金屬工藝學(xué) 課后答案

1、1、說明σS、σ0.2、σb、σ－1、δ％、αk、4550HRC、300HBS的名稱含義答案：見教材。4550HRC表示洛氏硬度為4550；300HBS表示布氏硬度為300.2、解釋應(yīng)力與應(yīng)變的概念答：應(yīng)力：物體由于外因(受力、濕度變化等)而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。在所考察的截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。應(yīng)變：物體受力產(chǎn)生變形時(shí)，體內(nèi)各點(diǎn)處變

2、形程度一般并不相同。用以描述一點(diǎn)處變形的程度的力學(xué)量是該點(diǎn)的應(yīng)變。為此可在該點(diǎn)處到一單元體，比較變形前后單元體大小和形狀的變化。1、說明晶粒粗細(xì)對(duì)力學(xué)性能的影響。一般情況下，晶粒越細(xì)小，金屬材料的強(qiáng)度和硬度越高，塑性和韌性越好。因?yàn)榫ЯＴ叫?，晶界越多。晶界處的晶體排列是非常不規(guī)則的，晶面犬牙交錯(cuò)，互相咬合，因而加強(qiáng)了金屬間的結(jié)合力。工業(yè)中常用細(xì)化晶粒的方法來提高金屬材料的機(jī)械性能，稱為細(xì)晶強(qiáng)化。晶粒的大小與過冷度和變質(zhì)處理密切相關(guān)：過冷

3、度：過冷度越大，產(chǎn)生的晶核越多，導(dǎo)致晶粒越細(xì)小。通常采用改變澆注溫度和冷卻條件的辦法來細(xì)化晶粒。變質(zhì)處理：也叫孕育處理。金屬液中晶核多，則晶粒細(xì)小。通常采用澆注前添加變質(zhì)劑的辦法來促進(jìn)晶核產(chǎn)生，以擬制晶粒長(zhǎng)大。2、你如何理解相與組織，指出FeC狀態(tài)圖中的相與組織。相與組織相與組織相是指材料中結(jié)構(gòu)相同、化學(xué)成分及性能同一的組成部分，相與相之間有界面分開?！跋唷笔呛辖鹬芯哂型辉泳奂癄顟B(tài)，既可能是一單相固溶體也可能是一化合物；組織一般系指

4、用肉眼或在顯微鏡下所觀察到的材料內(nèi)部所具有的某種形態(tài)特征或形貌圖像，實(shí)質(zhì)上它是一種或多種相按一定方式相互結(jié)合所構(gòu)成的整體的總稱。因此，相與組織的區(qū)別就是結(jié)構(gòu)與組織的區(qū)別，結(jié)構(gòu)描述的是原子尺度，而組織則指的是顯微尺度。合金的組織是由相組成的，可由單相固溶體或化合物組成，也可由一個(gè)固溶體和一個(gè)化合物或兩個(gè)固溶體和兩個(gè)化合物等組成。正是由于這些相的形態(tài)、尺寸、相對(duì)數(shù)量和分布的不同，才形成各式各樣的組織，即組織可由單相組成，也可由多相組成。相組

5、成物與組織組成物是人們把在合金相圖分析中出現(xiàn)的“相”稱為相組成物，出現(xiàn)的“顯微組織”稱為組織組成物。組織是材料性能的決定性因素。在相同條件下，不同的組織對(duì)應(yīng)著不同的性能。FeC狀態(tài)圖中的相與組織狀態(tài)圖中的相與組織1).鐵碳合金基本相少，因此，經(jīng)正火后鋼的硬度、強(qiáng)度均較退火的高，由此可知，在生產(chǎn)實(shí)踐中，鋼中有網(wǎng)狀滲碳體的材料需先經(jīng)正火消除后方可使用其他工藝，而對(duì)熱處理后有性能要求的材料，則據(jù)要求的不同及鋼種不同選擇退火工藝，如：要求熱處理

6、后有一定的強(qiáng)度、硬度，可選擇正火工藝；要求有一定的塑性，盡量降低強(qiáng)度、硬度的則應(yīng)選擇退火工藝。生產(chǎn)上常用的退火操作種類（1）完全退火（俗稱退火）主要用于亞共橋鋼和合金鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材，有的也用做焊接結(jié)構(gòu)件，其目的是細(xì)化晶粒，改善組織，消除殘余應(yīng)力，降低硬度、提高塑性，改善切削加工性能，完全退火是一種時(shí)間很長(zhǎng)的退火工藝，為了縮短其退火時(shí)間，目前常采用等溫火的工藝來取代完全退火工藝，同完全退火比較，等溫火的目的與完全退火相同，但它大

7、大縮短了退火時(shí)間。（2）球化退火主要用于過共析鋼及合金工具鋼（如刀具、量具、模具以及軸承等所有鋼種）。其目的主要是降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準(zhǔn)備。（3）去應(yīng)力退火（又稱低溫退火）主要用來消除鑄件、鍛件及焊接件、熱軋件等內(nèi)應(yīng)力。（4）再結(jié)晶退火用來消除冷加工（冷拉、冷沖、冷軋等）產(chǎn)生的加工硬化。目的是消除內(nèi)應(yīng)力，提高塑性，改善組織。（5）擴(kuò)散退火主要用于合金鋼，特別是合金鋼的鑄件和鋼錠。目的是利用高溫下原子具有較大的擴(kuò)散能

8、力來減輕或消除鋼中化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。2、鋼淬火后所獲得的馬氏體組織與鐵素體有何相同和不同之處？鋼中的馬氏體組織表現(xiàn)出、鋼淬火后所獲得的馬氏體組織與鐵素體有何相同和不同之處？鋼中的馬氏體組織表現(xiàn)出什么特性？什么特性？在鋼中馬氏體和鐵素體具有相同的結(jié)構(gòu)，都是碳在a鐵中的固溶體，但馬氏體是碳在a鐵中的過飽和固溶體，鐵素體是碳在a鐵中的間隙固溶體。馬氏體中過飽和溶解有碳元素，所以它可以很硬，實(shí)際上低碳馬氏體的硬度并不高。馬氏體中還有大量位錯(cuò)

9、和其它亞結(jié)構(gòu)，也是使它硬度增大的因素，馬氏體的三維組織形態(tài)通常有片狀或者板條狀，但是在金相觀察中（二維）通常表現(xiàn)為針狀。高的強(qiáng)度和硬度是鋼中馬氏體的主要特征之一。3、鋼在淬火后為什么要回火？三種類型回火的加熱溫度規(guī)范、目的和應(yīng)用有什么不同？、鋼在淬火后為什么要回火？三種類型回火的加熱溫度規(guī)范、目的和應(yīng)用有什么不同？淬火后的馬氏體加殘余奧氏體組織，是一種不穩(wěn)定的組織，如果碰到適宜的條件，會(huì)隨時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變，引起零件形狀和尺寸的變化，這對(duì)機(jī)械零

10、件配合的要求(一般情況下，淬火部位大多數(shù)是配合面)來說是不允許的。因?yàn)椴还苁裁戳慵?，一旦成形后，我們總希望它尺寸穩(wěn)定。零件淬火后有較大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力存在，如果不及時(shí)消除這些應(yīng)力，就會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展；而這種應(yīng)力又往往分布在尖角、缺口、孔眼等部位，形成應(yīng)力集中。應(yīng)力的集中和擴(kuò)展，會(huì)使零件變形和開裂，所以應(yīng)當(dāng)及時(shí)消除應(yīng)力。有部分零件需要通過熱處理來提高它的機(jī)械性能，如強(qiáng)度、韌性等，使它在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中具有一定的抗力，以保證較長(zhǎng)的使用壽命。這樣的熱

11、處理往往安排在粗加工之后。要滿足零件機(jī)械性能的要求，使它有良好的切削加工性能，還必須把淬火后得到的含碳過飽和的馬氏體作回火處理，使碳原子析出形成粒狀的滲碳體，從而得到回火索氏體或回火屈氏體等組織。綜上所述，為了穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸，及時(shí)消除內(nèi)應(yīng)力，避免變形和裂紋的產(chǎn)生；為了調(diào)整組織，使零件具有良好的加工性能和使用性能，就必須將淬火后的零件及時(shí)地進(jìn)行回火。回火操作一般可分三類：即高溫回火高溫回火，指溫度在A1線以下至500℃范圍內(nèi)的回火；中

12、溫回火溫回火，指溫度在250一500℃范圍內(nèi)的回火；低溫回火低溫回火，指溫度在250℃以下的回火。高溫回火的目的是為了獲得回火索氏體或珠光體為主的組織，以得到良好的綜合機(jī)械性能(既有較高的硬度、強(qiáng)度，又有較好的塑性、韌性)。所以高溫回火常作為調(diào)質(zhì)工序，(即淬火加高溫回火)此外也可用于不淬火狀態(tài)下的零件，以消除應(yīng)力，預(yù)防變形的處理，如焊接結(jié)構(gòu)件消除焊接應(yīng)力的處理。高溫回火還作為表面淬火返工處理的中間工序，以消除應(yīng)力，降低硬度，代替退火工序