机械制造基础第2章答案

1、第二章思考题与习题及答案2-1 何谓热处理？其目的是什么？它有哪些基本类型？答：钢的热处理是钢在固体范围内，通过加热、保温和冷却来改变钢的内部组织结构，从而改善钢的性能的一种工艺。热处理的目的是改善钢的工艺性能和使用性能。热处理的基本类型包括：普通热处理（包括退火、正火、淬火、回火）与表面热处理（包括表面淬火与化学热处理）。 2-2 退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？答：退火的主要目的是：细化晶粒，改善钢的力学性能；降低硬度，提高塑性，以便进一步切削加工；去除或改善前一道工序造成的组织缺陷或内应力，防止工件的变形和开裂。常用的退火方法有：完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火、去应

2、力退火等。2-3 根据下表，归纳比较共析碳钢过冷奥氏体冷却转变中几种产物的特点？转 变 产 物采用符号形成条件显微组织特征力学性能特点珠光体P共析反应时生成的F和Fe3C混合物F和Fe3C片层结构强度较高，塑性、韧性和硬度介于F和Fe3C之间索氏体S过冷奥氏体在650600范围内等温时形成F和Fe3C较细的片层结构强度、硬度以及塑性和韧性优于珠光体托氏体T过冷奥氏体在600550范围内等温时形成F和Fe3C极细的片层结构强度、硬度以及塑性和韧性优于索氏体上贝氏体B上过冷奥氏体在550350范围内等温时形成纤维组织呈羽毛状强度和韧性较差下贝氏体B下过冷奥氏体在350Ms围内等温时形成纤维组织为针

3、状比上贝氏体有较高的硬度和强度马氏体M奥氏体直接冷到Ms以下形成的板条状片状较高的强度和硬度2-4 临界冷却速度的意义是什么？它与C曲线的位置有什么关系？对淬火有什么实际意义？答：奥氏体全部过冷到Ms以下转变为马氏体的最小冷却速度，称为临界冷却速度。临界冷却速度与C曲线相切。对淬火而言，冷却速度要大于临界冷却速度，才能获得马氏体组织，否则，只能获得非马氏体组织。2-5 正火与退火的主要区别是什么？如何选用？答：正火比退火的冷却速度要快些，得到的组织细一些，可获得索氏体组织，力学性能高于退火。选用时主要应根据含碳量、使用性能以及经济性等来考虑。正火可用于普通结构零件的最终热处理及重要零件的预备热

4、处理。过共析钢在球化退火前用正火来消除组织中的网状渗碳体。正火也可用于改善低碳钢的切削加工性。一般认为，金属材料的硬度在160230HBW范围内，切削加工性能较好，而低碳钢退火状态的硬度普遍低于160HBW，切削时易“粘刀”，零件的表面质量也较差，经正火后，可适当提高其硬度，改善切削加工性。2-6 淬火的主要目的是什么？常用的淬火方法有哪些？答：淬火是使钢强化的最重要的方法，其主要目的是为了获得马氏体组织，提高钢的力学性能。生产上常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等。2-7 什么是马氏体？马氏体组织形态有哪两种？马氏体的性能如何？获得马氏体组织的条件是什么？答：碳在a-Fe

5、中的过饱和固溶体，称为马氏体，用“M”表示。马氏体的形态主要有两种：板条马氏体和片状马氏体。当奥氏体含碳量小于0.2%时，淬火组织中马氏体几乎全部是板条状，板条马氏体也称低碳马氏体。当奥氏体含碳量大于1%时，淬火组织中马氏体几乎全部是片状，片状马氏体也称高碳马氏体。含碳量在0.2%1%的碳钢淬火组织为片状马氏体和板条马氏体的混合组织。马氏体的力学性能与含碳量有关，其硬度随含碳量的增加而增加，但当其含碳量超过0.6%时，由于残留奥氏体的增多，硬度增加不明显。高碳马氏体硬而脆，低碳马氏体具有较高的硬度和强度，而且韧性也较好，所以低碳马氏体得到了广泛的应用。获得马氏体组织的条件是要以大于临界冷却速度

6、的速度进行冷却。2-8 列表说明完全退火、正火、淬火、回火的含义、目的、加热温度范围及冷却特点。热处理名称含义目的加热温度范围冷却特点完全退火完全退火是将钢加热到Ac3以上30°C 50°C，保温一定时间，然后缓慢（随炉）冷却至600°C以下出炉空冷至室温的热处理工艺。细化晶粒，改善钢的力学性能；降低硬度，提高塑性，以便进一步切削加工；去除或改善前一道工序造成的组织缺陷或内应力，防止工件的变形和开裂。Ac3以上30°C 50°C缓慢（随炉）冷却正火正火是将工件加热至Ac3或Accm以上30°C 50°C，保温后从炉中取出空冷

7、的一种热处理工艺。正火的主要目的是细化晶粒，均匀组织，改善钢的力学性能；消除铸、锻和焊接件的内应力；调整硬度，以改善切削加工性。Ac3或Accm以上30°C 50°C在空气中冷却淬火将钢加热到Ac3或Ac1以上30°C 50°C，保温后快速冷却的一种热处理工艺，。淬火是使钢强化的最重要的方法，其主要目的是为了获得马氏体组织，提高钢的力学性能Ac3或Ac1以上30°C 50°C大于临界冷却速度快冷 回火回火是将淬火钢加热到A1以下的某一温度，保温后在油中或空气中冷却的一种热处理工艺。通过回火处理，可以降低脆性，减小或消除内应力，稳定组织

8、，以保证工件在使用过程中的尺寸稳定性。A1以下的某一温度油中或空气中冷却2-9 什么是调质处理？钢经调质后获得什么组织？调质适用于哪些零件？答：淬火加高温回火的工艺称为调质处理，目的是获得强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。钢经过调质后得到回火索氏体（铁素体和粒状渗碳体的机械混合物），硬度约为2035HRC，其性能特点是既具有足够的强度，又具有良好的塑性和韧性，即具有良好的综合力学性能。广泛用于汽车、 拖拉机、机床等的重要结构零件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类。2-10 什么叫回火？钢淬火后为什么必须及时回火？实际生产中常用哪几种回火工艺？各适用于哪些零件？答：回火是将淬火钢加热到A1以下

9、的某一温度，保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。钢在淬火后通过及时回火处理，可以降低脆性，提高韧性和塑性，满足工件对使用性能的要求；减小或消除内应力；稳定工件尺寸。 根据回火的加热温度，一般将回火分为三类： 1）低温回火（150°C250°C），主要用于各种工具、模具及滚动轴承、渗碳件等。2）中温回火（350°C500°C），常用于弹簧和某些高强度零件。3）高温回火（500°C650°C），广泛用于汽车、 拖拉机、机床等的重要结构零件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类。2-11 什么是表面热处理？常用的方法有哪些？哪些零件需要进行表面热处理？

10、答：仅对钢的表面加热和冷却而不改变钢表层化学成分的热处理工艺称为表面淬火。常用的方法有表面淬火和化学热处理。在扭转、弯曲以及交变载荷或易磨损条件下工作的零件，如轴、齿轮、凸轮等，要求其表面有高的强度、硬度、耐磨性、疲劳极限，而心部保持足够的塑性和韧性。应采用表面热处理。2-12 什么是化学热处理？它与一般热处理比较有何特点？常用的方法有哪些？答：化学热处理是将钢件置于一定介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分和组织，从而使工件表层具有某些特殊的力学性能或物理、化学性能的一种热处理工艺。它与一般热处理比较，其特点是表面除了组织发生改变外，化学成分也发生了变化。常用的方法有渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗等。2-13 什么叫渗碳和渗氮？经渗碳和渗氮后钢具有什么特点？举例说明其应用。答：渗碳是向钢的表层渗入碳原子的过程，即把零件置于渗碳介质中加热至900°C 950°C保温，使钢件表层增碳。渗氮又称氮化，是向钢的表层渗入氮原子的过程。钢经渗碳和渗氮后，表层具有较高的强度、硬度、耐磨性和抗疲劳性。2-14 常用的工程材料的表面处理方法有哪些？答：常用的工程材料的表面处理方法有：气相沉积、化学转化膜技术、