【正文】 這種方法可以減少工件內(nèi)外的溫差和減慢馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度，從而有效地減少內(nèi)應(yīng)力，防止產(chǎn)生變形和開裂。適合于小尺寸且形狀簡(jiǎn)單的工件。但溫度不能超過Ac3點(diǎn)過高，以防奧氏體晶粒粗化，淬火后獲得粗大馬氏體。擬采用以下幾種退火工藝；（1）緩慢加熱至700℃，保溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；（2）緩慢加熱至840℃，保溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；（3）緩慢加熱至1100℃，保溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫； 問上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選何種工藝最合適？答：（1）因其未達(dá)到退火溫度，加熱時(shí)沒有經(jīng)過完全奧氏體化，故冷卻后依然得到組織、晶粒大小不均勻的鐵素體和珠光體。（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(jiǎn)便，故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。②冷速快，組織細(xì)，強(qiáng)度和硬度有所提高。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。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。 （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。屈氏體：冷卻至600～550℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來得到屈氏體組織。如果工件截面中心的冷速高于Vk，工件就會(huì)淬透。熱處理可以顯著提高鋼的機(jī)械性能，延長機(jī)器零件的使用壽命。這是因?yàn)榈吞捡R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。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)小的滲碳體粒子組成的。索氏體是在650～600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。 Arcm：實(shí)際冷卻時(shí)碳在奧氏體中的溶解度曲線。答：A1：共析轉(zhuǎn)變線，～%的鐵碳合金冷卻到727℃時(shí)都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生，形成P。6）再結(jié)晶、重結(jié)晶； 答：再結(jié)晶：金屬材料加熱到較高的溫度時(shí)，原子具有較大的活動(dòng)能力，使晶粒的外形開始變化。 正火：將工件加熱到Ac3或Accm以上30～80℃，保溫后從爐中取出在空氣中冷卻。2）珠光體、索氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體；答：珠光體：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。一個(gè)毛坯件經(jīng)過預(yù)備熱處理，然后進(jìn)行切削加工，再經(jīng)過最終熱處理，經(jīng)過精加工，最后裝配成為零件。T10A：%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。08：%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。普通螺釘：它要保證有一定的機(jī)械性能，用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，如Q19Q21Q235。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在鋼號(hào)最后附以“A”字。答：%~%之間，滲碳體含量較少，鐵素體含量較多，而鐵素體有較好的塑韌性，因而鋼適宜于壓力加工；而鑄鐵組織中含有大量以滲碳體為基體的萊氏體，滲碳體是硬脆相，因而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。Wp=()/()*100%=55% WFe3CⅡ=155%=45%Wα=（）/（）*100%=79% WFe3C=179%=21%16．根據(jù) FeFe3C 相圖，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因：1）含碳量為 % 的鋼比含碳量為 % 的鋼硬度高；答：鋼中隨著含碳量的增加，滲碳體的含量增加，滲碳體是硬脆相，因此含碳量為 % 的鋼比含碳量為 % 的鋼硬度高。共析滲碳體：經(jīng)共析反應(yīng)生成的滲碳體即珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體。% C：合金在1~2點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。珠光體中鐵素體與滲碳體呈片狀分布。碳素鋼中亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成，其中珠光體中的滲碳體以細(xì)片狀分布在鐵素體基體上，隨著含碳量的增加，珠光體的含量增加，則鋼的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。PQ線：碳在鐵素體中的溶解度曲線，隨溫度的降低，碳在鐵素體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，從中析出的稱為三次滲碳體，由于鐵素體含碳很少，析出的很少，一般忽略，認(rèn)為從727℃冷卻到室溫的顯微組織不變。②為選材提供成分依據(jù)：相圖描述了鐵碳合金的組織隨含碳量的變化規(guī)律，合金的性能決定于合金的組織，這樣根據(jù)零件的性能要求來選擇不同成分的鐵碳合金；為制定熱加工工藝提供依據(jù)：對(duì)鑄造，根據(jù)相圖可以找出不同成分的鋼或鑄鐵的熔點(diǎn)，確定鑄造溫度；根據(jù)相圖上液相線和固相線間距離估計(jì)鑄造性能的好壞。珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。答：(1)①：L+γ ②: γ+β ③: β+(α+β) ④: β+αⅡ (2)勻晶轉(zhuǎn)變；共析轉(zhuǎn)變 (3)合金①在1點(diǎn)以上全部為液相,冷至1點(diǎn)時(shí)開始從液相中析出γ固溶體至2點(diǎn)結(jié)束,2～3點(diǎn)之間合金全部由γ固溶體所組成,3點(diǎn)以下,開始從γ固溶體中析出α固溶體,冷至4點(diǎn)時(shí)合金全部由α固溶體所組成,4～5之間全部由α固溶體所組成,冷到5點(diǎn)以下,由于α固溶體的濃度超過了它的溶解度限度,從α中析出第二相β固溶體,最終得到室穩(wěn)下的顯微組織: α+βⅡ11．有形狀、尺寸相同的兩個(gè) CuNi 合金鑄件，一個(gè)含 90% Ni ，另一個(gè)含 50% Ni,鑄后自然冷卻，問哪個(gè)鑄件的偏析較嚴(yán)重？答：含 50% Ni的CuNi 合金鑄件偏析較嚴(yán)重。共同點(diǎn)：反應(yīng)都是在恒溫下發(fā)生，反應(yīng)物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。這種用金屬間化合物來強(qiáng)化合金的方式為彌散強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化：合金中以固溶體為主再有適量的金屬間化合物彌散分布，會(huì)提高合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性，這種強(qiáng)化方式為彌散強(qiáng)化。固溶體：合金的組元之間以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同，這種相稱為固溶體。9．在制造齒輪時(shí)，有時(shí)采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強(qiáng)化。因此，塑性，韌性也越好。4．與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？答：（1）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合，從而使其致密度得以提高。2．產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？答：①隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯(cuò)密度顯著增加；同時(shí)細(xì)碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長?；貜?fù)：為了消除金屬的加工硬化現(xiàn)象，將變形金屬加熱到某一溫度，以使其組織和性能發(fā)生變化。③過冷度增大，ΔF大，結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力大，形核率和長大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N與G的比值，晶粒變細(xì)，但過冷度過大，對(duì)晶粒細(xì)化不利，結(jié)晶發(fā)生困難。晶體中配位數(shù)和致密度越大，則晶體中原子排列越緊密。單晶體：如果一塊晶體，其內(nèi)部的晶格位向完全一致，則稱這塊晶體為單晶體。如位錯(cuò)。，要求凸輪表面有高的硬度（HRC50），而心部具有良好的韌性（Ak40J），原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進(jìn)行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替。？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能及其應(yīng)用范圍。13．退火的主要目的是什么？生產(chǎn)上常用的退火操作有哪幾種？指出退火操作的應(yīng)用范圍。、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？20．下列零件或工具用何種碳鋼制造：手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸。2．為什么γFe 和α Fe 的比容不同？一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（γFe →αFe ）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如何變化？（F）,奧氏體（A），滲碳體（Fe3C），珠光體（P）,萊氏體（Ld）？它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能等各有何特點(diǎn)？？在生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意義？又有何局限性？ FeFe3C 相圖，指出圖中 S 、C 、J、 H 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各點(diǎn)、線的意義，并標(biāo)出各相區(qū)的相組成物和組織組成物。試分析強(qiáng)化原因。第三章 合金的結(jié)構(gòu)與二元狀態(tài)圖1．解釋下列名詞合金，組元，相，相圖；固溶體，金屬間化合物，機(jī)械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化。 FeFe3C 相圖中三個(gè)基本反應(yīng)：包晶反應(yīng),共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。、符號(hào)、數(shù)字的含義、主要特點(diǎn)及用途： Q235AF、Q235C、Q195B、Q255D、4020R、20G、TT10A、T12A第五章 鋼的熱處理？鋼的熱處理操作有哪些基本類型？試說明熱處理同其它工藝過程的關(guān)系及其在機(jī)械制造中的地位和作用。 ？為什么過共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火？，并指出退火目的及退火后的組織：1）經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度；2）ZG35的鑄造齒輪3）鍛造過熱后的60鋼鍛坯；4）具有片狀滲碳體的T12鋼坯；？生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火及退火？：（1）20鋼齒輪 （2）45鋼小軸 （3）T12鋼銼刀（尺寸Φ15*10mm），因其組織、晶粒大小不均勻，需采用退火處理。：（1）索氏體與回火索氏體；（2）屈氏體與回火屈氏體；（3）馬氏體與回火馬氏體。試說明：（1）原45鋼各熱處理工序的作用；（2）改用15鋼后，應(yīng)按原熱處理工序進(jìn)行能否滿足性能要求？為什么？（3）改用15鋼后，為達(dá)到所要求的性能，在心部強(qiáng)度足夠的前提下采用何種熱處理工藝？、乙兩種鋼，同時(shí)加熱至 1150 ℃，保溫兩小時(shí)，經(jīng)金相顯微組織檢查，甲鋼奧氏體晶粒度為 3 級(jí)，乙鋼為 6 級(jí)。面缺陷：原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個(gè)方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。多晶體：由多種晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為“多晶體”。？答：晶向是指晶格中各種原子列的位向，用晶向指數(shù)來表示，形式為；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指數(shù)來表示，形式為。？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？答：①金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長大。在加熱溫度較低時(shí)，原子的活動(dòng)能力不大，這時(shí)金屬的晶粒大小和形狀沒有明顯的變化，只是在晶內(nèi)發(fā)生點(diǎn)缺陷的消失以及位錯(cuò)的遷移等變化，因此，這時(shí)金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性等機(jī)械性能變化不大，而只是使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能顯著降低。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯(cuò)密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象。（2）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破碎，從而使晶粒細(xì)化，機(jī)械性能提高。6．金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？答：①晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等；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，不僅金屬中的晶粒會(huì)被破碎拉長，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。試分析強(qiáng)化原因。金屬間化合物：合金的組元間發(fā)生相互作用形成的一種具有金屬性質(zhì)的新相，稱為金屬間化合物。2．指出下列名詞的主要區(qū)別：1）置換固溶體與間隙固溶體；答：置換固溶體：溶質(zhì)原子代替溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上的一部分原子而組成的固溶體稱置換固溶體。加工強(qiáng)化：通過產(chǎn)生塑性變形來增大位錯(cuò)密度，從而增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，引起塑性變形抗力的增加，提高合金的強(qiáng)度和硬度。不同點(diǎn)：共晶反應(yīng)是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；共析反應(yīng)是一種固相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；而包晶反應(yīng)是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應(yīng)。在實(shí)際冷卻過程中，由于冷速較快，使得先結(jié)晶部分含高熔點(diǎn)組元多，后結(jié)晶部分含低熔點(diǎn)組元多，因?yàn)楹?50% Ni的CuNi 合金鑄件固相線與液相線范圍比含 90% Ni鑄件寬，因此它所造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象要比含 90% Ni的CuNi 合金鑄件嚴(yán)重。奧氏體（A）：奧氏體是碳在中形成的間隙固溶體，面心立方晶格。鐵素體和滲碳體呈層片狀。對(duì)于鍛造：根據(jù)相圖可以確定鍛造溫度。PSK線：共析轉(zhuǎn)變線，在這條線上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物（P）珠光體，～%的鐵碳合金冷卻到727℃時(shí)都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生。%時(shí)就是珠光體的性能。共析鋼的組織由珠光體所組成。冷到3點(diǎn)時(shí)開始析出F，34點(diǎn)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(diǎn)時(shí)，奧氏體的成分達(dá)到S點(diǎn)成分（%），便發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)，原先析出的鐵素體保持不變，稱為先共析鐵素體，%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(shí)，鐵素體的溶碳量沿PQ線變化，析出三次滲碳體，同樣量很少，可忽略。2） 熱脆與冷脆。2）在室溫下，含碳 % 的鋼其強(qiáng)度比含碳 % 的鋼高；答：%時(shí)，所析出的二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀，使鋼的脆性增加，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。？對(duì)鋼的性能有何影響？答：鋼中常存雜質(zhì)有Si、Mn、S、P等。答：分類：1）按含碳量分類低碳鋼：%的鋼，~%C ≤%C中碳鋼：~%的鋼 ~%C高碳鋼：%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(jí)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。、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：%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；125鋼用于制作尺寸較小、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。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3450。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。用于制造要求中韌性的工具，如鉆頭、絲錐、車刀、沖模、