金属材料作业习题和答案

1、1根据 Fe-Fe3C 相图，说明产生下列现象的原因：1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高；答：钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高。2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；答：因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。3）在 1100，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造；答：在 1100时，含碳 0.4% 的钢的组织为

2、奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）；答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。5）钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝；答：T8 ， T10,T12属于碳素工具钢

3、，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。答：因为钢的含碳量范围在0.02%2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。2.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：大部分溶于铁素体中

4、，形成置换固溶体，并使铁素体强化：另一部分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

5、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升高，使钢变脆。3下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。答：手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q215、Q235。车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、35、40、45、50。4.指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途：Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、4

6、0、45、08、20、T8、T10A、T12A答：Q235-AF：普通碳素结构钢，屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。Q235-C:屈服强度为235MPa的C级普通碳素结构钢，Q195-B: 屈服强度为195MPa的B级普通碳素结构钢，Q255-D: 屈服强度为255MPa的D级普通碳素结构钢，Q195、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、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，可进行焊接。通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。40:含碳量为

7、0.4%的优质碳素结构钢。45含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。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%的优质碳素结构钢。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%的优质碳素结构钢。用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、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%的优质碳素结构钢，容器专用钢。20G：含碳量为0.2%的优质碳素结构钢，锅炉专用钢。T8：

8、含碳量为0.8%的碳素工具钢。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。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。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

9、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，因而强度和硬度升高，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？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，它是由许多互相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

10、在光学显微镜下呈黑色针叶状，在电镜下观察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基本类型？它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？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。低碳马氏体的晶体结构为体心立方。随含碳量增加，逐渐从体心立方向体心正方转变。含碳量较高的钢的晶体结构一

11、般出现体心正方。低碳马氏体强而韧，而高碳马氏体硬而脆。这是因为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高，但由于过饱和度太大，引起严重的晶格畸变和较大的内应力，致使高碳马氏体针叶内产生许多微裂纹，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.确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；答：再结晶退火。目的：使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加工硬化现象，降低了硬度，消除

12、内应力。细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度以消除加工硬化现象。组织：等轴晶的大量铁素体和少量珠光体。2）ZG35的铸造齿轮答：完全退火。经铸造后的齿轮存在晶粒粗大并不均匀现象，且存在残余内应力。因此退火目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。组织：晶粒均匀细小的铁素体和珠光体。3）锻造过热后的60钢锻坯；答：完全退火。由于锻造过热后组织晶粒剧烈粗化并分布不均匀，且存在残余内应力。因此退火目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。组织：晶粒均匀细小的少量铁素体和大量珠光体。4）具有片状渗碳体的T12钢坯；答：球化退火。由于T12钢坯里的渗碳体呈

13、片状，因此不仅硬度高，难以切削加工，而且增大钢的脆性，容易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。组织：粒状珠光体和球状渗碳体。9.指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织：（1）20钢齿轮 （2）45钢小轴 （3）T12钢锉刀答：（1）目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，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，消除内应力。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，消除网状Fe3C，为球化退火做组织准备，消除内应

14、力。组织：索氏体和球状渗碳体。10.指出下列工件的淬火及回火温度，并说明其回火后获得的组织和大致的硬度：（1）45钢小轴（要求综合机械性能）；（2）60钢弹簧；（3）T12钢锉刀。答：（1）45钢小轴（要求综合机械性能），工件的淬火温度为850左右，回火温度为500650左右，其回火后获得的组织为回火索氏体 ，大致的硬度2535HRC。（2）60钢弹簧，工件的淬火温度为850左右，回火温度为350500左右，其回火后获得的组织为回火屈氏体 ，大致的硬度4048HRC。（3）T12钢锉刀，工件的淬火温度为780左右，回火温度为150250，其回火后获得的组织为回火马氏体 ，大致的硬度60HRC。

15、11.化学热处理包括哪几个基本过程？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，从而改变表层的化学成分，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 吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶体或化合物；3 扩散：被工件吸收的活性原子，从表面想内扩散形成一定厚度的扩散层。常用的化学热处理方法有：渗碳、氮化、碳氮共渗、氮碳共渗。12.拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为：锻造热处理机加工热处理磨加工（1） 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；（

16、2） 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度；（3） 制定最终热处理工艺规定（温度、冷却介质）答：（1）工艺路线为：锻造退火机加工淬火后低温回火磨加工。退火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力。（2）终热处理后的显微组织为回火马氏体 ，大致的硬度60HRC。（3）T10车刀的淬火温度为780左右，冷却介质为水；回火温度为150250。13.选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，并且钢材具有足够的淬透性）：（1）某机床变速箱齿轮（模数m=4），要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45钢；（2）某机床主轴

17、，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（HRC 50-55），材料选用45钢；（3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA。答：（1）下料锻造正火粗加工精加工局部表面淬火+低温回火精磨成品（2）下料锻造正火粗加工调质精加工局部表面淬火+低温回火精磨成品（3）下料锻造退火粗加工调质精加工氮化研磨成品14.某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有良好的韧性（Ak>40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45

18、钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。试说明：（1）原45钢各热处理工序的作用；（2）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，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？答：（1）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；局部表面淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。 （2）不能。改用15钢后按原热处理工序会造成心部较软，表面硬，会造成表面脱落。 （3）渗碳。15.W18Cr4V钢的Ac1约为820，若以一般工具钢Ac1+30-50常规方法来确定淬火加热温度，在最终热处理后能否达到高速切削

19、刃具所要求的性能？为什么？W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560三次回火，又是为什么？答：1、若以一般工具钢Ac1+30-50常规方法来确定W18Cr4V钢淬火加热温度，在最终热处理后不能达到高速切削刃具所要求的性能。因为若按常规方法来确定淬火加热温度，则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Ac1的温度，既1280左右。18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560三次回火，这是为消除残余奥氏体。2、这是为了消除残余奥氏体。16. 常用测量金属硬度的方法有哪些？各以什么来衡量其硬度？1、金属硬度检测主要有

20、两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种试验方法是应用最广的，它们是金属硬度检测的主要试验方法。这里的洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检验，据统计，目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。可分为压入发、刻画发、回跳法和摆动法。这里包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主要用于大型的，不可移动工件的硬度检测。2、用布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微维氏

21、硬度来衡量。17.淬透性和淬硬性的区别？影响钢淬透性的因素有哪些？1、淬透性定义 :在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它表示钢接受淬火的能力。钢材淬透性好与差，常用淬硬层深度来表示。淬硬层深度越大，则钢的淬透性越好。钢的淬透性是钢材本身所固有的属性，它只取决于其本身的内部因素，而与外部因素无关。钢的淬透性主要取决于它的化学成分，特别是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加热温度和保温时间等因素有关。淬透性好的钢材，可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减少变形和开裂。淬硬性（hardening capacity）

22、 指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。主要取决于马氏体中的含碳量，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。其他合金元素的影响比较小。淬透性才是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力。其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布表示。 淬硬性是指在理想的淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度，也称可硬性。 2、影响淬硬性的因素有：1.化学成分2.奥氏体化温度：温度越高，晶体越粗，未溶第二相越少，淬透性越好。18. 比较合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、轴承钢的成分、热处理、性能的区别及应用范围。类 别 含碳量 典型牌号 最终热处理方法 性能 主

23、要用途合金合金渗碳钢 0.100.25 20CrMnTi 淬火+低温回火 高硬度、耐磨性 变速齿轮、凸轮合金调质钢 0.250.50 40Cr 淬火+高温回火 较好综合性能 主轴等复杂受力件合金弹簧钢 0.450.70 60SiMn 淬火+中温回火 提高弹性极限 弹簧等弹性零件滚动轴承钢 0.951.15 GCr15 淬火+低温回火 高强度和抗压强度 滚动轴承19. 比较低合金工具钢和高合金工具钢的成分、热处理、性能的区别及应用范围。类型 含碳量 预热处理 最终热处理方法 性能 应用范围高碳低合金工具钢 0.85%1.10% 球化退火 淬火+低温回火 良好的淬透性，回火抗力和耐磨性 低速和中速

24、切削刀具、中等负荷的冷成型模具及量具高碳高合金工具钢 0.7%0.9% 球化退火 淬火+高温回火 优异的淬透性，回火抗力、红硬性与耐磨性 高速切削或形状复杂的刃具、还应用于冷、热变形模具、车刀、铰刀20.下列零件和构件要求材料具有哪些主要性能?应选用何种材料(写出材料牌号)? 应选择何种热处理?并制订各零件和构件的工艺路线。 (1)大桥 (2)汽车齿轮 (3)镗床镗杆 (4)汽车板簧 (5)汽车、拖拉机连杆螺栓 (6)拖拉机履带板 (7)汽轮机叶片 (8)硫酸、硝酸容器 (9)锅炉 (10)加热炉炉底板 （1）大桥： 低合金高强钢 良好的塑性以及韧性、焊接性 正火 热轧-空冷-焊接-正火 (2

25、)汽车齿轮: 合金渗碳钢 高硬度和耐磨性、高韧性 渗碳 下料锻造正火切削加工渗碳淬火低温回火喷丸磨削加工（3）镗床镗杆：合金调质钢 高强度、塑性和韧性 淬火+高温回火 下料-锻造-退火-粗加工-调质-精加工-氯处理-研磨（4）汽车板簧：合金弹簧钢 高弹性极限和屈服应力 淬火+高温回火 下料-加热压弯-淬火-中温回火-喷丸-成品（5）汽车、拖拉机连杆螺栓：合金调质钢 高强度、塑性和韧性 淬火+高温回火 下料-锻造-退火-粗加工-调质-精加工-氯处理-研磨（6）拖拉机履带板 耐磨钢 高韧性、加工硬化、硬度低 固溶处理 下料-锻造-保温-固溶强化（7）汽轮机叶片：不锈钢 耐蚀性、高强度 下料-锻造-

26、空冷-退火-回火 （8）硫酸、硝酸容器：镍基耐蚀合金 高塑性、低温韧性 加工硬化、良好的硬化 下料-锻造-空冷-退火-回火（9）锅炉：不锈钢、锅炉用钢、耐蚀钢 高热稳定性、高热强度 正火 下料-锻造-正火（10）加热锅炉：高温合金钢 高热稳定性、高热强度 固溶强化+时效强化 下料-锻造-空冷-固溶强化+时效强化21.判断下列钢号的类别、 成分、 常用的热处理方法及使用状态下的显微组织和用途：16Mn、ZGMnl3、40Cr、35CrMo、20CrMnTi、4Crl3、GCrl5、60Si2Mn、Crl2MoV、3Cr2W8V、9SiCr、5CrNiMo、W18Cr4V、CrWMn、 1Crl8

27、Ni9Ti、38CrMoALA。16Mn：低合金结构钢 C、Mn、Si 正火 铁素体+珠光体 桥梁、车轴、大型容器ZGMnl3：高锰钢 C、Mn、Si、P、Cr 淬火 片状马氏体 球磨机衬板、控推机斗齿等40Cr：合金调质钢 C、Mn、Si、Cr 调质 回火索氏体 轴类、连杆螺栓、空气阀35CrMo：合金调质钢 C、Mn、Si、Cr、Mo 调质 回火索氏体 两轴 、连杆、大截面轴20CrMnTi：合金调质钢 C、Mn、Si、Cr 渗碳、淬火、回火 铁素体+低温马氏体 变速箱、齿轮4Crl3：不锈钢 C、Mn、Si、Cr、P、S 淬火、回火 马氏体 热油轴泵、阀门、手术刀片GCrl5：滚珠轴承钢

28、 C、Mn、Si、Cr 球化退火、淬火、回火 回火马氏体+细粒状碳化物 D=25mm滚珠，25-50mm钢球60Si2Mn：合金弹簧钢 C、Mn、Si 淬火+回火 回火托氏体 截面<25mm各种螺旋弹簧Crl2MoV：低碳合金工具钢 C、Mn、Si、Cr、V 淬火+低温回火 回火马氏体+细粒状碳化物 标准工具与量规、螺纹滚模3Cr2W8V：低碳合金工具钢 C、Mn、Si、Cr、W、V 淬火+低温回火 回火马氏体+细粒状碳化物 高应力压膜、压铸模9SiCr：低碳合金工具钢 C、Mn、Si、Cr 淬火+低温回火 回火马氏体+细粒状碳化物 冷冲模、冷轧棍、钻头5CrNiMo：低碳合金工具钢 C

29、、Mn、Si、Cr、Mo、Ni 淬火+低温回火 回火马氏体+细粒状碳化物 热轧模、大型锻模W18Cr4V：髙透钢 C、Mo、Cr、W 淬火+低温回火 回火马氏体+细粒状碳化物 高速切削用车刀、刨刀、钻头、铣刀CrWMn：低碳合金工具钢 C、Mn、Si、Cr、W 淬火+低温回火 回火马氏体+细粒状碳化物 拉刀、量规、形状复杂的高精冲模1Crl8Ni9Ti：不锈钢 C、Mn、Si、Cr、Ni、Ti、P、S 淬火+回火 奥氏体 制作耐腐蚀的设备零件38CrMoALA：合金调质钢 C、Mn、Si、Cr、Ni、Cn、Mo、P、S、Al 正火、高温回火 回火索氏体、齿轮、高压阀门、气缸等。22. 常用的淬

30、火方法有哪几种？说明它们的主要特点及其应用范围。等温淬火法和分级淬火法有何区别？单介质淬火 工件在一种介质中冷却，如水淬、油淬。优点是操作简单，易于实现机械化，应用广 泛。缺点是在水中淬火应力大，工件容易变形开裂；在油中淬火，冷却速度小，淬透直径 小，大型工件不易淬透。双介质淬火 工件先在较强冷却能力介质中冷却到 300左右，再在一种冷却能力较弱的介质中冷 却，如：先水淬后油淬，可有效减少马氏体转变的内应力，减小工件变形开裂的倾向，可 用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。双液淬火的缺点是难以掌握双液转换的时刻，转 换过早容易淬不硬，转换过迟又容易淬裂。为了克服这一缺点，发展了分级淬火法。分级淬

31、火 工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火，盐浴或碱浴的温度在 Ms点附近，工件在这一温度停 留 2min5min，然后取出空冷，这种冷却方式叫分级淬火。分级冷却的目的，是为了使工 件内外温度较为均匀，同时进行马氏体转变，可以大大减小淬火应力，防止变形开裂。分 级温度以前都定在略高于 Ms 点，工件内外温度均匀以后进入马氏体区。现在改进为在略 低于 Ms 点的温度分级。实践表明，在 Ms 点以下分级的效果更好。例如，高碳钢模具在 160的碱浴中分级淬火，既能淬硬，变形又小，所以应用很广泛。等温淬火 工件在等温盐浴中淬火，盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于 Ms)，工件等温停留较长 时间，直到贝氏体转变结束

32、，取出空冷。等温淬火用于中碳以上的钢，目的是为了获得下 贝氏体，以提高强度、硬度、韧性和耐磨性。低碳钢一般不采用等温淬火。 23.试述石墨形态对铸铁性能的影响。（仅供参考） 1、灰铸铁中石墨呈片状，片状石墨的强度、塑性、韧性几乎为零,存在石墨地方就相当于存在孔洞、微裂纹,它不仅破坏了基体的连续性,减少了基体受力有效面积,而且在石墨片尖端处形成应为集中,使材料形成脆性断裂。石墨片的数量越多,尺寸越粗大,分布越不均匀,铸铁的抗拉强度和塑性就越低。由于灰铸铁的抗压强度、硬度与耐磨性主要取决于基体,石墨存在对其影响不大。故灰铸铁的抗压强度一般是抗拉强度的3-4倍。 2、 球墨铸铁中石墨呈球状，所以对金

33、属基体的割裂作用较小,使得基体比较连续,在拉伸时引起应力集中的现象明显下降,从而使基体强度利用率从灰铸铁的30%50%提高到70%90%,这就使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度不仅高于其它铸铁,而且可以与相应组织的铸钢相比。3、可锻铸铁中石墨呈团絮状。与灰铸铁相比对金属基体的割裂作用较小,可锻铸铁具有较高的力学性能,尤其是塑性与韧性有明显的提高。4、蠕墨铸铁：石墨长宽比值明显比片状小，尖端变元变钝，对机体的切割作用减小，应力集中减小，故蠕墨铸铁的抗拉强度、塑性、硬度、疲劳强度等均优于灰铸铁，而接近球墨铸铁，此外，导热性，可切削加工型均优于球墨铸铁。24. 指出下列合金的类别，牌号或代号

34、意义及主要用途。(1) ZL102、ZL109、ZL303、ZL401 (2) 2A12(原 LYl2)、2A70(原 LD7)、3A21(原 LF21)、5A05(原 LF5) (3) H70、ZCuZn38、ZCuZnl6Si4、HPb63-3 (4) ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuPb30、ZcuA19Mn2、QBe2 (5) ZSnSbllCu6、ZPbSbl6Snl6Cu2、ZCuPb15Sn8、ZA1Sn6CulNi1(1) 铸造铝合金ZL102 铝硅合金 成型复杂零件ZL109 铝硅合金 较高温度下工作的零件ZL303 铝镁合金 大气或海洋中的零件ZL401 铝锌合金 结构形状

35、复杂的零件(2)变形铝合金2A12(原 LYl2):硬铝合金， LY代表硬铝， 高强度的结构零件2A70(原 LD7)：锻铝合金， LD代表锻铝 内燃机活塞和在高温下工作的复杂 锻件、板材可作高温下工作的结构件3A21(原 LF21)：防锈铝合金，LF代表防锈铝， 焊接油箱、油管铆钉以及轻载荷零件及制品5A05(原 LF5)：防锈铝合金， LF代表防锈铝， 焊接油箱、油管、焊条、铆钉以及中等载荷零件及制品(3) 加工黄铜、铸造黄铜H70 简单黄铜 H代表黄铜，70代表：平均铜的质量分数70%，弹壳，造纸用管，机械和电气用件ZCuZn38 铸造黄铜 一般结构架和耐蚀零件ZCuZnl6Si4 铸造

36、黄铜 接触海水的工作管配件，以及水泵、叶轮，旋塞和在空气，淡水中工作的零件HPb63-3:： 铅黄铜 H主加元素符号铜及各合金元素的平均质量分数（w×100） 钟表、汽车、拖拉机及一般机器零件(4)uSn5Pb5Zn5 加工锡青铜 高负荷、中等滑速下的耐磨腐蚀零件ZCuPb30 铸造铅青铜 高滑速的双金属轴瓦ZcuA19Mn2 铸造铝青铜 管路配件和要求不高的耐磨件QBe2 加工铍青铜 重要的弹簧和弹性元件（5）轴承合金ZSnSbllCu6 锡基轴承合金 大功率机器轴承ZPbSbl6Snl6Cu2 铅基轴承合金 轻负荷高速轴承ZCuPb15Sn8 铅基轴承合金 表面压力高、又有测压的

37、轴承ZA1Sn6CulNi1 铅基轴承合金 高速、重载荷的发动机轴承25. 何谓陶瓷?陶瓷的组织由哪些相组成?它们对陶瓷性能各有何影响? 1、原来的陶瓷就是指陶器和瓷器的通称。也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。陶瓷是由金属（类金属）和非金属元素之间形成的化合物。陶瓷材料指所有无机非金属材料。是用天然或人工合成的粉状化合物，经成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。2、陶瓷的组成：晶相、玻璃相、气相。3、晶相：陶瓷显微结构中由晶体构成的部分。在陶瓷显微结构中可以是单相或多相组成。晶相一般是由离子键和共价键结合而成，常是两种键的混合键，从而决定了陶瓷的熔点、高耐热性、高化学稳定性、高绝缘性及高脆性。 玻璃相：它存在于晶粒与晶粒之间，起着胶黏作用，降低烧结的温度，抑制晶粒的长大和填充气孔。气相：是指陶瓷中的气孔，它是在陶瓷生产过程中形成并被保留下来的。气孔的存在降低了陶瓷的密度，能吸收震动，并进一步降低了导热系数。但也导致陶瓷强度下降，介电损耗增大，绝缘性降低。26. 陶瓷材料的主要结合键