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機(jī)械專業(yè)工程材料學(xué)6終xxxx(參考版)

2025-01-02 21:33本頁面
  

【正文】 分類 牌 號 壁厚 mm ?b MPa ? % 硬度 HB F基體 KT3006 12 300 6 120~163 KT3308 12 330 8 120~163 KT35010 12 350 10 120~163 KT37012 12 370 12 120~163 P基體 KT4505 450 5 152~219 KTZ5004 500 4 179~241 KTZ6003 600 3 201~269 KTZ7002 700 2 240~270 * 試棒直徑 16mm F+P基 500 F基 500 F基 100 應(yīng)用 —— 管接頭、低壓閥門等。 進(jìn)氣管 排氣管 (4)可鍛鑄鐵 —— 白口鑄鐵 經(jīng)長時(shí)間石墨化退火( 900- 960℃ )而得 牌號 —— 如 KT3006 ,表示 ?b≥300 , ?≥6% 。 組織 —— 鋼基體 + 蠕蟲狀 G 性能 —— 強(qiáng)度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。 應(yīng)用 替代部分鑄鋼、鍛鋼件,如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。 高溫正火 , 880~920℃ , → P + G + 少量 F ,強(qiáng)度較高。( 球狀 G 對基體的割裂作用?。? 牌號 基體 機(jī)械性能 ? ?b MPa ? MPa ?5 % ak kJ/m2 HB QT40017 F 400 250 17 600 ?179 QT42010 F 420 270 10 300 ?207 QT5005 F+P 500 350 5 - 147241 QT6002 P 600 420 2 - 229302 QT7002 P 700 490 2 - 229302 QT8002 P 800 560 2 - 241321 QT12001 下 B 1200 840 1 300 ?38HRC F+P基體 500 F基體 100 熱處理 退火 —— 去應(yīng)力退火 , 500 ~ 600℃ 。 (2)球墨鑄鐵 —— 在鐵水澆注前加球化劑(稀土 Mg)使 G球化 牌號 —— 如 QT7002 ,表示 ?b≥700, ?≥2% 。 水泵 葉輪 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪 高溫退火 —— 850~900℃ , 表面 、 薄壁等白口處 Cm→G, 硬度 ↓, 切削加工性 ↑ 表面淬火 —— 提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。 分類 牌號 顯微組織 基體 粗片 普通灰鑄鐵 HT100 F +少量 P 粗片 HT150 F + P 較粗片 HT200 P 中等片 孕育鑄鐵 HT250 細(xì) P 較細(xì)片 HT300 S 或 T 細(xì)片 HT350 HT400 F+P基體 + 片狀 G 500 F基體 + 片狀 G P基體 + 片狀 G 孕育鑄鐵 —— 澆注前在鐵水中加 SiFe, SiCa等孕育劑, 使 P細(xì)化、 G細(xì)而均勻,強(qiáng)度、塑韌性明顯提高。 (1) 灰鑄鐵 (2) 球墨 鑄鐵 (3) 蠕墨 鑄鐵 (4) 可鍛 鑄鐵 根據(jù)鑄鐵中石墨結(jié)晶形態(tài)的不同,將鑄鐵分為 (1)灰鑄鐵 一、灰鑄鐵 鑄鐵組織中的石墨呈片狀 牌號 —— 如 HT100, HT灰鐵, 100最小抗拉強(qiáng)度 表示 ?b≥ 100MPa(直徑= 30mm)。 切削加工性好 —— G 使切屑易斷,還可潤滑刀具。 三種石墨形態(tài) 耐磨性好 —— 石墨有利于潤滑、儲油。 基體 :鑄鐵的基體有 F、 F+P、 P三種。 + P + G 白口鑄鐵 按 FeFe3C 相圖結(jié)晶 、轉(zhuǎn) 變 Le39。 2. 白口鑄鐵 :即三個(gè)階段的石墨化全部被抑制,其中碳以 Fe3C形式存在,斷口呈白亮色,性能硬很脆,工業(yè)上很少應(yīng)用; 3. 麻口鑄鐵 :在第一階段石墨化過程中沒有得到充分石墨化的鑄鐵,斷口呈黑白相間的麻點(diǎn)。根據(jù)其第三階段石墨化程度的不同,可得到三種不同基體組織的灰口鑄鐵,即 F、 F+P、 P等三種基體組織的灰口鑄鐵。39。39。 應(yīng)用: 習(xí)題: 合金元素 Mn、 Cr、 W、 Mo、 V、 Nb、 Ni、Si、 Al、 Co在室溫的退火鋼中如何分布?它們對鋼中基本相有何影響? 合金元素 Mn、 Cr、 W、 Mo、 V、 Ti、 Zr、Ni、 Co、 Al對鋼的 C曲線和 MS點(diǎn)有何影響? 解釋下列現(xiàn)象: ⑴在相同含碳量情況下,除了含 Ni和 Mn的合金鋼外,大多數(shù)合金鋼的熱處理加熱溫度都比碳鋼高; ⑵含碳量 ≥% ,含鉻 12%的鉻鋼屬于過共析鋼,而含碳 %、含鉻 12%的鋼屬于萊氏體鋼; ⑶高速鋼在熱鍛或熱軋后,經(jīng)空冷獲得馬氏體組織; 什么是調(diào)質(zhì)鋼?為什么調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中碳?合金調(diào)質(zhì)鋼常含哪些合金元素?它們在調(diào)質(zhì)鋼中起什么作用? 分析比較 9SiCr合金工具鋼與 T9碳素工具鋼: ⑴為什么 9SiCr鋼的熱處理加熱溫度比 T9鋼高? ⑵為什么碳素工具鋼制造的刀具的刃部受熱至200~250℃ 其硬度和耐磨性已迅速下降,以至于失效;而 9SiCr鋼刀具的刃部在 230~250℃ 條件下工作,硬度仍不低于 HRC60,且耐磨性良好,可維持正常工作? ⑶試分析 9SiCr熱處理工藝? 指出下列合金鋼的類別、碳和合金元素的作用及熱處理特點(diǎn): 16Mn、 40CrNiMo、 65Mn、 GCr1 9SiCr、W18Cr4V、 1Cr18Ni9Ti W18Cr4V鋼的 AC1為 820℃ ,若以一般工具鋼 AC1+30~50℃ 常規(guī)方法來確定其淬火加熱溫度,在最終熱處理后能否達(dá)到高速切削刃具所要求的性能?為什么? W18Cr4V淬火后在 560℃ 三次回火的目的是什么? 什么是紅硬性?鋼的紅硬性與“二次硬化”有何關(guān)系? 188型不銹鋼中各合金元素起什么作用?為了提高其抗蝕性能可采用什么工藝方法? 第七章 鑄鐵 ? 鑄鐵是含碳量大于 %的鐵、碳合金,與鋼相比:鑄鐵熔煉簡單,成本低廉,雖然強(qiáng)度、塑性、韌性較低,但具有良好的鑄造性能,很高的減磨、減震性能和切削加工性能,因此在機(jī)械制造業(yè)上得到了廣范的應(yīng)用: ? 鑄鐵之所以具有以上一系列優(yōu)良的性能, 一是因?yàn)樗暮剂扛?,二是因?yàn)樘即蟛糠忠杂坞x的石墨狀態(tài)存在; ? 成分 —— w(C) = ~ % , ? w(Si) =~ % 鑄鐵中碳原子的析出,并形成石墨的過程稱為石墨化過程。 一般加熱至 300~ 350℃回火 。達(dá)到防止晶間腐蝕的效果。這是由于在晶界上析出了富 Cr的 (CrFe)23C6,而使其周圍基體形成貧Cr區(qū)造成的; 解決方法 : ①降低含碳量,使 Cr的碳化物不能析出; ②加入 Ti、 Nb等碳化物形成元素,形成穩(wěn)定的碳化物( TiC、 NbC),避免在晶界上沉淀析出Cr的碳化物; 熱處理方法: ⑴固溶處理:將鋼加熱到 1050~1150℃ ,讓所有的碳化物全部溶入 A中,然后水淬快冷,在室溫下得到單相的奧氏體組織,這種處理叫做固溶處理;處理后強(qiáng)度較低但塑性較高,并且具有耐蝕性; ⑵穩(wěn)定處理:是將含 Ti、 Nb的奧氏體不銹鋼經(jīng)固溶處理后,再經(jīng) 850~ 900℃ 保溫 1~ 4h空冷的處理。 用途: 履帶、鐵道岔道 奧氏體型不銹鋼: ? 是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的一類不銹鋼,最常見的是含 Cr量為 18%,含 Ni量為 9%的 188型不銹鋼;最典型的是 1Cr18Ni9Ti; 以 1Cr18Ni9Ti為例,介紹奧氏體型不銹鋼: 化學(xué)成分: ⑴含碳量:小于 %,含碳量較低,若含碳量過多,在奧氏體冷卻時(shí)易發(fā)生分解形成(CrFe)23C6,不能保持單相奧氏體狀態(tài); ⑵含 18%Cr:產(chǎn)生鈍化作用,阻礙陽極反應(yīng),增加耐蝕性; 鈍化: 如果基體含鉻量 WCr≥%時(shí),能在陽極區(qū)域基體表面上形成一層富 Cr的氧化物保護(hù)膜,這層膜會阻礙陽極區(qū)域的反應(yīng),并增加電極電位,致使基體的電化學(xué)腐蝕過程減緩,從而獲得一定的耐蝕性。 不銹鋼的成分、熱處理、性能 鋼號 主 要 化 學(xué) 成 分 , % 淬火 ℃ 回火 ℃ C Cr Ni Ti 類 別 機(jī)械性能 ? ?b MPa ?s MPa ?5 % HRC HB 1Cr13 ? 12~ 14 950~ 1000水 ,油 700~ 750 4Cr13 ~ 12~ 14 1050~ 1100 油 200~ 300 M型 540 345 680 400 25 4 159 50 1Cr17 ? 16~ 18 780~ 850 正火 0Cr18Ni9 ? 17~ 19 8~ 12 1010~ 1150 水 F型 A型 AF型 450 205 520 205 22 40 183 187 1Cr18Ni9Ti ? 17~ 19 9~ 12 ? ~ 920~ 1150 水 520 205 40 187 1Cr21Ni5Ti ~ 20~ 22 ~ ? ~ 950~ 1100水 ,空 600 350 20 2 . 耐熱鋼 抗氧化性: 金屬在高溫下的抗氧化能力 熱強(qiáng)性: 熱強(qiáng)性是指鋼在高溫下的強(qiáng)度 用途: 鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等 類 別 鋼號 主 要 化 學(xué) 成 分 , % 淬火 ℃ 回火 ℃ C Cr Ni Ti M型 1Cr13 ? 12~ 14 950~ 1000油 700~ 750 1Cr11MoV ~ 10~ Mo ~ 1050~ 1100空 720~ 740 A型 1Cr18Ni9Ti ? 17~ 19 8~ 11 ? ~ 920~ 1150 水 機(jī)械性能 ? ?b MPa ?s MPa 540 345 490 685 520 205 ?5 % 20 40 HB 159 159 187 3 . 耐磨鋼 ZGMn13 熱處理 : 1000℃ ~ 1100℃ ,保溫,水冷 →A,硬度低,韌性高。 M 型 —— 如 1Cr13 用于汽輪機(jī)葉片; 3Cr13 做手術(shù)器具及刀具。 電化學(xué)腐蝕是金屬在酸 、 堿 、 鹽等電介質(zhì)溶液中由于原電池的作用而引起的腐蝕 。 化學(xué)腐蝕是金屬直接與周圍介質(zhì)發(fā)生純化學(xué)作用 。 沒有絕對不銹 、 不受腐蝕的鋼種 。 最終組織 —— 回火 M + 碳化物 + 少量 A 39。 最終熱處理 — 淬火 +( 70~ 80℃ ) 冷處理 + 低溫回火 + 時(shí)效處理 時(shí)效處理: 120~ 130℃ ,保溫幾~幾十小時(shí),使 M、 A 39。 應(yīng)用 簡單量具 — T10A、 T12A 等。 大型模具 —— 3Cr2W8V等,淬透性好。Mo、 W↓高溫回火脆性 。 含碳量 %%C 合金元素 —— Cr、 Mn、 Ni、 Mo、 W等。 Mo、 V—— ↑淬透性 ↑回火穩(wěn)定性,細(xì)化晶粒、 ↑ 強(qiáng)度和韌性 , 鍛造 — 等溫退火 — 機(jī)加工 — 淬火回火 — 精磨或電火花加工 — 成品 (2)熱模具鋼 —— 熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等 。 大型模具 —— Cr1 Cr12MoV 等,熱處理變形小。 性能 —— 高硬度、耐磨性,足夠韌性。 應(yīng)用 —— 高速車刀、鉆頭、銑刀等。 最終組織 (右圖):回火 M + 粒狀碳化物 + 少量 A 39。 淬火 , 1280 ℃ —— 增加 A中合金含量、淬后得高硬度 M ,提高回火后熱硬性。 回火組織為 : 回火馬氏體+碳化物+少量的殘余奧氏體。三次回火 ; 560℃ 原因 : 在此溫度區(qū),一部分碳和合金元素從殘余奧氏體中析出,合金元素與碳形成碳化物,起到彌散強(qiáng)化的作用;由于碳和合金元素的析出,使殘余奧氏體的穩(wěn)定性下降,在隨后的冷卻中可轉(zhuǎn)變?yōu)?M,從而使硬度增高; 即二次硬化作用 ; 三次回火的原因: 高速鋼淬火后的殘余奧氏體量達(dá) 2530%,一回火后難以全部消除,經(jīng)三次回火即可使殘余奧氏體減至最低量(一次回火后約剩 10%,二次回火約剩 35%,三次回火約剩 1%2%)。硬度為HRC62~ 64。 所以在不發(fā)生過熱的前提下 , 高速鋼的淬火溫度愈高 , 其紅硬性則愈好 。 溫度超過1300℃ , 各元素的溶解量雖有增加 , 但奧氏體晶粒則急劇長
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