综合项目工程材料习题答案.doc

工程材料习题1、抗拉强度： 是材料在破断前所能承受最大应力。 屈服强度：是材料开始产生明显塑性变形时最低应力。 刚度：材料抵抗弹性变形能力。疲劳强度：经无限次循环而不发生疲劳破坏最大应力。 冲击韧性：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏能力。断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展能力。2 、材料弹性模量与塑性无关。3 、由大到小顺序，抗拉强度： 2 、1 、3 、4 。屈服强度： 1 、3 、2 、4 。刚度： 1 、3 、2 、4 。塑性： 3 、2 、4 、1 。4、布氏、洛氏、维氏和显微硬度。由于各种硬度测试办法原理不同，因此测出硬度值不能直接进行比较。5、（1）洛氏或维氏硬度 （2）布氏硬度 （3）布氏硬度 （4）洛氏或维氏硬度 （5）显微硬度6、冲击功或冲击韧性。 由于冲击功或冲击韧性代表了在指定温度下，材料在缺口和冲击载荷共同作用下脆化趋势及其限度，因此不同条件下测得这种指标不能进行比较。冲击韧性是一种对成分、组织、构造极敏感参数，在冲击实验中很容易揭示出材料中某些物理现象，如晶粒粗化、冷脆、热脆和回火脆性等，故当前惯用冲击实验来检查冶炼、热解决以及各种加工工艺质量。此外，不同温度下冲击实验可以测定材料冷脆转变温度。同步，冲击韧性对某些零件（如装甲板等）抵抗少数几次大能量冲击设计有一定参照意义。7、产生疲劳断裂因素普通以为是由于在零件应力集中部位或材料自身强度较低部位，如原有裂纹、软点、脱碳、夹杂、刀痕等缺陷，在交变应力作用下产生了疲劳裂纹，随着应力循环周次增长，疲劳裂纹不断扩展，使零件承受载荷有效面积不断减小，当减小到不能承受外加载荷作用时，零件即发生突然断裂。 可以通过如下途径来提高其疲劳抗力。改进零件构造形状以避免应力集中；提高零件表面加工光洁度；尽量减少各种热解决缺陷 (如脱碳、氧化、淬火裂纹等)；采用表面强化解决，如化学热解决、表面淬火、表面喷丸和表面滚压等强化解决，使零件表面产生残存压应力，从而能明显提高零件疲劳抗力。8、断裂韧性表达材料抵抗裂纹扩展能力。 断裂韧性实用意义在于：只要测出材料断裂韧性 ，用无损探伤法拟定零件中实际存在缺陷尺寸，就可以判断零件在工作过程中有无脆性开裂危险；测得断裂韧性和半裂纹长度后,就可以拟定材料实际承载能力。因此，断裂韧性为设计、无损伤探伤提供了定量根据。51、略2、金属键，大量自由电子，良好导电导热性，又因金属键饱和性无方向性，构造高度对，故有良好延展性。离子键，正负离子较强电吸引，导致高硬度，高熔点，高脆性，因无自由电子，固态导电性差。共价键，通过共用电子对实现搭桥联系，键能高，高硬度，高熔点，高介电性。分子键，因其结合键能低，低熔点，低强度，高柔顺性。3、有体心立方，面心立方，密排六方三种，其排列特点见表2-1-Fe，-Fe，Cr，V属体心，-Fe，Cu，Ni，Pb属面心，Mg，Zn属密排六方。4、由有（m）故-Fe晶格常数为。1mm3中-Fe原子数个。5、（111）、（011）、（001）,111、011、（001）。6、7、这是由于单晶体在各个晶面和晶向上原子排列密度是有差别，因此表达出晶体各向异性。而多晶体是由众多细小晶粒所构成集合体，各个晶粒晶轴取向是随机分布。这样，多晶体性能在各个方向上表达出是记录平均值大小，因此是各向同性。8、-Fe原子排列密度为0.68，-Fe原子排列密度为0.74，由于-Fe晶格间隙较大，因此，-Fe渗碳能力不不大于-Fe。9、体积会膨胀，这是由于-Fe密度不大于-Fe。10、有点缺陷（空位、间隙原子），线缺陷（位错）和面缺陷（晶界面、相界面）三种。普通来说，缺陷密度越高，位错滑移阻力越大，材料强度、硬度越高，塑性、韧性越低。11、固溶体是以溶剂元素晶格类型为基本，再溶入某些溶质原子。由于是对称性高晶格构造，往往具备较好塑性。而金属间化合物晶格构造不同于构成元素晶格，且由于离子键或共价键特质，键能较高。故硬度、强度高，脆性大。12、两种。置换型和间隙型。形成固溶体后，由于溶质原子导致晶格畸变，固溶体会产生所谓固溶强化现象，即强度、硬度上升，塑性、韧性下降。13、有正常价化合物（离子化合物、共价化合物），电子浓度化合物和间隙相等。它们在合金中普通可作为强化相。14、普通高分子化合物分子量都十分巨大，且具备键状构造，键节之间属共价键联接，键与键之间属分子键联接。15、重要键型有离子键，共价键，构成陶瓷晶体相重要是氧化物和含氧酸盐。51、略。2、形核与长大。晶核形核率与生长率影响因素有：过冷度、熔点、熔化潜热、铸型冷却能力和外力形核质点类型和数量等。3、锻造生产中，控制晶粒大小办法有：1）、增长过冷度，2）、孕育解决（变质解决），3）、附加振动等。（1）中金属模铸件晶粒小，（2）低温浇注晶粒小，（3）采用振动晶粒小。4、共晶：L+包晶：L+共析：+。5、（1）错（2）对（3）错6、（！）见下图。不会有纯Mg相，从相图看Mg会溶解一某些Cu形成固溶体。7、8、接近共晶成分合金流动性好，锻造性能好。而固溶体合金塑性好，适合压力加工。56、可以金相法区别。一是看有无莱氏体或石墨组织，有即为3.5%C铁碳合金。二是看有无二次渗碳体，有即为1.2%C过共析钢。剩余两种合金只要比较珠光体数量即可，多者为0.4%C少者为0.2%C合金。7（1）由于渗碳体体积分数大，材料就硬；（2）低温莱氏体中有大量共晶渗碳体，故材料差；（3）0.4%C钢在1100时为单相奥氏体，塑性好，故可锻造。而4.0%C生铁在1100时为高温莱氏体，有共晶渗碳体，故不可锻造。（4）这是由于有时因冶金质量不高，钢中留有低熔点三元硫共晶在晶界上分布。在9501100时，硫共晶会熔化，形成所谓“热脆”现象。（5）对低碳钢而言，确是如此。这样可以保证是在单相奥氏体相区内进行压力加工。（6）塑性好。（7）钢丝中碳量越高，钢丝强度就越大（在共析成分如下）。（8）T8，T10，T12是工具钢，材料中有大量二次渗碳体，故难锯。（9）铸铁因其成分接近共晶点，有良好流动性，故适合锻造；而钢因其基体相为.Fe（铁素体），塑性好，且高温下可转变为奥氏体，塑性更好，故适合压力加工。8重要有Si，Mn，P，S等.Si是有益于提高钢铁素体强度，重要是固溶强化。Mn也是有益于提高钢铁素体强度，重要是固溶强化和形成合金渗碳体。P提高钢冷脆转变温度范畴，不利于钢韧性。S重要是引起钢热脆性，这是由于S会在钢中形成低熔点三元硫共晶。9强度：T8T1245#，碳素钢中以珠光体综合机械性能为最佳，强度最佳，T8钢中珠光体体积分数最大，另一方面为T12和45#钢；硬度：T12T845#，碳素钢中以渗碳体相硬度为最高，T12钢中渗碳体体积分数最大，另一方面为T8和45#钢。塑性：45# T8T12，碳素钢中以铁素体相塑性最佳，45#钢中铁素体体积分数最大，另一方面为T8钢和T12钢。10（1）普通碳素构造钢对杂质元素控制不严，用于各种热轧型材和规定不高机械构造。（2）优质碳素构造钢对杂质元素控制严格，用于制造普通机械零件。（3）高档优质碳素工具钢对杂质元素控制非常严格，用于制造普通形状简朴且速度不高工具和刃具。11见表45。1、（1）滑移：所谓滑移是晶体一某些相对于另一某些沿一定晶面发生相对滑动。孪生：晶体一某些相对于另一某些沿着一定晶面(孪生面)产生一定角度切变(即转动)，这种变形方式叫做“孪生”。（2）再结晶：变形金属加热到较高温度时，原子具备较强活动能力，有也许在破碎亚晶界处重新形核和长大，使本来破碎拉长晶粒变成新、内部缺陷较少等轴晶粒。这一过程，使晶粒外形发生了变化，而晶格类型无任何变化，故称为“再结晶”。二次再结晶：普通再结晶后获得细而均匀等轴状晶粒。如果温度继续升高或保温较长时间后，少数晶粒会兼并周边许多晶粒而急剧长大，形成极粗晶粒，为了与普通晶粒正常长大相区别，把这种现象称为“二次再结晶”。再结晶温度：变形金属开始进行再结晶最低温度称为金属再结晶温度。（3）热加工：凡在再结晶温度以上加工过程称为热加工。冷加工：凡在再结晶温度如下加工过程称为冷加工。（4）加工硬化：晶粒破碎和位错密度增长，使金属强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化(或冷作硬化)现象。（5）回答：加热温度较低时，变形金属中某些点缺陷和位错，在某些晶内发生迁移变化过程，称为回答。（6）再结晶：变形金属加热到较高温度时，原子具备较强活动能力，有也许在破碎亚晶界处重新形核和长大，使本来破碎拉长晶粒变成新、内部缺陷较少等轴晶粒。这一过程，使晶粒外形发生了变化，而晶格类型无任何变化，故称为“再结晶”。（7）织构：当金属变形量达到一定值(7090以上)时，金属中每个晶粒位向都趋于大体一致，这种现象称为“织构”现象，或称“择优取向”。2、由于锌、镁属于密排六方晶格，纯铜属于面心立方晶格。孪生变形仅在滑移系较少而不易产生滑移密排六方金属 (如Mg、Zn、Cd等)中易于发生，而面心立方晶格金属（如Al、Cu等）中由于滑移系较多，故易产生滑移。3、弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，日后逐渐感到有些费劲，是由于在外力作用下，铁丝随着外形变化，其内部组织也要发生变化，晶粒破碎和位错密度增长，使金属强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化 (或冷作硬化)现象，金属加工硬化，给进一步加工带来困难，因此日后逐渐感到有些费劲。再进一步变形时，由于金属强度和硬度提高，塑性和韧性下降，不久铁丝就由于疲劳而发生断裂。4、金属晶粒粗细，对其机械性能影响是很大。晶粒愈细，晶界总面积愈大，每个晶粒周边不同位向晶粒数愈多。因而，塑性变形抗力也愈大。此外，晶粒愈细，不但使强度增高，并且也增长其塑性和韧性。由于晶粒愈细，金属单位体积中晶粒数愈多，变形可以分散在更多晶粒内进行，各晶粒滑移量总和增大，故塑性好。同步，由于变形分散在更多晶粒内进行，引起裂纹过早产生和发展应力集中得到缓和，从而具备较高冲击载荷抗力。因此，工业上惯用细化晶粒办法来使金属材料强韧化。5、在外力作用下，金属随着外形变化，其内部组织也要发生如下变化：(一)晶粒形状变化。 塑性变形后晶粒外形沿着变形方向被压扁或拉长，形成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，且随变形量增大而加剧。这种组织普通叫做“纤维组织”。(二)亚构造形成。 在未变形晶粒内部存在着大量位错壁 (亚晶界)和位错网，随着塑性变形发生，即位错运动，在位错之间产生一系列复杂交互作用，使大量位错在位错壁和位错网旁边导致堆积和互相纠缠，产生了位错缠结现象。随着变形增长，位错缠结现象进一步发展，便会把各晶粒破碎成为细碎亚晶粒。变形愈大，晶粒碎细限度便愈大，亚晶界也愈多，位错密度明显增长。同步，细碎亚晶粒也随着变形方向被拉长。(三)形变织构产生。 在定向变形状况下，金属中晶粒不但被破碎拉长，并且各晶粒位向也会朝着变形方向逐渐发生转动。当变形量达到一定值 (7090以上)时，金属中每个晶粒位向都趋于大体一致，这种现象称为“织构”现象，或称“择优取向”。 塑性变形对金属性能影响：组织上变化，必然引起性能上变化。如纤维组织形成，使金属性能具备方向性，纵向强度和塑性高于横向。晶粒破碎和位错密度增长，使金属强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化 (或冷作硬化)现象。6、影响再结晶温度因素是：（1）预先变形限度。 变形限度愈大，金属畸变能愈高，向低能量状态变化倾向也愈大，因而再结晶温度愈低。(2)原始晶粒大小。 金属原始晶粒越小，则变形抗力越大，变形后储存能量较高，再结晶温度则较低。(3)金属纯度及成分。 金属化学成分对再结晶温度影响比较复杂。当金属中具有少量元素，特别是高熔点元素时，常会阻碍原子扩散或晶界迁移，而使再结晶温度升高。如纯铁再结晶温度约为 450，加入少量碳变成钢时，其再结晶温度提高至500650。在钢中再加入少量W、Mo、V等，还会更进一步提高再结晶温度。当合金元素含量较高时，也许提高也也许减少再结晶温度，这要看合金元素对基体金属原子扩散速度比对再结晶形核时表面能影响而定。有助于原子扩散和减少表面能则减少再结晶温度；反之，则升高再结晶温度。(4)加热速度和保温时间。 再结晶过程需要有一定期间才干完毕，故加热速度增长会使再结晶推迟到较高温度才发生；而保温时间延长，原子扩散充分，可使再结晶过程在较低温度下完毕。由于锻造组织没有通过塑性变形因此不能通过再结晶退火来消除粗大锻造组织。7、金属在冷拔过程中会产生加工硬化，金属加工硬化，给进一步加工带来困难。为此，在其加工过程中必要安排某些中间退火工序，来消除加工硬化现象。8、塑性变形后晶粒外形沿着变形方向被压扁或拉长，形成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，且随变形量增大而加剧。这种组织普通叫做“纤维组织”。纤维组织形成，使金属性能具备方向性，纵向强度和塑性高于横向。晶粒破碎和位错密度增长，使金属强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化 (或冷作硬化)现象。9、变形度影响事实上是一种变形均匀问题。变形度愈大，变形便愈均匀，再结晶后晶粒度便愈细。当变形度很小时，由于晶格畸变小，局限性以引起再结晶，故晶粒度保持原样。当变形度在 2l0时再结晶后晶粒十分粗大，因而时金属中只有某些晶粒发生变形，变形很不均匀，再结晶时形核数目少，再结晶后晶粒度很不均匀，故晶粒极易兼并长大。这个变形度称为“临界变形度”，生产中应设法避免。10、热加工虽然不致引起加工硬化，但仍能使金属组织和性能发生明显变化：(一)可使钢中气孔焊合，分散缩孔压实，从而使材料致密度增长。(二)可使钢中粗大枝晶和柱状晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提高。(三)可使钢中各种夹杂物沿着变形方向伸长(塑性夹杂物如FeS和细碎脆性夹杂物如氧化物等)，但晶粒通过再结晶变成细等轴晶，而夹杂物却被保存下来，形成了“纤维组织”，在宏观试样上呈现为条状(塑性夹杂物)和链状(脆性夹杂物)。这种组织使钢机械性能有了方向性，在沿着纤维方向上(纵向)具备较高机械性能，并且在垂直纤维方向上(横向)性能较低。钢材在热加工（如锻造）时，加工温度处在其再结晶温度以上，虽然发生加工硬化，也会通过再结晶而消除，故不产生加工硬化。11 、用细棒料压制齿轮好。5第六章习题参照答案1（1）奥氏体起始晶粒度：起始晶粒度事指珠光体向奥氏体转变刚刚终了时奥氏体晶粒度。实际晶粒度：钢在详细加热条件下实际得到奥氏体晶粒尺寸。本质晶粒度：钢加热到93010，保温8h，冷却后得到晶粒度。（2） 珠光体：层比较大铁素体与渗碳体机械混合物。索氏体：层片间距较小铁素体与渗碳体机械混合物。屈氏体：层片间距较小铁素体与渗碳体机械混合物。贝氏体：过饱和铁素体和碳化物机械混合物。马氏体：碳在Fe中过饱和固溶体。（3）奥氏体：碳溶在Fe中间隙固溶体。过冷奥氏体：钢在高温时所形成奥氏体，过冷到A r1如下，成为热力学不稳定状态过冷奥氏体。残存奥氏体：过冷奥氏体向马氏体转变时，冷至室温或Mf点尚未转变奥氏体。（4）退火：钢退火是把钢加热到高于或低于临界点（Ac1或Ac3）某一温度，保温一定期间，然后随炉缓慢冷却以获得接近平衡组织一种热解决工艺。正火：正火时把亚共析钢加热到以上3050，过共析钢加热到 上3050，保温后在空气中冷却工艺。淬火：将钢加热到Ac1或Ac3以上30-50，保温后迅速操作，称为淬火。回火：将淬火钢加热到A1如下某一温度，保温一定期间，然后迅速冷却到室温热解决工艺。冷解决：将退火钢继续冷却带室温如下某一温度并停留一定期间，使残存奥氏体转变为马氏体，然后在恢复到室温。临界淬火冷却速度（Vk）： 使获得所有马氏体组织最小冷却速度。淬透性：淬透性表达钢在淬火时或得马氏体能力。淬硬性：淬硬性使指钢在抱负条件下进行淬火硬化（即得到马氏体组织）所能达到最高硬度能力。2珠光体组织使按层间距大小分为珠光体，索氏体，屈氏体三种。珠光体在等温温度在 制650温度范畴内获得，层片较大（0.4m）硬度为170200HBS，索氏体在等温温度在650600范畴内得到层片间距较小（0.20.4m） 硬度为230-320HBS，屈氏体在等温温度在600-550范畴内得到，层间距更小（0.2m），硬度为330-400HBS。3贝氏体组织最为常用是上贝氏体和下贝氏体上贝氏体使过冷奥氏体在550-350 温度范畴内等温度形成。呈羽毛状，有粗大片状铁素体和粗大，分布不均匀渗碳体构成。韧性明显减少，硬度为HBC3545。下贝氏体使是过冷奥氏体在350230温度范畴内等温形成，下贝氏体中铁素体针细小，渗碳体弥散度大。分布更均匀，强度，硬度进一步提高。塑性，韧性有所改进，具备更好综合机械性能。4、马氏体组织形态重要有两种：板条状马氏体和片状马氏体。高温奥氏体中含碳量不不大于1.0%时，淬火组织中马氏体 形态是片状，亚构造重要是栾晶，在片体边界上沿111m方向呈点状规则排列有螺形位错。片状马氏体韧性和塑性差。高温奥氏体中含碳量不大于0.30%时，淬火组织中马氏体形态是板条状，体内有高容度位错，111r为其惯习面。板条状马氏体韧性和塑性好。马氏体硬度重要取决于含碳量，随着马氏体含碳量增高，硬度随之提高，当含碳量超过0.6%后来硬度增长趋于平缓。5、持续冷却是以某一速度持续冷却到室温，使过冷奥氏体在 持续冷需冷却过程中发生转变，等温冷却是迅速冷却到Ar1如下某一温度，并等温停留一段时间，使过冷奥氏体发生转变，然后在冷却到室温。6、共析钢C曲线中，过冷奥氏体开始转变点连线称为转变开始线；过冷奥氏体转变结束点连线称为转变结束线。水平线A1表达奥氏体与珠光体平衡温度。在A1线以上是奥氏体稳定存在区域，A1线如下，转变开始线以左是过冷奥氏体区，转变结束线以右是转变产物区，转变开始线和结束线之间是过冷奥氏体和转变产物共存区。影响C曲线形状和位置重要因素有：（1）碳影响。在亚共析钢中，随含碳量增长，C曲线向右移动；在过共析钢中，随含碳量增长，C曲线则向右移动。（2）合金元素影响：除钴外，所有合金元素使C曲线位置右移，碳化物形成元素含量较多时，不但影响C曲线位置，还会变化C曲线形状。（3）加热温度和保温时间影响：随着加热温度提高和保温时间延长，C曲线右移。8、（1）完全退火，目是消除轧制工艺不合规定而产生带状组织缺陷，并恰当减少硬度，提高塑性和改进切屑加工性能。退火后组织为珠光体+铁素体（2）去应力退火：目是消除铸件内应力，退火后组织为珠光体+铁素体（3）去应力退火，目是消除段柸热应力，避免使用工程中变形和开裂，退火后组织为珠光体+铁素体。（4）球化退火，目是将珠光体渗碳体由片状转化为球状，得到球状珠光体，减少钢硬度，改进切削加工性能，得到组织为球状珠光体+球状渗碳体9、过冷奥氏体+珠光体过冷奥氏体 铁素体 过冷奥氏体+屈氏体 过冷奥氏体+屈氏体+贝氏体 下贝氏体 过冷奥氏体+下贝氏体 下贝氏体+马氏体+残存奥氏体 过冷奥氏体 马氏体+残存奥氏体（2）V1：退火V2：正火V3：等温淬火V4：分级淬火V5：双液淬火10、（a）马氏体(b)贝氏体+马氏体(c)屈氏体+贝氏体+马氏体(d)屈氏体+索氏体+珠光体11、淬火目是为了获得马氏体或贝氏体组织。提高钢机械性能。为了防止奥氏体晶粒粗化，普通淬火温度不适当太高，只容许超过临界点30-50。亚共析钢淬火加热温度是Ac3+30-50。过共析钢淬火温度是Ac1+30-50。12、冷却后组织加热后组织700： 珠光体+铁素体珠光体+铁素体760： 马氏体+铁素体奥氏体+铁素体840： 马氏体+残存奥氏体马氏体+奥氏体1100：粗大马氏体+粗大残存奥氏体粗大奥氏体13、淬透性表达钢在淬火时获得马氏体能力。而淬硬层深度为钢表面至半马氏体区距离。淬透性是钢在规定条件下一种工艺性能，是拟定可以比较，为钢材自身固有属性。淬硬层深度是实际工件在详细条件下淬得马氏体和半马氏体深度，是变化，与钢淬透性及外在因素（如淬火介质，零件尺寸）关于。影响钢淬透性因素：钢临界冷却速度（VK）。凡是影响C曲线位置因素均能影响钢淬透性。淬硬性重要与马氏体含碳量关于，含碳量愈高，淬火后硬度愈高。14、机械设计中应考虑钢淬透性。界面较大或形状复杂以及受力状况特殊重要零件，规定界面力学性能均匀零件，应选用淬透性好钢：而陈寿扭转或弯曲再和轴类零件，外层受力较大，心不受力较小，可选用淬透性较低钢种，只要淬透性深度为轴半径1/3-1/2即可，这样，既满足了性能规定减少了成本。15、索氏体：正火所得，层片状，HB和回火索氏体相称，屈服强度，冲击韧性都比或会索氏体略低。回火索氏体：调质所得，铁素体+细小颗粒碳化物，综合机械性能优越。屈氏体：6000-500范畴内所得，层片状，硬度330-400HBS。回火屈氏体：350-500回火所得，硬度为35-45HRC，又较高弹性和屈服极限，同步有一定韧性。马氏体：钢在Ms点如下发生无扩散转变所得，高强度高硬度，塑性、韧性较差。回火马氏体易于腐蚀，金相显微镜下为暗黑针片状，HRC58-64.16、甲厂产品组织为珠光体+铁素体。乙厂产品组织为回火索氏体，与甲厂产品相比，乙厂产品具备良好综合机械性能。17、对低碳钢齿轮进行渗碳，渗碳后表面组织从珠光体+铁素体变成马氏体+残存奥氏体，硬度和耐磨性大幅提高。对中碳钢齿轮进行表面淬火，表面淬火后表面组织从珠光体+铁素体变成马氏体+残存奥氏体，硬度和耐磨性提高。18、表面淬火普通用中碳钢和中碳合金钢，也可用高碳工具钢和低合金工具钢以及铸铁等。渗碳用钢普通为含碳量0.15-0.25%低碳钢和低碳合金钢。氮化用钢普通是具有Al、Cr、Mo等合金元素钢。表面淬火后，表面硬度，耐磨性和疲劳强度均提高。三者相比较，淬火后硬度值普通在HRC45-60之间，渗碳后硬度值在HRC58-60之间，渗氮后硬度值在67-74之间。渗碳与渗氮相比，工件变形大，渗层厚。表面淬火可用于齿轮、轧辊等；渗碳可用于齿轮、大小轴、凸轮轴、活塞销及机床零件、大型轴承等；渗氮重要用于各种高速传动精密齿轮，高精度机床主轴（如镗床镗杆，磨床主轴），在交变载荷条件下规定疲劳强度很高零件，以及规定变形很小和具备一定抗热、耐蚀能力耐磨零件。51、合金钢中合金元素普通分为如下几类：碳化物形成元素：Mn，Cr，W，Mo，V，Ti，Nb ,Zr非碳化物形成元素：Ni，Cu，Co，Si，Al。2、除 Co外，所有合金元素溶于奥氏体后，都增大其稳定性，使奥氏体分解转变速度减慢，即C曲线右移，从而提高钢淬透性。碳化物形成碳化物形成元素，如Mo、W、V、Ti等，当它们含量较多时，不但使C曲线右移，并且还会使C曲线形状发生变化，甚至浮现两组C曲线，上部C曲线反映了奥氏体向珠光体转变，而下部C曲线反映了奥氏体向贝氏体转变。3、（ 1）合金元素溶入铁素体中形成合金铁素体，由于与铁晶格类型和原子半径不同而导致晶格畸变，产生固溶强化效应。非碳化物形成元素：如Ni、Si、Al、Co等，它们不与碳形成化合物，基本上都溶于铁素体内，以合金铁素体形式存在；碳化物形成元素，基本上是置换渗碳体内铁原子而形成合金渗碳体或合金碳化物，如：Cr7 C3 等。（2）钢在淬火后回火时组织转变重要是马氏体分解、残存奥氏体分解及碳化物形成、析出和汇集过程，这个过程也是依托元素之间扩散来进行。由于合金元素扩散速度小，而又阻碍碳原子扩散，从而使马氏体分解及碳化物析出和汇集速度减慢，将这些转变推迟到更高温度，导致合金钢硬度随回火温度升高而下降速度比碳钢慢。这种现象称之为回火稳定性。合金元素普通都能提高残存奥氏体转变温度范畴。在碳化物形成元素含量较高高合金钢中，淬火后残存奥氏体十分稳定，甚至加热到500600仍不分解，而是在回火冷却过程中某些转变为马氏体，使钢硬度反而增长，这种现象称之为二次硬化。另一方面，在高合金钢中，由于Ti、V、W、Mo等在500600温度范畴内回火时，将沉淀析出特殊碳化物，这些碳化物以细小弥散颗粒状存在，因而，这时硬度不但不减少，反而再次增长，这种现象称之为“沉淀型”二次硬化，亦称为弥散硬化或沉淀硬化。合金元素对淬火及回火后钢机械性能不利影响是回火脆性问题。4、（ 1）奥氏体：碳在-Fe中一种间隙固溶体。合金奥氏体：溶在合金元素中奥氏体。奥氏体钢：钢组织为奥氏体钢。（2）铁素体：碳在-Fe中一种间隙固溶体。合金铁素体：溶在合金元素中铁素体。铁素体钢：钢组织为铁素体钢。（3）渗碳体即碳化三铁Fe 3 C。合金渗碳体：溶有合金元素渗碳体，如(Fe、Cr) 3 C等。特殊碳化物：指稳定性特高碳化物，如：WC等。5、（ 1）除Mn、Ni等扩大相区元素外，大多合金元素与铁互相作用能缩小相区，使A 4 下降，A 3 上升，因而使钢淬火加热温度高于碳钢。（2）钢在淬火后回火时组织转变重要是马氏体分解、残存奥氏体分解及碳化物形成、析出和汇集过程，这个过程也是依托元素之间扩散来进行。由于合金元素扩散速度小，而又阻碍碳原子扩散，从而使马氏体分解及碳化物析出和汇集速度减慢，将这些转变推迟到更高温度，导致合金钢硬度随回火温度升高而下降速度比碳钢慢。这种现象称之为回火稳定性。（3）从合金元素对铁碳相图影响可知，由于合金元素均使相图中S点和E点左移，因而使共析点和奥氏体最大溶碳量相应地减小，浮现了当含Cr量为12时，共析点地含碳量不大于0.4,含碳量12时奥氏体最大含碳量不大于1.5。（4）由于高速钢中具有大量地合金元素，使其具备很高淬透性，在空气中冷却即可得到马氏体组织。6、用于制造渗碳零件钢称为渗碳钢。渗碳钢含碳量普通都很低 (在0.150.25之间)，属于低碳钢，这样碳含量保证了渗碳零件心部具备良好韧性和塑性。为了提高钢心部强度，可在钢中加入一定数量合金元素，如Cr、Ni、Mn、Mo、W、Ti、B等。其中Cr、Mn、Ni等合金元素所起重要作用是增长钢淬透性，使其在淬火和低温回火后表层和心部组织得到强化。此外，少量Mo、W、Ti等碳化物形成元素，可形成稳定合金碳化物，起到细化晶粒作用。微量B(0.0010.004)能强烈地增长合金渗碳钢淬透性。7、调质钢普通指通过调质解决后使用碳素构造钢和合金构造钢。调质钢含碳量普通在 0.250.50之间，属于中碳钢。碳量过低，钢件淬火时不易淬硬，回火后达不到所规定强度。碳量过高，钢强度、硬度虽增高，但韧性差，在使用过程中易产生脆性断裂。惯用合金调质钢普通加入合金元素有Cr、Ni、Si、Mn、B等，重要是为了提高钢淬透性及保证强度和韧性而加入。8、弹簧钢可分为碳素弹簧钢与合金弹簧钢。碳素弹簧钢是惯用弹簧材料之一，其含碳量为 0.60.9。合金弹簧钢含碳量低某些，约介于0.450.70之间，考虑到合金元素强化作用，减少含碳量有助于提高钢塑性和韧性。合金弹簧钢中所含合金元素经常有Si、Mn、Cr、V等，它们重要作用是提高钢淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改进了弹簧钢力学性能。依照弹簧加工成型状态不同，弹簧分为热成型弹簧与冷成型弹簧，热成型弹簧最后热解决为淬火后中温回火；冷成型弹簧则是用冷拉弹簧钢丝经冷卷后成型，然后进行低温去应力退火。9、滚动轴承钢含碳量为 0.951.15，这样高含碳量是为了保证滚动轴承钢具备高硬度和耐磨性。主加元素是Cr，其作用可增长钢淬透性，铬与碳所形成(Fe、Cr) 3 C合金渗碳体比普通Fe 3 C渗碳体稳定，能阻碍奥氏体晶粒长大，减小钢过热敏感性，使淬火后得到细小组织，而增长钢韧性。Cr尚有助于提高回火稳定性。对于大型滚动轴承(如D3050mm滚珠)，还须加入适量Si(0.400.65)和Mn(0.901.20)，以便进一步改进淬透性，提高钢强度和弹性极限而不减少韧性。10、钢种表面组织心部组织晶粒大小性能因素20钢回火马氏体渗碳体F+P较细小外硬内韧20CrMnTi回火马氏体合金碳化物F+P（细）低碳回火马氏体更细小表面强度、硬度更高，心部不但强、硬度较高，同步韧性好。加入合金元素不但改进了组织，同步性能也得以提高。11、下料球化退化机械加工淬火 +低温回火磨平面抛槽开口球化退火：减少硬度，便于机械加工，并为最后热解决做好组织上准备。淬火+低温回火：保证最后使用性能（高硬度和良好韧性），减小变形（分级淬火），减少残存内应力。最后组织为：下贝氏体碳化物。硬度不不大于60HRC。12、热硬性（红硬性）是指外部受热升温时工具钢仍能维持高硬度（不不大于 60 HRC）功能。W18Cr4V浮现二次硬化因素是在550570温度范畴内钨及钒碳化物（WC,VC）呈细小分散状从马氏体中沉淀析出，产生了弥散硬化作用。同步，在此温度范畴内，一某些碳及合金元素从残存奥氏体中析出，从而减少了残存奥氏体中碳及合金元素含量，提高了马氏体转变温度。当随后回火冷却时，就会有某些残存奥氏体转变为马氏体，使钢硬度得到提高。由于以上因素，在回火时便浮现了硬度回升“二次硬化”现象。而65钢虽然淬火后硬度可达6062HRC但由于其热硬性差，钢中没有提高耐磨性碳化物，因而不能制造所规定耐磨车刀。13、高热硬性重要取决于马氏体中合金元素含量，即加热时溶于奥氏体中合金元素量，由于对高速钢热硬性影响最大两个元素 W及V,在奥氏体中溶解度只有在1000以上时才有明显增长，在12701280 时奥氏体中约具有78钨，4铬，1钒。温度再高，奥氏体晶粒就会迅速长大变粗，淬火状态残存奥氏体也会迅速增多，从而减少高速钢性能。这就是淬火温度定在1280因素。选取三次回火是由于由于W18Cr4V钢在淬火状态约有2025残存奥氏体，仅靠一次回火是难以消除。由于淬火钢中残存奥氏体是在随后回火冷却过程中才干向马氏体转变。回火次数愈多，提供冷却机会就愈多，就越有助于残存奥氏体向马氏体转变，减少残存奥氏体量(残存奥氏体一次回火后约剩1 5，二次回火后约剩35，第三次回火后约剩余2)。并且，后一次回火还可以消除前一次回火由于残存奥氏体转变为马氏体所产生内应力。14、热解决工艺为：球化退火（减少硬度，便于切削加工，为最后热解决做组织准备）淬火：其目是为了保证块规具备高硬度（6265HRC），耐磨性何和长期尺寸稳定性。冷解决后低温回火：是为了减小应力，并使冷解决后过高硬度（66 HRC左右）减少至所规定硬度（6265HRC）时效解决原则：是为了消除新生磨削应力，使量具残存应力保持在最小限度。15、Cr12MoV钢类似于高速钢，也需要重复锻打，把大块碳化物击碎，锻造后也要进行球化退火，以便减少硬度，便于奥氏体加工。经机械加工后进行淬火，回火解决。必要指出，如果对Cr12MoV钢还规定有良好热硬性时，普通可将淬火温度恰当提高至11151130，但会因组织粗化而使钢强度和韧性有所将低。淬火后，由于组织中存在大量残存奥氏体（80%）而使硬度仅为4250HRC，但在510520回火时会浮现二次硬化现象，是使钢硬度回升至6061HRC。16、奥氏体不锈钢中加入了扩大相区减少 Ms点合金元素（如Ni），使钢室温下具备单相奥氏体组织。钢中加Ti是为了消除钢晶间腐蚀倾向。为提高其耐腐蚀性惯用热解决工艺有固溶解决，稳定性解决及除应力解决。17、耐热钢涉及抗氧化钢和热强钢。 提高钢氧化性，钢中普通加入足够Cr，Si，Al和稀土等元素。使钢在高温下与氧接触时，表面能生成致密高熔点氧化膜，它严密覆盖在钢表面，可以保护免于高温气体继续腐蚀。抗氧化钢多用来制造炉用零件和热互换器。加强钢中常加入铬，镍，钼，钨，钒，锰等元素，用以提高钢高温强度。汽轮机、燃气轮机转子和叶片，锅炉过热器，高温工作螺栓和弹簧，内燃机排气阀等用钢都是热强钢。18 、（ 1 ）、20CrMnTi ： 渗碳钢。用于承受较强烈冲击作用和受磨损条件下进行工作零件。 0 2 碳含量保证了渗碳零件心部具备良好韧性和塑性， Cr、Mn、Ti等合金元素所起重要作用是增长钢淬透性，提高钢心部强度。此外，少量Ti可形成稳定合金碳化物，起到细化晶粒、抑制钢件在渗碳时发生过热作用。渗碳钢重要热解决工序普通是在渗碳之后再进行淬火和低温回火。解决后零件心部为具备足够强度和韧性低碳马氏体组织，表层为硬而耐磨回火马氏体和一定量细小碳化物组织。（2 ）、40MnVB ： 调质钢。此类钢在各种负荷下工作，受力状况比较复杂重要零件，规定具备高强度与良好塑性及韧性配合，即具备良好综合机械性能。 0 4 含碳量保证 调质钢零件获得良好综合机械性能；合金元素加入，重要是为了提高钢淬透性及保证强度和韧性而加入。调质钢通过调质热解决后得到回火索氏体组织。调质钢零件，普通除了规定有良好综合机械性能外，往往还规定表面有良好耐磨性。为此，通过调质热解决零件往往还要进行感应加热表面淬火。如果对表面耐磨性能规定极高，则需要选用专门调质钢进行专门化学热解决。（3）、60Si2Mn ：弹簧钢。用于通过弹性变形储存能量，从而传递力和机械运动或缓和机械振动与冲击，如汽车、火车上各种板簧和螺旋弹簧、仪表弹簧等，规定必要具备高弹性极限。 0.6含碳量为了保证弹簧强度规定；合金元素重要作用是提高钢淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改进了弹簧钢力学性能。淬火后中温回火，得到回火屈氏体组织。（4）、9Mn2V（5）、Crl2MoV：冷作模具钢。用来制造在冷态下使金属变形模具钢种。为了保证模具通过热解决后获得高硬度和高耐磨性，冷作模具钢具有比较高碳量。加入合金元素，其作用重要是为了提高钢淬透性，耐磨性及减少变形等。热解决采用淬火+低温回火热解决工艺。（6）、5CrNiMo：热作模具钢。用来制造在受热状态下对金属进行变形加工模具用钢。碳： 0.50C，保证一定强度、硬度和耐磨性；铬：重要是提高淬透性，并能提高回火稳定性，形成合金碳化物还能提高耐磨性，并使钢具备热硬性；镍：镍与铬共同作用能明显提高淬透性，镍固溶于铁素体中，在强化铁素体同步还增长钢韧性。锰：在提高淬透性方面不亚于镍，但Mn固溶于铁素体中，在强