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1.说明45钢试样（φ10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700℃，760℃，840℃，1100℃。答：700℃：因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。760℃：它的加热温度在ac1～ac3之间，因此组织为铁素体、马氏体和少量残余奥氏体。840℃：它的加热温度在ac3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。1100℃：因它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体。2.有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780℃和860℃并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于vk的冷却速度至室温。试问：（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？答;因为860℃加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒较粗大。（2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？答；因为加热温度860℃已经超过了accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳量较多。（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？答：因为加热温度860℃已经超过了accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的ms和mf点，淬火后残余奥氏体增多。（4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？答：因为加热温度860℃已经超过了accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，因此加热淬火后未溶碳化物较少（5）你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？答：780℃加热淬火后合适。因为含碳量为1.2%的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢淬火加热温度ac1+（30～50℃），而780℃在这个温度范围内，这时淬火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度、硬度和耐磨性，而且也具有较好的韧性。4.说明下列牌号所属的种类、数字及字符的意义Q235②45③GCr15④HT200⑤500HBW5/750⑥ZQSn10答：①Q235：最低的屈服强度为235MPa的碳素结构钢。②45：为含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。③GCr15：含Cr量为1.5%左右的滚动轴承。④HT200:为最低抗拉强度为200MPa的灰铁。⑤500HBW5/750：用直径5mm的硬质合金球压头在7.35KN（750Kgf）试验载荷作用下保持10～15s（不标注）测得的布氏硬度值为500。⑥ZQSn10：含锡质量分数为10%的铸造锡青铜。5.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体，软而韧。渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。P1184、三块形状和颜色完全相同的铁碳合金，分别是15钢、60钢和白口铸铁，用什么简单方法可迅速区分它们？答：用划痕法比较它们的硬度,硬度从低到高分别为15钢、60钢和白口铸铁。5、如何通过“球化处理”使铸铁中石墨以球状形态存在？球墨铸铁常用的热处理工艺有哪些？答:在浇注前向铁液中加入适量的球化剂和孕育剂，使碳呈球状析出。球墨铸铁常用的热处理工艺——回火。6、试述灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁的主要用途？并说明为什么石墨形态的差异带来性能上的差异？答:铸铁可分为：①灰口铸铁。含碳量较高（2.7％～4.0％），碳主要以片状石墨形态存在，即是自然界本身所拥有的。断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。②可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。③球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等.P7910.淬透性、淬透层深度、淬硬度分别指的是什么？影响淬透性因素有哪些？淬透性：表明钢淬火时获得马氏体的能力。淬硬层深度:规定从工件表面向里至半马氏体区（马氏体与非马氏体组织各占一半处）的垂直距离作为有效淬硬层深度。淬硬性：表示钢淬火后所能获得的最高硬度。影响淬透性因素:过冷奥氏体越稳定，C曲线越向右移，马氏体临界冷却速度Vk越小，钢的淬透性越好（越高）。它主要取决于奥氏体合金含量。什么是调质处理？调质处理的主要目的是什么？钢在调制后得到什么组织？答：调质处理：把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为调质处理。主要目的：使材料获得良好的综合力学性能。组织：S回火20、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，切钢材具有足够的）（1）某汽车变速齿轮，要求齿面耐磨，心部强韧，材料选用20钢。答:锻造→正火→机加工→渗碳，淬火，低温回火→精加工（2）某机床变速齿轮，要求齿面耐磨，心部强韧要求不高，选用45钢答:锻造→完全退火→机加工→整体调质（淬火+高温回火）→齿面高频表面淬火，低温回火→精加工（磨齿）（3）某车床主轴，要求良好的综合机械性能，轴颈部分要求耐磨其硬度HRC50—55，其余部分硬度为HRC20—25，请选材，并选择热处理方法，简明的工艺路线。选择45钢，答:锻造→完全退火→机加工→轴整体调质→轴颈局部高频表面淬火，低温回火→精加工（磨削）1.在金属结晶过程中，细化晶粒的方法及其原理？①提高冷却速度增大过冷度可使晶粒细化。冷却速度越大，过冷度越大。所以，控制金属结晶时的冷却速度就可以控制过冷度，从而控制晶粒的大小。②变质处理（孕育处理）就是在浇注前，向液体中加入某种物质（称变质剂），促进非自发形核或抑制晶核的长大速度，从而细化晶粒的方法。③附加振动在金属液结晶过程中，也可以采用机械振动、超声波振动、电磁振动等措施，使正在长大的晶粒破碎，从而细化晶粒。2.1)某过共析钢工件因终锻温度过高,其组织中出现了网状渗碳体,对工件的机性有何影响?采用何种工艺可将之削除.答：某过共析钢工件因终锻温度过高,其组织中出现了网状渗碳体,将使工件的强度下降，力学性能变坏。可以采用正火的热处理方法来消除。2).某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织和性能会发生什么变化,因该工件切削加工困难,应采用什么热处理工艺来改善之.答：某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织中出现了网状渗碳体,将使工件的强度下降，力学性能变坏。可以采用正火的热处理方法来消除。4.试说明为什么亚共析钢必须进行完全淬火,而过共析钢则只能进行不完全淬火.答：亚共析钢必须在Ac3+30-50℃加热，进行完全淬火，并使淬火组织中保留一定数量的细小弥散碳化物颗粒，以提高其耐磨性。而过共析钢加热到Ac1+30-50℃进行不完全淬火，其原因在于：若碳化物完全熔入奥氏体中，马氏体中将出现过多的残余奥氏体，从而会造成多方面的害处，例如：碳含量过高，淬火后全部形成片状马氏体，脆性增加，且奥氏体增加，硬度下降;组织中会失去硬而耐磨的碳化物颗粒，令耐磨性降低等;而且淬火后会得到粗针状马氏体，显微裂纹增多，令钢的脆性增大;同时会令淬火应力增大，加大工件变形开裂倾向。8.金属晶粒大小对金属的性能有何影响?说明铸造时细化晶粒的方法及其原理.答：金属晶粒越细，金属的强度越高，塑性和韧性也越好，反之力学性能越差。铸造时细化晶粒的方法有：（1）增加过冷度：当过冷度增大时，液态金属的结晶能力增强，形核率可大大增加，而长大速度增加较少，因而可使晶粒细化。（2）变质处理：在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使金属结晶时形核率N增加，因而可使晶粒细化。（3）振动处理：在金属结晶时，对液态金属附加机械振动、超声波振动或电磁振动等措施使已生长的晶粒因破碎而细化，同时破碎的晶粒尖端也起净核作用，增加了形核率，使晶粒细化。10．画出Fe-Fe3C相图，注明各相区的相名称，指出奥氏体和铁素体的溶解度曲线.13.现有下列零件及可供选择的材料,给各零件选择合适的材料,并选择合适的最终热处理方法(或使用状态).零件名称:自行车架,连杆螺栓,车厢板簧,滑动轴承,变速齿轮,机床床身,柴油机曲轴.可选材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2,T12A,40Cr,HT200,16Mn,20CrMnTi.答：自行车架：16Mn焊接连杆螺栓：40Cr最终热处理方法：调质；车厢板簧：60Si2Mn最终热处理方法：淬火+中温回火；滑动轴承：ZQSn6-6-3使用状态：铸造；变速齿轮：20CrMnTi最终热处理方法：渗碳后淬火、低温回火；机床床身：HT200最终热处理方法：去应力退火；柴油机曲轴：QT600-2最终热处理方法：等温淬火。15.常见的合金结构钢有哪些?写出其牌号,说明其一般使用时的热处理状态(即最终热处理)和用途。答：常见的合金结构钢有：（1）低合金高强度结构钢：其中Q345是最常用的低合金高强度结构钢，一般不进行热处理，广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件。（2）合金渗碳钢：20CrMnTi是最常用的合金渗碳钢，一般是渗碳后淬火、低温回火，用来工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件下的渗碳零件。（3）合金调质钢：40Cr是最常用的合金调质钢，其热处理工艺是调质，用来制造一些受力复杂的重要零件，如机床的主轴等。（4）合金弹簧钢：常用的合金弹簧钢的牌号有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA，热成形弹簧钢进行淬火、中温回火，冷成形弹簧钢只需进行依次去应力退火，合金弹簧钢主要用语制造各种弹性元件，如制作汽车的减震板弹簧等。（5）滚动轴承钢：目前应用最多的有：GCr15主要用于中小型滚动轴承；GCr15SiMn主要用于较大的滚动轴承，滚动轴承钢的热处理包括预备热处理（球化退火）和最终热处理（淬火+低温回火）。16.如图是铁碳平衡相图。①写出ECF线、PSK线发生的相变反应名称及反应式。②A1线是指________线，A3线是指___________线，Acm线是指_______________线。③计算含碳为0.45%的铁碳合金室温组织组成物和相的相对质量。答：①ECF线：共晶反应：LC————→AE+Fe3C(Ld)PSK线：共析反应：AS————→FP+Fe3C(P)②A1线—→PSK线A3线—→GS线Acm线—→ES线③室温下组织组成为：F+PF的质量百分比：QF=(0.77-0.45)/(0.77-0.0218)≈42.77%P的质量百分比QP=1-42.77%=57.23%室温下相的组成：F+Fe3CF的质量百分比：QF=(6.69-0.45)/6.69≈93.27%Fe3C的质量百分比：QFe3C=1-93.27%=6.73%727℃1148℃