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    金屬材料學課后習題總結 聯系客服

    習題

    第一章

    1、何時不能直接淬火呢?本質粗晶粒鋼為什么滲碳后不直接淬火?重結晶為什么可以細化晶粒?那么滲碳時為什么不選擇重結晶溫度進行A化?

    答:本質粗晶粒鋼,必須緩冷后再加熱進行重結晶,細化晶粒后再淬火。 晶粒粗大。 A形核、長大過程。 影響滲碳效果。 2、C是擴大還是縮小奧氏體相區元素? 答:擴大。

    3、Me對S、E點的影響?

    答:A形成元素均使S、E點向左下方移動。F形成元素使S、E點向左上方移動。 S點左移—共析C量減;E點左移—出現萊氏體的C量降低 。 4、合金鋼加熱均勻化與碳鋼相比有什么區別 ?

    答:由于合金元素阻礙碳原子擴散以及碳化物的分解,因此奧氏體化溫度高、保溫時間長。 5、對一般結構鋼的成分設計時,要考慮其MS點不能太低,為什么? 答:M量少,Ar量多,影響強度。

    6、W、Mo等元素對貝氏體轉變影響不大,而對珠光體轉變的推遲作用大,如何理解? 答:對于珠光體轉變:Ti, V:主要是通過推遲(P轉變時)K形核與長大來提高過冷γ的穩定性。

    W,Mo:

    1)推遲K形核與長大。

    2)增加固溶體原子間的結合力,降低Fe的自擴散系數,增加Fe的擴散激活能。 3)減緩C的擴散。

    對于貝氏體轉變:W,Mo,V,Ti:增加C在γ相中的擴散激活能,降低擴散系數,推遲貝氏體轉變,但作用比Cr,Mn,Ni小。 7、淬硬性和淬透性

    答:淬硬性:指鋼在淬火時硬化能力,用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示。 淬透性:指由鋼的表面量到鋼的半馬氏體區組織處的深度。 8、C在γ-Fe與α-Fe中溶解度不同,那個大?

    答:γ-Fe中,為八面體空隙,比α-Fe的四面體空隙大。 9、C、N原子在α-Fe中溶解度不同,那個大? 答:N大,因為N的半徑比C小。

    10、合金鋼中碳化物形成元素(V,Cr,Mo,Mn等)所形成的碳化物基本類型及其相對穩定性。

    答:V:MC型;Cr:M7C3、M23C6型;Mo:M6C、M2C、M7C3型;Mn:M3C型。

    復雜點陣:M23C6、M7C3、M3C、穩定性較差;簡單點陣:M2C、MC、M6C穩定性好。 11、如何理解二次硬化與二次淬火 ?

    答:二次硬化:含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火時,由于析出細小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時A’轉變為M回,使硬度不僅不下降,反而升高的現象稱二次硬化。

    二次淬火:在高合金鋼中回火冷卻時殘余奧氏體轉變為馬氏體的現象稱為二次淬火。

    第二章

    1、退火后的低C鋼板一般在深沖前,先進行一次少量變形的平整加工,然后再進行深沖,為什么?

    答:克服時效現象,不出現上下屈服點,深沖時板面平整度提高。 2、15MnTi和16Mn屈服強度有差別的原因。 答:微合金元素的碳化物和氮化物的析出強化。 3、Q235AF、Q235BZ含義

    答:Q--屈服點 235--最低屈服強度值為235MPa A、B、C、D--質量等級符號 F--沸騰鋼 Z--鎮靜鋼 b--半鎮靜鋼 TZ--特殊鎮靜鋼

    4、低合金高強度結構鋼比碳素結構鋼屈服強度提高25%~100%的原因是什么?

    答:成分不同,Mn%高,這是以合金化為目的的添加元素。還有Si、Nb、Ti、V、Al的作用。

    5、什么是雙相鋼,如何獲得,有何特點?

    答:由馬氏體、奧氏體或貝氏體與鐵素體基體兩相組織構成的鋼。通過在兩相區加熱后冷卻的雙相化熱處理或者通過直接熱軋而得到。特點:1.連續屈服,無屈服點延伸;2.高的加工硬化速率;3.低的屈服強度;4.高的抗拉強度;5.均勻伸長率和總伸長率大。 6、微珠光體鋼如要提高強度可以從哪些方面考慮?

    答:微合金元素的作用:1.阻止加熱時A晶粒長大;2.抑制A形變再結晶。3.析出強化和晶粒細化。

    7、工程結構鋼的設計思路?

    答:1.在低碳范圍內提高碳含量,以提高強度。 2.添加合金元素提高強度。 3.熱處理改變組織提高強度。 4.形變熱處理細化組織提高強度。

    5.在提高強度時一定要注意焊接性能和韌脆轉變溫度。 8、低合金高強度結構鋼的強度很高嗎?

    答:高強度是針對低碳結構鋼而言,實際上其含碳量低,合金元素含量低所以其強度不能和后面要介紹的鋼相比較。

    9、工程結構鋼為什么含碳量低?

    答:保證其良好的屈服強度,較好的冷熱加工成型性,良好的焊接性,較低的冷脆傾向、時效敏感性。

    10、雙相鋼低的屈服強度是好還是壞?

    答:使其均勻塑變能力強,冷加工性能好。

    第三章

    1、大型彈簧為什么要先成形后強化,小型彈簧先強化后成形?小型彈簧成形后為什么進行低溫退火?

    答:鋼材在熱成形之前并不具備彈簧所要求的性能,在熱成形之后,進行淬火及中溫回火,以獲得所要求的性能。 由于冷成形彈簧在成形之前,鋼絲已具備了一定的性能,即已處于硬化狀態,所以小型彈簧先強化后成型。為了降低應力。 2、水韌處理?

    答:只有將高猛鋼加熱至1050-1100℃,保溫一定時間淬火并快速入水中冷卻后,才能得到單一奧氏體組織,其韌性變得極高,這種工藝較水韌處理。

    3、鋼奧氏體化后,迅速水冷應得到馬氏體組織,而高錳鋼水韌處理后,奧氏體組織為何不轉變為馬氏體組織?

    答:由于錳的存在,使Ms與Mf下移到室溫以下,故得到奧氏體。 4、奧氏體軟,為什么耐磨?

    答:一般的水韌處理為ZGMn13類高錳鋼,主要用于承受沖擊載荷工作的零件,奧氏體表面在受到沖擊作用時,產生強烈的加工硬化,當硬化層被磨崩掉后,又露出新鮮的奧氏體,重新硬化,如此反復。 5、為什么是鑄鋼?

    答:因其有強烈的加工硬化,故不可采用機械加工方法成形,主要用鑄造方法所得,所以為鑄鋼。

    6、耐磨實質是奧氏體耐磨嗎?

    答:鑄鋼錳13水韌處理后的硬度是180~200HB ,硬度并不高,因為它是奧氏體組織,大部分金屬材料都是熱致相變,但是該鋼有個特點:應力致相變,就是當遇到外力的時候,會發生相變,由奧氏體轉變為硬度很高的馬氏體,實際上耐磨的還是馬氏體。 7、ZGMn13鑄態組織及水韌組織

    答:高錳鋼的鑄態組織由奧氏體基體,晶界連續網狀碳化物和晶內針片狀碳化物,及少量的珠光體和磷共晶組成。性能很脆,一般不在鑄態下使用。 高錳鋼使用狀態是水韌固溶處理態,組織為單一奧氏體。經熱處理后韌性大幅度提高,滿足服役條件。 8、40、 40Cr、40CrNi 、40CrNiMo的淬透性比較 答:40CrNiMo>40CrNi>40Cr>40

    9、舉例說明調質鋼、彈簧鋼、軸承鋼的熱處理方法?

    答:調質鋼:淬火+高回 彈簧鋼:淬火+中回 軸承鋼:淬火后冷處理+低回

    第四章

    1、淬火加熱時,為什么要預熱?

    答:高速鋼合金量高,特別是W,所以高速鋼的導熱性很差。預熱可減少工件加熱過程中的變形開裂傾向;縮短高溫保溫時間,減少氧化脫碳;可準確地控制爐溫穩定性。

    2、高速鋼W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右,但淬火加熱溫度在1200~1240℃,淬火加熱溫度為什么這樣高?

    答:因為高速鋼中碳化物比較穩定,必須在高溫下才能溶解。而高速鋼淬火目的是獲得高合金度的馬氏體,在回火時才能產生有效的二次硬化效果。

    3、高速鋼回火工藝一般為560℃左右,并且進行三次,為什么?

    答:由于高速鋼中高合金度馬氏體的回火穩定性非常好,在560℃左右回火,才能彌散析出特殊碳化物,產生二次硬化。同時在560℃左右回火,使材料的組織和性能達到了最佳狀態。三次回火是為了盡可能減少Ar,形成M。

    4、淬火冷卻時常用分級淬火,分級淬火目的是什么?

    答:分級淬火目的:降低熱應力和組織應力,盡可能地減小工件的變形與開裂。 5、不應該是回火索氏體么?怎么我見資料上是回火馬氏體?

    答:合金元素的影響。使馬氏體中碳的析出延遲,奧氏體穩定性增加,其轉變也延遲,所以高溫回火仍然得到回火馬氏體組織。

    6、問題:Cr12MoV有兩種常用熱處理工藝:一種是1000℃淬火,160℃回火;另一種是

    1100℃淬火,510℃回火。討論為什么1000℃較低溫度淬火只能采用160℃低溫回火,只有采用1100℃較高溫度淬火才能采用510℃高溫回火?

    答: 1)1000℃淬火,碳及合金元素溶入奧氏體中數量較少,淬火得板條馬氏體+碳化物+殘余奧氏體。由于板條馬氏體有較好的強韌配合,碳化物的存在有利于提高耐磨性和硬度,同時加熱溫度較低,熱應力較小,低溫回火的主要目的是保證硬度基礎上,緩解應力,增加馬氏體穩定性,如果高溫回火,硬度下降過多,達不到性能要求; 2)1100℃淬火,碳及合金元素大量溶入奧氏體中,淬火后殘余奧氏體數量增多,510℃回火是從二次淬火和二次硬化角度考慮。同時提高回火溫度,有利于提高韌性,緩解應力;低溫回火達不到上述要求,會導致殘余奧氏體數量較多,硬度、強度不足。

    第五章

    1、為什么鉻能決定不銹鋼的耐腐蝕性能?是不是含鉻的鋼都是不銹鋼?

    答:1)鉻提高鋼耐腐蝕性能的第一個原因是鉻使鐵-鉻合金鋼的電極電位提高。當鉻含量達到1/8、2/8、3/8……原子比時(耐蝕組元的原子數與合金總原子數之比),鐵-鉻合金鋼的電極電位呈跳躍式的提高,這種變化規律叫n/8定律。

    2)鉻提高鋼的耐蝕性能的第二個原因是鐵-鉻合金鋼在氧化性介質中極易形成一層致密的鈍化膜(FeO·Cr2O3),這層鈍化膜穩定、完整,與基體金屬結合牢固,將基體與介質完全隔開,從而有效地防止鋼進一步氧化或腐蝕。

    2、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大的原因?

    答:1Cr18Ni9含C較高,又沒有Ti等穩定C的強碳化物形成元素,所以在晶界上容易析出Cr23C6,從而使晶界上產生貧Cr區,低于不銹鋼的基本成分要求,所以在晶界處的腐蝕傾向比較大。

    3、4Cr13為什么是過共析鋼? 答:Cr元素使共析S點向左移動,當Cr含量達到一定程度時,S點已左移到小于0.4%C,所以4Cr13是屬于過共析鋼。

    4、什么是奧氏體不銹鋼的固溶處理? 答:固溶處理是奧氏體不銹鋼最大程度的軟化處理。由于這時的奧氏體具有最大的合金度,所以也具有最高的耐蝕性能。

    5、什么是奧氏體不銹鋼的穩定化處理?

    答:晶界碳化鉻被全部溶解,部分鈦和鈮的碳化物也被溶解,使碳重新溶入奧氏體中,然后迅速冷卻,使碳來不及析出,形成穩定均一的奧氏體組織,消除晶界處的貧鉻層,避免產生晶間腐蝕。

    第六章

    1、耐熱鋼的基本性能要求。

    答:1)提高合金基體的原子間結合力,強化基體 2)晶界強化 3)彌散相強化

    2、如何利用合金化提高鋼的高溫強度?

    答:1)提高合金基體的原子間結合力,固溶強化基體 2)強化晶界

    3)沉淀強化

    4)獲得奧氏體基體(不發生相變)

    5)碳是擴大γ相區的元素,對鋼有強化作用