面至心部冷速逐漸降低。只有冷速大于Vk的工件外層部分才能得到馬氏體。因此，Vk越小，鋼的淬透層越深，淬透性越好。12.將￠5mm的T8鋼加熱至760℃答：(1)珠光體：冷卻至線~550℃范圍內(nèi)等溫停留一段時間索氏體：冷卻至650～600℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間，再冷卻下來得到索光體組織。屈氏體：冷卻至600～550℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間，再冷卻下來得到屈氏體組織。上貝氏體：冷卻至600～350℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間，再冷卻下來得到上貝氏體組織。下貝氏體：冷卻至350℃～Ms溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間，再冷卻下來得到下貝氏體組織。屈氏體+馬氏體：以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度并小于獲得珠光體組織的最大冷卻速度連續(xù)冷卻，獲得屈氏體+馬氏體。馬氏體+少量殘余奧氏體：以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度冷卻獲得馬氏體+少量殘余奧氏體。(2)13．退火的主要目的是什么？生產(chǎn)上常用的退火操作有哪幾種？指出退火操作的應(yīng)用范圍。答：（1）均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度，并消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的切削加工性能并為隨后的淬火作好組織準(zhǔn)備。（2）生產(chǎn)上常用的退火操作有完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火等。（3）完全退火和等溫退火用于亞共析鋼成分的碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材。有時也用于焊接結(jié)構(gòu)。球化退火主要用于共析或過共析成分的碳鋼及合金鋼。去應(yīng)力退火主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件（或冷拔件）及機加工的殘余內(nèi)應(yīng)力。14.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30～50℃，保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至600℃（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(chǎn)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。15.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(jié)晶退火。目的：使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶粒，以消除加工硬化現(xiàn)象，降低了硬度，消除內(nèi)應(yīng)力。細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)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(nèi)應(yīng)力。因此退火目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶粒均勻細(xì)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(nèi)應(yīng)力。因此退火目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶粒均勻細(xì)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(chǎn)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。16.正火與退火的主要區(qū)別是什么？生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火及退火？答：與退火的區(qū)別是①加熱溫度不同，對于過共析鋼退火加熱溫度在Ac1以上30～50℃而正火加熱溫度在Accm以上30～50℃。②冷速快，組織細(xì)，強度和硬度有所提高。當(dāng)鋼件尺寸較小時，正火后組織：S，而退火后組織：P。選擇：（1）從切削加工性上考慮切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及對刀具的磨損等。一般金屬的硬度在HB170～230范圍內(nèi)，切削性能較好。高于它過硬，難以加工，且刀具磨損快；過低則切屑不易斷，造成刀具發(fā)熱和磨損，加工后的零件表面粗糙度很大。對于低、中碳結(jié)構(gòu)鋼以正火作為預(yù)先熱處理比較合適，高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼則以退火為宜。至于合金鋼，由于合金元素的加入，使鋼的硬度有所提高，故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性。（2）從使用性能上考慮如工件性能要求不太高，隨后不再進行淬火和回火，那么往往用正火來提高其機械性能，但若零件的形狀比較復(fù)雜，正火的冷卻速度有形成裂紋的危險，應(yīng)采用退火。（3）從經(jīng)濟上考慮正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡便，故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。17.指出下列零件的鍛造毛坯進行正火的主要目的及正火后的顯微組織：（1）20鋼齒輪（2）45鋼小軸（3）T12鋼銼刀答：（1）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，提高硬度，改善切削加工性。組織：晶粒均勻細(xì)小的大量鐵素體和少量索氏體。（2）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力。組織：晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和索氏體。（3）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除網(wǎng)狀Fe3CⅡ18.一批45鋼試樣（尺寸Φ15*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℃（2）緩慢加熱至840℃（3）緩慢加熱至1100℃問上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選何種工藝最合適？答：（1）因其未達(dá)到退火溫度，加熱時沒有經(jīng)過完全奧氏體化，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(nèi)，加熱時全部轉(zhuǎn)化為晶粒細(xì)小的奧氏體，故冷卻后得到組織、晶粒均勻細(xì)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(xì)小晶粒，選第二種工藝最合適。19.淬火的目的是什么？亞共析碳鋼及過共析碳鋼淬火加熱溫度應(yīng)如何選擇？試從獲得的組織及性能等方面加以說明。答：淬火的目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體并配以不同溫度回火獲得各種需要的性能。亞共析碳鋼淬火加熱溫度Ac3+（30～50℃），淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體。因為如果亞共析碳鋼加熱溫度在Ac1～Ac3之間，淬火組織中除馬氏體外，還保留一部分鐵素體，使鋼的強度、硬度降低。但溫度不能超過Ac3過共析碳鋼淬火加熱溫度Ac1+（30～50℃），淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織。如果加熱溫度超過Accm20.常用的淬火方法有哪幾種？說明它們的主要特點及其應(yīng)用范圍。答：常用的淬火方法有單液淬火法、雙液淬火法、等溫淬火法和分級淬火法。單液淬火法：這種方法操作簡單，容易實現(xiàn)機械化，自動化，如碳鋼在水中淬火，合金鋼在油中淬火。但其缺點是不符合理想淬火冷卻速度的要求，水淬容易產(chǎn)生變形和裂紋，油淬容易產(chǎn)生硬度不足或硬度不均勻等現(xiàn)象。適合于小尺寸且形狀簡單的工件。雙液淬火法：采用先水冷再油冷的操作。充分利用了水在高溫區(qū)冷速快和油在低溫區(qū)冷速慢的優(yōu)點，既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以降低工件在馬氏體區(qū)的冷速，減少組織應(yīng)力，從而防止工件變形或開裂。適合于尺寸較大、形狀復(fù)雜的工件。等溫淬火法：它是將加熱的工件放入溫度稍高于Ms的硝鹽浴或堿浴中，保溫足夠長的時間使其完成B轉(zhuǎn)變。等溫淬火后獲得B下組織。下貝氏體與回火馬氏體相比，在碳量相近，硬度相當(dāng)?shù)那闆r下，前者比后者具有較高的塑性與韌性，適用于尺寸較小，形狀復(fù)雜，要求變形小，具有高硬度和強韌性的工具，模具等。分級淬火法：它是將加熱的工件先放入溫度稍高于Ms的硝鹽浴或堿浴中，保溫2～5min，使零件內(nèi)外的溫度均勻后，立即取出在空氣中冷卻。這種方法可以減少工件內(nèi)外的溫差和減慢馬氏體轉(zhuǎn)變時的冷卻速度，從而有效地減少內(nèi)應(yīng)力，防止產(chǎn)生變形和開裂。但由于硝鹽浴或堿浴的冷卻能力低，只能適用于零件尺寸較小，要求變形小，尺寸精度高的工件，如模具、刀具等。21.說明45鋼試樣（Φ10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織：700℃，760℃，840℃答：700℃760℃：它的加熱溫度在Ac1～Ac3840℃：它的加熱溫度在Ac31100℃22.有兩個含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780℃和860℃并保溫相同時間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)，然后以大于V（1）哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？答;因為860℃（2）哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？答；因為加熱溫度860℃已經(jīng)超過了Accm（3）哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？答：因為加熱溫度860℃已經(jīng)超過了Accm，此時碳化物全部溶于奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的Ms和Mf（4）哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？答：因為加熱溫度860℃已經(jīng)超過了Accm（5）你認(rèn)為哪個溫度加熱淬火后合適？為什么？答：780℃加熱淬火后合適。因為含碳量為1.2%的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳鋼淬火加熱溫度Ac1+（30～50℃），而78023.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：（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500℃～650℃左右，其回火后獲得的組織為回火索氏體，大致的硬度25～（2）60鋼彈簧，工件的淬火溫度為850℃左右，回火溫度為350℃～500℃左右，其回火后獲得的組織為回火屈氏體，大致的硬度40～48（3）T12鋼銼刀，工件的淬火溫度為780℃左右，回火溫度為150℃～250℃，其回火后獲得的組織為回火馬氏體，大致的硬度6024.為什么工件經(jīng)淬火后往往會產(chǎn)生變形，有的甚至開裂？減小變形及防止開裂有哪些途徑？答：淬火中變形與開裂的主要原因是由于淬火時形成內(nèi)應(yīng)為。淬火內(nèi)應(yīng)力形成的原因不同可分熱應(yīng)力與組織應(yīng)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(dǎo)致熱脹和(或)冷縮不一致所引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。熱應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變的不同時性所引起的應(yīng)力,稱為相變應(yīng)力(組織應(yīng)力)。組織應(yīng)力引起工件變形的特點卻與此相反：使平面變?yōu)榘济妫苯亲優(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(yīng)力與組織應(yīng)力綜合的結(jié)果，但熱應(yīng)力與組織應(yīng)力方向恰好相反，如果熱處理適當(dāng)，它們可部分相互抵消，可使殘余應(yīng)力減小，但是當(dāng)殘余應(yīng)力超過鋼的屈服強度時，工件就發(fā)生變形，殘余應(yīng)力超過鋼的抗拉強度時，工件就產(chǎn)生開裂。為減小變形或開裂，出了正確選擇鋼材和合理設(shè)計工件的結(jié)構(gòu)外，在工藝上可采取下列措施：1.采用合理的鍛造與預(yù)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(yīng)進行預(yù)備熱處理(如球化退火與正火),不但可為淬火作好組織準(zhǔn)備,而且還可消除工件在前面加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。2.采用合理的淬火工藝；正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(fù)雜或?qū)嵝圆畹母吆辖痄?應(yīng)緩慢加熱或多次預(yù)熱,以減少加熱中產(chǎn)生的熱應(yīng)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(zhì)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(yīng)力和相變應(yīng)力等。3.淬火后及時回火淬火內(nèi)應(yīng)力如不及時通過回火來消除,對某些形狀復(fù)雜的或碳的質(zhì)量分?jǐn)?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。25.淬透性與淬硬層深度兩者有何聯(lián)系和區(qū)別？影響鋼淬透性的因素有哪些？影響鋼制零件淬硬層深度的因素有哪些？答：淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層的能力。不同的鋼在同樣的條件下淬硬層深不同，說明不同的鋼淬透性不同，淬硬層較深的鋼淬透性較好。淬硬性：是指鋼以大于臨界冷卻速度冷卻時，獲得的馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度。鋼的淬硬性主要決定于馬氏體的含碳量，即取決于淬火前奧氏體的含碳量。影響淬透性的因素：①化學(xué)成分C曲線距縱坐標(biāo)愈遠(yuǎn)，淬火的臨界冷卻速度愈小，則鋼的淬透性愈好。對于碳鋼，鋼中含碳量愈接近共析成分，其C曲線愈靠右，臨界冷卻速度愈小，則淬透性愈好，即亞共析鋼的淬透性隨含碳量增加而增大，過共析鋼的淬透性隨含碳量增加而減小。除Co和Al（＞2.5%）以外的大多數(shù)合金元素都使C曲線右移，使鋼的淬透性增加，因此合金鋼的淬透性比碳鋼好。②奧氏體化溫度溫度愈高，晶粒愈粗，未溶第二相愈少，淬透性愈好。26.鋼的淬硬層深度通常是怎規(guī)定的？用什么方法測定結(jié)構(gòu)鋼的淬透性？怎樣表示鋼的淬透性值。答：為了便于比較各種鋼的淬透性，常利用臨界直徑Dc來表示鋼獲得淬硬層深度的能力。所謂臨界直徑就是指圓柱形鋼棒加熱后在一定的淬火介質(zhì)中能全部淬透的最大直徑。對同一種鋼Dc油＜Dc水，因為油的冷卻能力比水低。目前國內(nèi)外都普遍采用“頂端淬火法”測定鋼的淬透性曲線，比較不同鋼的淬透性?！绊敹舜慊鸱ā薄獓乙?guī)定試樣尺寸為φ25×100mm；水柱自由高度65mm；此外應(yīng)注意加熱過程中防止氧化，脫碳。將鋼加熱奧氏體化后，迅速噴水冷卻。顯然，在噴水端冷卻速度最大，沿試樣軸向的冷卻速度逐漸減小。據(jù)此，末端組織應(yīng)為馬氏體，硬度最高，隨距水冷端距離的加大，組織和硬度也相應(yīng)變化，將硬度隨水冷端距離的變化繪成曲線稱為淬透性曲線。不同鋼種有不同的淬透性曲線，工業(yè)上用鋼的淬透性曲線幾乎都已測定，并已匯集成冊可查閱參考。由淬透性曲線就可比較出不同鋼的淬透性大小。此外對于同一種鋼，因冶煉爐冷不同，其化學(xué)成分會在一個限定的范圍內(nèi)波動，對淬透性有一定的影響，因此鋼的淬透性曲線并不是一條線，而是一條帶，即表現(xiàn)出“淬透性帶”。鋼的成分波動愈小，淬透性帶愈窄，其性能愈穩(wěn)定，因此淬透性帶愈窄愈好。27.回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能及其應(yīng)用范圍。答：回火的目的是降低淬火鋼的脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定并獲得所需要的性能。常用的回火操作有低溫回火、中溫回火、高溫回火。低溫回火得到的組織是回火馬氏體。內(nèi)應(yīng)力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。這種回火主要應(yīng)用于高碳鋼或高碳合金鋼制造的工、模具、滾動軸承及滲碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般為HRC58-64。中溫回火后的組織為回火屈氏體，硬度HRC35-45，具有一定的韌性和高的彈性極限及屈服極限。這種回火主要應(yīng)用于含碳0.5-0.7%的碳鋼和合金鋼制造的各類彈簧。高溫回火后的組織為回火索氏體，其硬度HRC25-35，具有適當(dāng)?shù)膹姸群妥銐虻乃苄院晚g性。這種回火主要應(yīng)用于含碳0.3-0.5%的碳鋼和合金鋼制造的各類連接和傳動的結(jié)構(gòu)零件，如軸、連桿、螺栓等。28.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(zhuǎn)變而成的屈氏體(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。回火索氏體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(zhuǎn)變成碳在α—Fe中過飽和固溶體?；鼗瘃R氏體是過飽和的α固溶體（鐵素體）和與其晶格相聯(lián)系的ε碳化物所組成，其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性得到降低。29.表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪幾種？比較它們的優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍。并說明表面淬火前應(yīng)采用何種預(yù)先熱處理。答：表面淬火的目的是使工件表層得到強化，使它具有較高的強度，硬度，耐磨性及疲勞極限，而心部為了能承受沖擊載荷的作用，仍應(yīng)保持足夠的塑性與韌性。常用的表面淬火方法有：1.感應(yīng)加熱表面淬火；2.火焰加熱表面淬火。感應(yīng)加熱表面淬火是把工件放入有空心銅管繞成的感應(yīng)器（線圈）內(nèi)，當(dāng)線圈通入交變電流后，立即產(chǎn)生交變磁場，在工件內(nèi)形成“渦流”，表層迅速被加熱到淬火溫度時而心部仍接近室溫，在立即噴水冷卻后，就達(dá)到表面淬火的目的?；鹧婕訜岜砻娲慊鹗且愿邷鼗鹧鏋闊嵩吹囊环N表面淬火法。將工件快速加熱到淬火溫度，在隨后噴水冷卻后，獲得所需的表層硬度和淬硬層硬度。感應(yīng)加熱表面淬火與火焰加熱淬火相比較有如下特點:1)感應(yīng)加熱速度極快,只要幾秒到幾十秒的時間就可以把工件加熱至淬火溫度,:而且淬火加熱溫度高(AC3以上80~150℃)2)因加熱時間短,奧氏體晶粒細(xì)小而均勻,淬火后可在表面層獲得極細(xì)馬氏體,使工件表面層較一般淬火硬度高2~3HRC,且脆性較低。3）感應(yīng)加熱表面淬火后,淬硬層中存在很大殘余壓應(yīng)力,有效地提高了工件的疲勞強,且變形小,不易氧化與脫碳。4)生產(chǎn)率高,便于機械化、自動化,適宜于大批量生產(chǎn)。但感應(yīng)加熱設(shè)備比火焰加熱淬火費用較貴,維修調(diào)整比較困難,形狀復(fù)雜的線圈不易制造表面淬火前應(yīng)采用退火或正火預(yù)先熱處理。30.化學(xué)熱處理包括哪幾個基本過程？常用的化學(xué)熱處理方法有哪幾種？答：化學(xué)熱處理是把鋼制工件放置于某種介質(zhì)中，通過加熱和保溫，使化學(xué)介質(zhì)中某些元素滲入到工件表層，從而改變表層的化學(xué)成分，使心部與表層具有不同的組織與機械性能。化學(xué)熱處理的過程：1分解：化學(xué)介質(zhì)要首先分解出具有活性的原子；2吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶體或化合物；3擴散：被工件吸收的活性原子，從表面想內(nèi)擴散形成一定厚度的擴散層。常用的化學(xué)熱處理方法有：滲碳、氮化、碳氮共滲、氮碳共滲。

31.試述一般滲碳件的工藝路線，并說明其技術(shù)條件的標(biāo)注方法。答：一般滲碳件的工藝路線為：下料→鍛造→正火→切削加工→渡銅（不滲碳部位）→滲碳→淬火→低溫回火→噴丸→精磨→成品32.氮化的主要目的是什么？說明氮化的主要特點及應(yīng)用范圍。答：在一定溫度(一般在AC1以下)使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝稱為滲氮。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強度。氮化的主要特點為：1)工件經(jīng)滲氮后表面形成一層極硬的合金氮化物(如CrN、MoN、AIN等),滲氮層的硬度一