同济大学工程材料大题总结

1.拟用T12钢制作锉刀，其工艺路线为:锻造－热处理－机加工－热处理－柄部热处理

锻造后，晶粒破碎，硬度强度增大。第一次热处理应该为退火。目的：降低材料的硬度，使组织均匀，利于机械加工，此时的组织为铁素体加渗碳体的机械混合物。HRC不会超过30。

第二次热处理后，对于锉刀，其硬度应该大于50HRC，同时保证材料的耐磨性。此时组织为马氏体和少量的奥氏体。

2. 确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的组织？

1.冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度

2.ZG35的铸造齿轮

3.锻造过热后的60钢锻坯

4.具有片状渗碳体的T12锻坯

1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；答：再结晶退火。目的：使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加工硬化现象，降低了硬度，消除内应力。细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度以消除加工硬化现象。组织：等轴晶的大量铁素体和少量珠光体。

2）zg35的铸造齿轮答：完全退火。经铸造后的齿轮存在晶粒粗大并不均匀现象，且存在残余内应力。因此退火目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。组织：晶粒均匀细小的铁素体和珠光体。

3）锻造过热后的60钢锻坯；答：完全退火。由于锻造过热后组织晶粒剧烈粗化并分布不均匀，且存在残余内应力。因此退火目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。组织：晶粒均匀细小的少量铁素体和大量珠光体。

4）具有片状渗碳体的t12钢坯；答：球化退火。由于t12钢坯里的渗碳体呈片状，因此不仅硬度高，难以切削加工，而且增大钢的脆性，容易产生淬火变形及开裂。通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体，以降低硬度，均匀组织、改善切削加工性。组织：粒状珠光体和球状渗碳体。

3.为什么 4Cr13属于过共析钢,Cr12MoV属于莱氏体钢

4Cr13虽然含碳量接近0.4%，但由于合金元素铬使Fe-Fe3C相图的共析点S左移，使得共析点由0.77%变为0.2%左右，故应为过共析钢。

Cr12MoV的含碳量为1.4-1.7%，但由于合金元素Cr使得Fe-Fe3C相图中的SE线（碳在奥氏体中的溶解度线）向左上移动，使得E点由1.7%C移动到0.9%C左右，因此应为莱氏体钢。

4.试比较工具钢T9和9SiCr不同

1）为什么9SiCr钢热处理加热温度比T9高？

2）直径为30-40mm的9SiC r钢在油中能淬透，相同尺寸的T9钢能否淬透，为什么？3）T9钢制造的刀具，其刃部受热到200-250°度时硬度和耐磨性下降，9SiCr制造的刀具其刃部受热至230-250°度时硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，还可正常工作，为什么？答：1）9SiCr 中合金元素比T9多，加热奥氏体化时要粗使合金元素熔入奥氏体中，并且还能成分均匀，需要更高的温度

2）不能因为9SiCr中Si、Cr元素提高了钢的淬透性，比T9淬透性好，9SiCr油淬临界直径D油<40mm，所以相同尺寸T9钢不能淬透

3）Si、Cr提高回火稳定性，经250°C回火，硬度760HRC,T9钢回火稳定性差，而9SiCr 钢中Si提高马氏体分解温度，回火抗力好

5. 高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回火？为什么不能用较长时间一次回火代替三次回火？

不能因为高速钢淬火后大部分转变为马氏体，残余奥氏体30%左右第一次回火后有20%左右残余奥氏体转变为马氏体，还有10%左右的残余奥氏体；20%左右新转变未经回火的马氏体，还会产生新的应力，对性能还有一定影响，要进行二次回火；同样原因，为了使剩余的残余奥氏体转变，需进行第三次回火，经第三次回火残余奥氏体一般剩1-3%左右。

6. 为什么钳工锯削T10钢时比锯削10钢费力,且锯条容易磨钝?

T10: 优质工具钢比较硬

锯条：工具钢一般硬

10 ：低碳钢，无法热处理，比较软。

7. 高速钢W18Cr4V为什么三次回火后有良好的红硬性？

在回火时，一部分钨以碳化物的形式弥散析出，造成二次硬化。在加热时，未溶的碳化物则起到阻止奥氏体晶粒长大的作用.钒能显著地提高高速钢的红硬性、硬度及耐磨性。钒形成的碳化物在加热时，部分溶入奥氏体，回火时以细小的质点弥散析出，造成二次硬化而提高钢的红硬性。铬在高速钢中主要是增加其淬透性，同时还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。钴也能显著提高钢的红硬性及硬度。

8.为什么铸造合金常选用靠近共晶成分的合金，而压力加工合金则选用单相固溶体成分合金？

答：铸造合金需要流动性能好，充型能力强，而接近共晶成分合金，凝固温度区间小，且结晶温度低，恰好满足这个特点；压力加工的合金需要塑性好组织均匀，变形抗力小，有好的伸长率，单相固溶体恰好满足这些要求。

9．根据Fe-Fe3C相图解释下列现象：

（1）在进行热轧和锻造时，通常将钢加热到1000-1200℃；（2）钢铆钉一般用低碳钢制作；（3）绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时却用钢丝绳（60钢、65 钢、70钢等制成）；

（4）在1100℃时，WC=0.4%的碳钢能进行锻造，而WC=4.0%的铸铁不能进行锻造；（5）在室温下WC=0.8%的碳钢比WC=1.2%的碳钢强度高；

（6）钢锭在正常温度（950-1100℃）下轧制有时会造成开裂；

（7）钳工锯割T8钢、T10钢等钢料比锯割10钢、20钢费力，锯条易钝；答：

(1)此区域为单相奥氏体,相对较软,易变形(2)低碳钢塑性较好

(3)铁丝强度低,塑性好；60钢、65钢、70钢等钢丝强度高

(4)因为WC=4.0%在此温度下组织有高温莱氏体，其中含有共晶渗碳体,此组织塑性极差,不

能锻造,WC=0.4%的碳钢,在此温度为单相奥氏体,塑性好,故可进行锻造工艺

(5)硬度随含C量增加而增加,但强度不一样,强度和组织有关，WC=0.8%和WC=1.2%钢的组