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二十一、某企業在開發新型貝氏體鋼時，對其分別採用如下圖所示工藝，分析冷卻時在不同溫度停留對隨後的貝氏體轉變速度所帶來的影響，並說明原因。
答：曲線1：加速隨後的貝氏體轉變速度。
原因：在等溫停留時從奧氏體中析出了碳化物，降低了奧氏體中碳和合金元素的濃度，即降低了奧氏體的穩定性，所以使貝氏體轉變加速。
曲線2：降低貝氏體轉變的速度。
原因：在貝氏體形成溫度的高溫區停留，形成上貝氏體，升高了剩餘奧氏體中的碳濃度，即提高了奧氏體的穩定性，所以使貝氏體轉變減慢。
曲線3：加速隨後的貝氏體轉變速度。
原因：低溫下貝或M轉變後，產生應力，提供額外驅動力，有利於B轉變
再升溫有利隨後碳的再分配，。從而加速了貝氏體的形核，加速貝氏體的形成。
二十二、某型號柴油機的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度（HRC＞50），而心部具有良好的韌性（Ak＞40J），原採用45鋼先證候再調質處理，然後在凸輪表面進行高頻淬火，最後低溫回火，現因工廠庫存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替。試說明：
（1）原45鋼各熱處理工序的作用；
（2）改用15鋼後，應按原熱處理工序進行能否滿足效能要求？為什麼？
（3）改用15鋼後，為達到所要求的效能，在心部強度足夠的前提下采用何種熱處理工藝？
答：（1）正火處理可細化組織，調整硬度，改善切削加工性；
調質處理可獲得高的綜合機械效能和疲勞強度；
表面淬火表層獲得馬氏體，提高表層硬度，耐磨性；
低溫回火消除表面淬火帶來的殘餘應力。
不能。
因15鋼碳含量太低，表面淬火所帶來的表面硬度提升效果不明顯，因此改用15鋼後按原熱處理工序，會導致表層硬度不達標。
（3）滲碳。
二十三、某企業預生產某零件，現有40鋼和40CrMnMo鋼兩種材料可供選擇，回答下列問題：
（1）兩種材料經過相同的退火處理後，所獲得的組織是什麼？哪種材料的組織更精細，並解釋原因？
（2）兩種材料經過相同的淬火處理後，所獲得的馬氏體組織哪種材料硬度更高，並解釋原因。
（3）如果兩種材料經過熱處理後都能滿足使用要求，若是你會選擇哪種材料，並解釋原因。
答：（1）40鋼：珠光體
40CrMnMo鋼：珠光體
40CrMnMo鋼更精細
原因：合金元素會顯著提高淬透性，淬透性提高冷卻速度加快，獲得更大的過冷度，根據S0=C\/ΔT，40CrMnMo鋼的珠光體片間距小
（2）硬度基本相同
原因：淬火所獲得馬氏體的硬度主要取決於鋼的碳含量，40鋼和40CrMnMo鋼碳含量相同，因此，淬火所獲得馬氏體的硬度基本相同。
（3）40鋼
原因：40CrMnMo鋼中含有較多的合金元素，價格較高，增加生產成本，並且造成資源浪費。
二十四、某車床主軸（45鋼）加工路線為：下料→鍛造→正火→機械加工→淬火（淬透）→高溫回火→花鍵高頻表面淬火→低溫回火→半精磨→精磨。各熱處理工藝的目的是什麼？表面和心部的組織是什麼？
答：
正火處理是為了得到合適的硬度，以便切削加工，同時改善鍛造組織，消除鍛造應力。
淬火是為了得到高強度的馬氏體組織
高溫回火是為了得到回火索氏體，淬火＋高溫回火稱為調質，目的是為使主軸得到良好的綜合力學效能。
表面淬火是為了使表面獲得馬氏體，提高表面硬度和耐磨性。
低溫回火是為了消除表面淬火產生的殘餘應力，得到回火馬氏體，增加耐磨性。
6、表面和心部的組織是：表面為回火馬氏體，心部為回火索氏體組織。
二十五、確定下列鋼件的退火方法，並指出退火目的及退火後的組織：
（1）經冷軋後的15鋼鋼板，要求降低硬度；
（2）ZG35的鑄造齒輪；
（3）鍛造過熱後的60鋼鍛坯；
（4）改善T12鋼的切削加工效能。
答:（1）再結晶退火,
目的：細化晶粒，均勻組織，使變形晶粒重新轉變為等軸晶粒，以消除加工硬化現象，降低了硬度，消除內應力。
得到P+F（P為等軸晶）；
去應力退火,
目的：消除（鑄造）內應力。
得到P+F；
重結晶退火（完全退火、等溫退火）,
目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性。
得到P+F；
球化退火,
目的：使片狀滲碳體變為球狀滲碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性。
得到顆粒狀P+Fe3C。
二十六、某鋼廠採用鑄造的方式生產成分為共析鋼，形狀完全相同的A和B兩個零件，生產時，A零件澆鑄後冷卻到室溫才從砂箱取出，B零件澆鑄後待完全凝固後立即從砂箱取出。現圍繞A和B兩個零件回答下列問題：
（1）A和B兩個零件的鑄態組織應該為什麼組織，二者硬度是否相同，如不同請指出硬度較高的零件，並解釋原因。
（2）A和B兩個零件經過相同的退火工藝處理後，二者強度是否相同，如不同請指出強度較高的零件，並解釋原因。
（3）分析上述兩種開箱方式是否合理，並解釋原因。如果是你，你會採用的開箱方式是什麼。
答：（1）A為珠光體；
B為珠光體；
B的硬度高於A
B零件澆鑄後待完全凝固後立即從砂箱取出，獲得更大的過冷度，根據S0=C\/ΔT，B的珠光體片間距小，硬度高。
（2）B的強度高於A
B鑄造組織的珠光體片間距小，經過退火後，其原始奧氏體晶粒小，細晶強化作用強。
（3）
A的開箱方式不合理，
原因：冷卻時間太長，降低生產效率，增加生產成本；
B的開箱方式不合理，
原因：開箱溫度過高，冷卻速度快，產生較大應力，易導致變形或開裂，此外，開箱溫度過高，容易造成危險；
合理方式：在冷卻到450℃左右時從砂箱取出。
二十七、用T12鋼（鍛後緩冷）做一切削工具，熱處理工藝過程為：正火→球化退火→機加工成形→淬火→低溫回火。各熱處理工藝的目的是什麼？得到什麼組織？各種組織的硬度和韌性有何特點？
答：
正火：消除網狀的二次滲碳體，同時改善鍛造組織、消除鍛造應力
得到片狀的珠光體
片狀的珠光體硬度較高，塑性韌性較差。
球化退火：將片狀珠光體變成粒狀珠光體，降低硬度，便於機械加工；
組織為粒狀珠光體，
這種組織塑性韌性較好，強度硬度較低。
淬火：提高硬度、強度和耐磨性；
組織為馬氏體＋粒狀碳化物＋殘餘奧氏體；
這種組織具有高強度高硬度，塑性韌性差。
低溫回火：減少或消除淬火應力，提高塑形和韌性；
組織為回火馬氏體＋粒狀碳化物＋殘餘奧氏體。
回火組織有一定的塑性韌性，強度、硬度高，耐磨性高。
二十八、選材設計一個車床主軸。該主軸受交變彎曲和扭轉的複合應力，載荷和轉速均不高，衝擊載荷也不大，軸頸部要求耐磨。回答以下問題：
請選材並說明理由，備選材料45、T8、20CrMnTi，
編制簡明工藝路線，需說明各熱處理工序的作用，
指出熱處理後的組織。
答：（1）主軸應用的材料：45鋼
主軸受交變彎曲和扭轉的複合應力，需要具有較好的抗疲勞效能，因此要求材料碳含量不宜過高，T8為過共析鋼，碳含量過高，排除。
軸頸部要求耐磨，需要具有一定硬度，硬度的主要與鋼中碳含量相關，碳含量越高硬度越高，20CrMnTi中碳含量過低，硬度不高，因此排除。
（2）
簡明工藝路線：備料→鍛造→正火→機械加工→調質→表面淬火→低溫回火→機械加工。
正火：主要為了消除毛坯的鍛造應力，降低硬度以改善切削加工性，同時也均勻組織，細化晶粒，為以後的熱處理做組織準備。
調質：確保心部具有良好的塑性、韌性。
表面淬火：提高軸頸表面的硬度和耐磨性，而心部具有足夠的韌性
低溫回火：消除淬火應力及減少脆性。
（3）組織
表面：回火馬氏體
心部：回火索氏體
二十九、有一傳動軸(最大直徑φ20mm)受中等交變拉壓載荷作用要求沿截面效能均勻一致,回答以下問題。
（1）選擇合適的材料,並解釋原因，可供選擇材料：20CrMnTi,45鋼,40CrNiMo,T12。
（2）編制簡明工藝路線。
（3）說明各熱處理工藝的主要作用。
答：（1）選用20CrMnTi
原因：傳動軸受中等交變拉壓載荷作用，要具有較好的抗疲勞效能，因此要求材料碳含量不宜過高，T12為過共析鋼，碳含量過高，排除。
傳動軸最大直徑φ20mm，要求沿截面效能均勻一致，因此需要具有較好的淬透性，合金元素含量高，淬透性好，45鋼普通碳素鋼，合金元素含量低，排除。
在其它均滿足使用效能要求的時候，出於成本、環保的角度，儘量選擇低碳，因此，最後選取20CrMnTi。
（2）簡明工藝路線：備料→鍛造→正火→機械加工→滲碳→淬火、低溫回火→機械加工。
（3）熱處理工藝的主要作用如下：
正火：主要為了消除毛坯的鍛造應力，降低硬度以改善切削加工性，同時也均勻組織，細化晶粒，為以後的熱處理做組織準備。
滲碳：為了保證傳動軸表層的含碳量及滲碳層深度的要求。
淬火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足夠的韌性
低溫回火：消除淬火應力及減少脆性。
三十、某機床主軸選用45鋼鍛造毛坯,要求有良好的綜合機械效能且軸徑部分要耐磨(HRC50-55)。
（1）試為其編寫簡明的工藝路線，並說明各熱處理工序的作用。
（2）一批45鋼小軸因組織不均勻，需採用退火處理。擬採用以下幾種退火工藝：
緩慢加熱至700℃，經長時間保溫後隨爐冷至室溫；
緩慢加熱至840℃，經長時間保溫後隨爐冷至室溫；
緩慢加熱至1100℃，經長時間保溫後隨爐冷至室溫；
試說明上述三種工藝會導致小軸組織發生何變化？若要得到大小均勻的細小晶粒，選何種工藝最合適？
答案：（1）主軸的工藝路線：
下料→鍛造→正火→粗加工→調質→半精、精加工→表面淬火、低溫回火→精加工。
正火處理是為了得到合適的硬度，以便機械加工，同時為調質處理做好組織準備。
調質處理是為了使主軸得到高的綜合機械效能和疲勞強度，為了更好地發揮調質效果，將它安排在粗加工後進行。
表面淬火是為了使軸徑部分得到所需硬度，以保證裝配精度和不易磨損。
低溫回火消除表面淬火帶來的殘餘應力，減小脆性。
(2)
①緩慢加熱至700℃，經長時間保溫後隨爐冷至室溫，小軸的組織無變化。
②緩慢加熱至840℃，經長時間保溫後隨爐冷至室溫，小軸的晶粒得到細化且比較均勻。
③緩慢加熱至1100℃，經長時間保溫後隨爐冷至室溫，由於加熱溫度高、加熱時間長，會使奧氏體晶粒粗化。
所以，為了要得到大小均勻的細小晶粒，選用第二種方法，即緩慢加熱至840℃，經長時間保溫後隨爐冷至室溫。
三十一、某企業對某鋼進行如下圖所示各類處理，根據下圖，回答下列問題。
（1）該圖為哪類鋼的什麼曲線圖？
（2）若為20鋼，則經過1-5號不同冷卻速率冷卻後的室溫組織分別是什麼？。
（3）根據1-5號的室溫組織，對其按照硬度由高到底進行排序，僅寫編號即可。
答：
亞共析鋼
過冷奧氏體等溫轉變曲線\/C曲線
（2）
① 鐵素體+珠光體（F+P）
② 珠光體\/屈氏體（P\/T）
③ 貝氏體+馬氏體（B+M）
④ 馬氏體（M）
⑤ 鐵素體+馬氏體（F+M）
（3）④＞⑤＞③＞②＞①
三十二、根據圖片，回答下列問題。
若該合金為20鋼，則
（1）圖中為什麼曲線圖？
（2）經過1-6號不同冷卻速率冷卻後的室溫組織分別是什麼,僅用字母表示。
（3）根據1-6號的室溫組織，對其按照硬度由高到底進行排序，僅寫編號即可。
答：（1）過冷奧氏體等溫轉變曲線\/C曲線\/TTT曲線
（2）編號1：F+P
編號2：F+T(S\/P)
編號3：F+B
編號4：F+P+B+M
編號5：M
編號6：F+M
（3）硬度由高到低為：5＞6＞4＞3＞2＞1
三十三、根據下圖，回答下列問題。
（1）該圖為哪類鋼的什麼曲線圖？
（2）經過1-8號不同冷卻速率冷卻後的室溫組織分別是什麼,僅用字母表示。
（3）根據1-8號的室溫組織，對其按照硬度由高到底進行排序，僅寫編號即可。
答：
過共析鋼
過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線\/CT曲線\/CCT曲線
（2）
① 滲碳體+珠光體
② 滲碳體+珠光體
③ 滲碳體+珠光體（滲碳體+索氏體）
④ 滲碳體+珠光體+馬氏體+殘餘奧氏體
⑤ 滲碳體+貝氏體（滲碳體+貝氏體+殘餘奧氏體）
⑥ 滲碳體+珠光體+馬氏體+殘餘奧氏體
⑦ 滲碳體+馬氏體+殘餘奧氏體
⑧ 馬氏體+殘餘奧氏體
（3）⑧＞⑦＞⑥＞⑤＞④＞③＞②＞①
三十四、根據下圖，回答下列問題。
（1）該圖為哪類鋼的什麼曲線圖？
（2）經過1-6號不同冷卻速率冷卻後的室溫組織分別是什麼,僅用字母表示。
（3）根據1-6號的室溫組織，對其按照硬度由高到底進行排序，僅寫編號即可。
答：
過共析鋼
過冷奧氏體等溫轉變曲線\/IT曲線\/TTT曲線
（2）
編號1：Fe3C+P
編號2：Fe3C+T(S\/P)
編號3：Fe3C+B
編號4：Fe3C+B+M+Ar
編號5：Fe3C+P+M+Ar
編號6：Fe3C+M+Ar
（3）硬度由高到低為：6＞4＞5＞3＞2＞1
三十五、某企業對某鋼進行如下圖所示各類處理，根據下圖，回答下列問題。
（1）該圖為哪類鋼的什麼曲線圖？
（2）經過1-5號不同冷卻速率冷卻後的室溫組織分別是什麼？。
（3）根據1-5號的室溫組織，對其按照硬度由高到底進行排序，僅寫編號即可。
答：
過共析鋼
過冷奧氏體等溫轉變曲線\/C曲線
（2）
① 滲碳體+珠光體（Fe3C+P）
② 珠光體\/屈氏體（P\/T）
③ 貝氏體+馬氏體+殘餘奧氏體（B+M+Ar）
④ 馬氏體+殘餘奧氏體（M+Ar）
⑤ 滲碳體+馬氏體+殘餘奧氏體（Fe3C+M+Ar）
（3）⑤＞④＞③＞②＞①
三十六、下圖為某鋼的C曲線，說明按1-6各冷卻曲線冷卻後可能獲得的室溫組織，並比較它們的硬度相對大小。
答：速度1：先共析滲碳體+珠光體
速度2：先共析滲碳體+珠光體（索氏體）
速度3：滲碳體+貝氏體+殘餘奧氏體或滲碳體+貝氏體
速度4：滲碳體+貝氏體+馬氏體+殘餘奧氏體
速度5：滲碳體+馬氏體+殘餘奧氏體
速度6：滲碳體+馬氏體+殘餘奧氏體
硬度低到高：速度1＜速度2＜速度3＜速度4＜速度5＜速度6