【文章內(nèi)容簡介】 試分析高頻感應(yīng)加熱水淬后，輪齒由表面到中心各區(qū)(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ)的組織。答：加熱到Ⅲ區(qū)的部分，加熱溫度丁低于相變臨界點溫度Ac1，不發(fā)生相變。水冷后40鋼齒輪仍保持調(diào)質(zhì)處理后的鐵素體基體十粒狀滲碳體(回火索氏體)組織，但是高于原調(diào)質(zhì)處理的回火溫度的部分中，粒狀滲碳體變得較粗大。加熱到Ⅲ區(qū)的部分組織為：回火索氏體。加熱到Ⅱ區(qū)的部分，加熱溫度為人A c3＞T＞Ac1“出現(xiàn)了部分奧氏體，所以加熱時Ⅱ區(qū)部分的組織為：鐵素體十奧氏體。水冷后Ⅱ區(qū)部分的組織為：鐵素體+馬氏體。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I區(qū)部分的組織為：奧氏體。水冷后I 區(qū)部分的組織為：馬氏體。2確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織。⑴ 經(jīng)冷軋后的鋼板，要求降低硬度；⑵ ZG35的鑄造齒輪；⑶改善T12鋼的切削加工性能。答：⑴ 再結(jié)晶退火。退火目的：消除加工硬化現(xiàn)象，恢復鋼板的韌性和塑性。再經(jīng)晶退火后的組織：生成與鋼板冷軋前晶格類型相同的細小、等軸晶。冷軋鋼板一般為低碳鋼，再結(jié)晶退火后的組織為鐵素體+珠光體。⑵ 完全退火。退火目的：通過完全重結(jié)晶，使鑄造過程中生成的粗大、不均勻的組織細化，消除魏氏組織，以提高性能，同時消除內(nèi)應(yīng)力。退火后的組織：鐵素體+珠光體。⑶ 球化退火。退火目的：使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化，以降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火做組織準備。退火后的組織：球化體（鐵素體基體+球狀滲碳體）。說明直徑為6mm的45鋼退火試樣分別經(jīng)下列溫度加熱：700℃、760℃、840℃、1100℃，保溫后在水中冷卻得到的室溫組織。答：加熱到1100℃保溫后水冷的組織：粗大馬氏體； 加熱到840℃保溫后水冷的組織：細小馬氏體； 加熱到760℃保溫后水冷的組織：鐵素體十馬氏體；加熱到700℃保溫后水冷的組織：鐵素體十珠光體。3% 的碳鋼薄試樣，分別加熱到780℃和900℃，保溫相同時間奧氏體化后，以大于淬火臨界冷卻速度的速度冷卻到室溫。試分析：（1） 哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？ （2） 哪個溫度加熱淬火后馬氏體中碳質(zhì)量分數(shù)較少？ （3） 哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體量較多？ （4） 哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物量較多？ 答：（1）加熱溫度高者奧氏體粗大，粗大奧氏體冷卻后轉(zhuǎn)變組織也粗大，因此加熱到900℃的試樣淬火后馬氏體晶粒較粗大。（2）將試樣加熱到900℃時，其組織為單相奧氏體，%。將試樣加熱到780℃時，其組織為奧氏體+滲碳體，由于有滲碳體，即一部分碳存在于滲碳體中，奧氏體中的碳質(zhì)量分數(shù)必然降低（奧氏體中的碳質(zhì)量分數(shù)可用鐵碳相圖確定：% ），因此加熱到780℃時的試樣淬火后馬氏體中的碳質(zhì)量分數(shù)較少。 （3）奧氏體中碳質(zhì)量分數(shù)越高，淬火后殘余奧氏體量越多，因此加熱到900℃的試樣淬火后殘余奧氏體量較多。（4）將試樣加熱到900℃時，其組織為單相奧氏體，淬火后組織為馬氏體+殘余奧氏體。將試樣加熱到780℃時，其組織為奧氏體+滲碳體，淬火后組織為馬氏體+滲碳體+殘余奧氏體。故加熱到780℃的試樣淬火后未溶碳化物量較多。 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。（1）45鋼小軸（要求綜合性能好）；（2）60鋼彈簧；（3）T12鋼銼刀答：（1）45鋼小軸經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，綜合性能好，其淬火溫度為830～840℃（水冷），回火溫度為580～600℃。回火后獲得的組織為回火索氏體。（2）60鋼彈簧的淬火溫度為840℃（油冷）回火溫度為480℃?；鼗鸷螳@得的組織為回火屈氏體。（3）T12鋼銼刀的淬火溫度為770～780℃（水冷），回火溫度為160～180℃ ，回火后獲得的組織為回火馬氏體+二次滲碳體+殘余奧氏體。3兩根45鋼制造的軸，直徑分別為l0 mm和100 mm，在水中淬火后，橫截面上的組織和硬度是如何分布的?答：45鋼制造的軸，直徑為10 mm時可認為基本淬透，橫截面上外層為馬氏體，中心為半馬氏體(還有屈氏體十上貝氏體)。硬度基本均勻分布。直徑為100 mm時，軸表面冷速大，越靠近中心冷速越小。橫截面上外層為馬氏體，靠近外層為油淬火組織：馬氏體十屈氏體十上貝氏體，中心廣大區(qū)域為正火組織：索氏體。硬度不均勻，表面硬度高，越靠近中心硬度越低。3甲、乙兩廠生產(chǎn)同一種零件，均選用45鋼，硬度要求220～250HB，甲廠采用正火，乙廠采用調(diào)質(zhì)處理，均能達到硬度要求，試分析甲、乙兩廠的組織和性能差別。答：選用45鋼生產(chǎn)同一種零件，甲廠采用正火，其組織為鐵素體+索氏體。乙廠采用調(diào)質(zhì)處理，其組織為回火索氏體。索氏體為層片狀組織，即片狀滲碳體平行分布在鐵素體基體上，回火索氏體是細小的粒狀滲碳體彌散的分布在鐵素體基體上。由于粒狀滲碳體比片狀滲碳體對于阻止斷裂過程的發(fā)展有利，即兩者強度、硬度相近，但是回火索氏體的韌性、塑性要好得多。所以乙廠生產(chǎn)的零件性能要更好。3試說明表面淬火、滲碳、氮化處理工藝在選用鋼種、性能應(yīng)用范圍等方面的差別。答：表面淬火一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如440Cr、40MnB鋼等。這類鋼經(jīng)預先熱處理（正火或調(diào)質(zhì)）后表面淬火，心部保持較高的綜合機械性能，而表面具有較高的硬度（50HRC）和耐磨性，主要用于軸肩部位、齒輪。高碳鋼也可表面淬火，主要用于受較小沖擊和交變載荷的工具、量具等?；铱阼T鐵制造的導軌、缸體內(nèi)壁等常用表面淬火提高硬度和耐磨性。滲碳一般用于低碳鋼和合金滲碳鋼。滲碳使低碳鋼件表面獲得高碳濃度（碳質(zhì)量分數(shù)約為1），經(jīng)過適當熱處理后，可提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強度，而心部依然保持良好的塑性和韌性，因此滲碳主要用于同時受嚴重磨損和較大沖擊的零件，如齒輪、活塞銷、套筒等。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。碳鋼及鑄鐵也可用氮化提高表面的硬度。氮化的目的在于更大地提高零件的表面硬度和耐磨性，提高疲勞強度和抗蝕性。由于氮化工藝復雜，時間長，成本高，一般只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，如發(fā)動機汽缸、排氣閥、精密絲杠、鏜床主軸汽輪機閥門、閥桿等。3試述固溶強化、加工硬化和彌散強化的強化原理。答：金屬材料的強度(主要指屈服強度)反映金屬材料對塑性變形的抗力。金屬材料塑性變形本質(zhì)上大多數(shù)情況下是由材料內(nèi)部位錯運動引起的。凡是阻礙位錯運動的因素都使金屬材料強化。固溶強化原理：固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶人晶格發(fā)生畸變，品格畸變增大了位錯運動的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強度和硬度。這種通過形成固溶體使金屬強度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強化。 加工硬化原理：金屬發(fā)生塑性變形時，位錯密度增加，位錯間的交互作用增強，相互纏結(jié)，造成位錯運動阻力的增大，引起塑性變形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎細化，晶界增多。由于晶界上原子排列不很規(guī)則，阻礙位錯的運動，使變形抗力增大，從而使強度得以提高。金屬發(fā)生塑性變形，隨變形度的增大，金屬的強度和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降。這種現(xiàn)象稱為加工硬化，也叫形變強化。 彌散強化原理：許多金屬材料的組織由基體(常為固溶體)和第二相組成，第二相一般為金屬化合物。當?shù)诙嘁约毿≠|(zhì)點的形態(tài)均勻、彌散分布在合金中時，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，使位錯運動受阻，增加了滑移抗力，從而強度得到提高。另一方面第二相質(zhì)點本身就是位錯運動的障礙物，位錯移動時不能直接越過第二相質(zhì)點。在外力作用下，位錯可以環(huán)繞第二相質(zhì)點發(fā)生彎曲，位錯移過后，在第二相質(zhì)點周圍留下位錯環(huán)。這增加了位錯運動的阻力，也使滑移抗力增加。以上2個原因使金屬材料得以強化。第二相以細小質(zhì)點的形態(tài)均勻、彌散分布在合金中使合金顯著強化的現(xiàn)象稱為彌散強化。3合金元素提高鋼的回火穩(wěn)定性的原因何在？答：合金元素在回火過程中推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變）。提高鐵元素的再結(jié)晶溫度，使碳化物難以聚集長大而保持較大的彌散度，因此提高了鋼對回火軟化的抗