炼以及加工工艺性能比碳素钢差，价格也较为昂贵。而且回火脆性倾向也较大。2-5 什么是微合金化钢？微合金化元素的主要作用是什么？ 答：微合金化钢指化学成分规范上明确列入虚加入一种或几种碳氮化物形成元素的低合金高强度钢。
微合金化元素作用：⑴阻止加热时奥氏体晶粒长大；⑵抑制奥氏体形变再结晶；⑶细化晶粒组织；⑷析出强化。
2-6 在汽车工业上广泛应用的双相钢，其成分、组织和性能特点是什么？为什么能在汽车工业上得到大量应用，发展很快？
答：成分：~0.2%C，1.2~1.5%Si，0.8~1.5%Mn，~0.45%Cr，~0.47%Mo，少量V、Nb、Ti等。
组织：铁素体+马氏体
性能特点：①低的屈服强度，且是连续屈服，无屈服平台和上、下屈服；②均匀的延伸率和总的延伸率较大，冷加工性能好；③塑性变形比γ值很高；④加工硬化率n值大。 原因：因为双相钢具有足够的冲压成型性，而且具备良好的塑性和韧度，一定的马氏体可以保证提高钢的强度。
2-7 在低合金高强度工程结构钢中大多采用微合金元素（Nb、V、Ti等），它们的主要作用是什么？
答：⑴阻止加热时奥氏体晶粒长大；⑵抑制奥氏体形变再结晶；⑶细化晶粒组织；⑷析出强化。3-1在结构钢的部颁标准中，每个钢号的力学性能都注明热处理状态和试样直径或钢材厚度，为什么？有什么意义？
答：试样直径或钢材厚度影响钢材的淬透性能。
3-2为什么说淬透性是评定钢结构性能的重要指标？
答：结构钢一般要经过淬火后才能使用。淬透性好坏直接影响淬火后产品质量 3-3调质钢中常用哪些合金元素？这些合金元素各起什么作用？
答：Mn：↑↑淬透性，但↑过热倾向，↑回脆倾向； Cr：↑↑淬透性，↑回稳性，但↑回脆倾向； Ni:↑基体韧度， Ni-Cr复合↑↑淬透性，↑回脆 ； Mo：↑淬透性,↑回稳性，细晶,↓↓回脆倾向； V：有效细晶，(↑淬透性) ，↓↓过热敏感性。 3-6某工厂原来使用45MnNiV生产直径为8mm高强度调质钢筋，要求 Rm>1450Mpa,ReL>1200Mpa,A>0.6%,热处理工艺是（920±20）℃油淬，（470±10）℃回火。因该钢缺货，库存有25MnSi钢。请考虑是否可以代用。热处理工艺如何调整？ 答：能代替，900℃油淬或水淬，200℃回火
3-7试述弹簧的服役条件和对弹簧钢的主要性能要求。为什么低合金弹簧钢中碳含量一般在0.5%~0.75%（质量分数）之间？
答:服役条件：储能减振、一般在动负荷下工作即在冲击、振动和长期均匀的周期改变应力下工作、也会在动静载荷作用下服役； 性能要求：高的弹性极限及弹性减退抗力好，较高的屈服比；高的疲劳强度、足够的塑性和韧度；工艺性能要求有足够的淬透性；在某些环境下，还要求弹簧具有导电、无磁、耐高温和耐蚀等性能，良好的表面质量和冶金质量 总的来说是为了保证弹簧不但具有高的弹性极限﹑高的屈服极限和疲劳极限（弹簧钢含碳量要比调质钢高），还要有一定的塑性和韧性（含碳量太高必然影响塑性和韧性了）。
3-8弹簧为什么要求较高的冶金质量和表面质量？弹簧的强度极限高是否也意味着弹簧的疲劳极限高，为什么？
答：要严格控制弹簧钢材料的内部缺陷，要保证具有良好的冶金质量和组织均匀性；因
为弹簧工作时表面承受的应力为最大，所以不允许表面缺陷，表面缺陷往往会成为应力高度集中的地方和疲劳裂纹源，显著地降低弹簧的疲劳强度 不一定高。强度极限是在外力作用下进一步发生形变.是保持构件机械强度下能承受的最大应力，包括拉伸、压缩和剪切强度，不一定指弹性极限
3-9有些普通弹簧冷卷成型后为什么进行去应力退火？车辆用板簧淬火后，为什么要用中温回火？
答：去应力退火的目的是： a)消除金属丝冷拔加工和弹簧冷卷成形的内应力； b)稳定弹簧尺寸，利用去应力退火来控制弹簧尺寸； c)提高金属丝的抗拉强度和弹性极限；
回火目的：（1）减少或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂。 （2）获得工艺要求的力学性能。 （3）稳定工件尺寸 回火工艺选择的依据是弹性参数和韧性参数的平衡和配合
3-10 大型弹簧为什么要先成形后强化，小型弹簧先强化后成形?
答： 为了方便成型，大弹簧强化后就很难改变形状了，所以要先成型再强化。反之小弹 簧就可以先强化再成型
3-11 直径为25mm的40CrNiMo钢棒料，经正火后难切削为什么？
答：40CrNiMo属于调质钢，正火得到的应该是珠光体组织。由于该钢的淬透性较好，空冷就能得到马氏体，不一定是全部，只要部分马氏体就会使硬度提高很多，而变得难以切削。
3-12钢的切削加工型与材料的组织和硬度之间有什么关系？为获得良好的切削性，中碳钢 和高碳钢各自经过怎样的热处理，得到什么样的金相组织？
答：硬度由高到低的组织：马氏体、珠光体和铁素体，硬度高切削性能差。 中碳钢：淬火加高温回火，回火后得回火索氏体 高碳钢：淬火加低温回火，回火后得回火马氏体少量碳化物和残余奥氏体
3-13用低淬钢做中、小模数的中、高频感应加热淬火齿轮有什么特点？ 答：不改变表面化学成分，表面硬化而心部仍然保持较高的塑性和韧度；表面局部加热，零件的淬火变形小；加热速度快，可消除表面脱碳和氧化现象；在表面形成残余压应力，提高疲劳强度。小齿轮：得到沿着轮廓分布硬化层 → “仿形硬化”（关键） 3-14滚动轴承钢常含哪些元素、为什么含Cr量限制在一定范围？
答：①高碳、铬、硅、锰等合金元素 ②它可以提高淬透性、回火稳定性、硬度、耐磨性、耐蚀性。但如果质量分数过大（大于1.65%）会使残余奥氏体增加，使钢的硬度、尺寸稳定性降低，同时增加碳化物的不均匀性，降低钢的韧性
3-15滚动轴承钢对冶金质量、表面质量和原始组织有那些要求，为什么？
答：要求：纯净和组织均匀，不允许缺陷存在 原因：1轴承钢的接触疲劳寿命随钢中的氧化物级别增加而降低；非金属夹杂物可破坏 基体的连续性，容易引起应力集中，可达很高数值；2碳化物的尺寸和分布对轴承的接触疲劳寿命也有很大影响：大颗粒碳化物具有高的硬度和脆性、密集的碳化物影响钢的冷热加工性，降低钢的冲击韧度 3-16滚动轴承钢原始组织中碳化物的不均匀性有哪几种情况？应如何改善或消除？ 答：液析碳化物、带状碳化物和网状碳化物 消除措施：液析碳化物：采用高温扩散退火，一般在1200℃进行扩散退火 带状碳化物：需要长时间退火 网状碳化物：控制中扎或终锻温度、控制轧制后冷速或正火
3-17在使用状态下，的最佳组织是什么？在工艺上应如何保证？
答：组织特点：细小均匀的奥氏体晶粒度5~8级；M中含0.5~0.6%C；隐晶M基体上分
布细小均匀的粒状K，体积分数约7~8%， 一般可有少量AR 热处理工艺：球化退火→为最终淬火作组织准备；淬回火工艺参数对疲劳寿命有很大影响；一般采用保护气氛加热或真空加热；160℃保温3h或更长回火，硬度62~66HRC； 如要求消除AR → 淬火后立即冷处理,而后立即低温回火。 3-18分析机床主轴的服役条件、性能要求。按最终热处理工艺分类机床主轴有哪几种？每 种主轴可选用那些钢号？其冷热加工工艺路线是怎样的？ 答：服役条件：① 传递扭矩，交变性，有时会承受弯曲、拉压负荷；② 都有轴承支承，轴颈处受磨损，需要较高的硬度，耐磨性好；③ 大多数承受一定的冲击和过载 性能要求：足够的强度；一定的韧度和耐磨性 分类：轻载主轴：采用45钢，整体经正火或调质处理，轴颈处高频感应加热淬火； 中载主轴：一般用40Cr等制造，进行调质处理，轴颈处高频感应加热淬火。如冲击力较大，也可用20Cr等钢进行渗碳淬火 重载主轴：可用20CrMnTi钢制造，渗碳淬火 高精度主轴：一般可用38CrMoAlA氮化钢制造，经调质后氮化处理，可满足要求 冷热加工工艺路线：毛坯→ 预先热处理→机械粗加工→最终热处理（淬火回火或渗碳淬火等)→精加工。
3-19分析齿轮的服役条件、性能要求。在机床、汽车拖拉机及重型机械上，常分别采用哪 些材料做齿轮？应用那些热处理工艺？
答： 服役条件：机床齿轮：载荷不大，工作平稳，一般无大的冲击力，转速也不高 汽车、拖拉机上的变速箱齿轮属于重载荷齿轮。 航空发动机齿轮和一些重型机械上的齿轮承受高速和重载 性能要求：较高的弯曲疲劳强度、高的接触疲劳抗力、足够的塑性和韧度、耐磨性好 机床齿轮：常选用调质钢制造，如45、40Cr、42SiMn等钢，热处理工艺为正火或调质，高频感应加热淬火 汽车、拖拉机上的变速箱齿轮：一般都采用渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi等，进行渗碳热处理。 航空发动机齿轮和一些重型机械上的齿轮：一般多采用高淬透性渗碳钢，如12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等钢。
3-20高锰耐磨钢有什么特点，如何获得这些特点，在什么情况下适合使用这类钢？ 答：特点：高碳、高锰。铸件使用。 特点获得手段： 1材质方面：控制碳含量、锰含量、加入适量合金元素 2热处理方面： ① 水韧处理加热T应＞Acm，一般为1050 ~1100℃，在一定保温时间下，K全部溶入A中 ② 缓慢加热、避免产生裂纹 ③ 铸件出炉至入水时间应尽量缩短，以避免碳化物析出。冷速要快，常采用水冷。水冷前 水温不宜超过30℃，水冷后水温应小 于60℃ ④ 水韧处理后不宜再进行250~350℃的回火处理，也不宜在250~350℃以上温度环境中使 用。 应用：广泛应用于承受大冲击载荷、强烈磨损的工况下工作的零件，如各式碎石机的衬板、颚板、磨球，挖掘机斗齿、坦克的履带板等
3-21为什么ZGMn13型高锰耐磨钢咋淬火时能得到全部奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的 马氏体？
答：① 由于高锰钢的铸态组织为奥氏体，碳化物及少量的相变产物珠光体所组成。沿奥氏体晶界析出的碳化物降低钢的韧性，为消除碳化物，将钢加热至奥氏体区温度（1050-1100℃， 视钢中碳化物的细小或粗大而定）并保温一段时间（每25mm壁厚保温1h），使铸态组织 中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中，然后在水中进行淬火，从而得到单一的奥氏体组织 ②Mn元素的存在降低了Ms点，在冷却过程中Mn元素会析出以使Ms点升高。淬火时冷却速度较快Mn来不及析出，所以Ms点较低，得到的是奥氏体组织；缓慢冷却时Mn可以析出，Ms点上升，得到的就是大量马氏体组织。
3-22一般说硫（S）元素在钢中的有害作用是引起热脆性，而在易切削钢中为什么有有
意的加入一定量的S元素？
答：硫在钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，而易于排除，减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命。通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高。 3-23 20Mn2钢渗碳后是否适合直接淬火，为什么？
答：不能，原因：20Mn2不是本质细晶粒钢，Mn元素在低碳钢中减小的是珠光体晶粒尺寸，高碳钢中增大的也是珠光体晶粒，而粗晶粒钢是加热时（在一定范围内，对本质晶粒钢是在930以下）随温度升高晶粒变大，细晶粒钢是变小，或者不易长大，Mn虽然可以细化珠光体，但是却可以增大奥氏体长大的倾向，对20Mn2，含锰较高，这样大大增加奥氏体长大的倾向，所以是本质粗晶粒钢，不能直接淬火。
3-24在飞机制造厂中，常用18Cr2Ni4WA钢制造发动机变速箱齿轮。为减少淬火后残余应力 和齿轮的尺寸变化，控制心部硬度不致过高，以保证获得必需的冲击吸收能量，采用如 下工艺：将渗碳后的齿轮加热到850℃左右，保温后淬入200~220℃的第一热浴中，保温10min左右，取出后立即置于500~570℃的第二热浴中，保持1~2h，去出空冷到室温。问此时钢表、里的组织是什么？（已知该钢的Ms是310℃，表面渗碳后的Ms约是80℃）
答：表层：回火马氏体加少量残余奥氏体 心部：回火索氏体
3-25某精密镗床主轴用38CrMoAl钢制造，某重型齿轮铣床主轴选择了20CrMnTi制造，某 普通车床材料为40Cr钢。试分析说明它们各自采用什么样的热处理工艺及最终的组织和性能特点（不必写出热处理工艺具体参数）。
答：热处理工艺： 38CrMoAlA氮化钢制造某精密镗床主轴，经调质后氮化处理，可满足要求。 20CrMnTi钢制造某重型齿轮铣床主轴，渗碳淬火。 40Cr钢制造某普通车床材料，进行调质处理，轴颈处高频感应加热淬火 最终组织和性能特点： 38CrMoAlA氮化钢 含氮层，回火索氏体 ；有高的表面硬度、耐磨性及疲劳强度，并具有良好的耐热性及腐蚀性，淬透性不高 20CrMnTi表面一般是残余奥氏体+马氏体+碳化物（有时无）的混合组织，心部是低碳马氏体、低碳马氏体+上贝氏体、或低碳马氏体+上贝氏体+铁素体的混合组织；具有较高的强度和韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好 40Cr钢 表面马氏体，心部回火索氏体；40Cr钢一定的韧性、塑性和耐磨性 3-27材料选用的基本原则有哪些？
答：① 满足使用性能要求； ② 满足工艺性能要求 ③ 要经济适用 ④ 其他因素：考虑外形和尺寸特点；合金化基本原则：多元适量，复合加入。 4-3 试用合金化原理分析说明9SiCr、9Mn2V、CrWMn钢的优缺点。
答： 9SiCr① Si、Cr提高淬透性，油淬临界直径D油<40mm； ② Si、Cr提高
回火稳定性，经250℃回火，硬度>60HRC； ③ K细小、均 匀→不容易崩刃； ④ 通过分级淬火或等温淬火处理，变形较小； ⑤ Si使钢的脱碳倾向较大。 CrWMn① Cr、W、Mn复合，有较高淬透性，D油=50~70mm； ② 淬火后AR在18~20%，淬火后变形小； ③ 含Cr、W碳化物较多且较稳定，晶粒细小→高硬度、高耐磨性； ④ 回稳性较好，当回火温度>250℃，硬度才<60HRC； ⑤ W使碳化物易形成网状。 9Mn2V 1）Mn↑淬透性，D油 = ~30mm； 2）Mn↓↓ MS，淬火后AR较多，约20~22%，使工件变形较小； 3）V能克服Mn的缺点，↓过热敏感性，且能细化晶粒； 4）含0.9%C左右，K细小均匀，但钢的硬度稍低，回火稳定性较差，宜在200℃以下回火； 5）钢中的VC使钢的磨削性能变差。9Mn2V广泛用于各类轻载、中小
型冷作模具。
4-4 9SiCr和60Si2Mn都有不同程度的脱C倾向，为什么?
答：两者均含Si元素，Si是促进石墨化的元素，因此加热时易脱碳。
4-5 分析比较T9和9SiCr: 1）为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9钢高? 2）直径为φ30 ~ 40mm的9SiCr钢在油中能淬透，相同尺寸的T9钢能否淬透? 为什么? 3）T9钢制造的刀具刃部受热到200-250℃，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr钢制造的刀具，其刃部受热至230-250℃，硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，还可正常工作。为什么? 4）为什么9SiCr钢适宜制作要求变形小、硬度较高和耐磨性较高的圆板牙等薄刃工具? 答： 1) 9SiCr中合金元素比T9多，加热奥实体化时，要想使合金元素熔入奥氏体中并且还能成分均匀，需要更高的温度。 2）不能。因为9SiCr中Si、Cr提高了钢的淬透性，比T9的淬透性好，9SiCr的油淬临界直径D油<40mm，所以相同尺寸的T9钢不能淬透。 3）Si、Cr提高回火稳定性，经250℃回火，硬度>60HRC； 4）Cr、Si的加入提高了淬透性并使钢中碳化物细小均匀，使用时刃口部位不易崩刀；Si抑制低温回火时的组织转变非常有效，所以该钢的低温回火稳定性好，热处理是的变形也很小。缺点是脱碳敏感性比较大。因此，如果采用合适的工艺措施，控制脱碳现象，适合制造圆板牙等薄刃工具。
4-6 简述高速钢铸态组织特征。
答： 高速钢的铸态组织常常由鱼骨状莱氏体（Ld）、黑色组织（δ共析体等）和白亮组织（M+AR）组成。组织不均匀，可能含粗大的共晶碳化物，必须通过锻轧将其破碎，莱氏体网是任何
热处理方法所不能消除的，只有通过热压力加工达到一定的变形量之后才能改善。 4-7在高速钢中，合金元素W、Cr、V的主要作用是什么? W：钨是钢获得红硬性的主要元素。主要形成M6C型K，回火时析出W2C；W强烈降低热导率→钢导热性差 Cr 加热时全溶于奥氏体，保证钢淬透性 ，大部分高速钢含4％Cr 。增加耐蚀性，改善抗氧化能力、切削能力。 V 显著提高红硬性、提高硬度和耐磨性，细化晶粒，降低过热敏感性。以VC存在. 4-8 高速钢在淬火加热时，如产生欠热、过热和过烧现象，在金相组织上各有什么特征？ 答：欠热：淬火温度较低，大量K未溶, 且晶粒特别细小。 过热：淬火温度过高，晶粒长大，K溶解过多，未溶K发生角状化；奥氏体中合金度过高，冷却时易在晶界上析出网状K。 过烧：如果温度再高，合金元素分布不均匀，晶界熔化，从而出现铸态组织特征，主要为鱼骨状共晶莱氏体及黑色组织。
4-9 高速钢（如W18Cr4V）在淬火后，一般常采用在560摄氏度左右回火3次的工艺，为什么？
答：高速钢淬火后三次560℃回火主要目的是：促进残余奥氏体转变为马氏体，未回火马氏体转变为回火马氏体；减少残余应力。 高速钢淬火后大部分转变为马氏体，残留奥氏体量是20—25%，甚至更高。第一次回火后，又有15%左右的残留奥氏体转变为马氏体，还有10%左右的残留奥氏体，15%左右新转变未经回火的马氏体，还会产生新的应力，对性能还有一定的影响。为此，要进行二次回火，这时又有5—6%的残留奥氏体转变为马氏体，同样原因为了使剩余的残留奥氏体发生转变，和使淬火马氏体转变为回火马氏体并消除应力，需进行第三次回火。经过三次回火残留奥氏体约剩1—3%左右。 4-10高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回火? 为什么不能用较长时间的一次回火来代替多次回火?