《工程材料与成型技术基础》课后习题答案
第三章(庞国兴主编)
庞国星主编
工程材料作业第三章答案
1、判断下列说法是否正确：
钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。 错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火或完全退火。而高碳钢工件则应进行球化退火，其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。错误，钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量。
同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。正确。同一钢种，其C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。钢经
过淬火后是处于硬脆状态。
基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆。冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。
正确。
淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量 错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。
2、将含碳量为%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问：
调浆桶哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900℃粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易造成晶粒粗大。
哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。900℃，处于完全奥氏体化区。
哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。900℃，处于完全奥氏体化区，奥氏体的含碳量即为马氏体含碳量。
哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。900℃，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，残余奥氏体量就越多。
哪个试件的淬火温度较为合理，为什么？760℃，处于部分奥氏体化区，加热组织为奥氏体+未溶碳化物，晶粒细小。同时控制了奥氏体含碳量，也就控制了马氏体含碳量，降低了马氏体脆性。淬火组织：马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，保证了强度、硬度。
3、将20钢和60钢同时加热到860℃，并保温相同的时间，问那种钢奥氏体晶粒粗大些20钢和60钢都属于亚共析钢，一般加热时要求完全奥氏体化，加热温度应在A3以上。依据铁碳相图，20钢含碳量低，A3点高，60钢，含碳量高，A3点低，因此，同样加热到860℃，并保温相同的时间,60钢过热度大，晶粒容易粗大。
4、指出Ф10mm的45钢经下列温度加热并水冷后获得的组织700℃ 760℃ 860℃
700℃加热，在A1以下，没有相变，水冷仍为F+P 760℃加热，在A1—A3之间，加热组织：F+A，水冷，F+M 860℃加热，在A3以上，加热组织A，水冷，M
5、指出下列钢件正火的主要目的： 20钢齿轮， 45钢小轴， T12钢锉刀
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房地产运营管理20钢齿轮：20钢，含碳量低，硬度低，通过正火使得珠光体片间距减小即形成索氏体或屈氏体，以提高硬度，满
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足切削加工的要求。 45钢小轴：45钢，含碳量适中，综合机械性能好，因此利用正火，即可作为最终热处理，满足小轴的使用要求。
T12钢锉刀：含碳量%，若采用退火会产生网状渗碳体，一般采用正火，利用快冷，使得渗碳体网析出不完整，再配合球化退火，以彻底消除网状渗碳体。 6、指出下列工件淬火及回火温度，并说明回火组织和硬度:
(1) 45钢小轴(要求综合机械性能)
淬火A3以上，回火600℃。回火组织：s回，HRC25
(2)65钢弹簧
淬火A3以上，回火400℃。回火组织：T回，HRC40
(3)T8钢锉刀
淬火A1以上，回火200℃。回火组织：M回+未溶碳化物+少量残余奥氏体，HRC60。
7、解释索氏体和回火索氏体，马氏体和回火马氏体的主要区别。
正火组织：索氏体S：属于细珠光体，其中渗碳体呈片状。回火组织，淬火后高温回火，碳化物从过饱和F中析出，称为回火索氏体S回，呈粒状渗碳体，塑、韧性更好回火组织：淬火后低温回火，碳化物开始从M中析出，成为M回。保持高硬度，消除内应力，改善脆性。淬火组织：马氏体：过饱和F 8、45钢调质后的硬度为240HBS，若再进行200℃
回火，硬度能否提高为什么该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC，若再进行高温回火，其硬度可否降低，为什么45钢调质后的硬度为240HBS，若再进行200℃回火，不能提高硬度。因为，回火温度越高，硬度下降越多，而调质工艺就是淬火+高温回火，碳化物已经析出，铁素体回复，硬度已经下降了，不能再升高。
该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC，若再进行高温回火，硬度可以。因为，回火温度越高，硬度下降越多。该钢经低温回火，组织是回火马氏体，碳化物还未析出，存在过饱和，因此，可继续提高回火温度，使得硬度降低。这也是为何经低温回火处理的碳素工具钢，不能使用很高的切削速度的原因。高速切削，摩擦生热，切削温度高于低于回火温度后，就相当于继续回火。
9、T12钢经760℃加热后，按照图3-26所示的冷却方式进行冷却。问它们各获得何种组织？并比较它们的硬度。冷速1：相当于水冷，组织：马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，硬度：HRC60
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冷速2：相当于油冷，组织：索氏体+未溶碳化物+马氏体+残余奥氏体，硬度：不均匀。冷速3：相当于炉冷，组织：索氏体+未溶碳化物硬度：HRC20-30
冷速4：同冷速3。已经通过转变完成线，保温时间的延长，不影响组织，但可能晶粒粗大。 10、一根直径为6mm
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