【正文】 時(shí)間后 ,從爐中取出在空氣中冷卻的金屬熱處理工藝?！?2》晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，《 3》織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn) 生，即隨著變形的發(fā)生不僅金屬中晶粒會(huì)被破碎拉長(zhǎng)，而且各晶粒的晶格位向也會(huì)沿著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果金屬中每個(gè)晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象，《 4》冷壓力加工過(guò)程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會(huì)形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會(huì)引起零件尺寸不穩(wěn)定。因此，無(wú)論點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會(huì)造成晶格畸變，從而使晶體強(qiáng)度增加。試問(wèn)： （ 1）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？ 因?yàn)?860攝氏度加熱溫度高，加熱時(shí)形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒叫粗大 （ 2）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？ 因?yàn)榧訜釡囟?860已經(jīng)超過(guò)了 Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，而奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn) 變是非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多。 （ 10分）說(shuō)明 45鋼試樣（Φ 10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織： 700℃， 760℃， 840℃，1100℃。 1100：因?yàn)樗募訜釡囟冗^(guò)高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗化，卒火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體 齒輪： 20CrMnTi 滲碳鋼； C%=%,Cr,Mn,Ti%；滲碳＋淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（ 2 分） 滾動(dòng)軸承： GCr15Mo 軸承鋼； C%＝ 1%,Cr=%,Mo%；球化退火＋淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（ 2 分） 機(jī)床床身： HT300 灰口鐵；無(wú)需熱處理。 W18Cr4V 鋼的淬火加熱溫度為 1270－ 1280℃ ，回火加熱溫度為 560℃ ，回火次數(shù) 3 ， W 的主要作用 提高紅硬性 ， Cr 的主要作用 提高淬透性 ， V 的主要作用 提高硬度和韌性。 HBS 測(cè)量范圍是≤ 450HBS ， HBW 測(cè)量范圍是≤650HBW ， HRC 測(cè)量范圍是 20－ 67HRC 。 8. 45 鋼正火后滲碳體呈 片 狀，調(diào)質(zhì)處理后滲碳體呈 粒 狀。因此淬火后的硬度很低，不能使用。 低溫回火目的及工藝 消除主軸高頻淬火應(yīng)力和脆性。 4. 熱加工 — 高于再結(jié)晶溫度的塑性變形。 ①區(qū)： ___F+P_____ ②區(qū)： _____P___③區(qū)： P+Fe3CⅡ __ ④區(qū)： P+ Fe3CⅡ +Ld` ⑤區(qū)： _ Ld`____⑥區(qū)： _Fe3CⅠ +Ld` A 點(diǎn)： ______0_____ E 點(diǎn)： %___ C 點(diǎn)： %__ S 點(diǎn)： %___ P 點(diǎn)： %__ K 點(diǎn)： %_ （ 2） 計(jì)算室溫下含碳 %的鋼中珠光體和鐵素體各占多少？ （ 3） 說(shuō)明含碳量 %的鋼比含碳量為 %的鋼的硬度高。 ？ ？ 。晶體中的線缺陷就是位錯(cuò)。 (3)可鍛鑄鐵它是白口鑄鐵通過(guò)可鍛化退火 ,使石墨呈團(tuán)絮狀的鑄鐵 灰鑄鐵的抗 拉強(qiáng)度和塑性就越低。 。 2 穩(wěn)定尺寸。 五、綜合應(yīng)用題（ 14 分）（每小題 7 分） (1) 某機(jī)床主軸選用 45 鋼鍛造毛坯 ,要求有良好的綜合機(jī)械性能且軸徑部分要耐磨 (HRC 5055),試為其編寫(xiě)簡(jiǎn)明的工藝路線，并說(shuō)明各熱處理工序的作用。 調(diào)質(zhì)處理是為了使主軸得到高的綜合機(jī)械性能和疲勞強(qiáng)度，為了更好地發(fā)揮調(diào)質(zhì)效果，將它安排在粗加工后進(jìn)行。 ③ 緩慢加熱至 1100℃，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫，由于加熱溫度高、加熱時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使奧氏體晶粒粗化。 塑性變形后的金屬經(jīng)加熱將發(fā)生回復(fù)、 再結(jié)晶 、晶粒長(zhǎng)大的變化。 體心立方晶格的 致密度為 68％ 。 工具鋼按用途可分為 刃具鋼 鋼、 模具鋼 鋼、 量具鋼 鋼。 （ √ ） 共晶轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)行的。 （ ） 彈簧在熱處理后再進(jìn)行噴丸處理，目的是在表面形成殘余壓應(yīng)力。 （ ） 三、單選題（本大題 20 分，每小題 1 分） （不選、錯(cuò)選或多選答案者，該小題不得分 ) 在晶體缺陷中，屬于 面 缺陷的有 。 （②） ①完全退火 ②再結(jié)晶退火 ③正火 正火是將工件加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后采用的冷卻方式是 。 （②） ①使工件在介質(zhì)停留 期間完成組織轉(zhuǎn)變 ②使工件內(nèi)外溫差較為均勻并減小工件與介質(zhì)間的溫差 ③使奧氏體成分趨于均勻 一個(gè)合金的室溫組織為 α +二次 β +(α +β )，它由 組成。 （②） ①在約 550℃以上高溫區(qū)冷速應(yīng)盡可能緩慢，在低于約 250℃的低溫區(qū)應(yīng)具有足夠快的冷 速 ②在約 550℃以上高溫區(qū)冷速應(yīng)具有足夠快的冷速，在低于約 250℃的低溫區(qū)應(yīng)盡可能緩慢 ③從高溫至低溫一直保持足夠快的冷卻速度 1將變形金屬加熱發(fā)生再結(jié)晶轉(zhuǎn)變時(shí) 。 （②） ①α Fe、鋁 ②α Fe、鉻 ③γ Fe、鋁 17 、 每 個(gè) 體 心 立 方 晶 胞 中 包 含 有 個(gè) 原 子 。 （①） ① A1線 ② ECF 線 ③ Acm 線 四、簡(jiǎn)答題（共 25 分） 奧氏體形成的四個(gè)步驟是什么？（ 4 分） 答：（ 1）奧氏體晶核的形成；（ 1 分）（ 2）奧氏體晶核的長(zhǎng)大；（ 1 分）（ 3）殘余滲碳體 的溶解；（ 1 分）（ 4）奧氏體成分的均勻化。（ 1 分） ⑵、中溫回火 (350～ 500℃ )回火后的組織為回火屈氏體。鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性具有良好的配合，即具有較高的綜合機(jī)械性能（ 1 分）。（ 1分） 不銹鋼中最主要的合金元素是 Cr。 ⒊ SPCD: 表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相?dāng)于中國(guó) 08Al（ 13237）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 ，還可以進(jìn)行＿ 固溶時(shí)效 ＿強(qiáng)化。 8．合金工具鋼是指用于制造各種 __刃具 ___、 __模具 __和 __量具 _用鋼的總合。 2. ( √ )實(shí)際的金屬晶體都呈各向異性。 6. ( √ )調(diào)質(zhì)和正火兩種熱處理工藝所獲得的組織分別為回火索氏體和索氏體，它們的區(qū)別在于碳化物的形態(tài)差異。 10． ( √ )球墨鑄鐵是鑄鐵中力學(xué)性能最好的。常用熱處理方法有：退火、正火、淬火和回火。 硬質(zhì)合金的主要組成是什么？常用硬質(zhì)合金分哪幾類？各有何主要應(yīng)用？ 硬質(zhì)合金的主要組成是 難熔金屬碳化物和粘結(jié)金屬。其中 鑄鐵的韌性最高，因而可以鍛造。 __________和 __________兩種。 ； ； ； ( )。 、增大； 、減?。? 、減小； 、增大 ， T10 鋼常用來(lái)制造 ( )。 體 2從金屬學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，冷加工和熱加工是以（ ）溫度為界限區(qū)分的。 ( ) 。 ( ) ，是指零件發(fā)生了塑性變形。 。 5． 加工硬化 ：金屬材料隨著冷塑變形程度的增大，強(qiáng)度和硬度逐漸升高，塑性和韌性逐漸 降低的現(xiàn)象稱為加工硬化或冷作硬化。 。 。 。 。 四、 判斷題 1.； 2.； 3.√； 4.； 5.； 6.； 7.√； 9.； 10.。 滲碳體 —— 碳與鐵形成的間隙化合物，硬而脆。 力學(xué)負(fù)荷 使零件產(chǎn)生 變形或斷裂 ； 熱負(fù)荷 使零件產(chǎn)生 熱應(yīng)力 ，交變熱應(yīng)力引起材料的 熱疲勞 ，溫度升高材料的 強(qiáng)度硬度下降 、 塑性韌性升高 ，高溫使材料產(chǎn)生 氧化 ，溫度超過(guò) 時(shí)產(chǎn)生 高溫蠕變 ； 環(huán)境介質(zhì) 使金屬產(chǎn)生 腐蝕和摩擦磨損 、使高分子材料產(chǎn)生 老化 。強(qiáng)度是應(yīng)力值（ MPa），應(yīng)力極限。比剛度、比強(qiáng)度大的材料能減輕零件的重量。同一材料的δ 5 值大于δ值（δ 5＞δ），因頸縮而ψ能較真實(shí)地反映材料的塑性好壞。一般把沖擊韌性值低的材料稱為脆性材料，沖擊韌性值高的材料稱為韌性材料。 ⒏ 硬度 — 材料表面局部抵抗塑性變形或破裂的能力，是反映材料軟硬程度的指標(biāo)，是一種綜合性指標(biāo)。 從定義 出發(fā)， 強(qiáng)度高硬度高 ， 塑性韌性就低 。 ⒑ 工程材料的分類分 金屬材料 、 有機(jī)高分子材料 、 陶瓷材料 和 復(fù)合材料 。 ⑶ 陶瓷材料 （ 強(qiáng)離子鍵 或 共價(jià)鍵 化合物）的特征：熔點(diǎn)高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性高，極高的彈性模量，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、絕緣、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。 第 2 章 材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組織與性能 ⒈ 固態(tài) 物質(zhì)的晶體與非晶體： 晶體 具有 固定熔點(diǎn) 和 各向異性 （單晶體）； 非晶體 無(wú)固定熔點(diǎn) 和 各向同性 。 密排六方晶格 ，大多 無(wú)冷脆性 ，但機(jī)械性能不突出。 在常溫下晶粒越細(xì)力學(xué)性能越好 ， 在高溫下晶界穩(wěn)定性差而晶粒越細(xì)高溫性能越差 。 固溶體 分 間隙固溶體 和 置換固溶體 ， 保持溶劑的晶體 結(jié)構(gòu) ，間隙固溶體由過(guò)渡族金屬元素與原子半徑很小的非金屬元素（ H、 B、 C、 N、 O 等）組成，為有限固溶體；置換固溶體可形成有限固溶體和無(wú)限固溶體。金屬化合物一般具有很高的熔點(diǎn)、高的硬度和較大的脆性，不能單獨(dú)使用（強(qiáng)化相）。單個(gè)大分子鏈的形狀分線型分子結(jié)構(gòu) 、 支鏈型分子結(jié)構(gòu) 和 體型分子結(jié)構(gòu) 。硅酸鹽結(jié)構(gòu)以硅氧四面體（共價(jià)鍵）為基本結(jié)構(gòu)單元組成。 形核 分 自發(fā)形核 和 非自發(fā)形核 （異質(zhì)形 核）， 非自發(fā)形核所需過(guò)冷度比自發(fā)形核小得多 ，晶體的長(zhǎng)大方式主要是 枝晶長(zhǎng)大 。 ⒐ 二元合金相圖有勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖、共析相圖等。鐵素體的強(qiáng)度硬度較低，塑性韌性較好。 化合物 ③ 滲碳體 — 鐵和碳的復(fù)雜晶格間隙化合物，用“ Fe3C”表示。⑶ 白口鑄鐵 ① 亞共晶鑄鐵 ω c﹦ %,Le′；③ 過(guò)共晶白口鑄鐵 %＜ω c＜ %， Le′﹢ Fe3CⅠ 。 ⑶ 熱處理分類 分 普通 （整體） 熱處理 （退火、正火、淬火、回火）、 表面熱處理 （表面淬火，僅改變表層組織性能，不改變化學(xué)成分）和 表面化學(xué)熱處理 （改變表層的成分而改變組織性能），按熱處理的作用分 預(yù)先熱處理 （改善工藝性能 ）和 最終熱處理 （保證使用性能）。等溫冷卻可得到組織類型單一、尺寸均勻的組織；連續(xù)轉(zhuǎn)變則可能得到組織尺寸大小不均、組織類型多樣的（高溫和低溫轉(zhuǎn)變組織）混合組織。 ⒍ 中溫轉(zhuǎn)變 （鼻部～ Ms） — 貝氏體型轉(zhuǎn)變 （ B 上 、 B 下 ）， 半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變 （鐵原子不能擴(kuò)散，只有碳原子擴(kuò)散）。 馬氏體 M— 碳在α Fe 中的過(guò)飽和固溶體，體心正方晶格，正方度 c/a＞ 1,馬氏體含碳量越高正方度越大，硬度越高。 合金元素 對(duì)鋼的硬度影響不大，但使強(qiáng)度升高。⑶ 加熱溫度與保溫時(shí)間：提高加熱溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間 ，提高奧氏體穩(wěn)定性， C 曲線右移。當(dāng) V 冷≤ VK′ 時(shí)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為 全部珠光體型組織 （ P、 S、T）； V 冷 ≥ VK 時(shí)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為 M﹢ A′ ； V 冷 在 VK～ VK′ 之間時(shí)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為 T﹢ M﹢ A′ ，即轉(zhuǎn)變產(chǎn)物可以是高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的混合組織，且粗細(xì)不均。退火組織為鐵素體和珠光體，主要用于亞共析（ω c﹦ ～ %）結(jié)構(gòu)鋼，細(xì)化晶粒提高力學(xué)性能，降低硬度方便切削加工和消除應(yīng)力。其后需進(jìn)行一次完全退火或正火來(lái)細(xì)化晶粒。 ⑤ 去應(yīng)力退火 ，加熱溫度﹤ A1為 500～ 600℃，保溫后爐冷至 200℃出爐空冷。當(dāng)ω c﹤ %時(shí)，正火組織為 F﹢ S，且 F 量比退火后的量少；ω c﹦ ～ %時(shí)，正火組織為 S，無(wú)先析相，稱偽共析組織。 ⒒ 淬火原則： 一淬硬 ； 二淬透 ；三在保證淬硬條件下保證 變形開(kāi)裂傾向小 。臨界直接 （ D0） — 在某種介質(zhì)中淬火心部剛好獲得 50%馬氏體組織時(shí)的直徑。 淬硬性 — 鋼在 正常淬火條件下，以超過(guò)臨界冷卻速度冷卻形成馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度。水價(jià)廉且冷卻能力強(qiáng)，淬火易變形開(kāi)裂，用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼件；油冷卻能力弱用于合金鋼或尺寸較小的碳鋼件；鹽浴、堿浴冷卻能力介于 水、油之間，常用于形狀復(fù)雜、尺寸