发布时间 : 星期四 文章金属材料与热处理课后习题参考答案更新完毕开始阅读375e172ccfc789eb172dc860
Q460强度最高，经正火或淬火+回火后有很高的综合力学性能，冶炼时用Al脱氧，质量等级为C、D、E级，可保证钢的良好韧性备用钢种，用于各种大型工程结构及要求强度高、载荷大的轻型结构。
4.答：成分：Q235不含合金元素具有良好的塑性、韧性、焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性可以满足钢结构的要求，常扎制成各种型钢、钢板、钢筋、棒材等，用来制造各种钢结构以及机器零件，如拉杆、螺栓、连杆、焊接件等。
Q345中含有合金元素，综合力学性能好，焊接性、冷、热加工性能和耐蚀性 能均好，C、D、E级钢具有良好的低温韧性，常用作船舶，锅炉，压力容器，石油储罐，桥梁，电站设备， 起重运输机械及其他较高载荷的焊接结构件。
5.答：采用0.1%以下碳含量，铌、钒、钛微合金化和热机械控制处理工艺，发展了微珠光体低合金高强度钢有很好的焊接性、低温韧度和强度等综合性能，大量的输送石油、天然气的管线。
一些强度、焊接性、低温冲击韧度等要求更高的场合，在低合金钢的基础上，当钢中的碳含量低于0.06%时添加适量的Mn、Mo、Nb等其他因素，形成一种具有高密度位错亚结构的“针状铁素体”组织的钢，针状铁素体钢的典型成分为0.06C-1.9Mn-0.3Mo- 0.06Nb。这种钢已成功地应用于现场焊接条件极苛刻的寒冷地带的管线用钢。
另外还有双相低合金高强度钢，它是指显微组织主要由铁素体和5%～20%的马氏体 所组成的钢。由于基体为铁素体，可以保证钢具有良好的塑性、韧性和冲压成型性，一定的 马氏体可以保证提高钢的强度。由于双相钢有良好的特性，目前得到广泛的应用。冲压型双相钢主要是板材，典型的用途是汽车大梁和滚型车轮、前后保险杠等。
综合训练——课题2 机器零件用钢 1.答：略
2.答：机床齿轮工作条件：转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈冲击，一般选中碳钢45钢或40钢。预先热处理选正火，最终热处理表面淬火+低温回火。
汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧性等，均要求比机床齿轮高，用低碳钢进行渗碳处理来作重要齿轮，选合金渗碳钢20CrMnTi。预先热处理选正火，最终热处理渗碳、淬火+低温回火。
重型机械齿轮受力大，强度高，又是大截面，要求淬透性好，因此通常选淬透性好的合金钢40CrNiMo。预先热处理选正火、最终热处理选调质，若表面需很好的耐磨性，还可进行表面淬火+低温回火或氮化。
3.答：随着含碳量的增加，钢的强度、硬度和耐 磨性升高，而塑性、韧度下降。含碳量过低，强度硬度不够，含碳量过高，塑性韧性过差。
4.答：调质钢中常用的合金元素有Cr、Mn、Mo、V、Si、Ni、B等。其主要作用是:提高钢的淬透性，如Mn、Cr、Si、Ni、B等，尤其是几种元素的复合作用效果更好，全部淬透的零件，在高温回火后，可获得高而均匀的综合力学性能;细化晶粒及提高钢的回火稳定性，如W、Mo、V、Ti等，使钢具有更好的综合力学性能;防止或减缓高温回火脆性，如W、Mo等。 5.答：调质
6.答：弹簧的主要作用是储能减振，它一般是在动负荷下工作，即在冲击、振动或长期均匀的周期改变应力的条件下工作，起到缓和冲击力，使与它配合的零部件不致受到冲击而早期破坏。 含碳量在0.5%-0.75%之间时有高强度，高的弹性极限以及有足够的韧性。 7.答：冷卷成型相当于冷变形强化，产生内应力，要让弹簧定型，需去应力退火。 弹簧中温回火后有高的强度，高的弹性极限以及有足够的韧性。
8.答：合金元素Cr（<1.65%）用以提高钢的淬透性，并使其在热处理后与碳形成均匀细小的碳化物，提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时还能提高钢的防锈性。制造大型轴承的钢，为了进一步提高其淬透性，还应加入Si、Mn等元素。
但Cr含量过高，则会增加淬火后残余奥氏体量，使硬度及尺寸稳定性下降，同时会增加碳化物不均匀性，从而使疲劳强度下降。 9.答：淬火+低温回火
综合训练——课题3 工具钢
1.（1）答：因为9SiCr中有合金元素，提高了奥氏体化温度。
（2）答： 不能，因为9SiCr是合金钢，淬透性高，而T9是碳钢，淬透性差。 （3）答：因为9SiCr是合金钢，合金元素可提高回火稳定性。
（4）答：9SiCr是合金钢，合金元素可过冷奥氏体稳定，淬火时冷却速度较慢，淬火应力较小，从而变形较小。而且合金元素与碳结合形成碳化物熔点高、硬度高，可进一步提高硬度和耐磨性。
2.答：T10A烧红后空冷，是正火，得到索氏体组织；W18Cr4V烧红后空冷，由于含有大量并有多种合金元素，过冷奥氏体稳定好，空冷后会得到马氏体组织。
3.答：高速钢反复锻造为了打碎鱼骨状的碳化物。 锻造后退火是为了降低硬度，改善切削加工性能。
4.答：高温淬火：为了让更多的合金元素溶入奥氏体，为二次硬化打下基础；
多次回火：为了减少残余奥氏体的量，提高硬度。
不能一次长时间回火。由于高速钢中残余奥氏体量多，经过第一次回火后，仍有10%左右的残余
奥氏体未 转变，只有经过三次回火后，残余奥氏体才基本转变完成。
560℃回火属于高速钢的低温回火，因为合金元素量和种类多，使回火稳定性大为提高，560℃回
火其硬度并不降低。
5.答：钻头选材为T10钢为碳素钢，钻深孔，散热慢，钻削热容易使T10钢的温度达三四百度，使其硬度大为下降。应选合金工具钢，最好选高速钢，因为其热硬性好。
6.答：冷作模具在工作过程中其共同的特点是:工作温度不高，模具主要承受高的压力和冲击力，金属之间有强烈的摩擦。其失效形式一般是磨损，也有因断裂、崩刃和变形超差而提前报废的。因此冷作模具钢主要技术要求为具有高硬度和高耐磨性，以及一定的韧性。在工艺上则要求具有足够的淬透性。另外，冷变形加工后的零件一般不再加工或很少加工，因而还要求热处理时变形要小，以保证模具较高的尺寸精度。
热作模具工作过程中承受很大的冲击载荷、复杂的应力及强烈的摩擦力，同时还要经过反复加热和冷却。其主要失效形式是产生疲劳裂纹。因此要求热锻模具钢具有较高的高温强度和耐磨性;良好的耐热疲劳性和导热性;良好的冲击韧度;较大型锻模还要有高的淬透性等。
7.答：能。因为GCr15钢的经热处理后能够满足量具和冷冲模具的性能要求。
8.答：保证量具尺寸稳定性的措施有： 淬火（分级或等温）、回火、冷处理、时效等工艺 综合训练——课题4 特殊性能用钢
1.答：为了提高金属的耐蚀性，主要采取以下措施:
（1）加入合金元素，提高基体的电极电位，以增强其抗电化学腐蚀的能力。主要加入 Cr，在固溶体中溶解Cr量为12.5%、25%、37.5%（原子比）时，其电极电位突然增高。所以不锈钢中Cr的含量均在13%以上。
（2）加入合金元素，使钢能在表面形成钝化膜，以提高其耐蚀能力。钢中加入Cr、Si、Al等，能使钢在氧化性介质表面形成致密的Cr2O3 、SiO2、Al 2O3 膜而提高耐蚀性。
（3）加入合金元素，使钢在常温时以单相状态存在，以免形成微电池，从而显著提高耐蚀性。 2.答：不锈钢分类：
（1）马氏体不锈钢：Cr13型不锈钢随着钢中碳含量的增加，钢的强度、硬度、耐磨性提高，但耐蚀性则下降。 这类钢的耐蚀性较差，但它的力学性能却可通过热处理进行强化。而且价格低廉，因此在腐 蚀性较弱的介质中，如大气、水蒸气、淡水、海水等，且又要求高的力学性能的条件下得到了 广泛应用。
（2）奥氏体不锈钢：也称为18-8型不锈钢。由于室温下为单相奥氏体组织，所以奥氏体不锈钢除了有很好的耐蚀性外，还具有高的塑性、良好的焊接性、韧度和低温韧度，由于奥氏体比铁素体的再结晶温度高，所以奥氏体不锈钢还可用于550℃以上的热强钢。但是奥氏体不锈钢由于含大量的Cr、Ni等合金元
素，所以价格比较贵，另外，奥氏体组织易产生加工硬化，使切削加工比较困难。由于奥氏体不锈钢具有优良的不锈耐酸性、抗氧化性、高温和低温力学性能等，所以在石油、化工、电力、交通、航空、航天以及医学、食品等领域都有广泛的应用。这类钢主要用于制造在强腐蚀性介质（如酸、碱、盐溶液）中工作的零件，在不锈钢中应用最广。
（3）铁素体不锈钢：铁素体不锈钢的力学性能和工艺性能比较差，脆性大、韧-脆转变稳定在室温左右。所以，多用于受力不大的有耐酸和抗氧化要求的结构部件。
4.答：奥氏体不锈钢和耐磨钢的淬火目的是为了八二次相（碳化物）溶进奥氏体中，形成单一的奥氏体组织，提高耐蚀性、耐磨性，而一般钢的淬火是为了得到M组织，提高强度和硬度。
5.答：错误。耐磨钢只有在受到强度的冲击和摩擦作用下才能耐磨，否则并不耐磨。
6.答：低合金高强度结构钢含碳量较低，多数为0.1%～0.2%，因为随着碳含量的提高，强度提高，但是韧 -脆转折温度显著提高，钢的焊接、成形困难，特别是对于焊接工艺为主要加工方法的钢结构，容易引起结构件发生严重的变形和开裂。
渗碳钢低的碳含量可保证心部在淬火时得到强韧性好的板条马氏体组织。
C与Cr的亲和力较大，易与Cr形成碳化物，钢中含C越高，形成Cr的碳化物越多，固溶体中Cr的含量越少，基体的电极电位越低，钢的耐蚀性就会降低。因此，不锈钢的含C量一般都比较低，大多数为0.1%～0.2%，一般不超过0.4%。
7.答：提高金属高温强度的方法主要是改变金属的成分与组织结构，即
（1）设法提高金属的再结晶温度，其中包括改变金属的组织状态，如面心立方的奥氏体 的再结晶温度高于体心立方的铁素体，因而奥氏体钢的高温强度高于铁素体钢。加入钢中的W、Mo、Cr等溶于固溶体后，可提高其再结晶温度。
（2）使组织状态在使用温度下保持稳定，在钢中加入Ti、Nb、V、W、Mo、Cr等元素，可形成稳定又弥散分布的碳化物，它们在较高温度下不易聚集长大，起到阻碍位错运动，提高高温强度的作用。
（3）采用较粗晶粒的钢，由于在高温下，晶界的强度将不同程度地降低，所以在耐热钢中不 是追求细化晶粒强化，而是“适当地粗化”晶粒以减少薄弱的晶界数量，从而提高蠕变抗力。此外，在热处理上采取适当措施，使钢的组织在工作温度下，能长期保持稳定。如耐热钢回火温度都比工作温度高100℃左右，以增加工作时的组织稳定性。
8.答：高温下（560℃以上）抗氧化能力强的钢。
适宜做受力不大的炉中构件，如喷嘴、退火炉罩、托架、热交换器等
可做炉底板，也可做箱式炉及渗碳炉的风扇轴或碳罐，用于渗碳炉构件、加热炉传送带、 料盘及中温箱式炉炉底板等。