【正文】 問應(yīng)選用什么材料？采用什么工藝路線？ 答：由于高精度磨床主軸，要求變形小，表面硬度高（ 900HV），且心部強(qiáng)度高，并有一定韌性， 因此應(yīng)選用中碳合金鋼，采用 38CrMoAl 鋼制造。心部仍為回火 S 組織，保 持較高的綜合機(jī)械性能。 合金牌號(hào) 類 別 用 途 H80 單相黃銅 薄壁管、裝飾品 H62 雙相黃銅 機(jī)械及電氣零件、鉚釘、螺帽、墊圈、散熱器及焊接件、沖壓件 HPb633 鉛黃銅 鐘表零件、汽車、拖拉機(jī)及一般機(jī)器零件 HNi655 鎳黃銅 船舶用冷凝管、電機(jī)零件 錫青銅 精密儀器中的耐磨零件盒抗磁元件、彈簧、藝術(shù)品 QBe2 鈹青銅 重要的彈簧及彈性元件、耐磨元件、高壓高速高溫軸承、鐘表齒輪、 羅盤零件 第 8 章 機(jī)械零件正確選材的基本原則是什么 ? 答：機(jī)械零件選材的最基本原則有： ①使用性能原則：優(yōu)異的使用性能，材料的使用性能應(yīng)滿足使用要求。 1試比較各類鑄鐵之間性能的優(yōu)劣順序，與鋼相比較鑄鐵性能有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：鑄鐵性能優(yōu)劣排序?yàn)椋呵蚰T鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵、灰鑄鐵。要使該鑄件完全石墨化，應(yīng)進(jìn)行高溫退火，使?jié)B碳體分解成石墨。 答： (1) 加 熱 溫 度 相 同 的 情 況 下 ， 淬 透 性 20CrMnTi40CrT865 ，淬硬性T86540Cr20CrMnTi。 答：在 40Cr 中：提高淬透性，形成合金鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度。 W18Cr4V 鋼的 Ac1 約為 820℃，若以一般工具鋼 Ac1+（ 30～ 50）℃的常規(guī)方法 來確定其淬火加熱溫度，最終熱處理后能否達(dá)到高速切削刀具所要求的性能？為什么？其實(shí)際淬火溫度是多少？ 答：若按照 Ac1+（ 30～ 50）℃的常規(guī)方法來確定 W18Cr4V 鋼淬火加熱溫度，淬火加熱溫度為 850～ 870℃，不能達(dá)到高速切削刀具要求的性能。加入 W、 Mo 保證高的熱硬性，在退火狀態(tài)下， W、 Mo 以型碳化物形式存在。 軸承鋼為什么要用鉻鋼？為什么對(duì)非金屬夾雜限制特別嚴(yán)格？ 答：鉻能提高淬透性，形成合金滲碳體（ Fe, Cr） 3C 呈細(xì)密、均勻分布，提高鋼的耐磨性，特別是疲勞強(qiáng)度，因此軸承鋼 以鉻作為基本合金元素。熱處理特點(diǎn)是滲碳后直接淬火，再低溫回火，得到的表面滲碳層組織由合金滲碳體與回火馬氏體及少量殘余奧氏體組成，心部多數(shù)情況為屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體。 低溫回火：得到回火馬氏體十粒狀滲碳體十殘余奧氏體，降低淬火應(yīng)力，提高工件韌性，同時(shí)保證淬火后的高硬度和 高耐磨性。 ① 寫出其中熱處理工序的名稱及作用。 3 什么是鋼的回火脆性 ?如何避免 ? 答：鋼在回火過程中出現(xiàn)的沖擊韌性降低的現(xiàn)象標(biāo)為回火脆性。當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小質(zhì) 點(diǎn)的形態(tài)均勻、彌散分布在合金中時(shí)，一方面由于第二相和基體之間的界面 (相界 )增加，造成相界周圍基體品格畸變，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，增加了滑移抗力，從而強(qiáng)度得到提高。 固溶強(qiáng)化原理：固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶人晶格發(fā)生畸變，品格畸變?cè)龃罅宋诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。 氮化鋼中一般含有 Al、 Cr、 Mo、 W、 V 等合金元素，使生成的氮化物穩(wěn)定，并在鋼中均勻分布，提高鋼表面的硬度，在 也不降低，常用的氮化鋼有 35CrAlA、 38CrMoAlA、38CrWVAlA 等。所以乙廠生 產(chǎn)的零件性能要更好。直徑為 100 mm 時(shí)，軸表面冷速大，越靠近中心冷速越小。 3指出下列工件的淬火溫度及回火溫度，并說明回火后獲得的組織。 3兩個(gè)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 % 的碳鋼薄試樣，分別加熱到 780℃和 900℃，保溫相同時(shí)間奧氏體化后，以大于淬火臨界冷卻速度的速度冷卻到室溫。 ⑵ 完全退火。 加熱到 I 區(qū)的部分，加熱溫度 T＞ Ac3，已經(jīng)完全奧氏體化，所以加熱時(shí) I 區(qū)部分的組織為：奧氏體。 g：珠光體，等溫退火。這是因?yàn)椋旱谝?，淬火后得到的是性能很脆的馬氏體組織，并存在內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生變形和開裂；第二，淬火馬氏體和殘余奧氏體都是不穩(wěn)定組織，在工作中會(huì)發(fā)生分解，會(huì)導(dǎo)致零件尺寸的變化，而這對(duì)精密零件是不允許；第三，為了獲得要求的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性，以滿足零件的使用要求。 2馬氏體的本質(zhì)是什么？它的硬度為什么很高？ 為什么高碳馬氏體的脆性大？ 答：馬氏體的本質(zhì)：馬氏體 是碳在α Fe 中的過飽和固溶體。由于粒狀滲碳體比片狀滲碳體對(duì)于阻止斷裂過程的發(fā)展有利，所以在碳及合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，索氏體和回火索氏體兩者硬度相近，但是回火索氏體的強(qiáng)度、韌性、塑性要好得多。總要?dú)埩羯倭繆W氏體。 2試述馬氏體轉(zhuǎn)變的基本特點(diǎn)。這類金屬在冷卻或加熱過程中，其晶格形式會(huì)發(fā)生變化。 金屬變形度很小時(shí)，因不足以引起再結(jié)晶，晶粒不變。 (c)BCC： (111)晶面不是滑移面，其上的 [101]晶向不是滑移方向，兩者不能構(gòu)成滑移系。金屬經(jīng)大的塑性變形時(shí)，由于位錯(cuò)的密度增大和發(fā)生交互作用，大量位錯(cuò)堆積在局部地區(qū)，并相互纏結(jié)，形成不均勻的分布，使 晶粒分化成許多位向略有不同的小晶塊，而在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒。 ② 多晶體中每個(gè)晶粒位向不一致。當(dāng)位錯(cuò)在晶界受阻逐漸堆積時(shí)，其他晶粒發(fā)生滑移。 答 ：手鋸鋸條用 T10 鋼制造。 T12 鋼中含有脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體，因此 T12 鋼塑性最差。因?yàn)橥嘶馉顟B(tài)下的 45 鋼組織是鐵素體 +珠光體， T8 鋼組織是珠光體， T12 鋼組織是珠光體 +二次滲碳體。 （ 1）金屬模澆注與砂模澆注； （ 2）變質(zhì)處理與不變質(zhì)處理； （ 3）鑄成薄件與鑄成厚件； （ 4）澆注時(shí)采用震動(dòng)與不 采用震動(dòng)。在這些晶體長大的同時(shí)，又出現(xiàn)新的品核并逐漸長大，直至液體金屬消失。 間隙固 溶體和間隙相有什么不同？ 答：合金組元通過溶解形成一種成分和性能均勻的，且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相稱為間隙固溶體。 在晶界、亞晶界或金屬內(nèi)部的其他界面上，原子的排列偏離平衡位置， 晶格畸變較大，位錯(cuò)密度較大（可達(dá) 1016m2 以上）。點(diǎn)缺陷造成局部晶格畸變，使金屬的電阻率、屈服強(qiáng)度增加，密度發(fā)生變化。 面缺陷：晶界、亞晶界。 固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變。液體金屬結(jié)晶的動(dòng)力是金屬在液態(tài)和固態(tài)之間存在的自由能差 (Δ F)。 （ 4） 電磁攪拌。 解：①兩相的化學(xué)成分 L 相成分：ω (Ni)； 50％ ω (Cu)＝ 50％ ②兩相質(zhì)量比：合金成分：ω (Ni)=80% ω (Cu)=20% 二相的質(zhì)量比： Qα /Qβ =(6050)/(8060)= ③各相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 二相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：ω α =（ 6050） /（ 8050） =% ω L=%=% ④各相的質(zhì)量： 二相質(zhì)量： Qα ＝ (20 十 30) ％＝ (kg) QL＝ 50 一 ＝ (kg) 求碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ％的質(zhì)量為 10kg 的鐵碳合金從液態(tài)緩慢冷卻到共晶溫度 (但尚未發(fā)生共晶反應(yīng) )時(shí)所剩下的液體的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)及液體的質(zhì)量。 T12鋼中含有脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體，隔斷了珠光體之間的結(jié)合，所以 T12 鋼的強(qiáng)度比 T8 鋼要低。 （ 3）用硬度計(jì)測(cè)試，硬度低的是退火狀態(tài)的 15 鋼，硬度高的是白 口鑄鐵。 多晶體中每個(gè)晶粒位向不一致。 1與單晶體的塑性變形相比較，說明多晶體塑性變形的特點(diǎn)。晶粒越細(xì)，金屬的變形越分散，減少了應(yīng)力集中，推遲裂紋的形成和發(fā)展，使金屬在斷裂之前可發(fā)生較大的塑性變形，因此使金屬的塑性提高。另外，由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成，使金屬的性能產(chǎn)生各向異性。 1何謂臨界變形度 ?分析造成臨界變形度的原因。 再結(jié)晶和重結(jié)晶有何不同？ 答 ：再結(jié)晶是指冷變形（冷加工）的金屬加熱到最低再結(jié)晶溫度以上，通過原子擴(kuò)散，使被拉長（或壓扁）、破碎的晶粒通過重新形核、長大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶，同時(shí)消除加工硬化現(xiàn)象，使金屬的強(qiáng)度和 硬度、塑性和韌性恢復(fù)至變形前的水平。奧氏體在鐵素體和滲碳體的界面處形核。 （ 2）馬氏體的形成速度很快。 答：索氏體是鋼 的過冷奧氏體在高溫轉(zhuǎn)變溫度 (620℃左右 )等溫轉(zhuǎn)變或在正火條件下形成的主要組織。回火馬氏體是淬火馬氏體經(jīng)低溫回火形成的。 高碳馬氏體由于碳的過飽和度大，晶格嚴(yán)重畸變，淬火應(yīng)力大，同時(shí)存在孿晶結(jié)構(gòu)和高