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主要受形成温度和含碳量影响:
1)T>350形成板条M,T<200形成片状,M350~250之间为混合M(两者均有);
ωc%<0.2%板条M,ωc%>1%片状M;
二者之间混合M。
9.什么是第二类回火脆,第二类回火脆性的产生与哪些因素有?
在生产中应采取哪些抑制第二类回火脆性的产生。
碳钢在250~400℃回火后,冲击韧度下降,出现脆性,这中脆性称为第一类回火脆性:
对于镍铬等合金钢在450~600℃回火时韧度再次降低,由此产生的脆性称二类回火脆性或高温回火脆性。
造成原因:
Sn、Sb、As、P等杂质在原A晶界偏聚有关。
防止措施:
1)加入Mo等合金元素抑制高温回火脆性。
2)在回火脆性以上温度回火后快冷;
3)在淬火回火处理中增加一次两相区(α+γ)温度的加热淬火处理。
10.M相变的特点是?
答:
1)转变的无扩散性;
2)共格切变和浮凸现象;
3)惯习面和位向关系;
4)长大速度极快;
5)M转变量只与转变温度有关与时间无关;
6)转变不完全;
7)A稳定化;
8)M相变塑性。
2.2钢的整体热处理
1.退火主要分哪几类(至少说出七中),中碳合金钢最好采用那种退火工艺?
退火分类:
完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、预防白点退火、去应力退火、再结晶退火、均匀化退火、稳定化退火。
中碳合金钢最好采用完全退火或等温退火。
2.大件高碳工具钢,合金钢最好采用那种球化退火工艺?
画出T10A钢等温球化工艺曲线?
最好采用等温球化退火。
T10A保温温度(760±
10)℃,等温690℃×
2~3h;
300~500出炉空冷。
3.消除过共析钢中的网状渗碳体最好采用那种工艺?
采用正火;
第一次正火ACcm+(100~150),使网状渗碳体溶解,第二次正火ACcm+(30~50);
细化A晶粒。
4.20GrMnTi钢锻件要获得硬度为160~180HBS且组织均匀,F+P组织为1级应采用什么正火工艺?
其冷却速度应控制多少?
工艺:
950℃×
1.5h炉冷至640×
2h等温后出炉空冷,析出先共析铁素体,组织也较均匀但是出现了带状组织。
低碳合金钢在冷却速度太慢时,极易出现带状组织。
最后采用950℃×
2h,后倒入150~200炉中随炉冷却。
冷速应控制在33~38℃/min之间。
5.什么是延时淬火、双介质淬火、M分级淬火、B等温淬火?
延时淬火:
工件在进入冷却剂之前先在空气中预冷[预冷时间(min)=12+(危险截面厚度/面积)×
(3~4)]以减少内应力的淬火工艺。
双介质淬火:
工件一般先在水中冷却(冷却时间一般按3~5min/s,大截面合金钢0.3~0.6mm/s计算),待冷至M转变点附近,立即进入油中缓冷的淬火工艺。
M分级淬火:
工件A化后先浸入稍高/低于M点的液态介质中,保持适当时间[1~5min或(30+5d)s估计(d为零件有效厚度/mm)],待内外温度一致后取出空冷,以获得M组织的淬火工艺。
B等温淬火:
工件A化后快冷至B转变温度范围(260~400℃)等温保持,使A转变为B的淬火工艺。
6.钢的淬硬性和淬透性有何区别?
淬硬性指钢在理想条件下进行淬火硬化所达到的能力。
淬透性指在规定条件下,决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
7.防止45钢工件淬裂的主要措施?
1)避免危险尺寸,稍微改变易产生应力集中的部位,如加大倒角/圆角、采用合适的装夹及浸入方式。
2)改进工艺,较低的淬火加热温度,较短的保温时间,可减少组织及热应力。
3)改进淬火介质,调整冷速,减小淬火畸变。
8.校直的主要方法有那几种?
冷压法、热压法、热点法、加压回火法、回火余热法、反击法。
9.什么叫调质处理?
调质处理后获得什么组织?
调质指的是淬火加高温回火热处理工艺,调质后组织为回火索氏体(S)。
10.试写出两中20Gr钢强韧化热处理工艺?
(最少两种)
1)分级淬火,880℃×
15min淬入200℃硝盐保温20min,后淬油;
200℃×
1h盐浴回火。
强化效果最好。
2)880℃×
15min淬油;
780℃×
15min保温后淬入400℃硝盐5min;
经200℃×
具有最好的强塑性配合,有良好的冷成形加工性。
3)860℃×
综合力学性能优于个类两相区淬火。
2.3钢的化学热处理
1.加速化学热处理的主要途径?
1)应用分段控制法;
2)复合渗处理;
3)高温扩散;
4)采用加速扩散的新材料;
5)化学和物理催渗。
2.滴注式渗碳提高渗碳速度与调节碳势的主要措施?
1)低碳势加热,温度升至850~870℃,滴甲醇改为滴乙醇,可以降低炉气中的CO2含量,缩短提高碳势的时间。
2)快速提高炉气碳势采用煤油以1.25~1.5mL/min的滴速来提高碳势。
3)渗碳期的调节,渗碳液的比例按3/4乙醇,1/4煤油滴注对炉气总CO波动影响小,能够保证炉气充分稳定。
3.渗碳层出现大块网状碳化物的原因及防止措施?
主要原因是渗碳时表面碳浓度过高而引起的。
防止措施有;
1)适当提高渗碳后的淬火温度;
2)采用两次淬火或正火+淬火;
3)调质处理;
4)渗碳后快冷也可减少形成网状碳化物的可能性。
4.气体碳氮共渗过程中已知煤油滴量为105滴/min(1ml=24滴)计算氨气的供给量?
1)计算每分钟滴注煤油体积;
105/24=4.375ml/min;
2)计算气态煤油体积:
4.375×
750=3281.25ml/min=3.3L/min.(煤油气化比为1:
750);
3)计算氨气供给量:
3.3×
0.45=1.5L/min。
(通氨气量取40%~50%体积分数比较好,因此按45%计算)
5.矿用牙轮钻头、碳氮共渗层深2.6~3mm,硬度58~62HRC,表层为均匀分布的点状碳化物和细马氏体及少量残留的奥氏体,制定其气体碳氮共渗工艺。
选材用20GrMo钢,渗碳工艺如下图所示。
渗后进行910℃×
20min淬火,油冷(50~110℃),二次加热淬火810℃×
20min,50℃三硝盐水溶液(NaNO225%+NaNO320%+KNO325%)冷却;
250℃×
2h空冷。
6.什么是碳氮共渗的黑色组织?
如何防止此类缺陷的产生?
黑色组织是碳氮共渗表层中出现的黑点、黑带和黑网。
防止措施1)渗层中氮含量不宜过高,一般超过ωN0.5%就易出现点状黑色组织;
渗层中氮含量也不宜过低,否则易形成托氏体网。
因此,氨的加入量要适中,氨气量过高,炉气露点降低,均会促使黑色组织的出现。
7.渗硼剂包括哪几部分?
选择渗硼剂的原则?
渗硼剂包括供硼剂、活化剂、还原剂和填充剂(膏剂渗硼还有粘结剂)。
选择原则1)渗速快,渗层质量好;
2)渗剂渗硼后松散、无粘结、便于清理;
3)原料廉价、便于商品化生产;
4)减少污染,改善劳动条件。
8.简述热浸渗铝的工艺流程。
工艺流程:
脱脂水洗除锈温水洗助镀烘干热浸扩散或抛光处理水洗清理干燥检验。
9.简述热浸镀锌的工艺流程。
波形梁碱洗脱脂水清洗酸洗除锈水清洗助镀处理烘干热浸镀锌去锌瘤冷却钝化处理漂洗干燥。
2.4表面淬火
1.简述感应加热淬火基本原理?
利用通入交流电的加热感应器在工件中产生一定的频率的感应电流,感应电流的肌肤效应使工件表层被快速加热到奥氏体区后,立即喷水冷却,使工件表层或得一定深度的淬硬层。
2.零件感应加热淬火有哪四项基本技术要求?
1)表面硬度。
2)硬化区。
3)硬化深度。
4)金相组织。
3.普通高频感应加热淬火,超高频冲击淬火,大功率脉冲感应加热淬火各有什么特点?
参见课本170页表格;
主要参数区别
频率
淬硬层
深度/mm
淬火面积
/mm2
组织
畸变
淬火硬度
适用范围
普通高频感应加热
几百kHz
0.2~2.5
有连续移动决定
M
不可避免
比电炉高
大、中件
超高频冲击
几十MHz
0.05~0.5
10~100最大宽度3
极细M
极小
超常硬度
小、薄件
大功率脉冲
几百MHz
0.1~1
100~1000最大宽10
细M
中、小件
4.请写出按零件要求的淬硬层深度δ选择电流频率时应满足的经验公式。
≤f
≤
5.感应加热淬火时,同时加热的比功率及移动加热淬火时的比功率分别采用多少?
同时加热的比功率一般采用0.5~4.0kW/cm2;
移动加热比功率一般采用>1.5kW/cm2。
6.深层感应加热淬火应注意哪几个问题?
1)零件结构设计合理。
2)正确选用钢材。
3)正确选用热处理工艺参数。
4)设计合适的感应器。
5)合理安排淬火前后的加工顺序,正确控制加工余量。
7.感应器设计应注意哪几个问题?
1)感应器与零件的间隙。
2)感应器高度。
3)感应器有效圈厚度。
主要决定于电源频率、感应器强度、刚性及经济性。
4)感应器喷射孔设计的合理性(间隙、布局、密度、角度、孔径、管径、数量、分布)。
8.如何设计轴类高效连续淬火感应器?
一般由三匝构成,单匝部分为预热圈,双匝部分可产生一个闭合的叠加磁场,以达到快速升温的效果。
9.感应加热淬火常见的主要质量问题及产生的原因?
1)开裂原因有①冷速过急且不均;
②回火不及时或不均;
③温度过高或不均;
④零件设计不合理;
⑤技术要求不当等。
2)淬硬层过深或过浅原因有①时间过长过短;
②频率过高或低;
③功率过大或小;
④淬火介质温度、压力、成分不当。
3)表面硬度过高或过低原因有①回火参数不合理;
②ωC%过高或低;
③淬火介质成分、压力、温度不当;
④脱碳,加热温度低。
4)表面硬度不均①加热和冷却不均;
②感应器结构设计不合理;
③材料组织有偏析或脱碳。
5)表面熔化原因有①加热时间过长;
②感应器设计不合理;
③零件有尖角、空、槽等;
④材料表面有裂纹缺陷。
10.火焰淬火操作中应注意哪八个问题?
1)根据零件和技术要求选择合适喷嘴。
2)打开氧气阀门,吹出管路中不纯的气体,压力0.2~0.6MPa;
3)按规定制取乙炔气体,压力0.05~0.12MPa。
4)点火顺序;
先开少量乙炔点燃,逐渐加大流量,再开氧气将火焰调至中性,检查各孔强度是是否一致。
5)淬火时火焰稳定,速度均匀。
6)熄火顺序:
先关氧气后乙炔,最后关闭喷水器。
7)专人检测乙炔发生器的工作,气压超过额定值,必须立即放散。
8)淬火后的零件及时回火。
时间一般不超过4h。
2.5铸铁热处理
1.铸铁在固态其相变有何特征?
1)铸铁是Fe-C-Si三元合金。
2)控制铸铁石墨化过程可获得不同数量与形态的F+P。
3)控制A化T、h及冷却条件可调整A及转变产物的含碳量。
4)碳远距离扩散,其受T和化学成分等因素影响,并对相变过程及转变产物含碳量产生相当大的影响。
5)热处理不能改变石墨形态和分布特征,铸铁热处理效果与铸铁基体中石墨形态有密切关系。
2.制定白口铸铁犁铧的等温淬火。
A化900±
10℃保温1h,等温290±
10℃保温1.5h。
3.为获得强度高、耐磨性好的珠光体基体组织的灰口铸铁应采用什么退火工艺及其主要的工艺参数?
以70~100℃/h升温,900~960℃保温1~4h;
空冷。
或空冷至600时转入炉中控制冷速50~100℃/h,冷至300℃出炉空冷。
4.制定球墨铸铁要获得下B氏体组织的等温淬火工艺。
A化860~900℃保温1~4h,等温260~300℃保温1~2h,60~90℃油冷。
5.制定黑心可锻铸铁的石墨化退火工艺。
冷炉随炉升温,升温速度40~90℃/h,910~960℃保温2~12h;
650℃出炉空冷。
2.6有色金属热处理
1.铸铝合金热处理可分为哪几类?
(可用符号表示)铸铝合金铸件时效可分为哪几类?
可分为;
T1人工时效,T2退火,T4淬火+自然时效,T5淬火+不完全人工时效,T6淬火+完全人工时效,T7淬火+稳定化回火,T8淬火+软化回火。
时效有:
1)完全人工时效,2)不完全人工时效,3)稳定化时效。
2.变形铝合金热处理可分为哪六种?
各自的目的是什么?
答:
有1)
编号
名称
目的
1
均匀化(扩散)退火
消除合金铸锭中的晶内偏析,使合金具有良好的压力加工性能。
2
再结晶退火
消除各种加工应力,提高塑性。
3
去应力退火
消除应力、保持强度。
4
回归处理
恢复得到过饱和固溶体淬火相,使合金重新软化,便于加工、校形等。
5
淬火
获得过饱和固溶体,为提高强度、硬度等综合性能做显微组织上的准备。
6
时效
产生无数个极小的片状物(富铜区),弥散在金属晶体中,阻碍晶格滑移,使金属强度硬度提高。
3.变形铝合金淬火后为什么要进行时效处理?
因为淬火后的过饱和α固溶体呈不稳定的组织,因此要进行时效。
4.变形黄铜防季节性破裂的退火工艺?
去应力退火(250~300)℃×
(2~4)h空冷(低温退火空冷)
5.铸造铜锡合金采用什么退火工艺可改变铸件偏析,提高铸件力学性能?
均匀化退火(600~700)℃×
(3~5)h水冷。
(一般炉冷,锡青铜例外)
6.铍青铜软态分级最佳热处理工艺?
答;
固溶处理780℃×
30min,人工时效210℃×
1.5h+320℃×
2h
7.钛合金可进行哪几类热处理?
有退火(完全退火、不完全退火、等温退火、稳定化退火和去氢退火,淬火与时效。
8.TC4钛合金锻件改善力学性能的热处理工艺?
1h水冷+780℃×
3空冷,能够显著改变α相的数量、形态及分布提高力学性能。
9.钛合金为什么要进行稳定化退火?
稳定化退火是使α+β相钛合金的组织尽可能接近平衡状态,以避免合金组织在较高温度下,因应力的长期作用而失去稳定性,保证合金具有稳定的力学性能。
10.镁合金淬火为什么不能在盐浴炉中进行?
因为在盐浴中加热镁合金容易着火或发生爆炸。
2.7工模具热处理
1.高速钢预处理工艺有哪几种?
可减少热处理变形又能提高工具性能、节约能源是那种退火工艺?
有普通退火、球化退火、等温退火、循环退火、锻造后快速球化退火及调治处理。
用循环退火代替等温退火可缩短加热时间,细化A晶粒,改善组织,提高强度、韧性和高速钢焊接工具的结构强度,而且有利于消除高速钢的淬火过热,防止晶粒异常长大和形成奈状断口。
2.高速钢直柄麻花钻头采用哪种热处理工艺使用寿命更高?
W6Mo5Cr4V2高速钢经1200~1240℃分级淬火和540~560×
3次回火,硬度63~66HRC.后进行氧碳氮硫硼五元共渗化学热处理使用寿命长。
渗后化合物层分三层,黑色外层约1~3μm,由Fe3O4、FeS及Fe3BO5组成。
灰白色中层约1~3μm由Fe3O4、Fe3N组成。
黑色里层约1μm厚其上分布大量碳化物颗粒。
3.高速钢刀具深冷处理为什么能提高刀具使用寿命?
深冷后获得4%左右(体积分数)稳定残留奥氏体,残留奥氏体中存在大量内部位错缠结而使其自身强化;
深冷过程中转变的片状不完全孪晶马氏体,含有碳及合金元素量较高,是强化了的α固溶体;
深冷处理过程并回火候能析出比常规热处理尺寸小而多地片状MC型碳化物,使高速钢抗回火性、塑韧性和耐磨性提高。
4.试述CrWMn钢高精度量具热处理工艺?
5.T8钢卡尺采用什么热处理工艺更能保证质量,又可节约能源?
1)盐浴炉整体淬火,尺身局部回火:
780~790×
4~4.5min加热,在150~180硝盐冷却2~2.5min,冷透后立即将尺身浸入390硝盐内局部回火0.5h,然后160~180×
2h回火。
6.5CrMnMo钢连杆热锻模采用什么强韧化复合热处理工艺寿命最高?
580×
4h渗氮+900×
7h渗硼后淬油(板条M)+280等温(B下)+500×
5h回火(M/B下复合组织)。
7.挤压白铜的热挤压模具选用什么材料,采用什么化学热处理工艺可显著提高挤压模具使用寿命?
4Cr3Mo3W4VTiNb(GR)稀土催渗碳氮硫三元共渗热处理工艺。
表层为多孔硫化物,氧化物及少量碳氮化合物层;
次表层为铁的硫化物;
第三层为硫化物与碳氮化合物的过度层;
第四层是碳氮化合物层;
第五层是含氮的M及基体回火M层。
8.铝合金压铸模通常选用什么材料,采用什么化学工艺,生产周期短,设备简单,操作方便,又能提高模具寿命?
3Gr2W8V气体氮碳共渗处理。
4.5h,50%ω甲醇+50%NH3,油冷。
化合物层深9.3μm,扩散层深0.2mm。
9.简述冷作模具钢(CrWMn钢)的微细化热处理工艺?
970A化后油冷+560回火+820加热保温后280等温1h+200回火。
10.T10A钢冲裁凹模(组合模具)控制变形的热处理工艺?
11.QT500-7球墨铸铁大型拉伸凹模的热处理工艺?
600~650预热+890淬入盐水中冷却至550入油冷至250入热油(180~220)进行分级淬火+160~180×
5~7h回火。
12.制作塑料、胶木、陶土等制品的精密模具选用什么模具材料更好?
8Cr2MnMoWVS;
热处理工艺:
860~880加热,保温时间2min/mm,空冷淬火;
580~620×
2.8表面处理(表面工程技术)
1.表面处理有什么特点?
1)它主要作用于基体表面,对内部组织与性能影响不大。
2)表面处理兼装饰和防护功能。
3)成为制造新材料的主要方法。
4)表面涂(镀)、表面合金化代替整体合金化,使普通材料具有特殊性能,降低生产成本。
5)沉积、掩膜、光刻和表面微细加工时制作大规模电路、光路等元、器件的基础技术。
6)二维表面处理技术发展为三维零件制造技术,降低了零部件制造成本,使设计与生产速度成倍提高。
2.简述发蓝工艺的几个主要操作过程?
操作时的注意事项?
脱脂—酸洗—发蓝—皂化—浸油;
注意事项:
1)装筐应避免重叠,最好点接触;
2)严格控制发蓝溶液浓度、温度和发蓝时间。
注意经常去掉浮渣和沉淀。
3)经常翻动发蓝槽中的工件。
4)配盐酸时,应将酸沿槽壁缓慢注入水中。
向发蓝槽加水时应先断电,再沿槽壁小心缓慢注入。
或者隔着细铁丝网注入,以免溶液溅溢。
3.磷化液中硫酸和盐酸的含量分别不能超过多少?
磷化液中硫酸含量不超过3个/L,盐酸含量不超过5g/L,否则会影响磷化膜的防锈能力。
4.简述热喷涂技术特点。
1)应用范围广。
2)基体温度低基材温度一般30~200℃,变形小,热影响区浅。
3)操作作灵活。
4)涂层厚度范围宽。
5.影响电镀层的主要因素?
1)镀层金属本身的性能。
2)基体金属的特征。
3)镀液组成;
4)电镀规范;
5)析氢的影响;
6)镀前处理;
6.激光束具有哪些特性?
1)高方向性;
2)高亮度性;
3)高单色性;
4)频率范围非常窄,有很好的相干性。
7.简述离子注入的基本原理?
将气体或固体物质的蒸汽通入离子源,使其电离,形成离子束;
离子束经过加速、聚焦、分析后以107~108cm/s的速度射到靶室中的工件表面;
载有能量的离子进入工件表层后与原子核和电子不断碰撞,消耗能量最终停留下来;
除了增加表层中注入元素含量外,还在注入层中增加许多位错、位错圈、间隙原子、间隙原子团等缺陷,从而改变金属表面的性能。
8.电子束加热表面淬火的特点?
1)功率大,能量转换效率高;
2)成本较低;
3)工件表面不需要特殊处理;
4)操作维修方便;
5)要在真空条件下处理,但处理后表面光亮、无氧化、无脱碳;
6)可控性比激光差。
9.化学气相沉积的主要特点?
1)设备工艺操作简单;
2)沉积层纯度高,结合力强;
3)沉积层致密,气孔极少;
4)均镀性好;
5)可沉积各种晶体和非晶体无机薄膜;
6)反应温度较高,一般在1000以℃上,限制了应用。
10.真空蒸镀法的主要特点?
1)设备及工艺操作简单;
2)可以镀不良导体,玻璃、纤维、纸等;
3)沉积速度快;
4)高熔点和低蒸气压物质如铂、钼等真空镀膜制作困难;
5)绕镀性差;
6)镀层较疏松,与基体结合力较弱,耐冲击和磨损性差。
11.什么叫喷丸强化?
对材料表面形貌与性能有什么影响?
受控喷丸,又称喷丸强化技术,使利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件表面,使表层材料在再结晶温度下产生弹性、塑性变形,并呈较大的残余压应力。
2.9典型零件热处理
1.简述减少18Cr2Ni4WA钢滚珠丝杠畸变热处理工艺。
通过降低二次淬火加热温度,增加校正和时效工序,增加一次冷处理和在热处理前预留一定的收缩量(即加工螺距),杜绝了丝杠断裂,减少了校正量,达到了要求。
2.简述轴类零件选择化学热处理类型的基本原则。
1)应考虑受力类别、承载大小、零件材料等;
2)离子渗氮只适合于合金结构钢制造的、传递大功率的轴(包括需要经磨削到高精度或承受冲击载荷的轴);
3)气体渗氮主要适合于传递较大功率的轴、要求高疲劳强度大、重型机床与机器主轴;
4)盐浴硫氮碳共渗或气体氮碳共渗以及复合处理工艺则适用于传递功率不大的,多种钢铁牌号的曲轴、凸轮轴和其它轴类工件。
3.减少齿轮热处理畸变的主要措施?
1)适当的预先热处理(调质);
2)合理装炉,10kg左右轻齿轮挂放,重的平放,外缘比内缘多5倍的油流量才能达到热平衡;
3)渗碳淬火后不经清洗直接(180~200×
3h以上)回火;
4)适当夹具夹装,快速加热;
5)加心轴淬火,心轴与花键或内孔间距在4~5
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