第三章1.簡述等溫轉變動力學曲線（c曲線）的意義和應用。
答：意義：（1）鋼件熱處理後的效能在很大程度上取決於冷卻時a轉變產物型別和形態；（2）轉變溫度及冷卻速度不同，過冷奧氏體將按不同機理轉變成不同組織（p、b、m）；（3）通過研究不同冷卻條件下鋼中a組織的轉變規律對於正確制定熱處理工藝、合理選材有重要的實際意義。
應用：（1）等溫淬火：將加熱到淬火溫度的零件淬入350℃至ms點之間的恆溫槽
中，長時間等溫，可得到下貝氏體；
（2）等溫退火：用於合金鋼鍛、鑄件，以消除冷卻時形成的巨大應力。操作時將零件加熱到完全退火的高溫區域，再冷卻到a→p區域等溫，使發生p轉變。
（3）形變熱處理：形變熱處理將合金鋼加熱到兩條c曲線中間的a穩定區域
變形，可提高缺陷密度及材料強度。
（4）定性解釋連續冷卻的奧氏體轉變過程。
2.什麼是貝氏體、珠光體和馬氏體？其效能和組織有何特點？
答：珠光體：鐵素體和滲碳體的機械混合物。
貝氏體：碳過飽和的鐵素體和細小碳化物的混合物。
馬氏體：碳在α-fe中的過飽和間隙固溶體。
效能特點：
珠光體：韌性較大，珠光體團直徑和片層間距越小，強度越高，塑性也大。而亞晶粒越細，晶體點陣畸變越大，則所得珠光體強度越高。
貝氏體：韌性、強度和硬度介於珠光體和馬氏體之間，下貝氏體綜合性能更好，因為下貝氏體中，較小的碳化物不易形成裂紋，即使形成，其擴充套件也將受到大量瀰散碳化物和位錯的阻止。貝氏體適用於強度要求不太高又需要有一定韌性的場合。
馬氏體：高強度、高硬度，其硬度在一定範圍內隨c含量的增加而公升高。相對而言，板條型馬氏體具有較好的韌性，因此板條狀馬氏體相對片狀馬氏體機械綜合性能好。
組織特點：
珠光體組織形態：主要為片狀珠光體，即是由一片鐵素體和一片滲碳體交替堆疊而成。片層方向大致相同的區域構成「珠光體團」。
乙個原奧氏體晶粒內部往往有多個「珠光體團」，同一「珠光體團」內片層取向基本相同。在珠光體形成的溫度區間內，過冷度越大，則珠光體片層間距越小。
貝氏體組織形態：主要分為上貝氏體和下貝氏體。
（1）上貝氏體為是滲碳體分布於條狀鐵素體之間，顯微鏡下整體形貌呈羽毛狀，又稱羽毛狀貝氏體。
（2）下貝氏體是滲碳體以細小顆粒分布於針狀鐵素體的內部，顯微鏡下整體形貌呈針狀組織。
馬氏體組織形態：主要分為板條狀馬氏體和針狀馬氏體。
（1）針狀馬氏體：即為高碳馬氏體，主要是在高碳鋼和低碳合金鋼中，顯微形貌呈針狀。
（2）板條馬氏體：即為低碳馬氏體，主要是在低碳鋼和低碳合金鋼中，顯微形貌呈現板條狀。
3.為什麼要對鋼件進行熱處理？
答：通過熱處理可以改變鋼的組織結構，從而改善鋼的效能。熱處理可以顯著提高鋼的機械效能，延長機器零件的使用壽命。
恰當的熱處理工藝可以消除鑄、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，細化晶粒、消除偏析、降低內應力，使鋼的組織和效能更加均勻。
4.淬火的目的是什麼？常用的淬火操作有哪幾種？指出各種淬火操作在應用和材料組織結構上的異同點。
答：淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉變，得到馬氏體或貝氏體組織，然後配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學效能。
常用的淬火操作有：單液淬火法、雙介質淬火法、分級淬火法、等溫淬火法。
單液淬火法：這種方法操作簡單，容易實現機械化，自動化，如碳鋼在水中淬火，合金鋼在油中淬火。但其缺點是不符合理想淬火冷卻速度的要求，水淬容易產生變形和裂紋，油淬容易產生硬度不足或硬度不均勻等現象。
適合於小尺寸且形狀簡單的工件。
雙介質淬火法：採用先水冷再油冷的操作。充分利用了水在高溫區冷速快和油在低溫區冷速慢的優點，既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以降低工件在馬氏體區的冷速，減少組織應力，從而防止工件變形或開裂。
適合於尺寸較大、形狀複雜的工件。
等溫淬火法：它是將加熱的工件放入溫度稍高於ms的硝鹽浴或鹼浴中，保溫足夠長的時間使其完成b轉變。等溫淬火後獲得b下組織。
下貝氏體與回火馬氏體相比，在碳量相近，硬度相當的情況下，前者比後者具有較高的塑性與韌性，適用於尺寸較小，形狀複雜，要求變形小，具有高硬度和強韌性的工具，模具等。
分級淬火法：它是將加熱的工件先放入溫度稍高於ms的硝鹽浴或鹼浴中，保溫2～5min，使零件內外的溫度均勻後，立即取出在空氣中冷卻。這種方法可以減少工件內外的溫差和減慢馬氏體轉變時的冷卻速度，從而有效地減少內應力，防止產生變形和開裂。
但由於硝鹽浴或鹼浴的冷卻能力低，只能適用於零件尺寸較小，要求變形小，尺寸精度高的工件，如模具、刀具等。
5．回火的目的是什麼？常用的回火操作有哪幾種？
答：回火的目的是降低淬火鋼的脆性，減少或消除內應力，使組織趨於穩定並獲得所需要的效能。
常用的回火操作有低溫回火、中溫回火、高溫回火。
6．試分析各種回火操作在應用和材料組織結構上的異同點。
答：低溫回火得到的組織是回火馬氏體。內應力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。
這種回火主要應用於高碳鋼或高碳合金鋼製造的工、模具、滾動軸承及滲碳和表面淬火的零件，回火後的硬度一般為hrc 58-64。
中溫回火後的組織為回火屈氏體，硬度hrc35-45，具有一定的韌性和高的彈性極限及屈服極限。這種回火主要應用於含碳0.5-0.7%的碳鋼和合金鋼製造的各類彈簧。
高溫回火後的組織為回火索氏體，其硬度hrc 25-35，具有適當的強度和足夠的塑性和韌性。這種回火主要應用於含碳0.3-0.
5% 的碳鋼和合金鋼製造的各類連線和傳動的結構零件，如軸、連桿、螺栓等。
7.簡述退火、正火、淬火和回火對組織結構影響和特點？
答：退火:調整硬度，便於切削加工。適合加工的硬度為170-250hb。消除內應力，防止加工中變形。細化晶粒，為最終熱處理作組織準備。
正火：亞共析鋼為f+s，共析鋼為s，過共析鋼為s+二次滲碳體，且為不連續。使晶粒細化和碳化物分布均勻化，在於使晶粒細化和碳化物分布均勻化。
淬火：使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉變，得到馬氏體或貝氏體組織，然後配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學效能。
回火：消除工件淬火時產生的殘留應力，防止變形和開裂；調整工件的硬度、強度、塑性和韌性，達到使用效能要求；穩定組織與尺寸，保證精度；改善和提高加工效能。
8.簡述金屬鍍層和塗層在工藝和應用方面的異同點？
答：相同點：都是常用的鋼的表面處理方法，能提高金屬表面的各種物性。
不同點：
鍍層：可以通過電鍍，化學鍍以及復合鍍等方法獲得，即通過化學方法使金屬附著於基體表面，形成保護層。應用於提高鋼件表面的各種物化效能和改善外觀，賦予表面耐腐蝕性、耐磨性、裝飾性以及其他特性。
塗層：形成金屬塗層的方法主要有熱浸鍍、熱噴塗、堆焊,即將金屬通過物理方法塗於基體表面，形成保護層。廣泛應用於提高鋼件效能和使用壽命，防止大氣或其他介質對金屬製品的腐蝕，提高金屬材料的耐蝕性、耐熱性；其次多用於磨損件的修復，達到節約金屬材料和提高耐磨性的目的。
9.電鍍、化學鍍和復合鍍在工藝和應用方面的有什麼異同點？
答：電鍍採用直流電源和相應的鍍液，鋼件在電鍍槽中作為陰極，待鍍金屬為陽極，特殊情況下陽極用惰性材料製作。鍍液中除了含有待鍍金屬離子外，還有新增劑如絡合劑、導電鹽。
整平劑等。化學鍍鍍槽中不施加電流，利用鍍液中的還原劑如次磷酸鈉、甲醛、肼將金屬離子還原沉積在鋼件表面成為鍍層。與電鍍比較，化學鍍的鍍層緻密均勻；並且由於沒有電鍍那樣的電流遮蔽問題，由此可以在形狀複雜的工件表面沉積出厚度均勻的鍍層；但是化學鍍因為鍍液穩定性較差、迴圈使用壽命短，因此鍍層成本明顯高於電鍍。
化學鍍應用比較廣泛的品種主要是ni-p以及co、cu。在適當的電鍍或者化學鍍溶液中加入經過預處理的固體微粒如sic、bc、ptfe、石墨等，攪拌懸浮使之與金屬共沉積，獲得微粒瀰散分布的復合鍍層。常常用於耐磨層、減摩層和功能性鍍層。
10.堆焊和熱噴塗在工藝和應用上分別有何優缺點？
答：堆焊就是用焊接的方法把填充金屬熔覆在鋼件基體表面，使之獲得某些特殊物化效能和尺寸，堆焊層與基體有牢固的冶金結合。對焊機書友四種型別：
包覆層堆焊、耐磨層堆焊、堆積層堆焊和隔離層堆焊。堆焊技術發展初期只是單純的恢復鋼件尺寸，現在堆焊已發展成為重要的機械製造和維修手段，賦予鋼件表面以高的耐磨性、抗疲勞性、耐熱性和耐蝕性等特性。堆焊的方法主要有氧-乙炔焰堆焊、手工電弧堆焊、熔化極氣體保護堆焊、埋弧堆焊、等離子弧堆焊和電渣堆焊。
熱噴塗使用電弧、離子弧或燃燒火焰的高溫將金屬粉末或金屬絲熔融，同時利用氣流使之高速霧化，並使霧化的金屬熔滴噴向鋼件基體，冷凝後形成結合層。熱噴塗幾乎可以噴塗所有材料，如金屬、陶瓷、石墨、硬質合金以及塑料，形成的塗層具有耐磨、耐蝕、抗氧化、減摩等效能。熱噴塗施工方便、效率高。
鋼件的尺寸和形狀不受限制，因此在各個工業部門廣泛應用於提高鋼件的效能和使用壽命，修復廢舊零件 。
第四章1.如何解釋si和mn強化鐵素體的作用大於cr和mo？
答：因為si為非碳化元素，mn為弱碳化物形成元素，兩者主要溶於鐵素體之中，而cr和mo為中等碳化物形成元素，只能部分溶於鐵素體之中。
2.就si和mn在合金中的作用說明合金元素的含量對鋼材效能的影響。
答：在煉鋼過程中加矽作為還原劑和脫氧劑，所以鎮靜鋼含有0.15—0.
30%的矽。如果鋼中含矽量超過0.50-0.
60%,矽就算合金元素。矽能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.
0—1.2%的矽，強度可提高15—20%。矽和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可製造耐熱鋼。
含矽1—4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用於電器工業做矽鋼片。矽量增加，會降低鋼的焊接效能。 優點：
(1)提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。(2) 矽能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強比,這是一般彈簧鋼。 (3)耐腐蝕性。
矽的質量分數為 15%- 20%的高矽鑄鐵，是很好的耐酸材料。 含有矽的鋼在氧化氣氛中加熱時，表面也將形成一層 sio2 薄膜，從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。 缺點：
使鋼的焊接效能惡化。
在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30—0.50%。
在碳素鋼中加入0.70%以上時就算「錳鋼」。較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工效能，如16mn鋼比a3屈服點高40%。
含錳11—14%的鋼有極高的耐磨性，用於挖土機鏟斗，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接效能。 優點：
（1）錳提高鋼的淬透性。（2）錳對提高低碳和中碳珠光體鋼的強度有顯著的作用。（3）錳對鋼的高溫瞬時強度有所提高。
缺點：（1）含錳較高時，有較明顯的回火脆性現象。（2）錳有促進晶粒長大的作用，因此錳鋼對過熱較敏感，在熱處理工藝上必須注意。
這種缺點可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服。（3）當錳的質量分數超過1%時，會使鋼的焊接效能變壞。 （4）錳會使鋼的耐鏽蝕效能降低。
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