【正文】 在1000℃~1200℃壓力加工時(shí)，會(huì)沿著這些低熔點(diǎn)共晶體的邊界開裂，鋼材將變得極脆，這種脆性現(xiàn)象稱為熱脆。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。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。20：%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。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)。 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。 Acm：碳在奧氏體中的溶解度曲線。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。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。只有冷速大于Vk的工件外層部分才能得到馬氏體。球化退火主要用于共析或過(guò)共析成分的碳鋼及合金鋼。組織：晶粒均勻細(xì)小的少量鐵素體和大量珠光體。組織：晶粒均勻細(xì)小的大量鐵素體和少量索氏體。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。（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℃。，有的甚至開裂？減小變形及防止開裂有哪些途徑？答：淬火中變形與開裂的主要原因是由于淬火時(shí)形成內(nèi)應(yīng)為。，如鍵槽，孔眼等用石棉堵塞。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。：（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。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）。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。與滲碳相比、氮化工件具有以下特點(diǎn)：1）氮化前需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，以便使心部組織具有較高的強(qiáng)度和韌性。3)滲氮層的致密性和化學(xué)穩(wěn)定性均很高,因此滲氮工件具有高的耐蝕性。將工件快速加熱到淬火溫度，在隨后噴水冷卻后，獲得所需的表層硬度和淬硬層硬度。中溫回火后的組織為回火屈氏體，硬度HRC3545，具有一定的韌性和高的彈性極限及屈服極限。對(duì)同一種鋼Dc油＜Dc水，因?yàn)橛偷睦鋮s能力比水低。對(duì)形狀復(fù)雜或?qū)嵝圆畹母吆辖痄?應(yīng)緩慢加熱或多次預(yù)熱,以減少加熱中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。，并說(shuō)明其回火后獲得的組織和大致的硬度：（1）45鋼小軸（要求綜合機(jī)械性能）；（2）60鋼彈簧；（3）T12鋼銼刀。下貝氏體與回火馬氏體相比，在碳量相近，硬度相當(dāng)?shù)那闆r下，前者比后者具有較高的塑性與韌性，適用于尺寸較小，形狀復(fù)雜，要求變形小，具有高硬度和強(qiáng)韌性的工具，模具等。 亞共析碳鋼淬火加熱溫度Ac3+（30～50℃），淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體。至于合金鋼，由于合金元素的加入，使鋼的硬度有所提高，故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性。組織：晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體。 答：（1）均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度，并消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的切削加工性能并為隨后的淬火作好組織準(zhǔn)備。 Vk 的大小受哪些因素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？答：（1）化學(xué)成分的影響：亞共析鋼中隨著含碳量的增加，C曲線右移，過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性增加，則Vk減小，過(guò)共析鋼中隨著含碳量的增加，C曲線左移，過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性減小，則Vk增大；合金元素中，除Co和Al(%)以外的所有合金元素，都增大過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性，使C曲線右移，則Vk減小。含碳量較高的鋼的晶體結(jié)構(gòu)一般出現(xiàn)體心正方。分別是珠光體、索氏體和屈氏體。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(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。殘余奧氏體：M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體。 （2）熱處理包括普通熱處理和表面熱處理；普通熱處理里面包括 退火、正火、淬火和回火，表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理，表面淬火包括火焰加熱表面淬火和感應(yīng)加熱表面淬火，化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮和碳氮共滲等。%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。若鋼中含錳量較高，須將錳元素標(biāo)出，（3）碳素工具鋼：這類鋼的牌號(hào)是用“碳”或“T”字后附數(shù)字表示。5）鉗工鋸 T8 ， T10,T12 等鋼料時(shí)比鋸 10,20 鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍；答：T8 ， T10,T12屬于碳素工具鋼，%，%，%，因而鋼中滲碳體含量高，鋼的硬度較高；而10,20鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于低碳鋼，鋼的硬度較低，因此鉗工鋸 T8 ， T10,T12 等鋼料時(shí)比鋸 10,20 鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍。三次滲碳體：從中析出的稱為三次滲碳體。答：亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成。N：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A4）1394℃ 0%CP：碳在中的最大溶解度點(diǎn) %C 727℃S：共析點(diǎn)727℃ %C 在這一點(diǎn)上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷卻到727℃時(shí)從具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物——珠光體P（）ES線：碳在奧氏體中的溶解度曲線，又稱Acm溫度線，隨溫度的降低，碳在奧化體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，%～%C的鋼冷卻到Acm線與PSK線之間時(shí)的組織，從A中析出的稱為二次滲碳體。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。答：（1） （2）20%A合金如圖①： 合金在1點(diǎn)以上全部為液相，當(dāng)冷至1點(diǎn)時(shí)，開始從液相中析出α固溶體，至2點(diǎn)結(jié)束，2～3點(diǎn)之間合金全部由α固溶體所組成，但當(dāng)合金冷到3點(diǎn)以下，由于固溶體α的濃度超過(guò)了它的溶解度限度，于是從固溶體α中析出二次相A，因此最終顯微組織：α+AⅡ 相組成物: α+A A=（9080/90）*100%=11% α=1A%=89% 45%A合金如圖②：合金在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α固溶體，此時(shí)液相線成分沿線BE變化，固相線成分沿BD線變化，當(dāng)冷至2點(diǎn)時(shí)，液相線成分到達(dá)E點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成（A+α）共晶體，合金自2點(diǎn)冷至室溫過(guò)程中，自中析出二次相AⅡ，因而合金②室溫組織：AⅡ+α+(A+α) 相組成物:A+α組織：AⅡ=（7055）/70*100%=21% α=1 AⅡ=79% A+α=（7055）/(7040）*100%=50%相：A=（9055）/90*100%=50% α=1A%=50%80%A合金如圖③：合金在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A，此時(shí)液相線成分沿AE線變化，冷至2點(diǎn)時(shí)，液相線成分到達(dá)點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成(A+α)共晶體，因而合金③的室溫組織：A+ (A+α) 相組成物：A+α組織：A=（4020）/40*100%=50% A+α=1A%=50%相： A=（9020）/90*100%=78% α=1A%=22%10．某合金相圖如圖所示。4．試述固溶強(qiáng)化、加工強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化原理,并說(shuō)明三者的區(qū)別.答：固溶強(qiáng)化：溶質(zhì)原子溶入后，要引起溶劑金屬的晶格產(chǎn)生畸變，進(jìn)而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到阻力增大。相：在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其它部分有界面分開的均勻組成部分，均稱之為相。因此，金屬的晶粒愈細(xì)強(qiáng)度愈高。熱加工：將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上一定溫度進(jìn)行壓力加工。？它對(duì)金屬結(jié)晶過(guò)程有何影響？對(duì)鑄件晶粒大小有何影響？答：①冷卻速度越大，則過(guò)冷度也越大?；撇糠峙c未滑移部分的交界線即為位錯(cuò)線。亞晶粒：在多晶體的每一個(gè)晶粒內(nèi)，晶格位向也并非完全一致，而是存在著許多尺寸很小、位向差很小的小晶塊，它們相互鑲嵌而成晶粒，稱亞晶粒。因此，無(wú)論點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會(huì)造成晶格崎變，從而使晶體強(qiáng)度增加。再結(jié)晶：被加熱到較高的溫度時(shí)，原子也具有較大的活動(dòng)能力，使晶粒的外形開始變化。如果合理利用熱加工流線，盡量使流線與零件工作時(shí)承受的最大拉應(yīng)力方向一致，而與外加切應(yīng)力或沖擊力相垂直，可提高零件使用壽命。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。2）相組成物與組織組成物；相組成物：合金的基本組成相。8．在二元合金相圖中應(yīng)用杠桿定律可以計(jì)算什么？答：應(yīng)用杠桿定律可以計(jì)算合金相互平衡兩相的成分和相對(duì)含量。有很好的塑性。③由于鐵碳相圖是以無(wú)限緩慢加熱和冷卻的速度得到的，而在實(shí)際加熱和冷卻通常都有不同程度的滯后現(xiàn)象。由于二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致鋼的脆性增加。室溫組織為二次滲碳體和珠光體。3）在 1100℃，含碳 % 的鋼能進(jìn)行鍛造，含碳 % 的生鐵不能鍛造；答：在 1100℃時(shí)，含碳 % 的鋼的組織為奧氏體，奧氏體的塑性很好，因此適合于鍛造；含碳 % 的生鐵的組織中含有大量的滲碳體，滲碳體的硬度很高，不適合于鍛造。牌號(hào)的表示方法：（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：用Q+數(shù)字表示，“Q”為屈服點(diǎn)，“屈”漢語(yǔ)拼音，數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值。Q235C:屈服強(qiáng)度為235MPa的C級(jí)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q195B: 屈服強(qiáng)度為195MPa的B級(jí)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q255D: 屈服強(qiáng)度為255MPa的D級(jí)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q19Q235含碳量低，有一定強(qiáng)度，常扎制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等鋼結(jié)構(gòu)，也可制造普通的鉚釘、螺釘、螺母、墊圈、地腳螺栓、軸套、銷軸等等，Q255鋼強(qiáng)度較高，塑性、韌性較好，可進(jìn)行焊接。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。貝氏體：過(guò)飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物。 重結(jié)晶：由于溫度變化，引起晶體重新形核、長(zhǎng)大，發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變，稱為重結(jié)晶。本質(zhì)晶粒度只代表鋼在加熱時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向的大小。（2）奧氏體轉(zhuǎn)變后，所產(chǎn)生的M的形態(tài)取決于奧氏體中的含碳量，含碳量＜%的為板條馬氏體；—%之間為板條和針狀混合的馬氏體；%的為針狀馬氏體。答：首先連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線與等溫轉(zhuǎn)變曲線臨界冷卻速度不同。屈氏體+馬氏體：以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度并小于獲得珠光體組織的最大冷卻速度連續(xù)冷卻，獲得屈氏體+馬氏體。2）ZG35的鑄造齒輪答：完全退火。一般金屬的硬度在HB170～230范圍內(nèi)，切削性能較好。要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選第二種工藝最合適。適合于尺寸較大、形狀復(fù)雜的工件。（3）哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？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，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的Ms和Mf點(diǎn)，淬火后殘余奧氏體增多。為減小變形或開裂，出了正確選擇鋼材和合理設(shè)計(jì)工件的結(jié)構(gòu)外，在工藝上可采取下列措施：鍛造可使網(wǎng)狀、帶狀及不均勻的碳化物呈彌散均勻分布。？用什么方法測(cè)定結(jié)構(gòu)鋼的淬透性？怎樣表示鋼的淬透性值。低溫回火得到的組織是回火馬氏體。常用的表面淬火方法有：；。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強(qiáng)度。滲碳件滲碳后緩冷到室溫的組織接近于鐵碳相圖所反映的平衡組織，從表層到心部依次是過(guò)共析組織，共析組織，亞共析過(guò)渡層，心部原始組織。退火處理可細(xì)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(yīng)力。應(yīng)用范圍：（1）高頻感應(yīng)加熱表面淬火應(yīng)用于中小模數(shù)齒輪、小型軸的表面淬火。化學(xué)熱處理的過(guò)程：1 分解：化學(xué)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(kuò)散：被工件吸收的活性原子，從表面想內(nèi)擴(kuò)散形成一定厚度的擴(kuò)散層?；鼗鹚魇象w和回火屈氏體相對(duì)于索氏體與屈氏體其塑性和韌性較好。由淬透性曲線就可比較出不同鋼的淬透性大小。淬硬性：是指鋼以大于臨界冷卻速度冷卻時(shí)，獲得的馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度。熱應(yīng)力引起工件變形特點(diǎn)時(shí)：使平面邊為凸面，直角邊鈍角，長(zhǎng)的方向變短，短的方向增長(zhǎng)，一句話，使工件趨于球形。840℃：它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時(shí)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。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(jí)淬火法。 （3）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除網(wǎng)狀Fe3CⅡ，為球化退火做組織準(zhǔn)備，消除內(nèi)應(yīng)力。通過(guò)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。 （2）過(guò)共析鋼組織若為層狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)，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。5mm的T8鋼加熱至760℃并保溫足夠時(shí)間，問(wèn)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。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。（2）上貝氏體的形成溫度在600～350℃。 Acm：實(shí)際加熱時(shí)碳在奧氏體中的溶解度曲線。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(shí)獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度。（2）實(shí)際晶粒度：是指在某一具體的熱處