金工作业题解.ppt

作业题解 • P27—8根据相图,说明下列现象产生的原因 • 1)1100℃,WC0.4%碳钢能进行锻造, WC4% 铸铁不能锻造. • 答: 1100℃,WC0.4%碳钢的组织为A,塑性较 好,故可以锻造,而WC4%铸铁的组织为 Ld+A+Fe3CⅡ又硬又脆,塑性和韧性几乎为零 ,不能锻造. • 2)钳工锯割T10、T12钢比锯10、20钢费力,锯条 易磨钝. • 答:含碳量越高，强度和硬度越高故费力，锯条也 易磨钝（锯条的硬度与T10、T12钢相差不大） • 3）钢卯钉一般用低碳钢制作，锉刀一般用高碳钢 制作 • 答：低碳钢塑性和韧性较好，容易卯接成型；高 碳钢强度和硬度较高，耐磨性较好，故适宜做锉 刀对中低碳钢工件进行反复锉磨 • 4）钢适宜采用压力加工成形，而铸铁只能 采用铸造成形 • 答：钢与铸铁相比，塑性和韧性较好，故 适宜采用压力加工成形；铸铁塑性和韧性 低，不能采用压力加工成形，只能采用铸 造成形 P74作业题 • 2、钢中常存杂质元素有哪些？它们对钢的 性能有何影响？ • 答：常存杂质元素有碳、硅、锰、硫、磷 • （1）碳（C）的影响 • 碳在钢中一般是以渗碳体（Fe3C）的形式 存在，含碳量越多，钢中的渗碳体量也就 越多，所以含C↑→HB↑σb↑δ↓ak↓以及锻压 性、可焊性、耐蚀性都下降，但当含碳量 超过1%时，即过共析钢在常温下的组织为 珠光体+网状的二次渗碳体，网状渗碳体分 布在珠光体晶界上，性能很脆，在受力时 容易破裂，所以σb降低，含碳量越大，σb降 低越厉害。

（2）硅（Si）的影响 • 从定性上分析，硅能够提高钢的强度和弹性，原 因是，硅在钢中大部分能溶于铁素体中，铁素体 是一种较软的组织，溶于硅后，能增加硬性，细 化晶粒（晶界增多），故钢的强度和弹性得到提 高 • 从定量上分析，由于硅在碳素钢中含量很少（小 于0.5%），故对钢的性能不起决定性的影响，但 它是钢中的有益元素 • 硅在冶炼过程中基本上除掉了，只是在脱氧中由 于加入了硅铁引起了少量的留存 （3）锰的影响（Mn） • 任何钢中加入锰可以使其脱氧，化学反应式 FeO+Mn→Fe+MnO，锰能消除硫的有害作用， 即脱硫，反应式：FeS+Mn→Fe+MnS • 锰在钢中的其它作用与硅相同，能提高钢特别是 热锻钢的强度和硬度，锰和硅一样，它是钢中的 有益元素，特别表现在能够脱硫由于锰在碳素 钢中含量也很少＜1%（0.5-0.8%左右），它似对 钢的性能不起显著影响 （4）硫的影响（S） 硫是一种有害杂质，在铁矿石中硫以FeS2（黄铁矿）形式 存在，同时由于炉气、燃料的燃烧产物SO2也含有硫，这 些硫元素在冶炼过程中不容易除净而进入金属内，使钢具 有热脆性 • 这是因为硫不溶入铁内，不论含量多少均生成硫化铁FeS ，FeS+Fe以共晶体的形式分布在晶粒的晶界上，它的熔 点是985℃，而钢在锻压和轧制时，温度一般加热至1200 ℃ ，所以在未锻轧前，FeS+Fe共晶体就先熔化了，使钢 在热压力加工时很容易产生破裂，这种现象称为热脆性， 所以含硫较高的钢不能进行热压力加工，锰能够消除硫的 热脆现象，因为Mn能夺走FeS中的S形成MnS，MnS的熔 点为1620 ℃ ，高于热轧温度1200 ℃ ，并且MnS常以弧 立的点状分布，在高温下还有一定的塑性。

• 硫的唯一有利影响是能增进切削加工性，特别是含低碳含 高硫的钢切削加工性更好 （5）磷的影响（P） • 磷也是一种有害杂质，由于铁矿中含有一部分磷，炼钢过 程中也很难将磷除净，磷在钢中能溶于铁素体，以Fe2P 形式存在，提高钢的强度和硬度，但塑性和韧性显著降低 ，至使钢在冷压力加工时容易脆裂，这种现象称为冷脆性 ，温度越低，冷脆性越大 • 当磷含量超过0.1%时，冷脆性更加显著，对于使用性要 求较高的钢，即使磷含量少于0.1%，性能也是很不好的 ，这是因为磷在结晶时容易发生偏析，使某些部分含磷量 特别高，冷脆现象也还是会发生，所以磷的含量应严加限 制，在北方寒冷地带工作的钢结构，如桥梁、船舶等，更 要考虑含磷量的影响 • 5、有一Φ10㎜的杆类零件，受中等交变拉 压载荷作用，要求零件沿截面性能均匀一 致，供选材料有：Q345（16Mn)、45钢、 40Cr、T12要求： • ①选择合适的材料； • ②编制简明工艺路线； • ③说明各热处理工序的主要作用； • ④指出最终组织 • 答： ①选择合适的材料为45钢 • 答： ②编制简明工艺路线为：圆钢下料→ 锻造→退火→粗加工（粗车） →调质（ 830℃左右加热，淬火后550 ℃ 左右回火） →精车→装配。

• 答： ③各热处理工序的主要作用是，退火 是消除锻造后的内应力；调质是得到综合 机械性能 • 答： ④最终组织为回火索氏体（见P37-38 ） 。