西安工业大学

1. 高锰钢平衡态、铸态、热处理态与使用态各就是什么组织？为何具有抗磨性？为什么空冷可得到大量马氏体,水冷得到全部奥氏体？

平衡态:奥氏体; 铸态:奥氏体加碳化物 (碳化锰);热处理态:奥氏体、铁素体与碳化物;使用态:心部奥氏体组织,外部为马氏体。

原因:在冲击载荷作用下,表面形变诱发马氏体转变,表面硬度提高,而心部仍为韧性的奥氏体组织,因此具有高的抗磨性。

高锰钢平衡态为奥氏体,通过水韧处理,将钢加热到热处理范围使碳化物充分溶入奥氏体中,然后水冷防止碳化物的析出,且由于锰元素对奥氏体区的稳定,保 证获得单相的奥氏体组织。且由于锰元素的存在,降低Ms点故马氏体转变延迟而慢冷提高Ms点,促进马氏体转变。故空冷得到马氏体,又因为马氏体转变的不完全性,故得到大量马氏体。水冷得到全部奥氏体。

2. 提高钢热强性的途径有哪些？并说明其具体措施？

提高合金基体的原子间结合力,强化基体。(熔点提高,金属原子间结合力提高;对一定的基体,通过合金化提高固溶体原子相结合力)

晶界强化(耐热钢要适当“粗化晶粒”,减少晶界数量,从而提高蠕变抗力,同时采用合适的合金化措施)

第二相强化(要提高热强性,弥散相应具备高温强度,高温稳定性;高温下不易聚集长大;不易与金属基体做合金元素交换等特性)

3. W18Cr4V钢制作盘型铣刀,其Ac1在800℃左右,但淬火加热温度在1280℃,淬火加热温度为什么这么高？560℃三次回火,为什么？能否用一次长时间回火代替三次回火？使用状态下的显微组织就是什么？

该钢要求很高的红硬性,而红硬性取决于固溶于马氏体中的合金元素。尤其就是强K形成元素,所以应提高淬火温度以提高红硬性,但温度高于1300℃晶粒容易粗大,所以在不过热的条件下,尽量提高淬火温度以保证奥氏体中固溶多的合金元素,以保证高的红硬性。

560℃为二次硬化峰值温度,560℃回火可达到最佳的二次硬化效果,为降低线条A量,两次回火可使其降到5%以下,第三次回火就是消除二次淬火的应力。使用状态下显微组织主要为回火马氏体加碳化物加残余奥氏体。

4. 在实际生产中,用灰口铸铁制成的薄壁铸件上,常有一层硬度高的表面层(白口),致使机械加工困难,分析形成高硬层的原因并指出改善方法？

为提高灰铸铁力学性能,配料时有意降低碳、硅含量或稍增大铸件的冷却速度,有利于碳化物的析出,造成铸件表面与薄壁处产生白口组织。可采用退火或正火消除。退火工艺为加热到850~950℃,保温2-5小时,随炉冷至500~550℃,再出炉空冷。

5. 分析铸造铝合金的变质机理及铝合金的强化机制？

变质处理即通过在金属液中加入变质剂,增加形核核心,以细化晶粒与改善组织。

铝合金无固态相变,不能通过热处理方式进行强化,可通过固溶加时效处理进行强化与通过退火处理改善加工性能。通过固溶处理形成过饱与固溶体组织,为后续时效处理做准备,时效即固溶后静置一段时间铝合金强度升高的现象。

6. 分析钛合金、铝合金、钢的热处理强化的异同点？

答:铝合金无固态相变,钢与钛合金均具有相变,钛合金固溶过饱与时立即发生相变,而钢过饱与时不发生固态相变。钛合金的强化热处理兼有钢与铝合金的特点,但又有一定的区别,其主要异同点有:钢与钛合金淬火都可以得到马氏体,但钢的马氏体硬度高,强化效果大(间隙固溶体)回火使钢软化,而钛的马氏体硬度不高,强化效果不大(置换式固溶体)时效使合金弥散强化。成分一定的钢或铝合金,只有一个强化机理,而成分一定的(α+β)钛合金却视淬火温度不同,有两种不完全相同的强化机制,当加热温度较高时,β相中所含的β相稳定元素小于临界浓度,淬火转变为马氏体,时效时马氏体分解为弥散相使合金强化,若加热温度较低,β相中所含β稳定元素大于临界浓度,则淬火得到β相,时效时βm分解为弥散相使合金强化。

7. 选择适宜材料并说明常用的热处理方法及组织。

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