浙大机械制造基础考试复习讲解Word下载.docx
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sb段:
强化阶段
bk段:
缩颈阶段
k处:
断裂
【第4章钢的热处理】
P59-1:
热处理加热时的奥氏体晶粒大小与哪些因素有关?
1.加热温度:
温度越高,晶粒长大越明显。
2.保温时间:
保温时间长,奥氏体晶粒粗大。
3.合金元素:
阻止奥氏体晶粒长大:
能形成稳定碳化物元素(钛、钒、锆、钨、铬等)
形成不溶于奥氏体的氧化物及氮化物的元素(铝)
促进石墨化的元素(硅、镍、钴)
在结构自由存在的元素(铜)
加速奥氏体长大:
锰、磷
4.原始组织:
接近平衡状态的组织有利于获得细奥氏体晶粒。
过冷奥氏体:
因相变和扩散都需要时间,过冷到A1线以下的奥氏体不能立即发生转变,暂时处于不稳定状态奥氏体。
不同过冷度下,过冷奥氏体可能转变为贝氏体、马氏体等介稳定组织。
P59-2:
过冷奥氏体在不同温度等温转变时,可获得哪些转变产物?
高温[750℃(A1)~550℃]→珠光体(P)[实际上还有索氏体(S)和屈氏体(T)]
中温[550℃~240℃(Ms)]→贝氏体(B)
低温[240℃(Ms)~-40℃(Mf)]→马氏体(M)
退火:
将金属构件加热到高于或低于临界点(Ac1或Ac3)的某一温度,保持一定时间,随后缓慢冷却,从而获得接近平衡状态的组织与性能的金属热处理工艺。
特点:
冷却速度慢,得到珠光体。
目的:
软化钢件、消除内应力、细化晶粒、改变碳化物的形态及分布。
分类:
完全退火:
Ac3以上保温,完全转变为奥氏体,然后缓冷。
适用对象:
亚共析钢
等温退火:
加热保温后,快速冷却至低于Ar1,保温使奥氏体全部分解,再空冷。
合金工具钢、高合金钢
球化退火:
使碳化物球化。
加热到Ac1+20~30℃,保温,各工艺按不同方式冷却。
共析钢、过共析钢
扩散退火(均匀化退火):
高温加热Ac3+150~200℃,长时间保温,慢速冷却。
合金钢、重要铸钢件
应用:
消除铸造过程中的组织不均匀性(如枝晶偏析)
枝晶偏析:
在一个晶粒内化学成份分布不均匀的现象。
去应力退火(低温退火):
加热到Ar1以下某一温度,缓冷。
消除铸件、锻件、焊接件以及切削加工后的残余应力。
正火:
将钢件加热到上临界点(Ac3或Acm)以上40~60℃或更高的温度,保温达到完全奥氏体化后,在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。
空冷,得到索氏体。
晶粒较细小,强度、硬度比退火略高。
晶粒细化,均匀组织,调整硬度。
适用范围:
普通结构零件的最终热处理。
亚共析钢淬火前的预备热处理。
低碳钢提高强度与硬度。
过共析钢以消除网状Fe3C。
用于消除魏氏组织(针状铁素体)。
淬火:
将钢件加热到奥氏体化温度(Ac3或Ac1以上)并保持一定时间,然后以大于临界冷却速度冷却,以获得非扩散型转变组织,如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺。
特点:
在冷却剂中以适当速度冷却,得到马氏体(主要)、贝氏体。
目的:
使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体,配合不同温度的回火,以提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度及韧性等。
淬火方法:
1.单液淬火:
加热、保温后,在一种冷却介质中冷却。
2.双液淬火:
加热、保温后,先水冷,温度降至300℃时再油冷。
3.马氏体分级淬火:
在略高于Ms点热浴中保温,再放在空气/油/硝盐浴中冷却。
用于:
高碳、高合金钢
4.贝氏体等温淬火:
加热、保温后,在高于Ms点的盐浴中使A-体转变为B下-体。
尺寸不大、形状复杂、要求高的弹簧、小齿轮、丝锥等
5.冷处理:
淬火后,放入更低温度(<
0℃)冷却。
要求高硬度、高耐磨性的零件
6.局部淬火:
局部加热+全部冷却、或:
全部加热+局部冷却
局部要求高硬度、高耐磨性的零件
7.预冷淬火:
加热、保温后,先在A1以上空冷,再淬入冷却介质。
目的:
减少淬火变形。
回火:
将淬火后的钢,在AC1以下加热、保温后冷却下来的热处理工艺。
降低脆性,消除或减少内应力。
获得工件所要求的机械性能。
稳定工件尺寸。
对退火难以软化的某些合金钢,采用高温回火将硬度降低,以利切削加工。
回火工艺:
1.低温回火:
温度:
150-250℃
组织:
回火马氏体
硬度:
HRC58-64
消除部分应力,获得回火马氏体
适用范围:
2.中温回火:
温度:
350-500℃
回火屈氏体(弹性极限和屈服强度高,也具有一定的韧性)
HRC35-45
①消除内应力;
②获得高的弹性极限、屈服强度及适当的韧性
弹性零件
3.高温回火(调质处理):
500-650℃
回火索氏体(综合机械性能最好,即强度、塑性和韧性都比较好)
HB200-350(HRC25-35)(0.3-0.5%C)
要求综合机械性能良好的零件。
不能用正火代替。
调质处理:
淬火+高温回火
P60-5:
正火与退火相比有何异同?
异:
组织:
正火得到索氏体;
退火得到珠光体。
加热温度:
正火加热到奥氏体化温度;
退火根据目的不同,温度可高可低。
冷却速度、冷却方式:
正火空冷;
退火缓冷(随炉冷却)。
正火消除过热组织;
退火消除成分偏析,去除内应力。
强度、硬度:
正火组织的强度和硬度略大于退火组织。
同:
属于热处理,细化晶粒,改善材料性能,适用范围广。
P60-6:
亚共析钢采用完全退火,过共析钢采用球化退火,为什么?
等温退火?
球化退火:
碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等钢材经轧制、锻造后空冷,所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体,硬而脆,难以切削加工,淬火时容易变形和开裂。
经球化退火,得到球状珠光体组织,渗碳体呈球状颗粒,弥散分布在铁素体基体上,硬度低,便于切削加工,淬火时奥氏体晶粒不易长大,使工件变形和开裂少。
完全退火:
只适用于亚共析钢,不宜用于过共析钢。
因为过共析钢缓冷后会析出网状二次渗碳体,使钢的强度、塑性和韧性大大降低。
所谓“完全”是指退火时钢的内部组织全部进行了重结晶。
通过完全退火来细化晶粒,均匀组织,消除内应力,降低硬度,便于切削加工,并为加工后零件的淬火作准备。
等温退火:
与完全退火加热温度完全相同,只是冷却的方式有差别。
等温退火是以较快的速度冷却到A1以下某一温度,保温一定时间使奥氏体转变为珠光体组织,然后空冷。
合金钢的奥氏体比较稳定,采用等温退火可大大缩短退火周期。
【第5章机械工程材料】
钢牌号的含义,如:
Q235:
最低屈服强度为235MPa的碳素结构钢(Q>
300则为低合金高强度钢)
45:
含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
(数字表示万分之几)
T8:
含碳量为0.8%的碳素工具钢。
(数字表示千分之几)
4种铸铁(HT、KT、QT、RuT)的形状结构:
灰铸铁(HT):
碳以片状石墨形式存在
球墨铸铁(QT):
碳以球状石墨形式存在
可锻铸铁(KT):
碳以团絮状石墨形式存在
蠕墨铸铁(RuT):
碳以蠕虫状石墨形式存在
合金钢:
为了改善钢的性能,有意加入一定合金元素的钢。
合金元素对钢的影响:
1.Ni、Co、Mn使A1、A3线下降,奥氏体区扩大;
Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si则相反。
2.除Mn外,使奥氏体化过程减慢,并阻碍奥氏体晶粒的长大,细化晶粒。
3.除Co外,提高过冷奥氏体稳定性,C曲线右移。
4.Co、Al使Ms、Mf点下降。
5.减慢回火时组织分解和转变的速度、增加回火抗力、回火稳定性,回火时硬度下降少。
6.产生固溶强化,提高强度硬度、降低塑性韧性。
7.沉淀强化(“沉淀型”的“二次硬化”)。
8.提高淬透性(主要Cr)。
9.提高红硬性。
10.提高耐磨性。
11.其他:
改善焊接性能、改善切削性能、增加尺寸稳定性。
了解以下材料在性能与应用上的区别:
材料
分类
合金元素作用
应用
45
优质碳素结构钢
齿轮、轴
65
冷成型弹簧
60Si2Mn
合金弹簧钢
Si/Mn强化铁素体
汽车板弹簧
9SiCr
合金刀具钢-低合金工具钢
Cr提高淬透性
低速手工刀具
W18Cr4V
合金刀具钢-高速钢
V提高耐磨性、热硬性
耐高温刀具
2Cr13
不锈钢
Cr防腐蚀
受冲击载荷的零件、盛酸液或食品的容器
16Mn
低合金钢
Mn提高强度、硬度、淬性
无缝钢管
弹簧钢:
要求:
具有高的弹性极限(σe),保证弹性变形能力和承载能力;
具有高的疲劳强度(σ-1),以免在交变应力作用下产生疲劳断裂,保证寿命;
具有足够的冲击韧性,防止受冲击时发生脆性断裂。
Si、Mn、Cr:
提高淬透性、强化铁素体
W、V:
增加高温强度、细化晶粒
常用型号:
50V:
小汽车弹簧;
65Mn:
汽车座垫弹簧;
55Si2Mn、60Si2MnA:
制造方法:
冷成型、热成型
冷成型弹簧:
D<
7mm,白钢丝直接冷卷成型;
使用65,70,75,85,T8,T9,65Mn等,大都用碳钢;
成型后要200-300℃去应力退火。
热成型弹簧:
D>
10-14mm,成型后淬火+中温回火(400-500℃)。
【第6章铸造、锻压与焊接】
P181-2:
铸件产生缩孔、缩松的原因和防止方法:
缩孔的基本原因:
液态收缩、凝固收缩(金属从液态凝固、冷却时产生体积和尺寸的缩减)。
缩孔:
铸件在凝固中,由于补缩不良而产生的孔洞。
逐层凝固易产生缩孔。
(左图)
缩松:
铸件某一区域中分散而细小的缩孔。
(右图)
防止方法:
1.采用顺序凝固原则:
使铸件按规定方向按薄壁--厚壁--到冒口的顺序依次凝固,让缩孔转移到冒口中去,从而获得致密的铸件的原则。
实施方法:
内浇道+冒口+冷铁。
2.加压补缩:
铸型置于压力罐中,浇注后使铸件在压力下凝固,可显著减少显微缩松。
3.选择合适的合金:
不同成分的合金,凝固方式不同,总体积收缩量不同;
共晶成分的铁碳合金凝固区间最小,收缩量最小。
实际生产中碳、硅含量应在4.3%附近。
分型面的选择原则:
图见ppt58-60页
分型面:
铸型组元间的接合面。
基本原则:
保证质量的前提下,尽可能简化工艺。
1.铸件全部或大部置于下箱:
加工面及基准面应尽量放在同一砂箱中,避免错箱而影响质量。
2.分型面尽量少而平。
3.应尽量减少分型面数量,最好只有一个分型面。
4.应尽量减少型芯和活块的数量,以简化制模、造型、合箱等工序。
5.为便于造型、下芯、合箱及检验型腔尺寸,应尽量使型腔和主要型芯处于下箱。
6.分型面应选在铸件最大截面处
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