工程材料与成形技术基础答案机械工业出版社

1、庞国星主编工程材料作业第三章答案3-1 、比较下列名词（2）比较索氏体和回火索氏体 , 马氏体和回火马氏体的主要区别。 正火组织：索氏体 S: 属于细珠光体，其中渗碳体呈片状。回火组织 , 淬火后高温回火 , 碳化物从过饱和 F 中析出 ,称为回火索氏体 S 回，呈粒状渗碳体，塑、韧性更好 淬火组织:马氏体:过饱和 F 回火组织:淬火后低温回火，碳化物开始从 M中析出，成为 M 回。保持高硬度，消除内应力，改善脆性。3-2 、 判断下列说法是否正确：（1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。 错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。（2）低碳钢与高碳钢

2、工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。 错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火（提高硬度）或 完全退火。 而高碳钢工件则应进行球化退火 （若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次 正火），其目的都是为了将硬度调整到 HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳 体。（3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。 错误，钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。（4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。（5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。（6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，

3、小件比大件的淬透性好。 正确。同一钢种，其 C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。 基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆。（8）冷却速度越快，马氏体的转变点 Ms和 Mf 越低。 正确。（9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。 错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。（10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量 错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量， 要看加热温度。 完全奥氏体化时， 钢 的含碳量等于奥氏体含碳量， 淬火后即为马氏体含碳量。 如果是部分奥氏体化， 钢的含碳 量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而

4、可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性， 也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。3-4 、什么是钢的回火？钢的回火有哪些过程？。 。 淬火碳钢回火过程中的组织转变对于各种钢来说都有代表性。回火过程包括马氏体 分解，碳化物的析出、转化、聚集和长大，铁素体回复和再结晶，残留奥氏体分解等四类反应。第一阶段回火 （250以下） 马氏体在室温是不稳定的， 填隙的碳原子可以在马氏体内进 行缓慢的移动，产生某种程度的碳偏聚。随着回火温度的升高，马氏体开始分解，在中、 高碳钢中沉淀出 - 碳化物（图 2），马氏体的正方度减小。高碳钢在 50 100回火后观 察到的硬度增高现象， 就是由于 - 碳化物在马

5、氏体中产生沉淀硬化的结果 （见脱溶）。 - 碳化物具有密排六方结构，呈狭条状或细棒状，和基体有一定的取向关系。初生的 -碳化物很可能和基体保持共格。在 250回火后，马氏体内仍保持含碳约 0.25%。含碳低 于 0.2%的马氏体在 200以下回火时不发生 -碳化物沉淀，只有碳的偏聚， 而在更高的 温度回火则直接分解出渗碳体。回火第二阶段回火（ 200300） 残留奥氏体转变。回火到 200300的温度范围，淬火钢 中原来没有完全转变的残留奥氏体， 此时将会发生分解， 形成贝氏体组织。 在中碳和高碳 钢中这个转变比较明显。含碳低于 0.4% 的碳钢和低合金钢，由于残留奥氏体量很少，所 以这一转变

6、基本上可以忽略不计。第三阶段回火（ 200350） 马氏体分解完成，正方度消失。 - 碳化物转化为渗碳体 （Fe3C）。这一转化是通过 - 碳化物的溶解和渗碳体重新形核长大方式进行的。 最初形成 的渗碳体和基体保持严格的取向关系。渗碳体往往在 - 碳化物和基体的界面上、马氏体 界面上、高碳马氏体片中的孪晶界上和原始奥氏体晶粒界上形核（图3）。形成的渗碳体开始时呈薄膜状，然后逐渐球化成为颗粒状的 Fe3C。回火 第四阶段回火（350700） 渗碳体球化和长大， 铁素体回复和再结晶。 渗碳体从 400 开始球化， 600以后发生集聚性长大。过程进行中，较小的渗碳体颗粒溶于基体，而将 碳输送给选择生

7、长的较大颗粒。 位于马氏体晶界和原始奥氏体晶粒间界上的碳化物颗粒球 化和长大的速度最快，因为在这些区域扩散容易得多。铁素体在 350 600发生回复过程。此时在低碳和中碳钢中，板条马氏体的板条内和板 条界上的位错通过合并和重新排列， 使位错密度显著降低， 并形成和原马氏体内板条束密 切关联的长条状铁素体晶粒。原始马氏体板条界可保持稳定到600；在高碳钢中，针状马氏体内孪晶消失而形成的铁素体，此时也仍然保持其针状形貌。在600700间铁素体内发生明显的再结晶，形成了等轴铁素体晶粒。此后， Fe3C 颗粒不断变粗，铁素体晶 粒逐渐长大。3-5 、两个碳的质量分数均为 1.2%的碳钢试件，分别加热到

8、 760和 900，保温时间相 同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问：（1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。 900粗大， 处于完全奥氏体化区， 对于过共析钢 易造成晶粒粗大。（2）哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。 900，处于完全奥氏体化区。（3）哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。 900，处于完全奥氏体化区， 奥氏体 的含碳量即为马氏体含碳量。（4）哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。 900，奥氏体的含碳量越高， Ms和 Mf 就 越低，残余奥氏体量就越多。（ 5）哪个试件的淬火温度较为合理， 为什么？ 760，处于部分奥氏体化区， 加热组织为 奥氏体 +未溶

9、碳化物（阻碍晶粒长大），晶粒细小。同时控制了奥氏体含碳量， 也就控制了 马氏体含碳量， 降低了马氏体脆性。 淬火组织：马氏体+未溶碳化物 +残余奥氏体，保证了 强度、硬度。3-6 、45 钢调质后的硬度为 240HBS，若再进行 200回火，硬度能否提高 ? 为什么? 该钢经淬火和低温回火后硬度 57HRC，若再进行高温回火，其硬度可否降低，为什么 ?45 钢调质后的硬度为 240HBS，若再进行 200回火，不能提高硬度。因为，回火温 度越高， 硬度下降越多， 而调质工艺就是淬火 +高温回火，碳化物已经析出， 铁素体回复， 硬度已经下降了，不能再升高。该钢经淬火和低温回火后硬度 57HRC，

10、若再进行高温回火，硬度可以。因为，回火温 度越高，硬度下降越多。该钢经低温回火，组织是回火马氏体，碳化物还未析出，存在过 饱和， 因此，可继续提高回火温度， 使得硬度降低。 这也是为何经低温回火处理的碳素工 具钢，不能使用很高的切削速度的原因。 高速切削，摩擦生热， 切削温度高于低于回火温 度后，就相当于继续回火。3-7 、T12钢经 760加热后，按照图 3-26 所示的冷却方式进行冷却。问它们各获得何种 组织？并比较它们的硬度。 （图 3-26 ：庞国星教材 P70）冷速 1：相当于水冷，组织：马氏体 +未溶碳化物 +残余奥氏体，硬度： HRC60冷速 2：相当于油冷，组织：索氏体 +未溶

11、碳化物 +马氏体 +残余奥氏体，硬度：不均匀。 冷速 3：相当于炉冷，组织：索氏体 +未溶碳化物（二次渗碳体）硬度： HRC20-30 冷速 4：同冷速 3。已经通过转变完成线，保温时间的延长，不影响组织，但可能晶粒粗 大。3-8 、一根直径为 6mm的45钢棒，先经 860淬火， 160低温回火后的硬度 55HRC，然后 从一端加热，使钢棒各点达到如图 3-27 ，所示温度，问：（图 3-27 ：庞国星教材 P70） 45 钢棒，先经 860淬火， 160低温回火后的硬度 55HRC，组织：回火马氏体 （1）各点的组织是什么？150点：低于 160，组织不变，回火马氏体550点：高于 160

12、，低于 A1 线，相当于高温回火，组织：回火索氏体。750点：高于 A1线，相当于重新加热，部分奥氏体化，组织：奥氏体 +铁素体。840点：高于 A3线，完全奥氏体化，组织：奥氏体。950点：高于 A3线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。 （2）从各点的图示温度缓冷到室温后的组织是什么？150点：低于 160，缓冷到室温后，组织不变，回火马氏体550点：高于 160，低于 A1线，相当于高温回火， 缓冷到室温后， 组织：回火索氏体。 750点：高于 A1线，相当于重新加热，部分奥氏体化，缓冷到室温后，组织：珠光体+铁素体。840点：高于 A3线，完全奥氏体化，组织：奥氏体。缓冷到室温后，组织：

13、珠光体+铁素体。950点：高于 A3 线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。缓冷到室温后，组织：珠光体 +铁素体。（3）从各点的图示温度水冷到室温后的组织是什么？150点：低于 160，水冷到室温后，组织不变，回火马氏体。550点：高于 160，低于 A1线，相当于高温回火， 水冷到室温后， 组织：回火索氏体。 750点：高于 A1线，相当于重新加热，部分奥氏体化，水冷到室温后，组织：马氏体+铁素体。840点：高于 A3线，完全奥氏体化，组织：奥氏体。水冷到室温后，组织：马氏体950点：高于 A3 线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。水冷到室温后，组织：粗大马 氏体3-9 、现有 20 钢和 40钢制造的齿轮各一个，为提高齿轮的硬度和耐磨性，宜采用何种热 处理工艺？（1）20 钢齿轮，要求齿面耐磨，心部强韧， 。 锻造正火机加工渗碳，淬火，低温回火精加工（2）40 钢齿轮，要求齿面耐磨，心部强韧要求不高 锻造完全退火机加工整体调质（淬火 +高温回火）齿面高频表面淬火，低温回火 精加工（磨齿）3-10 、用 T12钢制造锉刀和用 45 钢制造较重要的螺栓，工艺路线均为： 锻造热处理机加工热处理精加工。对两工件：（1） 说明预备的工艺方法和作用（2） 制订最终热处理的工艺规范（加热温度、冷却