机械工程材料课后习题参考答案

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1100℃:因它的加热温度过高,加热时奥氏体晶粒粗化,淬火后得到粗片

状马氏体和少量残余奥氏体。

22.有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样,分别加热到780℃和860℃并保温相同时间,使之达到平衡状态,然后以大于VK的冷却速度至室温。试问:

(1)哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大?

答;因为860℃加热温度高,加热时形成的奥氏体晶粒粗大,冷却后得到的马氏体晶粒较粗大。

(2)哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多?

答;因为加热温度860℃已经超过了Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中,奥

氏体中含碳量增加,而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变,所以冷却后马氏体含碳量较多。

(3)哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多?

答:因为加热温度860℃已经超过了Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中,使

奥氏体中含碳量增加,降低钢的Ms和Mf点,淬火后残余奥氏体增多。 (4)哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少?

答:因为加热温度860℃已经超过了Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中,因

此加热淬火后未溶碳化物较少

(5)你认为哪个温度加热淬火后合适?为什么?

答:780℃加热淬火后合适。因为含碳量为1.2%的碳钢属于过共析钢,过共析

碳钢淬火加热温度Ac1+(30~50℃),而780℃在这个温度范围内,这时淬火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织,使钢具有高的强度、硬度和耐磨性,而且也具有较好的韧性。 23.指出下列工件的淬火及回火温度,并说明其回火后获得的组织和大致的硬

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度:

(1)45钢小轴(要求综合机械性能); (2)60钢弹簧; (3)T12钢锉刀。

答:(1)45钢小轴(要求综合机械性能),工件的淬火温度为850℃左右,回

火温度为500℃~650℃左右,其回火后获得的组织为回火索氏体 ,大致的硬度25~35HRC。

(2)60钢弹簧,工件的淬火温度为850℃左右,回火温度为350℃~500℃

左右,其回火后获得的组织为回火屈氏体 ,大致的硬度40~48HRC。 (3)T12钢锉刀,工件的淬火温度为780℃左右,回火温度为150℃~250℃,其回火后获得的组织为回火马氏体 ,大致的硬度60HRC。

24.为什么工件经淬火后往往会产生变形,有的甚至开裂?减小变形及防止开裂有哪些途径?

答:淬火中变形与开裂的主要原因是由于淬火时形成内应为。淬火内应力形成

的原因不同可分热应力与组织应力两种。

工件在加热和(或)冷却时由于不同部位存在着温度差别而导致热胀和(或)冷缩不一致所引起的应力称为热应力。热应力引起工件变形特点时:使平面边为凸面,直角边钝角,长的方向变短,短的方向增长,一句话,使工件趋于球形。

钢中奥氏体比体积最小,奥氏体转变为其它各种组织时比体积都会增大,使钢的体积膨胀;工件淬火时各部位马氏体转变-先后不一致,因而体积膨胀不均匀。这种由于热处理过程中各部位冷速的差异使工件各部位相转变的不同时性所引起的应力,称为相变应力(组织应力)。组织应力引起工件变形的

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特点却与此相反:使平面变为凹面,直角变为钝角,长的方向变长;短的方向缩短,一句话,使尖角趋向于突出。

工件的变形与开裂是热应力与组织应力综合的结果,但热应力与组织应力方向恰好相反,如果热处理适当,它们可部分相互抵消,可使残余应力减小,但是当残余应力超过钢的屈服强度时,工件就发生变形,残余应力超过钢的抗拉强度时,工件就产生开裂。为减小变形或开裂,出了正确选择钢材和合理设计工件的结构外,在工艺上可采取下列措施: 1.采用合理的锻造与预先热处理

锻造可使网状、带状及不均匀的碳化物呈弥散均匀分布。淬火前应进行预备热处理(如球化退火与正火),不但可为淬火作好组织准备,而且还可消除工件在前面加工过程中产生的内应力。 2.采用合理的淬火工艺;

正确确定加热温度与加热时间,可避免奥氏体晶粒粗化。对形状复杂或导热性差的高合金钢,应缓慢加热或多次预热,以减少加热中产生的热应力。工件在加热炉中安放时,要尽量保证受热均匀,防止加热时变形;选择合适的淬火冷却介质和洋火方法(如马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火),以减少冷却中热应力和相变应力等。 3.淬火后及时回火

淬火内应力如不及时通过回火来消除,对某些形状复杂的或碳的质量分数较高的工件,在等待回火期间就会发生变形与开裂。 4.对于淬火易开裂的部分,如键槽,孔眼等用石棉堵塞。

25.淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别?影响钢淬透性的因素有哪些?影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些?

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答:淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层的能力。不同的钢在同样的条件下淬硬层深不同,说明不同的钢淬透性不同,淬硬层较深的钢淬透性较好。淬硬性:是指钢以大于临界冷却速度冷却时,获得的马氏体组织所能达到的最高硬度。钢的淬硬性主要决定于马氏体的含碳量,即取决于淬火前奥氏体的含碳量。

影响淬透性的因素: ① 化学成分

C曲线距纵坐标愈远,淬火的临界冷却速度愈小,则钢的淬透性愈好。对于碳钢,钢中含碳量愈接近共析成分,其C曲线愈靠右,临界冷却速度愈小,则淬透性愈好,即亚共析钢的淬透性随含碳量增加而增大,过共析钢的淬透性随含碳量增加而减小。除Co和Al(>2.5%)以外的大多数合金元素都使C曲线右移,使钢的淬透性增加,因此合金钢的淬透性比碳钢好。 ② 奥氏体化温度

温度愈高,晶粒愈粗,未溶第二相愈少,淬透性愈好。

26.钢的淬硬层深度通常是怎规定的?用什么方法测定结构钢的淬透性?怎样表示钢的淬透性值。

答:为了便于比较各种钢的淬透性,常利用临界直径Dc来表示钢获得淬硬层

深度的能力。所谓临界直径就是指圆柱形钢棒加热后在一定的淬火介质中能全部淬透的最大直径。

对同一种钢Dc油<Dc水,因为油的冷却能力比水低。目前国内外都普遍采用“顶端淬火法”测定钢的淬透性曲线,比较不同钢的淬透性。

“顶端淬火法”——国家规定试样尺寸为φ25×100mm;水柱自由高度65mm;此外应注意加热过程中防止氧化,脱碳。将钢加热奥氏体化后,迅

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