作业答案(金属)

1、精选优质文档-倾情为你奉上作业11、钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？钢中常存的杂质有:Mn、Si、S、P、N、H、O等。S能形成FeS，其熔点为989，钢件在大于1000的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆；P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。P还具有严重的偏析倾向；但P可提高钢在大气中的抗腐蚀性能。易削钢中S和P可改善钢的切削加工性能。2、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在a-Fe中形成无限固溶体？哪些能在g-Fe中形成无限固溶体？铁素体形成元素：

2、 V、Cr、W、Mo、Ti；奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu；能在a-Fe中形成无限固溶体的元素：Cr、V；能在g-Fe中形成无限固溶体的元素：Mn、Co、Ni。 3、碳钢的分类及牌号表示方法。碳钢的分类：（1）按钢中碳含量可分为低碳钢（wC0.25%）；中碳钢（0.25%wC0.6%；高碳钢（wC0.6%）。（2）按钢的质量（品质）分为普通碳素钢，优质碳素钢，高级优质碳素钢，特级优质碳素钢。（3）按钢的用途分为碳素结构钢，优质碳素结构钢，碳素工具钢，一般工程用铸造碳素钢。（4）按钢冶炼时的脱氧程度分为沸腾钢，镇静钢，半镇静钢，特殊镇静钢。碳钢的牌号表示方法：（1） 普通碳素结构钢由代表

3、屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z、TZ）等四个部分按顺序组成。 Q195、Q275不分质量等级，脱氧方法符号在镇静钢和特殊镇静钢的牌号中可省略。 （2）优质碳素结构钢一般用两位数字表示。表示钢中平均碳的质量分数的万倍。若钢中含锰量较高，须将锰元素标出。 沸腾钢在数字后面标“F”（08F、10F、15F），半镇静钢标“b”，镇静钢一般不标符号。 高级优质碳素结构钢在牌号后加符号“A”，特级碳素结构钢加符号“E”。 专用优质碳素结构钢还要在牌号的头部（或尾部）加上代表产品用途的符号.（3）碳素工具钢一般用标志性符号“T”加上碳的质量分数的千倍

4、表示。高级优质碳素工具钢在其数字后面再加上“A”字。含锰碳素工具钢中锰的质量分数可扩大到0.6%，这时，在牌号的尾部标以Mn。（4）一般工程用铸造碳素钢用标志性符号“ZG”加上最低屈服点值-最低抗拉强度值表示。4、指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途：Q235-AF、Q255-D、45、20G、T8、T12AQ235-AF：普通碳素结构钢，屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。Q235含碳量低，有一定强度，用于农机具中的拉杆、小轴、链等。也用于建筑钢筋、钢板、型钢等；Q255-D: 屈服强度为255MPa的D级普通碳素结构钢；Q255钢强度较高，塑性、韧性较好，可用作制造摩擦离

5、合器、刹车钢带等。45：含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。45钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作传动轴、发动机连杆、机床齿轮等。20G：含碳量为0.2%的优质碳素结构钢，锅炉专用钢。T8：含碳量为0.8%的碳素工具钢。用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。T12A：含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀。 5、在铁碳相图中，含有0.77%C的钢称为共析钢，如果在此钢中添加Mn或Cr元素，含碳量不变，那么这种F

6、e-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢？为什么？含有0.77%C的Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢为过共析钢。因为几乎所有合金元素都使Fe-C相图中S点左移，S点左移意味着共析碳含量降低。6、常见的碳化物形成元素有哪些？哪些是强碳化物形成元素、中强碳化物形成元素、弱碳化物形成元素？常见的碳化物形成元素有：Ti、Zr、V、Nb、Cr、W、Mo、Mn、Fe；强碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V；中强碳化物形成元素：Mo、W、Cr；弱碳化物形成元素：Mn、Fe。作业21、钢在加热转变时，为什么含有强碳化物形成元素的钢奥氏体晶粒不易长大？当强碳化物形成元素以未溶K存在时，起了机械阻

7、止奥氏体晶粒长大的作用；当强碳化物形成元素溶解在A中时，降低了铁的自扩散系数，提高了原子间结合力，同时使界面的表面张力增大。这些综合作用阻止了奥氏体晶粒长大。2、什么是合金钢的回火脆性？回火脆性产生的原因及解决方法。钢在200350之间和450650之间回火时，冲击韧性不但没有升高，反而显著下降的现象，称为合金钢的回火脆性。第一类回火脆性产生的原因：钢在200350低温回火时，Fe3C薄膜在原奥氏体晶界上或马氏体板条间形成，削弱了晶界强度；P、S、Bi等杂质元素偏聚于晶界，也降低了晶界的结合强度，与回火后的冷却速度无关。解决方法： 尽可能避免在形成低温回火脆性温度范围内回火；可选用含有可改善脆

8、性的合金元素Mo、Ti、V、Al等的合金钢或加入Si推迟脆化温度范围。 生产高纯钢，降低P、S等杂质元素含量。第二类回火脆性产生的原因：钢在450650回火后缓冷的过程中杂质元素Sb、S、As等偏聚于晶界；或N、P、O等偏聚于晶界，形成网状或片状化合物，降低了晶界强度而产生的。解决方法：尽可能避免在形成高温回火脆性温度范围内回火，如不可避免，可减少回火脆性温度下停留时间或回火后快冷，一般小件用油冷，较大件用水冷；但工件尺寸过大时，即使水冷也难防止脆性产生，或因工件形状复杂不允许快速冷却时，可选用含Mo、W的合金钢制造；提高冶金质量，尽可能降低钢中有害元素的含量。 3、就Me对F的力学性能、K形

9、成倾向、A晶粒长大倾向、淬透性、回火稳定性和回火脆性等几个方面总结下列元素的作用：Si、Mn、Cr、Mo、W、V、Ni。 F的力学性能K形成倾向A晶粒长大倾向淬透性回火稳定性回火脆性Si强度，韧性非K形成元素细化提高低温回稳推迟低温回脆，高温回脆Mn强度、韧性弱K形成元素促进提高Cr强度、韧性中强K形成元素阻碍作用中等提高 F的力学性能K形成倾向A晶粒长大倾向淬透性回火稳定性回火脆性Mo强度，韧性中强K形成元素阻碍作用中等提高W强度，韧性中强K形成元素阻碍作用中等提高V强度，韧性强K形成元素大大阻碍提高Ni强度、韧性非K形成元素影响不大影响不大4、根据Me在钢中的作用，从淬

10、透性、A晶粒长大倾向、韧性、回火稳定性和回火脆性等几个方面比较下列钢号的性能：40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。(1) 淬透性：40Cr<40CrNi<40CrMn<40CrNiMo(2) 回火稳定性：40Cr<40CrNi<40CrMn<40CrNiMo(3) A晶粒长大倾向：40CrNiMo<40CrNi<40Cr<40CrMn(4) 韧性：40Cr<40CrMn<40CrNi<40CrNiMo(5) 回火脆性：40CrNiMo<40Cr<40CrMn<40CrNi5、为什么贝氏

11、体型普通低合金钢多采用0.5%Mo和微量B作为基本合金化元素？（1）B型普通低合金钢中加入Me的作用是保证在较宽的冷却速度范围内获得以B为主的组织。（2）0.3%以上的Mo能显著推迟P转变，但Mo不能完全抑制先共析F的析出。（3）B元素是偏聚倾向较大的元素，微量的B能偏聚于A晶界，降低C原子在晶界上的偏聚浓度，所以B可以有效地抑制先共析F的析出，并且对B转变推迟较少。（4）两者的综合作用可提高钢的B淬透性，获得B组织。6微合金化钢中微合金化元素的主要作用是什么？（1）抑制A形变再结晶应变诱导析出Nb、V、Ti的碳氮化物，沉淀在晶界、亚晶界和位错上起钉扎作用，有效地阻止A再结晶时晶界和位错的运动

12、，从而抑制A形变再结晶。Nb偏聚在A晶界，对再结晶晶界起拖曳作用。（2）阻止加热时A晶粒长大TiN或Nb（C，N）的弥散分布强烈地抑制高温下的晶粒长大。（3）形成沉淀相促进沉淀强化作用沉淀强化相主要是低温下析出的Nb(C,N)和VC。（4）改变钢的显微组织7为什么普通低合金钢中基本上都含有不大于1.8%的Mn？（1）Mn能强化F，有较强的固溶强化效应，1%Mn可使s提高33MPa。（2）Mn能降低A1温度，推迟A向P转变的温度范围，并减缓其转变速度，能细化P和F; 降低TK，s值每升高15MPa可使韧-脆转变温度下降50C。（3） Mn使Fe-Fe3C相图中的S点左移，使基体中P数量增多，使强

13、度。因此普通低合金钢中常加入Mn元素。（4）当Mn含量大于1.8%时，钢的塑韧性将有较大的下降。因此Mn含量一般不大于1.8%。 作业31、什么是淬透性？提高淬透性的Me有哪些？2、为什么滚动轴承钢的含碳量均为高碳？滚动轴承钢中常含有哪些合金元素？它们在滚动轴承钢中起什么作用？为什么钢中含铬量被限制在一定范围之内？为了保证轴承钢有高的硬度和耐磨性，因此含碳量均为高碳。滚动轴承钢中常用合金元素：Cr、Si、Mn、V、Mo和RE等。合金元素的作用：Cr可提高钢的淬透性和降低过热敏感性以及提高钢的抗蚀性。提高回火稳定性。Si、Mn主要提高淬透性，Si还可提高钢的回火稳定性；V能细化晶粒，可

14、减轻Mn的过热敏感性；Mo能提高回火稳定性；RE可改善夹杂物形态、分布及细化晶粒。当Cr>1.65%以后，则会使残余奥氏体增加，使钢的硬度和尺寸稳定性降低，同时还会增加K的不均匀性，降低钢的韧性。所以一般控制Cr含量在1.65%以下。3、20Mn2钢渗C后是否适合直接淬火，为什么？不适合。因为Mn使钢有过热倾向，在渗C时晶粒容易长大。4、为什么ZGMn13型高Mn耐磨钢在淬火时能得到全部奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的马氏体？高锰钢在Acm以上温度加热后得到了单一奥氏体组织，奥氏体中合金度高（高C、高Mn），使钢的Ms点低于室温以下。如快冷，K来不及从A中析出，就获得了单一奥氏体组织；慢

15、冷由于K可从奥氏体中大量析出，使奥氏体的合金度降低，Ms点上升，所以空冷时发生相变，得到了大量的马氏体。5、在飞机制造厂中，常用18Cr2Ni4WA钢制造发动机变速箱齿轮。为减少淬火后残余应力和齿轮尺寸的变化，控制心部硬度不致过高，以保证获得必需的冲击韧性，采用如下工艺：将渗C后的齿轮加热到850左右，保温后淬入200220的第一热浴中，保温10min左右，取出后立刻置于550570的第二热浴中，保持12h，取出空冷到室温。问：此时钢表、里的组织是什么？已知：该钢的Ms=310，表面渗C后的Ms=80左右。18Cr2Ni4WA钢渗C后在850左右保温后在200220热浴中淬火时，心部的Ms较高

16、，转变为低碳M，表层由于Ms点较低，仍然为过冷A组织； 在550570高温回火时，心部低碳M分解为回火S，表层过冷A转变为高碳M，并分布着粒状K。因此，表层组织为高碳M+粒状K；心部组织为回火S。作业41、分析比较T9和9SiCr：（1）为什么9SiCr钢的加热温度比T9钢高？（2）直径为3040mm的9SiCr钢在油中能淬透，相同尺 寸的T9钢能否淬透？为什么？（3）T9钢制造的刀具刃部受热到2002500C，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr钢制造的刀具，其刃部受热到2302500C，硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，还可正常工作，为什么？（4）为什么9SiCr钢适宜制作要求变形

17、小、硬度较高和耐磨性较高的圆板牙等薄刃工具？（1）Si和Cr都是封闭相区的元素，使Acm温度升高；Cr元素形成的合金渗碳体较稳定，淬火加热时要较高的温度才能溶解；因此9SiCr钢的加热温度比T9钢高。（2）不能淬透。因为9SiCr钢中的Si、Cr提高了钢的淬透性，而T9钢的淬透性较低，所以不能淬透。（3）由于Si能有效地提高钢的低温回火稳定性，Cr也可提高钢的回火稳定性，9SiCr钢在230 2500C回火后，硬度仍然大于60HRC。 （4）9SiCr钢的淬透性较高，回火稳定性较好， K细小、均匀，使用时不容易崩刃；通过分级或等温处理后，变形较小；因此适宜制作要求变形小、硬度较高和耐磨性较高的

18、圆板牙等薄刃工具。 3、高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回火？为什么不能用较长时间的一次回火来代替多次回火？高速钢中合金元素的含量较高，淬火后残余A的合金度高，使Ms点大大降低。残余A稳定性大，在回火加热过程中不分解。在500600保温时也仅从中析出合金碳化物，使残余A合金度有所降低，使Ms点升高，冷到室温时部分残余A发生M转变。一次回火后，残余A的量减少到10%左右，但还需要进一步降低残余A的量，并且要消除回火时新产生M引起的内应力，所以高速钢一般需要在560左右三次回火。3、高速钢（W18Cr4V）的A1点温度在8000C左右，为什么常用的淬火温度却高达126012900C？

19、4、高速钢中合金元素有什么作用？作业51、为什么Cr12型冷作模具钢不是不锈钢，而9Cr18为不锈钢？Cr提高耐蚀性的作用符合n/8定律。按照n/8定律，1/8值的最低Cr含量应为11.7%质量比。因为有一部分Cr要和C形成K，并不存在于固溶体中，所以Cr含量应提高到13%质量比，且随着C含量的增加，钢中的Cr含量也要相应地增加。Cr12型冷作模具钢中Cr含量低于13%，不满足n/8定律所需的最低Cr含量，因此不是不锈钢。 2、说明18-8型A不锈钢产生晶界腐蚀的原因及防止办法。晶间腐蚀产生的原因 （1）由钢中的碳引起的。 在550-800范围内停留,在晶界上析出连续网状的Cr23C6引起晶界

20、周围基体产生贫碳区。（2）相在晶界析出也会造成晶间腐蚀。 （3）N0.16%，沿晶界析出Cr2N，增加晶间腐蚀倾向。 （4）在氧化性介质中，奥氏体不锈钢经固溶处理也会发生晶间腐蚀。消除晶间腐蚀的方法 （1）在敏化温度范围长期加热，通过铬的扩散消除贫铬区。 （2）降低奥氏体不锈钢中的碳含量。C0.03%，没有晶间腐蚀发生。（3）加入强碳化物形成元素Ti和Nb，形成稳定的TiC或NbC。（4）钢中有10-50%体积的铁素体，可改善奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向。 作业61、说明下列铸铁牌号的类别、符号和数字的含义、组织特点。HT150、HT250、KTH35010、QT45010、QT7002HT15

21、0：灰铸铁，HT表示灰铁的汉语拼音的第一个大写字母，150表示抗拉强度为150MPa，基体为F+P，石墨为片状。HT250：灰铸铁，HT表示灰铁的汉语拼音的第一个大写字母，250表示抗拉强度为250MPa，基体为P，石墨为片状。KTH35010：黑心可锻铸铁，KTH表示可锻铸铁黑心的汉语拼音的第一个大写字母，350表示抗拉强度为350MPa，10表示伸长率为10%。基体为F，石墨为团絮状。QT45010：F球墨铸铁，QT表示球铁的汉语拼音的第一个大写字母，450表示抗拉强度为450MPa，10表示伸长率为10%。基体为F，石墨为球状。QT7002：P球墨铸铁，QT表示球铁的汉语拼音的第一个大写

22、字母，700表示抗拉强度为700MPa，2表示伸长率为2%。基体为P，石墨为球状。2、C、Si、Mn、P、S对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？C、Si都是强烈促进石墨化的元素，且随C、Si含量增加，能减少白口倾向，易形成石墨。但C、Si过多，形成的G较粗大，金属基体中F含量增加，会降低铸铁的强度性能。P是促进石墨化的元素，但作用不如C强烈。Mn是阻碍石墨化的元素，主要阻碍石墨化的第二阶段，如果含Mn量过多，则会阻碍石墨化的第一阶段，增加Fe3C析出的可能性。S促进白口铸铁的元素，而且降低铁水的流动性，恶化铸造性能，增加铸件缩松缺陷。因此，S是一个有害元素，其含量应控制在0.15%以下。 C、Si是强烈促进石墨化的元素，且随C、Si含量增加，能减少白口倾向，易形成石墨。Mn虽然是阻碍石墨化的元素，但Mn能与S结合生成MnS，削弱S的有害作用，而S促进白口铸铁的元素。C、Si含量低不利于石墨化，Mn含量低不能抵消S的有害作用。故三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口。3、铸铁中的碳有几种存在形式？铸铁中的金属基体有哪几