《金属材料与热处理》复习资料.docx

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1、金属材料与热处理复习思考题参考答案将共析钢加热至 780，经保温后，请答复：1、假设以图示的V1、V2、V3、V4、V5 和 V6 的速度进展冷却，各得到什么组织？1、V1：M+A 剩余、V2：T+M、V3：S+T+M+A 剩余、V4：S+T、V5：S，V6：S。2、如将V1 冷却后的钢重加热至 530，经保温后冷却又将得到什么组织？力学性能有何变化？第一章 金属的力学性能1解释以下名词金属的力学性能 ，弹性极限，载荷 ，应力 ，强度，硬度 ，塑性。答：金属的力学性能：是指金属在外力作用下所表现出来的性能。弹性极限：是指金属材料在外力作用下，只发生弹性变形而不发生塑性变时所能承受的最大应力。1

2、0 / 32载荷：是指金属材料在加工及使用过程中所受到的各种外力。其符号用F 表示。应力：指单位面积上的内应力。强度：是指金属材料抵抗塑性变形或断裂的力量，是工程技术上重要的力学性能指标。硬度：材料抵抗局部变形特别是塑性变性压痕或划痕的力量。塑性：是金属材料断裂前产生塑性变形的力量。2、什么是金属的疲乏？简述疲乏断裂的特点。答：金属材料在受到交变应力或重复循环应力时往往在工作应力小于屈服强度的状况下突 然断裂，这种现象称为疲乏。疲乏断裂的特点：由于疲乏的应力比屈服强度低，所以不管是韧性材料还是脆性材料，在疲乏断裂前，均没有明显的塑性变形，它是在长期累积损伤过程中， 经裂纹萌生和缓慢扩展到临界尺

3、寸时突然发生的。由于断裂前没有明显的预兆，故疲乏断裂危急性极大。宏观断口一般可明显地分为三个区域，即疲乏源， 疲乏裂纹扩展区和瞬连续裂区。疲乏源多在机件的外表处。其次章金属的晶体构造1. 常见的金属晶体构造有哪几种？-Fe 、- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体构造？ 答：常见金属晶体构造：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；Fe、Cr、V 属于体心立方晶格；Fe 、Al、Cu、Ni、Pb 属于面心立方晶格；Mg、Zn 属于密排六方晶格；2. 实际金属晶体中存在哪几种缺陷？这些缺陷对金属性能有何影响？答：金属实际晶体中存在点缺陷、线缺陷

4、和面缺陷三种晶体缺陷。这些缺陷对金属性能的影响如下：1点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率，屈服 强度增加，密度发生变化。2线缺陷形成位错对金属的机械性能影响很大，位错极少时，金属强度很高。3面缺陷晶界和亚晶界越多，晶粒越细，金 属强度越高金属塑变的力量越大，塑性越好。总之，材料的强度硬度增加，随着点、线缺陷量的增加，材料的塑性韧性下降，而随着面缺陷量的增加，塑性和韧性反而提高。3. 固溶体有哪几种类型？固溶体与化合物有何区分？答：间隙固溶体固溶体依据溶质在溶剂中所占据的位置不同分为和置换固溶体。固溶体与化合物的区分是：固溶体与化合物的区分是：1） 固溶体的晶格构造保持了溶剂的晶格构造，化合

5、物的晶格构造不同于任何一种组元。2） 化合物的硬度高而脆，熔点高，通常不做为主相，而作为强化相。第三章 纯金属的结晶1解释以下名词：机械混合物；枝晶偏析。答：机械混合物：合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起，称机械混合物。枝晶偏析：实际生产中，合金冷却速度快，原子集中不充分，使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多，后结晶含低熔点组元较 多，这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析。晶粒的形态通常为树枝晶。5. 指出以下名词的主要区分：1） 置换固溶体与间隙固溶体；答：置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上的一局部原子而组成的固溶体称置换固溶体。间隙固溶体：溶质原子填充在溶剂

6、晶格的间隙中形成的固溶体，即间隙固溶体。2） 相组成物与组织组成物；相组成物：合金的根本组成相。组织组成物：合金显微组织中的独立组成局部。 6固溶体和金属化合物在构造和性能上有什么主要差异？答：在构造上：固溶体的晶体构造与溶剂的构造一样，而金属化合物的晶体构造不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。在性能上：形成固溶体和金属化合物都能强化合金，但固溶体的强度、硬度比金属间化合物低，塑性、韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的 综合机械性能.14. 金属结晶的根本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？答：金属结晶的根本规律是形核和核长大。受到过冷度的影响，随着过冷度的

7、增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快； 同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。15. 在铸造生产中，承受哪些措施掌握晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？答：承受的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来掌握晶粒大小。变质处理：在液态金属结晶前，特意参加某些难熔 固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。机械振动、搅拌。第四章铁碳合金1. 选择题：（1） 以下组织中塑性最好的是 A 。A.铁素体B.珠光体C.渗碳体莱氏体（2） FeFe C 相图上所形成的共析线是 C

8、，共晶线是 A 。3A.ECF 线B.ACD 线C.PSK 线2. 推断题：（1） 渗碳体中碳的质量分数是 6.69%。 （2） 碳溶于Fe 中所形成的间隙固溶体为奥氏体。 （3） 共析转变是在恒温下进展的。 4.何谓铁素体F,奥氏体A，渗碳体Fe C，珠光体P,莱氏体Ld？它们的构造、组织形态、性能等各有何特点？3答：铁素体F：铁素体是碳在a - Fe 中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格。由于碳在a - Fe 中的溶解度很小，它的性能与纯铁相近。塑性、韧性好，强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或片状。奥氏体A：奥氏体是碳在g - Feg - Fe 中的溶解度较大。有很好的塑性。中形成的间隙固溶

9、体，面心立方晶格。因其晶格间隙尺寸较大，故碳在渗碳体Fe C：铁和碳相互作用形成的具有简单晶格的间隙化合物。渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差，延长率接近于零。在钢中以片状存在或网络状3存在于晶界。在莱氏体中为连续的基体，有时呈鱼骨状。珠光体P：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。莱氏体Ld：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。在莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。8. 亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。答：亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成。其中

10、铁素体呈块状。珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布。共析钢的组织由珠光体所组成。过共析钢的组 织由珠光体和二次渗碳体所组成，其中二次渗碳体在晶界形成连续的网络状。共同点：钢的组织中都含有珠光体。不同点：亚共析钢的组织是铁素体和珠光体，共析钢的组织是珠光体，过共析钢的组织是珠光体和二次渗碳体。9. 钢中常存杂质有哪些？对钢的性能有何影响？ 答：钢中常存杂质有Si、Mn、S、P 等。Mn：大局部溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化：另一局部Mn 溶于 Fe3C 中，形成合金渗碳体，这都使钢的强度提高，Mn 与 S 化合成MnS，能减轻S 的有害作用。当Mn 含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在

11、时，它对钢的性能影响并不明显。Si：Si 与 Mn 一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。当Si 含量不多，在碳钢中仅作为少量夹杂存在时，它对钢的性能影响并不显著。S：硫不溶于铁，而以FeS 形成存在，FeS 会与 Fe 形成共晶，并分布于奥氏体的晶界上，当钢材在10001200压力加工时，由于FeS-Fe 共晶熔点只有 989已经熔化，并使晶粒脱开，钢材将变得极脆。P：磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所上升， 使钢变脆。16.试述碳钢的分类及牌号的表示方法。答

12、：分类：1按含碳量分类低碳钢：含碳量小于或等于 0.25%的钢，0.010.25%C0.25%C 中碳钢：含碳量为 0.300.55%的钢0.250.6%C高碳钢：含碳量大于 0.6%的钢0.61.3%C0.6%C2按质量分类：即含有杂质元素S、P 的多少分类： 一般碳素钢：S0.055%P0.045%优质碳素钢：S、P0.0350.040%高级优质碳素钢：S0.020.03%；P 0.030.035%3按用途分类碳素构造钢：用于制造各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等，及机器零件，如齿轮、轴、连杆、螺钉、螺母等。 碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢，在质量上都是优质钢

13、或高级优质钢。牌号的表示方法：1一般碳素构造钢：用 Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。假设牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同， A、B、C、 D 质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半冷静钢，不标“F”和“b”的为冷静钢。（2） 优质碳素构造钢：牌号是承受两位数字表示的，表示钢中平均含碳量的万分之几。假设钢中含锰量较高，须将锰元素标出，（3） 碳素工具钢：这类钢的牌号是用“碳”或“T”字后附数字表示。数字表示钢中平均含碳量的千分之几。假设为高级优质碳素工具钢，则在钢号最终附以“A”字。17.低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何依据含碳量划分的？分

14、别举例说明他们的用途？答：低碳钢：含碳量小于或等于 0.25%的钢；08、10、钢，塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身，拖拉机驾驶室等；15、20、25 钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、外表要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等。中碳钢：含碳量为0.300.55%的钢 ；30、35、40、45、50 钢经热处理淬火+高温回火后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件；高碳钢：含碳量大于 0.6%的钢 ；60、65 钢热处理淬火+高温回火后具有高的弹性极限，常用作弹簧

15、。T7、T8、用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。T9、T10、T11、用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条。T12、T13、钢具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等。车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素构造钢，如30、35、40、45、50。19.指出以下各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途：Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、20、20R、20G、T8、T10A、T12A答：Q235-AF：一般碳素构造钢，屈服强度

16、为235MPa 的 A 级沸腾钢。Q235-C:屈服强度为 235MPa 的 C 级一般碳素构造钢，Q195-B: 屈服强度为 195MPa 的B 级一般碳素构造钢， Q255-D: 屈服强度为 255MPa 的D 级一般碳素构造钢，Q195、Q235 含碳量低，有肯定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢构造，也可制造一般的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255 钢强度较高，塑性、韧性较好，可进展焊接。通常扎制成型钢、条钢和钢板作构造件以及制造连杆、键、销、简洁机械上的齿轮、轴节等。40:含碳量为 0.4%的优质碳素构造钢。45 含碳量为 0.45%的优

17、质碳素构造钢。40、45 钢经热处理淬火+高温回火后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件。08：含碳量为 0.08%的优质碳素构造钢。塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身，拖拉机驾驶室等。20：含碳量为 0.2%的优质碳素构造钢。用于制作尺寸较小、负荷较轻、外表要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等。20R：含碳量为 0.2%的优质碳素构造钢，容器专用钢。20G：含碳量为 0.2%的优质碳素构造钢，锅炉专用钢。T8：含碳量为 0.8%的碳素工具钢。用于制造要求较

18、高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。T10A：含碳量为 1.0%的高级优质碳素工具钢。用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条。T12A：含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀。第六章钢 的 热 处 理1. 何谓钢的热处理？钢的热处理操作有哪些根本类型？试说明热处理同其它工艺过程的关系及其在机械制造中的地位和作用。答：1为了转变钢材内部的组织构造，以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程。（2） 热处理包括一般热处理和外表热处理；一

19、般热处理里面包括退火、正火、淬火和回火，外表热处理包括外表淬火和化学热处理，外表淬括火焰加热外表淬火和感应加热外表淬火，化学热处理包括渗碳、渗氮和碳氮共渗等。（3） 热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序。一个毛坯件经过预备热处理，然后进展切削加工，再经过最终热处理，经过精加工，最终装配成为 零件。热处理在机械制造中具有重要的地位和作用，适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强 化金属材料、充分挖掘材料潜力、降低构造重量、节约材料和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命，做到一个顶几 个、顶十几个。此外，通过热处理还可使工件外表

20、具有抗磨损、耐腐蚀等特别物理化学性能。2. 解释以下名词：1奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度；答：1起始晶粒度：是指在临界温度以上，奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚接触时的晶粒大小。（2） 实际晶粒度：是指在某一具体的热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸。（3） 本质晶粒度：依据标准试验方法，在 93010保温足够时间3-8 小时后测定的钢中晶粒的大小。2珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体；答：珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。索氏体：在 650600温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体：在 600550温度范围内形成片层极细的珠光体。贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物

21、。马氏体：碳在-Fe 中的过饱和固溶体。3奥氏体、过冷奥氏体、剩余奥氏体；答：奥氏体: 碳在g - Fe 中形成的间隙固溶体.过冷奥氏体: 处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。剩余奥氏体：M 转变完毕后剩余的奥氏体。4退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效处理尺寸稳定处理；答：退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温肯定时间后，以格外缓慢的冷却速度炉冷、坑冷、灰冷进展冷却的一种操作。 正火：将工件加热到A 或 A 以上 3080，保温后从炉中取出在空气中冷却。c3ccm淬火：将钢件加热到Ac 或 Ac 以上 3050，保温肯定时间，然后快速冷却一般为油冷或水

22、冷，从而得马氏体的一种操作。31回火：将淬火钢重加热到A 点以下的某一温度，保温肯定时间后，冷却到室温的一种操作。1冷处理：把冷到室温的淬火钢连续放到深冷剂中冷却，以削减剩余奥氏体的操作。时效处理：为使二次淬火层的组织稳定，在110150经过 636 小时的人工时效处理，以使组织稳定。5淬火临界冷却速度Vk，淬透性,淬硬性；答：淬火临界冷却速度Vk：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的力量。淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。6再结晶、重结晶；答：再结晶：金属材料加热到较高的温度时，原子具有较大的活动力量，使晶粒的外形开头变化。从裂开拉长的晶粒变成

23、的等轴晶粒。和变形前的晶 粒外形相像，晶格类型一样，把这一阶段称为“再结晶”。重结晶：由于温度变化，引起晶体重形核、长大，发生晶体构造的转变，称为重结晶。7调质处理、变质处理。答：调质处理：淬火后的高温回火。变质处理：在液态金属结晶前，特意参加某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高 了形核率，细化晶粒。4. 何谓本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否肯定比本质粗晶粒钢的细？答：1本质细晶粒钢：加热到临界点以上直到930，随温度上升，晶粒长大速度很缓慢，称本质细晶粒钢。2不肯定。本质晶粒度只代表钢在加热时奥氏体晶粒长大倾向的大小。本质粗晶

24、粒钢在较低加热温度下可获得细晶粒，而本质细晶粒钢假设在较高温 度下加热也会得到粗晶粒。5. 珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？ 答：1三种。分别是珠光体、索氏体和屈氏体。2珠光体是过冷奥氏体在 550以上等温停留时发生转变，它是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织。索氏体是在650600温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体是在600550温度范围内形成片层极细的珠光体。珠光体片间距愈小，相界面积愈大，强化作用愈大，因而强度和硬度 上升，同时，由于此时渗碳体片较薄，易随铁素体一起变形而不脆断，因此细片珠光体又具有较好的韧性和塑性。6. 贝氏体类型组织有哪几种？

25、它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？答：1两种。上贝氏体和下贝氏体。2上贝氏体的形成温度在 600350。在显微镜下呈羽毛状，它是由很多相互平行的过饱和铁素体片和分布在片间的断续细小的渗碳体组成的混合物。其硬度较高，可达HRC4045，但由于其铁素体片较粗，因此塑性和韧性较差。下贝氏体的形成温度在350Ms，下贝氏体在光学显微镜下呈黑 色针叶状，在电镜下观看是由针叶状的铁素体和分布在其上的极为细小的渗碳体粒子组成的。下贝氏体具有高强度、高硬度、高塑性、高韧性， 即具有良好的综合机械性能。7. 马氏体组织有哪几种根本类型？它们在形成条件、晶体构造、组织形态、性能有何特点？马氏体的硬度与含

26、碳量关系如何？ 答：1两种，板条马氏体和片状马氏体。（2） 奥氏体转变后，所产生的M 的形态取决于奥氏体中的含碳量，含碳量0.6%的为板条马氏体；含碳量在0.61.0%之间为板条和针状混合的马氏体； 含碳量大于 1.0%的为针状马氏体。低碳马氏体的晶体构造为体心立方。随含碳量增加，渐渐从体心立方向体心正方转变。含碳量较高的钢的晶体构造一般消灭体心正方。低碳马氏体强而韧，而高碳马氏体硬而脆。这是由于低碳马氏体中含碳量较低，过饱和度较小，晶格畸变也较小，故具有良 好的综合机械性能。随含碳量增加，马氏体的过饱和度增加，使塑性变形阻力增加，因而引起硬化和强化。当含碳量很高时，尽管马氏体的硬度和 强度很

27、高，但由于过饱和度太大，引起严峻的晶格畸变和较大的内应力，致使高碳马氏体针叶内产生很多微裂纹，因而塑性和韧性显著降低。（3） 随着含碳量的增加，钢的硬度增加。8. 何谓等温冷却及连续冷却？试绘出奥氏体这两种冷却方式的示意图。答：等温冷却：把奥氏体快速冷却到Ar1以下某一温度保温，待其分解转变完成后，再冷至室温的一种冷却转变方式。 连续冷却：在肯定冷却速度下，过冷奥氏体在一个温度范围内所发生的转变。10. 试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。答：首先连续冷却转变曲线与等温转变曲线临界冷却速度不同。其次连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下侧，且没有C 曲线的下局部，即共析

28、钢在连续冷却转变时，得不到贝氏体组织。这是由于共析钢贝氏体转变的孕育期很长，当过冷奥氏体连续冷却通过贝氏体转变区内尚未发生转变时就已过冷到 Ms 点而发生马氏体转变，所以不消灭贝氏体转变。11. 淬火临界冷却速度 Vk 的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？答：1化学成分的影响：亚共析钢中随着含碳量的增加，C 曲线右移，过冷奥氏体稳定性增加，则 Vk 减小，过共析钢中随着含碳量的增加，C 曲线左移，过冷奥氏体稳定性减小，则Vk 增大；合金元素中，除Co 和 Al(2.5%)以外的全部合金元素，都增大过冷奥氏体稳定性，使C 曲线右移，则Vk 减小。(2)肯定尺寸的工件在某介质中淬火，其淬

29、透层的深度与工件截面各点的冷却速度有关。假设工件截面中心的冷速高于Vk，工件就会淬透。然而工件淬 火时外表冷速最大，心部冷速最小，由外表至心部冷速渐渐降低。只有冷速大于Vk 的工件外层局部才能得到马氏体。因此，Vk 越小，钢的淬透层越深，淬透性越好。12. 将5mm 的 T8 钢加热至 760并保温足够时间，问承受什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，屈氏体，上贝氏体，下贝氏体，屈氏体+马氏体，马氏体+少量剩余奥氏体；在C 曲线上描出工艺曲线示意图。答：(1)珠光体：冷却至线550范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到珠光体组织。索氏体：冷却至 650600温度范围内等温停留一段时间

30、，再冷却下来得到索光体组织。屈氏体：冷却至 600550温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到屈氏体组织。上贝氏体：冷却至 600350温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到上贝氏体组织。下贝氏体：冷却至 350Ms 温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到下贝氏体组织。屈氏体+马氏体：以大于获得马氏体组织的最小冷却速度并小于获得珠光体组织的最大冷却速度连续冷却，获得屈氏体+马氏体。 马氏体+少量剩余奥氏体：以大于获得马氏体组织的最小冷却速度冷却获得马氏体+少量剩余奥氏体。(2)13. 退火的主要目的是什么？生产上常用的退火操作有哪几种？指出退火操作的应用范围。答：1均匀钢的化学成分

31、及组织，细化晶粒，调整硬度，并消退内应力和加工硬化，改善钢的切削加工性能并为随后的淬火作好组织预备。（2） 生产上常用的退火操作有完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火等。（3） 完全退火和等温退火用于亚共析钢成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材。有时也用于焊接构造。球化退火主要用于共析或过共析成分的碳 钢及合金钢。去应力退火主要用于消退铸件、锻件、焊接件、冷冲压件或冷拔件及机加工的剩余内应力。14. 何谓球化退火？为什么过共析钢必需承受球化退火而不承受完全退火？答：1将钢件加热到 Ac1以上 3050，保温肯定时间后随炉缓慢冷却至600后出炉空冷。2过共析钢组织假设为层状渗碳体和网状二

32、次渗碳体时，不仅硬度高，难以切削加工，而且增大钢的脆性，简洁产生淬火变形及开裂。通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体，以降低硬度，均匀组织、改善切削加工性。17.指出以下零件的锻造毛坯进展正火的主要目的及正火后的显微组织：120 钢齿轮 245 钢小轴 3T12 钢锉刀答：1目的：细化晶粒，均匀组织，消退内应力，提高硬度，改善切削加工性。组织：晶粒均匀细小的大量铁素体和少量索氏体。2目的：细化晶粒，均匀组织，消退内应力。组织：晶粒均匀细小的铁素体和索氏体。3目的：细化晶粒，均匀组织，消退网状Fe C ，为球化退火做组织预备，消退内应力。组织：索氏体和球状渗碳体。3 18. 一批

33、 45 钢试样尺寸15*10mm，因其组织、晶粒大小不均匀，需承受退火处理。拟承受以下几种退火工艺；（1） 缓慢加热至 700，保温足够时间，随炉冷却至室温；（2） 缓慢加热至 840，保温足够时间，随炉冷却至室温；（3） 缓慢加热至 1100，保温足够时间，随炉冷却至室温；问上述三种工艺各得到何种组织？假设要得到大小均匀的细小晶粒，选何种工艺最适宜？答：1因其未到达退火温度，加热时没有经过完全奥氏体化，故冷却后照旧得到组织、晶粒大小不均匀的铁素体和珠光体。（2） 因其在退火温度范围内，加热时全部转化为晶粒细小的奥氏体，故冷却后得到组织、晶粒均匀细小的铁素体和珠光体。（3） 因其加热温度过高，

34、加热时奥氏体晶粒猛烈长大，故冷却后得到晶粒粗大的铁素体和珠光体。要得到大小均匀的细小晶粒，选其次种工艺最适宜。19. 淬火的目的是什么？亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度应如何选择？试从获得的组织及性能等方面加以说明。答：淬火的目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体并配以不同温度回火获得各种需要的性能。亚共析碳钢淬火加热温度 Ac3+3050，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体。由于假设亚共析碳钢加热温度在 Ac1Ac3 之间，淬火组织中除马氏体外，还保存一局部铁素体，使钢的强度、硬度降低。但温度不能超过Ac 点过高，以防奥氏体晶粒粗化，淬火后获得粗大马氏体。3过共析碳钢淬火加热温度Ac +

35、3050，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及剩余奥氏体的混合组织。假设加热温度超过A ，渗1ccm碳体溶解过多，奥氏体晶粒粗大，会使淬火组织中马氏体针变粗，渗碳体量削减，剩余奥氏体量增多，从而降低钢的硬度和耐磨性。淬火温度过高，淬火 后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增加。20. 常用的五种淬火方法是哪几种？说明它们的主要特点及其应用范围。答：常用的淬火方法有单液淬火法、双液淬火法、等温淬火法和分级淬火法。单液淬火法：这种方法操作简洁，简洁实现机械化，自动化，如碳钢在水中淬火，合金钢在油中淬火。但其缺点是不符合抱负淬火冷却速度的要求，水 淬简洁产生变形和裂纹，油淬简洁

36、产生硬度缺乏或硬度不均匀等现象。适合于小尺寸且外形简洁的工件。双液淬火法：承受先水冷再油冷的操作。充分利用了水在高温区冷速快和油在低温区冷速慢的优点，既可以保证工件得到马氏体组织，又可以降低工件 在马氏体区的冷速，削减组织应力，从而防止工件变形或开裂。适合于尺寸较大、外形简单的工件。等温淬火法：它是将加热的工件放入温度稍高于M 的硝盐浴或碱浴中，保温足够长的时间使其完成B 转变。等温淬火后获得B 组织。下贝氏体与回火s下马氏体相比，在碳量相近，硬度相当的状况下，前者比后者具有较高的塑性与韧性，适用于尺寸较小，外形简单，要求变形小，具有高硬 度和强韧性的工具，模具等。分级淬火法：它是将加热的工件

37、先放入温度稍高于M 的硝盐浴或碱浴中，保温25min，使零件内外的温度均匀后，马上取出在空气中冷却。这种方法s可以削减工件内外的温差和减慢马氏体转变时的冷却速度，从而有效地削减内应力，防止产生变形和开裂。但由于硝盐浴或碱浴的冷却能 力低，只能适用于零件尺寸较小，要求变形小，尺寸精度高的工件，如模具、刀具等。局部淬火法：即按其工作条件只是局部要求高硬度，仅对工件需要硬化的局部进展淬火。局部淬火可避开工件其他局部产生变形与裂纹。22. 有两个含碳量为 1.2%的碳钢薄试样，分别加热到 780和 860并保温一样时间，使之到达平衡状态，然后以大于VK 的冷却速度至室温。试问：1哪个温度加热淬火后马氏

38、体晶粒较粗大？答;由于 860加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒较粗大。（2） 哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？答；由于加热温度860已经超过了A ，此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非集中型转变，所以冷却后马氏体ccm含碳量较多。（3） 哪个温度加热淬火后剩余奥氏体较多？答：由于加热温度 860已经超过了A ，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的M 和 M 点，淬火后剩余奥氏体增多。ccmsf（4） 哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？答：由于加热温度 860已经超过了A ，此时碳化物全部溶于奥氏体中，因

39、此加热淬火后未溶碳化物较少ccm（5） 你认为哪个温度加热淬火后适宜？为什么？答：780加热淬火后适宜。由于含碳量为1.2%的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢淬火加热温度Ac +3050，而 780在这个温度范围内，这时淬火后1的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及剩余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度、硬度和耐磨性，而且也具有较好的韧性。25.淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区分？影响钢淬透性的因素有哪些？影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些？答：淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层的力量。不同的钢在同样的条件下淬硬层深不同，说明不同的钢淬透性不同，淬硬层较深的钢淬透性较好。淬硬性： 是指钢以大于临

40、界冷却速度冷却时，获得的马氏体组织所能到达的最高硬度。钢的淬硬性主要打算于马氏体的含碳量，即取决于淬火前奥氏体的含碳量。 影响淬透性的因素： 化学成分C 曲线距纵坐标愈远，淬火的临界冷却速度愈小，则钢的淬透性愈好。对于碳钢，钢中含碳量愈接近共析成分，其C 曲线愈靠右，临界冷却速度愈小， 则淬透性愈好，即亚共析钢的淬透性随含碳量增加而增大，过共析钢的淬透性随含碳量增加而减小。除Co 和 Al2.5%以外的大多数合金元素都使C 曲线右移，使钢的淬透性增加，因此合金钢的淬透性比碳钢好。 奥氏体化温度温度愈高，晶粒愈粗，未溶其次相愈少，淬透性愈好。27. 回火的目的是什么？常用的回火操作有哪几种？指出

41、各种回火操作得到的组织、性能及其应用范围。答：回火的目的是降低淬火钢的脆性，削减或消退内应力，使组织趋于稳定并获得所需要的性能。常用的回火操作有低温回火、中温回火、高温回火。低温回火得到的组织是回火马氏体。内应力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。这种回火主要应用于高碳钢或高碳合金钢制造的工、模具、滚动轴 承及渗碳和外表淬火的零件，回火后的硬度一般为HRC 58-64。中温回火后的组织为回火屈氏体，硬度 HRC35-45，具有肯定的韧性和高的弹性极限及屈服极限。这种回火主要应用于含碳 0.5-0.7%的碳钢和合金钢制造的各类弹簧。高温回火后的组织为回火索氏体，其硬度 HRC 25-35，具有适

42、当的强度和足够的塑性和韧性。这种回火主要应用于含碳 0.3-0.5% 的碳钢和合金钢制造的各类连接和传动的构造零件，如轴、连杆、螺栓等。28. 指出以下组织的主要区分：（1） 索氏体与回火索氏体；（2） 屈氏体与回火屈氏体；（3） 马氏体与回火马氏体。答：由奥氏体冷却转变而成的屈氏体(淬火屈氏体)和索氏体(淬火索氏体)组织,与由马氏体分解所得到的回火屈氏体和回火索氏体组织有很大的区分,主要是 碳化物的形态不同。由奥氏体直接分解的屈氏体及索氏体中的碳化物是片状的,而由马氏体分解的回火屈氏体与回火索氏体中碳化物是颗粒状的。回火索 氏体和回火屈氏体相对于索氏体与屈氏体其塑性和韧性较好。马氏体M是由

43、A 直接转变成碳在Fe 中过饱和固溶体。回火马氏体是过饱和的 固溶体铁素体和与其晶格相联系的 碳化物所组成，其淬火内应力和脆性得到降低。29、生产中所使用的淬火方法有哪几种？答：有五种。即：单液淬火；双液淬火；分级淬火；等温淬火；局部淬火。30. 外表淬火的目的是什么？常用的外表淬火方法有哪几种？比较它们的优缺点及应用范围。并说明外表淬火前应承受何种预先热处理。答：外表淬火的目的是使工件表层得到强化，使它具有较高的强度，硬度，耐磨性及疲乏极限，而心部为了能承受冲击载荷的作用，仍应保持足够的塑性与 韧性。常用的外表淬火方法有：1.感应加热外表淬火；2.火焰加热外表淬火。感应加热外表淬火是把工件放

44、入有空心铜管绕成的感应器线圈内，当线圈通入交变电流后，马上产生交变磁场，在工件内形成“涡流”，表层快速被 加热到淬火温度时而心部仍接近室温，在马上喷水冷却后，就到达外表淬火的目的。火焰加热外表淬火是以高温火焰为热源的一种外表淬火法。将工件快速加热到淬火温度，在随后喷水冷却后，获得所需的表层硬度和淬硬层硬度。 感应加热外表淬火与火焰加热淬火相比较有如下特点:1) 感应加热速度极快,只要几秒到几十秒的时间就可以把工件加热至淬火温度,:而且淬火加热温度高(AC3 以上 80150)。2) 因加热时间短,奥氏体晶粒细小而均匀,淬火后可在外表层获得极细马氏体,使工件外表层较一般淬火硬度高 23HRC,且

45、脆性较低。3感应加热外表淬火后,淬硬层中存在很大剩余压应力,有效地提高了工件的疲乏强,且变形小,不易氧化与脱碳。4)生产率高,便于机械化、自动化,适宜于大批量生产。但感应加热设备比火焰加热淬火费用较贵,修理调整比较困难,外形简单的线圈不易制造外表淬火前应承受退火或正火预先热处理。31. 化学热处理包括哪几个根本过程？常用的化学热处理方法有哪几种？答：化学热处理是把钢制工件放置于某种介质中，通过加热和保温，使化学介质中某些元素渗入到工件表层，从而转变表层的化学成分，使心部与表层具有 不同的组织与机械性能。化学热处理的过程：1 分解：化学介质要首先分解出具有活性的原子；2 吸取：工件外表吸取活性原子而形成固溶体或化合物；3 集中：被工件吸取的活性原子，从外表想内集中形成肯定厚度的集中层。常用的化学热处理方法有：渗碳、氮化、碳氮共渗、氮碳共渗。32. 试述一般渗碳件的工艺路线，并说明其技术条件的标注方法。答：一般渗碳件的工艺路线为：下料锻造正火切削加工渡铜不渗碳部位渗碳淬火低温回火喷丸精磨成品33.氮化的主要目的是什么？说明氮化的主要特点及应用范围。答：在肯定温度(一般在