机械工程材料课后习题答案

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答:进行低温回火处理,为了增加弹性。

第五章

1、何谓过冷奥氏体?如何测定钢的奥氏体等温转变图?奥氏体等温转变有何特点?

答:从铁碳相图可知,当温度在A1以上时,奥氏体是稳定的,能长期存在。当温度降到A1以下后,奥氏体即处于过冷状态,即过冷奥氏体。 2、共析钢奥氏体等温转变产物的形成条件、组织形态即性能各有何特点? 答:当温度冷却至727摄氏度时,奥氏体将发生共析转变,转变成铁素体和渗碳体的机械混合物,即珠光体。此后,在继续冷却的的过程中不再发生组织变化(三次渗碳体的析出不计),共析钢的全部室温组织全部为珠光体。铁素体因溶碳量极少,固溶强化作用甚微,故力学性能与纯铁相近。其特征是强度、硬度低,塑性、韧性好。奥氏体的力学性能与其溶碳量有关,一般来说,其强度、硬度不高,但塑性优良。在钢的轧制或者锻造时,为使钢易于进行塑性变形,通常将刚加热到高温使之成奥氏体状态。渗碳体属于金属化合物。它的硬度极高,可以划玻璃,而塑性、韧性极低,伸长率和冲击韧度近于零。珠光体含碳量为0.77%。由于渗碳体在其中起强化作用,因此,珠光体有良好的机械性能,其抗拉强度高,硬度高,且仍有一定的塑性和韧性。 3、影响奥氏体等温转变图的主要因素有哪些?比较亚共析钢、共析钢、过共析钢的奥氏体等温转变图。

答:影响奥氏体等温转变图的主要因素为:含碳量及合金元素含量。亚共析钢随wC↑,C曲线右移;过共析钢随wC↑,C曲线左移;共析钢过冷A最稳定(C曲线最靠右)除Co外,所有溶入A中的合金元素均使曲线右移。除Co、Al外,溶入A的合金元素都使C曲线上的Ms、Mf点降低。亚共析钢及过共析钢的过冷A的等温转变与共析钢一样,亦可分为高温P型转变、中温B型转变和低温M型转变。但在P型转变之前,亚共析钢有F的析出,过共析钢有Fe3C析出。

4、比较共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变图与等温转变图的异同点。如何参照奥氏体等温转变图定性的估计连续冷却转变过程及所的产物?

答:首先,过冷奥氏体连续转变时,控制冷却速度可以获得不同的纤维组织,但分析起来比较困难;而在等温转变的条件下控制冷却温度则可以获得不同的纤维组织,并且可以独立的改变温度和时间,分别研究温度和时间对奥氏体转变的影响;以共析钢为例,在等温转化时,根据等温转变的温度不同,分别可以

获得珠光体和贝氏体(按温度由大到小);在连续冷却时,根据冷却速度不同,分别可以获得珠光体、珠光体和马氏体、以及马氏体(按冷却速度由小到大)。 5、钢获得马氏体组织的条件是什么?钢的含碳量如何影响钢获得马氏体组织的难易程度?

答:主要是钢的马氏体转变温度Mf和含碳量。马氏体转变温度越低,越容易得到马氏体组织;含碳量低的钢,马氏体转变温度就较高,就不容易得到马氏体组织;反之,钢的含碳量越高,马氏体转变温度就较低,就会容易得到马氏体组织,而且硬度随之也会增高。

6、生产中常用的退火方法有哪几种?正火的主要目的是什么?

答:钢的退火可分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火等;正火的作用为:作为最终热处理、作为预先热处理、改善切削加工性能。 7、什么是淬火?常用的几种淬火介质各有何优缺点并使用于何种情况? 答:淬火就是将工件加热到Ac1或Ac3以上30℃---50℃,保温一定时间,然后快速冷却(一般为油冷或水冷),从而得到马氏体的一种热处理工艺; 水:主要用于形状简单、大截面碳钢零件的淬火;盐水:用于形状简单、截面尺寸较大的碳钢工件;油:用于合金钢和小尺寸碳钢工件的淬火;熔融的盐、碱:用于形状复杂、尺寸较小和变形要求较严格的零件。

8、何谓钢的淬透性?影响淬透性的因素有哪些?在选材中如何考虑钢的淬透性?

答:所谓钢的淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层的能力;

影响因素:(1)化学成分 钢中含碳量越接近共析成分,其C曲线越靠右,临界冷却速度越小,则淬透性越好;(2)奥氏体化温度 温度越高,晶粒越粗,未溶第二相越少,淬透性越好;

选材:大截面零件、承受动载的重要零件、承受拉力和压力的许多重要零件(螺栓、拉杆、锻模、锤杆等),要求表面和心部力学性能一致,故应选择淬 透 性高的材料;心部力学性能对使用寿命无明显影响的零件(承受弯曲或扭转的轴类),可选用淬透性低的钢,获得1/2----1/4淬硬层深度即可。 9、回火的目的是什么?常用的回火方法有哪几种?

答:目的:降低脆性、减少或消除内应力,防止工件变形或开裂;获得工艺所要求的力学性能;稳定工件尺寸;使碳化物聚集长大,降低硬度,以利于切削加工,同时可缩短软化周期。 方法:低温回火;中温回火;高温回火。 10、对钢进行表面热处理的目的何在?

答:提高零件的耐磨性;提高零件的疲劳强度;提高零件的抗蚀性与抗高温氧

化性。

11、何谓真空热处理?有何作用?有哪些应用?有什么优点? 答:在真空中进行的热处理称为真空热处理; 优点:可以减少变形;可以净化表面;脱气作用; 应用:真空退火;真空淬火;真空渗碳。

第六章

1、在碳钢中,除了铁和碳外,一般还有哪些元素?对钢的性能产生哪些影响? 答:还含有少量的硅、锰、硫、磷;硅和锰起固溶强化作用,从而提高刚的强度和硬度;硫和磷使钢的塑性和韧性下降。

2、合金元素在钢中有哪些存在形式?主要起哪些强化作用? 答:合金铁素体,合金渗碳体,特殊碳化物; 作用:固溶强化,第二相强化,细晶强化。 3、合金元素对Fe-Fe3C相图产生哪些影响? 答:改变了奥氏体区的范围,改变S、E点位置。 4、渗碳钢有哪些性能要求?其成分特点是什么?

答:性能特点:表硬里韧,具有高的淬透性和渗碳能力;

成分特点:低碳,加入提高淬透性的合金元素,加入阻碍奥氏体晶粒长大的辅助元素。

5、调质钢一般要经过哪些热处理?其目的是什么?

答:淬火+高温回火;目的获得具有较高综合力学性能,即具有较高的强度、硬度和良好的塑性、韧性,具有良好的淬透性。 6、弹簧钢为什么要进行喷丸处理?

答:为获得具有高的弹性极限和高的屈强比(ReL/Rm),以保证承受大的弹性变形和较高的载荷;具有高的疲劳强度,以免产生疲劳破坏;具有足够的韧性和塑性。

7、滚动轴承钢的合金化与性能特点是什么?

答:合金化:高碳,主加Cr元素,附加Si、Mn、V等合金元素,高的冶金质量; 性能:高硬度(61—65HRC)和高耐磨性,高的接触疲劳强度和高的弹性极限,足够的韧性、抗腐蚀性及淬透性。

8、试简述高速工具钢的成分特点和热处理工艺特点。 答:成分特点:高碳,高合金;

热处理特点:球化退火,淬火和回火。

9、高速工具钢经铸造后为什么要反复锻造?在切削加工前为什么还要进行球化退火?

答:高速钢的铸态组织中有粗大的鱼骨状合金碳化物,使钢的力学性能降低,这种碳化物不能用热处理来消除,只有对铸件反复锻造或轧制才能击碎;球化退火主要目的是降低硬度,消除内应力,并对随后的淬火及切削加工做好组织上的准备。

10、生产中常用什么方法使奥氏体不锈钢得到强化?

答:奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。

第七章

1、何谓铸铁?根据碳在铸铁中存在形态不同,可分为哪几类?各有何特征? 答:铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业上常用的铸铁,含碳量一般在2.5%~4.0%的范围内,此外还有较多的硅、锰、硫、磷等杂质; 白口铸铁:其中碳几乎全部以渗碳体形式存在,断口呈银白色。由于大量硬而脆的渗碳体存在,很难进行切削加工,故很少直接使用;

灰口铸铁:其中碳大部或全部以片状石墨形态存在,以形式存在的碳量不大于0.68%,断面呈暗灰色。这种铸铁具有一定的机械性能,良好的铸造性能和切削性能,熔炼工艺简单,成本低,是目前生产中应用最广的一类铸铁; 麻口铸铁:其组织介于上述二者之间,具有较大的硬脆性,工业上也很少应用。

2、为什么球墨铸铁的强度和韧性比灰铸铁、可锻铸铁的高?

答:由于球状石墨圆整程度高,对基体的割裂作用和产生的应力集中小,集体强度利用率可达70%---90%,接近于碳钢,塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁都高。

3、何谓孕育处理、球化处理、乳化处理和石墨化退火?

答:孕育处理:孕育处理是指在凝固过程中,向液态金属中添加少量其它物质,促进形核、抑制生长,达到细化晶粒的目的。 习惯上,向铸铁中加入添加剂称为孕育处理;向有色合金中则称变质处理。 从本质上说,孕育处理主要影响形核和促进晶粒游离;而变质处理则是改变晶体的生长机理(抑制长大),从而影响晶体形貌;

球化处理:球化处理是铸铁在铸造时处理合金液体的一种工艺,用来获得球

状石墨,从而提高铸铁的机械性能,这种铸铁成为球墨铸铁;

乳化处理:使两种互不相溶的的液体借助于表面活性剂(又称界面活性剂)的作用,降低它们之间的张力,使一种液体以极微小的状态均匀地分散在另一种液体中,这种作用叫乳化作用;

石墨化退火:为使铸铁内的莱氏体中的渗碳体或(和)游离渗碳体分解而进行的退火。

——安徽工程大学栾桂松

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