工程材料与热处置作业题参考答案

奥氏体晶粒大小与哪些因素有关？为何说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能？奥氏体晶粒大小是影响利用性能的重要指标，主要有以下因素影响奥氏体晶粒大小〔1〕加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大〔2〕加热速度。加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，〔3〕钢的化学成份。在必定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的集中速度及铁的自集中速度增大，晶粒长大偏向增加，但当含碳量超过必定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥〔4〕钢的原始组织。钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，一样的加热条件下奥氏体晶粒越细小。传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k，σs服强度，d晶粒越细小，强度越高。但是常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，另外塑性，韧性也较好。物？试列表比较它们的组织和性能。转变 组织 性能产物珠光体是铁素体和渗碳体的机珠 珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳光体越小。贝氏体黑色针状。

体之间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较好。下贝氏体强度较高，塑性和韧性也较好，具有良好的综合力学性能。板条状马氏体具有较高硬度、较高强板条状马氏体由一束束平行的马 度与较好塑性和韧性相协作的良好的综合长条状晶体组成其单个晶体的立体氏 力学性能。针片状马氏体具有比板条状马形态为板条状针片状马氏体由互成体 氏体更高的硬度，但脆性较大，塑性和韧确定角度的针状晶体组成。性较差。550℃的孕育期最短，转变速度最快？由于过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素把握：一个是旧与越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，则加速过冷奥氏体的转变速度；但原子集中系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。高温时，自由能差ΔG起主导作用；低温时，原子集中系数起主导作用。处于“鼻尖”温度时，两个因素综合作用的结果，使转变孕育期最短，转变速度最大。推断以下说法是不是正确，为何？钢在奥氏体化冷却，所形成的组织主要取决于钢的加热速度。低碳钢和高碳钢零件为了切削便利，可预先进展球化退火处置。过冷奥氏体的冷却速度越快，钢件冷却后的硬度越高。钢经淬火后处于硬脆状态。马氏体中的碳含量等于钢中的碳含量。〔1〕错误，取决于钢的冷却速度。〔假设网状渗碳体严峻则在球化退火前增加一次正火HB200渗碳体。错误，钢的硬度主要取决于含碳量。正确。淬火后即为马氏体含碳量。假设是是部份奥氏体化，钢的含碳量一部份溶入奥氏体，一部份是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量太高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含碳量。Vk？其主要影响因素有哪些？Vk是指淬火临界冷却速度。其主要受化学成份的影响：亚共析钢随着含碳量的增加，C曲线右移，过冷奥氏体稳定性增加，则Vk性减小，VkCoAl增大过冷奥氏体稳定性，使CVk什么是马氏体？其组织形态和性能取决于什么因素？马氏体是在碳在α-Fe中的过饱和固溶体。马氏体最初是在钢〔中、高碳钢〕中觉察的：将钢加热到必定温度〔形成奥氏体〕后经快速冷却〔淬火组织形态和性能取决于材料的成份和淬火速度。马氏体转变有何特点？为何说马氏体转变是一个不完全的转变？相变的无集中性。切变共格性。相与母相之间有必定的位向关系与惯习面。马氏体转变在一个温度范围内完成。马氏体转变是一个不完全的转变。由于多数钢的Mf〔马氏体转变完毕的温度点〕在室温以下，因此钢冷却到室温时仍有部份未转变的奥氏体存在，称之为剩余奥氏体rAr退火的主要目的是什么？生产中常常利用的退火方式有哪几种？金属材料的加工成型性能、切削加工性能、热处置工艺性能，稳定零件的几何尺寸。9.正火与退火相较有何异同？什么条件下正火可代替退火？正火是将工件加热到Ac3或Accm以上必定的温度并保温一按时有所提高。正火来代替退火。生产上退火和正火工艺的选择应依据钢种､冷､热加工工艺､零件的利用性能及经济性综合考虑。Wc<0.25能，在没有其它热处置工序时，用正火可以细化晶粒,提凹凸碳钢的强度。含碳量Wc=0.25～0.50%的中碳钢也可用正火代替退火,虽然正火本钱低，生产率高。含碳量Wc=0.50～0.75%的钢,因含碳量较高,正火后的硬度显著高改善切削加工性。含碳量Wc>0.75%以上的高碳钢或工具钢一般均承受球化退火作为预备热处置,如有网状二次渗碳体存在,则应先进展正火消退之。为何过共析钢锻件承受球化退火而不用完全退火？由于过共析钢承受完全退火，完全奥氏体化，加热温度高，不便于切削加工。球化退火，不完全奥氏体化，存在渗碳体，晶粒不易长大，取得组织为珠光体和粒状二次渗碳体，硬度较低，机械加工性能好。为何说淬火回火处置是钢铁材料最经济和最有效的强化手腕？的工序。作为各类机械零件和工、模具的最终热处置，淬火回火打算着钢件的最终性能。淬火能够显著提高钢件的硬度与强度。为了消退淬火钢件的剩余应力，取得不同强度、硬度、塑性、韧性协作的综合性能，则要以适合的回火处置相结合。在实际应用中淬火与回火是联系在一路不行分割的两种热处置工艺。将两个同尺寸的 T12钢试样，别离加热到 780℃和试问：wc哪个试样中剩余奥氏体量较多？哪个试样中未溶碳化物较多？哪个淬火加热温度较适合？为何？量即为马氏体的含碳量。〔2〕860℃，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，剩余奥氏体就越多。〔3〕780780℃处于不完全奥氏体化区，还有很多未溶碳化物。氏体+未溶碳化物〔阻碍晶粒长大脆性。淬火组织：马氏体+未溶碳化物+剩余奥氏体，保证了强度、硬度。6mm45860℃160℃低温回火后，硬度为55HRC，然后从一端加热，使钢棒上各点到达5-1此时各点的组织是什么？从图示温度缓冷至室温后各点的组织是什么？从图示温度水冷至室温后各点的组织是什么？〔1〕150℃点：低于160℃，组织不变，回火马氏体550℃点：高于160℃，低于A1织：回火索氏体。750℃A1组织：奥氏体+铁素体。840℃A3950℃A3〔2〕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冷到室温后，组织：回火索氏体。750℃A1缓冷到室温后，组织：珠光体+铁素体。840℃点：高于A3冷到室温后，组织：珠光体+铁素体。950℃A3缓冷到室温后，组织：珠光体+铁素体。〔3〕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冷到室温后，组织：回火索氏体。750℃A1水冷到室温后，组织：马氏体+铁素体。840℃点：高于A3冷到室温后，组织：马氏体950℃A3水冷到室温后，组织：粗大马氏体。2040性能有何不同？20#钢：渗碳淬火，承受淬火加低温回火的工艺。渗碳淬火HRC56－62，齿面接触强度高，耐磨性好，芯素体和珠光体。40HRC45－50，齿面接触强度高，耐磨性好，芯部较软，有较高的韧性。外表组织是回火马氏体，心部组织组织是铁素体和珠光体。什么是钢的淬透性和淬硬性?它们对于钢材的利用各有何意义?淬透性是指钢件淬火时取得马氏体的力气，淬透性与C曲线钢在正常淬火条件下，以超过VK的速度冷却所形成的马氏体组织所能到达的最高硬度，淬硬性与含碳量有关，含碳量越高，取得的马氏体的硬度越高。透，经回火后整个截面上的性能均匀全都;假设淬透性差，钢件未被淬透，经回火后钢件内外性能不一，心部强度和韧性均较低。淬火后能到达的最高硬度，淬硬性越大则淬火后的最高硬度越大。回火的目的：①、削减内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有准时回火往往会产生变形乃至开裂。②、调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了知足各类工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。③、稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的利用进程中再也不发生变形。④、改善某些合金钢的切削性能。生变形乃至开裂。工件淬火后，硬度高，脆性大，为了知足各类工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。为何生产中对刃具、冷作模具、量具、转动轴承等热而对轴、连杆等零件却承受淬火+高温回火?量具、转动轴承等热处置常承受淬火+低温回火。弹性零件。高温回火后组织为回火索氏体，具有强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。高温回火普遍用于汽车、拖沓机、机床等经受较大载荷的构造零件的热处置，如连杆、齿轮、轴类、高强度螺栓等。在硬度一样的条件下，为何经调质处置的工件比正火后的工件具有较好的力学性能?比片状渗碳体有利，塑性韧性好。因此，回火索氏体比索氏体组织综合力学性能好。T1260HRC，加工工艺进程为：轧制—→热处置1—→机加工—→热处置2—→机加工。写出各热处置工序的名称及作用：1：正火：细化晶粒，去除锻造应力，为下步热处置做组织预备。珠光体+渗碳体〔一般呈网状散布〕。2：淬火：提高硬度和耐磨性，知足利用所需。马氏体+剩余奥氏体。低温回火：和耐磨性的作用。回火马氏体+碳化物。其次次热处置工艺标准：淬火加热温度780℃，保温时间30分钟，用水或盐什么是外表淬火?为何机床主轴、齿轮等中碳钢零件将工件的表层快速加热到淬火温度进展淬火的工艺方式称为外表淬火。工件经外表淬火后，表层取得马氏体组织，具有高的硬度与一般加热淬火相较，感应加热外表淬火加热速度快，加热时间短；淬火质量好，淬火后晶粒细小，外表硬度比一般淬火高，淬硬层深度易于把握；劳动条件好，生产率高，适宜大量量生产。机床主轴、齿轮等中碳钢零件要求外表具有高的硬度和耐磨性，而心部具有足够的强度和韧性，因此常承受感应加热表面淬火。什么是化学热处置?化学热处置包括哪几个大体进程？常常利用的化学热处置方式有哪几种?化学热处置是将工件置于必定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表层，以转变外表化学成份、组织和性能的热处置工艺。化学热处置包括：分解、吸取和集中三个大体进程。常常利用的化学热处置方式有：渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗金属等。渗碳的目的是什么?为何渗碳零件均承受低碳钢或低碳合金钢钢制造?渗碳的目的是提高工件外表的硬度、耐磨性及疲乏强度，并使其心部维持良好的塑性和韧性。低碳钢能知足心部韧性，但外表硬度低，不耐磨；高碳钢，热处置后外表硬度高，耐磨，但心部韧性太差，低碳钢渗碳淬火后能很好的知足要求。为何钢经渗碳后还需进展淬火+低温回火处置?由于钢渗碳后缓慢冷却的平衡组织为外表为过共析组织P+Fe3CIIF+P。渗碳后淬火+低温回火的组织：表层：MA’，硬度为HRC58-60心部：低碳回火马氏体+F+SHRC30-50因此，工件经渗碳淬火及低温回火后外表具有高的硬度和耐磨性，而心部具有良好的韧性。经调质处置后，45钢的硬度为240HBS，假设再进展200℃的回火，可否使其硬度上升？为何？经淬火、低温回火后，45钢的硬度为57HRC，假设再进展560℃的回火，可否使其硬度降低？为何？能提高硬度。由于，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，铁素体答复，硬度已经下降了，不能再上升。560℃57HRC，假设再进展高温回火，硬度可以降低。由于，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，可连续提高回火温度，使得硬度降低。这也是为何经低温回火处置的碳素工具钢，不能利用很高的切削速度的缘由。高速切削，摩擦生热，切削温度高于回火温度后，就相当于连续回火。常常利用碳氮共渗的方式有哪几种?其主要目的和应用范围如何?碳氮共渗有气体碳氮共渗和液体碳氮共渗两种，目前常常利用的是气体碳氮共渗。气体碳氮共渗与渗碳大体相像，常常利用渗剂为煤油+氮气等，加热温度为820-860℃。与渗碳相较，碳氮共渗加热温度低，零件变形小，生产周期短，渗层具有较高的硬度、耐磨性和疲乏强度，常常利用于汽车变速箱齿轮和轴类零件。固态相变有什么样的特点？〔1〕相变的阻力大。相晶核与母相之间存在必定的晶体学位向关系。母相晶体缺点对相变起增进作用。易于消灭过渡相。简述奥氏体的形成进程。奥氏体的转变形成进程包括形核、长大、剩余渗碳体溶解及奥氏体成份均匀化四个进程。影响奥氏体等温形成的因素有哪些？温度、碳含量、原始组织、合金元素晶粒大小对钢的性能是如何影响的？本质晶粒度指依据标准试验方式，在〔930±10〕℃的温度下维持足够长的时间〔一般是3-8h〕后测定的晶粒大小，表示钢在必定条件下奥氏体晶粒长大的偏向性。粒边界方才接触时的晶粒大小。实际晶粒度指在某一具体热处置加热条件下所取得的晶粒尺寸。钢在必定加热条件下取得的奥氏体晶粒称为奥氏体的实际晶粒，它的大小对于冷却转变后〔热处置后〕钢的性能有明显的影响。奥氏体晶粒细小，冷却后产物组织的晶粒也细小。细晶粒组织不仅强度、塑性比粗晶粒高，而且冲击韧性也有明显提高。因此，钢在加热时，为了取得细小而均匀的奥氏体晶粒，必需严格把握加热温度和保温时间。影响奥氏体等温转变冷却曲线的因素有哪些？成份的影响，包括碳含量和合金元素的影响。奥氏体状态的影响。应力和塑性变形的影响。31.简述钢中珠光体的组织形态。钢中常见的珠光体有片状珠光体和粒状珠光体两种。片状珠光体：FFe3C粒状珠光体：Fe3CFFe3CC%打算；Fe3C粒状珠光体取得的途径有哪些？成片状珠光体以后连续等温维持或随后缓慢冷却，使片状渗碳体转变成粒状渗碳体，这个进程比较漫长，因此在实际的工业生产中不常应用；其二，把握奥氏体化的温度与时间，或实行其他的工艺方法，使过冷奥氏体中存在散布均匀的细小的未溶碳化物质点，以此作为珠光体转变时的渗碳体核心，最终取得散布均匀、尺寸全都的粒状渗碳体，这就是球化退火工艺。比较钢中贝氏体的形貌、亚构造和性能。铁素体板条之间，而且沿着铁素体板条的长轴方向排列成行，从各铁素体片之间存在必定的交角，而颗粒状或细片状的碳化物散布在铁素体片的内部，在放大倍数不是很高的光学显微镜下表现为典型的针状。孪晶亚构造。含量过饱和程度比较大，且其中碳化物主要散布于铁素体内部，而不是板条之间，因此下贝氏体硬度与强度要高于上贝氏体。34.简述钢中马氏体的组织形态、亚构造和性能。马氏体的亚构造为位错，片状马氏体的亚构造为细小相变孪晶。马氏体机械性能的显著特点是高强度和高硬度。简述马氏体转变的特点。〔1〕相变的无集中性。切变共格性。具有必定的位向关系与惯习面。马氏体转变在一个温度范围内完成。马氏体的可逆转变与外形记忆效应。比较过冷奥氏体等温转变冷却曲线和持续冷却曲线的异同点。围内发生的，这样的持续冷却转变实际上可以看做是一系列温度相差很小的、等温维持时间很短的等温转变进程所组成，这样的持续冷却转变产物也可以看做是不同温度劣等温转变产物的混合物。假设将过冷奥氏体等温转变图与过冷奥氏体持续冷却转变转变图的位置在其等温转变图的右下方。这说明在持续冷却条件下过冷奥氏体要在比较低的温度下通过较长的孕育期才开头转变。什么是钢的退火？试述退火的种类和用途。钢的退火是将组织偏离平衡状态的合金加热到适当的温度，保温以后缓慢冷却而取得接近平衡组织的热处置工艺。产生的枝晶偏析或区域偏析。〔2〕完全退火：主要用于碳的质量分数在0.25%-0.60%之间的中碳钢，目的是消退组织的内应力，细化晶粒，降低材料的硬度，改善其切削性能。体的层间距，以到达降低硬度，消退内应力和改善切削性能的目的。对于过共析钢的不完全退火实际上是球化退火的一种。球化退火：主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢，通过球化退火，使钢中的渗碳体球状化，或取得球状的珠光体，目的是降低钢件硬度，均匀组织，改善切削性能，同时也为随后的淬火处置做好预备。、锻造和焊接进程引发的剩余内应力而进展的退火。形变强化和剩余应力的热处置工艺。什么是钢的正火？比较钢的正火和退火的应用。正火是将钢加热到Ac3(或Acm)以上适当温度,保温以后在空气中冷却取得珠光体类组织的热处置工艺。生产上退火和正火工艺的选择应依据钢种､冷､热加工工艺､零件的利用性能及经济性综合考虑。Wc<0.25能，在没有其它热处置工序时，用正火可以细化晶粒,提凹凸碳钢的强度。含碳量Wc=0.25～0.50%的中碳钢也可用正火代替退火,虽然正火本钱低，生产率高。含碳量Wc=0.50～0.75%的钢,因含碳量较高,正火后的硬度显著高改善切削加工性。含碳量Wc>0.75%以上的高碳钢或工具钢一般均承受球化退火作为预备热处理,如有网状二次渗碳体存在,则应先进展正火消退之。什么是钢的淬火和回火？其目的是什么？Ac1Ac3于临界冷却速度的冷速进展冷却，取得介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处置工艺称为淬火。所谓回火是将淬火钢件加热至Ac1点以下某一温度，保温一段时间〔一般为1-2h〕后，以适当的方式冷却至室温，以使淬火组织转变成稳定的回火组织的热处置工艺。淬火的主要目的是使奥氏体化的钢件取得尽可能多的马淬火钢回火的目的如下：、消退内应力。通过回火减小或消退工件在淬火时产生的内应力，避开工件在利用进程中的变形和开裂。、取得所需要的力学性能。通过回火可提高钢的韧性，适当调整钢的强度和硬度，使工件具有较好的综合力学性能。、稳定组织和尺寸。回火可使钢的组织稳定，从而保证工件在利用进程中尺寸稳定。如何选择不同碳钢的淬火温度？为何？淬火加热温度主要依据钢的相变临界点确定，即Ac1、Ac3AcmAc3以上30-50℃；共析钢与过共析钢的淬火加热温度在Ac1以上30-50℃Ac3