金屬材料學(xué)考試真題及答案-資料下載頁
2025-06-25 23:23本頁面
【正文】 從熱力學(xué)而言，高溫鐵水冷卻時對石墨的形成是有利的。而從動力學(xué)條件看，形成石墨需要高的C濃度起伏和Fe、C長距離的擴(kuò)散，而Fe3C的形成只需要C濃度起伏和Fe、C短距離的擴(kuò)散，因此不利于石墨的形成但有利于Fe3C的形成。鑄件在壁厚時，由于冷速慢，C原子可充分?jǐn)U散，石墨形成的動力學(xué)條件較好，有利于石墨形成。壁薄時，由于鐵水冷卻快，C原子不能充分?jǐn)U散，所以易得到Fe3C白口組織。合金化基本原則是多元適量，復(fù)合加入。試舉例說明MnV和SiMn的復(fù)合作用。（10分）MnV復(fù)合：Mn有過熱傾向，而V是減弱了Mn的作用；Mn能降低碳活度，使穩(wěn)定性很好的VC溶點(diǎn)降低，從而在淬火溫度下VC也能溶解許多，使鋼獲得較好的淬透性和回火穩(wěn)定性。SiMn復(fù)合：Si、Mn都是強(qiáng)化鐵素體有效的元素，能提高鋼的彈性極限，但Si有脫C傾向、Mn有過熱傾向，而SiMn復(fù)合可使鋼的脫C、過熱傾向降低，這樣的合金復(fù)合在彈簧鋼中得到了很好的應(yīng)用。 說明高速鋼的鑄態(tài)組織特征（3分）。有一批高速鋼鉆頭，淬火后硬度比正常的偏低，估計(jì)是淬火加熱有問題。淬火加熱可能出現(xiàn)什么問題?（3分） 怎樣從金相組織上來進(jìn)行判斷?（6分）高速鋼的鑄態(tài)組織為：黑色組織（混合型）+白亮組織（M和AR）+萊氏體。淬火后硬度比正常的偏低可能是欠熱、過熱或過燒等原因。欠熱：晶粒很細(xì)小，K很多；過熱：晶粒較大，K較少；過燒：晶界有熔化組織，即魚骨狀或黑色組織。試從合金化原理角度分析9SiCr鋼的主要特點(diǎn)。（10分）Si、Cr↑淬透性，D油40mm ；Si、Cr↑回穩(wěn)性，~250℃回火，60HRC；Si、Cr使碳化物細(xì)小、分布均勻→不容易崩刃；分級或等溫處理，變形較??；Si使脫碳傾向較大，切削加工性相對也差些。適于制作形狀較復(fù)雜、變形要求小工件，特別是薄刃工具，如絲錐、扳牙、鉸刀等。試總結(jié)Ni元素在合金鋼中的作用，并簡要說明原因。（10分）答案要點(diǎn)：1）↑基體韌度 → Ni↓位錯運(yùn)動阻力，使應(yīng)力松弛；2）穩(wěn)定A，→ Ni↓A1 ，擴(kuò)大γ區(qū)，量大時，室溫為A組織； 3）↑淬透性→↓ΔG，使“C”線右移，CrNi復(fù)合效果更好；4）↑回火脆性 → Ni促進(jìn)有害元素偏聚；5）↓Ms ，↑Ar → ↓馬氏體相變驅(qū)動力。高速鋼的熱處理工藝比較復(fù)雜，試回答下列問題：（12分，每小題3分）1）淬火加熱時，為什么要預(yù)熱? 2）高速鋼W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右，但淬火加熱溫度在1200~1240℃，淬火加熱溫度為什么這樣高?3）高速鋼回火工藝一般為560℃左右，并且進(jìn)行三次，為什么? 4）淬火冷卻時常用分級淬火，分級淬火目的是什么?1）高速鋼合金量高，特別是W，鋼導(dǎo)熱性很差。預(yù)熱可減少工件加熱過程中的變形開裂傾向；縮短高溫保溫時間，減少氧化脫碳；可準(zhǔn)確地控制爐溫穩(wěn)定性。2）因?yàn)楦咚黉撝刑蓟锉容^穩(wěn)定，必須在高溫下才能溶解。而高速鋼淬火目的是獲得高合金度的馬氏體，在回火時才能產(chǎn)生有效的二次硬化效果。3）由于高速鋼中高合金度馬氏體的回火穩(wěn)定性非常好，在560℃左右回火，才能彌散析出特殊碳化物，產(chǎn)生硬化。同時在560℃左右回火，使材料的組織和性能達(dá)到了最佳狀態(tài)。一次回火使大部分的殘留奧氏體發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變，二次回火使第一次回火時產(chǎn)生的淬火馬氏體回火，并且使殘留奧氏體更多地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，三次回火可將殘留奧氏體控制在合適的量，并且使內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底。4）分級淬火目的：降低熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，盡可能地減小工件的變形與開裂。試從合金化原理角度分析9Mn2V鋼的主要特點(diǎn)。（10分）1）Mn↑淬透性，D油 = ~30mm；2）Mn↓↓ MS，淬火后AR較多，約20~22%，使工件變形較??；3）V能克服Mn的缺點(diǎn)，↓過熱敏感性，且能細(xì)化晶粒；4）%C左右，K細(xì)小均勻，但鋼的硬度稍低，回火穩(wěn)定性較差，宜在200℃以下回火；5）鋼中的VC使鋼的磨削性能變差。9Mn2V廣泛用于各類輕載、中小型冷作模具。
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