9.在鑄造生產中，採用哪些措施控制晶粒大小？在生產中如何應用變質處理？
答：①採用的方法：變質處理，鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來控制晶粒大小。
②變質處理：在液態金屬結晶前，特意加入某些難熔固態顆粒，造成大量可以成為非自發晶核的固態質點，使結晶時的晶核數目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒。③機械振動、攪拌。
10.試比較共析碳鋼過冷奧氏體等溫轉變曲線與連續轉變曲線的異同點。
答：首先連續冷卻轉變曲線與等溫轉變曲線臨界冷卻速度不同。其次連續冷卻轉變曲線位於等溫轉變曲線的右下側，且沒有c曲線的下部分，即共析鋼在連續冷卻轉變時，得不到貝氏體組織。
這是因為共析鋼貝氏體轉變的孕育期很長，當過冷奧氏體連續冷卻通過貝氏體轉變區內尚未發生轉變時就已過冷到ms點而發生馬氏體轉變，所以不出現貝氏體轉變。
5.珠光體型別組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態和效能方面有何特點？
答：（1）三種。分別是珠光體、索氏體和屈氏體。
（2）珠光體是過冷奧氏體在550℃以上等溫停留時發生轉變，它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。索氏體是在650～600℃溫度範圍內形成層片較細的珠光體。屈氏體是在600～550℃溫度範圍內形成片層極細的珠光體。
珠光體片間距愈小，相界面積愈大，強化作用愈大，因而強度和硬度公升高，同時，由於此時滲碳體片較薄，易隨鐵素體一起變形而不脆斷，因此細片珠光體又具有較好的韌性和塑性。
23.指出下列工件的淬火及回火溫度，並說明其回火後獲得的組織和大致的硬度：
（1）45鋼小軸（要求綜合機械效能）；
（2）60鋼彈簧；
（3）t12鋼銼刀。
答：（1）45鋼小軸（要求綜合機械效能），工件的淬火溫度為850℃左右，回火溫度為500℃～650℃左右，其回火後獲得的組織為回火索氏體 ，大致的硬度25～35hrc。
選擇下列零件的熱處理方法，並編寫簡明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，並且鋼材具有足夠的淬透性）：
（1）某工具機變速箱齒輪（模數m=4），要求齒面耐磨，心部強度和韌性要求不高，材料選用45鋼；
（2）某工具機主軸，要求有良好的綜合機械效能，軸徑部分要求耐磨（hrc 50-55），材料選用45鋼；
（3）鏜床鏜杆，在重載荷下工作，精度要求極高，並在滑動軸承中運轉，要求鏜杆表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機械效能，材料選用38crmoala。
答：（1）下料→鍛造→正火→粗加工→精加工→區域性表面淬火+低溫回火→精磨→成品
（2）下料→鍛造→正火→粗加工→調質→精加工→區域性表面淬火+低溫回火→精磨→成品
（3）下料→鍛造→退火→粗加工→調質→精加工→氮化→研磨→成品
（2）60鋼彈簧，工件的淬火溫度為850℃左右，回火溫度為350℃～500℃左右，其回火後獲得的組織為回火屈氏體 ，大致的硬度40～48hrc。
（3）t12鋼銼刀，工件的淬火溫度為780℃左右，回火溫度為150℃～250℃，其回火後獲得的組織為回火馬氏體 ，大致的硬度60hrc。
合金鋼和碳素鋼相比，具有哪些特點？
（1）合金鋼的淬透性高
(2)合金鋼回火抗力高
碳鋼淬火後，只有經低溫回火才能保持高硬度，若其回火溫度超過200℃，其硬度就顯著下降。即回火抗力差，不能在較高的溫度下保持高硬度，因此對於要求耐磨，切削速度較高，刃部受熱超過200℃的刀具就不能採用碳鋼製作而採用合金鋼來製作。
(3)合金鋼能滿足一些特殊效能的要求
如耐熱性、耐腐蝕性、耐低溫性（低溫下高韌性）。
18 、指出下列鋼類別，用途，碳及合金元素的主要作用和熱處理特點。
（ 1 ）、 20crmnti ： 滲碳鋼。用於承受較強烈的衝擊作用和受磨損的條件下進行工作的零件。
0 ． 2 ％ 的碳含量保證了滲碳零件的心部具有良好的韌性和塑性， cr、mn、ti等合金元素所起的主要作用是增加鋼的淬透性，提高鋼的心部的強度。另外，少量的ti可形成穩定的合金碳化物，起到細化晶粒、抑制鋼件在滲碳時發生過熱的作用。滲碳鋼的主要熱處理工序一般是在滲碳之後再進行淬火和低溫回火。
處理後零件的心部為具有足夠強度和韌性的低碳馬氏體組織，表層為硬而耐磨的回火馬氏體和一定量的細小碳化物組織。
（2 ）、 40mnvb ： 調質鋼。這類鋼在多種負荷下工作，受力情況比較複雜的重要零件，要求具有高強度與良好的塑性及韌性的配合，即具有良好的綜合機械效能。
0 ． 4 ％的含碳量保證調質鋼零件獲得良好的綜合機械效能；合金元素的加入，主要是為了提高鋼的淬透性及保證強度和韌性而加入的。調質鋼經過調質熱處理後得到回火索氏體組織。調質鋼零件，通常除了要求有良好的綜合機械效能外，往往還要求表面有良好的耐磨性。
為此，經過調質熱處理的零件往往還要進行感應加熱表面淬火。如果對表面耐磨效能的要求極高，則需要選用專門的調質鋼進行專門的化學熱處理。
（3）、 60si2mn ：彈簧鋼。用於通過彈性變形儲存能量，從而傳遞力和機械運動或緩和機械振動與衝擊，如汽車、火車上的各種板簧和螺旋彈簧、儀表彈簧等，要求必須具有高的彈性極限。
0.6％的含碳量為了保證彈簧的強度要求；合金元素的主要作用是提高鋼的淬透性和回火穩定性，強化鐵素體和細化晶粒，從而有效地改善了彈簧鋼的力學效能。淬火後中溫回火，得到回火屈氏體組織。
（4）、9mn2v（5）、crl2mov：冷作模具鋼。用來製造在冷態下使金屬變形的模具鋼種。
為了保證模具經過熱處理後獲得高硬度和高耐磨性，冷作模具鋼含有比較高的碳量。加入的合金元素，其作用主要是為了提高鋼的淬透性，耐磨性及減少變形等。熱處理採用淬火+低溫回火的熱處理工藝。
（6）、5crnimo：熱作模具鋼。用來製造在受熱狀態下對金屬進行變形加工的模具用鋼。
碳： 0.50％c，保證一定的強度、硬度和耐磨性；鉻：
主要是提高淬透性，並能提高回火穩定性，形成的合金碳化物還能提高耐磨性，並使鋼具有熱硬性；鎳：鎳與鉻共同作用能顯著提高淬透性，鎳固溶於鐵素體中，在強化鐵素體的同時還增加鋼的韌性。錳：
在提高淬透性方面不亞於鎳，但mn固溶於鐵素體中，在強化鐵素體的同時使鋼的韌性有所降低。鉬：其主要作用是防止產生第二類回火脆性。
另外鉬也有細化晶粒，增加淬透性，提高回火穩定性等作用。熱處理採用淬火+低溫回火的熱處理工藝。
（7）、1crl3：馬氏體型不鏽鋼。用於要求韌性較高與受衝擊載荷下的耐腐蝕的結構鋼零件。
鉻：能在陽極區表面上形成一層富cr的氧化物保護膜，這層氧化膜會阻礙陽極區域的電化學反應，並能增加鋼的電極電位而使其電化學腐蝕過程減緩，從而使含鉻不鏽鋼獲得一定的耐蝕性。熱處理採用淬火＋高溫回火，得到回火索氏體組織。
（8）、1cr18ni9ti：奧氏體型不鏽鋼。含碳量很低，屬於超低碳範圍，這是因為含碳量增高對耐蝕性是不利的。
合金元素鉻主要產生鈍化膜，阻礙陽極電化學腐蝕反應，增加鋼的耐蝕性；含約9％ni主要作用是擴大γ區並降低ms點(降低至室溫以下)。使鋼在室溫時具有單相奧氏體組織。熱處理：
固溶處理，讓所有碳化物全部溶於奧氏體，然後水淬快速冷卻，不讓奧氏體在冷卻過程中有碳化物析出或發生相變，在室溫下獲得單相的奧氏體組織，提高耐蝕性。
（9）、zgmnl3：高錳耐磨鋼。用於製造有強烈摩擦或撞擊時的抗磨損的工件。mn:c比值不小於10。為了使高錳鋼全部獲得奧氏體組織須進行「水韌處理」。
化學成分和冷卻速度對鑄鐵石墨化和基體組織有何影響？
答：(1)化學成分
1)碳和矽。碳和矽是強烈促進石墨化元素,鑄鐵中碳和矽的含量越高,就越容易充分進行石墨化。由於共晶成分的鑄鐵具有最佳的鑄造效能。因此,將灰鑄鐵的碳當量均配製到4%左右。
2)錳。錳是阻止石墨化的元素,但錳與硫化合成硫化錳,減弱了硫的有害作用,結果又間接促進石墨化的作用。故鑄鐵中有適量的錳是必要的。
3)硫。硫是強烈阻礙石墨化的元素,它不僅強烈地促使白口化,而且還會降低鑄鐵的流動性和力學效能,所以硫是有害元素,必須嚴格控制其含量。
(2)冷卻速度
生產實踐證明,在同一成分的鑄鐵件中,其表面和薄壁部分易出現白口組織,而內部和厚壁處則容易進行石墨化。由此可見,冷卻速度對石墨化的影響很大。冷卻速度越慢,原子擴散時間充分,也就越有利於石墨化的進行。
冷卻速度主要決定於澆注溫度、鑄件壁厚和鑄型材料。
4)磷。磷是弱促進石墨化的元素,同時能提高鐵液的流動性,但磷的含量過高會增加鑄鐵的脆性,使鑄鐵在冷卻過程中易開裂,、所以也應嚴格控制其含量。
三、試述石墨形態對鑄鐵效能的影響。
灰鑄鐵中石墨呈片狀，片狀石墨的強度、塑性、韌性幾乎為零,存在石墨地方就相當於存在孔洞、微裂紋,它不僅破壞了基體的連續性,減少了基體受力有效面積,而且在石墨片尖端處形成應為集中,使材料形成脆性斷裂。石墨片的數量越多,尺寸越粗大,分布越不均勻,鑄鐵的抗拉強度和塑性就越低。
可鍛鑄鐵中石墨呈團絮狀。與灰鑄鐵相比對金屬基體的割裂作用較小,可鍛鑄鐵具有較高的力學效能,尤其是塑性與韌性有明顯的提高。
球墨鑄鐵中石墨呈球狀，所以對金屬基體的割裂作用較小,使得基體比較連續,在拉伸時引起應力集中的現象明顯下降,從而使基體強度利用率從灰鑄鐵的30%~50%提高到70%~90%,這就使球墨鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性、疲勞強度不僅高於其它鑄鐵,而且可以與相應組織的鑄鋼相比。
總之，石墨的形狀越接近於球形，鑄鐵的強度、塑性及韌性越高。
2.何謂矽鋁明？它屬於哪一類鋁合金？為什麼矽鋁明具有良好的鑄造效能？在變質處理前後其組織及效能有何變化？這類鋁合金主要用在何處？
答：鋁矽鑄造合金又稱為矽鋁明，由於含矽量為17%附近的矽鋁明為共晶成分合金，具有優良的鑄造效能。在鑄造緩冷後,其組織主要是共晶體(α十si),其中矽晶體是硬化相,並呈粗大針狀,會嚴重降低合金的力學效能,為了改善鋁矽合金效能,可在澆注前往液體合金中加入含鈉的變質劑,納能促進矽形核,並阻礙其晶體長犬,使矽晶體成為極細粒狀均勻分布在鋁基體上。
鈉還能使相圖中共晶點向右下方移動,使變質後形成亞共晶組織。變質後鋁合金的力學效能顯著提高。
鑄造鋁矽合金一般用來製造質輕、耐蝕、形狀複雜及有一定力學效能的鑄件,如發動機缸體、手提電動或風動工具(手電鑽)以及儀表外殼。同時加入鎂、銅的鋁矽系合金(如zl108),在變質處理後還可進行固溶處理+時效,使其具有較好耐熱性和耐磨性,是製造內燃機活塞的材料。
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作者 wust 5 3 判斷下列說法正誤，並說明原因。1.馬氏體是硬而脆的相。錯，馬氏體是硬的相,滲碳體才是脆的相 2.過冷奧氏體的冷卻速度大於vk時,則冷速越大,所得馬氏體的硬度越高。錯，馬氏體硬度取決於含碳量,與冷卻速度無關 3.鋼中的合金元素含碳量越高,其淬火後的硬度也越高。錯,合金元素對淬透...