工程材料与热处理第7章作业题参考答案

1、1、铸铁分为哪几类？其最基本得区别就是什么 ?答:按照碳得存在形态不同铸铁分三类：白口铸铁，碳主要以渗碳体 形式存在，该类铸铁硬、脆，很少直接用；灰口铸铁 ,碳主要以石墨形式存在 ,该类铸铁因石墨形状不同而性能不同，用途不同；麻口铸铁，碳一部分以渗碳体形式存在另一部分以石墨形式存在， 该类铸铁 也硬、脆，很少直接用。2、影响石墨化得因素有哪些 ?就是如何影响得？答：（1） 铸铁得化学成分对石墨化得影响 :碳与硅就是强烈促进石墨化得元素 ; 锰就是阻碍石墨化得元素。它能 溶于铁素体与渗碳体中 , 其固碳得作用，从而阻碍石墨化；硫就是有 害元素, 阻碍石墨化并使铸铁变脆 ; 磷就是一个促进石墨化不

2、显著得I元素。2）冷却速度对石墨化过程得影响：冷却速度越慢，越有利于石墨化。3、在生产中 , 有些铸件表面棱角与凸缘处常常硬度很高 , 难以进行机 械加工，试问其原因就是什么？ 答: 由于结晶时表面棱角与凸缘处冷却速度快不利于石墨化得进行， 形成得组织中存在大量得莱氏体 , 性能硬而脆，切削加工比较困难。4、在铸铁中, 为什么含碳量与含硅量越高时， 铸铁得抗拉强度与硬度 越低？ 答：因为碳与硅就是强烈促进石墨化得元素， 铸铁中碳与硅含量越高 ,越容易石墨化 . 而石墨与基体相比，其强度与塑性都要小得多，石墨减小铸件得有效承载截面积,同时石墨尖端易使铸件在承载时产生应力集中，形成脆性断裂.5、在

3、铸铁得石墨化过程中，如果第一阶段（包括液相中析出一次石墨与奥氏体中析出二次石墨）、第二阶段（共析石墨）完全石墨化、部分石墨化、未石墨化，问它们各获得哪种组织得铸铁?答:铸铁类型石墨化程度罡微纽织断口颜色第一阶段第二阶段灰铸铁充分进行充分进行iF1C灰暗色充分进行部分进行F十PM充分进行不进行PiC麻口铸铁部分进行不进行1 丫灰白相间色 - 1白口铸铁不进行不进行Le+P-i-FejC白无色6、什么就是孕育铸铁？如何进行孕育处理 ？答：经孕育处理后得铸铁称为孕育铸铁。孕育处理就是在浇注前往铁 液中加入少量得孕育剂，改变铁液得结晶条件，从而获得细珠光体基 体加上细小均匀分布得片状石墨得工艺过程。7

4、、为什么说球墨铸铁就是“以铁代钢得好材料？其生产工艺如何？答：球墨铸铁析出得石墨呈球状，对金属基体得割裂作用比片状石墨 小，使铸铁得强度达到基体组织强度得 7 0 90%,所以球墨铸铁得抗拉强度、塑性、韧性不仅高于其它铸铁，而且可与相应组织得铸钢相 媲美,特别就是球墨铸铁得屈强比几乎比钢高一倍，一般钢得屈强比为0、3 0、5,而球墨铸铁得屈强比达0、7-0、&在一般机械设计中，材料得许用应力就是按照屈服强度来确定得，因此，对于承受静 载荷得零件，用球墨铸铁代替铸钢，就可以减轻机器得重量，但球墨 铸铁得塑性与韧性却低于钢。生产工艺:(1)严格要求化学成分，对原铁液要求得碳硅含量比灰铸铁高，降低球

5、墨铸铁中锰，磷，硫得含量；? (2)铁液出炉温度比灰铸较铁更咼， 比补偿球化，孕育处理时铁液温度得损失;(3)进行球化处理，即往铁液中添加球化剂 (4)进行孕育处理;? (5)球墨铸铁流动性较差，收缩较大，因此需要较 高得浇注温度及较大得浇注系统尺寸，多应用冒口，冷铁，采用顺序凝 固原则；(6)进行热处理。8可锻铸铁就是怎样生产得？可锻铸铁可以锻造吗？答：可锻铸铁得生产氛围两个步骤：第一步，浇注成白口铸件坯件； 第二步,石墨化退火。可锻铸铁得可锻只就是表示它得塑性比一般铸铁要好，并不表示可以锻造，可锻铸铁里有石墨，锻造时石墨将发生滑移，形成片状得缺陷, 其性能将会大幅度下降。所以不可锻造。9、

6、为什么可锻铸铁适宜制造壁厚较薄得零件，而球墨铸铁却不宜制造壁厚较薄得零件？ 答：可锻铸铁得力学性能接近于同类基体得球墨铸铁， 但与球墨铸铁 相比,具有铁水处理简易、质量稳定、废品率低等优点。因此，生产 中常用可锻铸铁制作一些截面较薄得零件，而如果用球墨铸铁铸造 易于形成白口 .10、HT2O0 KTH3OO-O6 KTZ55O-O4 QT400- 1 8、QT7O0-02、QT 8000 2等铸铁牌号中得数字分别表示什么性能？具有什么显微组织？这些性能就是铸铁性能 , 还就是热处理后性能？若就是热处理 后性能，请指出其热处理方法 .答: (1)字母后面得两组数字分别表示其最小得抗拉强度值(MP

7、a)与伸长率( )； (2)显微组织：HT20 0珠光体与片状石墨；K TH30 006:铁素体与团絮石墨；KTZ550 0 4 :珠光体与团絮状石墨;QT400-1 8:铁素体F与球状石墨；QT700-02:珠光体P与球状石墨;QT 800- 0 2:珠光体P或S回与球状石墨；(3 ) HT200得抗拉强度与伸长率就是热处理后性能，消除内应力退火;K TH 3 0 0 06:石墨化退火；KTZ5 5 004:石墨化退火；QT4 0 0- 1 8 :退火;QT 700- 0 2:正火;QT800 0 2 :淬火加回火或调质处理.11、试从下列几个方面来比较H T15 0灰铸铁与退火状态得20号

8、钢。(1) 成分 (2)组织(3)抗拉强度 (4)抗压强度 (5)硬度 (6)减摩性 (7)铸造性能(8)锻造性能(9)可焊性 (10)切削 加工性 答：成分:20钢含碳量平均为0、20%硅含量约0、170、3 7%;HT1 50对成分无严格要求 , 只要求其力学性能。 作为灰铸铁 ,一般 C =2、54、0, Si % = 1、0 -2、5, Mn %=0、5-1、4 及微量 S、P。组织:2 0钢退火组织为铁素体+珠光体;H T1 5 0为铁素体+ 珠光体得基体上分布着片状石墨。性能比较:抗拉 强度，MP a抗压强度,MPa硬度HBS减摩性铸造性能锻造性能可焊性切削加工性20钢 411 0

9、好好0012 0HT150 156501好好好0702 4 012、试指出下列铸件应采用得铸铁种类与热处理方法，并说出原因（1）机床床身（2）柴油机曲轴（3）液压泵壳体（4）犁铧（5 ）球磨机衬板答：（1）珠光体灰铸铁，消除内应力退火；（2）球墨铸铁，调质处理,因为球墨铸铁经调制处理后，获得回火索氏体与球状石墨组织，硬度为250 3 8 0HB S,具有良好得综合力学性能；（3）灰铸铁,表面淬火,消除内应力退火；（4）可锻铸铁,石墨化加退火；（5）白口铸铁，淬火加高温回火。1 3、现有铸态下球墨铸铁曲轴一根，按技术要求，其基体应为珠光体组织，轴颈表层硬度为5 055H RC。试确定其热处理方法

10、。答:若要使基体获得珠光体组织,须进行高温正火处理：将铸件加热到 共析温度范围以上，大约9009 5 OC，保温一段时间后，出炉空冷。由于要求表层硬度为 HRC5 0-5 5,还需进行表面淬火处理，如高频淬火等14、根据下表所列得要求，归纳对比几种铸铁得特点种类牌号表示显微组织成分特点（碳当量）生产方法得特点力学、工艺性能用途举例灰铸铁HT（铁素3、热处理：力学性底座，箱体；铁素0 % 消除内能较差，体工作体+珠光4、3 %应力退但生产台体；珠光火工艺简体）+片单。状石墨孕育铸HT珠光体+3、0% 孕育处力学性齿轮，凸铁片状石4、3%理能较好，轮墨生产稍微复杂球墨铸QT（铁素4、2%r5、将铁

11、水力学性柴油机铁体；铁素1%球化与能较好，曲杆，连体+珠光体；珠光体）+球状石墨孕育处生产简杆，齿轮蠕墨铸Ru T（铁素体;铁素体+珠光体；珠光体）+蠕虫状石蠕化处力学性柴油机可锻铸（铁素4、2、5%r3、理与孕育处理能中等力学性KTZ体；珠光得石墨能好于体）+团化退火灰铸铁,絮状石生产工艺复杂气缸，汽缸盖KTH:扳手；KTZ :曲柄15、减摩铸铁与抗磨铸铁在性能及应用上有何差异?答：根据工作条件得不同，耐磨铸铁可以分为减摩铸铁与抗磨铸铁两 类。减磨铸铁用于制造在润滑条件工作得零件，如机床床身、导轨与 汽缸套等。这些零件要求较小得摩擦系数。抗磨铸铁用来制造在于摩 擦条件下工作得零件，如轧辊、球

12、磨机磨球等1 6、铸铁得碳有哪几种存在形式？按铸铁中石墨得形态可将铸铁分为哪些类型？它们得石墨形态各就是什么？ 答:碳得存在形式：以间隙固溶体得形式存在；以F e3C得形式存在;以游离得石墨形式存在。 白口铸铁 :碳以渗碳体形式存在； 灰口铸铁 :片状、球墨铸铁 : 球状、蠕墨铸铁：蠕虫状；可锻铸铁：团絮状。7、钢与铸铁在性能上有何差异 ?为什么 ?答:石墨与基体相比 , 其强度与塑性都要小得多， 石墨减小铸铁件得有 效承载截面积 , 同时石墨尖端易使铸件在承载时产生应力集中，形成 脆性断裂。因此，铸铁得抗拉强度、塑性与韧性比钢低 . 虽然铸铁得 机械性能不如钢 , 但由于石墨得存在 ,却赋予铸铁许多钢所不及得性能：如良好得耐磨性、高得消