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1.根据铁碳相图,说明下列现象产生的原因:(1)1.0%C的钢比0.5%C的钢硬度高;(2)室温下,0.77%C的钢其强度比1.2%C的钢高;(3)低温莱氏体的塑性比珠光体差;(4)在1100℃,0.4%C的钢可进行锻造,而4.0%C的生铁不能锻造;(5)一般要把钢加热至高温(1000~1250℃)下进行热轧或锻造;(6)钢铆钉一般用低碳钢制成;(7)锯T8、T10、T12等钢料比锯10、20钢费力,锯条容易磨钝;(8)绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物却用钢丝(60、65、70钢)。
(1)随碳含量的增加,硬脆的渗碳体相增多而塑性铁素体相减少,故1.0%C的钢比0.5%C的钢硬度高;
(2)室温下,0.77%C的钢其强度比1.2%C的钢高,这是由于1.2%C的钢中,形成连续网状二次渗碳体,严重割裂了钢的基体,致使钢的强度降低(0.77%C的钢的组织为P,1.2%C的钢的组织为P+CmⅡ);
(3)低温莱氏体的塑性比珠光体差,因为低温莱氏体中的基体为渗碳体,而珠光体中的基体为铁素体;(4)在1100℃,0.4%C的钢可进行锻造、而4.0%C的生铁不能锻造,这是由于在1100℃,0.4%C的钢的组织为单一奥氏体、可进行锻造,而4.0%C的生铁的组织为奥氏体+莱氏体+二次渗碳体,系两相合金,含有硬脆的第二相,故而塑性差、不能锻造;
(5)一般要把钢加热至高温(1000~1250℃)下进行热轧或锻造,关键在于此时钢处于单相奥氏体状态,塑韧相;
(6)钢铆钉一般用低碳钢制成,因为此时低碳钢的组织主要为铁素体,塑韧性良好;
(7)锯T8、T10、T12等钢料比锯10、20钢费力、锯条容易磨钝,这是由于高碳钢(T8~T12)中渗碳体相增多,钢的硬度增加,锯条容易磨钝,而10、20钢系低碳钢,主要是铁素体组织,硬度低,故而易锯;
(8)绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝)主要利用其良好的塑韧性,而起重机吊重物却用钢丝(60、65、70钢)则因此类钢中组织主要为珠光体,故而强度较高。
2.用铅锑合金制成的轴瓦,要求其组织为在共晶体基体上分布有质量分数5%的Sb作硬质点,试求该合金的成分及硬度(已知纯铅的硬度为3HBS,纯锑的硬度约为30HBS)。
设该合金的成分为X%Sb,则根据杠杆定律:WSb==5,X=15.6
或,X=15.6
该合金的硬度为:3+HBS
或先求出铅和锑这两个相的相对百分含量,即WPb=%=84.4%,WSb=15.6%
所以,该合金的硬度为:3×84.4%+30×15.6%=7HBS
3.一个二元共晶反应如下:L(75%B)α(15%B)+β(95%B)
求:(1)含50%B的合金凝固后,①初晶α与共晶体(α+β)的重量百分数;②α相与β相的重量百分数;(2)若共晶反应后β初晶和(α+β)共晶各占一半。问该合金成分如何?
(1)对50%B的合金,①其组织组分的相对百分含量为:
Wα=;
W(α+β)=
②其相组分的相对百分含量为:
Wα=;
Wβ=
(2)根据题意:共晶反应后β共晶和(α+β)共晶各占一半,可推知该合金一定是过共晶成分。
那么,设合金成分为x%B,则
Wβ初=求得x=85
或者W(α+β)=,求得x=85
答:该合金成分为85%B。
4.已知铁的熔点1538℃,为铜的熔点为1083℃,试估算铁和铜的最低再结晶温度,并确定其再结晶退火温度。
铁的最低再结晶温度为TZ=0.4×(1538+273)–273=450℃,铜的最低再结晶温度为TZ=0.4×(1083+273)–273=269.4℃;铁的再结晶退火温度为450+(100~200)=550℃~650℃,铜的再结晶退火温度为269.4+(100~200)=369.4℃~469.4℃。
5.一冷拉钢丝绳吊装某大型工件进行热处理,且随工件被加热至1000℃。加热完毕,在吊装工件出炉时,钢丝绳突然发生断裂,试分析产生该现象的原因。
冷拉钢丝绳在吊装某大型工件进行热处理时,加热严重,其温度大于钢的再结晶温度甚至更高,故在吊装工件出炉时,钢丝绳由于发生了再结晶退火甚至重结晶,组织由原索氏体变为F+P而且晶粒粗大甚至过热组织,导致冷拉钢丝绳强度下降,所以会突然发生断裂。
6.T8(共析)钢在下图所示方法冷至室温后的转变组织为何?
冷速①下最终获得组织为P;
冷速②下最终获得组织为M+AR;
冷速③下最终获得组织为B下+M+AR
冷速④下最终获得组织为M+AR。
冷却速度②,表面上观察该冷却速度
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