疑难问题解答（二）针对同学们在复过程中遇见的共性问题，进行如下解答：、铁碳合金相图（一）相图：1、掌握铁碳合金状态图，2、掌握典型合金（亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁以及过共晶白口铁）室温下组织。（二）相图应用：1、正确选材：①.C≤0.25%，低碳钢：塑性好，韧性好。②0.25%<C<0.60%，中碳钢：综合机械性能好。③.0.60%≤C≤1.4%，高碳钢：硬度高，耐磨性好。2、制定热加工工艺①铸造方面：共晶成分的铁碳合金铸造时，组织致密，不易偏析。②锻造方面：钢加热到奥氏体组织状态，塑性好。③热处理方面：制定热处理加热、冷却的温度例如：钢宜压力加工成形，铸铁宜铸造成形。（三）掌握成分一组织一性能之间的关系碳对铁碳合金组织和性能的影响。300,1200HB如图：2502.010002008001.6666041501.210.81004000.420000.20.40.60.81.01.21.4C,%图4-38含碳量对平衡状态下碳钢力学性能的影响（热轨空冷状态）二、物体的载荷是哪三类？静载荷：指对材料缓慢地施加载荷，使材料的相对变形速度较小。冲击载荷：指加载速度较快，使材料的塑性变形速度也较快。交变载荷：指载荷的大小和方向作周期性的变化
疑难问题解答（二） 针 对 同 学们在复习 过程中遇见的共性问题，进行如 下解答： 一 、 铁 碳合金相图 （一） 相图： 1、掌握铁碳合金状态图， 2、掌握典型合金（亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白 口铁以及过共晶白口铁）室温下组织。 （ 二 ） 相图应用： 1、正确选材： ①.C≤0.25％，低碳钢：塑性好，韧性好。 ②0.25％<C<0.60％，中碳钢：综合机械性能好。 ③.0.60％≤C≤1.4％，高碳钢：硬度高，耐磨性好。 2、制定热加工工艺 ①铸造方面： 共晶成分的铁碳合金铸造时，组织致密，不易偏析。 ②锻造方面： 钢加热到奥氏体组织状态，塑性好。 ③热处理方面：制定热处理加热、冷却的温度 例如：钢宜压力加工成形，铸铁宜铸造成形。 （三）掌握成分—组织—性能之间的关系 碳对铁碳合金组织和性能的影响。 如图： 二、物体的载荷是 哪三类？ 静载荷：指对材料缓慢地施加载荷，使材料的相对变形速度较小。 冲击载荷：指加载速度较快，使材料的塑性变形速度也较快。 交变载荷：指载荷的大小和方向作周期性的变化
三、钢为什么按磷和硫的成分划分？1.硫S：<0.050%，有害元素，热脆（红脆性）。（FeS十Fe）为共晶体，985℃为液体。硫的含量越高，热脆性越严重。2.磷P：<0.0045%，有害元素，冷脆。使钢常温下其塑性和韧性急剧下降，脆性转变温度升高，在低温时，这种现象更加严重。因为钢中S、P是有害杂质元素，应严格控制其含量，故钢的质量按照S、P的含量多少来划分。如碳素钢按照质量划分：①普通碳素钢：S≤0.05%、P≤0.045%。②优质碳素钢：S≤0.04%、P≤0.04%。③高级优质碳素钢：S≤0.03%、P≤0.035%。四、铸铁具有高耐磨性、减震性、良好加工性能的原因？铸铁的特点可概括为：（1）铸造性能好；铸铁硅含量高，成分接近于共晶（2）减摩性能好；石墨本身有润滑作用。（3）减震性能好：石墨可以吸收振动能量。（4）切削加工性能好；石墨使车屑容易脆断，不粘刀。（5）缺口敏感性较低：由于石墨的力学性能极差，相当于铸铁中布满了微裂纹，使得铸铁对外来缺口不明感（6）力学性能差。由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性，且易导致应力集中。五、有些铸铁件表面或凸缘处常常硬度较高，很难机械加工，为什么会出现这种情况？这是由于铸铁表面或凸缘处冷却速度过快，易产生文硬文脆的白口组织，难以切削加工，必须通过退火消除白口组织。六、在相同含碳量的情况下，含有碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的耐回火性，为什么？淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称为回火稳定性。分析：由于合金元素阻碍马氏体分解和碳化物聚集长大过程，使回火的硬度降低过程变缓，从而提高钢的回火稳定性。碳化物形成元素如铬、钨、钼、钒等，在回火过程中有二次硬化作用。结论：由于合金钢的回火稳定性比碳钢高，若要求得到同样的回火硬度时，则合金钢的回火温度就比同样含碳量的碳钢高，回火的时间也长，内应力消除得好，钢的塑性和韧性指标就高。而当回火温度相同时，合金钢的强度、硬度就比碳钢高
三、钢为什么按磷和硫的成分划分？ 1.硫 S：<0.050％，有害元素，热脆（红脆性）。（FeS＋Fe）为共晶体，985℃ 为液体。硫的含量越高，热脆性越严重。 2.磷 P：<0.0045％，有害元素，冷脆。使钢常温下其塑性和韧性急剧下降， 脆性转变温度升高，在低温时，这种现象更加严重。 因为钢中 S、P 是有害 杂质元素，应严格控制其含量， 故钢的质量 按 照 S、P 的含 量多少来划分。 如碳素钢按照质量划分： ①普通碳素钢：S≤0.05％、P≤0.045％。 ②优质碳素钢：S≤0.04％、P≤0.04％。 ③高级优质碳素钢：S≤0.03％、P≤0.035％。 四、铸铁具有高耐磨性、减震性、良好加工性能的原因？ 铸铁的特点可概括为： （1）铸造性能好；铸铁硅含量高, 成分接近于共晶. （2）减摩性能好；石墨本身有润滑作用。 （3）减震性能好；石墨可以吸收振动能量。 （4）切削加工性能好；石墨使车屑容易脆断，不粘刀。 （5）缺口敏感性较低：由于石墨的力学性能极差，相当于铸铁中布满了微 裂纹，使得铸铁对外来缺口不明感 （6）力学性能差。由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的 连续性，且易导致应力集中。 五、有些铸铁件表面或凸缘处常常硬度较高，很难机械加工，为什么会 出现这种情况？ 这是由于铸铁表面或凸缘处冷却速度过快，易产生又 硬 又脆的白口 组 织 ，难以切削加工，必须通过退火消除白口组织。 六、在相同含碳量的情况下，含有碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有 较高的耐回火性，为什么？ 淬 火 钢 在回火过程 中抵抗硬度下降的能力称为回火 稳定性。 分析：由于合金元素阻碍马氏体分解和碳化物聚集长大过程，使回火的 硬度降低过程变缓，从而提高钢的回火稳定性。 碳化物形成元素如铬、钨、钼、钒等，在回火过程中有二次硬化作用。 结论：由于合金钢的回火稳定性比碳钢高，若要求得到同样的回火硬度 时，则合金钢的回火温度就比同样含碳量的碳钢高，回火的时间也长， 内应力消除得好，钢的塑性和韧性指标就高。而当回火温度相同时，合 金钢的强度、硬度就比碳钢高
七、晶粒的大小和晶粒的总面积有何关系？显然，晶粒越细小，晶界的总面积越大。而晶粒越细小，钢的强度、硬度越高，塑性、韧性越好这是由于：晶粒越细，不仅晶界总面积越大，而且每个晶粒周围不同位向的晶粒也越多，因此对塑性变形的抗力也越大，即强度硬度越大。由于晶粒越细单位体积内晶粒数目越多，故同时参加变形的晶粒数目也越多，变形越均匀.这减少了因变形不均匀产生的应力集中，使金属能产生较大的塑性变形而不致破裂，此外晶粒越细，形成的晶界越曲折，这可阻碍裂纹的扩展，故晶粒越细，不仅强度高，而且塑性和韧性也越好九、用45号钢制造机床齿轮，什么样的工艺路线最合适？1、机床齿轮：工作条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈冲击。故可选择中碳钢（如45、40Cr）工艺路线：下料一锻造一正火一粗加工一调质一精加工一高频淬火一低温回火一粗磨2、汽车、拖拉机齿轮：工作条件受力较大，受冲击频繁，而且耐磨性、疲劳强度、心部强度及冲击韧性要求较高。故选择低碳钢（如20CrMnTi）工艺路线：下料一锻造一正火一切削加工一渗碳一淬火一低温回火一喷丸一磨削加工十、C曲线应用：分析热处理后产物的组织及性能。800v1---炉冷P(退火)Ar700v2---空冷S（正火）6000v3---油冷T+M(淬火）v4---水冷M+A残（淬火）#300vk---临界冷却速度vkMs200F1Uxis100f0.举一反三：分析以下热处理组织：时间(s)等温退火P图6-20过冷奥氏体等温转变曲线在R等温淬火连续冷却中的应用M分级萍火
七、晶粒的大小和晶粒的总面积有何关系？ 显然，晶粒越细小，晶界的总面积越大。 而 晶 粒 越细小，钢 的强度、硬度越高，塑性、韧性 越好 这是由于：晶粒越细，不仅晶界总面积越大，而且每个晶粒周围不同位 向的晶粒也越多，因此对塑性变形的抗力也越大，即强度硬度越大。 由 于晶粒越细单位体积内晶粒数目越多,故同时参 加变形的晶粒 数目也越 多,变形越均匀.这 减少了因变形 不均匀产生的 应力集中,使 金属能产生 较大的 塑性变形而不致破裂,此 外 晶粒越细,形成的晶 界越曲折,这可 阻碍裂纹的扩展,故 晶 粒 越细,不 仅强度高,而且塑性和韧性也越好. 九、用 45 号钢制造机床齿轮，什么样的工艺路线最合适？ 1、 机床齿轮： 工作条件 较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈 冲击。故可选择中 碳 钢 （如 45、40Cr) 工艺路线 ：下料－锻造－正火－粗加工－调质－精加工－高频淬火－低 温回火－粗磨 2、汽车、拖拉 机齿轮：工作条件受力较大，受冲击频繁，而且耐磨性、 疲劳强度、心部强度及冲击韧性要求较高。故选择低 碳钢(如 20CrMnTi) 工艺路线 ：下料－锻造－正火－切削加工－渗碳－淬火－低温回火－喷 丸－磨削加工 十、C 曲线 应用：分析热处理后产物的组织及性能。 v 1- -炉冷 P （退火） v 2- -空冷 S （正火） v 3- -油冷 T+M （淬火） v 4- -水冷 M＋ A 残 （淬火） v k- -临界冷 却速度 vk 举一反三： 分析以下热处理组织： 等温退火 P 等温淬火 B 分级淬火 M