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第十一章参考答案11-1试述影响材料强度的因素及提高强度的方法答：（1）影响材料强度的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
以钢为例，合金元素的加入可能产生固溶强化、沉淀强化、细晶强化，对提高钢材的强度有利。
对于同一化学成分的合金而言，组织结构不同，其力学性能也不相同。
为了提高其强度，可通过改变热处理工艺或加工工艺来实现。
一般情况下，降低形变温度或提高应变速率，合金的强度会增大。
（2）提高材料强度的途径：加工硬化/形变强化、固溶强化、第二相强化（沉淀强化和弥散强化）、细晶强化/晶界强度（较低温度）。
11-2试述影响材料塑性的因素及提高塑性的方法答：（1）影响材料塑性的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
杂质元素通常对塑性不利，合金元素的加入一般对提高材料的强度有贡献，在等强温度下，只有晶界强化可以提高强度的同时，提高其韧性，使材料获得细晶组织结构可提高其塑性。
一般而言，形变温度的降低或应变速率的提高对强度有利，而对提高塑性不利。
（2）提高材料塑性的途径：降低材料中杂质的含量、细化晶粒、加入韧化元素、加入细化晶粒元素、提高变形温度、降低应变速率。
11-4试就合金元素与碳的相互作用进行分类，指出1）哪些元素不形成碳化物？2）哪些元素为弱碳化物形成元素，性能特点如何？3）哪些元素为强碳化物形成元素，性能特点如何？4）何谓合金渗碳体，与渗碳体相比，其性能如何？答：1）非碳化物形成元素：Ni、Si、Co、Al、Cu等。
2）Mn为弱碳化物形成元素，除少量可溶于渗碳体中形成合金渗碳体外，几乎都溶于铁素体和奥氏体中。
3）Zr、Nb、V、Ti为强碳化物形成元素，与碳具有极强的亲和力，只要有足够的碳，就形成碳化物，仅在缺少碳的情况下，才以原子状态融入固溶体中。
4）合金元素溶入渗碳体中即为合金渗碳体，它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物，合金渗碳体比一般渗碳体稳定，硬度高，可以提高耐磨性。
金属材料及热处理练习题选择题1.将钢加热到适当温度，保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺，称为（）A.退火B.正火C.淬火D.回火2.碳素钢的主要成分是（）A.铁、硫B.铁、磷C.碳、硅D.铁、碳3.用于制作钉、铆钉、垫块及轻负荷的冲压件，应选用（）A.Q195B.45钢C.T12AD.W18Cr4V4.用于制作钻头、锉刀、刮刀等零件应选用（）A.45钢B.T12C.20CrMnD.H905.轴承的滚珠应选用（）A.1Cr18Ni9B.4Cr13C.GCr15D.ZGMn136.柴油机曲轴应选用（）A.HT200B.KTH350-10C.QT600-3D.HT1007.40Cr钢属于（）A.合金调质钢B.合金渗碳钢C.合金弹簧钢D.滚珠轴承钢8.38CrMnAlA钢的平均含碳量（）A.3.8%B.38%C.0.38%D.0.038%9.中温回火主要用于（）A.弹性零件B.硬而耐磨的零件C.具有综合性能的零件D.有塑性要求的零件10.制造机床床身应选用（）A.可锻铸铁B.灰铸铁C.球墨铸铁11.QT400-15是球墨铸铁的牌号，牌号中400表示抗拉强度不低于400N/mm2，15表示（）不小于15%。
A.断后伸长率B.断面收缩率C.疲劳强度12.调质钢的热处理工艺常采用（）A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.淬火+高温回火13.T10钢刮刀，要求60HRC，应采用（）回火方式。
A.低温B.中温C.高温14.形状复杂，力学性能要求较高，而且难以用压力加工方法成形的机架、箱体等零件，应采用（）来制造。
A.碳素工具钢B.碳素结构钢C.工程用铸钢15.小弹簧选用（）较合适。
A.08F B.65Mn C.4516.下列杂质是碳钢中有益元素的是（）A.Si、MnB.Si、SC.Mn、SD.Mn、P17.含碳量为0.50%的碳钢牌号是（）A.5钢B.50钢C.T5D.T5A18.制造切削速度较高的刀具（车刀、钻头等）和形状复杂，负载较重的成形刀具（铣刀、拉刀等）的材料是（）A.合金工具钢B.高速钢C.硬质合金D.碳素工具钢19.用合金量具钢制成的精度要求特别高的量具，为保证其尺寸的稳定性，其最终热处理为（） A.淬火+低温回火 B.淬火+冷处理 C.淬火+中温回火 D.淬火+高温回火20.对切削速度较高的刀具，要求其要有高的红硬性，即在高温时仍能保持高硬度和高耐磨性，一般高速钢能保持红硬性的温度范围是（）A.300-400℃B.550-620℃C.850-1000℃D.250℃以下21.合金渗碳钢渗碳后，须进行（）处理从而达到表面高硬度，高耐磨性和心部高强度并有足够的韧性。
常用热作模具钢的钢号、特点与应用1.外国钢号前面的符号“~”表示相近钢号。
2.ISO-国际标准 JIS-日本标准 KS-韩国标准 ASTM-美国标准UNS-美国标准 EN-欧共体标准 DIN-德国标准 BS-英国标准NF-法国标准ΓOCT-俄罗斯标准 SS-瑞典标准 UNI-意大利标准锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种1.大晶粒大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。
铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降，2.晶粒不均匀晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。
产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。
耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。
晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。
3.冷硬现象变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。
这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。
严重的冷硬现象可能引起锻裂。
4.裂纹裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。
裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。
如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。
5.龟裂龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。
在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。
引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。
40Cr化学成分40Gr力学性能40Cr调质硬度特性您好，欢迎来到阿里巴巴商人博客产品产品公司生意经批发直达求购信息资讯论坛商友40Cr化学成分40Gr力学性能40Cr调质硬度特性及用途热处理工艺40Gr(2011/03/21 19：52)40Cr是我国我国GB的标准钢号，40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。
调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。
钢的淬透性良好，水淬时可淬透到Ф28~60mm,油淬时可淬透到Ф15~40mm。
这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。
切削性能较好，当硬度为HB174~229时，相对切削加工性为60%。
该钢适于制作中型塑料模具。
根据标准GB/T 3077-1999对应国外标准：JIS G4053 ASTM A29/ISO 683-18：1996化学成分SiMnCrNiCU 40Cr0.37~0.440.17~0.370.50~0.800.80~1.10≤0.030≤0.035≤0.035≤0.030试样毛坯尺寸(mm)：25热处理：第一次淬火加热温度(℃)：850；冷却剂：油第二次淬火加热温度(℃)：-回火加热温度(℃)：520；冷却剂：水抗拉强度(σb/MPa)：≧ 980屈服点(σs/MPa)：≧ 785断后伸长率(δ5/%)：≧ 9断面收缩率(ψ/%)：≧ 45冲击吸收功(Aku2/J)：≧ 47布氏硬度(HBS100/3000)(退火或高温回火状态)：≦ 207【参考对应钢号】我国GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、德国DIN标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢号41Cr4、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS标准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、国际标准化组织ISO标准钢号41Cr4。
复习题1、力学性能定义？包括那些？什么叫金属材料强度？力学性能定义：指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。
力学性能包括：弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度。
金属材料强度：指金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
主要指标可分为抗拉（最基本强度指标）、抗压、抗弯、抗扭和抗剪强度。
2、什么叫钢的热处理？过冷度？冷脆？热脆？钢的热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。
（热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构的工艺。
）（钢在固定下采用适当方式进行加热、保温、并以一定的冷却速度冷却到室温, 改变钢的组织从而改变其性能的一种工艺方法, 称为钢的热处理。
）过冷度：指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值。
（熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。
）（纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。
）冷脆：材料在低温条件下的极小塑变脆断。
大多发生在体心立方和密排六方晶体结构。
有些金属，温度越低，变是越脆，同样一个工件不易变弯，而容易断裂，人们管这种现象叫冷脆。
“热脆：当钢在1100~1200度进行热加工时，分布于晶界的低熔点的共晶体熔化而导致开裂，这就是通常所说的S的“热脆”现象。
3、根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分哪几种？按溶质原子与溶剂原子的相对分布可分为：无序固溶体和有序固溶体。
固溶体分为三种：替代式固溶体、填隙式固溶体和缺位式固溶。
4、工程中常用的特殊性能钢有那些？工程中常用的特殊性能钢有：不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
5、加热是钢进行热处理的第一步，其目的是？目的是：使钢获得奥氏体组织。
6、衡量金属材料塑性好坏的指标有那些？塑性指标：是体现钢材塑造形变的数据体系指标。
工程材料复习题库判断题1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。
(×)2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。
(×)3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。
(×)4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。
(×)5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。
(√)6、一个合金的室温组织为α+β11 +(α+β)，则它由三相组成。
(×)7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。
(√)8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。
(√)9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。
(×)10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。
(√)11、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。
( × )12、物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。
( √ )13、共晶转变是在恒温下进行的。
( √ )14、铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
( × )15、热处理选用的钢一般为本质细晶粒钢。
( √ )16、热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。
( × )17、弹簧在热处理后再进行喷丸处理，目的是在表面形成残余压应力。
( √ )18、熔点为232℃的锡在室温下的塑性变形是冷加工。
( × )19、金属结晶时，冷却速度愈大，则结晶后金属的晶粒愈粗大。
( x )20、无论单晶体结构还是多晶体结构的金属都表现为各向同性。
(×)21、起优先和主导作用的形核方式往往是：非自发形核。
(∨)22、机床床身、导轨宜选用合金钢。
(×)23、共晶转变是在恒温下进行的。
(∨)24、只有C=0.77%的铁碳合金从高温缓冷到727℃时才会发生共析转变。
(×)25、高碳钢硬度比低碳钢高，而塑性、韧性比低碳钢低。
凿岩机钎尾选材、热处理工艺设计及分析金属材料工程10060127 XXX 杨瑞成教授隋然助教摘要钎尾在工作时直接承受凿岩机高频冲击和强力扭转，钎尾应具有足够的强度和韧性，高的表面强度和耐磨性以及高的疲劳抗力和一定的耐腐蚀性能，心部具有良好的韧性。
35SiMnMoV常用钎尾的热处理工艺流程为：锻造坯料—去应力退火—机械加工—渗碳—淬火—低温回火—校直—抛丸—精磨。
钎尾常见的缺陷是：表面硬度低、钎尾畸变过量、渗碳层深度不足、表面脱碳等，应该有相应的对策进行补救。
关键词：凿岩机；钎尾；35SiMnMoV；热处理；一、凿岩机凿岩机，利用钢钎的冲击和旋转作用在岩石上钻凿孔眼的石料开采机械。
主要用于开采石料或拆除废弃建筑物。
凿岩机有分风动式、电动式、内燃式和液压式四类。
液压凿岩机在金属矿山、煤矿岩巷、化工采矿、水电涵洞、铁路和公路掘进工程中使用非常广泛！液压凿岩机主要有冲击机构、回转机构、供水排水机构和防尘系统等多部分组成[3]。
二、钎尾的选材液压凿岩机的工作压力一般均在20MPa左右，有的可高达25MPa，每分钟冲击次数达到3000~4000次。
钎尾是螺纹连接凿岩钎具的重要组成部分，在工作时直接承受凿岩机高频冲击和强力扭转，将凿岩机活塞运动的冲击功从钎尾尾端传递到钎杆和钎头，进行凿岩作业，同时在凿岩机转动套的带动下传递扭矩，使整个钎具的系统转动。
钎尾内孔还受到快速流水的冲刷和矿水的腐蚀。
因而钎尾应具有足够的强度和韧性，高的表面强度和耐磨性以及高的疲劳抗力和一定的耐腐蚀性能，心部具有良好的韧性；能够承受凿岩机高频冲击和强力扭转；抵抗流水的冲刷和矿水的腐蚀[2]。
钎尾材料一般选用碳素钢或合金钢。
（一）碳素钢碳素钢的性能主要取决于含碳量。
按含碳量可以把碳钢分为低碳钢，中碳钢和高碳钢。
含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。
低碳钢在使用前一般不经热处理，碳含量在0.15％以上的经渗碳或氰化处理，用于要求表层温度高、耐磨性好的轴、轴套、链轮等零件。
昆明理工大学热处理综合实验指导书材料科学与工程学院实验中心2011年10月26日第一节概述热处理综合实验是对学生热处理棊础知识与综合技能的全面锻炼与考察，木实验要求学牛以常见机械零件为对象，对零件的工作坏境进行分析，并在实验室所能捉供试样的钢种范围内（Q235,20, 45, 40Cr, T8, T10钢）进行选材，再根据材料的基本性质设计相应的热处理工艺，以相同材质的试样进行热处理实验，实验完毕后测试锁度，以对实验效果进行判断。
实验步骤1、确定要制造的典型零件或工程构件，如：轴类、齿轮类、滚动轴承类、弹簧类、紧固件、曲轴、连杆、工具、模具零件、铸件等。
画出零件草图。
2、根据所要制造零件的服役条件（工作状态）,选择其材料（在Q23520, 45, 40Cr, T8, T10等几种钢中來确定）查阅所选材料的化学成分、热处理临界温度。
3、画出该零件的热处理工艺曲线，标明热处理技术要求。
第二节零件的选材本实验室可提供的材料有Q235, 20, 45, 40Cr, T8, T10,各种材料的基本性能与适用范围如卜：1、Q235, 20 钢Q235和20钢都属于碳素结构钢，其强度较低，很少淬火，无回火脆性。
冷变形塑性高、—•般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，切削加工性、冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不人而韧性要求高的零件，如杠杆轴，变速箱变速叉，齿伦，重型机械拉杆，钩坏等。
Q235和20钢因为含碳量较低，淬火后表面硬度值也不是太高，在36011BS〜4001IBS范围内。
所用的热处理一般选用化学热处理，像渗碳淬火等，一般不会肓接淬火，20钢渗碳淬火回火后的硕度在43HRC〜48HRC Z间。
2、45 钢45号钢也属于碳素结构钢，其含碳量高于20钢，硬度不高，易切削加工。
45钢调质处理后具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重耍的结构零件，特別是那些在交变负荷卜工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
特别说明：本复习题主要供同学们进一步学习本课程知识时使用，与考试题没有必然联系。
1．一紧固螺钉在使用过程中发生塑性变形，是因为螺钉以下哪个力学性能指标不足造成的？（A）A、屈服强度B、冲击韧性C、塑性D、刚性2．将钢材划分为低碳钢、中碳钢和高碳钢的标准是什么。
各有何用途？按钢中碳含量的多少划分，具体为：(1) 低碳钢wc≤％：焊接性和冷冲压工艺性好，可用来制造各种标准件、轴套、容器等。
也可通过适当热处理（渗碳、淬火、回火）制成表面高硬度、心部有较高韧度和强度的耐磨损耐冲击的零件。
如齿轮、凸轮、销轴摩擦片、水泥钉等。
(2) 中碳钢％＜wc≤％：通过适当热处理（调质、表面淬火等）可获得良好的综合力学性能的机件及表面耐磨、心部韧性好的零件。
如传动轴、发动机连杆、机床齿轮等。
(3) 高碳钢wc＞％：经适当热处理后可获得高的强度和屈强比，以及足够的韧性和耐磨性。
可用于制造小线径的弹簧、重钢轨、轧辊、铁锹、钢丝绳等。
3．指出材料牌号45、Q235、20、T10A、65Mn、ZG200-400的含义。
答：(1) 45：含碳量平均为%的优质碳素结构钢；(2) Q235是普通碳素结构钢，其屈服点不低于235Mpa；(3) 20是含碳量平均为%的优质碳素结构钢；(4) T10A是含碳量平均为1%的高级优质碳素工具钢；(5) 65Mn是含碳量平均为%，含锰量较高的优质碳素结构钢；(6) ZG200-400是屈服点不低于200MPa、抗拉强度不低于400MPa的工程用铸钢。
4．指出材料牌号20Cr、16Mn、20CrMnTi、40Cr、60Si2-Mn、GCrl5是什么钢？并说明牌号中字母和数宇的含义。
答：(1) 20Cr是合金渗碳钢，碳的平均含量为%，铬的含量小于%；(2) 16Mn是普通低合金结构钢，碳的平均含量为%，锰的含量小于%；(3) 20CrMnTi是合金渗碳钢，碳的平均含量为％，合金元素铬、锰、钛的含量均小于%；(4) 40Cr是合金调质钢，碳的平均含量为%，铬的含量小于%；(5) 60Si2Mn是合金弹簧钢，碳的平均含量为%，含硅量平均为2%，锰的含量小于%；(6) GCr15是滚动轴承钢，含碳量在%~%范围内，铬的含量平均为%。
20crmnmo热处理工艺及硬度20CrMnMo是一种低合金高强度钢，具有优异的机械性能和热处理可塑性。
热处理工艺对于该钢的性能提升至关重要。
本文将从热处理工艺和硬度两个方面探讨20CrMnMo钢的特点及其处理方法。
一、热处理工艺热处理是通过对金属材料进行加热和冷却过程的控制，改变其组织和性能的方法。
对于20CrMnMo钢，常用的热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火。
1. 退火退火是通过将材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，以消除应力和改善材料的塑性和韧性。
对于20CrMnMo钢，常用的退火工艺是将材料加热到850~880℃，保温1~2小时后，以慢速冷却至室温。
2. 正火正火是通过将材料加热到一定温度，保温一段时间后，以适当速度冷却，以获得较高的硬度和强度。
对于20CrMnMo钢，常用的正火工艺是将材料加热到850~880℃，保温1~2小时后，以水冷或油冷。
3. 淬火淬火是通过将材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却，使材料获得高硬度和高强度。
对于20CrMnMo钢，常用的淬火工艺是将材料加热到840~860℃，保温10~30分钟后，迅速冷却至室温。
4. 回火回火是通过将淬火后的材料加热到一定温度，保温一段时间后，以适当速度冷却，以获得一定硬度和韧性的平衡。
对于20CrMnMo 钢，常用的回火工艺是将材料加热到200~500℃，保温时间根据要求决定，然后以适当速度冷却。
二、硬度硬度是材料抵抗外力侵入的能力，是评价材料抗压、抗切削和抗磨损性能的重要指标。
对于20CrMnMo钢，经过适当的热处理工艺后，其硬度会有所提高。
经退火处理后的20CrMnMo钢，硬度一般在HB200左右，具有较好的塑性和韧性，适用于一些对材料韧性要求较高的场合。
经正火处理后的20CrMnMo钢，硬度会有所提高，一般可达到HB250~300，具有较高的强度和硬度，适用于一些对材料强度要求较高的场合。
经淬火处理后的20CrMnMo钢，硬度会大幅提高，一般可达到HRC50~60，具有优异的强度和硬度，适用于一些对材料耐磨、耐冲击和承载能力要求较高的场合。
