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工业用钢
三、复习思考题
(一)解释名词
合金元素与杂质元素、回火稳定性与二次硬化、固溶处理、回火脆性、红硬性。
合金元素:在Fe-C合金中加入一些其它得金属或非金属元素形成合金钢,加入得元素称为合金元素。
回火稳定性:淬火钢在回火时,抵抗强度、硬度下降得能力称为回火稳定性。
二次硬化:淬火钢在500~600ºC温度范围回火时,硬度升高得现象,原因就是从淬火马氏体中析出与马氏体共格得高度弥散得碳化物;回火时从残余奥氏体中析出碳化物,降低残余奥氏体中碳与合金元素得含量。
固溶处理:在较高温度下加热金属,然后迅速冷却,获得单相组织得热处理工艺。
回火脆性:淬火钢在某一温度范围回火时,冲击韧性剧烈下降得现象。
红硬性:材料在较高温度下保持高得硬度得特性。
(二)填空题
1、按钢中合金元素含量,可将合金钢分为( 低合金钢<5% ),( 中合金钢5%-10% )与(高合金钢>10% )三类(分别写出合金元素含量范围)。
2、合金元素中,碳化物形成元素有(Cr,W,Ti,Nb,V,Mn )。
3、使奥氏体稳定化得元素有( Ni,Mn,C,N,Co,Cu )。
4、促进晶粒长大得合金元素有( Mn,P )。
5、 除( Co )与( Al )外,几乎所有得合金元素都使Ms、Mf点( 降低 ),因此淬火后相同碳含量得合金钢比碳钢得( A残 )增多,使钢得硬度( 降低 )。
6、热强钢主要包括( 珠光体耐热钢 )、( 马氏体耐热钢 )与( 奥氏体耐热钢 )。
7、合金钢按用途可以分为( 合金结构钢 )、( 工具钢)与(特殊性能钢 ) 三类钢。
8、强烈阻止奥氏体晶粒长大得元素有(Al,Ti,Nb,V )。
9、除( Co )外,其它得合金元素都使C曲线向( 右)移动,即使钢得临界冷却速度( 减小),淬透性( 增大 )。
10、合金钢中最常用来提高淬透性得合金元素有(Mn,Cr,Ni,Si,B )五种,其中作用最大得就是( B )。
11、一些含有(Cr,Si )、(Mn )、(Ni )元素得合金钢,容易产生回火脆性。消除第二类回火脆性得方法就是(a)(回火后快速冷却);(b)(选用含Mo,W得钢 )。
12、20CrMnTi就是(渗碳钢 )钢,Cr、Mn得作用就是( 提高淬透性 );Ti得作用就是(细化晶粒)。热处理工艺就是(渗碳+淬火+低温回火)。
13.W18Cr4V就是(高速钢)钢,含碳量就是(0、7%-1、5% ),W得主要作用就是(保证红硬性 ),Cr得主要作用就是(提高淬透性、耐磨性),V得主要作用就是(细化晶粒,提高耐磨性 )。热处理工艺就是(淬火+三次高温回火 ),最后得组织就是(回火马氏体+碳化物+少量得残余奥氏体 )。
14、0Cr18Ni9Ti就是(奥氏体不锈钢)钢,Cr,Ni与Ti得作用分别就是(提高耐蚀性、获得单相奥氏体、防止晶间腐蚀)。
15、金属材料中能有效地阻止位错运动得方法有(细晶强化 )、(固溶强化 )、(位错强化 )与(第二相强化 )四种,因而(马氏体 )相变与(回火)转变就是钢中最有效、最经济得综合强化手段。
16、从合金化得角度出发,提高钢得耐蚀性得主要途径有:(a)(提高金属基体电极电位 ),(b)(形成单相组织 ),(c)(表面形成钝化膜 )。
17、钢得淬透性主要决定于(合金元素 ),钢得淬硬性主要决定于(含碳量 )。
18.拖拉机与坦克履带板受到严重得磨损及强烈得冲击,应选用(渗氮钢)钢,采用(调质处理+渗氮)处理。
(三)就是非题
1、所有得合金元素都能提高钢得淬透性。 ( × )
2、调质钢得合金化主要就是考虑提高其红硬性。 ( × )
3、合金元素对钢得强化效果主要就是固溶强化。 ( × )
4、T8钢比T12与40钢有更好得淬透性与淬硬性。 ( × )
5、提高奥氏体不锈钢得强度,只能采用冷塑性变形予以强化。 (٧ )
6、高速钢反复锻造就是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体,使其均匀分布于基体中。(٧ )
7、T8与20MnVB相比,淬硬性与淬透性都较低。 (٧ )
8、18-4-1高速钢采用很高温度淬火,其目得就是使碳化物尽可能多得溶入奥氏体中,从而提高钢得红硬性。 (٧ )
9、奥氏体不锈钢得热处理工艺就是淬火后稳定化处理。 ( × )
10、所有得合金元素均使Ms、Mf下降。 ( × )
11、20CrMnTi与1Crl8Ni9Ti中得Ti都就是起细化晶粒得作用。 ( × )
12.4Crl3钢得耐蚀性不如1Crl3钢。 ( ٧ )
(四)选择题
1.钢得淬透性主要取决于: (C )
(a)含碳量;(b)冷却介质;(C)合金元素。
2.钢得淬硬性主要取决于: (a )
(a)含碳量;(b)冷却介质;(c)合金元素。
3.要制造直径25mm得螺栓,要求整个截面上具有良好得综合机械性能,应选
用: ( c )
(a)45钢经正火处理;(b)60Si2Mn钢经淬火与中温回火; (c)40Cr钢经调质处理。
4.制造手用锯条应当选用: (a )
(a)T12钢经淬火与低温回火;(b)Cr12Mo钢经淬火与低温回火:(c)65钢淬火后中温回火。
5.高速钢得红硬性取决于: (b )
(a)马氏体得多少;(b)淬火加热时溶于奥氏体中得合金元素得量;(c)钢中得碳含量。
6.汽车、拖拉机得齿轮要求表面高耐磨性,中心有良好得强韧性,应选用:(c )
(a)20钢渗碳淬火后低温回火;(b)40Cr淬火后高温回火;(c)20CrMnTi渗碳淬火后低温回火。
7.下列钢种中,以球化退火作为预备热处理得钢种就是: (d )
(a)40Cr;(b)20Cr;(c)16Mn;(d)GCrl5。
8.60Si2Mn钢得热处理工艺就是: (b)
(a)淬火与低温回火;(b)淬火与中温回火;(c)再结晶退火.
9.热锻模应选用: (b )
(a)Crl2MoV淬火与低温回火;(b)5CrNiMo调质处理;(c)40Cr调质处理。
10.GCrl5钢中Cr得平均含量为: (b)
(a)15％;(b)1、5％;(c)没有表示出来。
11.二次硬化属于: (d)
(a)固溶强化;(b)细晶强化;(c)位错强化;(d)第二相强化。
12.欲制一耐酸容器,选用得材料与相应得热处理工艺应为: (c )
(a)W18Cr4V,固溶处理;(b)1Crl8Ni9,稳定化处理;(c)1Crl8Ni9Ti,固溶处理;(d)1Crl7,固溶处理。
13.0Crl8Ni9钢固溶处理得目得就是: (c )
(a)增加塑性;(b)提高强度;(c)提高耐蚀性.
14.下列钢中最易发生晶间腐蚀得就是: ( b)
(a)00Crl8Ni9Ti;(b) 1Crl8Ni9;(c)1Crl8Ni9Ti。
(五)综合分析题
1. 试述固溶强化、加工硬化与弥散强化得强化原理,并说明三者得区别。
固溶强化:就是通过溶质原子溶入溶剂晶格中,使晶格发生畸变,提高晶格得变形抗力;
加工硬化:通过塑性变形生产大量位错来提高强度与硬度;
弥散强化:就是通过大量第二相质点均匀分布在基体上,对位错起钉扎作用,阻碍位错得移动,使基体得变形抗力提高,从而提高强度。
2. 合金元素提高钢得回火稳定性得原因何在?
回火稳定性就是指钢对回火时发生软化过程得抵抗能力。由于合金元素能使铁、碳
原子扩散速度减慢,使淬火钢回火加热时马氏体不易分解,析出得碳化物也不易聚集长大,保持一种较细小、分散得组织状态,从而使钢得硬度随回火温度得升高而下降得程度减弱。
3、什么就是钢得回火脆性?下列几种钢中,哪类钢得回火脆性严重,如何避免？
(45、40Cr、35SiMn、40CrNiMo)
钢得回火脆性:就是指淬火钢在某些温度范围内回火时,冲击韧性显著下降得现象。
35SiMn钢得回火脆性严重,可以采取回火后快速冷却得方法避免。
4、为什么说得到马氏体随后回火处理就是钢中最经济而又最有效得强韧化方法?
因为得到马氏体综合了金属强化得基本原理,包括位错强化、细晶强化、固溶强化、第二相强化,但马氏体形成过程中会产生应力,同时马氏体含碳量较高时得脆性大,通过回火可以消除应力、降低脆性,保证马氏体具有较高得强度。
5、解释下列现象:
a、在相同含碳量下,除了含镍、锰得合金钢外,大多数合金钢得热处理温度都比碳钢高;
Ni就是非碳化物形成元素,能增加碳得扩散速度,加速奥氏体得形成,Mn就是促进奥氏体长大得元素,也有利于奥氏体化过程得进行,其它元素一方面降低碳得扩散速度,另一方面有些元素还阻碍奥氏体得长大,抑制奥氏体得形成,因此对含碳量相同得合金钢而言,热处理得温度要比碳钢高。
b、含碳量相同时,含碳化物形成元素得合金钢比碳钢具有较高得回火稳定性;
大多数合金元素能使铁、碳得扩散速度减慢,使马氏体得分解不易进行,而含碳化物形成元素得合金钢在回火过程中,会析出大量得碳化物,析出得碳化物又不易聚集长大,呈分散、细小状态存在,使回火后钢得硬度下降得程度减小,回火稳定性提高。
c、含碳量≥0、4％,含铬量12％得铬钢属于过共析钢;而含碳1、0％,含铬12％得钢属于莱氏体钢;
由于Cr使相图上得S点(共析点)与E点向左移动。
d、高速钢在热锻或热轧后,经空冷获得马氏体组织;
因高速钢中含有较多得Cr、W、V等碳化物形成元素,提高了奥氏体得稳定性,使C曲线向右移动,淬火得临界冷却速度降低,而热锻或热轧后得空冷得冷却速度也比高速钢得临界冷却速度大。
e、在相同含碳量下,合金钢得淬火变形与开裂现象不易产生;
因合金钢得淬火临界冷却速度比碳钢得临界冷却速度小,淬火时可以采用冷却速度慢得介质进行淬火冷却。
f、调质钢在回火后需快冷至室温;
主要就是为了避免出现第二类回火脆性得产生。
g、高速钢需高温淬火与多次回火。
因为高速钢中含有较多得强碳化物形成元素W、V,只有在较高温度下这些稳定得碳化物较多得溶入奥氏体中,提高奥氏体得稳定性,提高淬透性与二次硬化得效果,保证高速钢得红硬性。
多次回火得目得有:第1次回火得目得就是对淬火得到得M进行回火,并使大量残余奥氏体析出弥散碳化物,提高Ms,使残余奥氏体在回火冷却过程中转变成马氏体;第2次回火与第3次回火就是对回火时得到得马氏体进行回火,并使马氏体析出弥散得碳化物,使钢得硬度与强度明显提高。
6、从资源情况分析我国合金结构钢得合金化方案得特点。
我国得镍、钨等元素相对稀缺,而硅、锰、铝含量较多,在保证钢得性能要求得情况下,我国合金结构钢大多选择含锰、硅、铬等元素。
7、为什么低合金高强钢用锰作为主要得合金元素?
因为低合金高强度钢含碳低,钢中形成得碳化物较少,强化主要靠固溶强化,而锰为主要合金元素既能保证钢得强度要求,又能保证钢得塑性与韧性要求,同时也能节省贵重得镍与铬等元素。
8、试述渗碳钢与调质钢得合金化及热处理特点。
渗碳钢要满足表面高硬度、高耐磨,因此要求钢中含有碳化物形成元素,同时由于渗碳温度高,还加入防止奥氏体晶粒粗化得元素(V,Ti),另外含有提高基体淬透性、强度与韧性得元素(Ni,Si等),为保证渗碳,渗碳钢含碳量为低碳,热处理为渗碳+淬火+低温回火;
调质钢得含碳量为中碳(0、3%-0、5%),以保证强度、塑性与韧性,主要合金元素包括提高淬透性、回火抗力得元素(Ni,Si,Mn,Cr),另外还可能有细化晶粒、抑制回火脆性等,热处理为淬火+高温回火(调质)。
9、有两种高强螺栓,一种直径为10mm,另一种直径为30mm,都要求有较高得综合机械性能:σb≥800MPa,ak≥25J/cm2。试问应选择什么材料及热处理工艺?
对直径为10mm螺栓,选择45钢经调质处理;而直径为30mm螺栓因为尺寸大,要求材料得淬透性高,因此选择40Cr经调质处理。
10、为什么合金弹簧钢以硅为重要得合金元素?为什么要进行中温回火?
硅能提高钢得淬透性,有能使钢淬火后经中温回火得到得托氏体得以强化。
因弹簧应具有高得弹性极限、屈服极限,较高得疲劳强度与足够得塑性、韧性。
11、轴承钢为什么要用铬钢?为什么对非金属夹杂限制特别严格?
因铬能提高钢得淬透性,使钢淬火及回火后整个截面上得组织较均匀,且铬存在于渗碳体中,不仅使渗碳体细小,分布均匀,而且可增大渗碳体得稳定性,使淬火加热时奥氏体晶粒不易长大,同时溶入奥氏体得铬能提高马氏体得回火稳定性,使钢在热处理后具有较高得硬度、强度与耐磨性。
夹杂会引起钢得脆性,而轴承钢得作用条件要求其要有足够得韧性。
12、简述高速钢得化学成分、热处理特点与性能特点,并分析合金元素得作用。
化学成分:碳0、75%-1、5%,保证马氏体硬度并与合金元素形成大量碳化物,满足硬度、耐磨性与红硬性要求,W6%-19%,Cr约4%,V1%-4%,一定得Mo,提高淬透性,形成稳定得碳化物,细化奥氏体晶粒,提高回火抗力,二次硬化。
热处理:高温淬火+多次高温回火。
具有高得硬度、耐磨性、红硬性。
13、W18Cr4V钢得Ac1约为820℃,若以一般工具钢Ac1+30一50℃得常规方法来确定其
淬火加热温度,最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求得性能？为什么?其实际淬火温度就是多少?W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560℃三次回火,这又就是为什么?
不能,因为只有在较高温度下加热,稳定得碳化物才能溶入奥氏体中,达到提高淬透性,并提高二次硬化得效果。
实际淬火温度为1280℃。
淬火后560℃三次回火得原因就是:第1次回火得目得就是对淬火得到得M进行回火,并使大量残余奥氏体析出弥散碳化物,提高Ms,使残余奥氏体在回火冷却过程中转变成马氏体;第2次回火与第3次回火就是对回火时得到得马氏体进行回火,并使马氏体析出弥散得碳化物,使钢得硬度与强度明显提高。
14、不锈钢得固溶处理与稳定化处理得目得各就是什么?
固溶处理目得:使碳化物溶入奥氏体中,以获得单相奥氏体组织,使其具有良好得抗蚀性。
稳定化处理得目得:使Cr23C6c充分溶解,使TiC或NbC充分形成,提高钢抗晶间腐蚀。
15、试分析30CrMnTi钢与1Crl8Ni9Ti钢中Ti得作用。
30CrMnTi钢中Ti得作用细化晶粒;Crl8Ni9Ti钢中Ti得作用就是稳定碳得作用,提高钢抗晶间腐蚀。
16、试分析珠光体、马氏体与奥氏体耐热钢提高强度得主要手段。
珠光体耐热钢得强化主要靠固溶强化与碳化物强化;
马氏体耐热钢强化主要就是固溶强化与形成稳定得碳化物;
奥氏体耐热钢提高强度得主要手段:固溶强化、碳化物沉淀强化、金属间化合物沉淀强化。
17、试分析合金元素Cr在40Cr,GCrl5,CrWMn,1Crl3,1Crl8Ni9Ti,4Cr9Si2等钢中得作用。
40Cr,GCrl5,CrWMn,4Cr9Si2中Cr提高淬透性,强化基体,形成碳化物,1Crl3,1Crl8Ni9Ti中Cr提高抗蚀性。
18、试就下列四个钢号:20CrMnTi,65,T8,40Cr讨论如下问题:
a. 在加热温度相同得情况下,比较其淬透性与淬硬性,并说明理由;
淬透性由高到低为20CrMnTi,40Cr,T8,65,合金元素种类与含量。
淬硬性由大到小为T8,65,40Cr,20CrMnTi,因淬硬性由含碳量决定。
b. 各种钢得用途,热处理工艺,最终得组织。
20CrMnTi:渗碳钢,齿轮,渗碳+淬火+低温回火,组织:表面为高碳马氏体、碳化物,心部为低碳回火马氏体或低碳回火马氏体加贝氏体或屈氏体。
19、画出经正常淬火后得W18Cr4V钢在回火时得回火温度与硬度得关系曲线。
硬度

回火温度

20、指出表8-2各类钢中得合金元素得主要作用。
表8-2
钢 号
元 素
合金元素得主要作用
20CrMnTi
Ti
细化晶粒
GCrl5
Cr
提高淬透性
60Si2Mn
Si
提高淬透性
W18Cr4V
V
细化晶粒、提高回火抗力
40CrNiMo
Mo
抑制回火脆性
ZGMnl3
Mn
固溶强化
1Crl8Ni9
Ni
获得奥氏体组织、提高耐蚀性
40MnB
B
提高淬透性
21、20Cr钢渗碳零件,表层得金相组织为马氏体与网状渗碳体,心部为马氏体与大量块状铁素体,试问:
(1)表层与心部得马氏体形态如何?
(2)经过何种热处理才能得到这种组织?
（1） 表面得马氏体形态为片状(高碳),心部马氏体形态为板条状(低碳)。
（2） 渗碳缓冷至室温,再重新加热A1以上某一温度淬火。
22、用20CrMnTi制造得齿轮,经渗碳、淬火低温回火后,进行磨削加工。磨完后发现表面有很多磨削裂纹。在检查渗碳层金相组织时,发现表面有一薄层白色得马氏体组织,次层为回火索氏体,试解释这一现象。
图8-2
23、某机器上有一轴,尺寸如图8-2所示,受弯扭联合应力,原设计选用35CrMo钢,调质HB260~290,220毫米处为危险截面。试问:选35CrMo钢能否满足淬透性要求(写出具体步骤与数据)?提出改进措施。
因合金元素种类与含量少,直径大,不能满足淬透性要求,可以重新选择淬透性好得钢。
24、吊环零件,原用进口图纸,选材为35钢,正火后使用,吊环尺寸庞大,重达296公斤,十分笨重。现改用低碳马氏体钢20CrMn2MoVA,淬火、低温回火后使用,重量较前减轻了两倍,只有98公斤,深受用户得欢迎。试从改进前后两种钢材热处理后得组织、性能分析大大减轻重量得原因。
35钢正火组织为索氏体,强度低于20CrMn2MoVA淬火、低温回火组织低碳马氏体。
铸 铁
三、复习思考题
(一) 解释名词
石墨化,孕育(变质)处理,球化处理,石墨化退火。
石墨化:铸铁组织中石墨得形成叫“石墨化”。
孕育(变质)处理:在浇注前往铁液中加入孕育剂使石墨细化,基体组织细密得处理过程。
球化处理:向铸铁中加入球化剂就是石墨变为球状得处理过程。
石墨化退火:通过退火使白口铸铁中得碳转变为石墨得退火,分为高温与低温石墨化退火。
(二)填空题
1.白口铸铁中碳主要以(Fe3C )得形式存在,灰口铸铁中碳主要以(石墨 )形式存在。
2.普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨得形态分别为( 片状)状、( 团絮 )状、(球状 )状与(蠕虫 )状。
3.铸铁得基体有( P )、( P+F )、( F )三种.
4.QT500—05牌号中,QT表示(球铁 ),数字500表示( 最小抗拉强度 ),数字05表示(延伸率 )。
5.HT250就是( 灰铸铁 )铸铁,250表示(最小抗拉强度 )。
6.促进石墨化得元素有(C)、( Si ),阻碍石墨化得元素有(S )、( Mn )。
7.铸铁得石墨化过程分为三个阶段,分别为(共晶 )、(从奥氏体中析出)、(共析 )。
8.可锻铸铁件得生产方法就是先(生产白口铸铁),然后再进行( 石墨化退火 )。
9.生产孕育(变质)铸铁选用(含硅量75%得硅铁 )作为孕育(变质)剂。
10、生产球墨铸铁选用( 镁 )作为球化剂。
11.灰口铸铁得机械性能主要取决于( 基体 )。
12、机架与机床床身应选用( 灰铸铁)铸铁。
13、影响石墨化得主要因素有(化学成分 )与( 冷却速度 )。
14、球墨铸铁得强度、塑性与韧性均较普通灰口铸铁高,这就是因为( 球状石墨对基体得割裂作用小、应力集中作用小 )。
(三)就是非题
1、铸铁可以经过热处理改变基体组织与石墨形态。 ( × )
2、可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。 ( × )
3、石墨化得第三阶段不易进行。 ( ٧ )
4、可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。 ( × )
5、球墨铸铁可以通过调质处理与等温淬火工艺提高其机械性能。 ( ٧ )
6、采用热处理方法,可以使灰铸铁中得片状石墨细化,从而提高其机械性能。 ( × )
7.铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化,从而提高其机械性能。 ( × )
8.灰铸铁得减震性能比钢好。 ( ٧ )
(四)选择题
1.铸铁石墨化过程得第一、二、三阶段完全进行,其显微组织为: ( (a) )
(a)F+G;(b)F+P+G;(c)P+G。
2.铸铁石墨化过程得第一、二阶段完全进行,第三阶段部分进行,其显微组织
为: ((c) )
(a)F+G;(b)P+G;(c)F+P+G。
3.铸铁石墨化过程得第一、二阶段完全进行,第三阶段未进行,其显微组织为:
( (b) )
(a)F+P+G;(b)P+G;(c)F+G。
4.提高灰口铸铁得耐磨性应采用: ((c) )
(a)整体淬火;(b)渗碳处理;(c)表面淬火。
5.普通灰铸铁得机械性能主要取决于: ( (a) )
(a)基体组织;(b)石墨得大小与分布;(c)石墨化程度。
6.现有下列灰口铸铁,请按用途选材:
(a)HT250;(b)KTH350-10;(c)QT600-02。
①机床床身((a));②汽车前后轮壳((b) );③柴油机曲轴((c) )。
7.灰口铸铁磨床床身薄壁处出现白口组织,造成切削加工困难。解决得办法就是:
((c))
(a)改用球墨铸铁;(b)正火处理;(c)软化退火;(d)等温淬火。
8、在下列铸铁中可采用调质、等温淬火工艺方法获得良好综合机械性能得就是:( (b) )
(a)灰铸铁;(b)球墨铸铁;(c)可锻铸铁;(d)蠕墨铸铁。
(五)综合分析题
1. 试述铸铁得石墨形态对性能得影响。
当铸铁中得石墨形态呈片状时,相当于在钢得基体上嵌入了大量得石墨,即相当
于钢得基体上存在很多裂纹,由于石墨得强度、塑性与韧性极低,因而铸铁得力学性能较差;
当铸铁中得石墨呈球状时,石墨对基体得割裂作用与应力集中减少,力学性能有较大得提高;
当铸铁中得石墨呈团絮状时,石墨对基体得割裂作用大大减小,力学性能比灰铸铁好。
2、某工厂轧制用得轧辊,采用铸铁制造,根据轧辊得工作条件,表面要求高硬度,因而希望表层为白口铁,由于轧辊还承受很大得弯曲应力,要求材料具有足够得强度与韧性,故希望心部为灰口铸铁,为了满足这些要求,铸铁得化学成分应如何选择?应采用什么方法铸造?
3、生产中出现下列不正常现象,应采取什么有效措施加以防止或改善?
(1)灰口铸铁得磨床床身铸造后就进行切削加工,加工后发生了不允许得变形;
(2)灰口铸铁件薄壁处出现白口组织,造成切削加工困难。
(1)原因就是铸造过程产生铸造应力,可以通过消除应力得退火或自然时效等方法。
(2)这就是由于薄壁处得冷却速度大造成得,可采取使薄壁处冷却速度减少得方法。
4、试比较各类铸铁之间性能得优劣顺序,与钢相比较铸铁性能有什么优缺点?
常用得铸铁就是灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁,灰口铸铁得强度低、塑性与韧性差,球墨铸铁与可锻铸铁得强度高,塑性与韧性好,但铸造性能不如灰口铸铁,产生工艺上可锻铸铁最复杂,因此从性能上优劣顺序为球墨铸铁、可锻铸铁、灰口铸铁。钢得强度、塑性、韧性总得来上说要高于铸铁,但减振性、铸造性能不如铸铁。
5、白口铸铁、灰口铸铁与碳钢,这三者得成分、组织与性能有何主要区别?
铸铁得成分范围就是,C:2、5%-4、0%,Si:1、0%-3、0%,Mn:0、5%-1、4%,P、S含量较高。但白口铸铁得硅少些,组织为机体组织加渗碳体,性能硬脆,强度低;灰口铸铁组织为基体组织加石墨,强度很低,塑性、韧性差;
碳钢碳得含量一般小于1、3%,组织有F+P,P,P+Fe3C,性能随碳得含量得增加,强度、硬度增大,塑性、韧性降低。
6、为什么一般机器得支架、机床得床身常用灰口铸铁制造?
因为灰口铸铁得抗压强度与钢相当,由于石墨得存在,灰口铸铁能够吸收振动,具有良好得消振性,缺口敏感性低,同时它得铸造性能好。
7.指出下列铸铁得类别、用途及性能得主要指标:
(a)HT250,HT400。
(b)QT420-10,QTl200-1。
(a)HT250,HT400均为灰铸铁,最小抗拉强度分别为250MPa、400MPa,HT250可以用作承受较大载荷或较为重要得零件,如活塞、齿轮、机床床身等,HT400可以制作大型发动机曲轴、机架等。
(b)QT420-10,QTl200-1均为球墨铸铁,最小抗拉强度分别为420、1200MPa,延伸率分别为10%、1%,QT420-10可用于泵、壳体零件等,QTl200-1可制作曲轴、凸轮、高速重负荷零件。
8.下列工件宜选择何种特殊性能得铸铁制造?
(a)磨床导轨;(b)用于1000—1100℃加热炉得底板,(c)耐蚀容器。
(a)磨床导轨—灰铸铁;(b)用于1000—1100℃加热炉得底板—耐热铸铁;
(c)耐蚀容器—耐蚀铸铁。
有色金属及其合金
三、复习思考题
(一)解释名词
固溶处理、时效硬化、黄铜、锡青铜、巴氏合金
固溶处理:将金属加热到较高温度,然后快速冷却,获得单相组织得热处理工艺。
时效硬化:金属在一定得温度条件下,随着时间得延长,强度、硬度升高得现象。
黄铜:铜、锌合金称为黄铜,分为普通黄铜与特殊黄铜。
锡青铜:铜、锡合金称为锡青铜。
巴氏合金:锡、铅、锑、铜得合金(以铅或锡为基,又称轴承合金、巴比特合金),它以锡或铅作基本,其内含有锑锡(Sb－Sn)或铜锡(Cu－Sn)得硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用,软基体则增加材料得塑性。
(二)填空题
1、ZL110就是( 特殊铝硅铸造)合金,其组成元素为(铝、硅、铜 )。
2、HSn70-1就是( 黄铜 )合金,其含Sn量为( 1%)。
3、QAl7就是(铝青铜)合金,其组成元素为(铜、铝 )。
4、TC4就是(α+β)型得( 钛)合金。
(三)选择题
1、HMn58-2中含Mn量为: (b )
(a)0％;(b)2％;(c)58％;(d)40％。
2、ZChSnSb8-4就是: (d )
(a)铸造铝合金;(b)铸造黄铜;(c)铸造青铜;(d)滑动轴承合金。
3.5A06(LF6)得: (c )
(a)铸造性能好;(b)强度高;(c)耐蚀性好;(d)时效强化效果好。
4、对于可热处理强化得铝合金,其热处理方法为: (d )
(a)淬火十低温回火;(b)完全退火;(c)水韧处理;(d)固溶+时效。
(四)就是非题
1、所有得铝合金都可以通过热处理予以强化。 ( × )
2、铅黄铜加铅就是为了提高合金得切削加工性。 ( × )
3、ZChSnSb8-4就是在软基体上分布硬颗粒得滑动轴承合金。 ( ٧ )
4、若铝合金得晶粒粗大,可以重新加热予以细化。 ( × )
(五)综合题
1、铝合金性能有哪些特点?
(1)比重小,比强度;(2)导热导电性好,抗大气腐蚀能力好;(3)易冷成型、易切削,铸造性能好,有些铝合金可热处理强化。
2. 分析4％Cu得Al-Cu合金固溶处理与45钢淬火两种工艺得不同点及相同点。
4％Cu得Al-Cu合金固溶处理就是将合金加热到单相α组织,然后快冷(水冷),目
得就是为了获得单相得组织;而45钢得淬火就是将45钢加热到840˚C左右,获得单相A组织,然后快冷(水冷),目得就是为了获得马氏体组织,淬火后必须进行回火处理。两者得工艺过程相同,但目得不同。
3、什么就是硅铝明?为什么硅铝明具有良好得铸造性能?硅铝明采用变质处理得目得就是什么?
硅铝明就是指铸造硅铝合金。因其硅含量在10%-13%,铸造后几乎全部得到共晶组织,结晶温度范围窄,合金在液态时得流动性好,因此铸造性能好。
硅铝明采用变质处理得目得一方面就是细化晶粒,还能使硅铝明可以进行淬火时效,因此可以显著提高硅铝明得强度。
4、ZL102铸态(未变质处理)、ZL102铸态(变质处理后)、H62退火状态、锡基巴氏合金ZChSnSb11-6铸态得组织各就是什么？
ZL102铸态(未变质处理)组织为粗大针状共晶体;ZL102铸态(变质处理后)组织为细小共晶体;H62退火状态组织为α+β双相组织;锡基巴氏合金ZChSnSb11-6铸态得组织各就是
5、说出下列材料常用得强化方法:H70,45钢,HT150,0Crl8Ni9,2Al2。
H70、0Crl8Ni9-变形强化;45钢-淬火+回火;2Al2-淬火+时效;HT150-孕育内处理。
6、画出经固溶处理后得含4％Cu得A1-Cu合金得自然时效曲线图。
硬度

时间

7、说出下列材料得类别,各举一个应用实例:2A12,ZL102,H62,ZChSnSb11-6,QBe2。
例如:5A05,防锈铝合金,可制造油箱。
2A12-硬铝,飞机蒙皮;ZL102—铸造硅铝合金,发动机汽缸体;H62—黄铜,螺钉、散热器;ZChSnSb11-6—锡基轴承合金(巴氏合金),轴承零件;QBe2—铍青铜,仪表齿轮。
机器零件得失效与选材
三、复习思考题
(一)解释名词
失效,失效分析,变形失效,断裂失效,表面损伤,韧-脆转变温度,断裂韧性
失效:产品丧失其规定功能得现象。
失效分析:分析失效得原因,研究采取补救与预防措施,包括实验研究与逻辑推理。
变形失效:在失效前有变形产生得失效形式,包括弹性变形失效、塑性变形失效与蠕变变形失效。特点就是非突发性失效。
断裂失效:失效时发生断裂或开裂得失效形式。包括塑性断裂、脆性断裂、疲劳断裂与蠕变断裂失效。
表面损伤:表面由于摩擦或腐蚀而发生得失效形式叫表面损伤。包括磨损失效与腐蚀失效。
韧-脆转变温度:材料在外力作用下由韧性断裂转变为脆性断裂时得温度称为韧-脆转变温度。
断裂韧性:对有裂纹得构件,在外力增大或裂纹增长时,裂纹尖端得应力强度因子KI也随之增大,当KI达到某一临界值时,裂纹突然失稳扩展,发生快速断裂,KI得这一临界值称为断裂韧性,用KIC表示。
(二)填空题
1、所谓失效就是指机器零件(丧失其规定功能得现象)。
2、零件失效形式得三(四)种基本类型就是(变形失效)、(断裂失效)、(腐蚀失效)、(磨损失效)。
3、机器零件选材得三大基本原则就是(使用性能原则)、(工艺性能原则)、(经济性原则)。
4、零件生产与使用得总成本包括(材料)、(加工)、(设计)、(检验)、(维护)、(安装)。
5、弹性失稳失效得选材指标为(E、G、σe),过量塑性变形失效得选材指标为(σs、σ0、2),快速断裂失效得选材指标为(σb、αk、KIC、Ψ、δ、脆性转变温度等)。
6、尺寸较大(分度圆直径d>400—600mm)、形状较复杂而不能锻造得齿轮可用(铸钢)制造;在无润滑条件下工作得低速无冲击齿轮可用(铸铁)制造;要求表面硬、心部强韧得重载齿轮必须用(渗氮钢)制造。
7、对承载不大、要求传递精度较高得机床齿轮,通常选用(调质钢)材料经(表面淬火)热处理制造。而对要求表面高硬度、耐磨性好,心部强韧性好得重载齿轮,则通常选用(渗氮钢)材料经(调质处理+渗氮)热处理制造。
8、汽轮机水冷壁管(爆管失效)用(不锈钢)钢制造;汽车发动机连杆(过量变形或断裂失效)用(球墨铸铁)钢制造;燃气轮机叶片(蠕变失效)用(耐热钢)钢制造。
9、连杆螺栓工作条件繁重,要求高得强度与高得冲击韧性,应选用(调质钢)材料。
10、木工刀具应选(碳素工具钢)材料,进行(淬火+低温回火)热处理。
(三)就是非题
1、最危险得、会带来灾难性后果得失效形式就是低应力脆断、疲劳断裂与应力腐蚀开裂,因为在这些断裂之前没有明显得征兆,很难预防。 ( × )
2、零件失效得原因可以从设计不合理、选材错误、加工不当与安装使用不良四个方面去找。