金属工艺学教材中的练习与参考答案

金属工艺学教材中的练习与参考答案内容摘要：

47 主要是碳素结构钢。 成分特点是中、低含碳量（ wC≤%）。 性能特点是低碳钢（ wC＜ %，塑性、韧性好，有一定的强度，冷成型性、焊接性好，中碳钢（ wC=%~%）强度、塑性、韧性都较好，热处理后有 良的综合力学性能。 48 （ 1）弹簧弹不起来，缺乏弹性或使用中断裂；（ 2）强度不足，易变形和断裂；（ 3）太软，太锤变形，且锤击力减小。 第五章 钢的热处理 51 热处理是采用适当的方式对金属材料或工件（以下简称工件）进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。 热处理能显著提高钢的力学性能，满足零件使用要求和延长寿命；还可改善钢的加工性能，提高加工质量和劳动生产率，因此热处理在机械制造中应用很广。 如汽车、拖拉机中有 70%~80%的零件要进行热 5 处理；各种刀具、量具 、模具等几乎 100%要进行热处理。 52 钢进行热处理的理论依据是铁的同素异晶转变、热处理工艺的制订要依据铁碳合金状态图。 常用热处理方法按目的与作用不同有 整体热处理：退火、正火、淬火、回火等 表面热处理：火焰淬火、感应淬火等 化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗金属等 53 A A Acm是共折钢、亚共折钢、过区折钢被缓慢加热时全部获得 A组织，或它们被缓慢冷却时，开始从 A中折出 p、 F、 Fe3CⅡ 组织的平衡温度点。 实际生产中，热处理的加热和冷却不是很缓慢，固态相变时都有不同程 度的过热度和过冷度，因此将加热时各相变点用 Ac Ac Accm表示（有过热度），冷却时各相变点用 Ar Ar Arcm表示（有过冷度）。 54 共折钢加热目的是获得全部 A组织。 加热时，在 F和 Fe3C 交界面上形成A 晶核，依靠 Fe、 c 原子扩散， A 晶核长大，同时，又有新的 A 晶核形成与长大，直至 F全部消失。 其后是残余 Fe3C 的溶解。 最后是 A成分（ C 浓度）均匀化。 56 工件淬火时可抑制非马氏体转变的最低冷却速度称为马氏体临界冷却速度。 它越小，钢的淬透性越好， 可以在较低的冷却速度小获得 M，减少淬火应力、淬火变形与淬火裂纹。 57 退火是将工件加热到适应温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。 根据钢的成分和退火目的不同，退火有以下种类： ① 完全退火：用于亚共折碳钢和合金钢的铸件、锻件、热轧型材，焊件等。 ② 等温退火：用于亚共折碳钢、合金钢、过共折碳钢、合金工具钢、轴承钢。 ③ 球化退火：用于过共折钢和合金工具钢、轴承钢等。 ④ 去应力退火：于铸件、锻压件、焊件、切削加工件等。 ⑤ 均匀化退火：用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件和锻坯等。 58 正火与退火的目的基本 相同，如均匀钢的成分，细化晶粒，消除残余应力，降低钢的硬度，提高塑性，改善切削加工和压力加工性能等。 一般用作预备热处理，被安排在毛坯生产之后，粗加（或半精加工）之前。 区别在于正火冷却速度较快，得到的珠光体晶粒较细，硬度和强度较退火的高；操作简便，生产周期短，成本较低。 为改善切削加工性，高碳钢应选用退火，低、中碳钢应选用正火；过共折钢珠化退火前，应进行正火消除网状渗碳体，做好组织准备。 对性能要求不高的零件，以及一些大型或形状复杂的零件，淬火容易开裂时，也可用正火作最终热处理，而退火做不到。 生产中达到正火、退火 两可情况时，尽量选用正火。 59 淬火是将工件加热臭氏体化后以适应方式冷却得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 淬火的目的是为了得到马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度、强度和耐磨性。 例如用 T10A制造的手锯条、淬火，低于回火后， HRC≥62，它就可以锯削退火状态的 T10A材料（ HBS≤197，相当于＜ 20HRC。 6 511 （ 1）当 ◆◆◆◆◆◆ 时，例如共折钢情况 F，说法是正确的，因为共折钢水冷得 M+少量 A，油冷得 M+T，空冷得 S。 当 ◆◆◆◆◆ 时，例如高速钢情况下，说法是不正确， 因为水冷、油冷、空冷时高速钢得到的都是 M+A，三者硬度接近。 （ 2）当零件尺寸较大，钢的渗透性不高时，说法可能是正确的，如 40钢、 40cr（低渗透性）、 40CrNiMoA（高渗透性），钢中合金元素多了，钢的淬透性提高了，在同样条件下淬火， M量增加，非 M组织减少或消失，因而硬度增加。 当零件尺寸很小，或钢的淬透性较高时，无论合金元素多少，钢都能淬透时，说法不正确，因为 M硬度决定于它的含碳量，而与合金元素量无关。 512 1M， 2M， 3M， 4M+T， 5B下。 513 回火是工件淬硬后加热到 AC1下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 目的： ① 消除工件淬火时产和的残留应力，防止变形和开裂；② 调正工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求； ③ 稳定组织与尺寸，保证精度； ④ 改善和提高加工性能。 回火一般紧接着淬火进行，是工件获得所需性能的最后一道重要工序。 514 1—p+Fe3C，２ —Ａ +Fe3C，３ —Ｍ＋ Fe3C，４ —回火Ｍ +Fe3C，５ —回火Ｍ +Fe3C 515 45 钢淬火温度是 840℃ ，其余不正确； T12 钢淬火温度是 770℃ ，其余不正确；原因有二点：一是 45钢淬火 得 M+F组织， F很软，且 M中 wC 为中碳；二是 T12钢淬火得 M+Fe3C 组织， Fe3C 很硬，且 M中 wC 为高碳， M的硬度由M中含碳量决定，含碳量高， M硬。 516 低碳钢齿轮：渗碳、淬火、低温回火，表面层获得回火高碳马氏体、具有高的硬度和耐磨性；心部仍保持原有低碳钢的成分和组织，具有高的塑性和韧性。 中碳钢齿轮：调质（淬火，高温回火），高频 应淬火，低温回火。 表层获得回火中碳马氏体，具有较高的硬度和耐磨性，心部为回光索氏体，具有良好的综合力学性能。 517 （ 1）不正确，低碳 M硬度达不到 56~62HRC；（ 2）不正确， T8， T10A淬硬后可达 62~65HRC，但达不到 67~70HRC。 518 甲厂正火得 S组织，乙厂调质后得回火 S组织，因为回火 S有较好的综合力学性能，所以乙厂处理的零件性能更好。 519 700℃ 加热，组织未变化，仍为原来的晶粒大小不均匀的 F+P组织； 840℃加热，得晶粒细小，均匀的 F+P 组织； 1100℃ 加热，得晶粒粗大的 F+P 组织。 应选 840℃ 加热。 520 因为高硬度工具的最终热处理是淬火 +低温回火后获得的低温马氏体+Fe3C 组织，在砂轮上磨削会升高工具温度，经 常用冷水冷却可防止烫手，最主要的是防止工具发生中温、高温回火转变，导致硬度下降，降低或丧失工具使用性能。 521 不能提高硬度。 因为调质后硬度是经淬火 500~600℃ 高温回火后得到的，若进行 200℃ 回火，其组织不再变化，因此硬度不会提高。 522 表面淬火是仅对工件表层进行的淬火。 因为表层被快速加热臭氏体化，然后喷水冷却，表面淬硬或马氏体；而心部未被加热，因而组织、性能不变。 整体淬火没有渗透是里外都被加热臭氏体化了，由于钢的淬透性差或工件体积过大，整体淬火时表层冷却快， u表冷＞ uK 面淬硬成 M，而 心部 u心冷＜ uK 未被淬硬成 M。 523 渗碳目的是提高低碳工件表层的含碳量。 渗碳后经过淬火加低温回火，表层才能获得回火高碳马氏体组织，达到高硬度高耐磨性的渗碳最终目的。 524 轴的表层组织：回火马氏体 +少量细粒状 = 次序碳体 +残留臭氏体；心部组织：铁素体和珠光体。 525 高频淬火是利用高频感应电流通过工件所产生的热量，使工件表层、局部或整体加热并快速冷 7 却的淬火。 基本原理：将工件置于铜管制的感应器中，当感应器有交流电通过时，使工件的相应部位产生感应电流， 使表层迅速加热到预定的淬火温度，喷水器立即喷水（或乳化液等）冷却，将工件表层淬硬成马氏体，心部保持低温，仍为原始组织。 交流电频率越高，淬硬层深度越浅。 特点：感应淬火零件变形小，组织细，硬度高，表面质量好；生产率高，节能，成本低，易机械化、自动化，。