机械工程材料复习及重点.doc

 熟悉碳钢：        普通碳素结构钢 Q215、Q235等； 优质碳素结构钢 20、45、60等； 碳素工具钢 T8、T10、T12等。     1）熟悉合金钢主要钢种     低合金结构钢 Q345(16Mn)、Q420(15MnVN)； 渗碳钢 20Cr、20MnVB、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA； 调质钢 40Cr、40CrB、40CrNiMo、38CrSi；弹簧钢 65Mn、50CrV、60Si2Mn； 轴承钢 GCr9、GCr15、GCr15SiMn ； 冷模具钢 Cr12MoV；热模具钢 5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V低合金刃具钢 9SiCr、CrWMn ； 工具钢T8、T10、T12；高速钢 W18Cr4V ；不锈钢 1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17、 1Cr18Ni9Ti；        常用铸铁：HT150、HT250、KT350-10、KT450-5、QT420-10、QT800-2等        重点复习题型.要制造轻载齿轮、热锻模具、冷冲压模具、滚动轴承、高速车刀、重载机床床身、传动轴、后桥壳、量具、弹簧、汽轮机叶片、等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料，及选择对应的热处理方法（淬火、低温回火、中温回火、高温回火、退火）。T12 HT300 W18Cr4V GCr15 40Cr 20CrMnTi Cr12MoV5CrMnMo 9SiCr 1Cr13 60Si2Mn QT400-15 45 Q235轻载齿轮量具冷冲压具滚动轴承高速车刀重载机床身材料45T12Cr12MoVGCr15W18Cr4VHT300钢种调质钢炭素工具钢冷冲模具钢滚动轴承钢高速工具钢灰铸铁热处理淬火高温回火淬火低温回火淬火中温回火淬火低温回火淬火高温回火三次退火.有一个45号钢制的变速箱齿轮，其加工工序为：下料锻造 正火粗机加工 调质 精机加工 高频表面淬火低温回火磨加工成品，试说明其中各热处理工序的工艺、目的及使用状态下的组织。 目的工艺组织正火作为预先热处理,改善切削加工性能加热到Ac3 （3050）保温空冷S或P（FFe3C） 调质在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和性。 淬火高温回火 S回高频表面淬火 提高表面硬度与高耐磨性，心部具有足够塑、韧性。感应加热水、乳化液喷射淬火低温回火。 淬火后表面为细隐晶马氏体（极细马氏体），心部为原始组织。低温回火降低钢的淬火内应力和脆性，同时保持钢在淬火后的高硬度(一般为HRC5864)和耐磨性。加热150250保温冷却M回.某型号柴油机的凸轮轴要求凸轮表面有高的硬度（HRC50），心部具有良好的韧性（Ak40）原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火现因工厂库存的45钢已用完，只剩下15钢，拟用15钢代替 试说明：原45钢各热处理工序的作用 改用15钢后，仍按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？ 改用15钢后为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下应采用何种热处理工艺？答：调质处理：获得回火索氏体，以保证工件心部的强度和韧性凸轮表面进行高频淬火：承受弯曲交变载荷或扭转交变载荷，提高耐磨性和承受冲击。低温回火：是为了降低钢的淬火内应力和脆性，同时保持钢在淬火后的高硬度(一般为HRC5864)和耐磨性。：不能满足性能要求；因为高频淬火适用与中碳钢；中合金钢碳钢；工具钢；不能对低碳钢高频淬火、因碳量低，表面硬度难以提高。调质（淬火高温回火）渗碳淬火低温回火选材举例汽车齿轮镗床镗杆车辆缓冲弹簧机床床身高速车刀冷冲压模具材料20CrMnTi40Cr50CrVHT200W18Cr4VCr12MoV普通车床主轴滚动轴承自行车车架铣刀热作模具自来水管弯头材料45GCr1516Mn9SiCr5CrMnMoKTH300-06二、判断题1. （ ）合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。 错。根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。2. （ ）实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。对。3. （ ）为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。对。对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。对于过共析钢而言，正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。对于普通话结构钢而言，正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和韧性，作为最终热处理。4.（ ）在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金元素少量多元化方向发展。 对。不同的元素对于钢有不同的效果。5. （ ）不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 错。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳增加，其硬度也随之提高。合金元素对马氏体的硬度影响不大，马氏体强化的主要原因是过饱和引起的固溶体强化。6（ ）40Cr钢的淬透性与淬硬性都比T10钢要高。 错。C曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。40Cr为含碳量为0.4%，含Cr量为1.5%左右的调质钢。T10为含碳量为1%左右的碳素工具钢。但是淬火后45钢香到马氏体，T10钢得到马氏体加少量残余奥氏体，硬度比45钢高。7（ ）马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏体与转变前的奥氏体含碳量相同。对。当奥氏体过冷到Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留在马氏休中。马氏体转变的特点是高速长大、不扩散、共格切变性、降温形成、转变不完全。8（ ）铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。错。所有的铸铁都不可以进行锻造。9（ ）45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性,韧性下降，强度,硬度上升。错。钢是随回火温度上升，塑性,韧性上升，强度,硬度提高。10（ ）淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。 错。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区（50%马氏体+50%非马氏体组织）的深度。11（ ）钢的回火温度应在Ac1以上。 错。回火是指将淬火钢加热到A1以下保温后再冷却的热处理工艺。12（ ）热处理可改变铸铁中的石墨形态。 错。热处理只能改变铸铁的基休组织，而不能改变石黑的状态和分布。13.（ ）奥氏体是碳在-Fe中的间隙式固溶体。错。奥氏体是碳在-Fe中的间隙固溶体。用符号A或表示。14（ ）高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。 对。高频表面淬火属于表面淬火的一种。表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。15（ ）过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。 错。过冷度（T）是指理论结晶温度（T0）与实际结晶温度（T1）的差值，即T=T0-T1。但是冷却速度越大，则过冷度越大，。16（ ）所谓的本质细晶粒钢，是说它在任何条件下晶粒均不粗化。错。本质晶粒度是指钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为实际晶粒度，通常把钢加热到940±10奥氏体化后，设法把奥氏体保留到室温来判断钢的本质晶粒度。17（ ）因为单晶体是各项异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不同的。 错。18（ ）钢中的杂质元素“硫”会引起钢的“冷脆”。错。钢中硫会引起热脆性，而磷有固溶强化作用，右提高强度硬度，但是却显著降低了钢的韧性塑性（叫冷脆性）19（ ）硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，根据测量的硬度值还可以估计近似的强度值，因而是生产上常用的一种机械性能试验方法。 对。20（ ）含碳量低于0.25%的碳钢，退火后硬度低，切削时易粘刀并影响刀具寿命，工件表面光洁度差，所以常采用正火。 对。21. （ ）三种金属晶格类型中，体心立方晶格中原子排列最为紧密。 错。原子排列紧密度与晶包的致密度有关，致密度越高，原子排列越紧密。休心立方的致密度为0.68,而面心立方和密排六方的为0.74。22. （ ） 金属中的固溶体一般说塑性比较好，而金属化合物的硬度比较高。 对。与纯金属相比，固溶休的强度硬度高，塑性韧性低，但与金属化全物相比其硬度要低得多，而塑性韧性要高得多。23. （ ）高速钢反复锻造的目的是为了锻造成型。 错。高速工具钢是莱氏体钢，其铸态组织为亚共晶组织，由鱼骨状的莱氏休与树枝状的马氏体加托氏体组成。反复锻打是为了击碎鱼骨状碳化物，使其均匀的人布于基休中。24. （ ）金属发生多晶型转变时，不仅晶格要发生变化，组织与性能也要发生变化。对。多晶型转变即同互异构转变，热处理的依据，25. （ ）发生过烧的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过热的工件只能报废。 错。发生过热的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过烧的工件只能报废。26 .（ ）含Mo、W等合金元素的合金钢，其回火脆性倾向较小。 对。在钢中加入W（约1%）、Mo（约0.5%）可以有效的抑制回火脆性。27. （ ）铸钢的铸造性能比铸铁差，但常用于制造形状复杂，锻造有困难，要求有较高强度和塑性并受冲击载荷，铸铁不易达到的零件。对。四、判断题（共10 分，每小题 1 分） 1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成，因而其性能相同。(   ) 2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。(   ) 3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。(   ) 4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。(   ) 5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。(   ) 6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。(   ) 7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。(   ) 8.所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。(   ) 9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。(   ) 10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。(   ) 五、简答题（共 30分，每题10分） 1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。 2.简述回火的目的。 3.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？ 四、判断题 1.×； 2.×； 3.； 4.×； 5.×；6.×； 7.； 9.×； 10.×。  五、简答题 1、答：奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。 2、答：回火的目的是： （1）降低零件脆性，消除或降低内应力； （2）获得所要求的力学性能； （3）稳定尺寸； （4）改善加工性。  3、答： 铁素体碳在-Fe中的间隙固溶体，软而韧。                       渗碳体碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。                         珠光体铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。