机械工程材料及热处理问题常见知识

机械工程材料及热处理问题常见知识

1、碳钢的分类？

答：1)按钢的含碳量分类：低碳钢≦0.25%C中碳钢0.30-0.55%C高碳钢≥0.60%C 2) 按钢的质量分类：普通碳素钢：S、P 含量分别≦0.055%和0.045%；油质碳素钢：S、P 含量均应≦0.040%；高级油质碳素钢：S、P 含量分别≦0.030%和0.035%；3)按通途分类：碳素结构钢：主要用于制造各种工程结构和机器零件。一般属于低碳钢和中碳钢。碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模具。一般属于高碳钢。

2、优质碳素结构钢的表示方法？

答：1)正常含锰量的优质碳素结构钢：对于含碳量小于0.25%的碳素结构钢，含锰量为0.35-0.65%；而对于含碳量大于0.25%的碳素结构钢，含锰量为

0.5-0.8%，这类钢的平均含碳量用两位数字表示，以0.01%为单位。如钢号20，表示平均含碳量为0.20%。2)较高含锰量的优质碳素结构钢：对于含碳量为0.15-0.60%的碳素结构钢，锰含量为0.7-1.0%；含碳量大于0.60%的碳素结构钢，锰含量为0.9-1.2%。这类钢的表示方法是在含碳量的两位数字后面副以汉字锰或化学符合“Mn”。例如20Mn表示平均含碳量为0.2%，含锰量为

0.7-1.0%。

3、什么是钢的热处理？

答：所谓钢的热处理就是通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的一种加工工艺。钢的热处理最基本类型为：1)普通热

处理。包括退火、正火、淬火和回火。2)表面热处理。包括表面淬火（火焰加热、感应加热（高频、中频、工频））和化学热处理（渗碳、氮化、碳氮共渗及其他）。

4、简述正火与退火的区别？

答：1）正火冷却速度比退火稍快，正火后的组织比退火细，硬度和强度有所提高。2）正火用于亚共析钢和共析钢时，可作为预先热处理，使材料获得合适的硬度，便于切削加工；用于过共析钢时，可抑制或消除二次渗碳体的形成，以便其球体化。普通结构件通常以正火作为最终热处理。3）正火是一种操作简单、成本较低、和生产率较高的热处理工艺，故一般普通结构构件应尽量采用正火代替退火。

5、了解齿轮材料及热处理工艺？

答：常用的齿轮材料是优质碳素钢、合金结构钢、铸钢、和铸铁。一般多采用锻件和榨汁钢材。当齿轮轮胚较大不易锻造时，可采用铸钢。开式低速传动可采用灰铸铁，球墨铸铁可代替铸钢。齿轮常用的热处理方法有，表面淬火、渗碳淬火、调质、正火和渗氮处理。

6、钢的退火和正火的目的？

答：1)软化钢件以便进行切削加工；2)消除残余应力，以防钢件的变形和开裂；

3)细化晶粒，改善组织以提高钢的机械性能；4)为最终热处理（淬火回火）做好组织准备。

7、什么是合金钢？

答：为了提高钢的机械性能、工艺性能和物理、化学性能，在冶炼时特意往钢中加入一些合金元素，这种钢就称为合金钢。

8、机械制造常用的材料？

答：钢材—碳素钢、合金钢，铸铁—含碳量高的铁碳合金，铜合金—黄铜、青铜，非金属材料—塑料、橡胶等。

9、合金结构钢的分类及编号？

答：合金结构钢主要包括普通低合金钢、易切削钢、调质钢、渗碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢等几类。合金结构钢的编号原则是依据国家标准规定，采用数字+化学元素+数字的方法。前面的数字表示钢的平均含碳量，以万分之几表示，合金元素直接用化学符合（或汉字）表示，后面的数字表示合金元素的含量，以平均含量的百分之几表示，合金元素的含量少于1.5%时，编号中只标明元素。若为含硫、磷量较低（S≦0.02%，P≦0.03%）的高级优质合金钢，则在钢号的最后加“A”（或高）字。

10、40Mn2钢淬火加热时，为什么热敏性比较大？

答：在C%较低时，Mn可以细化珠光体。在C%较高时，Mn加强了C促进奥氏体晶粒长大的作用。且降低了A1温度，因此40Mn2钢过热敏感性比较大。

11、写出下列牌号数字及文字的含义Q235-F、KTZ450-06？

答：Q235-F表示普通碳素结构钢，其屈服强度为235MPa F表示是沸腾钢。KTZ450-06表示珠光体基体的可锻铸铁。其表示最低抗拉强度为450 MPa、最小伸长率6%

12、铁碳合金中基本相是那些？其机械性能如何？

答：基本相：铁素体、奥氏体、渗碳体。1) 铁素体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。2) 奥氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。3) 渗碳体硬度很高而塑性和韧性几乎为零、脆性大。

13、什么是硬度？影响硬度值大小的因素有哪些？常用的硬度检验方法有哪些？

答：1) 硬度是表征金属在表面的局部体积内抗变形或破坏的能力，即表示材料的软硬程度。2) 影响硬度值大小的因素有：材料的成份和显微组织、测量方法和条件。3) 硬度的检验方法有：布氏硬度HB、洛氏硬度HRA、HRB、HRC、维氏硬度HV、里氏硬度HL。

14、为什么球墨铸铁的强度和塑性都要比灰口铸铁好？

答：球铁中石墨呈球形，灰口铁石墨呈片状。球状石墨堆基体的切割作用和石墨的应力集中效应大大小于片状。球铁基体的利用率大大高于灰口铁，所以球墨铸铁的强度和塑性都要比灰口铁好。

15、轴承钢应满足哪些性能要求？

答：1) 高的接触疲劳强度和抗压强度。2) 高的硬度和耐磨性。3) 高的弹性极限和一定的冲击韧度。4) 有一定的抗蚀性。

16、什么是钢的调质？调质处理的目的是什么？

答：淬火+高温回火=调质调质的目的：1）调质可以使钢的性能、材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有综合机械性能。2）调质后得到回火索氏体。

17、一般在钢的冶炼中为什么要严格控制杂质元素S、P含量？

答：S元素在钢中会形成低熔点（989℃）FeS，在1000℃以上的热压力加工过程中会熔化，使钢在热力加工中产生热脆；P元素在钢中会形成硬脆的Fe3P相，是钢在冷加工中产生应力集中而发生冷脆。所以一般的钢中S、P常看做杂质元素，应严格控制其含量。

18、在生产实际中，如何利用锉刀来鉴定普通钢材的硬度？

答：在生产实际中，利用锉刀可以鉴定普通钢材的硬度，硬度大的，锉削难，硬度小的锉削易，从而就能大致判断出钢的含碳量。低硬度的钢材用任何锉刀都能锉动，中硬度有钢材只能用细锉或油光锉才能锉动，粗锉就锉不动了，高硬度的钢材只有油光锉才能锉动。实践中通过锉削感觉鉴定硬度情况如下：低硬度：HRC40，中硬度：HRC40-50；高硬度：HRC50以上。

19、45#钢的含碳量是多少？

答.0.45%；

20、某仓库内100根20钢和40钢热轧钢棒被混在一起，试问可用何种方法加以鉴别？

答：最简便的方法是测定其硬度。

21、晶体中弹性变形和塑性变形有何区别？

答：区别在于是否产生不可恢复的永久变形。

22、产生冷变形强化的实质是什么？

答：实质是位错密度增加。

23、细晶强化、冷变形强化、固溶强化及弥散强化的含义是什么？

答：1) 借助晶粒细化提高材料的强度、硬度，改善材料塑性的方法称为细晶强化；2) 塑性变形中金属强度增加而塑性下降的现象称为冷变形强化，其实质是位错密度的增加，即属于位错强化；3) 因溶入溶质元素使溶剂金属强度、硬度提高的现象称为固溶强化；4) 利用细小弥散的稳定质点，提高合金强度的方法称为弥散强化。

24、解释下列现象：某些合金钢在锻造和热轧后，经空冷可获得马氏体组织在相同调质处理后，合金钢具有较好的力学性能。

答：是因为合金元素明显提高了钢的淬透性，C曲线显著右移，临界冷却速度大大降低，故空冷可获得马氏体组织。在相同调质处理后，合金钢具有较好的综合力学性能，是因为合金元素的加入，提高了钢的回火稳定性，在获得形态强度指标的同时，可采用更高的回火温度，塑性和韧性得到较好的恢复。

25、什么叫淬火？为什么要淬火？

答：将钢加热到一定温度，然后急剧冷却下来，阻止奥氏体向珠光体转变，使其成为具有高硬度的马氏体组织，这种热处理方法称淬火。一般淬火是为了达到以下目的：1）增加工作面硬度及耐磨性；2）为随后的回火获得一定的机械性能而预先进行淬火；3）改变钢的某些物理及化学性质。