工业用钢习题参考答案

1、第七章工业用,习题参考答案一、解释以下名词1、非合金钢（或碳素钢简称碳钢）：是指含碳量在%之间并含有少量Si、Mn、P、S等 杂质元素的铁碳合金。低合金钢：加入的合金元素总含量小于5%的合金钢。合金钢：在碳素钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的钢种。合金元素：为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼过程中加入的一 些化学元素。2、合金结构钢：在碳素结构钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的结构钢。合金工具钢：在碳素工具钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的工具钢。轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。不锈钢：具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。耐热

2、钢：在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。3、热硬性（或称红硬性）：钢在高温下保持高硬度的能力。回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能力。二次硬化：含W、Mo、V、Cr等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，剩余奥氏体转 变为马氏体，淬火钢的硬度上升的现象。二、填空题1、Ni、Mn、C、N、Cu等元素能 扩大 Fe-Fe?C相图的丫区，使临界点A4上升A3下隆。2、W18Cr4V钢是高速钢，W的主要作用是提高回火稳定性,Cr的主要作用是提高淬透性,的主要作用的主要作用是细化晶粒,的主要作用是细化晶粒,的主要作用是细化晶粒,最终热处理工艺是高温回火:预热的目的是将合金元素全部,高温淬火

3、的目的是使太的难溶碳化物溶于奥氏体中,三次回火的目的是减少钢史的剩余奥氏体高温淬火的目的是使太3、含Cr、Mn的合金结构钢淬火后在550 600C回火后，将出现第 二 类回火脆性。4、易切削钢中常用的附加元素有_、- S 、上、工也，这类元素在钢中的主要 作用杲形成夹杂物，降低材料塑性，改善钢的切削性能。5、对40Cr钢制零件进行调质处理时，在高温回火后应 水中 冷却,目的是防上第二类 同，火脆怦C能特点。四、选择题1、现需要制造直径25mm的连杆，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应采用 （A ）。A、40Cr钢调质 B、45钢正火C、60Si2Mn钢淬火+中温回火D、20Cr渗碳+淬火

4、+低温回火。2、欲制作耐酸容器，选用材料及相应热处理工艺应为（ C ）oA W18Cr4V固溶处理 B、lCrl8Ni9Ti稳定化处理C、1Crl8Ni9Ti固溶处理D、lCrl7固溶处理3、制造铿刀、模具时，应选用的材料及热处理工艺是（B ）A、45钢,淬火+高温回火 B、T12钢，淬火+低温回火C、T8钢，淬火+高温回火D、T12钢，淬火4、机床主轴要求具有良好的综合力学性能，制造时，应选用的材料及热处理工艺是（B ） oA、20钢，淬火+高温回火 B、45钢，淬火+高温回火C、T8钢，淬火+高温回火 D、45钢，正火5、汽车变速箱齿轮应选用以下哪种材料（A ） oA、20Mn2B B、C

5、rl2 C、T12 D、W18Cr46、冷冲模应选用以下哪种材料（B ）oA、 20Mn2BB、 Crl2C、 T12D、 W18Cr4V7、绞刀应选用以下哪种材料（D ）oA、20Mn2BB、Crl2C、T12D、W18Cr4V8、制造手用锯条应中选用（A ）oA、T12钢经淬火和低温回火；B、Crl2Mo钢经淬火低温回火；C、65钢淬火后中温 回火。9、高速钢的红硬性取决于（ B ）：A、马氏体的多少；B、淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量；C、钢中的碳 含量。10、二次硬化属于（D ）：A、固溶强化； B、细晶强化；C、位错强化； D、第二相强化。11、碳素工具钢和低合金刃具钢的预先热

6、处理宜采用（A ）。A、球化退火；B、完全退火；C、调质12、以60Si2Mn钢制造的弹簧，淬火后经450回火获得(B )组织，从而具有高 的弹性极限。A、回火马氏体；B、回火屈氏体；C、回火索氏体五、判断题(F )1、同一钢材在相同的加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透 性好。(T )2、钢中合金元素的质量分数越高，其淬透性越好。(F )3、调质钢的合金化主要是考虑提高其热硬性。(T )4、要提高奥氏体不锈钢的强度，只能采用冷塑性变形予以强化。(F )5、低碳钢或高碳钢为便于进行机械加工，可预先进行球化退火。(F )6、以调质钢制造的工件，要获得具有良好综合力学性能的S回组织，

7、其前提是淬火 工序必须获得奥氏体组织。(F )7、20CrMnTi钢的淬透性及淬硬性均比T10钢要好。(F )8、渗碳钢经渗碳处理后即可获得高硬度耐磨的外表性能。(F )9、耐磨钢ZGMnl3水韧处理的目的是获得高硬度的马氏体组织。(T )10、弹簧热处理后喷丸处理可提高其使用寿命。(T )11.对量具等精密工件进行冷处理的目的，是为了尽量消除剩余奥氏体，以保 持长期尺寸稳定性。(F )12、如以含碳量为的碳素工具钢代替20CrMnTi钢制造汽车齿轮，不必渗碳而只要淬火加低温回火即可满足齿轮表硬心韧的性能要求。6、以铅浴等温处理的冷拉弹簧钢丝，经绕制成弹簧后应进行去应力退火处理,而不需 象热轧

8、弹簧那样要进行淬火处理。7、滚动轴承钢预先热处理球化退火的目的在于 降低钢的硬度,以利切削加工，并为零 件的最终热处理作组织准备。8、按化学成份分类，就含碳量而言，渗碳钢属 低碳 钢,调质钢属中碳 钢,轴承钢 属高碳钢。9、以T12钢制造的工模具经预先热处理球化退火后应获得P+ Fe3c组织,其组织中的 渗碳体（Fo3C）呈球状或粒状010、高速钢W18CrV中合金元素W的作用是 提高钢的红硬件（热硬性）：Cr的作用是 指 高淬透性:V的作用是 细化晶粒。高速钢的锻造不仅是为了成型，而且是为了改善碳化 虬。高速钢淬火后需经550570三次回火,回火后其组织由一回火马氏体（MR、 细粒 状碳化物

9、及少量 剩余奥氏体（Ar）构成,其性能具有 高硬度、高耐磨性、高红硬性。11、含W、Mo、V、Cr等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，剩余奥氏体转变为马 氏体，淬火钢的硬度 上升，这种现象称为 二次硬化。12、简述以下合金元素的主要作用：Cr在40Cr钢中D要起 提高淬透性作用:在lCrl3钢中主要起 提高耐蚀性作用:（2） Ti在20CrMnTi钢中主要起细化晶粒作用:在lCrl8Ni9Ti钢中主要起提高耐蚀 乍用。13、金属腐蚀一般包括化学腐蚀及西化学腐蚀,前者受化学反响腐蚀,后者受原电池 作用腐蚀,腐蚀过程有电流产生。14、根据组织分类，4Crl3属 马氏体 不锈钢:Crl7属 铁素体

10、 不锈钢:0Crl8Ni9Ti 属奥氏体不锈钢。15、提高18-8型不锈钢防腐蚀性能的常用热处理方法有 固溶 处理、稳定化 处理及_ 去应力 处理等三种。16、耐磨钢ZGMnl3水韧处理后应获得单一的单的奥氏体组织,该组织具有高冲击 韧性性能，主要用于受强烈冲击磨损的零件。.二次硬化效应产生的原因，一星 回火时析出碳化物，二是 大量的剩余奥氏体转 变为马氏.红硬件层指 钢在高温下保持高硬味的能力。三、简答题1、何谓调质钢？为什么调质钢的含碳量均为中碳？合金调质钢中常含哪些合金元素？ 它们在调质钢中起什么作用？答：通常把经调质处理后才使用的钢称为调质钢。从碳含量上看，低碳钢在淬火及低温 回火状态

11、虽具有良好的综合机械性能，但它的疲劳极限低于中碳钢，淬透性也不如中碳钢。高 碳钢虽然强度高，但它的韧性及塑性很低。因此，调质钢的含碳量均为中碳。合金调质钢中常含合金元素有铭、镒、银、硅、铝、铝、钢、铝、钛等。合金调质钢的 主加元素有铭、镒、锲、硅等，以增加淬透性。它们在钢中除增加淬透性外，还能强化铁素 体，起固溶强化作用。辅加元素有铝、铝、钢、铝、钛等。铝、鸨的主要作用是防止或减轻 第二类回火脆性，并增加回火稳定性；凯、钛的作用是细化晶粒；加铝能加速渗氮过程。2 W18Cr4V钢的A约为820,假设以一般工具钢A +30-50常规方法来确定淬火加热 clcl温度，在最终热处理后能否到达高速切削

12、刃具所要求的性能？为什么？答：假设以一般工具钢AC1+30-50C常规方法来确定W18Cr4V钢淬火加热温度，在最终热处 理后不能到达高速切削刃具所要求的性能。因为假设按常规方法来确定淬火加热温度，那么合金碳 化物不易溶解，不能满足在高速切削时刀具应保持红硬性、高耐磨性的要求。为使奥氏体得到足 够的合金化，必须加热到远远大于A的温度，既1280c左右。cl3、合金元素Mn、Cr、W、Mo、V、Ti、Zr、Ni对钢的C曲线和M点有何影响？将引起钢 s在热处理、组织和性能方面的什么变化？答：除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性，使C曲线右移。非碳化物形 成元素Al、Ni、Si、Cu等不改

13、变C曲线的形状，只使其右移，碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、 W等除使C曲线右移外，还将C曲线分裂为珠光体转变的贝氏体转变两个C曲线，并在此二曲 线之间出现一个过冷奥氏体的稳定区。除Co、Al外，其他合金元素均使Ms点降低，剩余奥氏 体量增多。由于合金元素的加入降低了共析点的碳含量、使C曲线右移，从而使退火状态组织中的 珠光体的比例增大，使珠光体层片距离减小，这也使钢的强度增加，塑性下降。由于过冷 奥氏体稳定性增大，合金钢在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体，或贝氏体甚至马氏 体组织，从而强度大为增加。Mn、Cr、Cu的强化作用较大，而Si、Al、V、Mo等在一般含量 （例如一般结构钢的实际

14、含量）下影响很小。合金元素都提高钢的淬透性，促进马氏体的形 成，使强度大为增加但焊接性能变坏。4、为什么比拟重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电 机转子等都必须用合金钢制造？与碳钢比拟，合金钢有何优点？答：碳钢制成的零件尺寸不能太大，否那么淬不透，出现内外性能不均，对于一些大型 的机械零件，（要求内外性能均匀），就不能采用碳钢制作，比拟重要的大截面的结构零件如 重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等都必须用合金钢制造。如上所述合金钢的淬透性高合金钢回火抗力高碳钢淬火后，只有经低温回火才能保持高硬度，假设其回火温度超过200,其硬度就显 著下降。即回火抗力差，不

15、能在较高的温度下保持高硬度，因此对于要求耐磨，切削速度较高, 刃部受热超过200C的刀具就不能采用碳钢制作而采用合金钢来制作。合金钢能满足一些特殊性能的要求如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性（低温下高韧性）。5、有甲、乙两种钢，同时加热至1150 ,保温两小时，经金相显微组织检查，甲钢 奥氏体晶粒度为3级，乙钢为6级。由此能否得出结论：甲钢是本质粗晶粒钢，而乙钢是 本质细晶粒钢？答：不能。本质晶粒度是在93019,保温38小时后测定的奥氏体晶粒大小。本质细 晶粒钢在加热到临界点%1以上直到930晶粒并未显著长大。超过此温度后，由于阻止晶粒 长大的难溶质点消失，晶粒随即迅速长大。1150 超过930,

16、有可能晶粒随即迅速长大， 所以不能的出结论甲钢是本质粗晶粒钢，而乙钢是本质细晶粒钢。6、某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮外表有高的硬度（I1RO50）,而心部具有良好的韧 性（Ak40J）,原采用45钢调质处理再在凸轮外表进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂 库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。试说明：原45钢各热处理工序的作用；改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？（3）改用15钢后，为到达所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？答: 正火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；调质处理可获得高的综合 机械性能和疲劳强度；局部外表淬火及低温回

17、火可获得局部高硬度和耐磨性。 不能。改用15钢后按原热处理工序会造成心部较软，外表硬，会造成外表脱落。渗碳。7、选择以下零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，并 且钢材具有足够的淬透性）： 某机床变速箱齿轮（模数m=4）,要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选 用45钢； 某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径局部要求耐磨（5055HRC）,材料 选用45钢； 镇床锤杆，在重载荷下工作，精度耍求极高，并在滑动轴承中运转，要求键杆外表 有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA。答： 下料f锻造f正火f粗加工f精加工f局部外表淬火+低温1

18、11火f精磨f成品下料一锻造f正火一粗加工一调质一精加工一局部外表淬火+低温回火一精磨一成品下料一锻造一退火一粗加工一调质一精加工一氮化一研磨一成品8、拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为：锻造一热处理一机加工一热处理一磨 加工 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用； 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度； 制定最终热处理工艺规定(温度、冷却介质)答： 工艺路线为：锻造一球化退火一机加工一淬火后低温回火一磨加工。球化退火处 理使碳化物球化，消除应力，调整硬度，改善切削加工性，为淬火做组织准备组织；淬火及低 温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力。 终热处理后的显微组织为回火马

19、氏体，大致的硬度60HRC。T10车刀的淬火温度为780C左右，冷却介质为水；回火温度为150250C。9、车床主轴要求轴颈部位的硬度为5658HRC,其余处为20-24HRC,其加工工艺路线 为：锻造一正火一机加工一轴颈外表淬火+低温回火一磨加工，请指出：(1)主轴应选用何种材料？(2)正火、外表淬火及低温回火的目的和大致工艺；(3)轴颈外表处的组织和其余部位的组织。答：选用40Cr调质钢(2)正火的目的：改善锻造组织，消除缺陷，细化晶粒；调整硬度、便于切削加工。正火工艺：淬火温度850 C空冷外表淬火+低温回火的目的：获得回火M组织，提高耐磨性能。外表淬火+低温回火工艺：淬火温度850 C

20、油冷，回火温度170 C 轴颈外表处的组织为回火M。其余部位的组织为索氏体S。10、现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面具有高的硬度和耐磨性，试问各进行 何种热处理?并比拟它们经热处理后在组织和性能上有何不同？答：低碳钢进行的热处理工艺：渗碳直接淬火 +低温回火外表组织为：回火M+碳化物中碳钢进行的热处理工艺：调质处理+外表淬火+低温回火组织为：回火M11、请为以下钢号选择合适的用途及最终热处理：20、45、65Mn、T12A、20CrMnTi、40Cr、 Q235、Q345、HT300、KT11350-10 QT600-3、Y40Mn、Crl2MoV GCrl5. ZGMnl3-4、9S

21、iCr、 3Crl3 5CrNiMo W18Cr4V. 1 Crl8Ni9Ti 60Si2Mno供选用实例：机床床身、缝纫机零件、柴油机曲轴、汽车差速器壳、坦克履带、机床主解答：解答：20钢：制作冷冲压件45钢：制作机床主轴65Mn钢：制作小型弹簧T12A钢：制作神刀20CrMnTi钢：制作机车齿轮40Cr钢：制作汽车传动轴Q235钢：制作钢筋Q345钢：制作桥梁HT300铸铁：制作机床床身解答：20解答：20钢：制作冷冲压件45钢：制作机床主轴65Mn钢：制作小型弹簧T12A钢：制作神刀20CrMnTi钢：制作机车齿轮40Cr钢：制作汽车传动轴Q235钢：制作钢筋Q345钢：制作桥梁HT30

22、0铸铁：制作机床床身无需热处理最终热处理：淬火+高温回火最终热处理：淬火+中温回火最终热处理：淬火+低温回火最终热处理：渗碳直接淬火+低温回火最终热处理：淬火+高温回火无需热处理无需热处理无需热处理KTH350-10铸铁：制作汽车差速器壳无需热处理QT600-3铸铁：制作柴油机曲轴调质处理Y40Mn 钢Crl2MoV钢：制作螺纹搓丝板最终热处理：一次硬化法 淬火+低温回火二次硬化法 淬火+高温回火GCrl5钢：制作滚动轴承的滚动体最终热处理：淬火+低温回火ZGMnl3-4铸钢：制作坦克履带 最终热处理：水韧处理（1100。C水淬）9SiCr钢：制作丝锥最终热处理：淬火+低温回火3Crl3钢：制

23、作医疗器械最终热处理：淬火+低温回火5CrNiM。钢：制作热锻模最终热处理：淬火+高温回火W18Cr4V钢：制作铳刀最终热处理：淬火+三次高温回火1 Crl8Ni9Ti钢：制作加热炉管最终热处理：固溶处理（9201150。C水冷）60Si2Mn钢：制作汽车板簧最终热处理：淬火+中温回火12、外表淬火的目的是什么？常用的外表淬火方法有哪几种？比拟它们的优缺点及应用范围。并说明外表淬火前应采用何种预先热处理。答：外表淬火的目的是使工件表层得到强化，使它具有较高的强度，硬度，耐磨性及疲 劳极限，而心部为了能承受冲击载荷的作用，仍应保持足够的塑性与韧性。常用的外表淬 火方法有： 感应加热外表淬火； 火

24、焰加热外表淬火。感应加热外表淬火是把工件放入有空心铜管绕成的感应器（线圈）内，当线圈通入交变 电流后，立即产生交变磁场，在工件内形成“涡流”，表层迅速被加热到淬火温度时而心 部仍接近室温，在立即喷水冷却后，就到达外表淬火的目的。火焰加热外表淬火是以高温火焰为热源的一种外表淬火法。将工件快速加热到淬火温 度，在随后喷水冷却后，获得所需的表层硬度和淬硬层硬度。感应加热外表淬火与火焰加热淬火相比拟有如下特点：感应加热速度极快，只要几秒到几十秒的时间就可以把工件加热至淬火温度，：而且淬 火加热温度高（AC3以上80150）。（2）因加热时间短,奥氏体晶粒细小而均匀,淬火后可在外表层获得极细马氏体，使工

25、件表 面层较一般淬火硬度高23HRC,且脆性较低。 感应加热外表淬火后,淬硬层中存在很大剩余压应力,有效地提高了工件的疲劳强， 且变形小，不易氧化与脱碳。 生产率高,便于机械化、自动化，适宜于大批量生产。但感应加热设备比火焰加热淬火费用较贵，维修调整比拟困难,形状复杂的线圈不易制 造外表淬火前应采用退火或正火预先热处理。13、化学热处理包括哪儿个基本过程？常用的化学热处理方法有哪儿种？答：化学热处理是把钢制工件放置于某种介质中，通过加热和保温，使化学介质中某些 元素渗入到工件表层，从而改变表层的化学成分，使心部与表层具有不同的组织与机械性 能。化学热处理的过程： 分解：化学介质要首先分解出具有

26、活性的原子； 吸收：工件外表吸收活性原子而形成固溶体或化合物；扩散：被工件吸收的活性原子，从外表想内扩散形成一定厚度的扩散层。常用的化学热处理方法有：渗碳、氮化、碳氮共渗、氮碳共渗。14、试说明外表淬火、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差异。答：外表淬火一般适用于中碳钢（-%C）和中碳低合金钢（40Cr、40MnB等），也可用于 高碳工具钢，低合金工具钢（如T8 9MnV. GCr）.等）。以及球墨铸铁等。它是利用快速加热、/ID使钢件外表奥氏体化，而中心尚处于较低温度即迅速予以冷却，表层被淬硬为马氏体，而中心 仍保持原来的退火、正火或调质状态的组织。应用范围：（1）高频感应

27、加热外表淬火应用于 中小模数齿轮、小型轴的外表淬火。（2）中频感应加热外表淬火主要用于承受较大载荷和磨损 的零件，例如大模数齿轮、尺寸较大的曲轴和凸轮轴等。（3）工频感应加热外表淬火工频感应 加热主要用于大直径钢材穿透加热和要求淬硬深度深的大直径零件，例如火车车轮、轧辘等 的外表淬火。渗碳钢都是含%的低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi. 20SiMnVB等。渗碳 层深度一般都在。钢渗碳后外表层的碳量可到达胱范围。渗碳件渗碳后缓冷到室温的组织接近于铁碳相图 所反映的平衡组织，从表层到心部依次是过共析组织，共析组织，亚共析过渡层，心部原始组织。渗碳主要用于外表受严重磨损，并在较

28、大的冲载荷下工作的零件（受较大接触应力）如 齿轮、轴类、套角等。氮化用钢通常是含Al、Cr. Mo等合金元素的钢，如38CrMoAlA是一种比拟典型的氮化 钢，此外还有35CrMo. 18CrNiW等也经常作为氮化钢。与渗碳相比、氮化工件具有以下特点： 氮化前需经调质处理，以便使心部组织具有较高的强度和韧性。外表硬度可达HRC6572,具有较高的耐磨性。氮化外表形成致密氮化物组成的连续薄膜，具有一定的耐腐蚀性。（4）氮化处理温度低，渗氮后不需再进行其它热处理。氮化处理适用于耐磨性和精度都要求较高的零件或要求抗热、抗蚀的耐磨件。如：发动 机的汽缸、排气阀、高精度传动齿轮等。15、要制造齿轮、连杆

29、、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锲刀、机床床 身等零件，试从以下牌号中分别选出合适的材料并表达所选材料的名称、成分、热处理工艺和 零件制成后的最终组织。T10 65Mn HT300 W6Mo5Cr4V2 GCrl5Mo 40Cr 20CrMnTi Crl2MoV5CrMnMo答：齿轮：20CrMnTi渗碳钢;C%=%, Cr, Mn, Ti%；渗碳+淬火+低温回火；组织为回火马氏 体。连杆：40Cr调质钢；C%=%, CK%；调质处理（淬火+高温回火）；组织为回火索氏体。弹簧：65Mn弹簧钢；C%=%, Mn1%, Cr=12%,Mo, V%；淬火+低温回火；组织为 回火马氏体。滚动轴承：GCrl5Mo轴承钢；C%=1%, Cr=%, Mo%；球化退火+淬火+低温回火；组织为 回火马氏体。车刀：W6Mo5Cr4V2 高速钢；W%=6%, Mo%=5%, Cr%=4%, V%=2%；淬火+