机械制造基础-课题二-练习.ppt

2-1晶体和非晶体的主要区别是什么？,答：晶体是指其原子呈周期性规则排列的固态物体。晶体具有周期性规则的原子排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡的结果。晶体还具有固定的熔点和各向异性的特征。非晶体则原子排列无规则，没有固定的熔点，且各向同性。,2-2试述纯金属的结晶过程。,纯金属的结晶过程是在冷却曲线上平台所对应的时间内发生的，实质上是金属原子由不规则排列过渡到规则排列而形成晶体的过程，它是一个不断形成晶核和晶核不断长大的过程。,2-3何谓为过冷度？影响过冷度大小的因素是什么？,答：实际结晶温度低于理论结晶温度的现象，称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度的差值，称为过冷度。 过冷度与金属液体的冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度越大。,2-4晶粒粗细对金属的力学性能有何影响？细化晶粒可采取哪些措施？,答：晶粒越细小，晶界越多、越曲折，晶粒与晶粒之间相互咬合的机会就越多，越不利于裂纹的传播和发展，增强了彼此间的结合力。不仅使强度、硬度提高，而且塑性、韧性也越好。 为了能够获得细晶组织，实际生产中常采用增大过冷度T、变质处理和附加振动等方法。,2-5什么是合金相图？什么是共晶转变和共析转变？,答：合金相图是通过实验方法建立的。先在极缓慢冷却的条件下，作出该合金系中一系列不同成分合金的冷却曲线，确定冷却曲线上的结晶转变温度（临界点），然后把这些临界点在温度成分坐标系中标出，最后把坐标图上的各相应点连接起来，就可得出该合金系的相图。 具有共晶成分（wC2.11%）的液相在共晶温度1148时，要同时结晶出奥氏体与渗碳体的共晶体，称为共晶转变。 含碳量大于0.0218的铁碳合金在PSK线上都发生共析反应，同时析出铁素体与渗碳体的机械混合物，称为共析转变。,2-6试述纯铁的同素异构转变。,答：纯铁熔点为1538，温度变化时发生同素异构转变，如图所示。,2-7何谓钢的热处理？试述热处理的工艺过程。,答：钢的热处理是通过加热、保温和冷却的工艺方法使钢的内部组织发生变化，从而获得所需性能的一种加工工艺。 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。,2-8共析钢加热时组织结构如何变化？,答：将共析钢加热至Ac1温度时，将发生珠光体向奥氏体的转变，其转变过程是一个形核和长大的过程；奥氏体化完成后，继续在较高温度下加热或进行长时间保温，奥氏体的晶粒容易长大。钢在加热时获得的奥氏体晶粒大小，直接影响到冷却后转变产物的晶粒大小和力学性能。,2-9热处理加热后保温的目的是什么？,答：使奥氏体晶粒均匀化。,2-10过冷奥氏体等温转变时，按过冷度的不同，能得到哪几种组织？,答：过冷奥氏体的等温转变分为珠光体型转变、贝氏体型转变和马氏体型转变。 珠光体型转变，转变产物为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状组织，即珠光体组织。 贝氏体型转变，转变产物为由含碳过饱和的铁素体和弥散分布的渗碳体组成的组织，即贝氏体组织。 马氏体型转变，转变产物主要为马氏体。马氏体是碳在-Fe中所形成的过饱和固溶体，用符号M表示。,2-11过冷奥氏体连续冷却时的临界冷却速度表示什么意义？,答：冷却速度vk表示了使过冷奥氏体在连续冷却过程中不分解而全部冷至Ms温度以下转变为马氏体的最小冷却速度，即钢在淬火时为抑制非马氏体转变所需的最小冷却速度，称为马氏体临界冷却速度。,2-12何谓退火？退火分为哪几类？,答：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火，又称为焖火。 常用的退火方法可分为完全退火、球化退火和去应力退火等。,2-13完全退火的目的是什么？为什么不宜用于过共析钢？,答：完全退火的目的是降低钢的硬度，细化晶粒，充分消除内应力。 过共析钢不宜采用完全退火，因为过共析钢完全退火需加热到Accm以上，在缓慢冷却时，钢中将析出网状渗碳体，使钢的力学性能和切削加工性变坏。,2-14去应力退火时钢中有无相的变化？为什么？,答：去应力退火的加热温度一般为500600，保温后随炉缓冷至室温。由于加热温度在A1以下，去应力退火过程中一般不发生相变。,2-15何谓正火？正火的目的是什么？,答：将工件加热到奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺，称为正火。 正火的目的是细化晶粒、均匀组织、调整硬度和消除网状的二次渗碳体组织，与退火相似。,2-16为什么低碳钢用正火比退火更为合适？,答：低碳钢的硬度和强度较低，正火组织的晶粒比较细小，强度、硬度比退火后要略高一些。,2-17淬火加热温度如何选择？为什么？,答：碳钢的淬火加热温度可根据Fe-Fe3C相图来确定。适宜的淬火温度是：亚共析钢为Ac3以上30100；共析钢、过共析钢为Ac1以上3070。合金钢在碳钢的基础上还有考虑合金元素的影响，加热温度可根据其相变点来选择，但由于大多数合金元素在钢中都具有细化晶粒的作用，因此合金钢的淬火温度可以适当提高。,2-18淬火方法分哪几类？各有何特点？,答：常用的淬火方法有以下几种： 1）单液淬火法：水淬、油淬都属于单液淬火法，操作方便，容易实现机械化、自动化，然而都存在一定的局限性。水淬可得到较深的淬硬层与高的硬度，但变形和开裂倾向大。油淬的淬硬层薄。一般适用于形状简单、性能要求不太高的零件。 2）双介质淬火法：这种方法既能保证淬硬，又能减少产生变形和裂纹的倾向。但操作较难掌握，主要用于形状较复杂的碳钢件和形状简单、截面较大的合金钢件。 3）分级淬火：分级淬火是防止变形和开裂的有效淬火方法。 4）等温淬火：等温淬火处理的内应力显著下降，变形量小，但生产周期较长，常用于形状复杂，尺寸要求精确，强度、韧性要求较高的小型钢件，如各种模具、成型刃具。,2-19试述回火的分类及其目的。,答：常用的回火方法有低温回火、中温回火和高温回火 回火的目的如下： 1）获得所需要的力学性能 在通常情况下，工件淬火后强度和硬度有很大的提高，但塑性和韧性却有明显降低，而工件的实际工作条件要求有良好的强度和韧性。选择适当的温度进行回火后，可以获得所需要的力学性能。 2）稳定组织、稳定尺寸 淬火后钢的组织中的马氏体和残留奥氏体有自发转变的趋势，只有经回火后才能稳定组织，使工件在使用过程中的性能与尺寸得到稳定。 3）消除内应力 一般淬火后钢的内部存在很大的内应力，如不及时消除，将引起工件的变形与开裂。,2-20说明不同温度下回火的组织变化。,答：在150250进行的低温回火工艺，所得组织为回火马氏体，基本保持了马氏体的高硬度、高耐磨性，同时提高韧性，降低内应力。主要用于刀具、模具、量具、滚动轴承、渗碳体或表面淬火的零件。 在300500进行的中温回火工艺，所得的组织为回火托氏体，硬度约为3545HRC。中温回火后具有高的弹性极限和屈服点，同时有较好的韧性，消除了淬火应力。主要用于各种弹簧、弹簧夹头及某些要求较高强度的零件，如刀柄、轴套等。 在550650进行的高温回火，所得组织为回火索氏体，硬度在2540HRC之间。高温回火后钢具有一定的强度、硬度，而又有较好的塑性、韧性。主要用于受力复杂的重要结构件。,2-21说明感应加热淬火的特点及其应用。,答：与普通加热淬火相比，感应加热表面淬火具有如下特点： 1）加热速度快，只需几秒至几十秒就可将工件表层一定深度加热至淬火温度，使表层获得晶粒细小的奥氏体组织，淬火后表层组织为细隐晶马氏体，表面硬度比普通淬火高23HRC，且脆性较小。 2）因加热时间短，减少了氧化脱碳工件。 3）因工件内部并未加热，淬火变形小。 4）易于控制淬硬层深度，可满足各种工件对淬硬层深度的不同要求。 5）便于机械化和自动化生产，生产率高，适于大批量生产。 但感应加热表面淬火设备比较昂贵，零件形状复杂时感应器制造困难，因而不适于单件小批生产。,2-22什么叫钢的化学热处理？常用化学热处理方法有哪几种,答：钢的化学热处理是将钢铁零件置于一定温度的化学活性介质中加热、保温，通过向钢的表层渗入一种或几种合金元素，改变钢的表层化学成分，从而使