工业用钢习题参考答案.docx
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1、第七章工业用,习题参考答案一、解释以下名词1、非合金钢(或碳素钢简称碳钢):是指含碳量在%之间并含有少量Si、Mn、P、S等 杂质元素的铁碳合金。低合金钢:加入的合金元素总含量小于5%的合金钢。合金钢:在碳素钢的基础上,特意加入某些合金元素而得到的钢种。合金元素:为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能,有目的地在冶炼过程中加入的一 些化学元素。2、合金结构钢:在碳素结构钢的基础上,特意加入某些合金元素而得到的结构钢。合金工具钢:在碳素工具钢的基础上,特意加入某些合金元素而得到的工具钢。轴承钢:用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。不锈钢:具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。耐热
2、钢:在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。3、热硬性(或称红硬性):钢在高温下保持高硬度的能力。回火稳定性:淬火钢在回火时抵抗软化的能力。二次硬化:含W、Mo、V、Cr等元素的高合金钢,在回火的冷却过程中,剩余奥氏体转 变为马氏体,淬火钢的硬度上升的现象。二、填空题1、Ni、Mn、C、N、Cu等元素能 扩大 Fe-Fe?C相图的丫区,使临界点A4上升A3下隆。2、W18Cr4V钢是高速钢,W的主要作用是提高回火稳定性,Cr的主要作用是提高淬透性,的主要作用是细化晶粒,的主要作用是细化晶粒,最终热处理工艺是高温回火:预热的目的是将合金元素全部,高温淬火的目的是使太的难溶碳化物溶于奥氏
3、体中,三次回火的目的是减少钢史的剩余奥氏体C3、含Cr、Mn的合金结构钢淬火后在550 600C回火后,将出现第 二 类回火脆性。4、易切削钢中常用的附加元素有_、- S 、上、工也,这类元素在钢中的主要 作用杲形成夹杂物,降低材料塑性,改善钢的切削性能。5、对40Cr钢制零件进行调质处理时,在高温回火后应 水中 冷却,目的是防上第二类 同,火脆怦C能特点。四、选择题1、现需要制造直径25mm的连杆,要求整个截面上具有良好的综合力学性能,应采用 (A )。A、40Cr钢调质 B、45钢正火C、60Si2Mn钢淬火+中温回火D、20Cr渗碳+淬火+低温回火。2、欲制作耐酸容器,选用材料及相应热处
4、理工艺应为( C )oA W18Cr4V固溶处理 B、lCrl8Ni9Ti稳定化处理C、1Crl8Ni9Ti固溶处理D、lCrl7固溶处理3、制造铿刀、模具时,应选用的材料及热处理工艺是(B )A、45钢,淬火+高温回火 B、T12钢,淬火+低温回火C、T8钢,淬火+高温回火D、T12钢,淬火4、机床主轴要求具有良好的综合力学性能,制造时,应选用的材料及热处理工艺是(B ) oA、20钢,淬火+高温回火 B、45钢,淬火+高温回火C、T8钢,淬火+高温回火 D、45钢,正火5、汽车变速箱齿轮应选用以下哪种材料(A ) oA、20Mn2B B、Crl2 C、T12 D、W18Cr46、冷冲模应选
5、用以下哪种材料(B )oA、 20Mn2BB、 Crl2C、 T12D、 W18Cr4V7、绞刀应选用以下哪种材料(D )oA、20Mn2BB、Crl2C、T12D、W18Cr4V8、制造手用锯条应中选用(A )oA、T12钢经淬火和低温回火;B、Crl2Mo钢经淬火低温回火;C、65钢淬火后中温 回火。9、高速钢的红硬性取决于( B ):A、马氏体的多少;B、淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量;C、钢中的碳 含量。10、二次硬化属于(D ):A、固溶强化; B、细晶强化;C、位错强化; D、第二相强化。11、碳素工具钢和低合金刃具钢的预先热处理宜采用(A )。A、球化退火;B、完全退火;C
6、、调质12、以60Si2Mn钢制造的弹簧,淬火后经450回火获得(B )组织,从而具有高 的弹性极限。A、回火马氏体;B、回火屈氏体;C、回火索氏体五、判断题(F )1、同一钢材在相同的加热条件下,水淬比油淬的淬透性好,小件比大件的淬透 性好。(T )2、钢中合金元素的质量分数越高,其淬透性越好。(F )3、调质钢的合金化主要是考虑提高其热硬性。(T )4、要提高奥氏体不锈钢的强度,只能采用冷塑性变形予以强化。(F )5、低碳钢或高碳钢为便于进行机械加工,可预先进行球化退火。(F )6、以调质钢制造的工件,要获得具有良好综合力学性能的S回组织,其前提是淬火 工序必须获得奥氏体组织。(F )7、
7、20CrMnTi钢的淬透性及淬硬性均比T10钢要好。(F )8、渗碳钢经渗碳处理后即可获得高硬度耐磨的外表性能。(F )9、耐磨钢ZGMnl3水韧处理的目的是获得高硬度的马氏体组织。(T )10、弹簧热处理后喷丸处理可提高其使用寿命。(T )11.对量具等精密工件进行冷处理的目的,是为了尽量消除剩余奥氏体,以保 持长期尺寸稳定性。(F )12、如以含碳量为的碳素工具钢代替20CrMnTi钢制造汽车齿轮,不必渗碳而只要淬火加低温回火即可满足齿轮表硬心韧的性能要求。6、以铅浴等温处理的冷拉弹簧钢丝,经绕制成弹簧后应进行去应力退火处理,而不需 象热轧弹簧那样要进行淬火处理。7、滚动轴承钢预先热处理球
8、化退火的目的在于 降低钢的硬度,以利切削加工,并为零 件的最终热处理作组织准备。8、按化学成份分类,就含碳量而言,渗碳钢属 低碳 钢,调质钢属中碳 钢,轴承钢 属高碳钢。9、以T12钢制造的工模具经预先热处理球化退火后应获得P+ Fe3c组织,其组织中的 渗碳体(Fo3C)呈球状或粒状010、高速钢W18CrV中合金元素W的作用是 提高钢的红硬件(热硬性):Cr的作用是 指 高淬透性:V的作用是 细化晶粒。高速钢的锻造不仅是为了成型,而且是为了改善碳化 虬。高速钢淬火后需经550570三次回火,回火后其组织由一回火马氏体(MR、 细粒 状碳化物及少量 剩余奥氏体(Ar)构成,其性能具有 高硬度
9、、高耐磨性、高红硬性。11、含W、Mo、V、Cr等元素的高合金钢,在回火的冷却过程中,剩余奥氏体转变为马 氏体,淬火钢的硬度 上升,这种现象称为 二次硬化。12、简述以下合金元素的主要作用:Cr在40Cr钢中D要起 提高淬透性作用:在lCrl3钢中主要起 提高耐蚀性作用:(2) Ti在20CrMnTi钢中主要起细化晶粒作用:在lCrl8Ni9Ti钢中主要起提高耐蚀 乍用。13、金属腐蚀一般包括化学腐蚀及西化学腐蚀,前者受化学反响腐蚀,后者受原电池 作用腐蚀,腐蚀过程有电流产生。14、根据组织分类,4Crl3属 马氏体 不锈钢:Crl7属 铁素体 不锈钢:0Crl8Ni9Ti 属奥氏体不锈钢。1
10、5、提高18-8型不锈钢防腐蚀性能的常用热处理方法有 固溶 处理、稳定化 处理及_ 去应力 处理等三种。16、耐磨钢ZGMnl3水韧处理后应获得单一的单的奥氏体组织,该组织具有高冲击 韧性性能,主要用于受强烈冲击磨损的零件。17 .二次硬化效应产生的原因,一星 回火时析出碳化物,二是 大量的剩余奥氏体转 变为马氏18 .红硬件层指 钢在高温下保持高硬味的能力。三、简答题1、何谓调质钢?为什么调质钢的含碳量均为中碳?合金调质钢中常含哪些合金元素? 它们在调质钢中起什么作用?答:通常把经调质处理后才使用的钢称为调质钢。从碳含量上看,低碳钢在淬火及低温 回火状态虽具有良好的综合机械性能,但它的疲劳极
11、限低于中碳钢,淬透性也不如中碳钢。高 碳钢虽然强度高,但它的韧性及塑性很低。因此,调质钢的含碳量均为中碳。合金调质钢中常含合金元素有铭、镒、银、硅、铝、铝、钢、铝、钛等。合金调质钢的 主加元素有铭、镒、锲、硅等,以增加淬透性。它们在钢中除增加淬透性外,还能强化铁素 体,起固溶强化作用。辅加元素有铝、铝、钢、铝、钛等。铝、鸨的主要作用是防止或减轻 第二类回火脆性,并增加回火稳定性;凯、钛的作用是细化晶粒;加铝能加速渗氮过程。2 W18Cr4V钢的A约为820,假设以一般工具钢A +30-50常规方法来确定淬火加热 clcl温度,在最终热处理后能否到达高速切削刃具所要求的性能?为什么?答:假设以一
12、般工具钢AC1+30-50C常规方法来确定W18Cr4V钢淬火加热温度,在最终热处 理后不能到达高速切削刃具所要求的性能。因为假设按常规方法来确定淬火加热温度,那么合金碳 化物不易溶解,不能满足在高速切削时刀具应保持红硬性、高耐磨性的要求。为使奥氏体得到足 够的合金化,必须加热到远远大于A的温度,既1280c左右。cl3、合金元素Mn、Cr、W、Mo、V、Ti、Zr、Ni对钢的C曲线和M点有何影响?将引起钢 s在热处理、组织和性能方面的什么变化?答:除Co以外,大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性,使C曲线右移。非碳化物形 成元素Al、Ni、Si、Cu等不改变C曲线的形状,只使其右移,碳化物形成
13、元素Mn、Cr、Mo、 W等除使C曲线右移外,还将C曲线分裂为珠光体转变的贝氏体转变两个C曲线,并在此二曲 线之间出现一个过冷奥氏体的稳定区。除Co、Al外,其他合金元素均使Ms点降低,剩余奥氏 体量增多。由于合金元素的加入降低了共析点的碳含量、使C曲线右移,从而使退火状态组织中的 珠光体的比例增大,使珠光体层片距离减小,这也使钢的强度增加,塑性下降。由于过冷 奥氏体稳定性增大,合金钢在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体,或贝氏体甚至马氏 体组织,从而强度大为增加。Mn、Cr、Cu的强化作用较大,而Si、Al、V、Mo等在一般含量 (例如一般结构钢的实际含量)下影响很小。合金元素都提高钢的淬
14、透性,促进马氏体的形 成,使强度大为增加但焊接性能变坏。4、为什么比拟重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类,大型发电 机转子等都必须用合金钢制造?与碳钢比拟,合金钢有何优点?答:碳钢制成的零件尺寸不能太大,否那么淬不透,出现内外性能不均,对于一些大型 的机械零件,(要求内外性能均匀),就不能采用碳钢制作,比拟重要的大截面的结构零件如 重型运输机械和矿山机器的轴类,大型发电机转子等都必须用合金钢制造。如上所述合金钢的淬透性高合金钢回火抗力高碳钢淬火后,只有经低温回火才能保持高硬度,假设其回火温度超过200,其硬度就显 著下降。即回火抗力差,不能在较高的温度下保持高硬度,因此对于要
15、求耐磨,切削速度较高, 刃部受热超过200C的刀具就不能采用碳钢制作而采用合金钢来制作。合金钢能满足一些特殊性能的要求如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性(低温下高韧性)。5、有甲、乙两种钢,同时加热至1150 ,保温两小时,经金相显微组织检查,甲钢 奥氏体晶粒度为3级,乙钢为6级。由此能否得出结论:甲钢是本质粗晶粒钢,而乙钢是 本质细晶粒钢?答:不能。本质晶粒度是在93019,保温38小时后测定的奥氏体晶粒大小。本质细 晶粒钢在加热到临界点%1以上直到930晶粒并未显著长大。超过此温度后,由于阻止晶粒 长大的难溶质点消失,晶粒随即迅速长大。1150 超过930,有可能晶粒随即迅速长大, 所以不能的出
16、结论甲钢是本质粗晶粒钢,而乙钢是本质细晶粒钢。6、某型号柴油机的凸轮轴,要求凸轮外表有高的硬度(I1RO50),而心部具有良好的韧 性(Ak40J),原采用45钢调质处理再在凸轮外表进行高频淬火,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,应按原热处理工序进行能否满足性能要求?为什么?(3)改用15钢后,为到达所要求的性能,在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺?答: 正火处理可细化组织,调整硬度,改善切削加工性;调质处理可获得高的综合 机械性能和疲劳强度;局部外表淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。 不能。改
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