《工程材料及机械制造基础》习题参考答案(2)

示意图见书P30、P32。

3、A在等温冷却转变时，按过冷度的不同可以获得哪些组织？

可以获得：珠光体、索氏体、托氏体（屈氏体）、贝氏体和马氏体。

4、退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？

退火的主要目的（1）降低钢的硬度，使其易于切削加工；（2）提高钢的塑性和韧性，以易于切削和冷变形加工；（3）消除钢中的组织缺陷，为热锻、热轧或热处理作好组织准备；（4）消除前一工序中所产生的内应力，以防变形或开裂。 常用的退火方法：完全退火、等温退火、球化退火（不完全退火）、均匀化退火（扩散退火）、去应力退火和再结晶退火等。

5、完全退火与不完全退火在加热规范、组织转变和运用上有何不同？为什么亚共析钢一般不采用不完全退火，共析钢不采用完全退火？

完全退火：将钢加热至Ac3以上30℃—50℃，保温一定时间，缓慢冷却的工艺。奥氏体转变为珠光体和铁素体。适用于亚共折成分的中碳钢和中碳合金钢的铸、锻件及热轧型材。目的：细化晶粒，消除内应力，降低硬度和改善切削加工性能。 不完全退火：将钢加热到Ac1以上20℃—30℃ ，保温后，缓慢冷却的工艺。适用于。共析或过共析钢。使P中的片状Fe3C和网状二次Fe3C球化，转变成球状Fe3C目的：降低钢的硬度，改善切削加工性，并减少随后淬火时的形变、开裂倾向，为淬火作组织准备。

6、正火与退火的主要区别是什么？如何选用？

正火的冷却速度比退火稍快，过冷度稍大。组织较细，强度、硬度较高。

选用：（1） 从切削加工性方面考虑，低碳钢用正火提高硬度，而高碳钢用退火降低硬度，以便于切削加工。（2）从使用性能上考虑，对零件性能要求不高，可用正火作为最终热处理；当零件形状复杂、厚薄不均时，采用退火；对中、低碳钢，正火比退火力学性能好。（3）从经济上考虑，正火冷却不占用设备，操作简便，生产周期短，能耗少，故在可能条件下，应优先考虑正火处理。

7、淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪几种？

淬火目的：提高钢的强度、硬度和耐磨性。方法有：单液淬火 、双液淬火 、分级淬火 、等温淬火 等。

8、为什么要进行表面淬火？常用的淬火方法有哪些？各用在什么场合？

为使零件表面具有高的硬度和耐磨性。分为感应加热淬火和火焰淬火。感应加热淬火适宜大批量生产，火焰淬火适宜单件或小批量生产的大型零件和需要局部表面淬火的零件。

9、淬透性与淬硬深度、淬硬性有哪些区别？影响淬透性的因素有哪些？

淬透性指钢在淬火时获得M的能力，在规定的淬火条件下决定着钢材淬硬深度和硬度分布。而淬硬深度虽然取决于钢的淬透性，但规定条件改变，淬硬深度改变。淬硬性是指钢在淬火时所获得的最高硬度，反映钢材在淬火时的硬化能力取决于M的碳的质量分数。影响淬透性的因素有钢材的化学成分和A化条件（临界冷却速度）。

10、回火的目的是什么？常用的回火操作有哪些？试指出各种回火操作得到的组织、性能及运用范围？

回火的目的：（1）降低脆性；（2）消除或减少内应力，防止变形和开裂；（3）获得工件所要求的使用性能 ；（4）稳定组织；

低温回火：150 ～ 250 ℃。回火马氏体。高硬耐磨。刃具，轴承，冷作磨具等。 中温回火：350 ～ 500 ℃。回火屈氏体。高的屈服极限，弹性极限和韧性。弹簧，热作磨具。

高温回火 （调质处理） ：500 ～ 650 ℃。回火索氏体。较好的综合机械性能。连杆，轴，齿轮等。

11、什么是调质？调质的主要目的是什么？钢在调质后是什么组织？

调质：淬火后高温回火。目的：使钢得到综合的力学性能。调质后的组织为索氏体。

12、指出下列工件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织及其大致硬度。

（1）45钢小轴（要求综合性能）

淬火温度Ac3以上30~50℃，回火温度500~650℃，回火后获得的组织为索氏体，硬度大致为25~30HRC。

（2）60弹簧钢

淬火温度Ac3以上30~50℃，回火温度250~500℃，回火后获得的组织为贝氏体，硬度大致为40~50HRC。

（3）T12锉刀

淬火温度Ac1以上30~50℃，回火温度150~250℃，回火后获得的组织为马氏体，硬度大致为62~65HRC。

13、化学热处理的基本过程是什么？常用的化学热处理方法有哪些？其目的是什么？

过程：奖工件放在一定的活性介质中加热，保温，使介质中的活性原子渗入工件的表层，从而改变表层的化学成分、组织和性能。常用的化学热处理方法有渗碳、渗氮和碳氮共渗。目的是使工件心部有足够的强度和韧性，而表面具有高的硬度和耐磨性；提高工件的疲劳强度和表面耐蚀性、耐热性等。

14、渗碳、渗氮的目的是什么？试述其应用范围。

渗碳的目的：提高工件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度等。多用于低碳钢和低碳合金钢制成的齿轮、活塞销、轴类零件等重要零件。

渗氮的目的：提高工件表面的硬度、耐磨性、耐蚀性和疲劳强度等。常用于在交变应力下工作的各种结构件。

15、机床摩擦片用于传动或主轴刹车，要求耐磨性好。选用15钢渗碳后淬火，要求渗碳层0.4~0.5mm，淬火后硬度为40~45HRC。加工工艺路线如下，试说明其中各热处理工序的目的。

下料→机加工→先渗碳后淬火及回火→机加工→回火

渗碳后淬火提高表面的硬度和耐磨性；第一次回火得到回火索氏体，得到所需的力学性能；；第二次回火消除加工硬化和残余应力并使摩擦片定型。

16、金属的氧化处理、磷化处理和钝化处理的目的是什么？试述他们在工业上的实际运用情况。

氧化处理目的是：防止金属腐蚀及机械磨损，装饰产品；消除内应力。用于精密仪器、仪表、工具、模具。

磷化处理目的是：使金属表面的吸附性、耐蚀性及减摩性得到改善。用于钢铁制品油漆层的底层、冷加工过程中的减摩及零件的防锈。

钝化处理的目的是：提高金属表面耐蚀性及装饰效果。用于电镀层的处理工艺。

17、电火花表面强化和喷丸表面强化的目的和基本原理是什么？

电火花表面强化 的目的：使金属表面物理和化学性能得到改善。基本原理：在电极与工件间接上电源，由于振动器的作用使电极与工件间的放电间隙频繁变化，电极与工件间不断产生火花放电，从而使使电机电极的材料黏结、覆盖在工件上，在工件表面形成强化层。

喷丸表面强化的目的：提高材料的屈服强度及抗疲劳性能。基本原理：将大量高运动的弹丸喷射到工件表面，使其表面产生强烈的塑性变形和压应力从而获得一定厚度的强化层表面》

18、离子注入的基本原理是什么？试说明离子注入的应用情况。

基本原理：将工件放入离子注入机中，在几十至几百千伏的电压下，把所需元素的离子注入到工件表面。应用情况：提高工件的使用寿命、降低磨损速度和耐蚀能力。

第四章 钢铁材料及其用途（P53）

1、碳钢按质量和用途可分为几类？试举例说明。

按钢中含碳量分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢，低碳钢Wc≤0.25％，中碳钢Wc在0.25％～0.6％之间，高碳钢Wc≥0.6％。

按钢的质量分为：普通碳素钢，Ws≤0.055％ ，Wp≤0.045％；优质碳素钢，Ws≤0.040％ Wp≤0.040％；高级优质碳素钢，Ws≤0.030％，Wp≤0.035％。

按用途可分为：碳素结构钢和碳素工具钢 ，碳素结构钢如15、25、40等，碳素工具如T7、T8等，碳的质量分数一般在0.60%以上。

2、分析说明优质碳素结构钢中，为什么碳的质量分数的差异会造成较大的性能差异？< …… 此处隐藏：2658字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……