【導(dǎo)讀】點(diǎn)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。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?；撇糠峙c未滑移部分的交界線即為位錯線。口，故稱“刃型位錯”。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，因而表現(xiàn)各向同性。使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能顯著降低。在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加工為冷加工，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)。象；反之為熱加工，產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象被再結(jié)晶所消除。

　　

【正文】 （ 3）隨著含碳量的增加，鋼的硬度增加。 ？ 試?yán)L出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。 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。 連續(xù)冷卻 ：在一定冷卻速度下， 過冷奧 氏體 在一個溫度范圍內(nèi)所發(fā)生的轉(zhuǎn)變。 integrated ngy,39。qPGDSNELV6%zkFBCMA33 9．為什么要對鋼件進(jìn)行熱處理？ 答：通過熱處理可以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼的性能。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。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，細(xì)化晶粒、消除偏析、降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織和性能更加均勻。 。 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。其次連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線位于 等溫轉(zhuǎn)變 曲線的右下側(cè)，且沒有 C 曲線的下部分，即共析鋼在連續(xù)冷 卻轉(zhuǎn)變時(shí)，得不到貝氏體組織。這是因?yàn)楣参鲣撠愂象w轉(zhuǎn)變的孕育期很長，當(dāng)過冷奧氏體連續(xù)冷卻通過貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)就已過冷到 Ms點(diǎn)而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，所以不出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。 Vk 的大小受哪些因素影響？ 它與鋼的淬透性有何關(guān)系？ integrated ngy,39。qPGDSNELV6%zkFBCMA34 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，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，則 Vk減小，過共析鋼中隨著含碳量的增加， C 曲線左移，過冷奧氏體穩(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，都增大過冷奧氏體穩(wěn)定性，使 C 曲線右移，則 Vk減小。 (2)一定尺寸的工件在某介質(zhì)中淬火，其淬透層的深度與工件截面各點(diǎn)的冷卻速度有關(guān)。如果工件截面中心的冷速高于 Vk，工件就會淬透。然而工件淬火時(shí)表面冷速最大，心部冷速最小，由表面至心部冷速逐漸降低。只有冷速大于 Vk 的工件外層部分才能得到馬氏體。因此， Vk越小，鋼的淬透層越深，淬透性越好。 162。5mm 的 T8 鋼加熱至 760℃ 并保溫足夠時(shí)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。 答： (1)珠光體：冷卻至線 ~550℃范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來得到珠光體組織。 索氏體：冷卻至 650～ 600℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來得到索光體組織。 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。 上貝氏體：冷卻至 600～ 350℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來得到上貝氏體組織。 下貝氏體：冷卻至 350℃～ Ms 溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來得到下貝氏體組織。 integrated ngy,39。qPGDSNELV6%zkFBCMA35 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。 馬氏體 +少量殘余奧氏體：以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度冷卻獲得馬氏體 +少量殘余奧氏體。 (2) 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。 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。 （ 2）生產(chǎn)上常用的退火操作有完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火等。 integrated ngy,39。qPGDSNELV6%zkFBCMA36 （ 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。有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。球化退火主要用于共析或過共析成分的碳鋼及合金鋼。去應(yīng)力退火主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件（或冷拔件）及機(jī)加工的殘余內(nèi)應(yīng)力。 ？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(shí)間后隨爐緩慢冷卻至600℃后出爐空冷。 （ 2）過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。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。 ，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。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。細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以消除加工硬化現(xiàn)象。組織：等軸晶的大量鐵素體和少量珠光體。 2） ZG35 的鑄造齒輪 答：完全退火。經(jīng)鑄造后的齒輪存在晶粒粗大并不均勻現(xiàn)象，且存在殘余內(nèi)應(yīng)力。因此退火目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性。組 織：晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體。 3）鍛造過熱后的 60 鋼鍛坯； 答：完全退火。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。因此退火目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度， integrated ngy,39。qPGDSNELV6%zkFBCMA37 改善切削加工性。組織：晶粒均勻細(xì)小的少量鐵素體和大量珠光體。 4）具有片狀滲碳體的 T12 鋼坯； 答：球化退火。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。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。組織：粒 狀珠光體和球狀滲碳體。 ？生產(chǎn)中應(yīng)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℃。②冷速快，組織細(xì)，強(qiáng)度和硬度有所提高。當(dāng)鋼件尺寸較小時(shí)，正火后組織： S，而退火后組織： P。 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，表面粗糙度及對刀具的磨損等。 一般金屬的硬度在 HB170～ 230 范圍內(nèi)，切削性能較好。高于它過硬，難以加工，且刀具磨損快；過低則切屑不易斷 ，造成刀具發(fā)熱和磨損，加工后的零件表面粗糙度很大。對于低、中碳結(jié)構(gòu)鋼以正火作為預(yù)先熱處理比較合適，高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼則以退火為宜。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。 （ 2）從使用性能上考慮 如工件性能要求不太高，隨后不再進(jìn)行淬火和回火，那么往往用正火來提高其機(jī)械性能，但若零件的形狀比較復(fù)雜，正火的冷卻速度有形成裂紋的危險(xiǎn)，應(yīng)采用退火。 （ 3）從經(jīng)濟(jì)上考慮 integrated ngy,39。qPGDSNELV6%zkFBCMA38 正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡便，故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。 ： （ 1） 20 鋼齒輪 （ 2） 45 鋼小軸 （ 3） T12 鋼銼刀 答：（ 1）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，提高硬度，改善切削加工性。組織：晶粒均勻細(xì)小的大量鐵素體和少量索氏體。 （ 2）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力。組織：晶粒均勻細(xì)小的鐵 素體和索氏體。 （ 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。組織：索氏體和球狀滲碳體。 45 鋼試樣（尺寸 Φ 15*10mm），因其組織、晶粒大 小不均勻，需采用退火處理。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。 （ 2）因其在退火溫度范圍內(nèi)，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)化為晶粒細(xì)小的奧氏體，故冷卻后得到組織、晶粒均勻細(xì) 小的鐵素體和珠光體。 （ 3）因其加熱溫度過高，加熱時(shí)奧氏體晶粒劇烈長大，故冷卻后得到晶粒粗大的鐵素體和珠光體。 integrated ngy,39。qPGDSNELV6%zkFBCMA39 要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選第二種工藝最合適。 19. 淬火的目的是什么？亞共析碳鋼及過共析碳鋼淬火加熱溫度應(yīng)如何選擇？試從獲得的組織及性能等方面加以說明。 答：淬火的目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體并配以不同溫度回火獲得各種需要的性能。 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。因?yàn)槿绻麃喒参鎏间摷訜釡囟仍?Ac1～ Ac3 之間，淬火組織中除馬氏體 外，還保留一部分鐵素體，使鋼的強(qiáng)度、硬度降低。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。 過共析碳鋼淬火加熱溫度 Ac1+（ 30～ 50℃），淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織。如果加熱溫度超過Accm，滲碳體溶解過多，奧氏體晶粒粗大，會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。淬火溫度過高，淬火后易得到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體，使鋼的脆性增加。 ？說明它們的主要特點(diǎn)及其應(yīng)用 范圍。 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。 單液淬火法：這種方法操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動化，如碳鋼在水中淬火，合金鋼在油中淬火。但其缺點(diǎn)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。適合于小尺寸且形狀簡單的工件。 雙液淬火法：采用先水冷再油冷的操作。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 integrated ngy,39。qPGDSNELV6%zkFBCMA40 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裂。適合于尺寸較大、形狀 復(fù)雜的工件。 等溫淬火法：它是將加熱的工件放入溫度稍高于 Ms 的硝鹽浴或堿浴中，保溫足夠長的時(shí)間使其完成 B 轉(zhuǎn)變。等溫淬火后獲得 B 下 組織。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。 分級淬火法：它是將加熱的工件先放入溫度稍高于 Ms的硝鹽浴或堿浴中，保溫 2～ 5min，使零件內(nèi)外的溫度均勻后，立即取出在空氣中冷卻。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。但由于硝鹽浴或堿浴的冷卻能力低，只能適用于零件尺寸較小，要求變形小，尺寸精度高的工件，如模具、刀具等。 45 鋼試樣（ Φ 10mm）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℃ 。 答： 700℃ ：因?yàn)樗鼪]有達(dá)到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。 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。 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。 integrated ngy,39。qPGDSNELV6%zkFBCMA41 1100℃ ：因它的加熱溫度過高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體。 %的碳鋼薄試樣，分別加熱到 780℃ 和 860℃ 并保溫相同時(shí)間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)，然后以大于 VK的冷卻速度至室溫。試問： （ 1）哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？ 答 。因?yàn)?860℃ 加熱溫度高，加熱時(shí)形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒較粗大。 （ 2）哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？ 答；因?yàn)榧訜釡囟?860℃ 已經(jīng)超過了 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。 （ 3）哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？ 答：因?yàn)榧訜釡囟?860℃ 已經(jīng)超過了 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。 （ 4）哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？ 答：因?yàn)榧訜釡囟?860℃ 已經(jīng)超過了 Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，因此加熱淬火后未溶碳化物較少 （ 5）你認(rèn)為哪個溫度加熱淬火后合適？為什么？ 答： 780℃ 加熱淬火后合適。因?yàn)楹剂繛?%的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳 鋼淬火加熱溫度 Ac1+（ 30～ 50℃），而 780℃ 在這個溫度范圍內(nèi)，這時(shí)淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織，使鋼具有高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，而且也具有較好的韌性。 ，并說明其回火后獲得