材料学钢铁部分作业

材料学钢铁部分作业材料学钢铁部分作业 钢铁绪论 1 根据Fe C相图 写出冷却过程中三相恒温转变反应式 并说明转变后的组织 的性能特点 1 包晶转变 L 1495 C 生成w C 0 17 的 相即奥氏体A 奥氏体性能 具有一定的强度和硬度 b 400MPa 170 220HBS 塑性和韧性也好 40 50 奥氏体是一种高温组织 稳定存在的温度范围为727 1394 显微 组织为多边形晶粒 晶粒内常可见到孪晶 昌粒的平行的直线条 生产中利用奥氏体塑性好的特点 常将钢加热到高温奥氏体状态 进行塑性加工 2 共晶转变 L Fe3C 1148 C 共晶转变产物共晶体 Fe3C 是奥氏体与 渗碳体的机械混合物 称为莱氏体 用符号Ld表示 莱氏体性能 莱氏体的力学性能与渗碳体相似 硬度很高 塑性极 差 几乎为零 3 共析转变 Fe3C 727 C 转变产物是铁素体与渗碳体的机械混合物 Fe3C 称为珠光体 符号为P 珠光体性能 力学性能介于铁素体与渗碳体之间 强度较高 硬度 适中 塑性和韧性较好 b 770MPa 180HBS 20 35 AKU 2 4 32J 2 请说明铁碳合金中基本物相铁素体和渗碳体的性能特点 铁素体的力学性能特点是塑性 韧性好 而强度 硬度低 30 50 AKU 128 160J b 180 280MPa 50 80HBS 渗碳体的力学性能特点是硬度高 脆性大 塑性几乎为零 渗碳体是钢中的强化相 根据生成条件不同渗碳体有条状 网状 片状 粒状等形态 它们的大小 数量 分布对铁碳合金性能有很 大影响 第一章合金化1 试述合金元素在钢中分布规律及合金元素的分类 合金元素在钢中的分布 溶入铁素体 奥氏体和马氏体中 以固溶 体的形式存在 形成强化相 如溶入渗碳体形成合金渗碳体 形成特殊碳化物和 金属间化合物等 形成非金属夹杂物 如合金元素与O N S作用形成氧化物 氮化 物和硫化物 有些元素如Pb Cu等既不溶于铁 也不形成化合物 而在钢中以 游离态存在 分类按与铁相互作用的特点分 奥氏体形成元素 如C N Cu Mn Ni Co等 铁素体形成元素 如Cr V Si Al Ti Mo W等 按与碳相互作用分 非碳化合物形成元素 如Ni Cu Si Al P等 碳化物形成元素 如Cr Mo V Ti Zr Nb等 按对奥氏体层错能影响分 提高奥氏体层错能的元素 如Ni Cu C 等 降低奥氏体层错能的元素 如Mn Cr Ru Ir等 2 讨论过渡族金属的结构特性及其在钢中形成碳化物的规律 答过渡族金属大多为体心立方和面心立方结构或六方密排结构 其 内部电子构造为dxs2 d电子层未填满 在每一周期 随着过渡族金属原子序数的增大 金属d层电子数填满 程度增大 d层愈未填满 则金属与碳的结合力愈增强 因而 在每一周期 随着过渡族金属原子序数的增大 金属与碳的 结合力或结合强度将逐步下降 所形成的碳化物的稳定性下降 过渡族金属 沿周期自左向右 即从Ti到Ni d层和s层电子填满 程度增大 发生从体心立方点阵到面心立方或六方密排点阵的过渡 第IV与V族金属的碳化物具有简单的NaCl型面心立方点阵 而VI族的 碳化物则是复杂六方点阵 铬碳化物Cr23C6和所有锰和铁的碳化物 VII VIII族 则具有复杂 立方 复杂六方和正交晶系的点阵 形成规律当rC rM 0 59时 形成复杂点阵结构 Cr Mn Fe是属于这一类的元素 它们形成Cr7C 3 Cr23C 6 Fe3C Mn3C等形式的碳化物 当rC rM 0 59时 形成简单点阵结构 又称为间隙相 金属原子一般形成具有配位数12的六方晶系或立方晶系 碳原子在 金属原子所形成的晶体点阵中没有固定的位置 它们填充于晶体点 阵的间隙中 属于这类型的元素有Mo W V Ti Nb Zr等 它们形成的碳化物 有VC TiC NbC等MC型 Mo2C W2C等M2C型 3 有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大 阻止奥氏体晶粒长 大有什么好处 Ti V Zr Nb等强碳化合物形成元素强烈阻止奥氏 体晶粒长大 起到细化晶粒的作用 4 总结合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响 答的合金元素可以使钢的C曲线发生显著变化 几乎所有的合金元素 除Co外 都使C曲线向右移动 即减慢珠光体 类型转变产物的形成速度 C曲线右移的结果 降低了钢的临界冷却速度 提高了钢的淬透性 合金元素对淬透性影响的大小取决于该元素的作用强度 单位含量 对淬透性的提高量 及其可能的溶解量 这样 钢中最常用的提高淬透性的元素主要有以下六种Cr Mn Mo Si Ni B 合金元素只有当淬火加热溶入奥氏体中时 才能起到提高淬透性的 作用 含Cr Mo W V等强碳化物形成元素的钢 若淬火加热温度不高 保温时间较短 碳化物未溶解时 非但不能提高淬透性 反而会由 于未溶碳化物粒子能成为珠光体转变的核心 使淬透性下降 除Co Al以外 所有的合金元素都使马氏体转变温度下降 而使 残余奥氏体增多 5 为什么一般钢的强化工艺都采用淬火 回火 将钢加热到相变温度以上 保温一定时间 然后快速冷却以 获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火 淬火时钢的重要强化方法 其本质是马氏体转变 钢件淬火后 为了消除内应力并获得所要求的组织和性能 将其加 热到Ac1以下的某一温度 保温一段时间 然后冷却至室温的热处理 工艺叫做回火 淬火钢一般不能直接使用 必须进行回火 这是因为第一 淬火后得到的是性能很脆的马氏体组织 并存在有 内应力 容易产生变形和开裂 第二淬火马氏体和残余奥氏体都是 不稳定组织 在工作中会发生分解 导致零件尺寸的变化 这对于 精密零件是不允许的 第三 为了获得要求的强度 硬度 韧性和塑性 以满足零件的使用要求 6 总结合金元素对钢强韧性的影响规律 答 1 合金元素加入钢中 首要的目的是提高淬透性 保证在淬火时 容易获得马氏体 2 合金元素加入的第二个目的是提高钢的回火稳定性 使钢回火 时析出的碳化物更细小 均匀和稳定 并使马氏体的微细晶粒及高密度位错保持到较高温度 这样 在相同韧性的条件下 合金钢比碳钢具有更高的强度 此外 有些合金元素还可使钢产生二次硬化 得到良好的高温性能 Mo W V Al等元素可稍微减弱第一类回火脆性 而Mn Cr则促进 这类回火脆性 加入Si Cr等可使回火脆性的温度向高温方向推移 加入合金元素W Mo可防止第二类回火脆性 3 合金元素通过置换固溶强化机制 能够直接提高钢的强度 但 作用有限 固溶到铁素体中的元素 可起到固溶强化的作用 固溶强化的强化量 屈服强度的增量 与溶质原子的浓度有关 间隙式溶质原子 如钢中的C N等 所产生的强化增量 大致与溶 质浓度的平方根成正比 置换式溶质原子 如钢中的Ni Mn Si C r等 所造成的强化量 大致与与溶质浓度之间成线性关系 间隙式溶质原子强化作用较置换式溶质原子大10 100倍以上 其中C N的强化效果最大 P的强化效果也很显著 但它增大钢的冷 脆性 一般以Mn Si等为强化元素较适宜 合金元素在强化铁素体的同时 将促进其产生脆性断裂 在置换型合金元素处于低浓度范围时 许多元素开始稍稍降低T50而 当含量增大时 将逐步升高T50 只有Ni不同于其它元素 在所有浓度情况下 均降低铁素体的断口 转折温度 合金浓度界限 对V和Cr是 1 对Si 0 8 对Mn 2 Ni Mn是改善钢基体韧性的两个主要元素 4 加入低浓度的强碳化物形成元素Nb Ti V和Al 可细化晶粒 提高强度同时也改善韧性 第二章工程构件用钢 1 叙述构件用钢一般的服役条件 加工特点和性能要求 服役条件工程结构件长期受静载荷 互相无相对运动 受大气 海 水 侵蚀 有些构件受疲劳冲击 一般在 50 100 范围内使用 加工特点由构件用钢的基本要求和加工工艺 决定的 焊接是构成金属结构的常用方法 一般都要经过如剪切 冲孔 热弯 深冲等成型工艺 性能要求 1 足够的强度和韧度 2 良好的焊接性和成型工艺性 3 良好的耐腐蚀性及低的冷脆转变温度 2 为什么低合金高碳钢用锰作为主要的合金元素 1 Mn的作用是 强化铁素体 降低A3温度 有轻微化铁素体晶粒的作用 增加珠光 体的量 2 低合金高强度钢的基本成分应考虑低碳 稍高的锰含量 并适 当用硅强化 3 在低合金高强度工程结构钢中大多采用微合金元素 Nb Ti V 等 它们的主要作用是什么 答 1 细化晶粒细化晶粒可以是强度提高又可以是韧性变好 是最经 济最有效的改善钢的性能的方法之一 2 组织奥氏体晶粒长大在锻造和轧制过程中 会发生晶粒长大现 象 析出碳 氮化合物弥散分布 3 沉淀强化微合金钢中的沉淀强化相主要是低温下析出的Nb 和Vc 4 改变钢的显微组织在轧制加热过程中溶于奥氏体的微合金元素提 高了过冷奥氏体的稳定性 降低了发生先共析铁素体和珠光体的温 度范围 降低了发生先共析铁素体和珠光体组织更细小 并使相间 沉淀Nb C N 和V C N 的粒子更细小另 由于Nb V Ti的微合金 化可以生成弥散的碳化物 氮化物和碳氮化物 它们能钉扎晶界 加热时能阻止A晶粒长大 冷却后可得到细小的F和P 所以在低合金 高强度钢中 常利用Nb V Ti合金来细化晶粒 第三章机器零件用钢 1 机器零件用钢和构件用钢对使用性能和工艺性能上的要求有什么 不同 机器零件用钢以力学性能为主 工艺性能力辅 其力学性能具体要求如下 1 较高的疲劳强度或耐久强度 2 具有高的屈服强度 抗拉强度以及较高的断裂抗力 3 具有良好的耐磨性和接触疲劳强度 4 具有较高的韧性 工艺性能要求良好的切削加工性能和热处理性能 构件用钢以工艺性能为主 以力学性能为辅 1 工艺性能要求良好的冷变形性能和焊接性能 2 力学性能要求 弹性模量大 以保证构件有更好的刚度 有足够的抗塑性变形及抗破断的能力 缺口敏感性及冷脆转变性小 具有一定的耐大气腐蚀与耐海水腐蚀的性能 1 构件用钢 1 构件用钢使用性能a 力学性能保证构件有相当的强度 刚度 和足够的塑性变形能力 b s较大且 较大时 一般对缺口的敏感性和冷脆倾向较小 b 化学稳定性材料有一定的耐大气 海水等环境腐蚀能力 2 工艺性能构件在使用时常常有冷变形 焊接成形及连接要求 故必须要求具有良好的冷变形和焊接性能 机械零件用钢机器零件用钢的主要工艺性能以切削加工性能和热处 理工艺性能使用性能零件用钢以力学性能为主 工艺性能力辅 其力学性能具体要求如下 1 机器零件在常温或温度波动不大的条件下 承受反复同向或反 复交变载荷作用 因而要求机器零件用钢应有较高的疲劳强度或耐 久强度 2 机器零件有时承受短时超负荷作用 因而要求机器零件用钢具 有高的屈服强度 抗拉强度以及较高的断裂抗力 以防止零件在使用过程中产生大量塑性变形或断裂而造成事故 3 机器零件工作时往往由于相互间有相对滑动或滚动而产生磨损 引起零件尺寸变化和接触疲劳破坏 因而要求机器零件用钢具有 良好的耐磨性和接触疲劳强度 4 由于机器零件的形状往往比较复杂 不可避免地存在有不同形 式的缺口如台阶 键槽 油孔等 这些缺口都会造成应力集中 使 零件易于产生低应力脆断 因而零件用钢应具有较高的韧性 如K IC k等 以降低缺口敏感性 2 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点 答渗碳钢成分特点 低碳0 1 0 25 C 合金化特点主加元素Cr M n Ni B 辅加元素Mo W V Ti 加入Cr Mn Ni B W Mo提高淬透性 加入Cr Mn Ni强化 铁素体 W Mo Ti V细化晶粒 渗碳钢热处理特点先正火 然后进行渗碳处理 随后直接经预冷后 淬火 低温回火 调质钢的合金化特点是 中碳0 3 0 5 C 合金化 合金元素作用 加入Mn Si Cr Ni B提高淬透性 加入Mn Si Cr Ni强化 铁素体 加入Ti V可细化晶粒 加入W Mo防止第二类回火脆 性 调质钢热处理特点为了改善切削加工性以及改善因轧 锻不适当而 造成的晶粒粗大和带状组织 调质钢在切削加工前需进行预备热处 理 对于合金元素含量较低的调质钢可进行正火或退火处理 对于合金元素含量较高的调质钢 因正火后可得到马氏体组织 尚 需正火后再在Acl以下温度进行高温回火 使其组织转变为粒状珠光 体 降低硬度 更于切削加工 调质钢的最终热处理是淬火加高温回火 调质钢的最终性能取决于回火温度的选择 当要求高塑性 高韧性及一定的强度时 采用500 600 回火 即调质处理 获得回火索氏体组织 如零件 还要求表面有良好耐磨性时 则再进行表面淬火或化学热 处理如氮化处理 3 为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素 为什么要进行中温回 火 1 硅元素的主要作用在于提高合金的淬透性 同时提高屈强比 2 进行中温回火的目的在于获得回火屈氏体组织 具有很高的屈 服强度 弹性极限高 并有一定的塑性和韧性 这样能满足弹簧用 钢的力学性能要求 4 为什么滚动轴承钢的碳含量均为高碳 滚动轴承钢中常加入哪些 合金元素 它们所起的主要作用是什么 滚动轴承钢的热处理有何 特点 1 高碳可以保证钢有高的硬度和耐磨性 实践证明 在同样硬度的情况下 在马氏体上有均匀细小的碳化物 存在 比单纯马氏体的耐磨性要好 为了形成足够的碳化物 钢中 的含碳量不能太低 但是过高的碳含量会增加碳化物分布的不均匀 性 切抑郁生成网状碳化物而使性能降低 故轴承钢的碳含量范围 为C0 95 1 15 2 滚动轴承钢中常加入Cr Mn Si等 3 其中Cr是最主要的合金的元素 Cr可提高钢的淬透性 合金元 素Mn Si可进一步提高钢的淬透性 4 滚动轴承钢的主要热处理为球化退火 淬火 低温回火 对于 精密轴承还需进行冷处理 低温回火 5 某精密镗床主轴用38CrMoAl钢制造 某重型齿轮铣床主轴选择了 20CrMnTi制造 某车床主轴材料为40Cr钢 试分析说明它们各自应采用什么热处理工艺及最终的组织和性能特 点 不必写出热处理工艺具体参数精密镗床主轴用38CrMoAl钢 热处 理工艺经调质后氮化处理 组织为回火索氏体 高的强度 良好的 塑性和韧性 高的淬透性 重型齿轮铣床主轴20CrMnTi热处理工艺渗碳淬火 组织为马氏体 心部强度和淬透性较高 车床主轴40Cr钢整体经正火或调质处理 轴颈处高频感应加热淬火 组织为回火索氏体 马氏体 高的强度 良好的塑性和韧性 心 部强度和淬透性高 第四章工具钢 1 分析比较T9和9SiCr 1 为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9钢高 答1 9SiCr中合金 元素比T9多 加热奥实体化时 要想使合金元素熔入奥氏体中并且 还能成分均匀 需要更高的温度 2 直径为 30 40mm的9SiCr钢在油中能淬透 相同尺寸的T9钢能 否淬透 为什么 不能 因为9SiCr中Si Cr提高了钢的淬透性 比T9的淬透性好 9SiCr的 油淬临界直径D油60HRC 2 简述高速钢的成分 热处理和性能特点 并分析合金元素的作用 高速钢的成分特点高碳0 7 1 65 含有大量W Mo Cr V及Co等合金元素 合金元素作用 提高淬透性Cr 提高红硬性 耐磨性 W Mo V Co提高红硬性 热处理特点机械加工前进行球化退火处理 成形后进行淬火回火处 理 其淬火工艺比较特殊 即经过两次预热 高温淬火 然后再进 行三次高温回火 性能特点高红硬性 600 高淬透性 在热处理后 在600 以下仍然保持高的硬度 可达60HRC以上 故 可在较高温度条件下保持高速切削能力和高耐磨性 同时具有足够高的强度 并兼有适当的塑性和韧性 含有很高的淬透性 3 什么叫热硬性 红硬性 它与 二次硬化 有何关系 W18Cr4 V钢的二次硬化发生在哪个回火温度范围 答热硬性 红硬性 指钢 在高温下 仍能保持足够高的硬度和切削能力 红硬性可以用多次高温回火后在室温条件下测得的硬度值来表示 高速钢在高温回火时 W Mo V的碳化物从马氏体中析出 呈弥散 分布 使钢的硬度明显上升 同时残余奥氏体转变为马氏体 也使 硬度提高 由此造成二次硬化现象 保证可钢的高硬度和热硬性 W18Cr4V钢的二次硬化发生在550 570 温度范围回火 4 试比较冷作模具钢与热作模具钢在性能 成分 热处理工艺与组 织等方面有何不同 1 冷作模具钢的工作条件及性能要求冷作模具 钢在工作时 由于被加工材料的变形抗力比较大 模具的工作部分 承受很大的压力 弯曲力 冲击力及摩擦力 因此 冷作模具的正常报废原因一般是磨损 也有因断裂 崩力和 变形超差而提前失效的 冷作模具钢与刃具钢相比 有许多共同点 要求模具有高的硬度和耐磨性 高的抗弯强度和足够的韧性 以保 证冲压过程的顺利进行 其不同之处在于模具形状及加I工艺复杂 而且摩擦面积大 磨损可能性大 所以修磨起来困难 因此要求具有更高的耐磨化模具工作时承受冲压力大 又由于形状 复杂易于产生应力集中 所以要求具有较高的韧性 模具尺寸大 形状复杂 所以要求较高的淬透性 较小的变形及开裂倾向性 总之 冷作模具钢在淬透性 耐磨性与韧性等方面的要求要较刃具 钢高一些 而在红硬性方面却要求较低或基本上没要求 因为是冷 态成形 所以也相应形成了一些适于做冷作模具用的钢种 例如 发展了高耐磨 微变形冷作模具用钢及高韧性冷作模具用钢等 热作模具包括锤锻模 热挤压模和压铸模三类 如前所述 热作模具工作条件的主要特点是与热态金属相接触 这 是与冷作模具工作条件的主要区别 5 今用T10钢制造形状简单的车刀 其工艺路线为锻造 热处理 机械加工 热处理 磨削 试说明需采用何种热处理和其作用 指 出热处理后的大致硬度和显微组织 答热处理1要进行球化退火或正火处理 作用是在机加工的时候好加 工容易切削 热处理2应该做淬火 低温回火 使T10钢有一定的硬度 从而提高车 刀的加工性能 第五章特殊性能用钢 1 金属的腐蚀分为哪两类 其损坏的特征有什么不同 工程上是通 过哪些途径来提高钢材的耐腐蚀性能 答金属的腐蚀分为化学腐蚀 和电化学腐蚀两类 化学腐蚀是金属在非电解质中的腐蚀 电化学腐蚀是金属在电解质 溶液中的腐蚀 提高钢的耐蚀性途径使不锈钢对具体的介质能稳定钝化区的阳极极 化曲线 提高不锈钢基体的电极电位 来降低原电池电动势 使钢 具有单相组织 减少微电池的数量 使钢表面生成稳定的致密的表 面保护膜 在钢中加入合金元素是实现以上途径的主要方法 2 分析碳在不锈钢中对组织性能影响的两重性 并讨论人们在解决 这一矛盾时采取哪些技术措施 答C的优点有两个一是奥氏体形成元 素 促进奥氏体的形成 稳定奥氏体的能力相当于镍的30倍 二是 它能获得强度较高的马氏体类不锈钢 而且是不锈钢强化的主要元 素 但它有严重的缺点 那就是它能和不锈钢中重要元素铬形成一系列 的铬的碳化物 含碳量越高 钢中被消耗的铬量也就越多 由于铬成化合物析出 钢中固溶体中的铬量被降低 甚至会低于n 8 要求的含量 那么钢的钢的耐蚀性受到严重影响 碳还会使不锈钢的加工性能和焊接性能变坏 使铁素体不锈钢变脆 解决这一矛盾时采用的措施 1 控制碳的质量分数 大多数不锈钢中低碳w C 0 1 0 2 不超过0 4 加入镍 促进奥氏体的形成 2 为了获得高硬度 高耐磨性的不锈钢 碳的质量分数增大 为 了保证钢的耐蚀性 Cr的质量分数也增大 如9Cr18马氏体不锈钢 3 总结铬镍奥氏体不锈钢的成分和热处理方法 晶间腐蚀产生原因 和防止方法 并说明18 8成分被工业上广泛使用的原因 答镍铬奥氏体基本成分是Cr18 Ni8 含碳量低于0 1 热处理采 用固溶处理 即加热到1100摄氏度使碳化物溶解后水冷 使用状态组织是单相奥氏体 晶间腐蚀产生的原因由于晶界区域和晶内成分或应力有差别 引起 晶界区域电极电位显著降低而造成电极电位差所致 防止方法降低钢中的含碳量 使钢中含碳量低于平衡状态下在奥氏 体中的饱和溶解度 加入Ti Nb 等能形成稳定碳化物的元素 避 免在晶界上析出Cr23C6 通过调整钢中奥氏体形成元素和铁素体形 成元素的比例 使其具有奥氏体 铁素体双相组织 这种组织不易产 生晶间腐蚀 采取适当的热处理工艺 18 8被广发应用的原因其具有良好的耐蚀性 良好的冷热加工性及可焊 性 还具有高的塑韧性 无磁性 4 常见的不锈钢有哪几类 其用途如何 为什么不锈钢中w Cr 12 含铬量为12 的Cr12MoV钢是否属于不锈钢 为什么 不锈 钢是否在任何介质中都是不生锈的 下列用品常用何种不锈钢制造 请说明其热处理的主要目的及工艺方法 1 外科手术刀 2 汽轮机叶片 3 硝酸槽 答 1 常见的不锈钢有马氏体型不锈钢 铁素体型不锈钢 奥氏体型 不锈钢 双相不锈钢 马氏体型不锈钢如1Cr 13 2Cr13用于要求塑韧性较高的耐蚀件 如汽车机叶片等 3Cr 13 4Cr13用于要求耐蚀 耐磨件 医疗器械 量具等 铁素体型不锈钢广泛应用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件 奥氏体型不锈钢广泛应用于化工设备及管道 双相不锈钢广泛应用于海水处理的化学装置及泵 管等结构件 接 触硫酸铵 氯化铵等以及醋酸等有机酸的设备和构件 以及可能发 生点蚀 应力腐蚀的设备等 2 Cr是显著提高钢基体电极电位的常用元素 电极电位随铬含量 变化的规律是在铬量达到12 5 原子比 1 8 时 质量分数11 7 电位有一个突跃升高 因此 不锈钢中w Cr 12 3 Cr12MoV钢属于冷作模具钢 铬对耐腐蚀性的提高是飞跃式的 通常当铬含量低于12 5 时 钢的 耐腐蚀能力和一般的钢差不多 只有达到或超过12 5 才能实现耐腐 蚀性的一次飞跃 Cr12MoV中铬含量为12 所以不是不锈钢 4 不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质腐蚀的钢种 不锈钢并不是不生锈 只不过是腐蚀速度慢而已 绝对不被腐蚀的 钢是不存在的 5 外科手术刀马氏体型不锈钢 如3Cr 13 4Cr13 热处理主要目的及工艺方法淬火 低温回火获得较高强度 硬度 汽轮机叶片马氏体型不锈钢 如1Cr 13 2Cr13 热处理主要目的及工艺方法淬火 高温回火获得良好的塑韧性和耐蚀 性 硝酸槽铁素体型不锈钢无 与 转变 不能进行热处理强化 5 分析下列钢号的种类 碳含量 各合金元素含量和作用 热处理 特点 使用状态组织 性能特点及应用举例20Cr2Ni4WA CrWMn GC r15 5CrNiMo Cr12 1Cr13 0Cr18Ni9Ti W18Cr4V 60Si2Mn 40 CrNiMo详见课件 第六章铸铁 1 碳钢和铸铁有什么异同点 如何区分钢和铸铁 答 1 相同点均是铁碳合金 不同点a 碳含量不同 C2 1 的铁碳合金 为铸铁 b 钢在727 有共析转变 r p 或p Fe3C 铸铁在结晶 过程具有共晶转变 L r Ld或Ld Fe3C c 性能不同 最显著的是硬度不同 碳钢硬度低 韧性号 铸铁硬 度高 脆性大 2 从性能方面考略 可有多种方法将碳钢和铸铁分开 如用钢试 锉 硬者为铸铁 易锉者为碳钢 用榔头敲砸 砸不断者为碳钢 等等 2 根据碳在铸铁中存在的形式及石墨的形态 可将铸铁分为几类 具体是哪几类 答分为如下几类 1 灰口铸铁 C全部或大部分以游离的片状石墨形态存在 断口外貌呈浅灰色 2 球墨铸铁 C全部或大部分以游离的球状石墨形态存在 它是通过在铸造前往铁水中加入少量的球化剂 随后凝固而制得 3 蠕墨铸铁 C全部或大部分以游离的蠕虫状石墨形态存在 它是通过在铸造前往铁水中加入少量变质剂 随后凝固而制得 4 可锻铸铁 C全部或大部分以游离的团絮状石墨形态存在 与灰口铸铁相比 有较好的韧性和塑性 因此而得名 但实际上并 不可以锻造 5 白口铸铁 C全部或大部分以化合态的Fe3C形式存在 断口呈 白亮色 故称为白口铸铁 3 试述石墨形态对铸铁性能的影响 答在铸铁中 片状石墨对钢基体的割裂作用最严重 致使钢基体强 度的利用率仅为30 50 团絮状石墨对钢基体的割裂作用次之 使钢基体强度的利用率达40 70 而当石墨呈球状分布时 对钢 基体的割裂作用最小 使钢基体强度利用率可达70 90 接近于 钢基体 故用热处理方法强化球墨铸铁零件的效果比其他铸铁要更 好些灰铸铁中石墨呈片状 片状石墨的强度 塑性 韧性几乎为零 存在石墨地方就相当于存在孔洞 微裂纹 它不仅破坏了基体的连续 性 减少了基体受力有效面积 而且在石墨片尖端处形成应为集中 使 材料形成脆性断裂 石墨片的数量越多 尺寸越粗大 分布越不均匀 铸铁的抗拉强度和塑 性就越低 可锻铸铁中石墨呈团絮状 与灰铸铁相比对金属基体的割裂作用较小 可锻铸铁具有较高的力学 性能 尤其是塑性与韧性有明显的提高 球墨铸铁中石墨呈球状 所以对金属基体的割裂作用较小 使得基体 比较连续 在拉伸时引起应力集中的现象明显下降 从而使基体强度 利用率从灰铸铁的30 50 提高到70 90 这就使球墨铸铁的抗拉强 度 塑性和韧性 疲劳强度不仅高于其它铸铁 而且可以与相应组织 的铸钢相比 总之 石墨的形状越接近于球形 铸铁的强度 塑性及韧性越高 4 指出下列铸铁的类别 用途及性能的主要指标HT 150 HT400 KT350 10 KTZ700 2 QT420 10 QT1200 1 1 HT150普通灰口铸铁 性能指标为最低抗拉强度为150MPa用途 用来制造端盖