机械制造基础第六章合金钢及其热处理习题解答.doc

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1、第六章合金钢及其热处理习题解答6-1什么是合金元素?按其与碳的作用如何分类？答：1、为了改善钢的组织和性能，在碳钢的基础上，有目的地加入一些元素而制成的钢，加入的元素称为合金元素。常用的合金元素有镒、銘、镰、硅、钳、鸨、帆、钛、错、钻、锐、铜、铝、硼、稀土(RE)等。2、合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。常见的非碳化物形成元素有：镰、钻、铜、硅、铝、氮、硼等。它们不与碳形成碳化物而固溶于铁的晶格中，或形成其它化合物，如氮可在钢中与铁或其它元素形成氮化物。常见的碳化物形成元素有：铁、镭、銘、钳、钩、飢、锐、鉛、钛等(按照与碳亲和力由弱到强排列)。

2、通常锐、锯、错、钛为强碳化物形成元素；镒为弱碳化物形成元素；铭、钳、餌为中强碳化物形成元素。钢中形成的合金碳化物主要有合金渗碳体和特殊碳化物两类。6-2合金元素在钢中的基本作用有哪些？答：合金元素在钢中的基本作用有：强化铁素体、形成合金碳化物、阻碍奥氏体晶粒长大、提高钢的淬透性和提高淬火钢的回火稳定性。6-3低合金结构钢的性能有哪些特点?主要用途有哪些?答：低合金结构钢的性能特点是：①具有高的屈服强度与良好的塑性和韧性；②良好的焊接性；③较好的耐蚀性。低合金结构钢一般在热轧空冷状态下使用，被广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管道等。6-4合金结构钢按其用途和热处理特

3、点可分为哪几种?试说明它们的碳含量范围及主要用途。答：合金结构钢是指用于制造各种机械零件和工程结构的钢。主要包括低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢等。1、低合金结构钢的成分特点是低碳（毗＜0・20%）,—般在热轧空冷或正火状态下使用，用于制造桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管道等。2、合金渗碳钢的平均毗一般在0.1%〜0.25%之间，以保证渗碳件心部有足够高的塑性与韧性。合金渗碳钢的热处理，一般是渗碳后直接淬火和低温冋火。合金渗碳钢主耍用丁制造表面承受强烈摩擦和磨损，同时承受动载荷特别是冲击载荷的机器零件，如汽车、飞机的齿轮，内燃机的凸轮等。3、合金

4、调质钢的平均wc一般在0.25%〜0.50%之间。合金调质钢的最终热处理一般为淬火后高温回火（即调质处理），组织为回火索氏体，具有高的综合力学性能。若零件表层耍求有很高的耐磨性，可在调质后再进行表面淬火或化学热处理等。它主要用于制造承受多种载荷、受力复杂的零件，如机床主轴、连杆、汽车半轴、重要的螺栓和齿轮等。4、合金弹簧钢的平均wc一般在0.45%〜0.70%之间，以保证高的弹性极限与疲劳强度。弹簧钢根据弹簧尺寸和成形方法的不同，其热处理方法也不同。(1)热成形弹簧。当弹簧丝直径或钢板厚度大于10〜15mm时，一般采用热成形。其热处理是在成形后进行淬火和中温回火，获得回火托氏体组织，具有高的

5、弹性极限与疲劳强度，硬度为40〜45HRC。(2)冷成形弹簧。对于直径小于8〜10mm的弹簧，一般采用冷拔钢丝冷卷而成。若弹簧钢丝是退火状态的，则冷卷成形后还需淬火和中温回火；若弹簧钢丝是铅浴索氏体化状态或油淬冋火状态，则在冷卷成形后不需再进行淬火和回火处理，只需进行一次200~300°C的去应力退火，以消除内应力，并使弹簧定形。重要弹簧经热处理后，一般还要进行喷丸处理，使表面强化，并在表面产生残余压应力，以提高弹簧的疲劳强度和寿命。60Si2Mn钢是应用最广的合金弹簧钢，被广泛用丁•制造汽车、拖拉机上的板簧、螺旋弹簧以及安全阀用弹簧等。弹簧钢也可进行淬火及低温回火处理，用以制造高强度的耐磨

6、件，如弹簧夹头、机床主轴等。5、滚动轴承钢是用來制造滚动轴承的滚动体(滚针、、滚柱、滚珠)、内外套圈的专用钢。滚动轴承钢是高碳珞钢，其平均wc为0.95%〜1.15%,以保证轴承钢具有高的强度、硬度和形成足够的碳化物以提高耐磨性。滚动轴承钢的热处理主要为球化退火、淬火和低温回火，硬度为61~65HRCo对于精密轴承零件，为了保证尺寸的稳定性，可在淬火后进行一次冷处理，以减少残余奥氏体的量，然后低温回火、磨削加工，最后再进行一次人工时效处理，消除磨削产生的内应力，进一步稳定尺寸。6-5试比较碳素工具钢、低合金刃具钢和高速钢的热硬性，并说明高速钢热硬性高的主要原因。答：碳素工具钢在温度高于200

7、°C时热硬性变差；低合金刃具钢热硬性在300°C以下；用高速钢热硬性可达600°Co高速钢热硬性高的主要原因是高速钢的含碳量较高，肌在0.75%〜1.60%的范围内，并含有大量的碳化物形成元素钩、铝、珞、锐等。高的碳含量是为了在淬火后获得高碳马氏体，并保证形成足够的碳化物，从而保证其高硬度、高的耐磨性和良好的热硬性；钩和铝的作用相似（质量分数为1%的釦相当于质量分数为2%的钩），都能提高钢的热硬性。含有大量餌