【正文】 將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強化。彌散強化：合金中以固溶體為主再有適量的金屬間化合物彌散分布，會提高合金的強度、硬度及耐磨性，這種強化方式為彌散強化。共同點：反應都是在恒溫下發(fā)生，反應物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。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)：對鑄造，根據(jù)相圖可以找出不同成分的鋼或鑄鐵的熔點，確定鑄造溫度；根據(jù)相圖上液相線和固相線間距離估計鑄造性能的好壞。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，則鋼的強度、硬度增加，塑性、韌性降低。% C：合金在1~2點間按勻晶轉(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。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。普通螺釘：它要保證有一定的機械性能，用普通碳素結(jié)構鋼制造，如Q19Q21Q235。T10A：%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。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械混合物。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，原子具有較大的活動能力，使晶粒的外形開始變化。 Arcm：實際冷卻時碳在奧氏體中的溶解度曲線。下貝氏體的形成溫度在350℃～Ms，下貝氏體在光學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小的滲碳體粒子組成的。熱處理可以顯著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命。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。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)應力。②冷速快，組織細，強度和硬度有所提高。擬采用以下幾種退火工藝；（1）緩慢加熱至700℃，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；（2）緩慢加熱至840℃，保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；（3）緩慢加熱至1100℃，保溫足夠時間，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小晶粒，選何種工藝最合適？答：（1）因其未達到退火溫度，加熱時沒有經(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。適合于小尺寸且形狀簡單的工件。試問：（1）哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？答。這種由于熱處理過程中各部位冷速的差異使工件各部位相轉(zhuǎn)變的不同時性所引起的應力,稱為相變應力(組織應力)。對于碳鋼，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，過共析鋼的淬透性隨含碳量增加而減小。？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能及其應用范圍。？常用的表面淬火方法有哪幾種？比較它們的優(yōu)缺點及應用范圍。并說明其技術條件的標注方法。~%的低碳鋼和低碳合金鋼,如20Cr、20CrMnTi、20SiMnVB等。，工藝路線為：鍛造—熱處理—機加工—熱處理—磨加工（1） 試寫出各熱處理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用；（2） 指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度；（3） 制定最終熱處理工藝規(guī)定（溫度、冷卻介質(zhì)）答：（1）工藝路線為：鍛造—退火—機加工—淬火后低溫回火—磨加工。它是利用快速加熱使鋼件表面奧氏體化，而中心尚處于較低溫度即迅速予以冷卻，表層被淬硬為馬氏體，而中心仍保持原來的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。？常用的化學熱處理方法有哪幾種？答：化學熱處理是把鋼制工件放置于某種介質(zhì)中，通過加熱和保溫，使化學介質(zhì)中某些元素滲入到工件表層，從而改變表層的化學成分，使心部與表層具有不同的組織與機械性能。由奧氏體直接分解的屈氏體及索氏體中的碳化物是片狀的,而由馬氏體分解的回火屈氏體與回火索氏體中碳化物是顆粒狀的。不同鋼種有不同的淬透性曲線，工業(yè)上用鋼的淬透性曲線幾乎都已測定，并已匯集成冊可查閱參考。不同的鋼在同樣的條件下淬硬層深不同，說明不同的鋼淬透性不同，淬硬層較深的鋼淬透性較好。工件在加熱和(或)冷卻時由于不同部位存在著溫度差別而導致熱脹和(或)冷縮不一致所引起的應力稱為熱應力。760℃：它的加熱溫度在Ac1～Ac3之間，因此組織為鐵素體、馬氏體和少量殘余奧氏體。？說明它們的主要特點及其應用范圍。組織：晶粒均勻細小的鐵素體和索氏體。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。？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。162。？試繪出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。上貝氏體和下貝氏體。 AC3：實際加熱時奧氏體析出鐵素體的開始線。 時效處理：為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在110~150℃經(jīng)過6~36小時的人工時效處理，以使組織穩(wěn)定。 ：1）奧氏體的起始晶粒度、實際晶粒度、本質(zhì)晶粒度；答：（1）起始晶粒度：是指在臨界溫度以上，奧氏體形成剛剛完成，其晶粒邊界剛剛接觸時的晶粒大小。20R：%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼，容器專用鋼。TTT1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。Si：Si與Mn一樣能溶于鐵素體中，使鐵素體強化，從而使鋼的強度、硬度、彈性提高，而塑性、韌性降低。11．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，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。不同點：亞共析鋼的組織是鐵素體和珠光體，共析鋼的組織是珠光體，過共析鋼的組織是珠光體和二次滲碳體。+包晶反應：冷卻到1495℃時具有B點成分的液相與具有H點成分的固相δ反應生成具有J點成分的固相A。在萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。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，其體積如何變化？答：因為γFe和α Fe原子排列的緊密程度不同，γFe的致密度為74%,α Fe的致密度為68%，因此一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（γFe →αFe ）轉(zhuǎn)變時體積將發(fā)生膨脹。 在性能上：形成固溶體和金屬間化合物都能強化合金，但固溶體的強度、硬度比金屬間化合物低，塑性、韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機械性能。枝晶偏析：實際生產(chǎn)中，合金冷卻速度快，原子擴散不充分，使得先結(jié)晶出來的固溶體合金含高熔點組元較多，后結(jié)晶含低熔點組元較多，這種在晶粒內(nèi)化學成分不均勻的現(xiàn)象稱為枝晶偏析。8．已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點分別為3380℃、1538℃、327℃、232℃，試計算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢和鐵在1100℃下的加工、鉛和錫在室溫（20℃）下的加工各為何種加工？答：T再=；鎢T再=[*（3380+273）]273=℃。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素。②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，細化晶粒。非自發(fā)形核：是液態(tài)金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。工程材料思考題參考答案第一章 金屬的晶體結(jié)構與結(jié)晶1．解釋下列名詞點缺陷，線缺陷，面缺陷，亞晶粒，亞晶界，刃型位錯，單晶體，多晶體，過冷度，自發(fā)形核，非自發(fā)形核，變質(zhì)處理，變質(zhì)劑。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，細化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。③機械振動、攪拌。如冷拉鋼絲拉過?？椎牟糠郑捎诎l(fā)生了加工硬化，不再繼續(xù)變形而使變形轉(zhuǎn)移到尚未拉過?？椎牟糠郑@樣鋼絲才可以繼續(xù)通過?？锥尚巍?鐵T再=[*（1538+273）]273=℃。比重偏析：比重偏析是由組成相與溶液之間的密度差別所引起的。6. 何謂共晶反應、包晶反應和共析反應?試比較這三種反應的異同點.答：共晶反應：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時結(jié)晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應。（F）,奧氏體（A），滲碳體（Fe3C），珠光體（P）,萊氏體（Ld）？它們的結(jié)構、組織形態(tài)、性能等各有何特點？答：鐵素體（F）：鐵素體是碳在中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格。由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。 +共晶反應：1148℃時具有C點成分的液體中同時結(jié)晶出具有E點成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物。 % 、 % 、 % 、 % 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。答：1）Wp=()/()*100%=74% Wα=174%=26%2）Wp=()/()*100%=70% WFe3CⅡ=170%=30%3）WFe3CⅡ=()/()*100%=23% W Fe3CⅢ=*100%=33%12．某工廠倉庫積壓了許多碳鋼（退火狀態(tài)），由于鋼材混雜，不知道鋼的化學成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占 80% ，問此鋼材的含碳量大約是多少？答：由于組織為珠光體+鐵素體，說明此鋼為亞共析鋼。當Si含量不多，在碳鋼中僅作為少量夾雜存在時，它對鋼的性能影響并不顯著。T1T1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。20G：%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼，鍋爐專用鋼。（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。5）淬火臨界冷卻速度（Vk），淬透性,淬硬性；答：淬火臨界冷卻速度（Vk）：淬火時獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度。 Acm：實際加熱時碳在奧氏體中的溶解度曲線。（2）上貝氏體的形成溫度在600～350℃。答：等溫冷卻：把奧氏體迅速冷卻到Ar1以下某一溫度保溫，待其分解轉(zhuǎn)變完成后，再冷至室溫的一種冷卻轉(zhuǎn)變方式。5mm的T8鋼加熱至760℃并保溫足夠時間，問采用什么樣的冷卻工藝可得到如下組織：珠光體，索氏體，屈氏體，上貝氏體，下貝氏體，屈氏體+馬氏體，馬氏體+少量殘余奧氏體；在C曲線上描出工藝曲線示意圖。 （2）過共析鋼組織若為層狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體時，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。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。 （3）目的：細化晶粒，均勻組織，消除網(wǎng)狀Fe3CⅡ，為球化退火做組織準備，消除內(nèi)應力。答：常用的淬火方法有單液淬火法、雙液淬火法、等溫淬火法和分級淬火法。840℃：它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。熱應力引起工件變形特點時：使平面邊為凸面，直角邊鈍角，長的方向變短，短的方向增長，一句話，使工件趨于球形。淬硬性：是指鋼以大于臨界冷卻速度冷卻時，獲得的馬氏體組織所能達到的最高硬度。由淬透性曲線就可比較出不同鋼的淬透性大小?；鼗鹚魇象w和回火屈氏體相對于索氏體與屈氏體其塑性和韌性較好?；瘜W熱處理的過程：1 分解：化學介質(zhì)要首先分解出具有活性的原子；2 吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶體或化合物；3 擴散：被工件吸收的活性原子，從表面想內(nèi)擴散形成一定厚度的擴散層。應用范圍：（1）高頻感應加熱表面淬火應用于中小模數(shù)齒輪、小型軸的表面淬火。退火處理可細化組織，調(diào)整硬度，改善切削加工性；淬火及低溫回火可獲得高硬度和耐磨性以及去除內(nèi)應力。(3)工頻感應加熱表面淬火工頻感應加熱主要用于大直徑鋼材穿透加熱和要求淬硬深度深的大直徑零件,例如火車車輪、軋轆等的表面淬火?；鼗瘃R氏體是過飽和的α固溶體（鐵素體）和與其晶格相聯(lián)系的ε碳化物所組成，其淬火內(nèi)應力和脆性得到降低。鋼的成分波動愈小，淬透性帶愈窄，其性能愈穩(wěn)定，因此淬透性帶愈窄愈好。影響淬透性的因素：① 化學成分C曲線距縱坐標愈遠，淬火的臨界冷卻速度愈小，則鋼的淬透性愈好。工件淬火時各部位馬氏體轉(zhuǎn)變先后不一致,因而體積膨脹不均勻。%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780℃和860℃并保溫相同時間，使之達到平衡狀態(tài)，然后以大于VK的冷卻速度至室溫。但其缺點是不符合理想淬火冷卻速度的要求，水淬容易產(chǎn)生變形和裂紋，油淬容易產(chǎn)生硬度不足或硬度不均勻等現(xiàn)象。（尺寸Φ15*10mm），因其組織、晶粒大小不均勻，需采用退火處理。？生產(chǎn)中應如何選擇正火及退火？答：與退火的區(qū)別是①加熱溫度不同，對于過共析鋼退火加熱溫度在Ac1以上30～50℃而正火加熱溫度在Accm以上30～50℃。，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；答：再結(jié)晶退火。索氏體：冷卻至650～600℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時間，再冷卻下來得到索光體組織。9．為什么要對鋼件進行熱處理？答：通過熱處理可以改變鋼的組織結(jié)構，從而改善鋼的性能。其硬度較高，可達HRC40～45，但由于其鐵素體片較粗，因此塑性和韌性較差。 Ar3：實際冷卻時奧氏體析出鐵素體的開始線。