【正文】 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(kāi)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(kāi)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(guò)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(wèn)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。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。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(lái)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。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。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。珠光體中鐵素體與滲碳體呈片狀分布。% 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。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。Wp=()/()*100%=55% WFe3CⅡ=155%=45%Wα=（）/（）*100%=79% WFe3C=179%=21%16．根據(jù) FeFe3C 相圖，說(shuō)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。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(guò)鑄造成形。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。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。08：%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。T10A：%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。一個(gè)毛坯件經(jīng)過(guò)預(yù)備熱處理，然后進(jìn)行切削加工，再經(jīng)過(guò)最終熱處理，經(jīng)過(guò)精加工，最后裝配成為零件。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。 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。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(kāi)始變化。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。 Arcm：實(shí)際冷卻時(shí)碳在奧氏體中的溶解度曲線。索氏體是在650～600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。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。這是因?yàn)榈吞捡R氏體中含碳量較低，過(guò)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。熱處理可以顯著提高鋼的機(jī)械性能，延長(zhǎng)機(jī)器零件的使用壽命。如果工件截面中心的冷速高于Vk，工件就會(huì)淬透。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(lái)得到屈氏體組織。 （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。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。由于鍛造過(guò)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。②冷速快，組織細(xì)，強(qiáng)度和硬度有所提高。（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。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(wèn)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(méi)有經(jīng)過(guò)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。但溫度不能超過(guò)Ac3點(diǎn)過(guò)高，以防奧氏體晶粒粗化，淬火后獲得粗大馬氏體。適合于小尺寸且形狀簡(jiǎn)單的工件。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(kāi)裂。試問(wèn)：（1）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？答。（2）60鋼彈簧，工件的淬火溫度為850℃左右，回火溫度為350℃～500℃左右，其回火后獲得的組織為回火屈氏體 ，大致的硬度40～48HRC。這種由于熱處理過(guò)程中各部位冷速的差異使工件各部位相轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性所引起的應(yīng)力,稱為相變應(yīng)力(組織應(yīng)力)。選擇合適的淬火冷卻介質(zhì)和洋火方法(如馬氏體分級(jí)淬火、貝氏體等溫淬火),以減少冷卻中熱應(yīng)力和相變應(yīng)力等。對(duì)于碳鋼，鋼中含碳量愈接近共析成分，其C曲線愈靠右，臨界冷卻速度愈小，則淬透性愈好，即亞共析鋼的淬透性隨含碳量增加而增大，過(guò)共析鋼的淬透性隨含碳量增加而減小。“頂端淬火法”——國(guó)家規(guī)定試樣尺寸為φ25100mm；水柱自由高度65mm；此外應(yīng)注意加熱過(guò)程中防止氧化，脫碳。？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。高溫回火后的組織為回火索氏體，其硬度HRC 2535，具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和足夠的塑性和韌性。？常用的表面淬火方法有哪幾種？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍。2)因加熱時(shí)間短,奧氏體晶粒細(xì)小而均勻,淬火后可在表面層獲得極細(xì)馬氏體,使工件表面層較一般淬火硬度高2~3HRC,且脆性較低。并說(shuō)明其技術(shù)條件的標(biāo)注方法。滲氮主要用于要求耐磨性和精密度很高的各種高速傳動(dòng)的精密齒輪、高精度機(jī)床主軸(如鍾軸、磨床主軸)、分配式液壓泵轉(zhuǎn)子,交變載荷作用下要求疲勞強(qiáng)度高的零件(高速柴油機(jī)曲軸),以及要求變形小和具有一定耐熱、抗蝕能力的耐磨零件(閥門(mén))等。~%的低碳鋼和低碳合金鋼,如20Cr、20CrMnTi、20SiMnVB等。3）氮化表面形成致密氮化物組成的連續(xù)薄膜，具有一定的耐腐蝕性。，并編寫(xiě)簡(jiǎn)明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，并且鋼材具有足夠的淬透性）：（1）某機(jī)床變速箱齒輪（模數(shù)m=4），要求齒面耐磨，心部強(qiáng)度和韌性要求不高，材料選用45鋼；（2）某機(jī)床主軸，要求有良好的綜合機(jī)械性能，軸徑部分要求耐磨（HRC 5055），材料選用45鋼；（3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機(jī)械性能，材料選用38CrMo。氮化處理適用于耐磨性和精度都要求較高的零件或要求抗熱、抗蝕的耐磨件?！?C范圍。答：表面淬火一般適用于中碳鋼（~%C）和中碳低合金鋼（40Cr、40MnB等），也可用于高碳工具鋼，低合金工具鋼（如T9Mn2V、GCr15等）。答：在一定溫度(一般在AC1以下)使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝稱為滲氮。4)生產(chǎn)率高,便于機(jī)械化、自動(dòng)化,適宜于大批量生產(chǎn)。答：表面淬火的目的是使工件表層得到強(qiáng)化，使它具有較高的強(qiáng)度，硬度，耐磨性及疲勞極限，而心部為了能承受沖擊載荷的作用，仍應(yīng)保持足夠的塑性與韌性。：（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。常用的回火操作有低溫回火、中溫回火、高溫回火。顯然，在噴水端冷卻速度最大，沿試樣軸向的冷卻速度逐漸減小。② 奧氏體化溫度溫度愈高，晶粒愈粗，未溶第二相愈少，淬透性愈好。，如鍵槽，孔眼等用石棉堵塞。工件的變形與開(kāi)裂是熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合的結(jié)果，但熱應(yīng)力與組織應(yīng)力方向恰好相反，如果熱處理適當(dāng)，它們可部分相互抵消，可使殘余應(yīng)力減小，但是當(dāng)殘余應(yīng)力超過(guò)鋼的屈服強(qiáng)度時(shí)，工件就發(fā)生變形，殘余應(yīng)力超過(guò)鋼的抗拉強(qiáng)度時(shí)，工件就產(chǎn)生開(kāi)裂。，有的甚至開(kāi)裂？減小變形及防止開(kāi)裂有哪些途徑？答：淬火中變形與開(kāi)裂的主要原因是由于淬火時(shí)形成內(nèi)應(yīng)為。（2）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？答；因?yàn)榧訜釡囟?60℃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。（Φ10mm）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℃。充分利用了水在高溫區(qū)冷速快和油在低溫區(qū)冷速慢的優(yōu)點(diǎn)，既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以降低工件在馬氏體區(qū)的冷速，減少組織應(yīng)力，從而防止工件變形或開(kāi)裂。如果加熱溫度超過(guò)Accm，滲碳體溶解過(guò)多，奧氏體晶粒粗大，會(huì)使淬火組織中馬氏體針變粗，滲碳體量減少，殘余奧氏體量增多，從而降低鋼的硬度和耐磨性。（3）因其加熱溫度過(guò)高，加熱時(shí)奧氏體晶粒劇烈長(zhǎng)大，故冷卻后得到晶粒粗大的鐵素體和珠光體。組織：晶粒均勻細(xì)小的大量鐵素體和少量索氏體。 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(duì)刀具的磨損等。組織：晶粒均勻細(xì)小的少量鐵素體和大量珠光體。組織：等軸晶的大量鐵素體和少量珠光體。球化退火主要用于共析或過(guò)共析成分的碳鋼及合金鋼。下貝氏體：冷卻至350℃～Ms溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來(lái)得到下貝氏體組織。只有冷速大于Vk的工件外層部分才能得到馬氏體。當(dāng)含碳量很高時(shí)，盡管馬氏體的硬度和強(qiáng)度很高，但由于過(guò)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。？它們?cè)谛纬蓷l件、晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能有何特點(diǎn)？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。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(shí)，由于此時(shí)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。 （2）不一定。 Acm：碳在奧氏體中的溶解度曲線。和變形前的晶粒形狀相似，晶格類(lèi)型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。 回火：將淬火鋼重新加熱到A1點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間后，冷卻到室溫的一種操作。屈氏體：在600～550℃溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。熱處理工藝不但可以強(qiáng)化金屬材料、充分挖掘材料潛力、降低結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省材料和能源，而且能夠提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量、大幅度延長(zhǎng)機(jī)器零件的使用壽命，做到一個(gè)頂幾個(gè)、頂十幾個(gè)。T12A：%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。20：%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。、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答：Q235AF：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服強(qiáng)度為235MPa的A級(jí)沸騰鋼。中碳鋼：~%的鋼 ；3450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(lèi)零件； 高碳鋼：%的鋼 ；60、65鋼熱處理（淬火+高溫回火）后具有高的彈性極限，常用作彈簧。碳素工具鋼：用于制造各種刀具、量具、模具等，一般為高碳鋼，在質(zhì)量上都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。Mn：大部分溶于鐵素體中，形成置換固溶體，并使鐵素體強(qiáng)化：另一部分Mn溶于Fe3C中，形成合金滲碳體，這都使鋼的強(qiáng)度提高，Mn與S化合成MnS，能減輕S的有害作用。因此含碳 % 的鋼其強(qiáng)度比含碳 % 的鋼高。答：熱脆：S在鋼中以FeS形成存在，F(xiàn)eS會(huì)與Fe形成低熔點(diǎn)共晶，當(dāng)鋼材在1000℃~1200℃壓力加工時(shí)，會(huì)沿著這些低熔點(diǎn)共晶體的邊界開(kāi)裂，鋼材將變得極脆，這種脆性現(xiàn)象稱為熱脆。%的亞共析鋼的室溫組織為：F+P% C：合金在1~2點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出奧氏體，2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，合金為單相奧氏體，冷卻到3點(diǎn)，開(kāi)始從奧氏體中析出二次滲碳體，沿奧氏體的晶界析出，呈網(wǎng)狀分布，34間不斷析出，奧氏體成分沿ES線變化，當(dāng)溫度到達(dá)4點(diǎn)（727℃）時(shí)，%，在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)先析出的保持不變，稱為先共析滲碳體，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)的組織為先共析二次滲碳體和珠光體，忽略。過(guò)共析鋼的組織由珠光體和二次滲碳體所組成，其中二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀。過(guò)共析鋼組織由珠光體和二次滲碳體所組成，%時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到最大值，含碳量繼續(xù)增加，強(qiáng)度下降。 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(xiě)出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。對(duì)焊接：根據(jù)相圖來(lái)分析碳鋼焊縫組織，并用適當(dāng)熱處理方法來(lái)減輕或消除組織不均勻性；對(duì)熱處理：相圖更為重要，如退火、正火、淬火的加熱溫度都要參考鐵碳相圖加以選擇。珠光體有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑性較差。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在中的溶解度較大。第四章 鐵碳合金1．何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試畫(huà)出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。