作业答案（金属）(2)

6．微合金化钢中微合金化元素的主要作用是什么？ （1）抑制A形变再结晶

应变诱导析出Nb、V、Ti的碳氮化物，沉淀在晶界、亚晶界和位错上起钉扎作用，有效地阻止A再结晶时晶界和位错的运动，从而抑制A形变再结晶。 Nb偏聚在A晶界，对再结晶晶界起拖曳作用。 （2）阻止加热时A晶粒长大

TiN或Nb（C，N）的弥散分布强烈地抑制高温下的晶粒长大。 （3）形成沉淀相促进沉淀强化作用

沉淀强化相主要是低温下析出的Nb(C,N)和VC。 （4）改变钢的显微组织

7．为什么普通低合金钢中基本上都含有不大于1.8%的Mn？

（1）Mn能强化F，有较强的固溶强化效应，1%Mn可使σs提高33MPa。 （2）Mn能降低A1温度，推迟A向P转变的温度范围，并减缓其转变速度，能细化P和F; 降低TK，σs值每升高15MPa可使韧-脆转变温度下降50C。 （3） Mn使Fe-Fe3C相图中的S点左移，使基体中P数量增多，使强度↑。因此普通低合金钢中常加入Mn元素。

（4）当Mn含量大于1.8%时，钢的塑韧性将有较大的下降。因此Mn含量一般不大于1.8%。

作业3

1、什么是淬透性？提高淬透性的Me有哪些？

2、为什么滚动轴承钢的含碳量均为高碳？滚动轴承钢中常含有哪些合金元素？它们在滚动轴承钢中起什么作用？为什么钢中含铬量被限制在一定范围之内？ 为了保证轴承钢有高的硬度和耐磨性，因此含碳量均为高碳。 滚动轴承钢中常用合金元素：Cr、Si、Mn、V、Mo和RE等。 合金元素的作用：

Cr可提高钢的淬透性和降低过热敏感性以及提高钢的抗蚀性。提高回火稳定性。Si、Mn主要提高淬透性，Si还可提高钢的回火稳定性； V能细化晶粒，可减轻Mn的过热敏感性；

Mo能提高回火稳定性；

RE可改善夹杂物形态、分布及细化晶粒。

当Cr>1.65%以后，则会使残余奥氏体增加，使钢的硬度和尺寸稳定性降低，同时还会增加K的不均匀性，降低钢的韧性。所以一般控制Cr含量在1.65%以下。

3、20Mn2钢渗C后是否适合直接淬火，为什么？

不适合。因为Mn使钢有过热倾向，在渗C时晶粒容易长大。

4、为什么ZGMn13型高Mn耐磨钢在淬火时能得到全部奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的马氏体？

高锰钢在Acm以上温度加热后得到了单一奥氏体组织，奥氏体中合金度高（高C、高Mn），使钢的Ms点低于室温以下。如快冷，K来不及从A中析出，就获得了单一奥氏体组织；

慢冷由于K可从奥氏体中大量析出，使奥氏体的合金度降低，Ms点上升，所以空冷时发生相变，得到了大量的马氏体。

5、在飞机制造厂中，常用18Cr2Ni4WA钢制造发动机变速箱齿轮。为减少淬火后残余应力和齿轮尺寸的变化，控制心部硬度不致过高，以保证获得必需的冲击韧性，采用如下工艺：将渗C后的齿轮加热到850℃左右，保温后淬入200~220℃的第一热浴中，保温10min左右，取出后立刻置于550~570℃的第二热浴中，保持1~2h，取出空冷到室温。问：此时钢表、里的组织是什么？已知：该钢的Ms=310℃，表面渗C后的Ms=80℃左右。

18Cr2Ni4WA钢渗C后在850℃左右保温后在200~220℃热浴中淬火时，心部的Ms较高，转变为低碳M，表层由于Ms点较低，仍然为过冷A组织； 在550~570℃高温回火时，心部低碳M分解为回火S，表层过冷A转变为高碳M，并分布着粒状K。

因此，表层组织为高碳M+粒状K；心部组织为回火S。

作业4

1、分析比较T9和9SiCr：

（1）为什么9SiCr钢的加热温度比T9钢高？

（2）直径为Φ30~40mm的9SiCr钢在油中能淬透，相同尺 寸的T9钢能否淬透？为什么？

（3）T9钢制造的刀具刃部受热到200~2500C，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr钢制造的刀具，其刃部受热到230~2500C，硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，还可正常工作，为什么？

（4）为什么9SiCr钢适宜制作要求变形小、硬度较高和耐磨性较高的圆板牙等薄刃工具？

（1）Si和Cr都是封闭γ相区的元素，使Acm温度升高；Cr元素形成的合金渗碳体较稳定，淬火加热时要较高的温度才能溶解；因此9SiCr钢的加热温度比T9钢高。

（2）不能淬透。因为9SiCr钢中的Si、Cr提高了钢的淬透性，而T9钢的淬透性较低，所以不能淬透。

（3）由于Si能有效地提高钢的低温回火稳定性，Cr也可提高钢的回火稳定性，9SiCr钢在230~ 2500C回火后，硬度仍然大于60HRC。

（4）9SiCr钢的淬透性较高，回火稳定性较好， K细小、均匀，使用时不容易崩刃；通过分级或等温处理后，变形较小；因此适宜制作要求变形小、硬度较高和耐磨性较高的圆板牙等薄刃工具。

3、高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回火？为什么不能用较长时间的一次回火来代替多次回火？

高速钢中合金元素的含量较高，淬火后残余A的合金度高，使Ms点大大降低。残余A稳定性大，在回火加热过程中不分解。在500~600℃保温时也仅从中析出合金碳化物，使残余A合金度有所降低，使Ms点升高，冷到室温时部分残余A发生M转变。

一次回火后，残余A的量减少到10%左右，但还需要进一步降低残余A的量，并且要消除回火时新产生M引起的内应力，所以高速钢一般需要在560℃左右三次回火。

3、高速钢（W18Cr4V）的A1点温度在8000C左右，为什么常用的淬火温度却高达1260~12900C？

4、高速钢中合金元素有什么作用？

作业5

1、为什么Cr12型冷作模具钢不是不锈钢，而9Cr18为不锈钢？

Cr提高耐蚀性的作用符合n/8定律。按照n/8定律，1/8值的最低Cr含量应为11.7%质量比。因为有一部分Cr要和C形成K，并不存在于固溶体中，所以Cr含量应提高到13%质量比，且随着C含量的增加，钢中的Cr含量也要相应地增加。

Cr12型冷作模具钢中Cr含量低于13%，不满足n/8定律所需的最低Cr含量，因此不是不锈钢。

2、说明18-8型A不锈钢产生晶界腐蚀的原因及防止办法。 晶间腐蚀产生的原因 （1）由钢中的碳引起的。

在550-800℃范围内停留,在晶界上析出连续网状的Cr23C6引起晶界周围基体产生贫碳区。

（2）σ相在晶界析出也会造成晶间腐蚀。

（3）N＞0.16%，沿晶界析出Cr2N，增加晶间腐蚀倾向。

（4）在氧化性介质中，奥氏体不锈钢经固溶处理也会发生晶间腐蚀。

消除晶间腐蚀的方法

（1）在敏化温度范围长期加热，通过铬的扩散消除贫铬区。 （2）降低奥氏体不锈钢中的碳含量。C≤0.03%，没有晶间腐蚀发生。 （3）加入强碳化物形成元素Ti和Nb，形成稳定的TiC或NbC。

（4）钢中有10-50%体积的δ铁素体，可改善奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向。

作业6

1、说明下列铸铁牌号的类别、符号和数字的含义、组织特点。 HT150、HT250、KTH350—10、QT450—10、QT700—2

HT150：灰铸铁，HT表示灰铁的汉语拼音的第一个大写字母，150表示抗拉强度为150MPa，基体为F+P，石墨为片状。

HT250：灰铸铁，HT表示灰铁的汉语拼音的第一个大写字母，250表示抗拉强度为250MPa，基体为P，石墨为片状。

KTH350—10：黑心可锻铸铁，KTH表示可锻铸铁黑心的汉语拼音的第一个大写字母，350表示抗拉强度为350MPa，10表示伸长率为10%。基体为F，石墨为团絮状。

QT450—10：F球墨铸铁，QT表示球铁的汉语拼音的第一个大写字母，450表示抗拉强度为450MPa，10表示伸长率为10%。基体为F，石墨为球状。

QT700—2：P球墨铸铁，QT表示球铁的汉语拼音的第一个大写字母，700表示抗拉强度为700MPa，2表示伸长率为2%。基体为P，石墨为球状。

2、C、Si、Mn、P、S对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？

C、Si都是强烈促进石墨化的元素，且随C、Si含量增加，能减少白口倾向，易形成石墨。但C、Si过多，形成的G较粗大，金属基体中F含量增加，会降低铸铁的强度性能。

P是促进石墨化的元素，但作用不如C强烈。

Mn是阻碍石墨化的元素，主要阻碍石墨化的第二阶段，如果含Mn量过多，则会阻碍石墨化的第一阶段，增加Fe3C析出的可能性。

S促进白口铸铁的元素，而且降低铁水的流动性，恶化铸造性能，增加铸件缩松

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