1) 含碳量1.0%的钢比含碳量0.5%的钢硬度高;
钢由较软的铁素体和较硬的渗碳体组成,随着含碳量的提高,钢中渗碳体的量提高,因此硬度提高。
2) 在室温平衡状态下,含碳量为0.8%的钢比含碳量为1.2%的钢强度高; 钢的强度是典型的对组织敏感的性能指标,细密相间的两相组织珠光体具有较高的强度,因此提高珠光体的比例可改善钢的强度,而连续分布在原奥氏体晶界上的二次渗碳体将降低钢的强度。0.8%的钢中珠光体的比例高于1.2%的钢,同时1.2%的钢含有更多的二次渗碳体,故0.8%的钢比1.2%的钢强度高。
3) 室温下莱氏体比珠光体塑性差;
室温下莱氏体Fe3C+P,即珠光体分布渗碳体相的基底上,而渗碳体基底的脆性极大,莱氏体表现为脆性的,几乎不能塑性变形。
38. 将含碳量分别为0.2%和0.6%的碳钢加热到860℃,保温相同时间,使奥氏体均匀化,问哪一种钢奥氏体晶粒易粗大?为什么? 参考答案:
0.2%和0.6%的碳钢加热到860℃,均为完全奥氏体化,其奥氏体中的含碳量分别为0.2%和0.6%,由于奥氏体中C%↑→ 晶粒长大↑,故含碳量为0.6%的碳钢奥氏体晶粒易粗大。
39. 试比较S和S’、M和M’在形成条件、金相形态与性能上的主要区别。 参考答案:
答:
形成条件 正火 金相形态 铁素体和渗碳体相间分布呈细层性能特点 S’的强度、硬度、S 片状 S’ 淬火+高温回火 M 淬火 细小弥散的渗碳体粒分布在铁素体基体(等轴晶)上 韧性、塑性均高于S 低碳M呈板条状,高碳M呈针状M’保持了M的高(竹叶状) 硬度,同时降低了M的脆性及残余应力。 M’ 淬火+低温回火 亚稳定的ε-Fe2.4C碳化物分布于过饱和的α’( 板条或针状)上 40. 试说明淬火钢回火的必要性。 参考答案:
答:必要性——淬火组织的问题:
a. 消除淬火应力,降低脆性
b. 稳定工件尺寸,由于M,残余A不稳定
c. 获得要求的强度、硬度、塑性、韧性。
41. 为什么钢淬火后回火是钢最有效的强化手段? 参考答案:
答:①淬火形成M:
固溶强化:过饱和C和Me, 位错强化:高密度位错
细晶强化:极细小、不同取向的马氏体束 ②回火
第二相强化:析出细小碳化物粒子
基本保持了淬火态的细小晶粒、高密度位错及一定的固溶强化作用。
42. 确定下列钢件的退火方法及退火后的组织
1) 经冷轧后的15钢钢板。要求降低硬度 2) 65钢切削加工前
3) 改善T12钢的切削加工性能
4) ZG35的铸造齿轮铸造后存在枝晶偏析
参考答案:
答:1)再结晶退火,退火后的组织——F+P
2)完全退火,退火后的组织——F+P
3)球化退火,退火后的组织——球状渗碳体分布于铁素体基体上 4)扩散退火,退火后的组织——F+P
43. 指出下列工件的回火温度,并说明回火后的组织
1) 45钢轴 2) 60钢弹簧 3) T12钢锉刀
参考答案:
答:1)560~600℃,回火后的组织——S’
2)350-500℃,回火后的组织——T’ 3)150-250℃,回火后的组织——M’
44. 写出下列零件的最终热处理方式及其组织:(1)60Si2Mn弹簧;(2)高速钢车刀。 参考答案:
答:
60Si2Mn弹簧 高速钢车刀 最终热处理方式(各3分) 淬火+中温回火 最终组织(各2分) 淬火+550-570(600)℃回火三次 M’+K T’ 45. 试说明表面淬火、渗碳、氮化处理在适用钢种、性能、应用等方面的差别。 参考答案:
答:
适用钢种 性能特点 应用 机床主轴,齿轮,发动 表面淬火——通过快速加中碳钢、合获得高硬度,高耐磨性的表面,而心部仍热,使刚件表面很快到淬火金调质钢 的温度,在热量来不及穿到然保持的良好韧性。 机的曲轴等 工件心部就立即冷却,实现局部淬火。 渗碳处理——使低碳钢的低碳钢、合更高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。 飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。 工件具有高碳钢的表面层,金渗碳钢 再经过淬火和低温回火,使工件的表面层具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 氮化处理——指在一定温中碳钢、合优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温。 钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺杆、连杆、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等 度(一般在AC1)以下,使金调质钢 活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。氮化温度低、变形小。 46. 钢的回火脆性有哪几类?其发生是否可逆?如何避免? 参考答案:
答:回火脆性是指淬火钢回火后出现韧性下降的现象。回火脆性可分为第一类回火脆性(250~400℃)和第二类回火脆性(450~650℃)。
第一类回火脆性与碳化物片沿M晶界析出有关,具有不可逆性,与回火后的冷却速度无关。因此只能避免在此温度回火。
第二类回火脆性与P等元素在原A晶界偏聚有关,具有可逆性,与回火后的冷却速度有关,回火保温后,缓冷出现,快冷不出现,出现脆化后可重新加热后快冷消除。因此可提高钢材的纯度(↓P等杂质元素含量);加入适量的Mo、W等有益的合金元素;采用回火后快冷的方法。
47. 为什么过共析钢的淬火温度不选择在ACCM以上?
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