机械工程材料
思考题参考答案
第章 金属晶体结构结晶
1．解释列名词
点缺陷线缺陷面缺陷亚晶粒亚晶界刃型位错单晶体晶体
冷度发形核非发形核变质处理变质剂
答：点缺陷：原子排列规区域空间三方尺寸指空位间隙原子置换原子等
线缺陷：原子排列规区域空间方尺寸余两方尺寸位错
面缺陷：原子排列规区域空间两方尺寸方尺寸晶界亚晶界
亚晶粒：晶体晶粒晶格位非完全致存着许尺寸位差晶块相互镶嵌成晶粒称亚晶粒
亚晶界：两相邻亚晶粒间边界称亚晶界
刃型位错：位错认晶格中部分晶体相部分晶体局部滑移造成滑移部分未滑移部分交界线位错线果相滑移结果半部分出半原子面余半原子面边缘插入晶体中刀刃口称刃型位错
单晶体：果块晶体部晶格位完全致称块晶体单晶体
晶体：种晶粒组成晶体结构称晶体
冷度：实际结晶温度理结晶温度差称冷度
发形核：定条件液态金属中直接产生原子呈规排列结晶核心
非发形核：液态金属附未溶颗粒表面形成晶核
变质处理：液态金属结晶前特意加入某难熔固态颗粒造成量成非发晶核固态质点结晶时晶核数目增加提高形核率细化晶粒种处理方法变质处理
变质剂：浇注前加入难熔杂质称变质剂
2常见金属晶体结构种？αFe γ Fe Al Cu Ni Pb Cr V MgZn 属种晶体结构？
答：常见金属晶体结构：体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格
α－FeCrV属体心立方晶格
γ－Fe AlCuNiPb属面心立方晶格
MgZn属密排六方晶格
3配位数致密度说明问题？
答：说明晶体中原子排列紧密程度晶体中配位数致密度越晶体中原子排列越紧密
4晶面指数晶指数什？
答：晶指晶格中种原子列位晶指数表示形式晶面指晶格中方位原子面晶面指数表示形式
5实际晶体中点缺陷线缺陷面缺陷金属性影响？
答：果金属中晶体缺陷时通理计算具极高强度着晶体中缺陷增加金属强度迅速降缺陷增加定值金属强度晶体缺陷增加增加点缺陷线缺陷面缺陷会造成晶格崎变晶体强度增加时晶体缺陷存会增加金属电阻降低金属抗腐蚀性
6单晶体具异性晶体般情况显示出异性？
答：单晶体方原子排列密度造成原子间结合力表现出异性晶体单晶体组成方力相互抵消衡表现性
7冷度冷速度关系？金属结晶程影响？铸件晶粒影响？
答：①冷速度越冷度越②着冷速度增晶体形核率长速度加快加速结晶程进行冷速达定值结晶程减慢时原子扩散力减弱③冷度增ΔF结晶驱动力形核率长速度N增加G增加快提高NG值晶粒变细冷度晶粒细化利结晶发生困难
8金属结晶基规律什？晶核形成率成长率受素影响？
答：①金属结晶基规律形核核长②受冷度影响着冷度增晶核形成率成长率增形成率增长成长率增长快时外难熔杂质振动搅拌方法会增形核率
9铸造生产中采措施控制晶粒？生产中应变质处理？
答：①采方法：变质处理钢模铸造砂模中加冷铁加快冷速度方法控制晶粒
②变质处理：液态金属结晶前特意加入某难熔固态颗粒造成量成非发晶核固态质点结晶时晶核数目增加提高形核率细化晶粒③机械振动搅拌
第二章 金属塑性变形结晶
1．解释列名词：
加工硬化回复结晶热加工冷加工
答：加工硬化：着塑性变形增加金属强度硬度迅速增加塑性韧性迅速降现象
回复：消金属加工硬化现象变形金属加热某温度组织性发生变化加热温度较低时原子活动力时金属晶粒形状没明显变化晶发生点缺陷消失位错迁移等变化时金属强度硬度塑性等机械性变化应力电阻率等性显著降低阶段回复阶段
结晶：加热较高温度时原子具较活动力晶粒外形开始变化破碎拉长晶粒变成新等轴晶粒变形前晶粒形状相似晶格类型相阶段称结晶
热加工：金属加热结晶温度定温度进行压力加工
冷加工：结晶温度进行压力加工
2．产生加工硬化原什？加工硬化金属加工中什利弊？
答：①着变形增加晶粒逐渐拉长直破碎样晶粒破碎成细碎亚晶粒变形愈晶粒破碎程度愈样位错密度显著增加时细碎亚晶粒着晶粒拉长拉长着变形量增加晶粒破碎位错密度增加金属塑性变形抗力迅速增强度硬度显著提高塑性韧性降产生谓加工硬化现象②金属加工硬化现象会金属进步加工带困难钢板冷轧程中会越轧越硬致轧动方面利加工硬化现象提高金属强度硬度冷拔高强度钢丝利冷加工变形产生加工硬化提高钢丝强度加工硬化某压力加工工艺够实现重素冷拉钢丝拉模孔部分发生加工硬化继续变形变形转移尚未拉模孔部分样钢丝继续通模孔成形
3．划分冷加工热加工条件什？
答：结晶温度结晶温度进行压力加工冷加工产生加工硬化现象反热加工产生加工硬化现象结晶消
4．冷加工较热加工金属件带益处？
答：（1）通热加工铸态金属中气孔焊合致密度提高
（2）通热加工铸态金属中枝晶柱状晶破碎晶粒细化机械性提高
（3）通热加工铸态金属中枝晶偏析非金属夹杂分布发生改变着变形方细碎拉长形成热压力加工纤维组织（流线）强度塑性韧性显著横果合理利热加工流线量流线零件工作时承受拉应力方致外加切应力击力相垂直提高零件寿命
5．什细晶粒钢强度高塑性韧性？
答：晶界阻碍位错运动晶粒位互相约束阻碍晶粒变形金属晶粒愈细晶界总面积愈晶粒周围取晶粒数便愈塑性变形抗力愈金属晶粒愈细强度愈高时晶粒愈细金属单位体积中晶粒数便越变形时样变形量便分散更晶粒中发生产生较均匀变形致造成局部应力集中引起裂纹早产生发展塑性韧性越
6．金属冷塑性变形组织性发生什变化？
答：①晶粒变形方拉长性趋异性强度塑性远横等②晶粒破碎位错密度增加产生加工硬化着变形量增加强度硬度显著提高塑性韧性降③织构现象产生着变形发生仅金属中晶粒会破碎拉长晶粒晶格位会着变形方时发生转动转动结果金属中晶粒晶格位趋体致产生织构现象④冷压力加工程中材料部分变形均匀晶粒部分晶粒间变形均匀金属部会形成残余应力般情况利会引起零件尺寸稳定
7．分析加工硬化金属材料强化作？
答：着塑性变形进行位错密度断增加位错运动时相互交割位错缠结加剧位错运动阻力增引起变形抗力增加样金属塑性变形变困难继续变形必须增外力提高金属强度
8．已知金属钨铁铅锡熔点分3380℃1538℃327℃232℃试计算金属低结晶温度分析钨铁1100℃加工铅锡室温（20℃）加工种加工？
答：T04T熔钨T[04*（3380+273）]27311882℃ 铁T[04*（1538+273）]2734514℃ 铅T[04*（327+273）]27333℃ 锡T[04*（232+273）]27371℃钨T11882℃＞1100℃属热加工铁T4514℃＜1100℃属冷加工铅T33℃＜20℃属冷加工锡T71＜20℃属冷加工
9．制造齿轮时时采喷丸法（金属丸喷射零件表面）齿面强化试分析强化原
答：高速金属丸喷射零件表面工件表面层产生塑性变形形成定厚度加工硬化层齿面强度硬度升高
第三章 合金结构二元状态图
1．解释列名词：
合金组元相相图固溶体金属间化合物机械混合物枝晶偏析重偏析固溶强化弥散强化
答：合金：通熔炼烧结方法种金属元素种种元素结合起形成具金属特性新物质称合金
组元：组成合金基独立物质称组元
相：金属合金中成分相结构相部分界面分开均匀组成部分均称相
相图：表示合金系中合金结晶程简明图解称相图
固溶体：合金组元间例混合混合形成固相晶格结构组成合金某组元相种相称固溶体
金属间化合物：合金组元间发生相互作形成种具金属性质新相称金属间化合物晶体结构组元分子式表示组成
机械混合物：合金组织相例机械混合起称机械混合物
枝晶偏析：实际生产中合金冷速度快原子扩散充分先结晶出固溶体合金含高熔点组元较结晶含低熔点组元较
种晶粒化学成分均匀现象称枝晶偏析
重偏析：重偏析组成相溶液间密度差引起果先晶相溶液间密度差较缓慢冷条件凝固时先晶相便会液体中浮沉导致结晶铸件部分化学成分致产生重偏析
固溶强化：通溶入某种溶质元素形成固溶体金属强度硬度升高现象称固溶强化
弥散强化：合金中固溶体适量金属间化合物弥散分布会提高合金强度硬度耐磨性种强化方式弥散强化
2．指出列名词区：
1）置换固溶体间隙固溶体
答：置换固溶体：溶质原子代溶剂晶格结点部分原子组成固溶体称置换固溶体
间隙固溶体：溶质原子填充溶剂晶格间隙中形成固溶体间隙固溶体
2）相组成物组织组成物
相组成物：合金基组成相
组织组成物：合金显微组织中独立组成部分
3．列元素αFe 中形成种固溶体
SiCNCrMn
答：SiCrMn形成置换固溶体CN形成间隙固溶体
4．试述固溶强化加工强化弥散强化强化原理说明三者区
答：固溶强化：溶质原子溶入引起溶剂金属晶格产生畸变进位错运动时受阻力增
弥散强化：金属化合物身高硬度合金中固溶体基体适量金属间化合物均匀细弥散分布时会提高合金强度硬度耐磨性种金属间化合物强化合金方式弥散强化
加工强化：通产生塑性变形增位错密度增位错运动阻力引起塑性变形抗力增加提高合金强度硬度
区：固溶强化弥散强化利合金组成相强化合金固溶强化通产生晶格畸变位错运动阻力增强化合金弥散强化利金属化合物身高强度硬度强化合金加工强化通力作产生塑性变形增位错密度增位错运动阻力强化合金三者相通固溶强化强度硬度低塑性韧性加工强化强度硬度高塑韧性差弥散强化介两者间
5．固溶体金属间化合物结构性什差？
答：结构：固溶体晶体结构溶剂结构相金属间化合物晶体结构组成组元分子式表示组成
性：形成固溶体金属间化合物强化合金固溶体强度硬度金属间化合物低塑性韧性金属间化合物固溶体更综合机械性
6 谓晶反应包晶反应析反应试较三种反应异点
答：晶反应：指定成分液体合金定温度时结晶出成分晶格均相两种晶体反应
包晶反应：指定成分固相定成分液相作形成外种固相反应程
析反应：特定成分单相固态合金恒定温度分解成两新具定晶体结构固相反应
点：反应恒温发生反应物产物具特定成分相处三相衡状态
点：晶反应种液相恒温生成两种固相反应析反应种固相恒温生成两种固相反应包晶反应种液相种固相恒温生成种固相反应
7．二元合金相图表达合金关系？
答：二元合金相图表达合金状态温度成分间关系
8．二元合金相图中应杠杆定律计算什？
答：应杠杆定律计算合金相互衡两相成分相含量
9 已知A（熔点 600℃）B(500℃) 液态限互溶固态 300℃时A溶 B 溶解度 30 室温时10B溶A 300℃时含 40 B 液态合金发生晶反应现求：
1）作出AB 合金相图
2）分析 20 A45A80A 等合金结晶程确定室温组织组成物相组成物相量
答：（1）
（2）20A合金图①：
合金1点全部液相冷1点时开始液相中析出α固溶体2点结束2～3点间合金全部α固溶体组成合金冷3点固溶体α浓度超溶解度限度固溶体α中析出二次相A终显微组织：α+AⅡ
相组成物 α+A
A（908090）*10011 α1A89
45A合金图②：
合金1点全部液相冷1点时开始液相中析出α固溶体时液相线成分线BE变化固相线成分BD线变化冷2点时液相线成分达E点发生晶反应形成（A+α）晶体合金2点冷室温程中中析出二次相AⅡ合金②室温组织：
AⅡ+α+(A+α) 相组成物A+α
组织：AⅡ（7055）70*10021 α1 AⅡ79
A+α（7055）(7040）*10050
相：A（9055）90*10050 α1A50
80A合金图③：
合金1点全部液相冷1点时开始液相中析出A时液相线成分AE线变化冷2点时液相线成分达点发生晶反应形成(A+α)晶体合金③室温组织：A+ (A+α)
相组成物：A+α
组织：A（4020）40*10050 A+α1A50
相： A（9020）90*10078 α1A22
10．某合金相图图示
1）试标注①—④空白区域中存相名称
2）指出相图包括种转变类型
3）说明合金Ⅰ衡结晶程室温显微组织
答：(1)①：L+γ ② γ+β ③ β+(α+β) ④ β+αⅡ
(2)匀晶转变析转变
(3)合金①1点全部液相冷1点时开始液相中析出γ固溶体2点结束2～3点间合金全部γ固溶体组成3点开始γ固溶体中析出α固溶体冷4点时合金全部α固溶体组成4～5间全部α固溶体组成冷5点α固溶体浓度超溶解度限度α中析出第二相β固溶体终室稳显微组织 α+βⅡ
11．形状尺寸相两 CuNi 合金铸件含 90 Ni 含 50 Ni铸然冷问铸件偏析较严重？
答：含 50 NiCuNi 合金铸件偏析较严重实际冷程中冷速较快先结晶部分含高熔点组元结晶部分含低熔点组元含 50 NiCuNi 合金铸件固相线液相线范围含 90 Ni铸件宽造成化学成分均匀现象含 90 NiCuNi 合金铸件严重
第四章 铁碳合金
1．谓金属素异构转变？试画出纯铁结晶冷曲线晶体结构变化图
答：条件（温度压力）变化引起金属晶体结构转变称素异构转变
2．什γFe α Fe 容？块质量定铁发生（γFe →αFe ）转变时体积变化？
答：γFeα Fe原子排列紧密程度γFe致密度74α Fe致密度68块质量定铁发生（γFe →αFe ）转变时体积发生膨胀
3谓铁素体（F）奥氏体（A）渗碳体（Fe3C）珠光体（P）莱氏体（Ld）？结构组织形态性等特点？
答：铁素体（F）：铁素体碳中形成间隙固溶体体心立方晶格碳中溶解度`性纯铁相塑性韧性强度硬度低钢中般呈块状片状
奥氏体（A）：奥氏体碳中形成间隙固溶体面心立方晶格晶格间隙尺寸较碳中溶解度较塑性
渗碳体（Fe3C）：铁碳相互作形成具复杂晶格间隙化合物渗碳体具高硬度塑性差延伸率接零钢中片状存网络状存晶界莱氏体中连续基体时呈鱼骨状
珠光体（P）：铁素体渗碳体组成机械混合物铁素体渗碳体呈层片状珠光体较高强度硬度塑性较差
莱氏体（Ld）：奥氏体渗碳体组成机械混合物莱氏体中渗碳体连续分布相奥氏体呈颗粒状分布渗碳体基体渗碳体脆莱氏体塑性差组织
4FeFe3C合金相图作？生产实践中指导意义？局限性？
答：①碳钢铸铁铁碳合金广泛金属材料铁碳合金相图研究铁碳合金重工具解掌握铁碳合金相图钢铁材料研究种热加工工艺制订工艺废品原分析等方面重指导意义②选材提供成分：相图描述铁碳合金组织含碳量变化规律合金性决定合金组织样根零件性求选择成分铁碳合金制定热加工工艺提供：铸造根相图找出成分钢铸铁熔点确定铸造温度根相图液相线固相线间距离估计铸造性坏锻造：根相图确定锻造温度焊接：
根相图分析碳钢焊缝组织适热处理方法减轻消组织均匀性热处理：相图更重退火正火淬火加热温度参考铁碳相图加选择③铁碳相图限缓慢加热冷速度实际加热冷通常程度滞现象
5画出 FeFe3C 相图指出图中 S C E PN G GS SE PQ PSK 点线意义标出相区相组成物组织组成物
答
C：晶点1148℃ 430C点发生晶转变反应式：冷1148℃时具C点成分液体中时结晶出具E点成分奥氏体渗碳体两相混合物——莱氏体
E：碳中溶解度点1148℃ 211C
G：素异构转变点（A3）912℃ 0C
H：碳中溶解度1495℃ 009C
J：包晶转变点1495℃ 017C 点发生包晶转变反应式：冷1495℃时具B点成分液相具H点成分固相δ反应生成具J点成分固相A
N：素异构转变点（A4）1394℃ 0C
P：碳中溶解度点 00218C 727℃
S：析点727℃ 077C 点发生析转变反应式：冷727℃时具S点成分奥氏体中时析出具P点成分铁素体渗碳体两相混合物——珠光体P（）
ES线：碳奥氏体中溶解度曲线称Acm温度线温度降低碳奥化体中溶解度减少余碳形式析出具077～211C钢冷Acm线PSK线间时组织A中析出称二次渗碳体
GS线：含碳量奥氏体冷时析出铁素体开始线称A3线GP线铁素体析出终线GSP区显微组织
PQ线：碳铁素体中溶解度曲线温度降低碳铁素体中溶解度减少余碳形式析出中析出称三次渗碳体铁素体含碳少析出少般忽略认727℃冷室温显微组织变
PSK线：析转变线条线发生析转变产物（P）珠光体含碳量002～669铁碳合金冷727℃时析转变发生
6简述 FeFe3C 相图中三基反应：包晶反应晶反应析反应写出反应式标出含碳量温度
答：析反应：冷727℃时具S点成分奥氏体中时析出具P点成分铁素体渗碳体两相混合物γ08F002+Fe3C669
包晶反应：冷1495℃时具B点成分液相具H点成分固相δ反应生成具J点成分固相A L05+δ01γ016
晶反应：1148℃时具C点成分液体中时结晶出具E点成分奥氏体渗碳体两相混合物
L43γ214+ Fe3C669
7谓碳素钢？谓白口铁？两者成分组织性差？
答：碳素钢：含002~214C铁碳合金
白口铁：含214C铁碳合金
碳素钢中亚析钢组织铁素体珠光体组成中珠光体中渗碳体细片状分布铁素体基体着含碳量增加珠光体含量增加钢强度硬度增加塑性韧性降低含碳量达08时珠光体性析钢组织珠光体二次渗碳体组成含碳量接10时强度达值含碳量继续增加强度降二次渗碳体晶界形成连续网络导致钢脆性增加
白口铁中组织中存量渗碳体具高硬度脆性难切削加工
8亚析钢析钢析钢组织特点异点
答：亚析钢组织铁素体珠光体组成中铁素体呈块状珠光体中铁素体渗碳体呈片状分布析钢组织珠光体组成析钢组织珠光体二次渗碳体组成中二次渗碳体晶界形成连续网络状
点：钢组织中含珠光体点：亚析钢组织铁素体珠光体析钢组织珠光体析钢组织珠光体二次渗碳体
9分析含碳量分 020 060 080 10 铁碳合金液态缓冷室温时结晶程室温组织
答：080C1~2点间合金匀晶转变结晶出A2点结晶结束全部转变奥氏体冷3点时（727℃）恒温发生析转变转变结束时全部珠光体P珠光体中渗碳体称析渗碳体温度继续降时珠光体中铁素体溶碳量减少成分固溶度线PQ变化析出三次渗碳体常析渗碳体长起彼分出数量少忽略
室温时组织P
060 C：合金1~2点间匀晶转变结晶出A2点结晶结束全部转变奥氏体冷3点时开始析出F34点A成分GS线变化铁素体成分GP线变化温度4点时奥氏体成分达S点成分（含碳08）便发生析转变形成珠光体时原先析出铁素体保持变称先析铁素体成分002C析转变结束合金组织先析铁素体珠光体温度继续降时铁素体溶碳量PQ线变化析出三次渗碳体样
量少忽略
含碳040亚析钢室温组织：F+P
10 C：合金1~2点间匀晶转变结晶出奥氏体2点结晶结束合金单相奥氏体冷3点开始奥氏体中析出二次渗碳体奥氏体晶界析出呈网状分布34间断析出奥氏体成分ES线变化温度达4点（727℃）时含碳量降077恒温发生析转变形成珠光体时先析出保持变称先析渗碳体析转变结束时组织先析二次渗碳体珠光体忽略
室温组织二次渗碳体珠光体
10．指出列名词区：
1）次渗碳体二次渗碳体三次渗碳体晶渗碳体析渗碳体
答：次渗碳体：液相中直接析出渗碳体称次渗碳体
二次渗碳体：A中析出称二次渗碳体
三次渗碳体：中析出称三次渗碳体
晶渗碳体：晶反应生成渗碳体莱氏体中渗碳体称晶渗碳体
析渗碳体：析反应生成渗碳体珠光体中渗碳体称析渗碳体
2） 热脆冷脆
答：热脆：S钢中FeS形成存FeS会Fe形成低熔点晶钢材1000℃~1200℃压力加工时会着低熔点晶体边界开裂钢材变极脆种脆性现象称热脆
冷脆：P室温钢塑性韧性急剧降低钢脆性转化温度升高钢变脆种现象称冷脆
11．根 FeFe3C 相图计算：
1）室温含碳 06 钢中珠光体铁素体占少
2）室温含碳 12 钢中珠光体二次渗碳体占少
3）铁碳合金中二次渗碳体三次渗碳体百分含量
答：1）Wp(06002)(08002)*10074 Wα17426
2）Wp(21412)(21408)*10070 WFe3CⅡ17030
3）WFe3CⅡ(21408)(66908)*10023
W Fe3CⅢ002669*10033
12．某工厂仓库积压许碳钢（退火状态）钢材混杂知道钢化学成分现找出中根金相分析发现组织珠光体+铁素体中铁素体占 80 问钢材含碳量约少？
答：组织珠光体+铁素体说明钢亚析钢
Wα80(08WC)(08002)*100 WC018
13．某退火碳素钢进行金相分析组织相组成物铁素体+渗碳体（粒状）中渗碳体占 18 问碳钢含碳量约少？
答： WFe3CⅡ18 ( WC002)(669002)*100 WC122
14．某退火碳素钢进行金相分析组织珠光体+渗碳体（网状）中珠光体占 93 问碳钢含碳量约少？
答：Wp93 (214 WC)(21408)*10070 WC089
15计算Fe14C合金700℃相组分数量成分
答：含14C合金属析钢组织珠光体+二次渗碳体相铁素体渗碳体
Wp(21414)(21408)*10055 WFe3CⅡ15545
Wα（66914）（669002）*10079 WFe3C17921
16．根 FeFe3C 相图说明产生列现象原：
1）含碳量 10 钢含碳量 05 钢硬度高
答：钢中着含碳量增加渗碳体含量增加渗碳体硬脆相含碳量 10 钢含碳量 05 钢硬度高
2）室温含碳 08 钢强度含碳 12 钢高
答：钢中含碳量超10时析出二次渗碳体晶界形成连续网络状钢脆性增加导致强度降含碳 08 钢强度含碳 12 钢高
3） 1100℃含碳 04 钢进行锻造含碳 40 生铁锻造
答： 1100℃时含碳 04 钢组织奥氏体奥氏体塑性适合锻造含碳 40 生铁组织中含量渗碳体渗碳体硬度高适合锻造
4）绑轧物件般铁丝（镀锌低碳钢丝）起重机吊重物钢丝绳（ 60 65 70 75 等钢制成）
答：绑轧物件性求韧性选低碳钢塑韧性镀锌低碳钢丝起重机吊重物钢丝绳求定强度高弹性极限60 65 70 75钢高强度高弹性极限样吊重物时会断裂
5）钳工锯 T8 T10T12 等钢料时锯 1020 钢费力锯条容易磨钝
答：T8 T10T12属碳素工具钢含碳量081012钢中渗碳体含量高钢硬度较高1020钢优质碳素结构钢属低碳钢钢硬度较低钳工锯 T8 T10T12 等钢料时锯 1020 钢费力锯条容易磨钝
6）钢适宜通压力加工成形铸铁适宜通铸造成形
答：钢含碳量范围002~214间渗碳体含量较少铁素体含量较铁素体较塑韧性钢适宜压力加工铸铁组织中含量渗碳体基体莱氏体渗碳体硬脆相铸铁适宜通铸造成形
17钢中常存杂质？钢性影响？
答：钢中常存杂质SiMnSP等
Mn：部分溶铁素体中形成置换固溶体铁素体强化：部分Mn溶Fe3C中形成合金渗碳体钢强度提高MnS化合成MnS减轻S害作Mn含量碳钢中仅作少量杂质存时钢性影响明显
Si：SiMn样溶铁素体中铁素体强化钢强度硬度弹性提高塑性韧性降低Si含量碳钢中仅作少量夹杂存时钢性影响显著
S：硫溶铁FeS形成存FeS会Fe形成晶分布奥氏体晶界钢材1000℃~1200℃压力加工时FeSFe晶（熔点989℃）已熔化晶粒脱开钢材变极脆
P：磷钢中全部溶铁素体中铁素体强度硬度提高室温钢塑性韧性急剧降低钢脆性转化温度升高钢变脆
18试述碳钢分类牌号表示方法
答：分类：1）含碳量分类
低碳钢：含碳量等025钢001~025C ≤025C
中碳钢：含碳量030~055钢 025~06C
高碳钢：含碳量06钢 06~13C ＞06C
（2）质量分类：含杂质元素SP少分类：
普通碳素钢：S≤0055 P≤0045
优质碳素钢：SP≤0035~0040
高级优质碳素钢：S≤002~003P≤ 003~0035
（3）途分类
碳素结构钢：制造种工程构件桥梁船舶建筑构件等机器零件齿轮轴连杆螺钉螺母等
碳素工具钢：制造种刀具量具模具等般高碳钢质量优质钢高级优质钢
牌号表示方法：（1）普通碳素结构钢：
Q+数字表示Q屈服点屈汉语拼音数字表示屈服点数值牌号面标注字母ABCD表示钢材质量等级 ABCD质量次提高F表示沸腾钢b半镇静钢标Fb镇静钢
（2）优质碳素结构钢：
牌号采两位数字表示表示钢中均含碳量万分钢中含锰量较高须锰元素标出
（3）碳素工具钢：
类钢牌号碳T字附数字表示数字表示钢中均含碳量千分高级优质碳素工具钢钢号附A字
19低碳钢中碳钢高碳钢根含碳量划分？分举例说明途？
答：低碳钢：含碳量等025钢0810钢塑性韧性具优良冷成型性焊接性常冷轧成薄板制作仪表外壳汽车拖拉机冷压件汽车车身拖拉机驾驶室等152025钢制作尺寸较负荷较轻表面求耐磨心部强度求高渗碳零件活塞钢样板等
中碳钢：含碳量030~055钢 3035404550钢热处理（淬火+高温回火）具良综合机械性具较高强度较高塑性韧性制作轴类零件
高碳钢：含碳量06钢 6065钢热处理（淬火+高温回火）具高弹性极限常作弹簧T7T8制造求较高韧性承受击负荷工具型头凿子锤子等T9T10T11制造求中韧性工具钻头丝锥车刀模拉丝模锯条T12T13钢具高硬度高耐磨性韧性低制造受击工具量规塞规样板锉刀刮刀精车刀等
20．列零件工具种碳钢制造：手锯锯条普通螺钉车床轴
答：手锯锯条：求较高硬度耐磨性碳素工具钢制造T9T9AT10T10AT11T11A
普通螺钉：保证定机械性普通碳素结构钢制造Q195Q215Q235
车床轴：求较高综合机械性优质碳素结构钢3035404550
21指出列种钢类符号数字含义特点途：
Q235AFQ235CQ195BQ255D4045082020R20GT8T10AT12A
答：Q235AF：普通碳素结构钢屈服强度235MPaA级沸腾钢
Q235C屈服强度235MPaC级普通碳素结构钢
Q195B 屈服强度195MPaB级普通碳素结构钢
Q255D 屈服强度255MPaD级普通碳素结构钢
Q195Q235含碳量低定强度常扎制成薄板钢筋焊接钢等桥梁建筑等钢结构制造普通铆钉螺钉螺母垫圈脚螺栓轴套销轴等等Q255钢强度较高塑性韧性较进行焊接通常扎制成型钢条钢钢板作结构件制造连杆键销简单机械齿轮轴节等
40含碳量04优质碳素结构钢
45含碳量045优质碳素结构钢
4045钢热处理（淬火+高温回火）具良综合机械性具较高强度较高塑性韧性制作轴类零件
08：含碳量008优质碳素结构钢塑性韧性具优良冷成型性焊接性常冷轧成薄板制作仪表外壳汽车拖拉机冷压件汽车车身拖拉机驾驶室等
20：含碳量02优质碳素结构钢制作尺寸较负荷较轻表面求耐磨心部强度求高渗碳零件活塞钢样板等
20R：含碳量02优质碳素结构钢容器专钢
20G：含碳量02优质碳素结构钢锅炉专钢
T8：含碳量08碳素工具钢制造求较高韧性承受击负荷工具型头凿子锤子等
T10A：含碳量10高级优质碳素工具钢制造求中韧性工具钻头丝锥车刀模拉丝模锯条
T12A：含碳量12高级优质碳素工具钢具高硬度高耐磨性韧性低制造受击工具量规塞规样板锉刀刮刀精车刀
第五章 钢 热 处 理
1谓钢热处理？钢热处理操作基类型？试说明热处理工艺程关系机械制造中位作
答：（1）改变钢材部组织结构满足零件加工性性求施加种综合热加工工艺程
（2）热处理包括普通热处理表面热处理普通热处理里面包括 退火正火淬火回火表面热处理包括表面淬火化学热处理表面淬火包括火焰加热表面淬火感应加热表面淬火化学热处理包括渗碳渗氮碳氮渗等
（3）热处理机器零件加工工艺程中重工序毛坯件预备热处理然进行切削加工终热处理精加工装配成零件热处理机械制造中具重位作适热处理显著提高钢机械性延长机器零件寿命热处理工艺强化金属材料充分挖掘材料潜力降低结构重量节省材料源够提高机械产品质量幅度延长机器零件寿命做顶顶十外通热处理工件表面具抗磨损耐腐蚀等特殊物理化学性
2解释列名词：
1）奥氏体起始晶粒度实际晶粒度质晶粒度
答：（1）起始晶粒度：指界温度奥氏体形成刚刚完成晶粒边界刚刚接触时晶粒
（2）实际晶粒度：指某具体热处理加热条件晶粒尺寸
（3）质晶粒度：根标准试验方法930±10℃保温足够时间（38时）测定钢中晶粒
2）珠光体索氏体屈氏体贝氏体马氏体
答：珠光体：铁素体渗碳体机械混合物
索氏体：650～600℃温度范围形成层片较细珠光体
屈氏体：600～550℃温度范围形成片层极细珠光体
贝氏体：饱铁素体渗碳体组成混合物
马氏体：碳αFe中饱固溶体
3）奥氏体冷奥氏体残余奥氏体
答：奥氏体 碳中形成间隙固溶体
冷奥氏体 处界点稳定发生分解奥氏体称冷奥氏体
残余奥氏体：M转变结束剩余奥氏体
4）退火正火淬火回火冷处理时效处理（尺寸稳定处理）
答：退火：工件加热界点界点某温度保温定时间十分缓慢冷速度（炉冷坑冷灰冷）进行冷种操作
正火：工件加热Ac3Accm30～80℃保温炉中取出空气中冷
淬火：钢件加热Ac3Ac130～50℃保温定时间然快速冷（般油冷水冷）马氏体种操作
回火：淬火钢重新加热A1点某温度保温定时间冷室温种操作
冷处理：冷室温淬火钢继续放深冷剂中冷减少残余奥氏体操作
时效处理：二次淬火层组织稳定110~150℃6~36时工时效处理组织稳定
5）淬火界冷速度（Vk）淬透性淬硬性
答：淬火界冷速度（Vk）：淬火时获全部马氏体组织冷速度
淬透性：钢淬火获淬硬层深度力
淬硬性：钢淬火获马氏体高硬度
6）结晶重结晶
答：结晶：金属材料加热较高温度时原子具较活动力晶粒外形开始变化破碎拉长晶粒变成新等轴晶粒变形前晶粒形状相似晶格类型相阶段称结晶
重结晶：温度变化引起晶体重新形核长发生晶体结构改变称重结晶
7）调质处理变质处理
答：调质处理：淬火高温回火
变质处理：液态金属结晶前特意加入某难熔固态颗粒造成量成非发晶核固态质点结晶时晶核数目增加提高形核率细化晶粒
3指出 A1A3Acm AC1AC3 Accm Ar1Ar3Arcm 界点意义
答：A1：析转变线含碳量002～669铁碳合金冷727℃时析转变发生形成P
A3：奥氏体析出铁素体开始线
Acm：碳奥氏体中溶解度曲线
AC1：实际加热时析转变线
AC3：实际加热时奥氏体析出铁素体开始线
Acm：实际加热时碳奥氏体中溶解度曲线
Ar1：实际冷时析转变线
Ar3：实际冷时奥氏体析出铁素体开始线
Arcm：实际冷时碳奥氏体中溶解度曲线
4谓质细晶粒钢？质细晶粒钢奥氏体晶粒否定质粗晶粒钢细？
答：（1）质细晶粒钢：加热界点直930℃温度升高晶粒长速度缓慢称质细晶粒钢
（2）定质晶粒度代表钢加热时奥氏体晶粒长倾质粗晶粒钢较低加热温度获细晶粒质细晶粒钢较高温度加热会粗晶粒
5珠光体类型组织种？形成条件组织形态性方面特点？
答：（1）三种分珠光体索氏体屈氏体
（2）珠光体冷奥氏体550℃等温停留时发生转变铁素体渗碳体组成片层相间组织索氏体650～600℃温度范围形成层片较细珠光体屈氏体600～550℃温度范围形成片层极细珠光体珠光体片间距愈相界面积愈强化作愈强度硬度升高时时渗碳体片较薄易铁素体起变形脆断细片珠光体具较韧性塑性
6贝氏体类型组织种？形成条件组织形态性方面特点？
答：（1）两种贝氏体贝氏体
（2）贝氏体形成温度600～350℃显微镜呈羽毛状许互相行饱铁素体片分布片间断续细渗碳体组成混合物硬度较高达HRC40～45铁素体片较粗塑性韧性较差贝氏体形成温度350
℃～Ms贝氏体光学显微镜呈黑色针叶状电镜观察针叶状铁素体分布极细渗碳体粒子组成贝氏体具高强度高硬度高塑性高韧性具良综合机械性
7马氏体组织种基类型？形成条件晶体结构组织形态性特点？马氏体硬度含碳量关系？
答：（1）两种板条马氏体片状马氏体
（2）奥氏体转变产生M形态取决奥氏体中含碳量含碳量＜06板条马氏体含碳量06—10间板条针状混合马氏体含碳量10针状马氏体低碳马氏体晶体结构体心立方含碳量增加逐渐体心立方体心正方转变含碳量较高钢晶体结构般出现体心正方低碳马氏体强韧高碳马氏体硬脆低碳马氏体中含碳量较低饱度较晶格畸变较具良综合机械性含碳量增加马氏体饱度增加塑性变形阻力增加引起硬化强化含碳量高时马氏体硬度强度高饱度太引起严重晶格畸变较应力致高碳马氏体针叶产生许微裂纹塑性韧性显著降低
（3）着含碳量增加钢硬度增加
8谓等温冷连续冷？试绘出奥氏体两种冷方式示意图
答：等温冷：奥氏体迅速冷Ar1某温度保温分解转变完成冷室温种冷转变方式
连续冷：定冷速度冷奥氏体温度范围发生转变
9．什钢件进行热处理？
答：通热处理改变钢组织结构改善钢性热处理显著提高钢机械性延长机器零件寿命恰热处理工艺消铸锻焊等热加工工艺造成种缺陷细化晶粒消偏析降低应力钢组织性更加均匀
10试较析碳钢冷奥氏体等温转变曲线连续转变曲线异点
答：首先连续冷转变曲线等温转变曲线界冷速度次连续冷转变曲线位等温转变曲线右侧没C曲线部分析钢连续冷转变时贝氏体组织析钢贝氏体转变孕育期长冷奥氏体连续冷通贝氏体转变区尚未发生转变时已冷Ms点发生马氏体转变出现贝氏体转变
11淬火界冷速度 Vk 受素影响？钢淬透性关系？
答：（1）化学成分影响：亚析钢中着含碳量增加C曲线右移冷奥氏体稳定性增加Vk减析钢中着含碳量增加C曲线左移冷奥氏体稳定性减Vk增合金元素中CoAl(>25)外合金元素增冷奥氏体稳定性C曲线右移Vk减
(2)定尺寸工件某介质中淬火淬透层深度工件截面点冷速度关果工件截面中心冷速高Vk工件会淬透然工件淬火时表面冷速心部冷速表面心部冷速逐渐降低冷速
Vk工件外层部分马氏体Vk越钢淬透层越深淬透性越
12¢5mmT8钢加热760℃保温足够时间问采什样冷工艺组织：珠光体索氏体屈氏体贝氏体贝氏体屈氏体+马氏体马氏体+少量残余奥氏体C曲线描出工艺曲线示意图
答：(1)珠光体：冷线~550℃范围等温停留段时间冷珠光体组织
索氏体：冷650～600℃温度范围等温停留段时间冷索光体组织
屈氏体：冷600～550℃温度范围等温停留段时间冷屈氏体组织
贝氏体：冷600～350℃温度范围等温停留段时间冷贝氏体组织
贝氏体：冷350℃～Ms温度范围等温停留段时间冷贝氏体组织
屈氏体+马氏体：获马氏体组织冷速度获珠光体组织冷速度连续冷获屈氏体+马氏体
马氏体+少量残余奥氏体：获马氏体组织冷速度冷获马氏体+少量残余奥氏体
(2)
13．退火目什？生产常退火操作种？指出退火操作应范围
答：（1）均匀钢化学成分组织细化晶粒调整硬度消应力加工硬化改善钢切削加工性淬火作组织准备
（2）生产常退火操作完全退火等温退火球化退火应力退火等
（3）完全退火等温退火亚析钢成分碳钢合金钢铸件锻件热轧型材时焊接结构球化退火析析成分碳钢合金钢应力退火消铸件锻件焊接件冷压件（冷拔件）机加工残余应力
14谓球化退火？什析钢必须采球化退火采完全退火？
答：（1）钢件加热Ac130～50℃保温定时间炉缓慢冷600℃出炉空冷
（2）析钢组织层状渗碳体网状二次渗碳体时仅硬度高难切削加工增钢脆性容易产生淬火变形开裂通球化退火层状渗碳体网状渗碳体变球状渗碳体降低硬度均匀组织改善切削加工性
15确定列钢件退火方法指出退火目退火组织：
1）冷轧15钢钢板求降低硬度
答：结晶退火目：变形晶粒重新转变等轴晶粒消加工硬化现象降低硬度消应力细化晶粒均匀组织消应力降低硬度消加工硬化现象组织：等轴晶量铁素体少量珠光体
2）ZG35铸造齿轮
答：完全退火铸造齿轮存晶粒粗均匀现象存残余应力退火目：细化晶粒均匀组织消应力降低硬度改善切削加工性组织：晶粒均匀细铁素体珠光体
3）锻造热60钢锻坯
答：完全退火锻造热组织晶粒剧烈粗化分布均匀存残余应力退火目：细化晶粒均匀组织消应力降低硬度改善切削加工性组织：晶粒均匀细少量铁素体量珠光体
4）具片状渗碳体T12钢坯
答：球化退火T12钢坯里渗碳体呈片状仅硬度高难切削加工增钢脆性容易产生淬火变形开裂通球化退火层状渗碳体网状渗碳体变球状渗碳体降低硬度均匀组织改善切削加工性组织：粒状珠光体球状渗碳体
16正火退火区什？生产中应选择正火退火？
答：退火区①加热温度析钢退火加热温度Ac130～50℃正火加热温度Accm30～50℃②冷速快组织细强度硬度提高钢件尺寸较时正火组织：S退火组织：P
选择：（1）切削加工性考虑
切削加工性包括硬度切削脆性表面粗糙度刀具磨损等
般金属硬度HB170～230范围切削性较高硬难加工刀具磨损快低切屑易断造成刀具发热磨损加工零件表面粗糙度低中碳结构钢正火作预先热处理较合适高碳结构钢工具钢退火宜合金钢合金元素加入钢硬度提高中碳合金钢般采退火改善切削性
（2）性考虑
工件性求太高进行淬火回火正火提高机械性零件形状较复杂正火冷速度形成裂纹危险应采退火
（3）济考虑
正火退火生产周期短耗少操作简便条件应优先考虑正火代退火
17指出列零件锻造毛坯进行正火目正火显微组织：
（1）20钢齿轮 （2）45钢轴 （3）T12钢锉刀
答：（1）目：细化晶粒均匀组织消应力提高硬度改善切削加工性组织：晶粒均匀细量铁素体少量索氏体
（2）目：细化晶粒均匀组织消应力组织：晶粒均匀细铁
素体索氏体
（3）目：细化晶粒均匀组织消网状Fe3CⅡ球化退火做组织准备消应力组织：索氏体球状渗碳体
18批45钢试样（尺寸Φ15*10mm）组织晶粒均匀需采退火处理拟采种退火工艺
（1）缓慢加热700℃保温足够时间炉冷室温
（2）缓慢加热840℃保温足够时间炉冷室温
（3）缓慢加热1100℃保温足够时间炉冷室温
问述三种工艺种组织？均匀细晶粒选种工艺合适？
答：（1）未达退火温度加热时没完全奥氏体化冷然组织晶粒均匀铁素体珠光体
（2）退火温度范围加热时全部转化晶粒细奥氏体冷组织晶粒均匀细铁素体珠光体
（3）加热温度高加热时奥氏体晶粒剧烈长冷晶粒粗铁素体珠光体
均匀细晶粒选第二种工艺合适
19 淬火目什？亚析碳钢析碳钢淬火加热温度应选择？试获组织性等方面加说明
答：淬火目奥氏体化工件获量马氏体配温度回火获种需性
亚析碳钢淬火加热温度Ac3+（30～50℃）淬火组织均匀细马氏体果亚析碳钢加热温度Ac1～Ac3间淬火组织中马氏体外保留部分铁素体钢强度硬度降低温度超Ac3点高防奥氏体晶粒粗化淬火获粗马氏体
析碳钢淬火加热温度Ac1+（30～50℃）淬火组织均匀细马氏体颗粒状渗碳体残余奥氏体混合组织果加热温度超A
ccm渗碳体溶解奥氏体晶粒粗会淬火组织中马氏体针变粗渗碳体量减少残余奥氏体量增降低钢硬度耐磨性淬火温度高淬火易含显微裂纹粗片状马氏体钢脆性增加
20常淬火方法种？说明特点应范围
答：常淬火方法单液淬火法双液淬火法等温淬火法分级淬火法
单液淬火法：种方法操作简单容易实现机械化动化碳钢水中淬火合金钢油中淬火缺点符合理想淬火冷速度求水淬容易产生变形裂纹油淬容易产生硬度足硬度均匀等现象适合尺寸形状简单工件
双液淬火法：采先水冷油冷操作充分利水高温区冷速快油低温区冷速慢优点保证工件马氏体组织降低工件马氏体区冷速减少组织应力防止工件变形开裂适合尺寸较形状复杂工件
等温淬火法：加热工件放入温度稍高Ms硝盐浴碱浴中保温足够长时间完成B转变等温淬火获B组织贝氏体回火马氏体相碳量相硬度相情况前者者具较高塑性韧性适尺寸较形状复杂求变形具高硬度强韧性工具模具等
分级淬火法：加热工件先放入温度稍高Ms硝盐浴碱浴中保温2～5min零件外温度均匀立取出空气中冷种方法减少工件外温差减慢马氏体转变时冷速度效减少应力防止产生变形开裂硝盐浴碱浴冷力低适零件尺寸较求变形尺寸精度高工件模具刀具等
21说明45钢试样（Φ10mm）列温度加热保温水中冷室温组织：700℃760℃840℃1100℃
答：700℃：没达相变温度没发生相变组织铁素体珠光体
760℃：加热温度Ac1～Ac3间组织铁素体马氏体少量残余奥氏体
840℃：加热温度Ac3加热时全部转变奥氏体冷组织马氏体少量残余奥氏体
1100℃：加热温度高加热时奥氏体晶粒粗化淬火粗片状马氏体少量残余奥氏体
22两含碳量12碳钢薄试样分加热780℃860℃保温相时间达衡状态然VK冷速度室温试问：
（1）温度加热淬火马氏体晶粒较粗？
答860℃加热温度高加热时形成奥氏体晶粒粗冷马氏体晶粒较粗
（2）温度加热淬火马氏体含碳量较？
答加热温度860℃已超Accm时碳化物全部溶奥氏体中奥氏体中含碳量增加奥氏体马氏体转变非扩散型转变冷马氏体含碳量较
（3）温度加热淬火残余奥氏体较？
答：加热温度860℃已超Accm时碳化物全部溶奥氏体中奥氏体中含碳量增加降低钢MsMf点淬火残余奥氏体增
（4）温度加热淬火未溶碳化物较少？
答：加热温度860℃已超Accm时碳化物全部溶奥氏体中加热淬火未溶碳化物较少
（5）认温度加热淬火合适？什？
答：780℃加热淬火合适含碳量12碳钢属析钢析碳钢淬火加热温度Ac1+（30～50℃）780℃温度范围时淬火组织均匀细马氏体颗粒状渗碳体残余奥氏体混合组织钢具高强度硬度耐磨性具较韧性
23指出列工件淬火回火温度说明回火获组织致硬度：
（1）45钢轴（求综合机械性）
（2）60钢弹簧
（3）T12钢锉刀
答：（1）45钢轴（求综合机械性）工件淬火温度850℃左右回火温度500℃～650℃左右回火获组织回火索氏体 致硬度25～35HRC
（2）60钢弹簧工件淬火温度850℃左右回火温度350℃～500℃左右回火获组织回火屈氏体 致硬度40～48HRC
（3）T12钢锉刀工件淬火温度780℃左右回火温度150℃～250℃回火获组织回火马氏体 致硬度60HRC
24什工件淬火会产生变形甚开裂？减变形防止开裂途径？
答：淬火中变形开裂原淬火时形成应淬火应力形成原分热应力组织应力两种
工件加热()冷时部位存着温度差导致热胀()冷缩致引起应力称热应力热应力引起工件变形特点时：面边凸面直角边钝角长方变短短方增长句话工件趋球形
钢中奥氏体体积奥氏体转变种组织时体积会增钢体积膨胀工件淬火时部位马氏体转变先致体积膨胀均匀种热处理程中部位冷速差异工件部位相转变时性引起应力称相变应力(组织应力)组织应力引起工件变形特点相反：面变凹面直角变钝角长方变长短方缩短句话尖角趋突出
工件变形开裂热应力组织应力综合结果热应力组织应力方恰相反果热处理适部分相互抵消残余应力减残余应力超钢屈服强度时工件发生变形残余应力超钢抗拉强度时工件产生开裂减变形开裂出正确选择钢材合理设计工件结构外工艺采取列措施：
1采合理锻造预先热处理
锻造网状带状均匀碳化物呈弥散均匀分布淬火前应进行预备热处理(球化退火正火)淬火作组织准备消工件前面加工程中产生应力
2采合理淬火工艺
正确确定加热温度加热时间避免奥氏体晶粒粗化形状复杂导热性差高合金钢应缓慢加热次预热减少加热中产生热应力工件加热炉中安放时量保证受热均匀防止加热时变形选择合适淬火冷介质洋火方法(马氏体分级淬火贝氏体等温淬火)减少冷中热应力相变应力等
3淬火时回火
淬火应力时通回火消某形状复杂碳质量分数较高工件等回火期间会发生变形开裂
4淬火易开裂部分键槽孔眼等石棉堵塞
25淬透性淬硬层深度两者联系区？影响钢淬透性素？影响钢制零件淬硬层深度素？
答：淬透性指钢淬火时获淬硬层力钢样条件淬硬层深说明钢淬透性淬硬层较深钢淬透性较淬硬性：指钢界冷速度冷时获马氏体组织达高硬度钢淬硬性决定马氏体含碳量取决淬火前奥氏体含碳量
影响淬透性素：
① 化学成分
C曲线距坐标愈远淬火界冷速度愈钢淬透性愈碳钢钢中含碳量愈接析成分C曲线愈右界冷速度愈淬透性愈亚析钢淬透性含碳量增加增析钢淬透性含碳量增加减CoAl（＞25）外数合金元素C曲线右移钢淬透性增加合金钢淬透性碳钢
② 奥氏体化温度
温度愈高晶粒愈粗未溶第二相愈少淬透性愈
26钢淬硬层深度通常规定？什方法测定结构钢淬透性？样表示钢淬透性值
答：便较种钢淬透性常利界直径Dc表示钢获淬硬层深度力谓界直径指圆柱形钢棒加热定淬火介质中全部淬透直径
种钢Dc油＜Dc水油冷力水低目前国外普遍采顶端淬火法测定钢淬透性曲线较钢淬透性
顶端淬火法——国家规定试样尺寸φ25×100mm水柱高度65mm外应注意加热程中防止氧化脱碳钢加热奥氏体化迅速喷水冷显然喷水端冷速度试样轴冷速度逐渐减末端组织应马氏体硬度高距水冷端距离加组织硬度相应变化硬度水冷端距离变化绘成曲线称淬透性曲线
钢种淬透性曲线工业钢淬透性曲线已测定已汇集成册查阅参考淬透性曲线较出钢淬透性
外种钢冶炼炉冷化学成分会限定范围波动淬透性定影响钢淬透性曲线条线条带表现出淬透性带钢成分波动愈淬透性带愈窄性愈稳定淬透性带愈窄愈
27回火目什？常回火操作种？指出种回火操作组织性应范围
答：回火目降低淬火钢脆性减少消应力组织趋稳定获需性
常回火操作低温回火中温回火高温回火
低温回火组织回火马氏体应力脆性降低保持高硬度高耐磨性种回火应高碳钢高碳合金钢制造工模具滚动轴承渗碳表面淬火零件回火硬度般HRC 5864
中温回火组织回火屈氏体硬度HRC3545具定韧性高弹性极限屈服极限种回火应含碳0507碳钢合金钢制造类弹簧
高温回火组织回火索氏体硬度HRC 2535具适强度足够塑性韧性种回火应含碳0305 碳钢合金钢制造类连接传动结构零件轴连杆螺栓等
28指出列组织区：
（1）索氏体回火索氏体
（2）屈氏体回火屈氏体
（3）马氏体回火马氏体
答：奥氏体冷转变成屈氏体(淬火屈氏体)索氏体(淬火索氏体)组织马氏体分解回火屈氏体回火索氏体组织区碳化物形态奥氏体直接分解屈氏体索氏体中碳化物片状马氏体分解回火屈氏体回火索氏体中碳化物颗粒状回火索氏体回火屈氏体相索氏体屈氏体塑性韧性较马氏体（M）A 直接转变成碳α—Fe中饱固溶体回火马氏体饱α固溶体（铁素体）晶格相联系ε碳化物组成淬火应力脆性降低
29表面淬火目什？常表面淬火方法种？较优缺点应范围说明表面淬火前应采种预先热处理
答：表面淬火目工件表层强化具较高强度硬度耐磨性疲劳极限心部承受击载荷作应保持足够塑性韧性常表面淬火方法：1感应加热表面淬火2火焰加热表面淬火
感应加热表面淬火工件放入空心铜绕成感应器（线圈）线圈通入交变电流立产生交变磁场工件形成涡流表层迅速加热淬火温度时心部接室温立喷水冷达表面淬火目
火焰加热表面淬火高温火焰热源种表面淬火法工件快速加热淬火温度喷水冷获需表层硬度淬硬层硬度
感应加热表面淬火火焰加热淬火相较特点
1)感应加热速度极快秒十秒时间工件加热淬火温度淬火加热温度高(AC380~150℃)
2)加热时间短奥氏体晶粒细均匀淬火表面层获极细马氏体工件表面层较般淬火硬度高2~3HRC脆性较低
3）感应加热表面淬火淬硬层中存残余压应力效提高工件疲劳强变形易氧化脱碳
4)生产率高便机械化动化适宜批量生产
感应加热设备火焰加热淬火费较贵维修调整较困难形状复杂线圈易制造
表面淬火前应采退火正火预先热处理
30化学热处理包括基程？常化学热处理方法种？
答：化学热处理钢制工件放置某种介质中通加热保温化学介质中某元素渗入工件表层改变表层化学成分心部表层具组织机械性
化学热处理程：
1 分解：化学介质首先分解出具活性原子
2 吸收：工件表面吸收活性原子形成固溶体化合物
3 扩散：工件吸收活性原子表面想扩散形成定厚度扩散层
常化学热处理方法：渗碳氮化碳氮渗氮碳渗
31试述般渗碳件工艺路线说明技术条件标注方法
答：般渗碳件工艺路线：
料→锻造→正火→切削加工→渡铜（渗碳部位）→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→精磨→成品
32氮化目什？说明氮化特点应范围
答：定温度(般AC1)活性氮原子渗入工件表面化学热处理工艺称渗氮目提高工件表面硬度耐磨性耐蚀性疲劳强度氮化特点：1)工件渗氮表面形成层极硬合金氮化物(CrNMoNAIN等)渗氮层硬度般达950~1200HV(相6872HRC)渗氮层具高红硬性(600~650℃较高硬度)2)工件渗氮渗氮层体积增造成表面压应力疲劳强度显著提高3)渗氮层致密性化学稳定性均高渗氮工件具高耐蚀性4)
渗温度低渗氮进行热处理工件变形般需精磨研磨抛光
渗氮求耐磨性精密度高种高速传动精密齿轮高精度机床轴(锺轴磨床轴)分配式液压泵转子交变载荷作求疲劳强度高零件(高速柴油机曲轴)求变形具定耐热抗蚀力耐磨零件(阀门)等
33试说明表面淬火渗碳氮化热处理工艺钢性应范围等方面差
答：表面淬火般适中碳钢（04~05C）中碳低合金钢（40Cr40MnB等）高碳工具钢低合金工具钢（T89Mn2VGCr15等）球墨铸铁等利快速加热钢件表面奥氏体化中心尚处较低温度迅速予冷表层淬硬马氏体中心保持原退火正火调质状态组织应范围：（1）高频感应加热表面淬火应中模数齿轮型轴表面淬火（2）中频感应加热表面淬火承受较载荷磨损零件例模数齿轮尺寸较曲轴凸轮轴等(3)工频感应加热表面淬火工频感应加热直径钢材穿透加热求淬硬深度深直径零件例火车车轮轧辘等表面淬火
渗碳钢含015~025低碳钢低碳合金钢2020Cr20CrMnTi20SiMnVB等渗碳层深度般05~25mm
钢渗碳表面层碳量达08～11C范围渗碳件渗碳缓冷室温组织接铁碳相图反映衡组织表层心部次析组织析组织亚析渡层心部原始组织
渗碳表面受严重磨损较载荷工作零件（受较接触应力）齿轮轴类套角等
氮化钢通常含AlCrMo等合金元素钢38CrMoAlA种较典型氮化钢外35CrMo18CrNiW等常作氮化钢渗碳相氮化工件具特点：
1）氮化前需调质处理便心部组织具较高强度韧性
2）表面硬度达HRC65～72具较高耐磨性
3）氮化表面形成致密氮化物组成连续薄膜具定耐腐蚀性
4）氮化处理温度低渗氮需进行热处理
氮化处理适耐磨性精度求较高零件求抗热抗蚀耐磨件：发动机汽缸排气阀高精度传动齿轮等
34拟T10制造形状简单车刀工艺路线：
锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工
（1） 试写出热处理工序名称指出热处理工序作
（2） 指出终热处理显微组织致硬度
（3） 制定终热处理工艺规定（温度冷介质）
答：（1）工艺路线：锻造—退火—机加工—淬火低温回火—磨加工退火处理细化组织调整硬度改善切削加工性淬火低温回火获高硬度耐磨性应力
（2）终热处理显微组织回火马氏体 致硬度60HRC
（3）T10车刀淬火温度780℃左右冷介质水回火温度150℃～250℃
35选择列零件热处理方法编写简明工艺路线（零件均选锻造毛坯钢材具足够淬透性）：
（1）某机床变速箱齿轮（模数m4）求齿面耐磨心部强度韧性求高材料选45钢
（2）某机床轴求良综合机械性轴径部分求耐磨（HRC 5055）材料选45钢
（3）镗床镗杆重载荷工作精度求极高滑动轴承中运转求镗杆表面极高硬度心部较高综合机械性材料选38CrMoALA
答：（1）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）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）料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→氮化→研磨→成品
36某型号柴油机凸轮轴求凸轮表面高硬度（HRC>50）心部具良韧性（Ak>40J）原采45钢调质处理凸轮表面进行高频淬火低温回火现工厂库存45钢已完剩15钢拟15钢代试说明：
（1）原45钢热处理工序作
（2）改15钢应原热处理工序进行否满足性求？什？
（3）改15钢达求性心部强度足够前提采种热处理工艺？
答：（1）正火处理细化组织调整硬度改善切削加工性调质处理获高综合机械性疲劳强度局部表面淬火低温回火获局部高硬度耐磨性
（2）改15钢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
37甲乙两种钢时加热 1150 ℃保温两时金相显微组织检查甲钢奥氏体晶粒度 3 级乙钢 6 级否出结：甲钢质粗晶粒钢乙钢质细晶粒钢？
答：质晶粒度930±19℃保温3~8时测定奥氏体晶粒质细晶粒钢加热界点Acl直930℃晶粒未显著长超温度阻止晶粒长难溶质点消失晶粒迅速长1150 ℃超930℃晶粒迅速长出结甲钢质粗晶粒钢乙钢质细晶粒钢
38什铝脱氧钢加入少量 Ti Zr V Nb W 等合金元素钢质细晶粒钢？奥氏体晶粒转变产物机械性影响？
答：铝脱氧加入少量 Ti Zr V Nb W 等合金元素会形成高温难溶合金化合物930±19℃左右抑制晶粒长加入合金元素钢质细晶粒钢
39钢获马氏体组织条件什？钢珠光体相变贝氏体相变较马氏体相变特点？
答：钢获马氏体组织条件：钢奥氏体状态快速冷发生扩散分解发生扩散型相变
马氏体相变特点：
(1)扩散性钢马氏体转变前组织中固溶碳浓度没变化马氏体奥氏体中固溶碳量致仅发生晶格改变马氏体转变速度极快
(2)格位关系马氏体形成时马氏体奥氏体相界面原子属马氏体属奥氏体称种关系格关系
(3)通常情况冷奥氏体马氏体转变开始必须断降温条件转变继续进行冷程中断转变立停止
40说明析钢 C 曲线区条线物理意义指出影响 C 曲线形状位置素
答：冷奥氏体等温转变曲线说明：
1)冷奥氏体开始转变点连接起曲线称转变开始线转变终点连接起曲线称转变终线A 1线右转变开始线左区域冷奥氏体区A1线转变终线右Ms点区域转变产物区
转变开始线转变终线间区域冷奥氏体转变产物存区
2)冷奥氏体温度等温转变时段孕育期（转变开始线坐标间水距离表示）析碳钢说转变开始线550℃出现拐弯该处称C曲线鼻尖应温度称鼻温
3)析碳钢冷奥氏体三温度区间发生三种转变C曲线鼻尖部分A1~550℃间冷奥氏体发生珠光体转变转变产物珠光体称珠光体转变C曲线鼻尖部分550℃~Ms间冷奥氏体发生贝氏体转变转变产物贝氏体称贝氏体转变Ms点冷奥氏体发生马氏体转变转变产物马氏体称马氏体转变
亚析析钢等温转变C曲线析钢亚析钢C曲线条代表析出铁素体线析钢C曲线条代表二次渗碳体析出线
影响 C 曲线形状位置素：
提高奥氏体稳定性素孕育期延长转变减慢C曲线右移反C曲线左移碳钢c曲线位置钢含碳量关亚析钢中着含碳量增加钢C曲线位置右移析钢中着含碳量增加c曲线左移外钢奥氏体化温度愈高保温时间愈长奥氏体晶粒愈粗C曲线位置愈右移
41 20 钢 60 钢时加热 860 ℃保温相时间问种钢奥氏体晶粒粗？
答：60 钢奥氏体晶粒粗
第六章 合 金 钢
1什较重截面结构零件重型运输机械矿山机器轴类型发电机转子等必须合金钢制造？碳钢较合金钢优缺点？
答： 碳钢制成零件尺寸太否淬透出现外性均型机械零件（求外性均匀）采碳钢制作较重截面结构零件重型运输机械矿山机器轴类型发电机转子等必须合金钢制造
(1) 述合金钢淬透性高
(2)合金钢回火抗力高
碳钢淬火低温回火保持高硬度回火温度超200℃硬度显著降回火抗力差较高温度保持高硬度求耐磨切削速度较高刃部受热超
200℃刀具采碳钢制作采合金钢制作
(3)合金钢满足特殊性求
耐热性耐腐蚀性耐低温性（低温高韧性）
2合金元素MnCrWMoVTiZrNi钢C曲线MS点影响？引起钢热处理组织性方面什变化？
答：Co外数合金元素增加奥氏体稳定性C曲线右移非碳化物形成元素AlNiSiCu等改变C曲线形状右移碳化物形成元素MnCrMoW等C曲线右移外C曲线分裂珠光体转变贝氏体转变两C曲线二曲线间出现冷奥氏体稳定区CoAl外合金元素均Ms点降低残余奥氏体量增
合金元素加入降低析点碳含量C曲线右移 退火状态组织中珠光体例增 珠光体层片距离减 钢强度增加 塑性降 冷奥氏体稳定性增 合金钢正火状态层片距离更珠光体 贝氏体甚马氏体组织 强度增加MnCrCu强化作较 SiAlVMo等般含量(例般结构钢实际含量)影响合金元素提高钢淬透性 促进马氏体形成 强度增加焊接性变坏
3合金元素回火转变影响？
答合金元素回火转变性影响：
1产生二次硬化
合金元素扩散慢阻碍碳扩散阻碍碳化物聚集长合金钢中碳化物较高回火温度时保持均匀弥散分布细碳化物颗粒强碳化物形成元素CrWMoV等含量较高定回火温度沉淀析出特殊碳化物Mo2CW2CVC等析出碳化物高度弥散分布马氏体基体马氏体保持格关系阻碍位错运动钢硬度反提高形成二次硬化钢硬度仅降低反次提高
合金钢中含WMoTiVSi等般推迟a相回复结晶碳化物聚集抑制钢硬度强度降低
2提高淬火钢回火稳定性（耐回火性）
合金元素阻碍马氏体分解碳化物聚集长程回火硬度降低程变缓提高钢回火稳定性合金钢回火稳定性碳钢高相回火硬度时合金钢回火温度样含碳量碳钢高
回火时间长回火温度相时合金钢强度硬度碳钢高
3回火时产生第二类回火脆性
合金钢中低温回火脆性外含CrNiMn等元素钢中550~650℃回火出现击值降低(图8)称高温回火脆性第二类回火脆性高温回火脆性逆回火脆性第二类回火脆性产生类回火脆性原般认锡磷锑砷等害元素奥氏体晶界偏聚减弱晶界原子间结合力致
4解释列现象：
（1）相含碳量情况含NiMn合金钢外数合金钢热处理加热温度碳钢高
答：相含碳量情况含NiMn合金钢外数合金钢热处理加热温度碳钢高原合金元素加入改变碳钢中扩散速度致非碳化物形成元素NiCo降低碳奥氏体中扩散激活增加奥氏体形成速度相反强碳化物形成元素vTiwMo等碳较亲合力增加碳奥氏体中扩散激活强烈减缓碳钢中扩散减慢奥氏体化程
奥氏体形成尚未固溶种类型碳化物稳定性相稳定性高碳化物完全分解固溶奥氏体中需进步提高加热温度类合金元素奥氏体化时间增长
合金钢中奥氏体化程包括均匀化程需碳扩散合金元素必需扩散合金元素扩散速度慢1000℃高温仅碳扩散速度万分干分合金钢奥氏体成分均匀化碳钢更缓慢保证合金元素溶入奥氏体均匀化充分发挥合金元素作
（2） 相含碳量情况含碳化物形成元素合金钢碳钢具较高回火稳定性
答：温度超150℃强碳化物形成元素阻碍碳扩散提高马氏体分解温度碳钢相合金钢中残余奥氏体更高回火温度转变高合金钢中残余奥氏体十分稳定甚加热500~600℃保温段时间分解合金元素扩散慢阻碍碳扩散阻碍碳化物聚集长回火硬度降低程变缓提高钢回火稳定性合金钢回火稳定性碳钢高相回火硬度时合金钢回火温度样含碳量碳钢高回火时间长回火温度相时合金钢强度硬度碳钢高
（3） 含碳量≥040含铬12铬钢属析钢含碳15含铬12钢属莱氏体钢
答：合金元素加入显著改变S点位置碳含量减少方移动含碳量≥040含铬12铬钢属析钢含碳15含铬12钢属莱氏体钢
（4） 高速钢热锻热轧空冷获马氏体组织
答：钢中含量合金元素高速钢冷奥氏体非常稳定钢淬透性高中型刃具热锻热轧空冷获马氏体组织
5谓调质钢？什调质钢含碳量均中碳？合金调质钢中常含合金元素？调质钢中起什作？
答：通常调质处理钢称调质钢碳含量低碳钢淬火低温回火状态具良综合机械性疲劳极限低中碳钢淬透性中碳钢高碳钢然强度高韧性塑性低调质钢含碳量均中碳
合金调质钢中常含合金元素铬锰镍硅钼钨钒铝钛等合金调质钢加元素铬锰镍硅等增加淬透性钢中增加淬透性外强化铁素体起固溶强化作辅加元素钼钨钒铝钛等钼钨作防止减轻第二类回火脆性增加回火稳定性钒钛作细化晶粒加铝加速渗氮程
6W18Cr4V钢Ac1约820℃般工具钢Ac1+3050℃常规方法确定淬火加热温度终热处理否达高速切削刃具求性？什？W18Cr4V钢刀具正常淬火进行560℃三次回火什？
答：般工具钢Ac1+3050℃常规方法确定W18Cr4V钢淬火加热温度终热处理达高速切削刃具求性常规方法确定淬火加热温度合金碳化物易溶解满足高速切削时刀具应保持红硬性高耐磨性求奥氏体足够合金化必须加热远远Ac1温度1280℃左右18Cr4V钢刀具正常淬火进行560℃三次回火消残余奥氏体
第七章 铸 铁
1白口铸铁灰口铸铁钢三者成分组织性区？
答：碳钢指含碳量002～214铁碳合金铸铁指214铁碳合金钢相铸铁中含碳含硅量较高碳钢含较硫磷等杂质元素
钢组织铁素体+珠光体珠光体珠光体+二次渗碳体钢组织珠光体+二次渗碳体+莱氏体莱氏体次渗碳体+莱氏体
钢中低碳钢塑性韧性较强度硬度较低良焊接性冷成型性中碳钢优良综合机械性高碳钢塑性韧性较低强度硬度较高耐磨性较钢均进行锻造轧制热处理改变组织进极提高性
白口铸铁组织中存着晶莱氏体性硬脆难切削加工耐磨性铸造性优良
灰铸铁组织中碳全部部分片状石墨形式存断口呈暗灰色铸造性切削加工性减摩性消震性良缺口敏感性较低
2化学成分冷速度铸铁石墨化基体组织影响？
答：(1)化学成分
1)碳硅碳硅强烈促进石墨化元素铸铁中碳硅含量越高越容易充分进行石墨化晶成分铸铁具佳铸造性灰铸铁碳量均配制4左右
2)锰锰阻止石墨化元素锰硫化合成硫化锰减弱硫害作结果间接促进石墨化作铸铁中适量锰必
3)硫硫强烈阻碍石墨化元素仅强烈促白口化会降低铸铁流动性力学性硫害元素必须严格控制含量
(2)冷速度
生产实践证明成分铸铁件中表面薄壁部分易出现白口组织部厚壁处容易进行石墨化见冷速度石墨化影响冷速度越慢原子扩散时间充分越利石墨化进行冷速度决定浇注温度铸件壁厚铸型材料
4)磷磷弱促进石墨化元素时提高铁液流动性磷含量高会增加铸铁脆性铸铁冷程中易开裂应严格控制含量
3试述石墨形态铸铁性影响
答：灰铸铁中石墨呈片状片状石墨强度塑性韧性零存石墨方相存孔洞微裂纹仅破坏基体连续性减少基体受力效面积石墨片尖端处形成应集中材料形成脆性断裂石墨片数量越尺寸越粗分布越均匀铸铁抗拉强度塑性越低灰铸铁抗压强度硬度耐磨性取决基体石墨存影响灰铸铁抗压强度般抗拉强度34倍
球墨铸铁中石墨呈球状金属基体割裂作较基体较连续拉伸时引起应力集中现象明显降基体强度利率灰铸铁30~50提高70~90球墨铸铁抗拉强度塑性韧性疲劳强度仅高铸铁相应组织铸钢相
锻铸铁中石墨呈团絮状灰铸铁相金属基体割裂作较锻铸铁具较高力学性尤塑性韧性明显提高
第八章 色金属合金
1铝合金通途径达强化目？
答：铸造铝硅合金通变质处理达强化目热处理强化变形铝合金利时效强化（固溶处理时效处理）达强化目
2谓硅铝明？属类铝合金？什硅铝明具良铸造性？变质处理前组织性变化？类铝合金处？
答：铝硅铸造合金称硅铝明含硅量17附硅铝明晶成分合金具优良铸造性铸造缓冷组织晶体(α十Si)中硅晶体硬化相呈粗针状会严重降低合金力学性改善铝硅合金性浇注前液体合金中加入含钠变质剂纳促进硅形核阻碍晶体长犬硅晶体成极细粒状均匀分布铝基体钠相图中晶点右方移动变质形成亚晶组织变质铝合金力学性显著提高
铸造铝硅合金般制造质轻耐蚀形状复杂定力学性铸件发动机缸体手提电动风动工具(手电钻)仪表外壳时加入镁铜铝硅系合金(ZL108)变质处理进行固溶处理+时效具较耐热性耐磨性制造燃机活塞材料
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思考题参考答案
第章 金属晶体结构结晶
1．解释列名词
点缺陷线缺陷面缺陷亚晶粒亚晶界刃型位错单晶体晶体
冷度发形核非发形核变质处理变质剂
答：点缺陷：原子排列规区域空间三方尺寸指空位间隙原子置换原子等
线缺陷：原子排列规区域空间方尺寸余两方尺寸位错
面缺陷：原子排列规区域空间两方尺寸方尺寸晶界亚晶界
亚晶粒：晶体晶粒晶格位非完全致存着许尺寸位差晶块相互镶嵌成晶粒称亚晶粒
亚晶界：两相邻亚晶粒间边界称亚晶界
刃型位错：位错认晶格中部分晶体相部分晶体局部滑移造成滑移部分未滑移部分交界线位错线果相滑移结果半部分出半原子面余半原子面边缘插入晶体中刀刃口称刃型位错
单晶体：果块晶体部晶格位完全致称块晶体单晶体
晶体：种晶粒组成晶体结构称晶体
冷度：实际结晶温度理结晶温度差称冷度
发形核：定条件液态金属中直接产生原子呈规排列结晶核心
非发形核：液态金属附未溶颗粒表面形成晶核
变质处理：液态金属结晶前特意加入某难熔固态颗粒造成量成非发晶核固态质点结晶时晶核数目增加提高形核率细化晶粒种处理方法变质处理
变质剂：浇注前加入难熔杂质称变质剂
2常见金属晶体结构种？αFe γ Fe Al Cu Ni Pb Cr V MgZn 属种晶体结构？
答：常见金属晶体结构：体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格
α－FeCrV属体心立方晶格
γ－Fe AlCuNiPb属面心立方晶格
MgZn属密排六方晶格
3配位数致密度说明问题？
答：说明晶体中原子排列紧密程度晶体中配位数致密度越晶体中原子排列越紧密
4晶面指数晶指数什？
答：晶指晶格中种原子列位晶指数表示形式晶面指晶格中方位原子面晶面指数表示形式
5实际晶体中点缺陷线缺陷面缺陷金属性影响？
答：果金属中晶体缺陷时通理计算具极高强度着晶体中缺陷增加金属强度迅速降缺陷增加定值金属强度晶体缺陷增加增加点缺陷线缺陷面缺陷会造成晶格崎变晶体强度增加时晶体缺陷存会增加金属电阻降低金属抗腐蚀性
6单晶体具异性晶体般情况显示出异性？
答：单晶体方原子排列密度造成原子间结合力表现出异性晶体单晶体组成方力相互抵消衡表现性
7冷度冷速度关系？金属结晶程影响？铸件晶粒影响？
答：①冷速度越冷度越②着冷速度增晶体形核率长速度加快加速结晶程进行冷速达定值结晶程减慢时原子扩散力减弱③冷度增ΔF结晶驱动力形核率长速度N增加G增加快提高NG值晶粒变细冷度晶粒细化利结晶发生困难
8金属结晶基规律什？晶核形成率成长率受素影响？
答：①金属结晶基规律形核核长②受冷度影响着冷度增晶核形成率成长率增形成率增长成长率增长快时外难熔杂质振动搅拌方法会增形核率
9铸造生产中采措施控制晶粒？生产中应变质处理？
答：①采方法：变质处理钢模铸造砂模中加冷铁加快冷速度方法控制晶粒
②变质处理：液态金属结晶前特意加入某难熔固态颗粒造成量成非发晶核固态质点结晶时晶核数目增加提高形核率细化晶粒③机械振动搅拌
第二章 金属塑性变形结晶
1．解释列名词：
加工硬化回复结晶热加工冷加工
答：加工硬化：着塑性变形增加金属强度硬度迅速增加塑性韧性迅速降现象
回复：消金属加工硬化现象变形金属加热某温度组织性发生变化加热温度较低时原子活动力时金属晶粒形状没明显变化晶发生点缺陷消失位错迁移等变化时金属强度硬度塑性等机械性变化应力电阻率等性显著降低阶段回复阶段
结晶：加热较高温度时原子具较活动力晶粒外形开始变化破碎拉长晶粒变成新等轴晶粒变形前晶粒形状相似晶格类型相阶段称结晶
热加工：金属加热结晶温度定温度进行压力加工
冷加工：结晶温度进行压力加工
2．产生加工硬化原什？加工硬化金属加工中什利弊？
答：①着变形增加晶粒逐渐拉长直破碎样晶粒破碎成细碎亚晶粒变形愈晶粒破碎程度愈样位错密度显著增加时细碎亚晶粒着晶粒拉长拉长着变形量增加晶粒破碎位错密度增加金属塑性变形抗力迅速增强度硬度显著提高塑性韧性降产生谓加工硬化现象②金属加工硬化现象会金属进步加工带困难钢板冷轧程中会越轧越硬致轧动方面利加工硬化现象提高金属强度硬度冷拔高强度钢丝利冷加工变形产生加工硬化提高钢丝强度加工硬化某压力加工工艺够实现重素冷拉钢丝拉模孔部分发生加工硬化继续变形变形转移尚未拉模孔部分样钢丝继续通模孔成形
3．划分冷加工热加工条件什？
答：结晶温度结晶温度进行压力加工冷加工产生加工硬化现象反热加工产生加工硬化现象结晶消
4．冷加工较热加工金属件带益处？
答：（1）通热加工铸态金属中气孔焊合致密度提高
（2）通热加工铸态金属中枝晶柱状晶破碎晶粒细化机械性提高
（3）通热加工铸态金属中枝晶偏析非金属夹杂分布发生改变着变形方细碎拉长形成热压力加工纤维组织（流线）强度塑性韧性显著横果合理利热加工流线量流线零件工作时承受拉应力方致外加切应力击力相垂直提高零件寿命
5．什细晶粒钢强度高塑性韧性？
答：晶界阻碍位错运动晶粒位互相约束阻碍晶粒变形金属晶粒愈细晶界总面积愈晶粒周围取晶粒数便愈塑性变形抗力愈金属晶粒愈细强度愈高时晶粒愈细金属单位体积中晶粒数便越变形时样变形量便分散更晶粒中发生产生较均匀变形致造成局部应力集中引起裂纹早产生发展塑性韧性越
6．金属冷塑性变形组织性发生什变化？
答：①晶粒变形方拉长性趋异性强度塑性远横等②晶粒破碎位错密度增加产生加工硬化着变形量增加强度硬度显著提高塑性韧性降③织构现象产生着变形发生仅金属中晶粒会破碎拉长晶粒晶格位会着变形方时发生转动转动结果金属中晶粒晶格位趋体致产生织构现象④冷压力加工程中材料部分变形均匀晶粒部分晶粒间变形均匀金属部会形成残余应力般情况利会引起零件尺寸稳定
7．分析加工硬化金属材料强化作？
答：着塑性变形进行位错密度断增加位错运动时相互交割位错缠结加剧位错运动阻力增引起变形抗力增加样金属塑性变形变困难继续变形必须增外力提高金属强度
8．已知金属钨铁铅锡熔点分3380℃1538℃327℃232℃试计算金属低结晶温度分析钨铁1100℃加工铅锡室温（20℃）加工种加工？
答：T04T熔钨T[04*（3380+273）]27311882℃ 铁T[04*（1538+273）]2734514℃ 铅T[04*（327+273）]27333℃ 锡T[04*（232+273）]27371℃钨T11882℃＞1100℃属热加工铁T4514℃＜1100℃属冷加工铅T33℃＜20℃属冷加工锡T71＜20℃属冷加工
9．制造齿轮时时采喷丸法（金属丸喷射零件表面）齿面强化试分析强化原
答：高速金属丸喷射零件表面工件表面层产生塑性变形形成定厚度加工硬化层齿面强度硬度升高
第三章 合金结构二元状态图
1．解释列名词：
合金组元相相图固溶体金属间化合物机械混合物枝晶偏析重偏析固溶强化弥散强化
答：合金：通熔炼烧结方法种金属元素种种元素结合起形成具金属特性新物质称合金
组元：组成合金基独立物质称组元
相：金属合金中成分相结构相部分界面分开均匀组成部分均称相
相图：表示合金系中合金结晶程简明图解称相图
固溶体：合金组元间例混合混合形成固相晶格结构组成合金某组元相种相称固溶体
金属间化合物：合金组元间发生相互作形成种具金属性质新相称金属间化合物晶体结构组元分子式表示组成
机械混合物：合金组织相例机械混合起称机械混合物
枝晶偏析：实际生产中合金冷速度快原子扩散充分先结晶出固溶体合金含高熔点组元较结晶含低熔点组元较
种晶粒化学成分均匀现象称枝晶偏析
重偏析：重偏析组成相溶液间密度差引起果先晶相溶液间密度差较缓慢冷条件凝固时先晶相便会液体中浮沉导致结晶铸件部分化学成分致产生重偏析
固溶强化：通溶入某种溶质元素形成固溶体金属强度硬度升高现象称固溶强化
弥散强化：合金中固溶体适量金属间化合物弥散分布会提高合金强度硬度耐磨性种强化方式弥散强化
2．指出列名词区：
1）置换固溶体间隙固溶体
答：置换固溶体：溶质原子代溶剂晶格结点部分原子组成固溶体称置换固溶体
间隙固溶体：溶质原子填充溶剂晶格间隙中形成固溶体间隙固溶体
2）相组成物组织组成物
相组成物：合金基组成相
组织组成物：合金显微组织中独立组成部分
3．列元素αFe 中形成种固溶体
SiCNCrMn
答：SiCrMn形成置换固溶体CN形成间隙固溶体
4．试述固溶强化加工强化弥散强化强化原理说明三者区
答：固溶强化：溶质原子溶入引起溶剂金属晶格产生畸变进位错运动时受阻力增
弥散强化：金属化合物身高硬度合金中固溶体基体适量金属间化合物均匀细弥散分布时会提高合金强度硬度耐磨性种金属间化合物强化合金方式弥散强化
加工强化：通产生塑性变形增位错密度增位错运动阻力引起塑性变形抗力增加提高合金强度硬度
区：固溶强化弥散强化利合金组成相强化合金固溶强化通产生晶格畸变位错运动阻力增强化合金弥散强化利金属化合物身高强度硬度强化合金加工强化通力作产生塑性变形增位错密度增位错运动阻力强化合金三者相通固溶强化强度硬度低塑性韧性加工强化强度硬度高塑韧性差弥散强化介两者间
5．固溶体金属间化合物结构性什差？
答：结构：固溶体晶体结构溶剂结构相金属间化合物晶体结构组成组元分子式表示组成
性：形成固溶体金属间化合物强化合金固溶体强度硬度金属间化合物低塑性韧性金属间化合物固溶体更综合机械性
6 谓晶反应包晶反应析反应试较三种反应异点
答：晶反应：指定成分液体合金定温度时结晶出成分晶格均相两种晶体反应
包晶反应：指定成分固相定成分液相作形成外种固相反应程
析反应：特定成分单相固态合金恒定温度分解成两新具定晶体结构固相反应
点：反应恒温发生反应物产物具特定成分相处三相衡状态
点：晶反应种液相恒温生成两种固相反应析反应种固相恒温生成两种固相反应包晶反应种液相种固相恒温生成种固相反应
7．二元合金相图表达合金关系？
答：二元合金相图表达合金状态温度成分间关系
8．二元合金相图中应杠杆定律计算什？
答：应杠杆定律计算合金相互衡两相成分相含量
9 已知A（熔点 600℃）B(500℃) 液态限互溶固态 300℃时A溶 B 溶解度 30 室温时10B溶A 300℃时含 40 B 液态合金发生晶反应现求：
1）作出AB 合金相图
2）分析 20 A45A80A 等合金结晶程确定室温组织组成物相组成物相量
答：（1）
（2）20A合金图①：
合金1点全部液相冷1点时开始液相中析出α固溶体2点结束2～3点间合金全部α固溶体组成合金冷3点固溶体α浓度超溶解度限度固溶体α中析出二次相A终显微组织：α+AⅡ
相组成物 α+A
A（908090）*10011 α1A89
45A合金图②：
合金1点全部液相冷1点时开始液相中析出α固溶体时液相线成分线BE变化固相线成分BD线变化冷2点时液相线成分达E点发生晶反应形成（A+α）晶体合金2点冷室温程中中析出二次相AⅡ合金②室温组织：
AⅡ+α+(A+α) 相组成物A+α
组织：AⅡ（7055）70*10021 α1 AⅡ79
A+α（7055）(7040）*10050
相：A（9055）90*10050 α1A50
80A合金图③：
合金1点全部液相冷1点时开始液相中析出A时液相线成分AE线变化冷2点时液相线成分达点发生晶反应形成(A+α)晶体合金③室温组织：A+ (A+α)
相组成物：A+α
组织：A（4020）40*10050 A+α1A50
相： A（9020）90*10078 α1A22
10．某合金相图图示
1）试标注①—④空白区域中存相名称
2）指出相图包括种转变类型
3）说明合金Ⅰ衡结晶程室温显微组织
答：(1)①：L+γ ② γ+β ③ β+(α+β) ④ β+αⅡ
(2)匀晶转变析转变
(3)合金①1点全部液相冷1点时开始液相中析出γ固溶体2点结束2～3点间合金全部γ固溶体组成3点开始γ固溶体中析出α固溶体冷4点时合金全部α固溶体组成4～5间全部α固溶体组成冷5点α固溶体浓度超溶解度限度α中析出第二相β固溶体终室稳显微组织 α+βⅡ
11．形状尺寸相两 CuNi 合金铸件含 90 Ni 含 50 Ni铸然冷问铸件偏析较严重？
答：含 50 NiCuNi 合金铸件偏析较严重实际冷程中冷速较快先结晶部分含高熔点组元结晶部分含低熔点组元含 50 NiCuNi 合金铸件固相线液相线范围含 90 Ni铸件宽造成化学成分均匀现象含 90 NiCuNi 合金铸件严重
第四章 铁碳合金
1．谓金属素异构转变？试画出纯铁结晶冷曲线晶体结构变化图
答：条件（温度压力）变化引起金属晶体结构转变称素异构转变
2．什γFe α Fe 容？块质量定铁发生（γFe →αFe ）转变时体积变化？
答：γFeα Fe原子排列紧密程度γFe致密度74α Fe致密度68块质量定铁发生（γFe →αFe ）转变时体积发生膨胀
3谓铁素体（F）奥氏体（A）渗碳体（Fe3C）珠光体（P）莱氏体（Ld）？结构组织形态性等特点？
答：铁素体（F）：铁素体碳中形成间隙固溶体体心立方晶格碳中溶解度`性纯铁相塑性韧性强度硬度低钢中般呈块状片状
奥氏体（A）：奥氏体碳中形成间隙固溶体面心立方晶格晶格间隙尺寸较碳中溶解度较塑性
渗碳体（Fe3C）：铁碳相互作形成具复杂晶格间隙化合物渗碳体具高硬度塑性差延伸率接零钢中片状存网络状存晶界莱氏体中连续基体时呈鱼骨状
珠光体（P）：铁素体渗碳体组成机械混合物铁素体渗碳体呈层片状珠光体较高强度硬度塑性较差
莱氏体（Ld）：奥氏体渗碳体组成机械混合物莱氏体中渗碳体连续分布相奥氏体呈颗粒状分布渗碳体基体渗碳体脆莱氏体塑性差组织
4FeFe3C合金相图作？生产实践中指导意义？局限性？
答：①碳钢铸铁铁碳合金广泛金属材料铁碳合金相图研究铁碳合金重工具解掌握铁碳合金相图钢铁材料研究种热加工工艺制订工艺废品原分析等方面重指导意义②选材提供成分：相图描述铁碳合金组织含碳量变化规律合金性决定合金组织样根零件性求选择成分铁碳合金制定热加工工艺提供：铸造根相图找出成分钢铸铁熔点确定铸造温度根相图液相线固相线间距离估计铸造性坏锻造：根相图确定锻造温度焊接：
根相图分析碳钢焊缝组织适热处理方法减轻消组织均匀性热处理：相图更重退火正火淬火加热温度参考铁碳相图加选择③铁碳相图限缓慢加热冷速度实际加热冷通常程度滞现象
5画出 FeFe3C 相图指出图中 S C E PN G GS SE PQ PSK 点线意义标出相区相组成物组织组成物
答
C：晶点1148℃ 430C点发生晶转变反应式：冷1148℃时具C点成分液体中时结晶出具E点成分奥氏体渗碳体两相混合物——莱氏体
E：碳中溶解度点1148℃ 211C
G：素异构转变点（A3）912℃ 0C
H：碳中溶解度1495℃ 009C
J：包晶转变点1495℃ 017C 点发生包晶转变反应式：冷1495℃时具B点成分液相具H点成分固相δ反应生成具J点成分固相A
N：素异构转变点（A4）1394℃ 0C
P：碳中溶解度点 00218C 727℃
S：析点727℃ 077C 点发生析转变反应式：冷727℃时具S点成分奥氏体中时析出具P点成分铁素体渗碳体两相混合物——珠光体P（）
ES线：碳奥氏体中溶解度曲线称Acm温度线温度降低碳奥化体中溶解度减少余碳形式析出具077～211C钢冷Acm线PSK线间时组织A中析出称二次渗碳体
GS线：含碳量奥氏体冷时析出铁素体开始线称A3线GP线铁素体析出终线GSP区显微组织
PQ线：碳铁素体中溶解度曲线温度降低碳铁素体中溶解度减少余碳形式析出中析出称三次渗碳体铁素体含碳少析出少般忽略认727℃冷室温显微组织变
PSK线：析转变线条线发生析转变产物（P）珠光体含碳量002～669铁碳合金冷727℃时析转变发生
6简述 FeFe3C 相图中三基反应：包晶反应晶反应析反应写出反应式标出含碳量温度
答：析反应：冷727℃时具S点成分奥氏体中时析出具P点成分铁素体渗碳体两相混合物γ08F002+Fe3C669
包晶反应：冷1495℃时具B点成分液相具H点成分固相δ反应生成具J点成分固相A L05+δ01γ016
晶反应：1148℃时具C点成分液体中时结晶出具E点成分奥氏体渗碳体两相混合物
L43γ214+ Fe3C669
7谓碳素钢？谓白口铁？两者成分组织性差？
答：碳素钢：含002~214C铁碳合金
白口铁：含214C铁碳合金
碳素钢中亚析钢组织铁素体珠光体组成中珠光体中渗碳体细片状分布铁素体基体着含碳量增加珠光体含量增加钢强度硬度增加塑性韧性降低含碳量达08时珠光体性析钢组织珠光体二次渗碳体组成含碳量接10时强度达值含碳量继续增加强度降二次渗碳体晶界形成连续网络导致钢脆性增加
白口铁中组织中存量渗碳体具高硬度脆性难切削加工
8亚析钢析钢析钢组织特点异点
答：亚析钢组织铁素体珠光体组成中铁素体呈块状珠光体中铁素体渗碳体呈片状分布析钢组织珠光体组成析钢组织珠光体二次渗碳体组成中二次渗碳体晶界形成连续网络状
点：钢组织中含珠光体点：亚析钢组织铁素体珠光体析钢组织珠光体析钢组织珠光体二次渗碳体
9分析含碳量分 020 060 080 10 铁碳合金液态缓冷室温时结晶程室温组织
答：080C1~2点间合金匀晶转变结晶出A2点结晶结束全部转变奥氏体冷3点时（727℃）恒温发生析转变转变结束时全部珠光体P珠光体中渗碳体称析渗碳体温度继续降时珠光体中铁素体溶碳量减少成分固溶度线PQ变化析出三次渗碳体常析渗碳体长起彼分出数量少忽略
室温时组织P
060 C：合金1~2点间匀晶转变结晶出A2点结晶结束全部转变奥氏体冷3点时开始析出F34点A成分GS线变化铁素体成分GP线变化温度4点时奥氏体成分达S点成分（含碳08）便发生析转变形成珠光体时原先析出铁素体保持变称先析铁素体成分002C析转变结束合金组织先析铁素体珠光体温度继续降时铁素体溶碳量PQ线变化析出三次渗碳体样
量少忽略
含碳040亚析钢室温组织：F+P
10 C：合金1~2点间匀晶转变结晶出奥氏体2点结晶结束合金单相奥氏体冷3点开始奥氏体中析出二次渗碳体奥氏体晶界析出呈网状分布34间断析出奥氏体成分ES线变化温度达4点（727℃）时含碳量降077恒温发生析转变形成珠光体时先析出保持变称先析渗碳体析转变结束时组织先析二次渗碳体珠光体忽略
室温组织二次渗碳体珠光体
10．指出列名词区：
1）次渗碳体二次渗碳体三次渗碳体晶渗碳体析渗碳体
答：次渗碳体：液相中直接析出渗碳体称次渗碳体
二次渗碳体：A中析出称二次渗碳体
三次渗碳体：中析出称三次渗碳体
晶渗碳体：晶反应生成渗碳体莱氏体中渗碳体称晶渗碳体
析渗碳体：析反应生成渗碳体珠光体中渗碳体称析渗碳体
2） 热脆冷脆
答：热脆：S钢中FeS形成存FeS会Fe形成低熔点晶钢材1000℃~1200℃压力加工时会着低熔点晶体边界开裂钢材变极脆种脆性现象称热脆
冷脆：P室温钢塑性韧性急剧降低钢脆性转化温度升高钢变脆种现象称冷脆
11．根 FeFe3C 相图计算：
1）室温含碳 06 钢中珠光体铁素体占少
2）室温含碳 12 钢中珠光体二次渗碳体占少
3）铁碳合金中二次渗碳体三次渗碳体百分含量
答：1）Wp(06002)(08002)*10074 Wα17426
2）Wp(21412)(21408)*10070 WFe3CⅡ17030
3）WFe3CⅡ(21408)(66908)*10023
W Fe3CⅢ002669*10033
12．某工厂仓库积压许碳钢（退火状态）钢材混杂知道钢化学成分现找出中根金相分析发现组织珠光体+铁素体中铁素体占 80 问钢材含碳量约少？
答：组织珠光体+铁素体说明钢亚析钢
Wα80(08WC)(08002)*100 WC018
13．某退火碳素钢进行金相分析组织相组成物铁素体+渗碳体（粒状）中渗碳体占 18 问碳钢含碳量约少？
答： WFe3CⅡ18 ( WC002)(669002)*100 WC122
14．某退火碳素钢进行金相分析组织珠光体+渗碳体（网状）中珠光体占 93 问碳钢含碳量约少？
答：Wp93 (214 WC)(21408)*10070 WC089
15计算Fe14C合金700℃相组分数量成分
答：含14C合金属析钢组织珠光体+二次渗碳体相铁素体渗碳体
Wp(21414)(21408)*10055 WFe3CⅡ15545
Wα（66914）（669002）*10079 WFe3C17921
16．根 FeFe3C 相图说明产生列现象原：
1）含碳量 10 钢含碳量 05 钢硬度高
答：钢中着含碳量增加渗碳体含量增加渗碳体硬脆相含碳量 10 钢含碳量 05 钢硬度高
2）室温含碳 08 钢强度含碳 12 钢高
答：钢中含碳量超10时析出二次渗碳体晶界形成连续网络状钢脆性增加导致强度降含碳 08 钢强度含碳 12 钢高
3） 1100℃含碳 04 钢进行锻造含碳 40 生铁锻造
答： 1100℃时含碳 04 钢组织奥氏体奥氏体塑性适合锻造含碳 40 生铁组织中含量渗碳体渗碳体硬度高适合锻造
4）绑轧物件般铁丝（镀锌低碳钢丝）起重机吊重物钢丝绳（ 60 65 70 75 等钢制成）
答：绑轧物件性求韧性选低碳钢塑韧性镀锌低碳钢丝起重机吊重物钢丝绳求定强度高弹性极限60 65 70 75钢高强度高弹性极限样吊重物时会断裂
5）钳工锯 T8 T10T12 等钢料时锯 1020 钢费力锯条容易磨钝
答：T8 T10T12属碳素工具钢含碳量081012钢中渗碳体含量高钢硬度较高1020钢优质碳素结构钢属低碳钢钢硬度较低钳工锯 T8 T10T12 等钢料时锯 1020 钢费力锯条容易磨钝
6）钢适宜通压力加工成形铸铁适宜通铸造成形
答：钢含碳量范围002~214间渗碳体含量较少铁素体含量较铁素体较塑韧性钢适宜压力加工铸铁组织中含量渗碳体基体莱氏体渗碳体硬脆相铸铁适宜通铸造成形
17钢中常存杂质？钢性影响？
答：钢中常存杂质SiMnSP等
Mn：部分溶铁素体中形成置换固溶体铁素体强化：部分Mn溶Fe3C中形成合金渗碳体钢强度提高MnS化合成MnS减轻S害作Mn含量碳钢中仅作少量杂质存时钢性影响明显
Si：SiMn样溶铁素体中铁素体强化钢强度硬度弹性提高塑性韧性降低Si含量碳钢中仅作少量夹杂存时钢性影响显著
S：硫溶铁FeS形成存FeS会Fe形成晶分布奥氏体晶界钢材1000℃~1200℃压力加工时FeSFe晶（熔点989℃）已熔化晶粒脱开钢材变极脆
P：磷钢中全部溶铁素体中铁素体强度硬度提高室温钢塑性韧性急剧降低钢脆性转化温度升高钢变脆
18试述碳钢分类牌号表示方法
答：分类：1）含碳量分类
低碳钢：含碳量等025钢001~025C ≤025C
中碳钢：含碳量030~055钢 025~06C
高碳钢：含碳量06钢 06~13C ＞06C
（2）质量分类：含杂质元素SP少分类：
普通碳素钢：S≤0055 P≤0045
优质碳素钢：SP≤0035~0040
高级优质碳素钢：S≤002~003P≤ 003~0035
（3）途分类
碳素结构钢：制造种工程构件桥梁船舶建筑构件等机器零件齿轮轴连杆螺钉螺母等
碳素工具钢：制造种刀具量具模具等般高碳钢质量优质钢高级优质钢
牌号表示方法：（1）普通碳素结构钢：
Q+数字表示Q屈服点屈汉语拼音数字表示屈服点数值牌号面标注字母ABCD表示钢材质量等级 ABCD质量次提高F表示沸腾钢b半镇静钢标Fb镇静钢
（2）优质碳素结构钢：
牌号采两位数字表示表示钢中均含碳量万分钢中含锰量较高须锰元素标出
（3）碳素工具钢：
类钢牌号碳T字附数字表示数字表示钢中均含碳量千分高级优质碳素工具钢钢号附A字
19低碳钢中碳钢高碳钢根含碳量划分？分举例说明途？
答：低碳钢：含碳量等025钢0810钢塑性韧性具优良冷成型性焊接性常冷轧成薄板制作仪表外壳汽车拖拉机冷压件汽车车身拖拉机驾驶室等152025钢制作尺寸较负荷较轻表面求耐磨心部强度求高渗碳零件活塞钢样板等
中碳钢：含碳量030~055钢 3035404550钢热处理（淬火+高温回火）具良综合机械性具较高强度较高塑性韧性制作轴类零件
高碳钢：含碳量06钢 6065钢热处理（淬火+高温回火）具高弹性极限常作弹簧T7T8制造求较高韧性承受击负荷工具型头凿子锤子等T9T10T11制造求中韧性工具钻头丝锥车刀模拉丝模锯条T12T13钢具高硬度高耐磨性韧性低制造受击工具量规塞规样板锉刀刮刀精车刀等
20．列零件工具种碳钢制造：手锯锯条普通螺钉车床轴
答：手锯锯条：求较高硬度耐磨性碳素工具钢制造T9T9AT10T10AT11T11A
普通螺钉：保证定机械性普通碳素结构钢制造Q195Q215Q235
车床轴：求较高综合机械性优质碳素结构钢3035404550
21指出列种钢类符号数字含义特点途：
Q235AFQ235CQ195BQ255D4045082020R20GT8T10AT12A
答：Q235AF：普通碳素结构钢屈服强度235MPaA级沸腾钢
Q235C屈服强度235MPaC级普通碳素结构钢
Q195B 屈服强度195MPaB级普通碳素结构钢
Q255D 屈服强度255MPaD级普通碳素结构钢
Q195Q235含碳量低定强度常扎制成薄板钢筋焊接钢等桥梁建筑等钢结构制造普通铆钉螺钉螺母垫圈脚螺栓轴套销轴等等Q255钢强度较高塑性韧性较进行焊接通常扎制成型钢条钢钢板作结构件制造连杆键销简单机械齿轮轴节等
40含碳量04优质碳素结构钢
45含碳量045优质碳素结构钢
4045钢热处理（淬火+高温回火）具良综合机械性具较高强度较高塑性韧性制作轴类零件
08：含碳量008优质碳素结构钢塑性韧性具优良冷成型性焊接性常冷轧成薄板制作仪表外壳汽车拖拉机冷压件汽车车身拖拉机驾驶室等
20：含碳量02优质碳素结构钢制作尺寸较负荷较轻表面求耐磨心部强度求高渗碳零件活塞钢样板等
20R：含碳量02优质碳素结构钢容器专钢
20G：含碳量02优质碳素结构钢锅炉专钢
T8：含碳量08碳素工具钢制造求较高韧性承受击负荷工具型头凿子锤子等
T10A：含碳量10高级优质碳素工具钢制造求中韧性工具钻头丝锥车刀模拉丝模锯条
T12A：含碳量12高级优质碳素工具钢具高硬度高耐磨性韧性低制造受击工具量规塞规样板锉刀刮刀精车刀
第五章 钢 热 处 理
1谓钢热处理？钢热处理操作基类型？试说明热处理工艺程关系机械制造中位作
答：（1）改变钢材部组织结构满足零件加工性性求施加种综合热加工工艺程
（2）热处理包括普通热处理表面热处理普通热处理里面包括 退火正火淬火回火表面热处理包括表面淬火化学热处理表面淬火包括火焰加热表面淬火感应加热表面淬火化学热处理包括渗碳渗氮碳氮渗等
（3）热处理机器零件加工工艺程中重工序毛坯件预备热处理然进行切削加工终热处理精加工装配成零件热处理机械制造中具重位作适热处理显著提高钢机械性延长机器零件寿命热处理工艺强化金属材料充分挖掘材料潜力降低结构重量节省材料源够提高机械产品质量幅度延长机器零件寿命做顶顶十外通热处理工件表面具抗磨损耐腐蚀等特殊物理化学性
2解释列名词：
1）奥氏体起始晶粒度实际晶粒度质晶粒度
答：（1）起始晶粒度：指界温度奥氏体形成刚刚完成晶粒边界刚刚接触时晶粒
（2）实际晶粒度：指某具体热处理加热条件晶粒尺寸
（3）质晶粒度：根标准试验方法930±10℃保温足够时间（38时）测定钢中晶粒
2）珠光体索氏体屈氏体贝氏体马氏体
答：珠光体：铁素体渗碳体机械混合物
索氏体：650～600℃温度范围形成层片较细珠光体
屈氏体：600～550℃温度范围形成片层极细珠光体
贝氏体：饱铁素体渗碳体组成混合物
马氏体：碳αFe中饱固溶体
3）奥氏体冷奥氏体残余奥氏体
答：奥氏体 碳中形成间隙固溶体
冷奥氏体 处界点稳定发生分解奥氏体称冷奥氏体
残余奥氏体：M转变结束剩余奥氏体
4）退火正火淬火回火冷处理时效处理（尺寸稳定处理）
答：退火：工件加热界点界点某温度保温定时间十分缓慢冷速度（炉冷坑冷灰冷）进行冷种操作
正火：工件加热Ac3Accm30～80℃保温炉中取出空气中冷
淬火：钢件加热Ac3Ac130～50℃保温定时间然快速冷（般油冷水冷）马氏体种操作
回火：淬火钢重新加热A1点某温度保温定时间冷室温种操作
冷处理：冷室温淬火钢继续放深冷剂中冷减少残余奥氏体操作
时效处理：二次淬火层组织稳定110~150℃6~36时工时效处理组织稳定
5）淬火界冷速度（Vk）淬透性淬硬性
答：淬火界冷速度（Vk）：淬火时获全部马氏体组织冷速度
淬透性：钢淬火获淬硬层深度力
淬硬性：钢淬火获马氏体高硬度
6）结晶重结晶
答：结晶：金属材料加热较高温度时原子具较活动力晶粒外形开始变化破碎拉长晶粒变成新等轴晶粒变形前晶粒形状相似晶格类型相阶段称结晶
重结晶：温度变化引起晶体重新形核长发生晶体结构改变称重结晶
7）调质处理变质处理
答：调质处理：淬火高温回火
变质处理：液态金属结晶前特意加入某难熔固态颗粒造成量成非发晶核固态质点结晶时晶核数目增加提高形核率细化晶粒
3指出 A1A3Acm AC1AC3 Accm Ar1Ar3Arcm 界点意义
答：A1：析转变线含碳量002～669铁碳合金冷727℃时析转变发生形成P
A3：奥氏体析出铁素体开始线
Acm：碳奥氏体中溶解度曲线
AC1：实际加热时析转变线
AC3：实际加热时奥氏体析出铁素体开始线
Acm：实际加热时碳奥氏体中溶解度曲线
Ar1：实际冷时析转变线
Ar3：实际冷时奥氏体析出铁素体开始线
Arcm：实际冷时碳奥氏体中溶解度曲线
4谓质细晶粒钢？质细晶粒钢奥氏体晶粒否定质粗晶粒钢细？
答：（1）质细晶粒钢：加热界点直930℃温度升高晶粒长速度缓慢称质细晶粒钢
（2）定质晶粒度代表钢加热时奥氏体晶粒长倾质粗晶粒钢较低加热温度获细晶粒质细晶粒钢较高温度加热会粗晶粒
5珠光体类型组织种？形成条件组织形态性方面特点？
答：（1）三种分珠光体索氏体屈氏体
（2）珠光体冷奥氏体550℃等温停留时发生转变铁素体渗碳体组成片层相间组织索氏体650～600℃温度范围形成层片较细珠光体屈氏体600～550℃温度范围形成片层极细珠光体珠光体片间距愈相界面积愈强化作愈强度硬度升高时时渗碳体片较薄易铁素体起变形脆断细片珠光体具较韧性塑性
6贝氏体类型组织种？形成条件组织形态性方面特点？
答：（1）两种贝氏体贝氏体
（2）贝氏体形成温度600～350℃显微镜呈羽毛状许互相行饱铁素体片分布片间断续细渗碳体组成混合物硬度较高达HRC40～45铁素体片较粗塑性韧性较差贝氏体形成温度350
℃～Ms贝氏体光学显微镜呈黑色针叶状电镜观察针叶状铁素体分布极细渗碳体粒子组成贝氏体具高强度高硬度高塑性高韧性具良综合机械性
7马氏体组织种基类型？形成条件晶体结构组织形态性特点？马氏体硬度含碳量关系？
答：（1）两种板条马氏体片状马氏体
（2）奥氏体转变产生M形态取决奥氏体中含碳量含碳量＜06板条马氏体含碳量06—10间板条针状混合马氏体含碳量10针状马氏体低碳马氏体晶体结构体心立方含碳量增加逐渐体心立方体心正方转变含碳量较高钢晶体结构般出现体心正方低碳马氏体强韧高碳马氏体硬脆低碳马氏体中含碳量较低饱度较晶格畸变较具良综合机械性含碳量增加马氏体饱度增加塑性变形阻力增加引起硬化强化含碳量高时马氏体硬度强度高饱度太引起严重晶格畸变较应力致高碳马氏体针叶产生许微裂纹塑性韧性显著降低
（3）着含碳量增加钢硬度增加
8谓等温冷连续冷？试绘出奥氏体两种冷方式示意图
答：等温冷：奥氏体迅速冷Ar1某温度保温分解转变完成冷室温种冷转变方式
连续冷：定冷速度冷奥氏体温度范围发生转变
9．什钢件进行热处理？
答：通热处理改变钢组织结构改善钢性热处理显著提高钢机械性延长机器零件寿命恰热处理工艺消铸锻焊等热加工工艺造成种缺陷细化晶粒消偏析降低应力钢组织性更加均匀
10试较析碳钢冷奥氏体等温转变曲线连续转变曲线异点
答：首先连续冷转变曲线等温转变曲线界冷速度次连续冷转变曲线位等温转变曲线右侧没C曲线部分析钢连续冷转变时贝氏体组织析钢贝氏体转变孕育期长冷奥氏体连续冷通贝氏体转变区尚未发生转变时已冷Ms点发生马氏体转变出现贝氏体转变
11淬火界冷速度 Vk 受素影响？钢淬透性关系？
答：（1）化学成分影响：亚析钢中着含碳量增加C曲线右移冷奥氏体稳定性增加Vk减析钢中着含碳量增加C曲线左移冷奥氏体稳定性减Vk增合金元素中CoAl(>25)外合金元素增冷奥氏体稳定性C曲线右移Vk减
(2)定尺寸工件某介质中淬火淬透层深度工件截面点冷速度关果工件截面中心冷速高Vk工件会淬透然工件淬火时表面冷速心部冷速表面心部冷速逐渐降低冷速
Vk工件外层部分马氏体Vk越钢淬透层越深淬透性越
12¢5mmT8钢加热760℃保温足够时间问采什样冷工艺组织：珠光体索氏体屈氏体贝氏体贝氏体屈氏体+马氏体马氏体+少量残余奥氏体C曲线描出工艺曲线示意图
答：(1)珠光体：冷线~550℃范围等温停留段时间冷珠光体组织
索氏体：冷650～600℃温度范围等温停留段时间冷索光体组织
屈氏体：冷600～550℃温度范围等温停留段时间冷屈氏体组织
贝氏体：冷600～350℃温度范围等温停留段时间冷贝氏体组织
贝氏体：冷350℃～Ms温度范围等温停留段时间冷贝氏体组织
屈氏体+马氏体：获马氏体组织冷速度获珠光体组织冷速度连续冷获屈氏体+马氏体
马氏体+少量残余奥氏体：获马氏体组织冷速度冷获马氏体+少量残余奥氏体
(2)
13．退火目什？生产常退火操作种？指出退火操作应范围
答：（1）均匀钢化学成分组织细化晶粒调整硬度消应力加工硬化改善钢切削加工性淬火作组织准备
（2）生产常退火操作完全退火等温退火球化退火应力退火等
（3）完全退火等温退火亚析钢成分碳钢合金钢铸件锻件热轧型材时焊接结构球化退火析析成分碳钢合金钢应力退火消铸件锻件焊接件冷压件（冷拔件）机加工残余应力
14谓球化退火？什析钢必须采球化退火采完全退火？
答：（1）钢件加热Ac130～50℃保温定时间炉缓慢冷600℃出炉空冷
（2）析钢组织层状渗碳体网状二次渗碳体时仅硬度高难切削加工增钢脆性容易产生淬火变形开裂通球化退火层状渗碳体网状渗碳体变球状渗碳体降低硬度均匀组织改善切削加工性
15确定列钢件退火方法指出退火目退火组织：
1）冷轧15钢钢板求降低硬度
答：结晶退火目：变形晶粒重新转变等轴晶粒消加工硬化现象降低硬度消应力细化晶粒均匀组织消应力降低硬度消加工硬化现象组织：等轴晶量铁素体少量珠光体
2）ZG35铸造齿轮
答：完全退火铸造齿轮存晶粒粗均匀现象存残余应力退火目：细化晶粒均匀组织消应力降低硬度改善切削加工性组织：晶粒均匀细铁素体珠光体
3）锻造热60钢锻坯
答：完全退火锻造热组织晶粒剧烈粗化分布均匀存残余应力退火目：细化晶粒均匀组织消应力降低硬度改善切削加工性组织：晶粒均匀细少量铁素体量珠光体
4）具片状渗碳体T12钢坯
答：球化退火T12钢坯里渗碳体呈片状仅硬度高难切削加工增钢脆性容易产生淬火变形开裂通球化退火层状渗碳体网状渗碳体变球状渗碳体降低硬度均匀组织改善切削加工性组织：粒状珠光体球状渗碳体
16正火退火区什？生产中应选择正火退火？
答：退火区①加热温度析钢退火加热温度Ac130～50℃正火加热温度Accm30～50℃②冷速快组织细强度硬度提高钢件尺寸较时正火组织：S退火组织：P
选择：（1）切削加工性考虑
切削加工性包括硬度切削脆性表面粗糙度刀具磨损等
般金属硬度HB170～230范围切削性较高硬难加工刀具磨损快低切屑易断造成刀具发热磨损加工零件表面粗糙度低中碳结构钢正火作预先热处理较合适高碳结构钢工具钢退火宜合金钢合金元素加入钢硬度提高中碳合金钢般采退火改善切削性
（2）性考虑
工件性求太高进行淬火回火正火提高机械性零件形状较复杂正火冷速度形成裂纹危险应采退火
（3）济考虑
正火退火生产周期短耗少操作简便条件应优先考虑正火代退火
17指出列零件锻造毛坯进行正火目正火显微组织：
（1）20钢齿轮 （2）45钢轴 （3）T12钢锉刀
答：（1）目：细化晶粒均匀组织消应力提高硬度改善切削加工性组织：晶粒均匀细量铁素体少量索氏体
（2）目：细化晶粒均匀组织消应力组织：晶粒均匀细铁
素体索氏体
（3）目：细化晶粒均匀组织消网状Fe3CⅡ球化退火做组织准备消应力组织：索氏体球状渗碳体
18批45钢试样（尺寸Φ15*10mm）组织晶粒均匀需采退火处理拟采种退火工艺
（1）缓慢加热700℃保温足够时间炉冷室温
（2）缓慢加热840℃保温足够时间炉冷室温
（3）缓慢加热1100℃保温足够时间炉冷室温
问述三种工艺种组织？均匀细晶粒选种工艺合适？
答：（1）未达退火温度加热时没完全奥氏体化冷然组织晶粒均匀铁素体珠光体
（2）退火温度范围加热时全部转化晶粒细奥氏体冷组织晶粒均匀细铁素体珠光体
（3）加热温度高加热时奥氏体晶粒剧烈长冷晶粒粗铁素体珠光体
均匀细晶粒选第二种工艺合适
19 淬火目什？亚析碳钢析碳钢淬火加热温度应选择？试获组织性等方面加说明
答：淬火目奥氏体化工件获量马氏体配温度回火获种需性
亚析碳钢淬火加热温度Ac3+（30～50℃）淬火组织均匀细马氏体果亚析碳钢加热温度Ac1～Ac3间淬火组织中马氏体外保留部分铁素体钢强度硬度降低温度超Ac3点高防奥氏体晶粒粗化淬火获粗马氏体
析碳钢淬火加热温度Ac1+（30～50℃）淬火组织均匀细马氏体颗粒状渗碳体残余奥氏体混合组织果加热温度超A
ccm渗碳体溶解奥氏体晶粒粗会淬火组织中马氏体针变粗渗碳体量减少残余奥氏体量增降低钢硬度耐磨性淬火温度高淬火易含显微裂纹粗片状马氏体钢脆性增加
20常淬火方法种？说明特点应范围
答：常淬火方法单液淬火法双液淬火法等温淬火法分级淬火法
单液淬火法：种方法操作简单容易实现机械化动化碳钢水中淬火合金钢油中淬火缺点符合理想淬火冷速度求水淬容易产生变形裂纹油淬容易产生硬度足硬度均匀等现象适合尺寸形状简单工件
双液淬火法：采先水冷油冷操作充分利水高温区冷速快油低温区冷速慢优点保证工件马氏体组织降低工件马氏体区冷速减少组织应力防止工件变形开裂适合尺寸较形状复杂工件
等温淬火法：加热工件放入温度稍高Ms硝盐浴碱浴中保温足够长时间完成B转变等温淬火获B组织贝氏体回火马氏体相碳量相硬度相情况前者者具较高塑性韧性适尺寸较形状复杂求变形具高硬度强韧性工具模具等
分级淬火法：加热工件先放入温度稍高Ms硝盐浴碱浴中保温2～5min零件外温度均匀立取出空气中冷种方法减少工件外温差减慢马氏体转变时冷速度效减少应力防止产生变形开裂硝盐浴碱浴冷力低适零件尺寸较求变形尺寸精度高工件模具刀具等
21说明45钢试样（Φ10mm）列温度加热保温水中冷室温组织：700℃760℃840℃1100℃
答：700℃：没达相变温度没发生相变组织铁素体珠光体
760℃：加热温度Ac1～Ac3间组织铁素体马氏体少量残余奥氏体
840℃：加热温度Ac3加热时全部转变奥氏体冷组织马氏体少量残余奥氏体
1100℃：加热温度高加热时奥氏体晶粒粗化淬火粗片状马氏体少量残余奥氏体
22两含碳量12碳钢薄试样分加热780℃860℃保温相时间达衡状态然VK冷速度室温试问：
（1）温度加热淬火马氏体晶粒较粗？
答860℃加热温度高加热时形成奥氏体晶粒粗冷马氏体晶粒较粗
（2）温度加热淬火马氏体含碳量较？
答加热温度860℃已超Accm时碳化物全部溶奥氏体中奥氏体中含碳量增加奥氏体马氏体转变非扩散型转变冷马氏体含碳量较
（3）温度加热淬火残余奥氏体较？
答：加热温度860℃已超Accm时碳化物全部溶奥氏体中奥氏体中含碳量增加降低钢MsMf点淬火残余奥氏体增
（4）温度加热淬火未溶碳化物较少？
答：加热温度860℃已超Accm时碳化物全部溶奥氏体中加热淬火未溶碳化物较少
（5）认温度加热淬火合适？什？
答：780℃加热淬火合适含碳量12碳钢属析钢析碳钢淬火加热温度Ac1+（30～50℃）780℃温度范围时淬火组织均匀细马氏体颗粒状渗碳体残余奥氏体混合组织钢具高强度硬度耐磨性具较韧性
23指出列工件淬火回火温度说明回火获组织致硬度：
（1）45钢轴（求综合机械性）
（2）60钢弹簧
（3）T12钢锉刀
答：（1）45钢轴（求综合机械性）工件淬火温度850℃左右回火温度500℃～650℃左右回火获组织回火索氏体 致硬度25～35HRC
（2）60钢弹簧工件淬火温度850℃左右回火温度350℃～500℃左右回火获组织回火屈氏体 致硬度40～48HRC
（3）T12钢锉刀工件淬火温度780℃左右回火温度150℃～250℃回火获组织回火马氏体 致硬度60HRC
24什工件淬火会产生变形甚开裂？减变形防止开裂途径？
答：淬火中变形开裂原淬火时形成应淬火应力形成原分热应力组织应力两种
工件加热()冷时部位存着温度差导致热胀()冷缩致引起应力称热应力热应力引起工件变形特点时：面边凸面直角边钝角长方变短短方增长句话工件趋球形
钢中奥氏体体积奥氏体转变种组织时体积会增钢体积膨胀工件淬火时部位马氏体转变先致体积膨胀均匀种热处理程中部位冷速差异工件部位相转变时性引起应力称相变应力(组织应力)组织应力引起工件变形特点相反：面变凹面直角变钝角长方变长短方缩短句话尖角趋突出
工件变形开裂热应力组织应力综合结果热应力组织应力方恰相反果热处理适部分相互抵消残余应力减残余应力超钢屈服强度时工件发生变形残余应力超钢抗拉强度时工件产生开裂减变形开裂出正确选择钢材合理设计工件结构外工艺采取列措施：
1采合理锻造预先热处理
锻造网状带状均匀碳化物呈弥散均匀分布淬火前应进行预备热处理(球化退火正火)淬火作组织准备消工件前面加工程中产生应力
2采合理淬火工艺
正确确定加热温度加热时间避免奥氏体晶粒粗化形状复杂导热性差高合金钢应缓慢加热次预热减少加热中产生热应力工件加热炉中安放时量保证受热均匀防止加热时变形选择合适淬火冷介质洋火方法(马氏体分级淬火贝氏体等温淬火)减少冷中热应力相变应力等
3淬火时回火
淬火应力时通回火消某形状复杂碳质量分数较高工件等回火期间会发生变形开裂
4淬火易开裂部分键槽孔眼等石棉堵塞
25淬透性淬硬层深度两者联系区？影响钢淬透性素？影响钢制零件淬硬层深度素？
答：淬透性指钢淬火时获淬硬层力钢样条件淬硬层深说明钢淬透性淬硬层较深钢淬透性较淬硬性：指钢界冷速度冷时获马氏体组织达高硬度钢淬硬性决定马氏体含碳量取决淬火前奥氏体含碳量
影响淬透性素：
① 化学成分
C曲线距坐标愈远淬火界冷速度愈钢淬透性愈碳钢钢中含碳量愈接析成分C曲线愈右界冷速度愈淬透性愈亚析钢淬透性含碳量增加增析钢淬透性含碳量增加减CoAl（＞25）外数合金元素C曲线右移钢淬透性增加合金钢淬透性碳钢
② 奥氏体化温度
温度愈高晶粒愈粗未溶第二相愈少淬透性愈
26钢淬硬层深度通常规定？什方法测定结构钢淬透性？样表示钢淬透性值
答：便较种钢淬透性常利界直径Dc表示钢获淬硬层深度力谓界直径指圆柱形钢棒加热定淬火介质中全部淬透直径
种钢Dc油＜Dc水油冷力水低目前国外普遍采顶端淬火法测定钢淬透性曲线较钢淬透性
顶端淬火法——国家规定试样尺寸φ25×100mm水柱高度65mm外应注意加热程中防止氧化脱碳钢加热奥氏体化迅速喷水冷显然喷水端冷速度试样轴冷速度逐渐减末端组织应马氏体硬度高距水冷端距离加组织硬度相应变化硬度水冷端距离变化绘成曲线称淬透性曲线
钢种淬透性曲线工业钢淬透性曲线已测定已汇集成册查阅参考淬透性曲线较出钢淬透性
外种钢冶炼炉冷化学成分会限定范围波动淬透性定影响钢淬透性曲线条线条带表现出淬透性带钢成分波动愈淬透性带愈窄性愈稳定淬透性带愈窄愈
27回火目什？常回火操作种？指出种回火操作组织性应范围
答：回火目降低淬火钢脆性减少消应力组织趋稳定获需性
常回火操作低温回火中温回火高温回火
低温回火组织回火马氏体应力脆性降低保持高硬度高耐磨性种回火应高碳钢高碳合金钢制造工模具滚动轴承渗碳表面淬火零件回火硬度般HRC 5864
中温回火组织回火屈氏体硬度HRC3545具定韧性高弹性极限屈服极限种回火应含碳0507碳钢合金钢制造类弹簧
高温回火组织回火索氏体硬度HRC 2535具适强度足够塑性韧性种回火应含碳0305 碳钢合金钢制造类连接传动结构零件轴连杆螺栓等
28指出列组织区：
（1）索氏体回火索氏体
（2）屈氏体回火屈氏体
（3）马氏体回火马氏体
答：奥氏体冷转变成屈氏体(淬火屈氏体)索氏体(淬火索氏体)组织马氏体分解回火屈氏体回火索氏体组织区碳化物形态奥氏体直接分解屈氏体索氏体中碳化物片状马氏体分解回火屈氏体回火索氏体中碳化物颗粒状回火索氏体回火屈氏体相索氏体屈氏体塑性韧性较马氏体（M）A 直接转变成碳α—Fe中饱固溶体回火马氏体饱α固溶体（铁素体）晶格相联系ε碳化物组成淬火应力脆性降低
29表面淬火目什？常表面淬火方法种？较优缺点应范围说明表面淬火前应采种预先热处理
答：表面淬火目工件表层强化具较高强度硬度耐磨性疲劳极限心部承受击载荷作应保持足够塑性韧性常表面淬火方法：1感应加热表面淬火2火焰加热表面淬火
感应加热表面淬火工件放入空心铜绕成感应器（线圈）线圈通入交变电流立产生交变磁场工件形成涡流表层迅速加热淬火温度时心部接室温立喷水冷达表面淬火目
火焰加热表面淬火高温火焰热源种表面淬火法工件快速加热淬火温度喷水冷获需表层硬度淬硬层硬度
感应加热表面淬火火焰加热淬火相较特点
1)感应加热速度极快秒十秒时间工件加热淬火温度淬火加热温度高(AC380~150℃)
2)加热时间短奥氏体晶粒细均匀淬火表面层获极细马氏体工件表面层较般淬火硬度高2~3HRC脆性较低
3）感应加热表面淬火淬硬层中存残余压应力效提高工件疲劳强变形易氧化脱碳
4)生产率高便机械化动化适宜批量生产
感应加热设备火焰加热淬火费较贵维修调整较困难形状复杂线圈易制造
表面淬火前应采退火正火预先热处理
30化学热处理包括基程？常化学热处理方法种？
答：化学热处理钢制工件放置某种介质中通加热保温化学介质中某元素渗入工件表层改变表层化学成分心部表层具组织机械性
化学热处理程：
1 分解：化学介质首先分解出具活性原子
2 吸收：工件表面吸收活性原子形成固溶体化合物
3 扩散：工件吸收活性原子表面想扩散形成定厚度扩散层
常化学热处理方法：渗碳氮化碳氮渗氮碳渗
31试述般渗碳件工艺路线说明技术条件标注方法
答：般渗碳件工艺路线：
料→锻造→正火→切削加工→渡铜（渗碳部位）→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→精磨→成品
32氮化目什？说明氮化特点应范围
答：定温度(般AC1)活性氮原子渗入工件表面化学热处理工艺称渗氮目提高工件表面硬度耐磨性耐蚀性疲劳强度氮化特点：1)工件渗氮表面形成层极硬合金氮化物(CrNMoNAIN等)渗氮层硬度般达950~1200HV(相6872HRC)渗氮层具高红硬性(600~650℃较高硬度)2)工件渗氮渗氮层体积增造成表面压应力疲劳强度显著提高3)渗氮层致密性化学稳定性均高渗氮工件具高耐蚀性4)
渗温度低渗氮进行热处理工件变形般需精磨研磨抛光
渗氮求耐磨性精密度高种高速传动精密齿轮高精度机床轴(锺轴磨床轴)分配式液压泵转子交变载荷作求疲劳强度高零件(高速柴油机曲轴)求变形具定耐热抗蚀力耐磨零件(阀门)等
33试说明表面淬火渗碳氮化热处理工艺钢性应范围等方面差
答：表面淬火般适中碳钢（04~05C）中碳低合金钢（40Cr40MnB等）高碳工具钢低合金工具钢（T89Mn2VGCr15等）球墨铸铁等利快速加热钢件表面奥氏体化中心尚处较低温度迅速予冷表层淬硬马氏体中心保持原退火正火调质状态组织应范围：（1）高频感应加热表面淬火应中模数齿轮型轴表面淬火（2）中频感应加热表面淬火承受较载荷磨损零件例模数齿轮尺寸较曲轴凸轮轴等(3)工频感应加热表面淬火工频感应加热直径钢材穿透加热求淬硬深度深直径零件例火车车轮轧辘等表面淬火
渗碳钢含015~025低碳钢低碳合金钢2020Cr20CrMnTi20SiMnVB等渗碳层深度般05~25mm
钢渗碳表面层碳量达08～11C范围渗碳件渗碳缓冷室温组织接铁碳相图反映衡组织表层心部次析组织析组织亚析渡层心部原始组织
渗碳表面受严重磨损较载荷工作零件（受较接触应力）齿轮轴类套角等
氮化钢通常含AlCrMo等合金元素钢38CrMoAlA种较典型氮化钢外35CrMo18CrNiW等常作氮化钢渗碳相氮化工件具特点：
1）氮化前需调质处理便心部组织具较高强度韧性
2）表面硬度达HRC65～72具较高耐磨性
3）氮化表面形成致密氮化物组成连续薄膜具定耐腐蚀性
4）氮化处理温度低渗氮需进行热处理
氮化处理适耐磨性精度求较高零件求抗热抗蚀耐磨件：发动机汽缸排气阀高精度传动齿轮等
34拟T10制造形状简单车刀工艺路线：
锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工
（1） 试写出热处理工序名称指出热处理工序作
（2） 指出终热处理显微组织致硬度
（3） 制定终热处理工艺规定（温度冷介质）
答：（1）工艺路线：锻造—退火—机加工—淬火低温回火—磨加工退火处理细化组织调整硬度改善切削加工性淬火低温回火获高硬度耐磨性应力
（2）终热处理显微组织回火马氏体 致硬度60HRC
（3）T10车刀淬火温度780℃左右冷介质水回火温度150℃～250℃
35选择列零件热处理方法编写简明工艺路线（零件均选锻造毛坯钢材具足够淬透性）：
（1）某机床变速箱齿轮（模数m4）求齿面耐磨心部强度韧性求高材料选45钢
（2）某机床轴求良综合机械性轴径部分求耐磨（HRC 5055）材料选45钢
（3）镗床镗杆重载荷工作精度求极高滑动轴承中运转求镗杆表面极高硬度心部较高综合机械性材料选38CrMoALA
答：（1）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）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）料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→氮化→研磨→成品
36某型号柴油机凸轮轴求凸轮表面高硬度（HRC>50）心部具良韧性（Ak>40J）原采45钢调质处理凸轮表面进行高频淬火低温回火现工厂库存45钢已完剩15钢拟15钢代试说明：
（1）原45钢热处理工序作
（2）改15钢应原热处理工序进行否满足性求？什？
（3）改15钢达求性心部强度足够前提采种热处理工艺？
答：（1）正火处理细化组织调整硬度改善切削加工性调质处理获高综合机械性疲劳强度局部表面淬火低温回火获局部高硬度耐磨性
（2）改15钢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
37甲乙两种钢时加热 1150 ℃保温两时金相显微组织检查甲钢奥氏体晶粒度 3 级乙钢 6 级否出结：甲钢质粗晶粒钢乙钢质细晶粒钢？
答：质晶粒度930±19℃保温3~8时测定奥氏体晶粒质细晶粒钢加热界点Acl直930℃晶粒未显著长超温度阻止晶粒长难溶质点消失晶粒迅速长1150 ℃超930℃晶粒迅速长出结甲钢质粗晶粒钢乙钢质细晶粒钢
38什铝脱氧钢加入少量 Ti Zr V Nb W 等合金元素钢质细晶粒钢？奥氏体晶粒转变产物机械性影响？
答：铝脱氧加入少量 Ti Zr V Nb W 等合金元素会形成高温难溶合金化合物930±19℃左右抑制晶粒长加入合金元素钢质细晶粒钢
39钢获马氏体组织条件什？钢珠光体相变贝氏体相变较马氏体相变特点？
答：钢获马氏体组织条件：钢奥氏体状态快速冷发生扩散分解发生扩散型相变
马氏体相变特点：
(1)扩散性钢马氏体转变前组织中固溶碳浓度没变化马氏体奥氏体中固溶碳量致仅发生晶格改变马氏体转变速度极快
(2)格位关系马氏体形成时马氏体奥氏体相界面原子属马氏体属奥氏体称种关系格关系
(3)通常情况冷奥氏体马氏体转变开始必须断降温条件转变继续进行冷程中断转变立停止
40说明析钢 C 曲线区条线物理意义指出影响 C 曲线形状位置素
答：冷奥氏体等温转变曲线说明：
1)冷奥氏体开始转变点连接起曲线称转变开始线转变终点连接起曲线称转变终线A 1线右转变开始线左区域冷奥氏体区A1线转变终线右Ms点区域转变产物区
转变开始线转变终线间区域冷奥氏体转变产物存区
2)冷奥氏体温度等温转变时段孕育期（转变开始线坐标间水距离表示）析碳钢说转变开始线550℃出现拐弯该处称C曲线鼻尖应温度称鼻温
3)析碳钢冷奥氏体三温度区间发生三种转变C曲线鼻尖部分A1~550℃间冷奥氏体发生珠光体转变转变产物珠光体称珠光体转变C曲线鼻尖部分550℃~Ms间冷奥氏体发生贝氏体转变转变产物贝氏体称贝氏体转变Ms点冷奥氏体发生马氏体转变转变产物马氏体称马氏体转变
亚析析钢等温转变C曲线析钢亚析钢C曲线条代表析出铁素体线析钢C曲线条代表二次渗碳体析出线
影响 C 曲线形状位置素：
提高奥氏体稳定性素孕育期延长转变减慢C曲线右移反C曲线左移碳钢c曲线位置钢含碳量关亚析钢中着含碳量增加钢C曲线位置右移析钢中着含碳量增加c曲线左移外钢奥氏体化温度愈高保温时间愈长奥氏体晶粒愈粗C曲线位置愈右移
41 20 钢 60 钢时加热 860 ℃保温相时间问种钢奥氏体晶粒粗？
答：60 钢奥氏体晶粒粗
第六章 合 金 钢
1什较重截面结构零件重型运输机械矿山机器轴类型发电机转子等必须合金钢制造？碳钢较合金钢优缺点？
答： 碳钢制成零件尺寸太否淬透出现外性均型机械零件（求外性均匀）采碳钢制作较重截面结构零件重型运输机械矿山机器轴类型发电机转子等必须合金钢制造
(1) 述合金钢淬透性高
(2)合金钢回火抗力高
碳钢淬火低温回火保持高硬度回火温度超200℃硬度显著降回火抗力差较高温度保持高硬度求耐磨切削速度较高刃部受热超
200℃刀具采碳钢制作采合金钢制作
(3)合金钢满足特殊性求
耐热性耐腐蚀性耐低温性（低温高韧性）
2合金元素MnCrWMoVTiZrNi钢C曲线MS点影响？引起钢热处理组织性方面什变化？
答：Co外数合金元素增加奥氏体稳定性C曲线右移非碳化物形成元素AlNiSiCu等改变C曲线形状右移碳化物形成元素MnCrMoW等C曲线右移外C曲线分裂珠光体转变贝氏体转变两C曲线二曲线间出现冷奥氏体稳定区CoAl外合金元素均Ms点降低残余奥氏体量增
合金元素加入降低析点碳含量C曲线右移 退火状态组织中珠光体例增 珠光体层片距离减 钢强度增加 塑性降 冷奥氏体稳定性增 合金钢正火状态层片距离更珠光体 贝氏体甚马氏体组织 强度增加MnCrCu强化作较 SiAlVMo等般含量(例般结构钢实际含量)影响合金元素提高钢淬透性 促进马氏体形成 强度增加焊接性变坏
3合金元素回火转变影响？
答合金元素回火转变性影响：
1产生二次硬化
合金元素扩散慢阻碍碳扩散阻碍碳化物聚集长合金钢中碳化物较高回火温度时保持均匀弥散分布细碳化物颗粒强碳化物形成元素CrWMoV等含量较高定回火温度沉淀析出特殊碳化物Mo2CW2CVC等析出碳化物高度弥散分布马氏体基体马氏体保持格关系阻碍位错运动钢硬度反提高形成二次硬化钢硬度仅降低反次提高
合金钢中含WMoTiVSi等般推迟a相回复结晶碳化物聚集抑制钢硬度强度降低
2提高淬火钢回火稳定性（耐回火性）
合金元素阻碍马氏体分解碳化物聚集长程回火硬度降低程变缓提高钢回火稳定性合金钢回火稳定性碳钢高相回火硬度时合金钢回火温度样含碳量碳钢高
回火时间长回火温度相时合金钢强度硬度碳钢高
3回火时产生第二类回火脆性
合金钢中低温回火脆性外含CrNiMn等元素钢中550~650℃回火出现击值降低(图8)称高温回火脆性第二类回火脆性高温回火脆性逆回火脆性第二类回火脆性产生类回火脆性原般认锡磷锑砷等害元素奥氏体晶界偏聚减弱晶界原子间结合力致
4解释列现象：
（1）相含碳量情况含NiMn合金钢外数合金钢热处理加热温度碳钢高
答：相含碳量情况含NiMn合金钢外数合金钢热处理加热温度碳钢高原合金元素加入改变碳钢中扩散速度致非碳化物形成元素NiCo降低碳奥氏体中扩散激活增加奥氏体形成速度相反强碳化物形成元素vTiwMo等碳较亲合力增加碳奥氏体中扩散激活强烈减缓碳钢中扩散减慢奥氏体化程
奥氏体形成尚未固溶种类型碳化物稳定性相稳定性高碳化物完全分解固溶奥氏体中需进步提高加热温度类合金元素奥氏体化时间增长
合金钢中奥氏体化程包括均匀化程需碳扩散合金元素必需扩散合金元素扩散速度慢1000℃高温仅碳扩散速度万分干分合金钢奥氏体成分均匀化碳钢更缓慢保证合金元素溶入奥氏体均匀化充分发挥合金元素作
（2） 相含碳量情况含碳化物形成元素合金钢碳钢具较高回火稳定性
答：温度超150℃强碳化物形成元素阻碍碳扩散提高马氏体分解温度碳钢相合金钢中残余奥氏体更高回火温度转变高合金钢中残余奥氏体十分稳定甚加热500~600℃保温段时间分解合金元素扩散慢阻碍碳扩散阻碍碳化物聚集长回火硬度降低程变缓提高钢回火稳定性合金钢回火稳定性碳钢高相回火硬度时合金钢回火温度样含碳量碳钢高回火时间长回火温度相时合金钢强度硬度碳钢高
（3） 含碳量≥040含铬12铬钢属析钢含碳15含铬12钢属莱氏体钢
答：合金元素加入显著改变S点位置碳含量减少方移动含碳量≥040含铬12铬钢属析钢含碳15含铬12钢属莱氏体钢
（4） 高速钢热锻热轧空冷获马氏体组织
答：钢中含量合金元素高速钢冷奥氏体非常稳定钢淬透性高中型刃具热锻热轧空冷获马氏体组织
5谓调质钢？什调质钢含碳量均中碳？合金调质钢中常含合金元素？调质钢中起什作？
答：通常调质处理钢称调质钢碳含量低碳钢淬火低温回火状态具良综合机械性疲劳极限低中碳钢淬透性中碳钢高碳钢然强度高韧性塑性低调质钢含碳量均中碳
合金调质钢中常含合金元素铬锰镍硅钼钨钒铝钛等合金调质钢加元素铬锰镍硅等增加淬透性钢中增加淬透性外强化铁素体起固溶强化作辅加元素钼钨钒铝钛等钼钨作防止减轻第二类回火脆性增加回火稳定性钒钛作细化晶粒加铝加速渗氮程
6W18Cr4V钢Ac1约820℃般工具钢Ac1+3050℃常规方法确定淬火加热温度终热处理否达高速切削刃具求性？什？W18Cr4V钢刀具正常淬火进行560℃三次回火什？
答：般工具钢Ac1+3050℃常规方法确定W18Cr4V钢淬火加热温度终热处理达高速切削刃具求性常规方法确定淬火加热温度合金碳化物易溶解满足高速切削时刀具应保持红硬性高耐磨性求奥氏体足够合金化必须加热远远Ac1温度1280℃左右18Cr4V钢刀具正常淬火进行560℃三次回火消残余奥氏体
第七章 铸 铁
1白口铸铁灰口铸铁钢三者成分组织性区？
答：碳钢指含碳量002～214铁碳合金铸铁指214铁碳合金钢相铸铁中含碳含硅量较高碳钢含较硫磷等杂质元素
钢组织铁素体+珠光体珠光体珠光体+二次渗碳体钢组织珠光体+二次渗碳体+莱氏体莱氏体次渗碳体+莱氏体
钢中低碳钢塑性韧性较强度硬度较低良焊接性冷成型性中碳钢优良综合机械性高碳钢塑性韧性较低强度硬度较高耐磨性较钢均进行锻造轧制热处理改变组织进极提高性
白口铸铁组织中存着晶莱氏体性硬脆难切削加工耐磨性铸造性优良
灰铸铁组织中碳全部部分片状石墨形式存断口呈暗灰色铸造性切削加工性减摩性消震性良缺口敏感性较低
2化学成分冷速度铸铁石墨化基体组织影响？
答：(1)化学成分
1)碳硅碳硅强烈促进石墨化元素铸铁中碳硅含量越高越容易充分进行石墨化晶成分铸铁具佳铸造性灰铸铁碳量均配制4左右
2)锰锰阻止石墨化元素锰硫化合成硫化锰减弱硫害作结果间接促进石墨化作铸铁中适量锰必
3)硫硫强烈阻碍石墨化元素仅强烈促白口化会降低铸铁流动性力学性硫害元素必须严格控制含量
(2)冷速度
生产实践证明成分铸铁件中表面薄壁部分易出现白口组织部厚壁处容易进行石墨化见冷速度石墨化影响冷速度越慢原子扩散时间充分越利石墨化进行冷速度决定浇注温度铸件壁厚铸型材料
4)磷磷弱促进石墨化元素时提高铁液流动性磷含量高会增加铸铁脆性铸铁冷程中易开裂应严格控制含量
3试述石墨形态铸铁性影响
答：灰铸铁中石墨呈片状片状石墨强度塑性韧性零存石墨方相存孔洞微裂纹仅破坏基体连续性减少基体受力效面积石墨片尖端处形成应集中材料形成脆性断裂石墨片数量越尺寸越粗分布越均匀铸铁抗拉强度塑性越低灰铸铁抗压强度硬度耐磨性取决基体石墨存影响灰铸铁抗压强度般抗拉强度34倍
球墨铸铁中石墨呈球状金属基体割裂作较基体较连续拉伸时引起应力集中现象明显降基体强度利率灰铸铁30~50提高70~90球墨铸铁抗拉强度塑性韧性疲劳强度仅高铸铁相应组织铸钢相
锻铸铁中石墨呈团絮状灰铸铁相金属基体割裂作较锻铸铁具较高力学性尤塑性韧性明显提高
第八章 色金属合金
1铝合金通途径达强化目？
答：铸造铝硅合金通变质处理达强化目热处理强化变形铝合金利时效强化（固溶处理时效处理）达强化目
2谓硅铝明？属类铝合金？什硅铝明具良铸造性？变质处理前组织性变化？类铝合金处？
答：铝硅铸造合金称硅铝明含硅量17附硅铝明晶成分合金具优良铸造性铸造缓冷组织晶体(α十Si)中硅晶体硬化相呈粗针状会严重降低合金力学性改善铝硅合金性浇注前液体合金中加入含钠变质剂纳促进硅形核阻碍晶体长犬硅晶体成极细粒状均匀分布铝基体钠相图中晶点右方移动变质形成亚晶组织变质铝合金力学性显著提高
铸造铝硅合金般制造质轻耐蚀形状复杂定力学性铸件发动机缸体手提电动风动工具(手电钻)仪表外壳时加入镁铜铝硅系合金(ZL108)变质处理进行固溶处理+时效具较耐热性耐磨性制造燃机活塞材料
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