工程材料问题总结周可远Vincent爱汽车
工程材料问题总结:
1. 在共晶相图中,从 L 中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βII 晶粒有相同的
晶体结构。(正确)
疑问:两次析出的晶粒是一样的吗?没有什么区别?
答: 我们要注意两个概念: 相和组织(包括组织组成物)。
相是金属或合金中在某一温度下具有确定化学成分、确定晶体结构的均匀体,常
用α、β等符号表示。如α-Fe相是指 Fe原子呈体心立方结构排列的晶体。
组织指的是金属或合金固体在某一温度下的微观形貌。组织可以是单相组成,也
可以是多相组成。构成组织的组元是组织组成物。可...
工程
问
总结:
1. 在共晶相图中,从 L 中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βII 晶粒有相同的
晶体结构。(正确)
疑问:两次析出的晶粒是一样的吗?没有什么区别?
答: 我们要注意两个概念: 相和组织(包括组织组成物)。
相是金属或合金中在某一温度下具有确定化学成分、确定晶体结构的均匀体,常
用α、β等符号
示。如α-Fe相是指 Fe原子呈体心立方结构排列的晶体。
组织指的是金属或合金固体在某一温度下的微观形貌。组织可以是单相组成,也
可以是多相组成。构成组织的组元是组织组成物。可以是单个,也可以是多个。
组织组成物具有特定的形貌。在上述问题中,从 L中结晶出来的β晶粒与从α中
析出的βII晶粒有相同的晶体结构。即他们具有相同的原子排列规则,同为β相。
但他们是不同的组织组成物。从 L中结晶出来的β晶粒可能是枝晶形态、也可能
是等轴晶形态,常常成为出生β相。但βII 晶粒是因过饱和而从α中析出来的,
其周围是α晶粒,自身一般是颗粒状或片状。因此,它和从 L中结晶出来的β晶
粒的形貌完全不同。(初生)β、βII 相是在不同条件生成的β相,具有不同的
微观形貌特征。
2. 回火分为几类?温度区间、回火后的组织、性能和用途分别是什么?
(1) 低温回火,150-250 度,回火马氏体+残余奥氏体,具有高强度、高硬度和
高耐磨性,用于工具、量具、滚动轴承等表面淬火的零件;
(2) 中温回火,350-500 度,回火屈氏体,具有高弹性极限和良好韧性,用于
各类弹簧和热锻模具的处理;
(3) 高温回火,500-650 度,回火索氏体,具有最好的综合力学性能,强度、
塑性和韧性均较好,用于各种重要的机器结构件,如连杆、轴、齿轮等承
受交变载荷的零件。
3. 在发生 L→α+β共晶反应时,三相的成分(确定 )。
疑问:——三相应该指得是 L、α、β?成分如何确定呢?
答:发生 L→α+β的共晶反应时,三相的成分是确定的。L 的成分是共晶成分。
α、β相的成分为共晶温度线两端处对应的合金成分(请参见教材的共晶相图
2-15和 Fe-C相图 2-27)。
4. 45钢加热到 Ac3以上 30℃,保温后空冷得到的组织是: S+F
疑问:为什么组织是“S+F”?
答:45钢是亚共析钢,加热到 Ac3以上 30℃时,得到的是单相奥氏体。在空冷过
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本来是P+F,正火后变成S+F
程中奥氏体中先析出 F,然后奥氏体再转变为 S(看亚共析钢过冷奥氏体的高温
转变图)。因此室温组织是: S+F
5. 合金元素有哪些作用?
答:强化作用:位错强化、细晶强化、固溶强化、第二相强化(二次硬化属于第
二相强化);
改善热处理性能:提高淬透性、增加回火稳定性、消除回火脆性(Mo、W);
提高其他性能:红硬性、耐蚀性、耐磨性。
6. 合金元素在钢中有哪四种强化作用?
位错强化、细晶强化、固溶强化、第二相强化。
PS:二次硬化是奥氏体转化为马氏体,属于第二相强化。
7. 高速钢淬火+回火工艺中有哪 3点特点或者要注意的地方?
(1) 淬火加热过程要 1-2次预热。因为淬火温度高而且该钢导热性差,为防止
变形开裂并减少淬火加热保温时间。
(2) 淬火温度高应分级冷却。
(3) 要经过 2-3次回火。因为淬火后钢种含有大量残余奥氏体。
8. 四种热处理和喷丸处理的目的和作用?
(1) 正火:作为预备热处理,能适当提高钢的硬度和韧性,改善切削性能;可
细化晶粒;
(2) 渗碳:提高工件的表层硬度、耐磨性和抗疲劳性;
(3) 淬火:使表面硬度和耐磨性提高,使表层晶粒细化;
(4) 低温回火:部分消除淬火应力和脆性,提高韧性和塑性,但仍保持淬火后
的高硬度和高耐磨性;
(5) 喷丸处理:去氧化皮,并使表面承受压应力,提高表层抗疲劳强度。
9. 提高金属耐蚀性的途径有?最重要的合金元素是?
(1) 提高金属的电极电位;
(2) 使金属易于钝化,形成致密、完整、稳定的与钢基体结合牢固的钝化膜;
(3) 形成单相组织。
10.钢种按用途如何分类?
答:碳钢:碳素结构钢(碳素结构钢、优质碳素结构钢)、碳素工具钢、
合金结构钢:低合金高强钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚珠轴承钢、
合金工具钢:高速钢(W18Cr4V)、刃具钢、
特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、耐磨钢
11.T10 加热到 Ac1 以上 30℃,保温后水冷得到的组织是: 马氏体+二次渗碳体+
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高速钢淬火前要锻打击碎并使粗大的共晶碳化物均匀分布
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非调质机械结构钢
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冷作模具钢,热作模具钢,量具钢
残余奥氏体。疑问:为什么组织是“马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体”?
答: 请看相图。T10钢是过共析钢,加热到 Ac1以上 30℃时,合金处于 2相区(奥
氏体+二次渗碳体),水冷后奥氏体转变为马氏体,由于碳含量为 1.0%,因此还会
有残余奥氏体。因此室温组织为:马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体。
12.问题 2-56:45钢加热到 Ac3以上 30℃,保温后空冷得到的组织是: S+F
疑问:为什么组织是“S+F”?
答: 45 钢是亚共析钢,加热到 Ac3以上 30℃时,得到的是单相奥氏体。在空冷
过程中奥氏体中先析出 F,然后再转变为 S(看亚共析钢过冷奥氏体的高温转变
图)。因此室温组织是: S+F
13.问题:水冷和淬火的关系是怎样的?
答:所谓淬火是指将奥氏体化后的合金样品淬入液体(有时也可以是空气)中、
以获得足够高的冷却速率而获得马氏体组织的热处理工艺。水冷(或称水淬)是
常用的淬火工艺,冷却速度较高。油冷(又称油淬)的冷却速度较水冷慢,常用
于淬透性较高的合金钢淬火。对于淬透性很高的高合金钢,在空冷条件下也能获
得马氏体。冷速越慢,淬火时零件的变形越小。
14.电刷镀时镀笔和工件怎么接?
镀笔接正极作为刷镀的阳极,工件接负极作为刷镀的阴极。
15.不同零件的实际处理过程总结:T12钢制锉刀、40Cr制螺栓、45钢和¥40Cr
制主轴、20CrMnTi制齿轮,确定工艺路线,分析热处理的目的及组织。
T12 钢制锉刀
工艺路线:热轧钢板(带)下料—锻(轧)柄部—球化退火—机加工—淬火—低
温回火。
球化退火:将毛坯加热到 760 ℃~770 ℃, 保温一定时间(2 h~ 4 h),
然后以 30 ℃~50 ℃/h的速度冷却到 550 ℃~600 ℃, 出炉后空冷。
淬火:温度为 770 ℃~780 ℃, 可用盐溶加热或在保护气氛炉中加热, 以
防止表面脱碳和氧化。也可采用高频感应加热。加热后在水中冷却。由于
锉刀柄部硬度要求较低, 在淬火时先将齿部放在水中冷却, 结柄部颜色
变成暗红色时才全部浸入水中。当锉刀冷却到 150 ℃~200 ℃时,提出水
面。
低温回火:温度为 160 ℃~180 ℃,时间 45 min~60 min。若柄部硬度
太高,可将柄部浸入 500 ℃的浴盐中进行回火,或用高频加热回火,降低
柄部硬度。
热处理目的:
球化退火 使钢中碳化物呈粒状分布, 细化组织, 降低硬度, 改善切削加
工性能。同时为淬火准备好适宜的组织, 使最终成品组织中含有细小的碳化
物颗粒, 提高钢的耐磨性。
组织:球化退火后:球化体
淬火后:二次渗碳体+马氏体+残余奥氏体
低温回火后:回火马氏体+残余奥氏体+二次渗碳体
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Pencil
40Cr制螺栓
工艺路线:棒料切断——正火——粗加工——调质处理——机加工
正火:840-850℃,气冷
淬火:840-850℃可控气氛保护,水冷
回火:500-550℃回火、水冷
热处理目的:
热处理组织:正火后:索氏体+铁素体
调制处理后:回火索氏体
40Cr制螺栓
工艺路线:棒料球化退火——拉拔——切断——镦锻头部——切六角——滚
轧螺纹——淬火——高温回火
球化退火:740-750℃,6-8小时,可控气氛保护。680-700℃4h 炉冷到
500℃空 冷,<200HB
淬火:840-850℃可控气氛保护,水冷
高温回火:500-550℃回火、水冷
热处理目的:
热处理组织:球化退火后:铁素体+球状渗碳体
淬火后:马氏体
高温回火:回火索氏体
45钢制主轴
工艺路线:下料--锻造--正火--粗加工--调质--精加工--高频淬火及低温回
火--精磨。
热处理目的:
组织:正火后:铁素体+索氏体
调制后:回火索氏体
轴颈处高频淬火+低温回火:心部:回火索氏体;表面:回火马氏体
20CrMnTi 制齿轮
工艺路线:下料--锻造--正火--切削加工--渗碳、淬火及低温回火--喷丸--
磨削加工。
热处理目的:
组织:正火后:铁素体+索氏体
渗碳、淬火及低温回火后:表面渗碳层:合金渗碳体+回火马氏体+少量残
余奥氏体;心部组织:屈氏体+回火马氏体+少量铁素体(完全淬透时为回
火马氏体)
高分子材料的主要性能特点是什么?
(1) 力学性能:强度低,弹性高、弹性模量低,具有粘弹性,塑性好,韧性好,
减摩耐磨性好;
(2) 物理化学性能:绝缘、绝声,耐热性不好、耐蚀性好、存在老化问题。
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