工程材料复习思考题(全)(2)

?M体的硬度主要取决于过冷A体的冷却速度。 错误。主要取决于含碳量。

?直径为10mm的45钢棒料，加热到850℃投入盐水中，其显微组织为：马氏体。 正确。

?M体转变时，钢的体积将因急剧冷却而会发生收缩。 错误。膨胀。

?在切削加工前对低碳钢进行正火处理可以调整其硬度，改善切削加工性。 正确。

?对工件进行表面淬火后，还须进行高温回火。 错误。低温回火。

4试述下列组织在来源（获得的方法）、组织形貌和力学性能上有何不同？ M体与M回； S体与S回。

M体：过冷A，硬而脆；M回：M体，硬且耐磨性好；

S体：正火，片状渗碳体；S回：调质，颗粒状渗碳体，强度、硬度、塑性、韧性均好于S体。

5两把T12车刀，现将1号刀加热到780℃，2号刀加热到950℃，保温后，水冷至室温。请分析：

?哪把车刀的M体组织粗大？ ?哪把车刀的M体含碳量较高？ ?哪把车刀中的AR较多？

?你认为哪个淬火加热温度合适？为什么？

前三问均为2号。第四问：1号，部分奥氏体化。

6为什么对合金钢件，通常采用油冷方式进行淬火？而对碳钢件常用水冷方式淬火？ 答：合金钢临界冷却速度小。（补充？）

7在对工具钢毛坯件进行切削加工前，通常须进行何种热处理？目的是什么？得到何种组织？

碳素工具钢的预备热处理一般为球化退火，其目的是降低硬度（≤217HB），便于切削加工，并为淬火做组织准备。组织为铁素体基体＋细小均布的粒状渗碳体。

8为何经M体淬火后的钢必须进行回火？

①减少或消除淬火内应力。②稳定零件的尺寸。③使M+A’ 预期组织，以满足零件的力学性能要求。

9分别述叙： ?45钢在淬火前（正火状态）、淬火后和高温回火后的组织情况，及调质后的力学性能； ?T10钢在淬火前（球化退火状态）、淬火后和低温回火后的组织情况，及低温回火后的力学性能。

答：（1）对于45号钢，淬火前（正火态）为铁素体＋索氏体；淬火后为淬火

M，高温回火后为回火S。调质后由于渗碳体为颗粒状，教材91页表5-2表明，回火S的强度、硬度、塑性、韧性均好于S体(通常又称为正火S体)。

（2）对于T10钢，淬火前（球化退火态）为铁素体基体上分布着颗粒状的渗碳体【因为球化退火还使得珠光体中的片状渗碳体也变为球状】；淬火后为细淬火

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M【高碳M】 + 颗粒状＋少量残余奥氏体。低温回火后为回火M ＋ 颗粒状 ＋ 少量残余奥氏体，低温回火后的产物硬度高，耐磨性好。

10 ?什么是调质？目的是什么？得到什么组织？ ?什么钢适合于调质？试述理由。

答：（1）调质也即淬火＋高温回火。目的使获得良好的综合力学性能。得到回火

S。

（2）含碳量0.30~0.50%的中碳钢适合于调质处理，含碳量过低，则影响钢的强度指标，而含碳量过高则韧性不足。

11什么是淬火应力？对需要淬火的零件，在设计时有哪些要求？

淬火应力包括热应力和相变应力。

热应力是指工件在冷却过程中由于表面和心部的温差引起的工件体积胀缩不均匀所产生的内应力。而组织应力则是指由于工件快速冷却时表层与心部相变不同时而产生的内应力。

正确设计零件结构，尽量做到： (1) 璧厚均匀，形状对称。

(2) 截面尺寸变化处，应用过渡段。

(3) 避免薄边、尖角。

12试比较下列钢的淬透性和淬硬性：

?20钢与60钢； ?T8钢与T13钢。

（1）60钢与20钢都是亚共析钢，但60钢更接近于共析钢，或者讲亚共析钢的C曲线随着含碳量的增加，C曲线右移，其临界冷却速度小些，故60钢的淬透性好些。【钢的淬透性取决于过冷奥氏体稳定性的高低，表现为临界冷却速度的大小】20钢淬火后得到的为低碳M，而60钢淬火产物则为低碳M和高碳M的混合物，故60钢的含碳量高些，故60钢的淬硬性好些。【因为淬硬性取决于M的含碳量】

（2）T8钢为共析钢，故在碳钢中其淬透性最好【C曲线最右】。T8钢淬火产物则为低碳M和高碳M的混合物，T13钢淬火产物全为高碳M，故T13的淬硬性好于T8钢。

13为何过冷A体：①在等温冷却条件下M体转变量只与冷却温度有关？②在连续冷却条件下，M体转变量与冷却速度有关？

M转变的特点之一为降温形成，在Ms以下，随温度下降，转变量增加，冷却中断，转变即停止。而连续冷却时，冷却速度<临界冷却速度，可能会形成珠光体等。

14采用20钢进行高频感应淬火是否合适？为什么？采用45钢（或65Mn、T10钢）进行渗碳处理是否合适？为什么？

20钢进行高频感应淬火不合适，因为含碳量过低会降低表面层的硬度和耐磨性。45钢（65Mn、T10钢等）均不适于进行渗碳处理，因为含碳量提高，将降低工件心部的韧性。

15表面淬火与渗碳处理有何相同？有何不同？各适合于处理什么钢？ （提示：相同之处——工件的性能要求上；工艺上都需要淬火加低温回火。不同之处——表层化学成份；

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对象上，中载与重载、冲击；工艺上，表面淬火与整体淬火。）

第六章 工业用钢

1.熟练掌握各类合金钢的典型钢号、成份特点和主加AE的作用。

典型钢号：

{Q235(又称A3钢，武汉长江大桥)碳素结构钢} {45、65、65Mn优质碳素结构钢}

{Q345A~E（16Mn，南京长江大桥）低合金高强度结构钢} {20CrMnTi、18Cr2Ni4WA（渗碳钢）} {45、40Cr、40CrNiMoA调质钢} {65Mn、60Si2Mn、50CrVA弹簧钢} {GCr15滚动轴承钢} {ZGMn13耐磨钢，A钢} {W18Cr4V（0.7~0.8%C）

W6Mo5Cr4V2（0.8～0.9%C）高速钢} {T7～13（A）碳素工具钢}

{9SiCr、CrWMn低合金工具钢} {Cr12和Cr12MoV冷作模具钢}

{5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V热作模具钢，中碳合金工具钢} {T10～12（A）、CrWMn、GCr15可作量具用钢}、 {Cr13型(M不锈钢)} {1Cr17（F不锈钢）}

{1Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti（A不锈钢，无磁性）} {HT150、QT700-2铸铁}、{ZG200-400铸钢}

2.与普通碳素结构钢相比，低合金高强度结构钢有何优点？

①强度高于碳素结构钢，从而可降低结构自重、节约钢材（因为加入了元素Mn）；

②具有足够的塑性、韧性及良好的焊接性能（小于0.2%C）；

③具有良好的耐蚀性和低的冷脆转变温度（含碳量低、锰还能降低钢的冷脆转变温度）。

3.哪些钢按化学成份编号，哪些钢按力学性能编号？试分析原因。

工程用钢（碳素结构刚、低合金高强度结构钢）、铸钢按力学性能编号。HT150（最低抗拉强度）、QT700-2（最低抗拉强度和伸长率）铸铁、ZG200-400（最低屈服强度和最低抗拉强度，MPa）。铸铁和铸钢强调其性能。此外，铸钢还可用化学成分表示。其他钢一般按化学成分编号。

4.渗碳钢、弹簧钢、调质钢的回火各有何特点？

渗碳钢低温回火；弹簧钢中温回火；调质钢高温回火。

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5.试解释下列现象：?高速钢的钢锭在使用前必须反复锻造；?高速钢热锻后必须 缓冷；?高速钢淬火后必须进行三次高温回火。

（1）高速钢反复锻造的目的：打碎莱氏体中的粗大碳化物。

（2）淬透性好，而锻造温度在A区，相当于A化，快冷会产生M，故热锻后须缓冷。

（3）三次高温回火的主要目的是减少残余奥氏体量，稳定组织，并产生二次硬化（详见p.118）。

6.刃具钢、热作模具钢、冷作模具钢和量具钢在性能要求上有何不同？

刃具钢：高红硬性；热作模具钢：导热性好、抗热疲劳性能；冷作模具钢：高硬度、韧性（或冲击韧性）；量具：高的尺寸稳定性。

7.如果热处理不当，为什么量具在长期的保存和使用过程中会发生尺寸变化？应如何防止？

内应力和残余奥氏体。冷处理和低温时效（120～150℃）可防止之。

8.试述强化金属材料的基本方法。（提示：四种。）

固溶强化、弥散强化（或第二相强化）、细晶强化、加工硬化（或冷变形硬化、冷变形强化、形变强化）。

9.试从合金化的角度分析：提高钢的耐蚀性的基本途径。（提示：电极电位，单相组织，钝化作用）

提高基体电极电位，获得均匀的单相组织，表面形成致密稳定的钝化膜。

10.依据编号原则，判断下列钢铁材料的类别，估算其主要的化学成份或力学性能。并对其中高级优质者给予注明。 序号 牌 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

材 料 类 别 低合金工具钢 低合金高强度钢 高碳铬轴承钢 合金调质钢 弹簧钢 合金渗碳钢 合金弹簧钢 高速钢 A不锈钢 热锻磨具钢 冷做磨具钢 碳素调质钢 马氏体不锈钢 压铸模具用钢 低合金工具刚 耐磨钢 高速钢 9

平均C% 0.9% 0.16% 1.0% 0.4% 0.65% 0.2% 0.6% 0.75% 0.1% 0.5% 2.2% 0.45% 0.3% 0.3% 1% 1.2% 0.85% 主 要 A E 含 量 （%） 备 注 或 力 学 性 能 1%Si;1%Cr 1.5%Cr 1%Cr 0.9%~1.2%Mn 1%Cr 2%Si; 1%Mn 18%W; 4%Cr; 1%V 18%Cr; 9%Ni; 1%Ti 12%Cr 13%Cr 2%Cr; 8%W; 1%V 1%Cr; 1%W; 1%Mn 13%Mn 6%W;5%Mo;4%Cr;2%V 否 否 是 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 9SiCr Q345-D GCr15 40Cr 65Mn 20Cr 60Si2Mn W18Cr4V 1Cr18Ni9Ti 5CrNiMo Cr12 45 3Cr13 3Cr2W8 CrWMn ZGMn13 W6Mo5Cr4V2 18 19 20 T10A 50CrVA ZG200-400 碳素工具钢 合金弹簧钢 铸钢 1% 0.5% 最低屈服强度200MPa；最低抗拉强度400MPa 是 是

11.现有下列牌号的钢：

①20CrMnTi； ②W18Cr4V； ③5CrNiMo； ④60Si2Mn； ⑤Q345； ⑥1Cr13； ⑦40Cr； ⑧1Cr18Ni9Ti； ⑨GCr15； ⑩Cr12MoV。 请按下列用途，选用上述钢号：

?制造普通车床的齿轮，应选用（⑦ ）；?制造汽车板簧应选用（④）； ?制造滚动轴承应选用（⑨）； ?制造盘形铣刀应选用（②）； ?制造大桥桁架应选用（⑤）； ?制造大尺寸冷作模具应选用（⑩）； ?制造重载变速齿轮应选用（①）； ?制造热锻模钢应选用（③）； ?制造手术刀应选用（⑥）； ?制造耐热（或耐酸）罐体应选用（⑧）。

12.制造下列零件，请选择材料（具体牌号），并拟定其加工路线： (1)沙发螺旋弹簧 材料：65Mn

加工路线：冷卷成型去应力退火（250~300度）

(2)汽车板簧（轻型卡车的弹簧钢板） 材料：60Si2Mn 加工路线：下料锻造淬火+中回喷丸

(3)连杆、主轴、普通齿轮 材料：45钢 加工路线：下料锻造退火粗加工调质精加工表面淬火+低回喷丸磨削

(4)普通车床变速齿轮

材料：45钢；40Cr表面淬火 加工路线：下料锻造退火粗加工调质精加工表面淬火+低回喷丸磨削

(5)重载变速齿轮

材料：20Cr 渗碳 20CrMnTi 加工路线：下料锻造正火机加工渗碳淬火+低回喷丸磨削

(6)铣刀、齿轮滚刀

材料：高速钢（W18Cr4V; W6Mo5; Cr4V2） 加工路线：下料锻造球化退火机加工淬火三次高温回火磨削

(7)锉刀

材料：T12; T13 加工路线：下料锻造正火球化退火机加工淬火低回校直

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