金属材料及热处理课程问答dusz.docx

金属材料料及热处处理课程程作业1. 热作模具具钢的使使用要求求答：热模模具钢的的基本使使用性能能要求是是高抗热热塑性变变形能力力、高韧韧性、高高抗热疲疲劳、良良好的抗抗热烧蚀蚀性。2. 热作模具具钢的一一般分类类答：热锤锤段模具具钢、热热挤压模模具钢，压压铸模具具钢。3. 举出一般般热作模模具钢中中经常加入入的3种种合金元元素并说说明作用用是什么？答：Crr、W、SSi等合合金元素素可以提提高钢的的回火稳稳定性。4. 高铬钢和和高速钢钢和许多多的合金金热作模模具钢为为什么要要选择高高温淬火火和两次次以上的的高温回回火？答：因为为这些钢钢的合金金碳化物物比较稳稳定，必必须在高高温下才才能将其其溶解，合金碳化物在高温淬火时大量溶入奥氏体，增加了钢的淬透性和回火稳定性。选择两次以上的高温回火，目的是将残余奥氏体转变为马氏体，提高硬度。5. 为什么热热作模具具钢的含含碳量一一般低于于冷作模模具钢？答：一般般认为钢钢的导热热性与含含碳量有有关，含含碳量高高时导热热性低，所所以热作作模具钢钢不宜采采用高碳碳钢6. 什么是红红硬性？你认为为如何能能够提高高红硬性性？答：红硬硬性是指指在高温温下保持持高硬度度的能力力，加入入合金元元素可以以提高红红硬性7. 什么是淬淬火？什什么是正正火？什什么是退退火？什什么是回回火？答：1.淬火：是将钢通通过加热热、保温温和大于于临界冷冷却速度度(VC）的冷冷却，使使过冷奥奥氏体转转变为马马氏体或或贝氏体体组织的的工艺方方法。22.正火火：是将铁碳碳合金加加热到临临界点AAc3（或或ACccm）以以上适当当温度并并保持一一定时间间,然后后在空气气中冷却却的工艺艺方法。33.退火火：是将将钢加热热、保温温，然后后随炉使使其缓慢慢冷却的的热处理理工艺。44.回火火：是将将淬火的的钢重新新加热到到Ac11以下某某温度，保保温后冷冷却到室室温的热热处理工工艺。8. 简述两种种表面处处理工艺艺方法的的原理、处处理后的的性能答：1.渗碳 原理理：渗碳碳是在增增碳活性性介质中中将低碳碳钢或低低碳合金金钢加热热并保温温，使碳碳原子渗渗入表层层处理后后的性能能： 硬硬度提高高，改善善了耐磨磨性2.渗氮氮 原原理：钢钢铁零件件在一定定温度的的含有活活性氮的的介质中中保温一一定时间间，使其其表面渗渗入氮原原子。 处理后后的性能能：提高高钢铁件件的表面面硬度、耐耐磨性、抗抗疲劳性性和抗咬咬合性能能。9. 举一种实实际生产产中热作作模具钢钢的例子子，说明明其使用用条件、可可能的失失效形式式、你拟拟选择的的材料、处处理工艺艺方法、可可能达到到的性能能指标答：10. 常用的正正火有哪哪几种？答：常规规正火：将钢铁铁材料加加热到AAC3以以上300500高温正火火：将锻锻件或铸铸件加热热到ACC3以上上1000155011. 正火的目目的什么么？答：获得得一定的的硬度，细细化晶粒粒，消除除冶金和和热加工工过程中中产生的的缺陷，并获得比较均匀的组织和较好的性能。12. 正火的使使用范围围？答：适用用于中低低碳钢、过过共析碳碳钢、低低合金钢钢和中高高合金钢钢工件13. 一般碳钢钢的正火火温度？答：14. 正火工艺艺参数选选择？答：15. 中碳和高高碳合金金钢正火火的目的的是什么么？答：消除除网状碳碳化物，细细化片状状珠光体体组织16. 高碳钢正正火的目目的是什什么？答：消除除网状碳碳化物，细细化片状状珠光体体组织17. 中碳钢正正火的目目的是什什么？答：提高高硬度以以改善切切削加工工性能18. 正火与退退火的区区别？生生产中如如何选择择正火和和退火？答：正火火与退火火的区别别在于：1.正正火的冷冷却速度度比退火火的高；2.正正火得到到的组织织是细片片状的珠珠光体，其其强度和和硬度比比一般退退火的高高。19. 指出下列列零件的的锻造毛毛坯进行行正火的的主要目目的及正正火后的的显微组组织。（1）220钢齿齿轮 目目的：提提高硬度度以改善善切削加加工性能能 （PP+F）（2）445钢小轴 目的的：增加加珠光体体数量以以提高强度度 （PP+F）（3）TT12钢钢锉刀目目的：消消除网状状碳化物物，细化化片状珠珠光体组组织以提高强度度(P+Fe33C)20. 何谓球化化退火？为什么么过共析析钢必须须采用球球化退火火而不是是采用完完全退火火？答：使钢钢中的碳碳化物球球状化，或或获得球球状珠光光体的退退火工艺艺叫做球球化退火火。 因因为对于于过共析析钢，完完全退火火得到的的组织是是珠光体体+网状状碳化物物，使得得其综合合性能较较差。而而只有球球化退火火，因其其所得组组织为球球状珠光光体，其其综合性性能比正正火的还还好。21. 退火的主主要目的的是什么么？常用用的退火火工艺有有哪几种种？答：均匀匀化学成成分、改改善机械械性能及及工艺性性能、消消除内应应力，评评委零件件最终热热处理准准备合适适的内部部组织。22. 生产中常常用增加加钢中珠珠光体的的数量的的方法来来提高亚亚共析钢钢的强度度，为此此应采用用何种热热处理工工艺？为为什么？答：采用用正火工工艺，由由0.22 VVa×a+p(11-Vaa)知道道，因为为正火的的冷却速速度比退退火的高高，抑制制了铁素素体的析析出，增增加了珠珠光体的的数量从从而可以以提高共共析钢的的强度。23. 亚共析钢钢、共析析钢和过过共析钢钢平衡状状态下的的组织是是什么？答：亚共共析钢：F+PP；共析析钢:PP；过共共析钢：P+FFe3C24. 举出5种种常用的的淬火方方法答：单液液淬火；双液淬淬火；预冷淬淬火；分分级淬火火；等温温淬火。25. 解释有物物性变化化和无物物性变化化的淬火火冷却介介质的原原理？说说明水和和油的冷冷却特性性、优缺缺点及应应用范围围。答：26. 说明455钢试样样(10mmm)经经下列温温度加热热、保温温并在水水中冷却却得到的的室温组组织：700（F+P）没有发发生相变变760（M+F）840(正常常的马氏氏体组织织)11000（粗大大的过热热马氏体体组织）27. 为什么一一般合金金钢的淬淬火加热热温度要要比碳钢钢的高？答：碳化化物的合合金元素素与碳形形成稳定定碳化物物延缓其其溶入奥奥氏体，同同时由于于合金元元素在奥奥氏体中中的扩散散激活能能较高，其其自身不不易均匀匀化，所所以淬火火加热温温度必须须适当提提高，以以充分发发挥合金金化的作作用28. 选择下列列材料的的淬火介介质（1）形形状简单单的455钢轴类类件（水水）（2）形形状简单单的T88钢齿轮轮（油）（3）形形状简单单的W66Mo55Cr44V2（66-5-4-22）高速速钢工具具。（空空气或分分级淬火火）29. 化学热处处理的三三个主要要步骤是是什么？答：原子子的分解解、吸收收和扩散散三个基基本过程程30. 渗碳为什什么选在在90009330进行？答：碳在在铁素体体中的溶溶解度很很低，而而在奥氏氏体中溶溶解度较较高，在在727711148之间，溶溶解度随随温度升升高而逐逐渐增大大。碳在在奥氏体体中的饱饱和溶解解度在8850时为110，9330时为11255，110500时为11700。碳碳在奥氏氏体中溶溶解度的的增大，使使扩散初初期钢的的表层和和内部之之间产生生较大的的浓度梯梯度，扩扩散系数数增加。但过高的温度将缩短设备的使用寿命，增加工件的变形，奥氏体晶粒也易粗大。因此，常规渗碳工艺多在900930进行。31. 举出常用用的5种种渗碳钢钢？答：155Cr、115CrrMn、20、20Cr、20CrMnTi、20Mn232. 渗碳工艺艺参数的的选择（温温度、时时间、冷冷却方式式、表面面含碳量量）？答：33. 20钢经经正常的的渗碳及及淬火后后表面的的组织状状态是什什么？答：高碳碳马氏体体+少量量碳化物物34. 渗硼的主主要缺点点是什么么？一般般适用于于什么范范围？答：缺点点是硼化化物层具具有较高高的脆性性，渗硼的的应用范范围主要要是探矿矿和石油油机械、砖砖成形模模板、热热冲模等等要求耐耐磨粒磨磨损、耐耐高温磨磨损和耐耐高温腐腐蚀的工工件35. 碳氮共渗渗与渗碳碳的区别别及适用用范围？36. 答：1.区别：碳氮共共渗与渗渗碳比较较具有不不同的特特性：(1)渗渗层的深深度由于于氮的渗渗入而增增加。在在相同的的温度和和时间条条件，碳碳氮共渗渗层的深深度远大大于渗碳碳层的深深度，即即处理温温度相同同时，碳碳氮共渗渗速度大大于渗碳碳速度。(2)渗渗层的相相变温度度(All及A33点)由由于氮的的渗入而而降低。氮氮和碳一一样，都都能扩大大r相区，使使渗层相相变温度度降低。如如033的氮氮可使AAcl点点降低至至6977。因此此，可以以在较低低温度下下进行共共渗处理理。(33)由于于氮的渗渗入，渗渗层的临临界冷却却速度降降低，提高了渗层的的淬透性性。(4)渗层的的Ms点点因氮的的渗入而而降低，因因此表层层残余奥奥氏体较较多 2.适适用范围围：渗碳：低碳钢钢和低碳碳合金钢钢 碳氮共共渗：中中碳合金金钢37. 什么是氮氮碳共渗渗？工艺艺温度是是多少？使用的的范围？优缺点点？答：氮碳碳共渗是是在铁素素体状态态下将工件放放在能产产生氮、碳碳活性原原子的介介质中加加热并保保温，使使工件表表面同时时吸收碳碳和氮原原子并向向内部扩扩散，形形成具有有一定氮氮、碳浓度度和一定定厚度的的渗层的的工艺。工艺温度是：500590；使用的范围：用于制造耐磨性和尺寸精度要求均高的零件；优点是可使钢件表面具有高硬度、高耐磨性、高抗疲劳性和高耐磨性，且变形小；缺点是生产周期长，成本高。38. 写出5种种常用渗渗氮钢？指出渗渗氮提高高表面硬硬度的原原因？答：388CrMMoAll、355CrMMo、440CrrV、440Crr、344CrAAl6；因为首首先在钢钢件表面面形成高高硬度的的相和相；其其次是形形成了弥弥散分布布的合金金氮化物物，也提提高了表表面的硬硬度。39. 渗金属的的强化机机理是什什么？答：金属属碳化物物渗层的的形成原原理可作作如下解解释：铬铬、钒、钛钛的原子子直径较较大，渗渗入钢件件中造成成晶格的的畸变，表表面能升升高，但但由于这这些元素素与碳的的亲和力力比铁强强，与碳碳形成碳碳化物，可可使晶格格畸变减减小，表表面能降降低，使使金属原原子能不不断“渗入”。40. 举出3种种表面强强化的处处理方法法？简单单说明其其原理？答：41. 调质钢的的基本要要求和热热处理工工艺特点点答：1.良好的的综合机机械性能能，指强度度和韧性性的良好好配合。2.足够够的淬透透性3.可有效效的防止止第二类类回火脆脆性工艺特点点：淬火火+高温温回火42. 渗碳钢的的成分特特点及热热处理工工艺特点点答：成分分特点：含碳量量：一般般在0.120.225%，特特殊最高高可达00.4%。含有合金金元素：铬、镍镍、钨、钼钼、钒热热处理工工艺特点点：直接淬淬火+回回火43. 弹簧钢的的性能特特点及热热处理工工艺特点点答：高的的屈服强强度和弹弹性极限限，尤其其要有较较高的屈屈强比，避避免产生生塑性变变形。 热处理理工艺特特点：淬火+中温回回火44. 轴承钢的的基本要要求答：1.高的抗抗压强度度和接触触疲劳强强度；2.热处处理后具具有均匀匀的高的的硬度、耐耐磨性；3.有高高的弹性性极限。防防止产生生过量的的塑变；4.有一一定的韧韧性防止止产生过过量的塑塑性变形形。防止止受冲击击变形；5.有一一定的防防腐能力力。放置置在使用用过程中中不被腐腐蚀；良良好的尺尺寸稳定定性。在在存放和和使用过过程中保保持一定定的精度度要求；6良好好的工艺艺加工性性能。热热成型、切切削性、磨磨削性、热热处理性性能；7高的的冶金质质量。表表面不许许有夹杂杂等；8高的的表面状状态。不不允许有有：裂纹纹、毛边边、缺陷陷、明显显的加工工刀痕等等。45. 红硬性的的表示方方法答：温度度表示法法：即正正常淬火火回火后后，再于于不同的的温度下下加热，保保温1小小时，冷冷至室温温，在该该温度下下反复四四次后测测定硬度度，用保保持HRRC600或588的那个个最高温温度来表表示。硬度表示示法：即即正常淬淬火回火火后，再再加热至至00、6225、6550、6775、7000等，保保温1小小时，冷冷至室温温，在该该温度下下反复四四次测定定硬度，用用某温度度下加热热后的硬硬度表示示。 46. 碳素工具具钢的含含碳量及及热处理理工艺特特点答：0651335CC淬火+低温回回火47. 低合金工工具钢的的热处理理特点答：球化化退火+淬火+低温回回火48. 高速钢为为何需要要进行33次回火火答：为了了消除淬淬火应力力，稳定定组织，减减少残余余奥氏体体，保持持高硬度度，达到到所需的的性能49. 量具钢热热处理关关键点答：（11）重视视预备热热处理：在机加加工前，必必须很好好地进行行球化退退火。机机加工后后淬火之之前，应应作去应应力处理理（2）量量具在淬淬火后要要进行冷冷处理，冷冷处理可可提高硬硬度0.5-11.5HHRC,减少残残余奥氏氏体量和和由此而而引起的的尺寸不不稳定因因素。50. 高锰钢的的耐磨特特点答：水韧韧处理后后的高锰锰钢硬度度较低(HB11802000)。但但受到冲冲击变形形或压缩缩载荷时时,则产产生强烈烈的加工工硬化。随着变形度的增高，硬度急剧上升，因而耐磨性显著提高51. 水韧处理理的作用用是什么么？答：使碳碳化物全全部溶入入奥氏体体中，获获得均匀匀的奥氏氏体组织织，具有有很高的的韧性。52. 有一批ZZG455铸钢件件，外形形复杂，而而机械性性能要求求高，铸铸后应采采取何种种热处理理？为什什么？答：应采采用正火火工艺，因为正火可以细化铸钢件中的粗大晶粒，并消除由于截面尺寸不同在结晶过程中产生的显微组织的不均匀性，比退火状态具有较好的综合机械性能，并且工艺过程简单。53. 有一批445钢普普通车床床传动齿齿轮，其其工艺为为：锻造造热处理理机械加加工高频感感应淬火火回火。试试问锻后后应进行行何种热热处理？为什么么？答：正火火处理，因为正火可以细化锻造后形成的粗大组织，得到较细的珠光体组织，其综合机械性能比退火状态好。54. 写出200CrMMnTii钢重载载渗碳齿齿轮的冷冷热加工工工序安安排，并并说明热热处理工工序所起起得作用用。答：备料料锻造正火粗加工工渗碳+淬火+回火喷丸+磨削正火的作作用是：细化锻锻造后形形成的粗粗大组织织55. 钢的强化化机制有有哪些？为什么么一般钢钢总是采采用淬火火-回火火工艺强强化？答：有相相变强化化、析出出强化、弥弥散强化化等，56. 调质钢中中一般使使用什么么合金元元素，这这些合金金元素的的作用是是什么？答：一般般使用的的合金元元素有：Mn、SSi、CCr、NNi、BB、V、MMo、WW等八种种，作用用是增强强淬透性性和提高高回火稳稳定性。57. 弹簧钢为为什么采采用中温温回火？答：因为为弹簧钢钢要求有有高的屈屈服强度度和弹性性极限，而而中温回回火有最最高的弹弹性极限限指标58. 钢的切削削性能与与材料的的组织和和硬度之之间有什什么关系系？为了了获得良良好的切切削性能能，高碳碳钢和中中碳钢各各自一般般应该采采取什么么样的热热处理，得得到什么么样的组组织？答：钢的的切削性性能取决决于材料料的组织织，如果果组织是是珠光体体则硬度度较高，切削性能好；如果组织是铁素体则恰好相反。高碳钢一般采取正火处理，得到的组织是珠光体+渗碳体；中碳钢一般采取正火处理，得到的组织是铁素体+珠光体。59. 滚动轴承承钢常含含有哪些些元素？各有什么作作用？60. 答：合金金元素：铬、锰锰、硅、钒钒、钼等等；铬：提高高淬透性性，细化化晶粒，防防锈，较较高的表表面质量量；锰：提高淬淬透性；硅：提提高回火火稳定性性；钒：细化晶晶粒；钼钼：显著著提高淬淬透性提提高屈强强比。61. 高锰耐磨磨钢有什什么特点点？如何何获得这这些特点点？在什什么情况况下获得得这些特特点？答：高锰锰耐磨钢钢具有耐耐磨性、铸铸造性和和焊接性性，在收收到冲击击变形或或压缩载载荷时将将会产生生加工硬硬化，产产生耐磨磨性，62. 20Mnn2钢渗渗碳之后后是否能能够直接接淬火？为什么么？答：不能能，因为Mnn的存在在使临界界相变点点Ms降降低，在在室温下下会得到到比较多多的残余余奥氏体体，200Mn22钢渗碳碳之后直直接淬火火又会使使其硬度度降低。63. 为什么说说ZGMMn133型高锰锰钢淬火火时可以以获得全全部奥氏氏体，而而缓慢冷冷却时可可获得大大量马氏氏体？答：因为为Mn元元素能扩扩大相区，提提高淬透透性，因因此ZGGMn113型高高锰钢淬淬火时可可以获得得全部奥奥氏体；64. 在使用性性能上，工工具钢和和机械零零件用钢钢有什么么不同？65. 工具钢常常常需要要哪些性性能？为为什么？66. 分析比较较：T99和9SSiCrr：a) 为什么99SiCCr的淬淬火温度度比T99高？答：因为为9SiiCr中中Si、Cr形成成的合金金碳化物物比较稳稳定，必必须在高高温下才才能将其其溶解。b) 直径300400mm的的9SiiCr在在油中淬淬火可以以淬透，相相同直径径的T99为何不不行？答：因为为9SiiCr钢钢由于SSi、Cr的作作用提高高了淬透透性，在在油中淬淬火可以以淬透。而而T9没有有这些合合金元素素淬透性性比较低低，只能能用水淬淬火。c) T9制造造的刀具具刃部受受热到22002500，其硬硬度和耐耐磨性迅迅速下降降，9SSiCrr制造的的刀具刃刃部受热热到23302550，硬度度仍不低低于600HRCC，耐磨磨性能良良好可正正常使用用，为什什么？答：9SSiCrr由于Sii、Cr的存存在提高高了回火火稳定性性，而TT9没有有这些合合金元素素回火稳稳定性较较差。d) 为什么99SiCCr可以以制造形形状复杂杂、变形形要求较较小、硬硬度较高高和耐磨磨性能较较好的手手工等刀刀具？答：因为为9SiiCr钢钢中的碳碳化物细细小、均均匀分布布，硬度度较高，且且通过分分级或等等温淬火火处理后后，钢的的变形小小。71.高高速钢中中的合金金元素：W、MMo、CCr、VV的作用用什么？答：W: 钨是是造成高高速钢红红硬性的的主要元元素之一一Mo:钼钼在高速速钢中的的作用与与钨相似似Cr:提提高淬透透性,也也可以增增加高速速钢的红红硬性，铬的存存在同时时增大钢钢的耐腐腐蚀及抗抗氧化脱脱碳能力力。V：能显显著提高高钢的红红硬性、硬硬度及耐耐磨性，同同时钒还还能细化化晶粒，降降低钢的的过热敏敏感性72.高高速钢为为什么不不能用一一次长时时间回火火来代替替多次短短时间回回火？答：因为为残余奥奥氏体向向马氏体体转变是是在回火火冷却过过程中进进行的，在每次次回火后后，都要要在空气气中冷却却至室温温，再进进行下一一次回火火，否则则，会造造成残余余奥氏体体未完全全转变或或消除73.高高速钢为为什么每每次回火火必须冷冷却到室室温之后后在进行行下一次次回火？答：因为为只有冷冷却到室室温之后后才能实实现残余余奥氏体体向马氏氏体转变变。74.高高速钢WW18CCr4VV的A11点温度度在8000左右，为为什么常常用的淬淬火温度度为1226012290？答：因为为W188Cr44V中的的合金碳碳化物比比较稳定定，必须须在高温温下才能能使其溶溶解，一一般其淬淬火加热热温度要要在A11+4000以上。但但W188Cr44V的淬淬火加热热温度超超过13300是会出出现过热热特征，所所以在11260012290合适。75.高高速钢和和经过二二次硬化化的Crr12钢钢都有很很好的红红硬性，能能否作为为热作模模具钢使使用？为为什么？答：不能能，钢的的导热性性与含碳碳量有关关，含碳碳量高时时导热性性低，所所以热作作模具钢钢不宜采采用高碳碳钢，高速钢钢和Crr12钢钢一般都都是高碳碳合金钢钢。