【正文】 三、簡(jiǎn)答題 金屬晶體的常見晶格有哪三種？α Fe、γ Fe 各是什么晶格？ 體心、面心、密排六方 α Fe：體心立方結(jié)構(gòu) γ Fe：面心立方結(jié)構(gòu) 什么是固溶強(qiáng)化？造成固溶強(qiáng)化的原因是什么？ 溶質(zhì)原子使固溶體的強(qiáng)度和硬度升高的現(xiàn)象稱固溶強(qiáng)化。 固溶強(qiáng)化的原因是晶格畸變。晶格畸變?cè)龃笪诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使金屬的滑移變形更加困難，提高了金屬的強(qiáng)度和硬度。 實(shí)際金屬晶體中存在哪些晶體缺陷？它們對(duì)性能有什么影響？ 實(shí)際金屬晶體中存在點(diǎn)缺陷（空位、間隙原子、置換原子）、線缺陷（位錯(cuò)）、面缺 陷（晶 界、亞晶界）三類晶體缺陷。 點(diǎn)缺陷造成晶格畸變，使材料強(qiáng)度增加。 位錯(cuò)密度增加，材料強(qiáng)度增加。 晶界越多，晶粒越細(xì)，金屬?gòu)?qiáng)度越高，同時(shí)塑性越好。 Fe— C 合金中基本相有哪些？基本組織有哪些？ 基本相：鐵素體（ F）、滲碳體（ Fe3C）、奧氏體（ A） 基本組織：鐵素體（ F）、滲碳體（ Fe3C）、奧氏體（ A）、珠光體（ P）、萊氏體（ Ld） 簡(jiǎn)述鋼的硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性與含碳量的關(guān)系。 隨著鋼中含碳量的增加，塑性、韌性下降，硬度增加。當(dāng)含碳量小于 ％時(shí)，含碳量增加 ，鋼的強(qiáng)度增加。而當(dāng)含碳量大于 ％時(shí)，滲碳體以網(wǎng)狀分布于晶界或以粗大片狀存在，使得強(qiáng)度隨之下降。 M 有何特征？它的硬度取決于什么因素？低碳 M 有何特征？ M 是碳在α Fe 中的過飽和固溶體。 它的硬度主要取決于 M 的含碳量，含碳越高， M 的強(qiáng)度、硬度越高。 低碳 M 是板條狀 M，它具有良好的塑性和韌性，較高的斷裂韌度和較低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 進(jìn)行退火處理的目的是什么？ (1)降低鋼的硬度以便于進(jìn)行切削加工； (2)消除 殘余 應(yīng)力， 以穩(wěn)定鋼件尺寸，并 防止 其 變形和開裂； (3)使化學(xué)成分均勻， 細(xì)化晶粒，改善組織，提 高 鋼的 力學(xué)性能。 (4)改善組織，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備 淬火鋼中的殘余奧氏體對(duì)工件性能有何影響？如何防止？ 殘余奧氏體降低鋼的硬度和耐磨性；工件使用過程中，由于殘余奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，使工件尺寸發(fā)生變化，從而降低工件的尺寸精度。 將淬火工件冷卻到室溫后，隨即放到零下溫度的冷卻介質(zhì)中冷卻，即進(jìn)行冷處理； 回火處理。 為什么亞共析鋼經(jīng)正火后，可獲得比退火高的強(qiáng)度和硬度。 亞共析鋼退火后的組織為大量的 F+少量 P，而亞共析鋼經(jīng)正火后的組織是數(shù)量較多且細(xì)小的珠光體組織。由于珠光體的強(qiáng)度和硬度比鐵素體高，因此 亞共析鋼正火后可獲得比退火 高的強(qiáng)度和硬度。 亞共析鋼、過共析鋼正火加熱溫度范圍是什么？低碳鋼切削加工前和高碳鋼球化退火前正火的目的是什么？ 亞共析鋼正火加熱溫度： Ac3+50～ 70℃。 過共析鋼正火加熱溫度： Accm+50～ 70℃。 低碳鋼切削加工前正火目的：增加珠光體含量，使鋼的硬度提高，便于切削加工。 高碳鋼球化退火前正火目的：消除過共析鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體。 1亞共析鋼的淬火加熱溫度是什么？加熱溫度過高或過低會(huì)產(chǎn)生哪些問題？ 加熱溫度為 AC3+（ 30～ 70）℃ 加熱溫度過高： A 晶粒 粗化，使淬火后 M 組織粗大；且氧化脫碳嚴(yán)重。 加熱溫度過低：淬火組織中將有 F，使淬火硬度下降。 1共析鋼淬火加熱溫度范圍是什么？如加熱溫度過高會(huì)產(chǎn)生哪些有害影響？ 應(yīng)為 727 +（ 30～ 70）℃。如加熱溫度過高，有下列危害： （ 1）、奧氏體晶粒粗化，淬火后 M 粗大，脆性增大。 （ 2）、氧化、脫碳傾向增大，表面質(zhì)量降低。 （ 3）、淬火應(yīng)力大，工件變形、裂紋傾向增大。 1 過共析鋼淬火加熱溫度范圍是什么？如加熱溫度過高會(huì)產(chǎn)生哪些有害影響？ 應(yīng)為 Ac1 +（ 30～ 70）℃。 如加熱溫度過高，超過 Acm，有下列危害： （ 1）、 Fe3C 完全溶入奧氏體，使奧氏體含碳量增加， Ms 降低。淬火后殘余奧氏體量增加，降低鋼的硬度和耐磨性。 （ 2）、奧氏體晶粒粗化，淬火后 M 粗大，脆性增大。 （ 3）、氧化、脫碳傾向增大，鋼的表面質(zhì)量降低。 （ 4）、淬火應(yīng)力大，增加了工件變形、裂紋的傾向。 1 水作為淬火介質(zhì)有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 水作為淬火介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的冷卻能力，價(jià)格低廉。 其主要缺點(diǎn)是： ①在需要快冷的 650～ 500℃范圍內(nèi)（碳鋼過冷奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)域），它的冷卻能力低； ②在 300～ 200℃需要慢冷時(shí)，它的冷卻 能力太強(qiáng)，易使零件產(chǎn)生變形，甚至開裂； ③水溫對(duì)水的冷卻能力影響大。 1為什么通常碳鋼在水中淬火，而合金鋼在油中淬火？若合金鋼在水中淬火會(huì)怎樣？ 碳鋼件淬火時(shí)難以使馬氏體轉(zhuǎn)變充分，而水的冷卻能力強(qiáng)，使鋼易于獲得馬氏體。 合金鋼淬透較好，在油中冷卻能獲得馬氏體。 合金剛導(dǎo)熱能力差，若在水中淬火，會(huì)使工件產(chǎn)生裂紋和變形。 1淬火鋼進(jìn)行回火的目的是什么？ 得到所需要的組織與性能 通過適當(dāng)回火可改變淬火組織，調(diào)整和改善鋼的性能。 穩(wěn)定工件尺寸 回火使不穩(wěn)定的淬火組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定組織。 消除或減少淬火內(nèi)應(yīng)力 1 鋼經(jīng)淬火后為何一定要回火？鋼的性能與回火溫度有何關(guān)系？ 鋼經(jīng)淬火后回火有如下目的： (1)獲得工件所需的組織和性能 (2)穩(wěn)定組織，穩(wěn)定工件尺寸 (3)消除、減少淬火應(yīng)力 隨著回火溫度的提高，鋼的強(qiáng)度指標(biāo) (σ b、σ s)和硬度逐漸下降 ,塑性指標(biāo)（Ψ、δ）與韌性指標(biāo)逐漸提高。而回火溫度在 300～ 400℃附近，彈性極限出現(xiàn)峰值。 1 什么是鋼的回火脆性？如何避免？ 隨著回火溫度的升高，通常強(qiáng)度、硬度下降，而塑性、韌性提高。但某些溫度范圍內(nèi)回火，鋼的韌性不但沒有提 高，反而顯著下降，這種脆化現(xiàn)象稱回火脆性。 300℃左右回火產(chǎn)生的回火脆性是第一類回火脆性，它是不可逆的。一般不在此溫度范圍內(nèi)回火。 含有 Cr、 Ni、 Mn 等合金元素的合金鋼，在 450～ 650℃回火或經(jīng)更高溫度回火后緩慢冷卻通過該溫度區(qū)間時(shí)，產(chǎn)生第二類回火脆性。它是可逆的。防止辦法：盡量減少鋼中雜質(zhì)元素含量；加入 W 或 Mo 等能抑制晶界偏析的元素；對(duì)中小件，可通過回火后快冷來抑制回火脆性。 1 為什么高頻淬火零件的表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度均高于一般淬火？ 由于高頻感應(yīng)加熱速度快、時(shí)間短，使得加熱后所獲得的 A 晶 粒細(xì)小而均勻，淬火后可在表層獲得極細(xì)的馬氏體或隱針馬氏體，因而表面硬度、耐磨性高于一般淬火。 一般淬火工件的表面存在殘余拉應(yīng)力，而高頻淬火后工件表層存在殘余壓應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力能抵消在變動(dòng)載荷作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力，因此高頻淬火零件的疲勞強(qiáng)度均高于一般 淬火。 四、工藝分析題 汽車半軸 要求具有良好的強(qiáng)韌性，且桿部、花鍵處硬度要求≥ 52HRC?，F(xiàn)選用 40Cr 鋼制造，其工藝路線如下：下料（棒料）→鍛造毛坯→熱處理①→校直→粗加工→熱處理②→精加工→熱處理③、④→磨削。指出其工藝過程路線中應(yīng)選用的熱處理 方法 及目的， 并說明桿部、花鍵處的最終熱處理組織。 熱處理①：正火。其目的為：消除鍛造應(yīng)力； 調(diào)整鍛后的硬度， 改善切削性能； 細(xì)化晶粒，為淬火作好組織準(zhǔn)備 。 熱處理②： 調(diào)質(zhì)。其目的為：獲得良好的強(qiáng)韌性，即良好的綜合力學(xué)性能。 熱處理③ ： 表面 淬火 。其目的是： 獲得 M， 提高桿部、花鍵處表面硬度。 熱處理③：低溫回火。其目的為：消除 表面 淬火應(yīng)力及脆性，得到高的硬度和耐磨性 表層為回火 M，心部為索氏體（ S） 一般精度的 GCr15滾動(dòng)軸承套圈，硬度 6065HRC。 (1)壓力加工成形后、切削加工之前應(yīng)進(jìn)行什么預(yù)備熱處理？其作 用是什么？ (2)該零件應(yīng)采用何種最終熱處理？有何作用？ P162 （ 1）球化退火 降低硬度，球化 Fe3C，以利于切削，并為淬火作好組織準(zhǔn)備。 （ 2）淬火 +低溫退火 淬火：獲得高硬度 M 低溫退火：去除脆性、應(yīng)力，穩(wěn)定組織。 用 W18Cr4V W6Mo5Cr4V2Al 鋼制造 銑刀 ，其加工工藝路線為：下料→鍛造毛坯→熱處理①→機(jī)械加工→ 去應(yīng)力退火 →熱處理②、③→磨削。 請(qǐng)指出其工藝過程路線中熱處理 方法 、目的及組織。 熱處理①為 球化退火：消除鍛造應(yīng)力；降低硬度，利于切削加工；為淬火 作 組織準(zhǔn)備。 組織： S+粒狀碳化物 熱處理②為 淬火：獲得 M。 組織： M+未溶細(xì)粒狀碳化物 +大量殘余 A 熱處理③為 高溫回火（多次）：消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低淬火鋼脆性；減少殘余 A 含量；具有二次硬化作用，提高熱硬性。 最終組織：回火 M+粒狀合金碳化物 +少量殘余 A 機(jī)床床頭箱傳動(dòng)齒輪， 45 鋼，模鍛制坯。要求齒部表面硬度 52～ 56HRC，齒輪心部應(yīng)具有良好的綜合機(jī)械性能。其工藝路線為：下料→鍛造→熱處理①→機(jī)械粗加工→熱處理②→機(jī)械精加工→ 齒部表面 熱處理③ +低溫回火→精磨。 指出熱處理① 、②、③的名稱及作用 熱處理①：正火。消除鍛造應(yīng)力； 調(diào)整鍛后的硬度， 改善切削加工性能 。 細(xì)化晶粒，為淬火作好組織準(zhǔn)備 。 組織： S 熱處理②：調(diào)質(zhì)（或淬火加高溫回火）。獲得良好的綜合機(jī)械性能。組織：回火 S 熱處理③：齒部表面淬火。獲得 M。 1用 20CrMnTi 鋼制造汽車齒輪，要求齒面硬度為 58～ 62HRC，心部硬度為 35～ 40HRC。其工藝路線為： 下料→鍛造→熱處理①→機(jī)械加工→熱處理②、③、 ④ →噴丸→磨削 （ 1）指出熱處理①、②、③、 ④ 的名稱及作用 （ 2）齒輪表層和心部的最終組織是什么？ P263 用 20CrMnTi 鋼制造汽車變速箱齒輪，齒輪要求強(qiáng)韌性好，齒面硬度要求 62～ 64HRC，心部硬度為 35～ 40HRC。 其工藝路線如下：下料→鍛造→熱處理①→切削加工→熱處理②、③、④→磨削。指出其工藝過程路線中應(yīng)選用的熱處理 方法 及目的，并說明齒輪的最終熱處理組織。 熱處理①為正火。其目的為：消除鍛造應(yīng)力， 調(diào)整鍛后的硬度， 改善切削加工性能； 組 織： S+少量 F 熱處理②為滲碳。其目的為：使低碳鋼件表面得到高碳。 熱處理③為淬火。其目的為：獲得表面高硬度、高耐磨性；而心部仍保持一定強(qiáng)度及 較高的塑性、韌 性。 表層組織： M + 碳化物 + 殘余 A。 心部組織：低碳 M +鐵素體 熱處理 ④ 為 低溫回火。其目的為：消除表面淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性 ,得到高的硬度 。 表層最終組織： 針狀回火 M + 粒狀碳化物 + 少量殘余 A。 心部最終組織： 回火低碳 M + 鐵素體。 1 普通車床主軸要求具有良好的強(qiáng)韌性，軸頸處硬度要求 48～ 52HRC。現(xiàn)選用 45 鋼制造，其工藝路線如下：下料→鍛造→熱處理①→粗切削加工→熱處理②→精切削加工→軸頸熱 處理③、④→磨削 指出其工藝過程路線中應(yīng)選用的熱處理 方法 及目的，并說明軸頸處的最終熱處理組織 。 P265 熱處理①：正火 。 其目的為： 消除鍛造應(yīng)力； 調(diào)整鍛后的硬度， 改善切削加工性能。 組 織： S 熱處理②：調(diào)質(zhì)（或淬火加高溫回火）。 其目的為：獲得良好的強(qiáng)韌性。 組 織： S 熱處理③： 高頻表面淬火 。獲得 M， 提高軸頸表面硬度 。 熱處理④：低溫回火。其目的為：消除表面淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性。 軸頸處的最終熱處理組織：表層為回火 M，心部為索氏體（ S）。 1用 T10 鋼制造形狀簡(jiǎn)單的車刀，其工藝路線為：鍛造 — 熱處理① — 機(jī)加工 — 熱處理②、③ —磨削加工。 寫出其中熱處理工序的名稱及作用及最終組織。 熱處理①：球化退火 ：消除鍛造應(yīng)力，降低硬度，改善切削性能，并為淬火作組織準(zhǔn)備。組織：球狀 P 熱處理②：淬火：為獲得高的硬度 組織： M+粒狀碳化物 +殘余 A 熱處理③：低溫回火：為穩(wěn)定組織，降低脆性，消除淬火應(yīng)力。 組織：回火馬氏體 +細(xì)粒滲碳體 +少量殘余奧氏體 最終組織：回火馬氏體 +細(xì)粒滲碳體 +少量殘余奧氏體。 1 用 T10A鋼制造小尺寸手工絲錐，刃部硬度要求 59～ 62HRC，柄部硬度要求 30～ 45HRC。 其工藝路線如下：下料→熱處理①→切削加工→熱處理②、③→柄部熱處理④→切削加工 指出其工藝過 程路線中應(yīng)選用的熱處理 方法 及目的，并說明刃部、柄部的最終熱處理組織。 熱處理①：球化退火。其目的為：降低硬度，改善切削性能，并為淬火作組織準(zhǔn)備。 組 織： 球狀 P 熱處理②：淬火。其目的為：獲得 M。 組織： M + 碳化物 + 殘余 A。 熱處理③：低溫回火。其目的為：消除淬火應(yīng)力及脆性，得到高的硬度和耐磨性 組織： 針狀回火 M + 粒狀碳化物 + 少量殘余 A。 熱處理 ④ 為高溫回火。其目的為：保證 柄部 具有良好的綜合機(jī)械性能 組織：回火 S 1 用 T10A 鋼制造鉆頭，硬度要 求為 59～ 62HRC，其工藝流程為：鍛造 →預(yù)先熱處理→切削加工→淬火 +低溫回火→精加工。該鋼經(jīng)檢驗(yàn)，證明鍛造后組織有網(wǎng)狀碳化物。 (1)指出其工藝過程路