机械工程材料-第三版-王运炎-编写-部分课后练习-考试重点习题和答案

机械工程材料_第三版_王运炎_编写__部分课后练习__考试重点习题和答案机械工程材料_第三版_王运炎_编写__部分课后练习__考试重点习题和答案机械工程材料_第三版_王运炎_编写__部分课后练习__考试重点习题和答案资料仅供参考文件编号：2022年4月机械工程材料_第三版_王运炎_编写__部分课后练习__考试重点习题和答案版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：第五章1．定义：马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体，是单相的亚稳组织。淬透性：钢在淬火时能获得淬硬深度的能力，它是刚才本身固有的属性。淬硬性：钢在淬火后能达到最高硬度的能力，它主要取决于马氏体的含碳量。2．热处理加热的目的是什么：消除毛胚中的缺陷，改善其工艺性能，为后续工艺做组织准备；更重要的是热处理能显著提高钢的力学性能，从而充分发挥刚才的潜能，提高工件的使用性能和使用寿命。（得到奥氏体）3．马氏体有几种类型性能特点如何含碳量分别为0.1%，0.2%，0.4%，0.7%，1.0%的钢淬火后分别得到何种马氏体：马氏体组织形态主要有片状和板条状两种基本类型；片状马氏体（高碳马氏体）硬度大，塑性，韧性差。板条状马氏体（低碳马氏体）有良好的塑性和韧性，有较高的断裂韧度和较低的韧脆转变温度等特点；0.1%，0.2%为板条状马氏体，0.4%，0.7%为两种马氏体的混合组织，1.0%为片状马氏体。（0.2%以下为板条状马氏体，1.0%以上为片状马氏体）4．生产中常用的退火方法有哪些退火的目的，加热温度，获得的组织及应用含碳0.6%，0.8%，1.2%的钢,具有晶内偏析的铸件或铸锭，存在内应力的铸件或铸锭分别应该采用哪种退火加热温度是多少得到何组织退火分为完全退火，均匀退火，球化退火，去应力退火；1。完全退火：主要运用于亚共析成分的碳钢和合金钢的铸件，锻件，热轧型材和焊接结构件。目的是细化晶粒，消除内应力和组织缺陷，降低硬度，为随后的切削加工和淬火做好组织准备。加热到Ac3以上30-50℃，保温一段时间，随炉缓慢冷却到600℃以下，在出炉在空气中冷却。2。球化退火：主要运用于共析或过共析成分的碳钢和合金钢。目的是使钢中的碳化物球化，以降低硬度，改善切削加工性，并为淬火做好组织准备。加热到Ac1以上10-20℃，保温一段时间，随炉缓慢冷却到600℃以下，在出炉在空气中冷却。3。均匀化退火：主要运用于合金钢铸锭和铸件，目的是为了消除铸造中产生的枝晶偏析，使成分均匀化。加热到Ac3以上150-200℃，保温10-15h，随炉缓冷到350℃，在出炉冷却。4。去应力退火：主要用于消除合金钢铸锭和铸件，焊接件，冷冲压件以及机加工工件中的残余应力。缓慢加热到Ac1以下100-200℃，保温一段时间，随炉冷却到200℃再出炉冷却；0.6%为完全退火，0.8%，1.2%为球化退火，具有晶内偏析的铸件或铸锭为均匀退火，存在内应力的铸件或铸锭为去应力退火。5．生产中应用的回火有哪几种？加热温度，获得的组织，性能特点如何:1。低温回火（150-250℃）低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性。主要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件。2。中温回火（350-500℃）中温回火所得组织为回火托氏体。其目的是获得高的屈强比，弹性极限和较高的韧性。主要用于各种弹簧和模具的处理。3。高温回火（500-650℃）高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上，将淬火和高温回火相结合的热处理称为调质处理。其目的是获得强度，硬度，塑性，韧性都较好的综合力学性能。光反应运用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。6．机床主轴，弹簧，滚动轴承淬火后应采用哪种回火？机床主轴采用高温回火加低温回火；弹簧采用中温回火；滚动轴承采用低温回火。7．渗碳的目的，渗碳后工件表面及心部含碳量各为多少，渗碳后还应进行何种热处理：经渗碳和淬火，低温回火后，可在零件的表层和心部分别获得高碳和低碳组织，使高碳和低碳钢的不同性能结合在一个零件上，满足了零件的使用性能要求；表层含碳量0.85%-1.05%，心部含碳量0.10%-0.25%；1。直接淬火法：淬火加低温回火。表面：高碳回火马氏体加残留奥氏体。心部：低碳回火马氏体加铁素体。2。一次淬火法。3。二次淬火法。8．正火适用于哪些钢正火的目的是什么加热温度为多少冷却方式和得到的组织：亚共析钢和过共析钢；温度一般为Ac3或Acm以上30-80℃。1。作为普通结构零件的最终热处理。因为正火可以消除铸造或锻造中产生的过热缺陷，细化组织，提高力学性能。2。改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性。可以使其硬度提高，从而改善切削加工性。3。作为中碳结构钢制作的较重要零件的预备热处理，可消除热加工所造成的组织缺陷，改善切削加工性，提高淬火质量。4。消除过共析钢中二次渗碳体网，为球化退火做好组织准备。5。特定情况下代替淬火，回火。习题3．比较45钢，T12钢经过不同热处理后硬度值得高低，并说明其原因加热态水冷后硬度45钢700℃水冷F+PF+P最软45钢750℃水冷F+AF+M较硬45钢840℃水冷AM最硬T12钢700℃水冷粒状PP最软T12钢750℃水冷A+Fe3C粒M+A`+Fe3C粒最硬T12钢900℃水冷粗大A粗M+较多A`较硬习题6.将含碳量1.0%，1.2%的碳钢同时加热到780℃进行淬火，淬火后各为什么组织哪一种钢淬火后的耐磨性更好，为什么都是M+A`+Fe3粒；T12更好，因为Fe3粒更多。习题15.T8钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图所示，若该刚在620℃进行等温转变，并经过不同时间保温后，按图示的1、2、3、4线的冷却速度冷至室温，问各获得什么组织然后再进行中温回火，又获得什么组织

1--M+残A2--S+T+M+残A3,4--S1--回M2--T+回T3,4--S第六章1.名词解释：加工硬化：由于塑性变形度增加，使金属的强度，硬度提高，而塑性下降的现象叫做加工硬化。冷变形加工：凡是金属的塑性变形是在再结晶温度下进行的，称为冷变形加工。在冷变形加工时，必产生加工硬化。热变形加工：在再结晶温度以上进行的塑性变形则称为热变形加工。在热变形加工时，产生的加工硬化可以随时被再结晶所消除。2．简述冷塑性变形对金属性能的影响：金属材料经冷塑性变形后，强度和硬度显著提高，而塑性则很快下降。变形度越大，性能的变化也越大。3．为什么重要的零件都用锻造钢制造：通过热变形加工可以使金属铸锭中的气孔和疏松焊合；在温度和压力作用下，原子扩散速度加快，可消除部分偏析；将粗大的柱状晶粒与枝晶变为细小均匀的等轴晶粒；改善夹杂物，碳化物的形态，大小，分布，可以使金属材料致密度提高。可见，经热塑性变形后，钢的强度，塑性，冲击韧性均较铸态高。故工程上受力复杂，载荷较大的工件大多数要通过热变形加工来制造。第七章1.指出下列钢的类别，其中子母的含义，含碳量及合金元素含量。Q23520CrMnTi4560Si2MnGCr155CrMnMo9SiCr1Cr18Ni9TiW18Cr4VCr12MoV3Cr13T10A2.比较渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢采用的热处理，得到的组织及性能。渗碳体----淬火+低回表面：回M+残A心部：回M+F

表面：高强度，高耐磨性心部：较高的强度和韧性

调质钢----淬火+高回回S具有高的综合力学性能

弹簧钢----淬火+中回回T具有高的弹性极限和疲劳强度

滚动轴承----淬火+低回极细的回M，均匀分布的碳化物和少量残余A具有高硬度高耐磨性，满足轴承性能要求

3．某厂要制汽车齿轮、螺旋弹簧，机床主轴，滚动轴承，请在下列材料中为这些零件选材，制定热处理工艺，得到的组织及性能。4560Si2Mn20CrMnTiGCr15答：1.齿轮20CrMnTi加工工艺：下料→锻造→正火→机械粗加工、半精加工（内孔及端面留磨量）→渗碳（孔防渗）淬火、低温回火→喷丸→校正花键孔→珩（heng）（或磨）齿表面组织高碳回火马氏体+少量残余奥氏体，具有高耐磨性，高疲劳强度满足齿面性能要求。心部低碳回火马氏体+铁素体，具有足够高强度，良好塑性、韧性，满足齿轮心部性能要求。2.机床主轴45加工工艺：备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→高频感应淬火与低温回火→磨削正火得到细的铁素体+珠光体，目的消除锻造的组织缺陷，细化晶粒，改善切削加工性。调质（淬火+高温回火）目的具有良好的综合力学性能，满足工件高强韧性要求。高频感应淬火与低温回火，使工件表面得到极细的回火马氏体，满足工件表面高硬度，高耐磨性，高疲劳强度要求。3.滚动轴承GCr15预备热处理（球化退火）得到粒状珠光体，目的是降低锻造后钢的硬度以利于切削加工，并为淬火作好组织上的准备。最终热处理（淬火与低温回火）得到组织应为极细的回火马氏体、细小而均匀分布的碳化物及少量残余奥氏体。具有高硬度，高耐磨性，满足轴承力学性能要求。习题4.现有20CrMnTi钢制造的汽车齿轮，要求齿面硬化层δ=1.0-1.2mm,齿面硬度为58-62HRC,心部硬度为35-40HRC，请确定其最终热处理方式及最终获得的表层和心部组织。答：加工工艺：下料→锻造→正火→机械粗加工、半精加工（内孔及端面留磨量）→渗碳（孔防渗）淬火、低温回火→喷丸→校正花键孔→珩（heng）（或磨）齿表面组织高碳回火马氏体+少量残余奥氏体，具有高耐磨性，高疲劳强度满足齿面性能要求。心部低碳回火马氏体+铁素体，具有足够高强度，良好塑性、韧性，满足齿轮心部性能要求。习题3.现有40Cr刚制造的机床主轴，心部要求良好的强韧性（200~300HBW),轴颈处要求硬而耐磨（54~58HRC），试问应进行哪种预备热处理和最终热处理热处理后获得甚么组织各热处理工序在加工工艺路线中位置如何安排答：加工工艺：备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→高频感应淬火与低温回火→磨削正火得到细的铁素体+珠光体，目的消除锻造的组织缺陷，细化晶粒，改善切削加工性。调质（淬火+高温回火）目的具有良好的综合力学性能，满足工件高强韧性要求。高频感应淬火与低温回火，使工件表面得到极细的回火马氏体，满足工件表面高硬度，高耐磨性，高疲劳强度要求。习题10.高速工具钢经铸造后为什么要反复锻造高速工具钢铸态组织中出现了莱氏体，属于莱氏体钢。铸造高速工具钢的莱氏体中，共晶碳化物经过高温轧制和锻压，可被粉碎并重新分布，但其分布不均匀性仍不能完全消除。高速工具钢中的碳化物偏析，将使刃具的强度、硬度、耐磨性、热硬性均下降，从而使刃具在使用过程中容易崩刀和磨损。粗大而不均匀的碳化物，是不能用热处理来消除的，只能用锻造的方法（改锻），使碳化物细化并分布均匀。第八章按石墨形态不同