【正文】 ，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(dòng)機(jī)汽缸、排氣閥、精密絲杠、鏜床主軸汽輪機(jī)閥門、閥桿等。碳鋼及鑄鐵也可用氮化提高表面的硬度。滲碳使低碳鋼件表面獲得高碳濃度（碳 質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1 ），經(jīng)過適當(dāng)熱處理后，可提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)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(shí)受嚴(yán)重磨損和較大沖擊的零件，如齒輪、活塞銷、套筒等?；铱阼T鐵制造的導(dǎo)軌、缸體內(nèi)壁等常用表面淬火提高硬度和耐磨性。這類鋼經(jīng)預(yù)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(jī)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。 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。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(qiáng)度、硬度相近，但是回火索氏體的韌性、塑性要好得多。乙廠采用調(diào)質(zhì)處理，其組織為回火索氏體。 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(dá)到硬度要求，試分析甲、乙兩廠的組織和性能差別。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?yàn)檎鸾M織：索氏體。 硬度基本均勻分布。 （ 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。 （ 2） 60 鋼彈簧的淬火溫度為 840℃（油冷）回火溫度為 480℃。 （ 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℃。故加熱到 780℃的試樣淬火后未溶碳化物量較多。 （ 4）將試樣加熱到 900℃時(shí)，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(shí)，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?jǐn)?shù)必然降低（奧氏體中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)可用鐵碳相圖確定：約為 % ），因此加熱到 780℃時(shí)的試樣淬火后馬氏體中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少。試分析： （ 1） 哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？ （ 2） 哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少？ （ 3） 哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體量較多？ （ 4） 哪個(gè)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。 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(xì)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。退火后的組織：球化體（鐵素體基體 +球狀滲碳體）。 ⑶ 球 化退火。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(xì)化，消除魏氏組織，以提高性能，同時(shí)消除內(nèi)應(yīng)力。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。退火目的：消除加工硬化現(xiàn)象，恢復(fù)鋼板的韌性和塑性。 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。水冷后 I 區(qū)部分的組織為：馬氏體。水冷后Ⅱ區(qū)部分的組織為：鐵素體 +馬氏體。加熱到Ⅲ區(qū)的部分組織為：回火索氏體。 答：加熱到Ⅲ區(qū)的部 分，加熱溫度丁低于相變臨界點(diǎn)溫度 Ac1，不發(fā)生相變。 2調(diào)質(zhì)處理后的 40 鋼齒輪，經(jīng)高頻感應(yīng)加熱后的溫度分布如圖 110 所示。 f：珠光體，退火。 d：下貝氏體，等溫淬火。 b：馬氏體十殘余奧氏體，分級淬火。 2直徑為 6mm 的共析鋼小試樣加熱到相變點(diǎn) Al 以上 30℃，用圖 1— 9 所示的冷卻曲線進(jìn)行冷卻，試分析所得到的組織，說明各屬于什么熱處理方法。需要進(jìn)行回火 ? 答：鋼件淬火后，為了消除內(nèi)應(yīng)力并獲得所要求的組織和性能，必須將其加熱到 Acl 以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間進(jìn)行回火處理。 高碳馬氏體由于碳的過飽和度大，晶格嚴(yán)重畸變，淬火應(yīng)力大，同時(shí)存在孿晶結(jié)構(gòu)和高密度顯微裂紋，所以脆性大，塑性 、韌性極差。馬氏體形成后，碳及合金元素向位錯(cuò)或其他缺陷擴(kuò)散偏聚析出，釘扎位錯(cuò)，使位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)（馬氏體時(shí)效強(qiáng)化）。 由于過飽和的間隙碳原子造成晶格的嚴(yán)重畸變，形成強(qiáng)烈的應(yīng)力場并與位錯(cuò)發(fā)生強(qiáng)烈的交互作用產(chǎn)生固溶強(qiáng)化?；鼗瘃R氏體和馬氏體相比，內(nèi)應(yīng)力小、韌性提高，同時(shí)保持了馬氏體的高硬度和高耐磨性。回火馬氏體是淬火馬氏體經(jīng)低溫回火形成的。馬氏體是不穩(wěn)定的，在工作中會(huì)發(fā)生分解，導(dǎo)致零件尺寸發(fā)生變化。 馬氏體是鋼淬 火后的主要組織，低碳馬氏體為板條狀、高碳馬氏體為針狀?；鼗鹚魇象w是鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 (淬火 +高溫回火 )后形成的，淬火馬氏體在高溫回火條件下過飽和的碳原子全部脫溶析出為粒狀滲碳體、自身轉(zhuǎn)變?yōu)殍F索體，即回火索氏體是細(xì)小的粒狀滲碳體彌散的分布在鐵素體基體上。 答：索氏體是鋼 的過冷奧氏體在高溫轉(zhuǎn)變溫度 (620℃左右 )等溫轉(zhuǎn)變或在正火條件下形成的主要組織。 （ 4）馬氏體形成時(shí)體積膨脹，在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致開裂。奧氏體中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，則 MS、Mf 和越低，殘余 A 質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高。 （ 3）馬氏體轉(zhuǎn)變是不徹底的。 （ 2）馬氏體的形成速度很快。馬氏 體就是碳α Fe 中的過飽和固溶體。 答：過冷 A 轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是低溫轉(zhuǎn)變過程，轉(zhuǎn)變溫度在 MS～ Mf，之間，其基本特點(diǎn)如下： （ 1）過冷 A 轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。奧氏體再空冷下來時(shí)，細(xì)小的奧氏體晶粒通過重結(jié)晶又轉(zhuǎn)變成鐵素體十索氏體，此時(shí)的組織就比熱軋空冷的 45 鋼組織細(xì)，達(dá)到細(xì)化和均勻組織的目的。奧氏體在鐵素體和滲碳體的界面處形核。 2熱軋空冷的 45 鋼鋼材在重新加熱到超過臨界點(diǎn)后再空冷下來時(shí)，組織為什么能細(xì)化 ? 答：熱軋空冷的 45 鋼 在室溫時(shí)組織為鐵素體十索氏體。金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，也叫做重結(jié)晶。 有些金屬在固態(tài)下，存在兩種或兩種以上的晶格形式，如鐵、鈷、鈦等。 再結(jié)晶和重結(jié)晶有何不同？ 答 ：再結(jié)晶是指冷變形（冷加工）的金屬加熱到最低再結(jié)晶溫度以上，通過原子擴(kuò)散，使被拉長（或壓扁）、破碎的晶粒通過重新形核、長大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶，同時(shí)消除加工硬化現(xiàn)象，使金屬的強(qiáng)度和 硬度、塑性和韌性恢復(fù)至變形前的水平。試分析強(qiáng)化原因。當(dāng)變形度達(dá)到 2％～ 10％時(shí)，金屬中少數(shù)晶粒變形，變形分布很不均勻，所以再結(jié)晶時(shí)生成的晶核少，晶粒大小相差極大，非常有利于晶粒發(fā)生吞并過程而很快長大，結(jié)果得到 極粗大的晶粒。使品粒發(fā)生異常長大的預(yù)先變形度稱做臨界變形度。 1何謂臨界變形度 ?分析造成臨界變形度的原因。 1已知金屬鎢、鉛的熔點(diǎn)分別為 3380℃和 327℃，試計(jì)算它們的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢在 9000C 加丁、鉛在室溫加丁時(shí)各為何種加工 ? 答：金屬的最低再結(jié)晶溫度為： T 再 ＝ (～ )T 熔點(diǎn) 對金屬鎢 ： T 熔點(diǎn) ＝ 273 十 3380＝ 3653K T 再 ＝ (～ )T 熔點(diǎn) ＝ l 279～ 146l K＝ 1006～ l188℃ 在 900℃對金屬鎢進(jìn)行加工，略低于其最低再結(jié)晶溫度，應(yīng)屬冷加工。 (d)BCC： (110)晶面是滑移面，晶向也是滑移方向，但不在 (110)晶面上，故兩者不能構(gòu)成滑移系。 (b)FCC： (111)晶面是滑移面，其上的 [110]晶向也是滑移方向，兩者能構(gòu)成滑移系。另外，由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成，使金屬的性能產(chǎn)生各向異性。塑性和韌性明顯下降。金屬塑性變形到很大程度 (70％以上 )時(shí)，由于晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使備品粒的位向趨近于一致，形成特殊的擇優(yōu)取向，這種有序化的結(jié)構(gòu)叫做形變織構(gòu)。當(dāng)變形量很大時(shí)，晶粒變成細(xì)條狀 (拉伸時(shí) )，金屬中的夾雜物也被拉長，形成纖維組織。晶粒越細(xì)，金屬的變形越分散，減少了應(yīng)力集中，推遲裂紋的形成和發(fā)展，使金屬在斷裂之前可發(fā)生較大的塑性變形，因此使金屬的塑性提高。當(dāng)位錯(cuò)在晶界受阻逐漸堆 積時(shí)，其他晶粒發(fā)生滑移。一些晶粒的滑移