【正文】 達(dá)到 %時就是珠光體的性能。 、共析鋼和過共析鋼的組織有何特點和異同點。共析鋼的組織由珠光體所組成 。 % 、 % 、 % 、 % 的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時的結(jié)晶過程和室溫組織 . 答： %C:在 1~2 點間合金按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出 A， 在 2 點結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3 點時開始析出 F， 34 點 A 成分沿 GS 線變化，鐵素體成分沿 GP 線變化，當(dāng)溫度到 4 點時，奧氏體的成分達(dá)到 S 點成分（含碳 %），便發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時，原先析出的鐵素體保持不變，稱為先共析鐵素體，其成分為 %C，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金的組織為先共析鐵素體和珠光體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時，鐵素體的溶碳量沿 PQ 線變化，析出三次滲碳體，同樣 ⅢCFe3 量很少，可忽略。 二次滲碳體：從 A 中析出的 CFe3 稱為二次滲碳體 ，用 Fe3CⅡ 表示 。 共析滲碳體：經(jīng)共析反應(yīng)生成的 滲碳體即珠光體中的 片層狀 滲碳體稱為共析滲碳體。 10． 根據(jù) FeFe3C 相圖，計算： 1） 室溫下，含碳 % 的鋼中珠光體和鐵素體各占多少； 2）室溫下，含碳 % 的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多少； 3）鐵碳合金中，二次滲碳體 的最大百分含量。因此 含碳 % 的鋼其強(qiáng)度比含碳 % 的鋼高 。 6）鋼適宜于通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。當(dāng) Mn 含量不多，在碳鋼中僅作為少量雜質(zhì)存在時，它對鋼的性能影響并不明顯。 P： 磷在鋼中全部溶于鐵素體中，雖可使鐵素體的強(qiáng)度、硬度有所提高，但卻使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度有所升高，使鋼變脆。 牌號的表示方 法 ： （ 1） 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼： 用 Q+數(shù)字表示，“ Q”為屈服點，“屈”漢語拼音，數(shù)字表示屈服點數(shù)值。數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分之幾。 T T用于制造要求較高韌性、承受沖擊負(fù)荷的工具，如小型沖頭、鑿子、錘子等。 答：手鋸鋸條：它要求有較高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼制造，如 T T9A、 TT10A、 T1 T11A。 Q235C:屈服強(qiáng)度為 235MPa 的 C 級普通碳素結(jié)構(gòu)鋼， Q195B: 屈服強(qiáng)度為 195MPa 的 B 級普通碳素結(jié)構(gòu)鋼， Q255D: 屈服強(qiáng)度為 255MPa 的 D 級普通碳素結(jié)構(gòu)鋼， Q19 Q235 含碳量低，有一定強(qiáng)度，常扎制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等鋼結(jié)構(gòu)，也可制造普通的鉚釘、螺釘、螺母、墊圈、地腳螺栓、軸套、銷軸等等， Q255鋼強(qiáng)度較高，塑性、韌性較好，可進(jìn)行焊接。 24 45 鋼經(jīng)熱處理（淬火 +高溫回火）后具有良好的綜合機(jī)械性能，即具有較高的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類零件。用于制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部 強(qiáng)度要求不高的滲碳零件，如活塞鋼、樣板等。 用于制造要求較高韌性、承受沖擊負(fù)荷的工具，如小型沖頭、鑿子、錘子等。 具有高硬度、高耐磨性，但韌性低，用于制造不受沖擊的工具如量規(guī)、塞規(guī)、樣板、銼刀、刮刀、 精車刀。 （ 3） 熱處理是機(jī)器零件加工工藝過程中的重要工序。此外，通過熱處理還可使工件表面具有抗磨損、耐腐蝕等特殊物理化學(xué)性能。 10℃保溫足夠時間（ 38 小時）后測定的鋼中晶粒的大小。 貝氏體 ： 含碳過量 的鐵素體和 碳 化物 組成的 機(jī)械 混合物。 4）退火、正火、淬火、回火、冷處理 ； 答： 退火 ：將工件加熱到臨界點以上或在臨界點以下某一溫度保溫一定時間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷、坑冷、灰冷）進(jìn)行冷卻的一種 熱處理 操作。 冷處理 ：把冷到室溫的淬火鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻，以減少殘余奧氏體的 熱處理 操作。 補(bǔ)充 ：鋼的 淬透性 與鋼的 淬硬性 是兩個完全不同的概念，兩者沒有必然的聯(lián)系，鋼的 淬透性 主要取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性，凡增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性的因素均提高 鋼的 淬透性 。 6）再結(jié)晶、重結(jié)晶； 答： 再結(jié)晶 ： 經(jīng)過塑性變形的 金屬材料加熱到較高的溫度時， 原子具有較大的活動能力，使晶粒的外形開始變化。 7）調(diào)質(zhì)處理、變質(zhì)處理。 答： A1： 無限緩冷或加熱狀態(tài)下（平衡狀態(tài)下）的 共析轉(zhuǎn)變線 。 AC3：實際加熱時 鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體 的開始線。 Arcm：實際冷卻時碳在奧氏體中的溶解度曲線。 本質(zhì)細(xì)晶粒鋼在這一加熱溫度范圍加熱時奧氏體晶粒長大傾向小 。 A 1 線以下、轉(zhuǎn)變開始線以左、以及 Ms 線以上的區(qū)域是過冷奧氏體 28 區(qū)； A1 線以下 ,轉(zhuǎn)變終了線以右和 Mf 點以下的區(qū)域為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)；在轉(zhuǎn)變 開始線與轉(zhuǎn)變終了線之間的區(qū)域為過冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。在 C 曲線鼻尖以下部分 ,即 550℃ ~Ms 之間 ,過冷奧氏體發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變 ,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是貝氏 體 ,故又稱貝氏體轉(zhuǎn)變 。另外，隨著含碳量的增加 Ms 和 Mf 點將下降。分別是 珠光體、索氏體 和 屈氏體 。 珠光體片間距愈小，相界面積愈大，強(qiáng)化作用愈大，因而強(qiáng)度和硬度升高，同時，由于此時滲碳體片較薄，易隨鐵素體一起變形而不脆斷，因此細(xì)片珠光體又具有較好的韌性和塑性。在顯微鏡下呈羽毛狀，它是由許多互相平行的過飽和鐵素體片和分布在片間的斷續(xù)細(xì)小的滲碳體組成的混合物。 ？ 它們在形成條件、晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能有何特點？馬氏體的硬度與含碳量關(guān)系如何？ 答：（ 1）兩種，板條馬氏體和片狀馬氏體。含碳量較高的鋼的晶體結(jié)構(gòu)一般出現(xiàn)體心正方。當(dāng)含碳量很高時，盡管馬氏體的硬度和強(qiáng)度很高，但由于過飽和度太大， 引起嚴(yán)重的晶格畸變和較大的內(nèi)應(yīng)力，致使高碳馬氏體針葉內(nèi)產(chǎn)生許多微裂紋，因而塑性和韌性顯著降低。 ② 馬氏體轉(zhuǎn)變的速度極快 。 ④ 轉(zhuǎn)變過程伴隨有體積的膨脹。這是因為共析鋼貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期很長，當(dāng)過冷奧氏體連續(xù)冷卻通過貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變時就已過冷到 Ms點而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，所以不出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。如果工件截面中心的冷速高于 Vk， 工件就會淬透。 （ 補(bǔ)充 ：通常說“冷奧氏體穩(wěn)定性增加”；“ C 曲線右移”；“ Vk減小”；“淬透性好”；“鋼的淬透 層深度大”等，在本質(zhì)上是一會事。 162。 屈氏體：冷卻至 600～ 550℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間，再冷卻下來得到屈 氏 體組織。 馬氏體 +少量殘余奧 氏體：以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度冷卻獲得馬氏體 +少量殘余奧氏體 。 （ 3）完全退火和等溫退火用于亞共析鋼成分的碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材。 ？為什么過共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火？ 答： （ 1）將鋼件加熱到 Ac1以上 30～ 50℃，保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至 600℃后出爐空冷。目的：使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶粒，以消除加工硬化現(xiàn)象，降低了硬度，消除內(nèi)應(yīng)力。 經(jīng)鑄造后的齒輪存在晶粒粗大并不均勻現(xiàn)象，且存在殘余內(nèi)應(yīng)力。由于鍛造過熱后組織晶粒劇烈粗化并分布不均勻，且存在殘余內(nèi)應(yīng)力。由于 T12 鋼坯里的滲碳體呈片狀，因此 不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產(chǎn)生淬火變形及開裂。②冷速快，組織細(xì)，強(qiáng)度和硬度有所提高。高于它過硬，難以加工，且刀具磨損快；過低則切屑不易斷，造成刀具發(fā)熱和磨損，加工后的零件表 面粗糙度很大。 （ 3）從經(jīng)濟(jì)上考慮 ： 正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡便，故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。至于合金鋼，由于合金元素的加入，使鋼的硬度有所提高，故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性。 選擇： （ 1）從切削加工性上考慮 ： 切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及對刀具的磨損等。組織：粒狀珠光體和球狀滲碳體。組織：晶粒均勻細(xì)小的少量鐵素體和大量珠光體。組織：晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體。組織：等軸晶的大量 鐵素體和 少量 珠光體。通過球化退火，使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性。球化退火主要用于共析或過共析成分的碳 鋼及合金鋼。 答：（ 1）均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度，并消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的切削加工性能并為隨后的淬火作好組織準(zhǔn)備。 下貝氏體：冷卻至 350℃～ Ms 溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間，再冷卻下來得到下貝氏體組織。 答： (1)珠光體： 冷卻至 A1 線 ~650℃ 范圍內(nèi) 等溫停留一段時間 ， 再冷卻下來得到珠光體組織。 M 組織，淬透性大的鋼可以使用較小的冷卻速度，如水冷改為油冷，從而減小淬火應(yīng)力、變形開裂等缺陷。只有冷速大于 Vk的工件外層部分才能得到馬氏體。 Vk 的大小受哪些因素影響？ 它與鋼的淬透性有何 關(guān)系？ 答： （ 1） 影響淬火臨界冷卻速度 Vk 的大小 的 因素 見 5 題。 。 ③ 在不斷降溫的過程中形成。 30 答： 與珠光體型轉(zhuǎn)變和 貝氏體轉(zhuǎn)變相比， 馬氏體轉(zhuǎn)變有以下特點： ① 屬于無擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。這是因為低碳馬氏體中含碳量較低，過飽和度較小，晶格畸變也較小，故具有良好的綜合機(jī)械性能。低碳馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方。下貝氏體的形成溫度在 350℃～ Ms，下貝氏體在光學(xué)顯微鏡下呈黑色針葉 狀，在電鏡下觀察是由針葉狀的鐵素體和分布在其上的極為細(xì)小的碳化物 粒子 （ ） 組成的。上貝氏體和下貝氏體。 索氏體 是在 650～ 600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。 （ c）奧氏體化度：鋼奧氏體化后成分越均勻，晶粒越粗大，未溶碳化物越少，則過冷奧氏體越穩(wěn)定性，使 C 曲線右移。 影響 C 曲線形狀和位置的主要因素： （ a）含碳量的影響：亞共析鋼中隨著含碳量的增加， C 曲線右移，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，則 Vk 減小，過共析鋼中隨著含碳量的增加， C 曲線左移，過冷奧氏體穩(wěn)定性減小，則 Vk增大； 亞共析和過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變 C 曲線 ,與共析鋼的不同是 ,亞共析鋼的 C 曲線上多一條代表析出鐵素體的線。對共析碳鋼來說 ,轉(zhuǎn)變開始線在 550℃出現(xiàn)拐彎，該處被稱為 C 曲線的鼻尖 ,它所對應(yīng)的溫度稱為鼻溫。 C 曲線各個區(qū) ,各條線的物理意義，并指出影響 C 曲線形狀和位置的主要因素。 （ 2）不一定。 Ar1：實際冷卻時的 共析轉(zhuǎn)變線。 Acm： 無限緩冷或加熱狀態(tài)下（平衡狀態(tài)下） 碳在奧氏體中的溶解度曲線。 變質(zhì)處理 ： 在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自 27 發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。 3）含碳量：共析成分比非共析成分碳鋼的奧氏體的穩(wěn)定性高， 淬透性 提高。 淬透性 ：鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小的能力 ，即獲得馬氏體多少的能力 。 淬火 ：將鋼件加熱到 Ac3或 Ac1以上 30～ 50℃，保溫一定時間，然后快速冷卻（一般為油冷或水冷），從而得 到淬硬組織（一般為 馬氏體 ） 的一種 熱處理 操作。 3）奧氏體、過冷奧氏體、殘余奧氏體； 答： 奧氏體 : 碳在 Fe?? 中形成的間隙固溶體 . 過冷奧氏體 : 處于臨界點以下的不穩(wěn)定的將要發(fā)生分解 而還未發(fā)生分解 的奧氏體稱為過冷奧氏體。 索氏體 ：在 650～ 600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。 （ 2）實際晶粒度：是指在某一具體的熱處理加熱條件下所得到的晶粒尺寸。熱處理在機(jī)械制 25 造中具有重要的地位和作用，適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高鋼的機(jī)械性能，延長機(jī)器零件的使用壽命。 答：（ 1）為了改變鋼材內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，以滿足對零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一種綜合的熱加工工藝過程。 用于制造要求中韌性的工具，如鉆頭、絲錐、車刀、沖模、拉絲模、鋸條。 20G： 含碳量為 %的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，鍋爐專用鋼。塑性、韌性好，具有優(yōu)良的冷成型性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼、汽車和拖拉機(jī)上的冷沖壓件，如汽車車身，拖拉機(jī)駕駛室等。 40:含碳量為 %的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 車床主軸：它要求有較高的綜合機(jī)械性能，用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如 3 4 50。 T1 T1鋼具有高硬度、高耐磨性，但韌性低，用于制造不受沖擊的工具如量規(guī)、塞規(guī)、樣板、銼刀、刮刀、精車刀等。 、中碳鋼及高碳鋼是如何根據(jù)含碳量劃分的？ 分別舉例說明他們的用途？ 答： 低碳鋼：含碳量小于或等于 %的鋼； 0 鋼，塑性、韌性好，具有優(yōu)良的冷成型性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼、汽車和拖拉機(jī)上的冷沖壓件，如汽車車身，拖拉機(jī)駕駛室等； 1 25 鋼用于制作尺寸較 小、負(fù)荷較輕、 23 表面要求耐磨、心部強(qiáng)度要求不高的滲碳零件，如活塞銷 、樣板等。 （ 2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 牌號是采用兩位數(shù)字表示的，表示鋼中平均含碳量的萬分之幾。 答：分類： 1）按含碳量分類 22 低碳鋼：含碳量小于或等于 %的鋼， ~%C ≤ %C 中碳鋼：含碳量為 ~%的鋼 ~%C 高碳鋼：含碳量大于 %的鋼 ~%C ＞ %C （ 2）按質(zhì)量分類：即含有雜質(zhì)元素 S、 P 的多少分類： 普通碳素鋼： S≤ % P≤ % 優(yōu)質(zhì)碳素鋼： S、 P≤ ~% 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼： S≤ ~%； P≤ ~% （ 3）按用途分類 碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種工程構(gòu)件，如橋梁、船舶、建筑構(gòu)件等，及機(jī)器零件，如齒輪、軸、連桿、螺釘、螺母等。當(dāng) Si 含量不多，在碳鋼中僅作