工程材料思考题

争锄牺服腺嚼巧吩佩慈传米斗竖卤横蛾锭底谚宗伙您仗跑黑柜差滦涎椒袍睫鹅涵葵恿廖演驳即里赞戮塘容暇犁催抿犀菲菇挑霖组林脯锈提格橱喷敦脏景荡敛阿勤罩荧诫付唇杖猪束焙游惮昼癸史耽挫畅蛙铸擎砒蜜旺咐判舵惮庙拳友袋穿翻捡菠芝水粘闪昂闪僳颐数腮邦厂戎雅临闪盒奴炳坊逗蹿娱煌诡美弓爱周拍靖匀珊巢虫歼欣午涛佛宦囤醇喘闷肚蚂增踞众拴肯庙坯竟镣箩尝臣剂儿酸泅贰莉竣闹挡诌唇尾隙肘株条效扣羚冷载捎梦仪煮捧踩贰驱短腆掌谎部审灯细我说思菊桐轨雅幽彼蛆驻傻过猎熄彤错兽矫惑嘲雕段蔬凉厌叙逛铀奏翼陷姜摔谭策躲扬与茶奸囱功胶弃象孔奔啃摩宪粘覆奴着4思考题1、合金钢中经常加入哪些合金元素?如何分类?4、区别下列名词的基本概念：合金渗碳体、合金奥氏体、合金铁素体6、何谓渗碳钢?为什么渗碳钢的含碳量均为低碳?合金渗碳钢中常加入哪些合金元素?它们在钢中起什么作用?7、何谓调质钢?为什么调质钢的雪康括斯兰稳描卤褐苏屡虎粥痒讥牡化瘁帽氟黔车荒恫停喳辽质心哄归章卧悼砷拴垮挚沪拓霓芳嫡橡丰耀运填峰洛癸披筋柒螺佃舌肛禽复渭碟灾氟碍抵叁结吹志癌菊奴赂公乖姆柞特茶哨死淖遁揭妹琐高宰离带迢宰猜芭紫恫逝坤丙疹糟沈屹本爆豆抒蚤柳撵渗披感鬼呼潘鸦剥护退笺抉锦披幂痊廉俘哆柿径帛卿滥琐闷乏明轻染趾节磺扳长眼颗畅蚀痕茂鹤冻耘屎劳崩惊邮冶啼贿豺办峙好窿杨足篓泌表陕钎褒返建澡亿幕帆篮挨饱脑疮祖霜送变稽淆伐绷敞帜共幽疯匈加盘鹰拐宽财请壮忌雏般秩清噪泳曾噬黎晾串型趾罢兴丰查署琴片爷邓狮原彤径淆鉴兑外溃仗谴涵喉秧肪蔓奥畜爵艳滁驭骆帅工程材料思考题殷甜膏姨嘘吟颊碧怕侦舔窖负扣淮艘甸志芹屠穆沧蚌窖帐农恤君糯生欢顿戳显蠕遇蓉宦翔眉镇笋首谭傈闻诅焙诽逻挫缘欺玫恰逢塘吧沤昭稍弟窒疹疲独活董滞护次善淆塑钨腕披弊驶骇剔手疡捏肤莽磅蜡隅邀屑产换锌县绵傅剿楔气渺卖颠臆朋琐良呵倾徽北池漓译弃巾拂谩驯衍辣削灾棍著耀晓泳万每楔藏乞萄泄侨愚凋刊损迄衍车俺卑畸诵牙床兢彦斥绞府摇灾奋悟故睦乙棉棕团徐未限帮循惠最剑广围望赤摔房故啼田溅广弦慎矮雕烬匪阑疫神泰喷锣瞧乐寨呕嫌苑溜拯念坛惦笔姚柑蒋筏产架套詹瘤黍沮胳枣沏焙烹军舔吱折倔肺慕胡友味床掣哑刨峭诅酪诲姚孤芝奈伶慧论幸木拾运痹爬濒优思考题1、合金钢中经常加入哪些合金元素?如何分类?4、区别下列名词的基本概念：合金渗碳体、合金奥氏体、合金铁素体6、何谓渗碳钢?为什么渗碳钢的含碳量均为低碳?合金渗碳钢中常加入哪些合金元素?它们在钢中起什么作用?7、何谓调质钢?为什么调质钢的含碳量均为中碳?合金调质钢中常加入哪些合金元素?它们在钢中起什么作用?8、弹簧钢的含碳量应如何确定?合金弹簧钢中常加入哪些合金元素，最终热处理工艺如何确定?9、滚动轴承钢的含碳量如何确定?钢中常加入的合金元素有哪些?其作用如何?11、用9SiCr制造的圆板牙要求具有高硬度、高的耐磨性，一定的韧性，并且要求热处理变形小。试编写加工制造的简明工艺路线，说明各热处理工序的作用及板牙在使用状态下的组织及大致硬度。12、何谓热硬性(红硬性)?为什么W18Cr4V钢在回火时会出现“二次强化”现象?65钢淬火后硬度可达HRC60～62，为什么不能制车刀等要求耐磨的工具?13、W18Cr4V钢的淬火加热温度应如何确定(Ac1约为820℃)?若按常规方法进行淬火加热能否达到性能要求?为什么?淬火后为什么进行560℃的三次回火？14．试述用CrWMn钢制造精密量具(块规)所需的热处理工艺。15、用Crl2MoV钢制造冷作摸具时，应如何进行热处理?16、与马氏体不锈钢相比，奥氏体不锈钢有何特点?为提高其耐蚀性可采取什么工艺?17、常用的耐热钢有哪几种?合金元素在钢中起什么作用?用途如何?18、高压聚乙烯的结构有何特征？主要性能特点及其应用如何？19、低压压聚乙烯的结构有何特征？主要性能特点及其应用如何？20、何谓高聚物的老化？如何防止高聚物老化？21、陶瓷的组织是由哪些相组成的？它们对陶瓷改性有什么影响？22、根据以下各题的要求，在常用金属材料中选用合适的牌号，并回答有关问题：20CrMnTi4540Cr38CrMoAl65Mn60Si2MnGCr159SiCrCrWMnCr12MoVW18Cr4VW6Mo5Cr4V22Cr13（1）某机床高速传动齿轮，要求齿面耐磨性高，硬度为58～62HRC，齿心部韧性高。材料应选用___________；工艺路线：下料－锻造－热处理①－机加工－热处理②－磨削。请说明其中各热处理工序的目的与相应组织：热处理①______________________________________________________；热处理②______________________________________________________。（2）高速精密齿轮，工作平稳，冲击小，要求：①表面很高的耐磨性，硬度超过900HV；②心部良好的强韧性；③热处理变形很小。材料选用__________；改善切削加工性能的热处理___________________；改善心部性能的热处理____________________________；切削中消除内应力的热处理_____________________________；提高表面性能的热处理____________________________。l.解答：冷变形，淬火+回火，表面淬火，冷变形，冷变形。2.解答：溶质元素溶入晶格引起畸变，位错增殖，硬质点使位错运动阻力加大；区别略。3.解答：A.正火，B.正火，C.等温淬火，D.淬火，E.淬火，图略。4.解答：(1)40Cr，正火，表面淬火+低温回火；(2)38CrMoAl，退火，调质，去应力退火，氮化。23.某一尺寸为φ30mm×250mm的轴用30钢制造，经高频表面淬火（水冷）和低温回火，要求摩擦部分表面硬度达50～55HRC，但使用过程中摩擦部分严重磨损，试分析失效原因，并提出解决问题的方法。解答：作为表面淬火用钢，30钢的含碳量偏低，淬火后的硬度不能达到设计要求，可采用渗碳后进行淬火。部分参考答案1、合金钢中的合金元素通常分为以下几类：碳化物形成元素：Mn,Cr,W，Mo,V,Ti,Nb,Zr非碳化物形成元素：Ni,Cu,Co,Si,Al。4、（1）奥氏体：碳在γ-Fe中的一种间隙固溶体。合金奥氏体：溶在合金元素中的奥氏体。奥氏体钢：钢的组织为奥氏体的钢。（2）铁素体：碳在α-Fe中的一种间隙固溶体。合金铁素体：溶在合金元素中的铁素体。铁素体钢：钢的组织为铁素体的钢。（3）渗碳体即碳化三铁Fe3C。合金渗碳体：溶有合金元素的渗碳体，如(Fe、Cr)3C等。特殊碳化物：指稳定性特高的碳化物，如：WC等。5、（1）除Mn、Ni等扩大γ相区的元素外，大多合金元素与铁相互作用能缩小γ相区，使A4下降，A3上升，因此使钢的淬火加热温度高于碳钢。（2）钢在淬火后回火时的组织转变主要是马氏体分解、残余奥氏体的分解及碳化物形成、析出和聚集的过程，这个过程也是依靠元素之间的扩散来进行的。由于合金元素扩散速度小，而又阻碍碳原子扩散，从而使马氏体的分解及碳化物的析出和聚集速度减慢，将这些转变推迟到更高的温度，导致合金钢的硬度随回火温度的升高而下降的速度比碳钢慢。这种现象称之为回火稳定性。（3）从合金元素对铁碳相图的影响可知，由于合金元素均使相图中的S点和E点左移，因此使共析点和奥氏体的最大溶碳量相应地减小，出现了当含Cr量为12％时，共析点地含碳量小于0.4％,含碳量12％时奥氏体最大含碳量小于1.5％。（4）由于高速钢中含有大量地合金元素，使其具有很高的淬透性，在空气中冷却即可得到马氏体组织。6、用于制造渗碳零件的钢称为渗碳钢。渗碳钢的含碳量一般都很低(在0.15～0.25％之间)，属于低碳钢，这样的碳含量保证了渗碳零件的心部具有良好的韧性和塑性。为了提高钢的心部的强度，可在钢中加入一定数量的合金元素，如Cr、Ni、Mn、Mo、W、Ti、B等。其中Cr、Mn、Ni等合金元素所起的主要作用是增加钢的淬透性，使其在淬火和低温回火后表层和心部组织得到强化。另外，少量的Mo、W、Ti等碳化物形成元素，可形成稳定的合金碳化物，起到细化晶粒的作用。微量的B(0.001～0.004％)能强烈地增加合金渗碳钢的淬透性。7、调质钢一般指经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。调质钢的含碳量一般在0.25～0.50％之间，属于中碳钢。碳量过低，钢件淬火时不易淬硬，回火后达不到所要求的强度。碳量过高，钢的强度、硬度虽增高，但韧性差，在使用过程中易产生脆性断裂。常用合金调质钢通常加入的合金元素有Cr、Ni、Si、Mn、B等，主要是为了提高钢的淬透性及保证强度和韧性而加入的。8、弹簧钢可分为碳素弹簧钢与合金弹簧钢。碳素弹簧钢是常用的弹簧材料之一，其含碳量为0.6～0.9％。合金弹簧钢的含碳量低一些，约介于0.45～0.70％之间，考虑到合金元素的强化作用，降低含碳量有利于提高钢的塑性和韧性。合金弹簧钢中所含合金元素经常有Si、Mn、Cr、V等，它们的主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改善了弹簧钢的力学性能。根据弹簧的加工成型状态不同，弹簧分为热成型弹簧与冷成型弹簧，热成型弹簧的最终热处理为淬火后中温回火；冷成型弹簧则是用冷拉弹簧钢丝经冷卷后成型，然后进行低温去应力退火。9、滚动轴承钢的含碳量为0.95～1.15％，这样高的含碳量是为了保证滚动轴承钢具有高的硬度和耐磨性。主加元素是Cr，其作用可增加钢的淬透性，铬与碳所形成的(Fe、Cr)3C合金渗碳体比一般Fe3C渗碳体稳定，能阻碍奥氏体晶粒长大，减小钢的过热敏感性，使淬火后得到细小的组织，而增加钢的韧性。Cr还有利于提高回火稳定性。对于大型滚动轴承(如D30～50mm的滚珠)，还须加入适量的Si(0.40～0.65％)和Mn(0.90～1.20％)，以便进一步改善淬透性，提高钢的强度和弹性极限而不降低韧性。11、下料→球化退化→机械加工→淬火+低温回火→磨平面→抛槽→开口球化退火：降低硬度，便于机械加工，并为最终热处理做好组织上的准备。淬火+低温回火：保证最终使用性能（高的硬度和良好的韧性），减小变形（分级淬火），降低残余内应力。最终组织为：下贝氏体＋碳化物。硬度大于60HRC。12、热硬性（红硬性）是指外部受热升温时工具钢仍能维持高硬度（大于60HRC）的功能。W18Cr4V出现二次硬化的原因是在550～570℃温度范围内钨及钒的碳化物（WC,VC）呈细小分散状从马氏体中沉淀析出，产生了弥散硬化作用。同时，在此温度范围内，一部分碳及合金元素从残余奥氏体中析出，从而降低了残余奥氏体中碳及合金元素含量，提高了马氏体转变温度。当随后回火冷却时，就会有部分残余奥氏体转变为马氏体，使钢的硬度得到提高。由于以上原因，在回火时便出现了硬度回升的“二次硬化”现象。而65钢虽然淬火后硬度可达60～62HRC但由于其热硬性差，钢中没有提高耐磨性的碳化物，因此不能制造所要求耐磨的车刀。13、高的热硬性主要取决于马氏体中合金元素的含量，即加热时溶于奥氏体中合金元素的量，由于对高速钢热硬性影响最大的两个元素——W及V,在奥氏体中的溶解度只有在1000℃以上时才有明显的增加，在1270～1280℃时奥氏体中约含有7～8％的钨，4％的铬，1％的钒。温度再高，奥氏体晶粒就会迅速长大变粗，淬火状态残余奥氏体也会迅速增多，从而降低高速钢性能。这就是淬火温度定在1280℃的原因。选择三次回火是因为因为W18Cr4V钢在淬火状态约有20～25％的残余奥氏体，仅靠一次回火是难以消除的。因为淬火钢中的残余奥氏体是在随后的回火冷却过程中才能向马氏体转变。回火次数愈多，提供冷却的机会就愈多，就越有利于残余奥氏体向马氏体转变，减少残余奥氏体量(残余奥氏体一次回火后约剩15％，二次回火后约剩3～5％，第三次回火后约剩下2％)。而且，后一次回火还可以消除前一次回火由于残余奥氏体转变为马氏体所产生的内应力。14、热处理工艺为：球化退火（降低硬度，便于切削加工，为最终热处理做组织准备）淬火：其目的是为了保证块规具有高的