工程材料作業（4）答案
1. 解釋下列現象:
(1) 在相同含碳量下，除了含ni和mn的合金鋼外，大多數合金鋼的熱處理加熱溫度都比碳鋼高。
奧氏體形成分為形核、長大、殘餘滲碳體溶解，奧氏體均勻化4階段。多數合金元素減緩a形成，cr、mo、w、v等強碳化物形成元素與碳親和力大，形成的合金元素的碳化物穩定、難溶解，會顯著減慢碳及合金元素的擴散速度。但為了充分發揮合金元素的作用，又必須使其更多的溶入奧氏體中，合金鋼往往需要比含碳量相同的碳鋼加熱到更高的溫度，保溫更長時間。
co、ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的擴散速度，使奧氏體的形成速度加快。而al、si、mn等合金元素對奧氏體形成速度的影響不大。
阻礙晶粒長大，合金鋼需要更高的加熱溫度，更長的保溫時間，才能保證奧氏體均勻化。
（加熱溫度公升高了，但一般不會引起晶粒粗大：大多數合金元素都有阻礙奧氏體晶粒長大的作用。碳化物形成元素的作用最明顯，因其形成的碳化物高溫下穩定性高，很難完全溶入奧氏體，未溶的細小碳化物顆粒，分布在奧氏體晶界上，有效的阻止晶粒長大，起到細化晶粒的作用。
所以，合金鋼雖然熱處理加熱溫度高，但一般不用擔心晶粒粗大。
強烈阻礙晶粒長大的元素：v、ti、nb、zr；中等阻礙的：w、mo、cr；影響不大的：si、ni、cu；促進晶粒長大的：mn、p、b）
(2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金鋼比碳鋼具有較高的回火穩定性。
回火過程一般分為：馬氏體分解、殘餘奧氏體轉變、碳化物型別轉變和碳化物長大。
合金元素在回火過程中，推遲馬氏體的分解和殘餘奧氏體的轉變（即在較高溫度才出現分解和轉變），提高鐵素體的再結晶溫度，使碳化物難以聚集長大而保持較大的瀰散度。因此，提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩定性。使得合金鋼在相同溫度下回火時，比同樣質量分數的碳鋼具有更高的硬度和強度（對工具鋼，耐熱鋼更重要），或在保證相同強度的條件下，可在更高的溫度下回火，而韌性更好（對結構鋼更重要。
）(3) 為何含c大於0.4%，含cr大於12%的cr鋼屬於過共析鋼，含碳1.5%，含cr12%的鋼屬於萊氏體鋼。
在合金元素的作用下，使得鐵碳相圖的s點（即﹤﹤0.77%）和e點（即﹤﹤2.11%）因此，c大於0.
4%，含cr大於12%的cr鋼屬於過共析鋼，含碳1.5%，含cr12%的鋼屬於萊氏體鋼。
(4) 高速鋼在熱軋或鍛造後，經空冷獲得馬氏體組織。
高速鋼由於合金元素含量高，使得c曲線右移很多，即過冷奧氏體區很大，淬火臨界冷卻速度大為降低，因此採取空冷即可獲得馬氏體組織。高速鋼俗稱「風鋼」（鋒鋼）
2．何謂合金滲碳鋼？為何滲碳鋼的含碳量都較低？合金滲碳鋼常用的合金元素有哪些及其主要作用？為何滲碳後要進行淬火和低溫回火？
經過滲碳熱處理後使用的低碳合金結構鋼。
含碳量低是為了保證零件心部有足夠的塑性和韌性。
滲碳鋼常用的合金元素是：cr，ni，mn，b，主要目的是提高淬透性。還加入少量ti，v，v，mo等強碳化物形成元素，形成穩定碳化物，提高耐磨性，並阻礙晶粒長大。
滲碳僅是改變了低碳鋼表面的成分即表面為高碳鋼，若退火仍然是平衡組織，沒有強化效果。只有經過淬火+低溫回火後，才能實現表面的強化，而保持心部的塑韌性。
3．何謂合金調質鋼？為何調質鋼的含碳量中碳？調質鋼常用的合金元素有哪些及其主要作用？
經過調質處理（淬火+高溫回火）後使用的中碳合金結構鋼。
選擇中碳是為了保證零件心部（整體）的綜合機械效能良好。
常用合金元素是cr、mn、ni、si等，提高鋼的淬透性，同時強化鐵素體，提高基體強度。
4．指出下列合金鋼的類別，用途，含碳量和合金元素的作用，熱處理特點：
20crmnti 40mnb，60si2mn，9sicr，gcr15，w18cr4v，cr12mov，5crmnmo
5、龐國星教材p110：4-1：見教材，不提供答案。
6、高速鋼鑄造後為什麼反覆鍛造？高速鋼切削加工前又為什麼進行低溫奧氏體化退火？該鋼淬火加熱溫度為什麼高達1280℃？
淬火後為何三次回火？高速鋼560℃回火是否屬於調質處理？為什麼？
（1）高速鋼鑄造後為什麼反覆鍛造：高速鋼是萊氏體鋼，鑄造組織成分不均勻，偏析嚴重，存在大量的粗大碳化物，將降低鋼的韌性。碳化物不能採用熱處理工藝消除，只能採用反覆鍛造將其打碎，使之均勻分布。
高速鋼切削加工前又為什麼進行低溫奧氏體化退火：即球化退火，降低硬度，便於切削加工。
該鋼淬火加熱溫度為什麼高達1280℃：保證合金元素（w、cr）溶入奧氏體，形成合金奧氏體，才能保證形成合金馬氏體，並在回火時，析出合金碳化物，獲得二次硬化的效果。
淬火後為何三次回火：因為殘餘奧氏體的量較大（30%），需要多次回火才能消除（5%以下）。同時，為了消除較大的殘餘應力。
高速鋼560℃回火是否屬於調質處理：不是調質。由於存在二次硬化，高速鋼的紅硬性好，在560℃回火仍能保持高硬度。
7、試比較分析t9碳素工具鋼與9sicr合金工具鋼：
（1）為什麼9sicr鋼熱處理溫度比t9高？
為了保證合金元素溶入奧氏體，形成合金奧氏體，最終形成合金馬氏體，在回火時析出合金碳化物，以提高紅硬性。
（2）直徑為φ30—40mm的9sicr鋼在油中冷卻能淬透，相同尺寸的t9在油中能否淬透？
相同尺寸的t9在油中不能淬透。因為，合金元素的加入，提高了鋼的淬透性。
（3）為什麼t9製造的刀具刃部受熱至200——250℃其硬度和耐磨性迅速下降，以至於失效，而9sicr鋼刀具刃部在230——250℃條件下工作，硬度仍不低於hrc60，且耐磨效能良好，尚可維持正常工作？
t9屬於碳素工具鋼，其紅硬性較差，不適合於在200℃以上工作。而9sicr屬於低合金工具鋼，合金元素提高了淬透性，並形成合金馬氏體，在回火時析出合金碳化物，以提高紅硬性。
（4）為什麼9sicr鋼比較適合製造要求變形小的、硬度較高的（hrc60-63）、耐磨效能良好的圓板牙等薄刃刀具？9sicr鋼製圓板牙如何進行熱處理？試對其熱處理工藝進行分析。
淬透性好，在冷速較緩的油中即可淬透。因此可以製造較複雜的，要求變形小的工具如圓板牙等。
9sicr鋼製圓板牙如何進行熱處理：
鍛造——正火+球化退火——機加工——淬火+低溫回火——精加工
正火+球化退火：徹底消除網狀滲碳體，達到切削加工要求的硬度
淬火：實現馬氏體強化。組織：m+a』+未溶cm，hrc60以上
低溫回火：保持高硬度，改善塑韌性。組織：m回+未溶cm+ a』（少量），hrc60
8、為下列工件選擇合適的材料和熱處理方法：
工件：發動機連桿螺栓、發動機排氣門彈簧、鏜床鏜杆、自行車車架、車輛緩衝彈簧、車床未座頂尖、機用大鑽頭、螺絲刀、車床絲槓螺母、高速粗車鑄鐵的車刀、普通工具機地腳螺栓
材料：38crmoala、40cr、45、q235、50crva、t7、t10、q295、w18cr4v、60si2mn
發動機連桿螺栓：40cr 完全退火，調質
發動機排氣門彈簧：50crva（要求耐熱），完全退火，淬火+中溫回火
車輛緩衝彈簧：60si2mn，完全退火，淬火+中溫回火
鏜床鏜杆：38crmoala（高階軸類零件），完全退火，滲氮（或碳氮共滲）+淬火+低溫回火
自行車車架：q235，成型+焊接，不用熱處理
車床未座頂尖：45，完全退火，調質
機用大鑽頭：t7（考慮衝擊力），球化退火，淬火+低溫回火
螺絲刀：t10，球化退火，淬火+低溫回火
車床絲槓螺母：銅合金
高速粗車鑄鐵的車刀：w18cr4v，球化退火，淬火+低溫回火
普通工具機地腳螺栓：q295，不用熱處理
第四章習題答案
習題四答案 4.1畫出圖p4.1由或非門組成的基本rs觸發器輸出端 的電壓波形，輸入端s r的電壓波形如圖中所示。圖 p4.1 解答 已知或非門構成的rs觸發器的特徵方程如下 根據輸入端s r的波形圖，得出輸出端 的電壓波形見圖a4.1。4.2 在圖p4.2電路中，若cp s r電壓波形如圖中所示，...
第四章課後習題答案
第四章總體設計習題答案 1.系統設計包括哪兩個階段?系統設計包括總體設計與詳細設計兩個階段。2.總體設計的主要任務是什麼？總體設計的主要任務是完成軟體結構的設計,確定系統的模組及其模組之間的關係。3.什麼是模組？模組具有哪幾個特徵？總體設計主要考慮什麼特徵？模組是資料說明 可執行語句等程式物件的集合...
第四章工程材料複習題
一 填空題 1 金屬的力學效能主要包括強度 硬度 塑性 韌性 疲勞強度等指標，其中衡量金屬材料在靜載荷下機械效能的指標有強度 硬度 塑性。衡量金屬材料在交變載荷和衝擊載荷作用下的指標有疲勞強度和衝擊韌性。2 鋼以鐵 碳為主要元素，其中碳的質量分數為小於2.11 鑄鐵是含碳質量分數大於2.11 的鐵碳...