机械制造基础第5章碳素钢与合金钢.doc

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1、机械制造基础第5章碳素钢与合金钢复习与思考题5-1合金元素对铁碳合金相图有什么影响？这种影响有什么意义？答：1.改变了奥氏体区的范围铜、猛、謀等这类合金元素使A3、A1温度下降，GS线向左下方移动，这类元素大都具有面心立方晶格，随看镒、银含量的增大，会使相图中奥氏体区一直延展到室温下。铝、鎔、钮、钩、机、硅、钛等，这类合金元素使A3和A1温度升高，GS线向左上方移动，如图5.3.1b所示。随着钢中这类元素含量的增大，可使相图中奥氏体区消失，此时，钢在室温下的平衡组织是单相的铁素体,这种钢称为铁素体钢。2.改变Fe-Fe3

2、C相图S、E点位置大多数合金元素均能使S点、E点左移。共析钢中碳的质量分数就不是?c=0.77%,而是?c<0.77%o出现共晶组织的最低碳的质量分数不再是?c=2.11%,而是?c<2.11%o例如，含?c=0.4%的碳钢原属亚共析钢，当加入?Cr=12%后就成了共析钢。乂如含?c=0.7%〜0.8%的高速钢，由于大量合金元素的加入，在铸态组织屮却出现合金莱氏体，这种钢称为莱氏体钢。5-2合金元素对钢的热处理过程冇何影响？试从加热冷却两方面加以说明。答：1.合金元素对钢加热时转变影响合金钢加热时奥氏体形成过程基本上与碳

3、钢相同，但合金元素会影响奥氏体的形成速度，英主要原因是合金元素的加入而改变了碳在钢中的扩散速度所致。大多数合金元素(除钻，镰外)，减缓了碳原子向奥氏体屮的溶入与扩散速度，所以大大减缓奥氏体的形成过程。2.合金元素对钢冷却转变的影响(1)合金元素对过冷奥氏体等温转变的影响除钻外，大多数合金元素溶入奥氏体后降低原子扩散速度，使奥氏体稳定性增加，从而使C曲线右移。由于合金元素使C曲线右移，故降低了钢的马氏体临界冷却速度，增大了钢的淬透性。(2)合金元素对过冷奥氏体向马氏体转变的影响除钻、铝外，大多数合金元素溶入奥氏体后，使马氏

4、体转变温度Ms和Mf降低，其中辂、鎳、鎰作用较强。5-3为什么调质钢的碳含量均为中碳？合金调质钢中常含冇那些元素?它们在调质钢屮起什么作用？答：调质钢碳的质量分数一般在?c二0・30%〜0.55%之间，碳的质量分数过低不易淬硬，冋火后达不到所需要的强度；如果碳的质量分数过高，则零件韧性较差。合金调质钢中常含冇镒、鎔、银、硼，主要目的是增加钢的淬透性。全部淬透的零件在高温回火后可以获得均匀的综合力学性能。主加元素（除硼外）都冇较显著强化铁素体的作用，并且当它们含量在一定范围时还可提高铁互体的韧性。5-4为什么常用弹簧钢在淬

5、火后一般要中温冋火？冋火后的硬度大致是多少？答：热成形弹簧钢在淬火后一般需要中温回火（350~500°C）处理，得到回火屈氏体，具有高的规定非比例伸长应力与疲劳强度，硬度一般为42HRC~48HRC。5-5对一（+）字旋具（螺丝刀）性能冇何要求？选择何种材料？要求硬度多少？答：对一（+）字旋具（螺丝刀）性能要求高的硬度、高耐磨性、足够的韧性和塑性。一般用的螺丝刀可以用碳钢做，材料T7,淬火+低温冋火后硬度60HRC左右。5-6用9SiCr钢制成圆板牙，英工艺流程为：锻造一球化退火一机械加工一淬火一低温回火磨平面开槽加工。

6、试分析：（1）球化退火、淬火及低温回火的冃的。答：球化退火目的：消除和改善锻造所造成的组织缺陷及内应力；使二次渗碳体及珠光体屮片状渗碳体球状化，从而降低硬度，改善切削加工性。淬火目的：得到马氏体组织，使圆板牙的强度、硬度提高。低温回火冃的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火内应力。（2）球化退火、淬火及低温回火的大致工艺参数。答：球化退火大致工艺参数：780°C加热，炉冷淬火大致工艺参数：830-860°C淬火加热温度，油冷低温回火大致工艺参数：200°C回火，空冷5-7高速钢经铸造后为什么要反复锻造？锻造后切削加工

7、前为什么必须要退火？淬火温度选择在高温（1280°C）的目的何在？淬火后为什么需耍经过三次以上回火？它在560°C回火是否是调质处理？答：由于高速工具钢含冇大量合金元素，故铸态组织出现莱氏体，属于莱氏体钢。其中共晶碳化物呈鱼骨状且分布很不均匀，造成强度及韧性下降。这些碳化物不能用热处理来消除，必须通过高温轧制及反复锻造将其击碎，并使碳化物呈小块状均匀分布在基体上。因此，高速工具钢反复锻造的冃的不仅仅在于成形，更重要的是打碎莱氏体屮粗大的碳化物。因高速工具钢的奥氏体稳定性很好，经锻造后空冷，也会发生马氏体转变。为了改善其切

8、削加工性能，消除残余内应力，并为最终热处理作组织准备，必须进行退火。高速工具钢淬火加热温度为1270-1280°C,其目的是为了提高红硬性。由于高速钢的红硬性主要决定于马氏体屮合金元素的含量，即加热时溶入奥氏体中的合金元素量。对W18Cr4V钢，随着加热温度升高，溶入奥氏体屮的合金元素量增加，为了使钩、钮、机元素尽可