简答重理工资料库综述.docx

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简答重理工资料库综述

简答题

1、写出下列零件的淬火及回火温度，并说明回火后所得到的组织。

（10分）

1、45钢制作的轴（要求综合机械性能好）

调质处理：

淬火（850℃），回火（600℃）得到回火索氏体（或S回）

2、T12钢制作的锉刀

正火（920℃）+球化退火（780℃）+淬火（750℃）+回火或低温回火（200℃）得到回火马氏体（或M回）+少量粒状渗碳体（Fe3C粒）

2、说出产生下列现象的原因：

（每题5分，共15分）

（1）在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高

过1.因为在钢中当含碳量超0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状使钢的脆性增加，导致强度下降

（2）在1100℃，含碳0.4%的钢能进行锻造，含碳4.0%的铸铁不能进行锻造。

在1100℃，含碳0.4%的钢的组织为奥氏体组织，塑性好，因此适于锻造，含碳

4.0%的铸铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适于锻造。

（3）、用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃保温，保温后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂

答：

由于冷拔钢丝在生产过程中受到挤压作用产生了加工硬化（2分）使钢丝本身具有一定的强度和硬度，那么再吊重物时才有足够的强度，当将钢丝绳和工件放置在1000℃炉内进行加热和保温后，等于对钢丝绳进行了回复和再结晶处理（2分），所以使钢丝绳的性能大大下降，所以再吊重物时发生断裂。

3、常见铸铁有哪几种?

其组织有何特点？

（5分）

答：

1）、常见铸铁：

灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。

2）、灰口铸铁：

P基体+G片

F基体+G片

（F+P）基体+G片

可锻铸铁：

P基体+G絮状

P基体+G絮状

球墨铸铁：

P基体+G球状

F基体+G球状

蠕墨铸铁：

P基体+G蠕虫

F基体+G蠕虫

（F+P）基体+G蠕虫

4、退火的目的是什么？

（5分）

1、调整硬度以便进行切削加工。

2、消除残余内应力，减少工件在后续加工中的变形和开裂。

3、细化晶粒，改善组织，提高力学性能。

4、为最终热处理做好组织准备

5、说出下列钢号的含义？

并举例说明每一钢号的典型用途。

Q235，20，45，T8A，40Cr，GCr15，60Si2Mn,W18Cr4V,HT200

答：

Q235为含碳量低的屈服强度为235的碳素结构钢，主要用于结构件、钢板、螺栓、螺母、铆钉等

20为含碳量为0.2%的优质碳素结构钢，，强度、硬度低，韧性塑性好，主要用来做冲压件、锻造件、焊接件、和渗碳件，用做齿轮、销钉、小轴、螺母等。

45：

为含碳量为0.45%的优质碳素结构钢综合力学性能好，主要用于制造齿轮轴件，如曲轴，传动轴，连杆。

T8A：

含碳量为0.8%左右的优质碳素工具钢.其承受冲击、韧性较好，硬度适当，可用作扁铲、手钳、大锤、木工工肯等。

GCr15：

为含碳量为1.5%左右、含Cr量为1.5%左右的滚动轴承钢，主要用天各种滚动体，壁厚≤12㎜，外径≤250㎜的轴承套，模具，精密量具等。

60Si2Mn：

含碳量为0.6%左右、含Si为2%左右、含Mn为1.5%左右的弹簧钢，主要用于汽车、拖拉机、机车的板簧、螺旋弹簧、汽缸安全阀簧、等。

W18Cr4V：

含W量为18%左右、含Cr量为4%左右含V量小于1.5%的高速工具钢。

主要用于高速切削车刀、钻头、铣刀、板牙、丝锥、等。

HT200最低抗拉强度为200MPa的灰铁。

6、下列零件应采用何种材料和最终热处理方法比较适合？

零件名称锉刀沙发弹簧汽车变速箱齿轮机床床身桥梁

材料T1260Si2Mn20CrMnTiHT230Q345

终热处理淬火加低温回火淬火+中温回火渗碳后淬火+低温回火退火+表面淬火热扎空冷

7、一车床主轴（φ15mm）承受中等载荷，要求轴颈部位的硬度为50~55HRC，其余地方要求具有良好的综合力学性能，硬度为20~24HRC。

回答下列问题：

1.该轴选用下列材料中的哪种材料制作较为合适，为什么？

（20Cr、20CrMnTi、40CrNiMo、45、60Si2Mn）

答：

选择45钢。

理由：

45钢经调质处理具有优良的综合机械性能，轴颈经表面淬火后表面硬度能达到要求。

2.初步拟定零件轴的加工工艺路线。

下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火+低温回火→磨削

3.指出在加工路线中每步热处理的作用

答：

1.正火能调整硬度便于机加工，为淬火作准备。

　　2.调质能获得优良的综合机械性能。

　　3.表面淬火+低温回火能提高表面硬度和耐磨性

8.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。

答：

奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。

9.简述回火的目的。

答：

回火的目的是：

（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；

（2）获得所要求的力学性能；

（3）稳定尺寸；

（4）改善加工性。

10.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？

他们的力学性能各有何特点？

答：

铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体，软而韧。

渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。

珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。

11、什么是金属的力学性能？

金属的力学性能主要包括哪些方面？

材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。

材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和韧性等。

12、什么是钢的热处理？

常用热处理方法有哪几种？

通过对钢件作一定条件的加热、保温和冷却，从而改变整体或表层的组织，获得所需的性能。

常用热处理方法有：

退火、正火、淬火和回火。

13、钢按化学成分可分为哪几类？

钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。

其中，碳素钢按含碳量的多少分低碳钢、中碳钢、高碳钢；合金钢按合金元素种类分锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢，按合金元素含量的多少分低合金钢、中合金钢、高合金钢。

14、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁在组织上的根本区别是什么？

四种材料的在组织上的根本区别是铸铁中的石墨的形态不同（形状、大小、数量、分布等），灰铸铁的石墨是片状，球墨铸铁的石墨是球状，可锻铸铁的石墨是团状，蠕墨铸铁的石墨是虫状。

15、硬质合金的主要组成是什么？

常用硬质合金分哪几类？

各有何主要应用？

硬质合金的主要组成是难熔金属碳化物和粘结金属。

常用硬质合金分为钨钴类硬质合金（代号YG）和钨钴钛类硬质合金（代号YT）两种。

YG合金多用于加工产生断续切屑的的脆性材料（如铸铁），YT合金多用于加工产生连续切屑的韧性材料，特别是高速切削钢件。

16、影响金属结晶过程的主要因素是什么？

答：

晶核形核率和长大率

17、何谓金属的同素异构转变？

并以纯铁来说明。

答：

有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。

纯铁在固态下的冷却过程中有两次晶体结构变化：

-Fe⇌-Fe⇌-Fe　-Fe、γ-Fe、α-Fe是铁在不同温度下的同素异构体，其中-Fe和α-Fe都是体心立方晶格，分别存在于熔点到1394℃之间及912℃以下，γ-Fe是面心立方晶格，存在于1394℃到912℃之间。

18、试述晶粒大小对其机械性能有何影响？

答：

常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好。

高温下，晶界呈黏滞状态，在外力作用下易产生滑动和迁移，因而细晶粒无益，但晶粒太粗，易产生应力集中。

因而高温下晶粒过粗、过细都不好

19、指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织。

（1）20CrMnTi制造传动齿轮

（2）T12钢制造铣刀

答：

⑴调整硬度，便于切削加工；细化晶粒，为淬火作准备；消除残余内应力。

正火后组织为F和S.⑵正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备，同时正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和塑性，并作为最终热处理。

正火后组织为索氏体。

20、用45钢制造主轴，其加工工艺的路线为：

下料——锻造——退火——粗加工——调质处理

试问：

（1）调质处理的作用。

（2）调质处理加热温度范围。

答：

⑴调制处理可以使材料具有良好的综合力学性能，在保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。

⑵500～650℃

21、热处理的目是什么？

有哪些基本类型？

答：

目的是改变钢的组织结构，从而获得所需要的性能。

根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点的不同，可分为下面几类：

⑴普通热处理。

退火、正火、淬火和回火。

⑵表面热处理。

表面淬火和化学热处理。

⑶其他热处理。

真空热处理、形变热处理、控制气氛热处理、激光热处理等。

根据零件生产过程中所处的位置和作用，又可分为预备热处理与最终热处理。

22、简述过冷奥氏体等温转变组织的名称及其性能。

答：

随过冷度不同，过冷奥氏体将发生3种类型转变，即珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。

⑴珠光体转变根据片层厚薄不同可细分为珠光体、索氏体和托氏体。

片间距越小，钢的强度、硬度越高，同时塑性和韧性略有改善。

⑵贝氏体转变根据组织形态不同，分为上贝氏体和下贝氏体。

上贝氏体强度与塑性都较低，而下贝氏体除了强度和硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能。

⑶马氏体根据组织形态可分为板条状和针状两大类，高硬度是马氏体性能的主要特点，含碳量增加硬度也提高。

23、氮化处理与渗碳处理相比有哪些特点。

答：

与渗碳相比，渗氮的特点是：

①渗氮件表面硬度高（1000～2000HV）,耐磨性高，具有高的热硬性。

②渗氮件疲劳硬度高。

③渗氮件变形小。

④渗氮件耐蚀性好。

24、什么叫退火？

其主要目的是什么？

答：

将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。

其主要目的有：

①调整硬度，便于切削加工；②消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形或开裂；③细化晶粒，提高力学性能，或未最终热处理作组织准备。

25、什么叫回火？

淬火钢为什么要进行回火处理？

答：

回火是将淬火钢加热到A1以下某温度保温后再冷却的热处理工艺。

为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。

26、什么叫淬火？

其主要目的是什么？

答：

淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于VK的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。

其目的就是为了获得马氏体，提高钢的力学性能。

27、淬火钢采用低温或高温回火各获得什么组织？

其主要应用在什么场合？

答：

获得回火马氏体或回火索氏体。

低温回火主要用于处理各种工具、模具、轴承及经渗碳和表面淬火的工件；高温回火可用于各种重要结构件如连杆、轴、齿轮等的处理，也可作为某些要求较高的精密零件、量具等的预备热处理。

28、指出过共析钢淬火加热温度的范围，并说明其理由。

答：

温度范围是Ac1＋（30～60）℃。

过共析钢由于退火前经过球化退火，因此淬火后组织为细马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。

分散分布的颗粒状渗碳体对提高钢的硬度和耐磨性有利。

如果将过共析钢加热到Ａｃｍ以上，则由于奥氏体晶粒粗大、含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多，这使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开裂倾向增加。

29、球化退火的目的是什么？

主要应用在什么场合？

答：

球化退火的目的在于降低硬度，改善切削加工性能，并为后续热处理作组织准备。

主要用于共析钢和过共析钢。

30、用10钢制作一要求耐磨的小轴（直径为20mm）,其工艺路线为:

下料---锻造---正火---机加工---渗碳---淬火---低温回火---磨加工。

说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。

答：

正火是为了调整工件硬度，便于切削加工，同时可以细化晶粒，为淬火作准备，还可以消除残余内应力；

渗碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时可以保持心部良好的韧性和塑性；

淬火是为了提高钢的力学性能；

低温回火则可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力，提高韧性。

31、为什么钳工锯T10，T12等钢料时比锯10，20钢费力，锯条容易磨钝？

答：

T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯T10,T12等钢料时比锯10,20钢费力，锯条容易磨钝。

32、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？

如何防止？

奥氏体不锈钢在约600ºC工作时，从A体晶界析出Cr23C6碳化物，造成晶界附近基体贫铬，当贫铬区含铬量低于12%时，电位显著下降，造成晶间腐蚀。

使钢的强度和塑性急剧下降。

（3分）

防止晶间腐蚀的方法：

1）降低钢的含碳量，以尽可能少的形成Cr23C6。

（1分）

2）在钢中加入强碳化物形成元素钛、铌，使钢中的碳优先形成TiC或NbC，而不形成Cr23C6。

（1分）

33、低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？

温度选择的主要理由是什么？

①低碳钢渗碳处理的温度在900~950℃（或AC3以上50~80℃）。

（2分）

②选择的主要理由是应在单相γ区，因为γ的碳的溶解度大，而α相的碳的溶解度最大仅0.0218。

因此只有在单相γ区才能获得较高的表面碳浓度（2分）；但温度也不能太高，否者易形成粗大的奥氏体晶粒而降低力学性能（1分）。

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——左洪瑜、王鑫达

2016.10.25