3、钢的强化机制主要有哪些从合金化角度考虑,提高钢的韧度主要有哪些途径
:固溶强化、细化强化、位错强化、第二相强化。从合金化角度考虑,提高钢的韧度主要途径有:
1)细化奥氏体晶粒。如强碳化物形成元素Ti、Nb、V、W、Mo等。 2)提高钢的回火稳定性。在相同强度水平下能提高塑性和韧度。 3)改善基体的韧度。如加Ni。
4)细化碳化物。碳化物细小、园整、分布均匀和适量对韧度有利。 5)降低或消除回火脆性。如加入W、Mo。 6)保证强度时,降低才C%.
4、从热力学和动力学条件分析壁厚铸件可得到石墨组织,而在壁薄时却得到白口组织
从热力学而言,高温铁水冷却时对石墨的形成是有利的。而从动力学条件看,形成石墨需要高的C浓度起伏和Fe、C长距离的扩散,而Fe3C的形成只需要C浓度起伏和Fe、C短距离的扩散,因此不利于石墨的形成但有利于Fe3C的形成。铸件在壁厚时,由于冷速慢,C原子可充分扩散,石墨形成的动力学条件较好,有利于石墨形成。壁薄时,由于铁水冷却快,C原子不能充分扩散,所以易得到Fe3C白口组织。
1、合金化基本原则是多元适量,复合加入。试举例说明Mn-V和Si-Mn的复合作用。(10分)
Mn-V复合:Mn有过热倾向,而V是减弱了Mn的作用;Mn能降低碳活度,使稳定性很好的VC溶点降低,从而在淬火温度下VC也能溶解许多,使钢获得较好的淬透性和回火稳定性。
Si-Mn复合:Si、Mn都是强化铁素体有效的元素,能提高钢的弹性极限,但Si有脱C倾向、Mn有过热倾向,而Si-Mn复合可使钢的脱C、过热倾向降低,这样的合金复合在弹簧钢中得到了很好的应用。
2、说明高速钢的铸态组织特征(3分)。有一批高速钢钻头,淬火后硬度比正常的偏低,估计是淬火加热有问题。淬火加热可能出现什么问题(3分) 怎样从金相组织上来进行判断(6分) 高速钢的铸态组织为:黑色组织(混合型)+白亮组织(M和AR)+莱氏体。 淬火后硬度比正常的偏低可能是欠热、过热或过烧等原因。
欠热:晶粒很细小,K很多;过热:晶粒较大,K较少;过烧:晶界有熔化组织,即鱼骨状或黑色组织。 4、试从合金化原理角度分析9SiCr钢的主要特点。(10分)
Si、Cr↑淬透性,D油<40mm ;Si、Cr↑回稳性,~250℃回火,>60HRC;
Si、Cr使碳化物细小、分布均匀→不容易崩刃;分级或等温处理,变形较小;Si使脱碳倾向较大,切削加工性相对也差些。
适于制作形状较复杂、变形要求小工件,特别是薄刃工具,如丝锥、扳牙、铰刀等。 1、试总结Ni元素在合金钢中的作用,并简要说明原因。(10分) 答案要点:
1)↑基体韧度 → Ni↓位错运动阻力,使应力松弛; 2)稳定A,→ Ni↓A1 ,扩大γ区,量大时,室温为A组织; 3)↑淬透性→↓ΔG,使“C”线右移,Cr-Ni复合效果更好; 4)↑回火脆性 → Ni促进有害元素偏聚; 5)↓Ms ,↑Ar → ↓马氏体相变驱动力。
2、高速钢的热处理工艺比较复杂,试回答下列问题:(12分,每小题3分) 1)淬火加热时,为什么要预热
2)高速钢W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右,但淬火加热温度在1200~1240℃,淬火加热温度为什么这样高 3)高速钢回火工艺一般为560℃左右,并且进行三次,为什么 4)淬火冷却时常用分级淬火,分级淬火目的是什么
1)高速钢合金量高,特别是W,钢导热性很差。预热可减少工件加热过
程中的变形开裂倾向;缩短高温保温时间,减少氧化脱碳;可准确地控制炉温稳定性。
2)因为高速钢中碳化物比较稳定,必须在高温下才能溶解。而高速钢淬火目的是获得高合金度的马氏体,在回火时才能产生有效的二次硬化效果。
3)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。一次回火使大部分的残留奥氏体发生了马氏体转变,二次回火使第一次回火时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。
4)分级淬火目的:降低热应力和组织应力,尽可能地减小工件的变形与开裂。 4、试从合金化原理角度分析9Mn2V钢的主要特点。(10分)
1)Mn↑淬透性,D油 = ~30mm;
2)Mn↓↓ MS,淬火后AR较多,约20~22%,使工件变形较小; 3)V能克服Mn的缺点,↓过热敏感性,且能细化晶粒;
4)含%C左右,K细小均匀,但钢的硬度稍低,回火稳定性较差,宜
在200℃以下回火;
5)钢中的VC使钢的磨削性能变差。 9Mn2V广泛用于各类轻载、中小型冷作模具。
金属材料学考试真题及答案
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