精选工程材料第四章习题答案.docx

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1、工程材料第四章习题答案得二次硬化的效果。淬火后为何三次回火：因为剩余奥氏体的量较大(30%),需要屡次回火才能消 除(5%以下)。同时，为了消除较大的剩余应力。高速钢560C回火是否属于调质处理：不是调质。由于存在二次硬化，高速钢的 红硬性好，在560c回火仍能保持高硬度。7、试比较分析T9碳素工具钢与9SiCr合金工具钢: 为什么9SiCr钢热处理温度比T9高?为了保证合金元素溶入奥氏体，形成合金奥氏体，最终形成合金马氏体，在回 火时析出合金碳化物，以提高红硬性。(2)直径为3040mm的9SiCr钢在油中冷却能淬透，相同尺寸的T9在油中能否淬透?相同尺寸的T9在油中不能淬透。因为，合金元素

2、的参加，提高了钢的淬透性。(3)为什么T9制造的刀具刃部受热至200250 其硬度和耐磨性迅速下降，以至于失效，而9SiCr钢刀具刃部在230250条件下工作，硬度仍不低于HRC60,且耐磨性能良好，尚可维持正常工作?T9属于碳素工具钢，其红硬性较差，不适合于在200C以上工作。而9SiCr属于低合金工具钢，合金元素提高了淬透性，并形成合金马氏体，在回火时析出 合金碳化物，以提高红硬性。 为什么9SiCr钢比较适合制造要求变形小的、硬度较高的(HRC60-63)、 耐磨性能良好的圆板牙等薄刃刀具？ 9SiCr钢制圆板牙如何进行热处理？试对其热处理工艺进行分析。淬透性好，在冷速较缓的油中即可淬透

3、。因此可以制造较复杂的，要求变形小 的工具如圆板牙等。9SiCr钢制圆板牙如何进行热处理:锻造一一正火+球化退火一一机加工一一淬火+低温回火一一精加工 正火+球化退火：彻底消除网状渗碳体，到达切削加工要求的硬度 淬火：实现马氏体强化。组织：M+A未溶Cm, HRC60以上10低温回火：保持高硬度，改善塑韧性。组织：M回+未溶Cm+A，（少量），HRC608、为以下工件选择适宜的材料和热处理方法：工件：发动机连杆螺栓、发动机排气门弹簧、键床键杆、自行车车架、车辆缓 冲弹簧、车床未座顶尖、机用大钻头、螺丝刀、车床丝杠螺母、高速粗车铸铁 的车刀、普通机床地脚螺栓材料：38CrMoAlA、40Cr 4

4、5、Q235、50CrVA T7 T10 Q295、W18Cr4V 60Si2Mn发动机连杆螺栓：40Cr完全退火，调质发动机排气门弹簧：50CrVA （要求耐热），完全退火，淬火+中温回火车辆缓冲弹簧：60Si2Mn,完全退火，淬火+中温回火镇床锤杆：38CrMoAlA （高级轴类零件），完全退火，渗氮（或碳氮共渗）+淬 火+低温回火自行车车架：Q235,成型+焊接，不用热处理车床未座顶尖：45,完全退火，调质机用大钻头：T7 （考虑冲击力），球化退火，淬火+低温回火螺丝刀：T10,球化退火，淬火+低温回火车床丝杠螺母：铜合金高速粗车铸铁的车刀：W18Cr4V,球化退火，淬火+低温回火普通机

5、床地脚螺栓：Q295,不用热处理11工程材料作业（4）答案i.解释以下现象: （1）在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。奥氏体形成分为形核、长大、剩余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。多 数合金元素减缓A形成，Cr Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大,形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往 往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。Co、Ni等局部非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等

6、合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证 奥氏体均匀化。（加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥 氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温 下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶 界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。所以，合金钢虽然热处理 加热温度高，但一般不用担忧晶粒粗大。强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B） 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的

7、合金钢比碳钢具有较高的回火稳定 性。回火过程一般分为：马氏体分解、剩余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳 化物长大。合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和剩余奥氏体的转变（即在较 高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大 而保持较大的弥散度。因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火 稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的 硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。） 为何含C大于0.4%,含Cr大于12%的Cr钢属于过共析钢，含碳1.5%, 含G42%的钢属

8、于莱氏体钢。在合金元素的作用下，使得铁碳相图的S点（即 0.77%）和E点（即 Ni Si等,提高钢的淬透性,同时强化铁素体,提高基体强度。4.指出以下合金钢的类别，用途，含碳量和合金元素的作用，热处理特点：20CrMnTi 40MnB, 60Si2Mn, 9SiCr, GCrl5, W18Cr4V, Crl2MoV,5CrMnMo牌号名称：合金渗碳钢成分：（1）含碳量：0.2%,低碳；（2）合金元素及作用：Cr, Mn：提高淬透性Ti：细化晶粒（渗 碳温度高920）热处理特点：正火一渗碳+淬火+低温回火热处理组织及硬度：心部外表T, M 回，F少回火M+合金渗碳体+A，少HRC25HRC60

9、ak700kJ/m2用途举例：汽车变速齿轮、凸轮轴， 活塞销等20CrMnTi40MnB名称：合金调质钢成分：（1）含碳量：0.4%,中碳；4（2）合金元素及作用：Cr,Mn：提高淬透性热处理特点: 完全退火一 整体调质（淬火（油） +高温回火）（局部或外表）高频加热外表淬火+ 低温回火（假设要求外表耐磨） 热处理组织及硬度：调质：S回HRC25外表淬火+低回：M回 HRC58用途举例：齿轮、轴类，连杆，螺栓等。60Si2Mn名称：合金弹簧钢，专用结构钢，制造弹簧和其他弹性零件。成分：（1）含碳量：0.6%,中高碳（高于调质钢）;（2）合金元素及作用：Si, Mn：提高淬透性，也提高屈强比。

10、热处理特点：完全退火一 淬火+中温回火一喷丸强化 热处理组织及硬度：T 回 HRC40用途举例：汽车板簧、床垫弹簧 热成型弹簧：如汽车板簧扁钢下料一加热压弯成型一淬火一中温回火一喷丸强化 冷成型弹簧：螺旋弹簧9SiCr冷拉钢丝（淬火中温回火钢丝） 一冷卷成型一去应力退火一成品 名称：低合金工具钢 成分：（1）含碳量：0.9%,高碳。（2）合金元素及作用：Cr、Mn Si, W、V：提高淬透性和回火稳定性。提高硬度，耐磨性。防止晶粒粗大。热处理特点:粒粗大。热处理特点:球化退火淬火（油）+低温回火GCrl5GCrl5热处理组织及硬度： M回+粒状碳化物+A，HRC60-65 用途举例：丝锥、板牙

11、、量规。 名称：滚动轴承钢成分：（1）含碳量：0.95-1.05%,高 碳，保证高硬度和耐磨性。（2）合金元素及作用：Cr：1.30-1.65%,提高淬透性；形成合金渗碳体,提高耐磨性,提高疲劳强度。热处理特点：球化退火一 淬火（油）+低温回火热处理组织及硬度：M回+粒状碳化物+A，HRC60用途举例：滚珠、滚柱、滚针等；冷W18Cr4V冲压模具，量具，丝杠等。 名称：高速钢成分：（1）含碳量：0.7.L5%,高碳, 保证与合金元素形成足够数量的碳 化物，同时保证有一定数量溶入奥氏 体，保证马氏体硬度。（2）合金元素及作用：Cr、V：提高淬透性，W Mo：保证红硬性。V：提高耐磨性，细化晶粒。

12、热处理特点：屡次锻造一等温 退火一淬火（两次预热，分级淬火, 油冷）+低温回火（560三次, 每次1小时） 热处理组织及硬度:淬火组织：M+粒状碳化物+A，（大量 2025 %） HRC 63回火组织：M回+粒状碳化物 +A5 （少量 12%） HRC63-66用途举例：丝锥、板牙、量规。Crl2MoV名称：冷作模具钢成分：（1）含碳量：1.0%,高碳, 保证高硬度和高耐磨性。（2）合金元素及作用：Cr V、 W、M。形成难溶碳化物，提高耐磨 性，尤其是Cr, Crl2含Cr到达 12%,提高耐磨性同时还显著提高钢 的淬透性。 热处理特点：一次硬化法：950”000淬火一150180 回火 H

13、RC61-64二次硬化法：1100/1500淬火一 510520三次回火 HRC60-62 （红 硬性高400-450、耐磨，但韧性差） 热处理组织及硬度：M回+粒状碳化 物+A，（少量12%）用途举例：冷冲模、压印模、拉延模5CrMnMo名称：热作模具钢成分：(1)含碳量：0.5%,中碳， 保证高强度、高韧性、较高硬度 (HRC35-52)和较高热疲劳抗力。(2)合金元素及作用：Cr、 Mn等。Cr提高钢的淬透性。Mo产 生二次硬化，同时防止高温回火脆 性。热处理特点：退火一淬火高温回火 (550)(与调质钢相似)热处理组织及硬度：S回 HRC39-47用途举例：小型热锻模、热锻模5、庞国星

14、教材P110： 4-1：见教材，不提供答案。6、高速钢铸造后为什么反复锻造？高速钢切削加工前又为什么进行低温奥氏体化退火？该钢淬火加热温度为什么高达1280?淬火后为何三次回火？高速钢560C回火是否属于调质处理？为什么？(1)高速钢铸造后为什么反复锻造：高速钢是莱氏体钢，铸造组织成分不均匀,偏析严重，存在大量的粗大碳化物，将降低钢的韧性。碳化物不能采用热处理工艺消除，只能采用反复锻造将其打碎，使之均匀分布。高速钢切削加工前又为什么进行低温奥氏体化退火：即球化退火，降低硬度,便于切削加工。该钢淬火加热温度为什么高达1280C：保证合金元素(W、Cr)溶入奥氏体，形 成合金奥氏体，才能保证形成合金马氏体，并在回火时，析出合金碳化物，获