同：较高的高温强度与耐磨性，良好的耐热疲劳和导热性，
异：热锻模钢还要有高的淬透性，良好的冲击韧度和低的回火脆性倾向 热挤压钢要求高的热稳定性。 压铸模钢要求耐蚀性。
4-21形状复杂的5Cr06NiMo(5Cr08MnMo)钢制造的热锤锻模，为减少变形、防止开裂，在淬火工艺操作上应该采取哪些措施?
（1）预热。为了减小热应力而造成的变形，热锻模一般均经550一6O0℃预热(箱式炉)保温。
（2）采用油冷。油冷的特点是高温区的冷却能力低，低温区的冷却速度合适，可以大大降低淬火工件的组织应力，减小工件变形和开裂的倾向。适用于过冷Ａ比较稳定的合金钢。
4-22 5CrW2Si钢中的合金元素有什么作用? 该钢常用作什么工具?
W：进一步提高耐磨性和细化晶粒，W还能有效地削弱第二类回火脆性，所以含W钢可在430~470℃回火，可得到更好的韧度。
Si、Cr：提高低温回火稳定性，并推迟低回脆性区，因此可提高回火温度到280℃，而得到较高的韧度，特别是Si元素更为有效；这些元素都提高淬透性、强度和耐磨性。
4-23 常用哪些热处理措施来保证量具的尺寸稳定性?
（1）调质处理。获得回火索氏体，减少淬火变形和提高机械交工的光洁度。
（2）淬火和低温回火。常采用不完全淬火+低温回火，保证硬度的前提下，尽量降低淬火温度并进行预热，以减少加热和冷却过程中的温差和淬火应力。
（3）冷处理。高精度量具淬火后必须进行冷处理，以减少残余奥氏体量，从而增加尺寸稳定性。 （4）时效处理。淬火回火后，在120-150摄氏度进行24-36 h的失效处理，消除残余内应力，大大增加尺寸稳定性而不降低其硬度。
4-24 试总结合金元素Si、Mn、Mo、V、Cr、Ni在合金钢中的作用，并能简述其原理。 Si的作用如下：
1）提高钢强度； Si是铁素体形成元素，有较强的固溶强化作用； 2）提高钢的淬透性；可阻止铁素体形核和长大，使“C”曲线右移； 3）提高低温回火稳定性；因Si可以抑制回火时K的形核、长大及转变； 4）提高淬火加热温度；，Si提高A1温度。
5）提高抗氧化性，因为它可以形成致密稳定的氧化膜，同时可以提高FeO的形成温度。 6）加热时易脱碳；Si是促进石墨化的元素。 Mo元素在合金中的主要作用归结如下：
（1）降低回火脆性，一般认为Mo可以抑制有害元素在晶界的偏聚；
（2）提高贝氏体的淬透性，因为Mo大大推迟珠光体的转变而对贝氏体转变影响较小； （3）细化晶粒，提高回火稳定性。Mo是强碳化物形成元素，与碳的结合力较大形成的碳化物稳定，不易长大。
（4）提高热强性，因为Mo可以较强地提高固溶体原子的结合力。
（5）提高防腐性，特别是对于非氧化性介质。因为Mo可以形成致密而稳定的MoO3 膜； （6）提高红硬性，因Mo与C原子结合力强，故回火稳定性比较好并且形成的在高温下碳化物稳定。
Ni元素在合金钢中的作用：
1）↑基体韧度→ Ni↓位错运动阻力，使应力松弛；
2）稳定A，→ Ni↓A1 ，扩大γ区，量大时，室温为A组织； 3）↑淬透性→↓ΔG，使“C”线右移，Cr-Ni复合效果更好； 4）↑回火脆性→ Ni促进有害元素偏聚； 5）↓Ms ，↑Ar →↓马氏体相变驱动力。
Mn：强化F 提高淬透性 促进晶粒长大 提高残余A含量，降低Ms点 提高回火稳定性 降低热脆性-脱硫
V：提高热强性 细化晶粒 提高红硬性、耐磨性 降低过热倾向 降低磨削性
Cr：提高淬透性 提高回火稳定性 提高抗氧化性，热强性 提高耐蚀性 细化晶粒 降低Ms点 （合金元素作用归纳：
Cr：提高淬透性 提高回火稳定性 提高抗氧化性，热强性 提高耐蚀性 细化晶粒 降低Ms点 Mn：强化F 提高淬透性 促进晶粒长大 提高残余A含量，降低Ms点 提高回火稳定性 降低热脆性-脱硫 Si：提高δ，降低可切削性 提高低温回火稳定性 提高抗氧化性 提高淬透性 提高淬火温度 提高脱C，石墨化倾向
Mo：提高淬透性 提高热强性 降低回火脆性 提高回火稳定性 细化晶粒 提高非氧化性酸的耐蚀性，防止点蚀
Ni：提高基体韧度 稳定A组织 提高淬透性 提高回火脆性 降低Ms点-提高残余A含量 V：提高热强性 细化晶粒 提高红硬性、耐磨性 降低过热倾向 降低磨削性 Pb:提高切削性能 ）
4-25 在工具钢中，讨论合金元素起淬透性作用时，应注意什么问题? Me提高淬透性,只有溶入A中，才起作用； Me的作用随钢中含碳量而变化，如Si。 工具钢淬透性随热处理条件而变化,如V 第六章耐热钢
1.在耐热钢的常用合金元素中，哪些是抗氧化元素？哪些是强化元素？哪些是奥氏体形成元素？说明其作用机理。 答：①Cr：提高钢抗氧化性的主要元素，Cr能形成附着性很强的致密而稳定的氧化物Cr2O3，提高钢的抗氧化性。
②Al：是提高钢抗氧化性的主要元素，含铝的耐热钢在其表面上能形成一层保护性良好的Al2O3膜，它的抗氧化性能优于Cr2O3膜。
③Si：是提高抗氧化性的辅助元素，效果比Al还要有效。高温下，在含硅的耐热钢表面上形成一层保护性好、致密的SiO2膜。钢中含硅量达1％～2％时，就有较明显的抗氧化效果。 ④Mo、W：是提高低合金耐热钢热强性能的重要元素，Mo溶入基体起固溶强化作用，能提高钢的再结晶温度，也能析出稳定相，从而提高热强性。W的作用于Mo相似。 ⑤Ti、Nb、V：是强碳化物形成元素，能形成稳定的碳化物，提高钢的松弛稳定性，也提高热强性。当钢中有Mo、Cr等元素时，能促进这些元素进入固溶体，提高高温强度。 ⑥Ni：是奥氏体形成元素，获得奥氏体组织。 2.为什么锅炉管子用珠光体热强钢的含C量都较低（<0.2%）？有一锅炉管子经运行两年后，发现有“起瘤”现象，试分析原因，并提出改进设想。
答：因为含碳量高了，使珠光体球化和聚集速度加快，石墨化倾向增大，合金元素的再分配加速，并且钢的焊接、成型等工艺性能有所降低。在保证有足够强度的前提下，尽可能降低碳量。
3.提高钢热强性的途径有哪些？
答：(1)强化基体：耐热温度要求越高，就要选用熔点越高的金属作基体。合金元素的多元适量复合加入，可显著提高热强性。
(2)强化晶界:①净化晶界:在钢中加入稀土、硼等化学性质比较活泼的元素；②填充晶界空位：晶界上空位较多，原子易快速扩散。B易偏聚于晶界，减少晶界空位。
(3)弥散相强化：金属基体上分布着细小、稳定、弥散分布的第二相质点，能有效地阻止位错运动，而提高强度。获得弥散相的方法有直接加入难熔质点和时效析出两种。
(4)热处理：珠光体耐热钢进行热处理，一方面可获得需要的晶粒度，另一方面可以提高珠光体热强钢的蠕变强度。
4.为什么y-Fe基热强钢比a-Fe基热强钢的热强性要高？
答：因为金属或合金的晶格类型也影响原子间结合力。对Fe基合金来说，面心立方晶体的原子间结合力较强，体心立方晶体较弱。所以奥氏体型钢要比铁素体型钢、马氏体型钢、珠光体型钢的蠕变抗力高。因为奥氏体晶体y-Fe的原子排列比较致密，合金元素在y-Fe晶体中不容易扩散，并且y-Fe晶界上原子有序度比较好，晶界强度较高。 5.什么叫抗氧化钢？常用在什么地方？
答：抗氧化钢：在高温下有较好的抗氧化能力且具有一定强度的钢。 常用于工业炉子中的构件、炉底板、料架、炉罐等。
6.为什么低合金热强钢都用Cr、Mo、V合金化？
答:因为Cr是提高钢抗氧化性的主要元素，Cr能形成附着性很强的致密而稳定的氧化物Cr2O3，提高钢的抗氧化性。Cr也能固溶强化，提高钢的持久强度和蠕变极限。Mo是提高低合金耐热钢热强性能的重要元素，Mo溶入基体起固溶强化作用，能提高钢的再结晶温度，也能析出稳定相，从而提高热强性。V是强碳化物形成元素，能形成稳定的碳化物，提高钢的松弛稳定性，也提高热强性。当钢中有Mo、Cr等元素时，能促进这些元素进入固溶体，提高高温强度。
第八章铸铁
1、 铸铁与碳钢相比，在成分、组织和性能上有什么区别？
（1）白口铸铁：含碳量约2.5%,硅在1%以下白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料
（2）灰口铸铁；含碳量大于4.3％，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。
（3）钢的成分要复杂的多，而且性能也是各不相同钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，而且钢还根据品质分类为①普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）②优质钢（P、S均≤0.035%）③高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）按照化学成分又分①碳素钢：.低碳钢（C≤0.25%）.中碳钢（C≤0.25~0.60%）.高碳钢（C≤0.60%）。②合金钢：低合金钢（合金元素总含量≤5%）.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
2、C、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？
（1）合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，顺序为：
Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。其中，Nb为中性元素，向左促进程度加强，向右阻碍程度加强。C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素，为综合考虑它们的影响，引入碳当量CE = C% + 1/3Si%，一般CE≈4%，接近共晶点。S是强烈阻碍石墨化元素，降低铸铁的铸造和力学性能，控制其含量。
（2）铸铁的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊接过程中易产生白口组织和裂纹。 白口组织是由于在铸铁补焊时，碳、硅等促进石墨化元素大量烧损，且补焊区冷速快，在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的。白口铸铁硬而脆，切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料，或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出，或采用钎焊，可避免出现白口组织，。
3、铸铁壁厚对石墨化有什么影响？冷速越快，不利于铸铁的石墨化，这主要取决于浇注温度、铸型材料的导热能力及铸件壁厚等因素。冷速过快，第二阶段石墨化难以充分进行。 4、石墨形态是铸铁性能特点的主要矛盾因素，试分别比较说明石墨形态对灰铸铁和球墨铸铁力学性能及热处理工艺的影响。墨的数量、大小和分布对铸铁的性能有显著影响。如片状石墨，数量越多对基体的削弱作用和应力集中程度越大。
石墨形状影响铸铁性能：片状、团絮状、球状。对于灰铸铁，热处理仅能改变基体组织，改变不了石墨形态，热处理不能明显改善灰铸铁的力学性能。
球墨铸铁是石墨呈球体的灰铸铁，简称球铁。由于球墨铸铁中的石墨呈球状，对基体的割裂作用大为减少，球铁比灰铸铁及可锻铸铁具有高得多的强度、塑性和韧性。 5、球墨铸铁的性能特点及用途是什么？
球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等.。 珠光体型球墨铸铁——柴油机的曲轴、连杆、齿轮；机床主轴、蜗轮、蜗杆；轧钢机的轧辊；水压机的工作缸、缸套、活塞等。铁素体型球墨铸铁——受压阀门、机器底座、汽车后桥壳等。
6、和刚相比，球墨铸铁的热处理原理有什么异同？
球墨铸铁的热处理主要有退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。
7、HT200、HT350、KTH300-06、QT400、QT600各是什么铸铁？数字代表什么意义？各具有什么样的基体和石墨形态？说明他们的力学性能特点及用途。 （1）灰铸铁常用型号为HT100/HT150/HT200/HT250/HT300/HT350 球墨铸铁常用型号为QT400-18/QT400-15/QT450-10/QT500-7/QT600-3/QT700-2/QT800-2/QT900-2 黑心可锻铸铁常用牌号为KTH300-06/KTH350-10/KTZ450-06/KTZ550-04/KTZ650-02/KTZ700-02,其中KTH300-06适用于气密性零件,KTH380-08适用于水暖件，KTH350-10适用于阀门、汽车底盘。
（2）牌号中代号后面只有一组数字时，表示抗拉强度值；有两组数字时，第一组表示抗拉强度值，第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。抗拉强度随壁厚而变化，壁厚越大抗拉强度越小。3）①灰口铸铁：灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。灰铸铁价格便宜，应用广泛，其产量约占铸铁总产量的80%以上。
1.牌号：常用的牌号为HT100、HT150、HT200、……、HT350
2.组织
灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的，其基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。灰铸铁的显微组织如下图所示。为提高灰铸铁的性能，常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨，常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。 3.热处理
热处理只能改变铸铁的基体组织，但不能改变石墨的形态和分布。由于石墨片对基体的连续性的破坏严重，产生应力集中大，因而热处理对灰铸铁的强化效果不大，其基体强度利用率只有30%-50%。灰铸铁常用的热处理有：消除内应力退火、消除白口组织退火和表面淬火。 4.用途
灰铸铁主要用于制造承受压力和振动的零部件，如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等。
②球墨铸铁：球墨铸铁是指石墨呈球形的灰口铸铁，是由液态铁水经石墨化后得到的。与灰铸铁相比，它的碳当量较高，一般为过共晶成分，这有利于石墨球化。
1.牌号：QT400-17、QT420-10、QT500-05、QT600-02、 QT700-02、QT800-02、QT1200-01
2.组织
球墨铸铁是由基体+球状石墨组成，铸态下的基体组织有铁素体、铁素体加珠光体和珠光体3种。球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。加入到铁水中能使石墨结晶成球形的物质称为球化剂，常用的球化剂为镁、稀土和稀土镁。镁是阻碍石墨化的元素，为了避免白口，并使石墨细小且分布均匀，在球化处理的同时还必须进行孕育处理，常用的孕育剂为硅铁和硅钙合金。 3.性能
由于球状石墨圆整程度高，对基体的割裂作用和产生的应力集中更小，基体强度利用率可达70%-90%。接近于碳钢，塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁都高。 4.热处理
由于球状石墨危害程度小，因而可以对球墨铸铁进行各种热处理强化。球墨铸铁的热处理主要有退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。 5.用途
球墨铸铁在汽车、机车、机床、矿山机械、动力机械、工程机械、冶金机械、机械工具、管道等方面得到广泛应用，可代替部分碳钢制造受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求高的零件。 ③可锻铸铁：可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火后获得的，其石墨呈团絮状。可锻铸铁中要求碳、硅含量不能太高，以保证浇注后获得白口组织，但又不能太低，否则将延长石墨化退火周期。
1.牌号：KTH KTB KTZ分别表示黑心、白心、珠光体可锻铸铁代号