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1)限制提高淬透性的元素
2)加Ti(先形成碳化物,降低固溶体中的碳量)
19、说明合金渗C钢中,常用合金元素Cr、Mn、Ti、Ni、Mo等对渗
C钢的工艺性能和机械性能的作用。
Mn,Cr,Ni—提高渗碳钢的淬透性,以使较大尺寸的零件在淬火时心部能获得大量的板条马氏体组织。还可改善渗碳层性能。 Ti,V,W,Mo—阻止奥氏体晶粒在高温渗碳时长大,细化晶粒。
20、说明20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA钢的主要性能特点及用途。
1)20Cr:有较高的强度及淬透性,但韧性较差,渗碳后需二次淬火以提高零件心部韧性,无回火脆性;冷应变塑性高;可切削性在高温正火或调质状态下良好,但退火后较差;焊接性较好。
﹀多用于制造渗碳零件,如:机床变速箱齿轮、齿轮轴、凸轮等;对热处理变形小和高耐磨性的零件,如模数小于3的齿轮、轴、花键轴等。
2)20CrMnTi:是性能良好的渗碳钢,淬透性较高,良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好。
﹀用于齿轮,轴类,活塞类零配件等.用于汽车,飞机各种特殊零件部位。
3)18Cr2Ni4WA:是常用的合金渗碳钢,强度,韧性高,淬透性良好,也可在不渗碳而调质的情况下使用。
﹀一般用做截面较大,载荷较高且韧性良好,缺口敏感性低的重要零件。
21、说明38CrMoAlA钢中各合金元素的作用。
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Cr、Mo元素,主要是提高钢的淬透性。Mo元素兼有细化晶粒、消除回火脆性作用。加入Al元素,有两方面作用:一是Al元素与钢中极少的N元素形成氮化物AlN,起细化晶粒作用;二是Al元素与氮化时表面渗入的N元素在钢的表面形成氮化物AlN,提高钢表面的疲劳强度、表面硬度、耐磨性、耐蚀性、耐热性以及抗咬合性。
22、生产上某些机器零件选用工模具钢制造,可获得良好的使用性
能。试举例讨论哪些机器零件选用工模具钢制造可得到满意的效果,并分析其原因和实质。
23、分别简述普低钢、渗C钢、低C马氏体钢、不锈钢等钢类的含C量都较低的原因。
1)低合金高强度钢:C含量过高,P量增多,P为片状组织,会使钢的脆 性增加;C含量增加,会使C当量增大,当C当量>0.47时,会使钢的可焊性变
差,
不利于工程结构钢的使用。
2)渗碳钢:保证淬火时得到强韧性好的板条状M组织。(含碳量低,以保证心部有足够的塑性和韧性,碳高则心部韧性下降。) 3)低C马氏体钢:保证淬火后获得板条M组织。 4)不锈钢:碳会降低耐腐蚀性能。
第5章 工具用钢
1、说明碳素工具钢的优缺点、用途及淬火方法。
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1)优点:成本低,加工性能好,热处理简单。
2)缺点:淬透性低,必须用盐水或碱水淬火,适合于制造断面尺寸<15mm的工具,变形开裂倾向大,工作温度应低于200℃,组织稳定性差且无热硬性,综合性能欠佳。
3)用途:制作低速切削的刃具和简单的冷冲模。 4)不完全淬火+低温回火。
2、试用合金化原理分析说明9SiCr、CrWMn钢的优缺点。 1)① Si / Cr↑淬透性;
② Si/ Cr↑回稳性,经250℃回火,硬度仍>60HRC; ③ K细小、分布均匀→不容易崩刃; ④ 分级淬火或等温淬火处理,变形较小;
⑤ Si使钢的脱碳倾向较大,切削加工性能相对差些。
2)① Cr、W、Mn复合,↑淬透性。 ② AR在18~20%,淬火后变形小;
③ 含Cr、W碳化物较多且较稳定,晶粒细小→高硬度、高耐磨性; ④ 回稳性较好,>250℃回火,<60HRC; ⑤ W使碳化物易形成网状。
3、什么是红硬性?
红硬性即热稳定性,是钢在较高温度下能保持一定强度的性质。
4、W18Cr4V 钢中各合金元素的作用是什么?
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W:钨是钢获得红硬性的主要元素。
Cr:铬加热时全溶,保证钢淬透性,改善抗氧化能力、切削能力。 V:显著↑红硬性、↑硬度和耐磨性,细化晶粒,↓过热敏感性。
5、18-4-1钢的铸态组织是什么?画出示意图。
鱼骨状莱氏体(Ld)+黑色组织(δ共析体等)+白亮组织(M+AR)。
示意图:
6、何谓“定比C”经验规律?
在钢设计时,如果碳和碳化物形成元素满足合金碳化物中分子式的定比关系,可以获得最大的二次硬化效应,这就是定比碳经验规律。
7、高速钢回火为什么采用560℃左右的温度回火?
由于高速钢中高合金度马氏体的回火稳定性非常好,在560℃左右回火,才能弥散析出特殊碳化物,产生硬化。同时在560℃左右回火,使材料的组织和性能达到了最佳状态。
8、高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回? 为什么不能用较长时间的一次回火代替多次回火?
这是因为高速钢淬火后大部分转变为马氏体,残留奥氏体量是20—25%,甚至更高。一次回火使大部分的残留奥氏体发生了马氏体转变,二次回火使第
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一次回火产生的淬火马氏体回火,并且使残留奥氏体更多地转变为马氏体,三次回火可将残留奥氏体控制在合适的量,并且使内应力消除得更彻底。
9、碳化物分布不均匀对高速钢刀具的性能和寿命有什么影响? ①各向异性②形变时易应力集中开裂③热处理工艺性变坏。 (碳化物不均匀性严重时,使热处理工艺性变坏;K密集区由于合金元素多,AR量大,会造成回火不足,使组织不稳定,内应力增大,脆性大,容易变形开裂,工作时易引起崩刃;粗大K使热处理后刃具的硬度、热硬性和耐磨性都比较低,力学性能降低;K不均匀性还可能使钢产生各向异性。)
10、为了进一步提高高速钢刀具寿命,可采用哪几种化学热处理?这
些化学热处理方法各有什么特点?
表面化学热处理有:表面氮化、表面硫氮共渗、硫氮硼等多元共渗、
蒸气处理等。
这些处理温度均不超过560℃,工件的显微组织性能均为改变。
11、高速钢在退火态、淬火态、回火态各有些什么类型的碳化物? 退火态:M23C6,M6C,MC; 淬火态:M6C,MC; 回火态:M6C,MC,M2C;
12、根据各种刃具的主要性能要求,对比C素工具钢、低合金工具
钢、高速钢的特点,说明各适于做什么样的工具。
①由于碳素工具钢淬透性低,热处理时变形又比较大,只适宜制造小
尺寸、形状简单、受轻载荷的模具;
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金属材料学-题库教案资料
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