1、學習-好資料4-1在使用性能和工藝性能的要求上，工具鋼和機器零件用鋼有什么不同？ 工具鋼使用性能：（1）硬度。工具鋼制成工具經熱處理后具有足夠高的硬度。工具在高的切削速度和加工 硬材料所產生高溫的受熱條件下，仍能保持高的硬度和良好的紅硬性。（2） 耐磨性。工具鋼具有良好的耐磨性，即抵抗磨損的能力。工具在承受相當大的壓 力和摩擦力的條件下，仍能保持其形狀和尺寸不變。（3） 強度和韌性。工具鋼具有一定的強度和韌性，使工具在工作中能夠承受負荷、沖 擊、震動和彎曲等復雜的應力，以保證工具的正常使用。（4）其他性能。由于各種工具的工作條件不同，工具用鋼還具有一些其他性能，如模具 用鋼還應具有一定的 高溫

2、力學性能、熱疲勞性、導熱性和耐磨腐蝕性能等。工藝性能：（1）加工性工具鋼應具有良好的熱壓力加工性能和機械加工性能，才能保證工具的制造 和使用。鋼的加工性取決于化學成分、組織的質量。（2）淬火溫度范圍工具鋼的淬火溫度應足夠寬，以減少過熱的可能性。（3）淬硬性和淬透性淬硬性是鋼在淬火后所能達到最高硬度的性能。淬硬性主要與鋼 的化學成分特別是碳含量有關，碳含量越高，則鋼的淬硬性越高。淬透性表示鋼在淬火后從表面到內部的硬度分布狀況。淬透性的高低與鋼的化學成分、純潔度、晶粒度有關。根 據用于制造不同的工具，對這兩種性能各有一定的要求。（4） 脫碳敏感性工具表面發生脫碳，將使表面層硬度降低，因此要求工具鋼

3、的脫碳敏 感性低。在相同的加條件下，鋼的脫碳敏感性取決于其化學成分。（5）熱處理變形性工具在熱處理時，要求其尺寸和外形穩定。（6）耐削性對很制造刀具和量具用鋼。要求具有良好的磨削性。鋼的磨削性與其化學成 分有關，特別是釩含量，如果釩質量分數不小于 0.50%則磨削性變壞。機器零件用鋼使用性能：（1）較高的疲勞強度和耐久強度。（2）高的屈服強、抗拉強度以及較高的斷裂抗力。（3）良好的耐磨性和接觸疲勞強度。（4）較高的韌性，以降低缺口敏感性。 工藝性能：通常機器零件的生產工藝：型材t改鍛t毛坯熱處理t切削加工t最終熱處理t磨削以切削加工性能和熱處理工藝性能為機器零件用鋼的主要工藝性能。4-2工具鋼

4、常要做那些力學性能試驗？測定哪些性能指標？為什么？ 強度、塑性：靜彎或扭轉試驗T彎曲強度、撓度和扭轉強度、扭轉角； 韌度：一般采用無缺口式樣；硬度：一般硬度 60HRC以上，鋼中存在的大量碳化物可提高23HRC;淬透性：斷口法t碳素工具鋼和低合金工具鋼；端淬法t合金工具鋼， 以端淬曲線上60HRC處距水冷端距離表示。淬透性作用強弱順序：Si、Mn Mo Cr、Ni熱穩定性：（鋼在較高溫度下保持一定強度的性質）對高速鋼，通常是紅硬性；變形開裂傾向：主要原因是熱應力組織應力。4-3試用合金化原理分析說明9SiCr、9Mn2V CrWMn鋼的優缺點。9SiCrSi、Cr提高淬透性，油淬臨界直徑D油4

5、0mm Si、Cr提高回火穩定性，經 250C回火，硬度60HRC K細小、均勻t不容易崩刃； 通過分級淬火或等溫淬火處理，變形較小； Si 使鋼的脫碳傾向較大。CrWMCr、W Mn復合，有較高淬透性，D油=5070mm 淬火后Ar在1820%淬火后變形小； 含Cr、W碳化物較多且較穩定，晶粒細小t高硬度、高耐磨性； 回穩性較好，當回火溫度250C，硬度才 60HRC W 使碳化物易形成網狀。9Mn2V1）Mnf 淬透性，D 油=30mm ;2）MnJJ Ms,淬火后Ar較多，約2022%使工件變形較小；3）V能克服Mn的缺點，/過熱敏感性，且能細化晶粒；4） 含0.9%C左右，K細小均勻，

6、但鋼的硬度稍低，回火穩定性較差， 宜在200C以下回火；5） 鋼中的VC使鋼的磨削性能變差。9Mn2V廣泛用于各類輕載、中小型冷作模具。4-4 9SiCr和60Si2Mn都有不同程度的脫 C傾向，為什么？兩者均含 Si 元素， Si 是促進石墨化的元素，因此加熱時易脫碳。4-5 分析比較 T9 和 9SiCr:1 ）為什么 9SiCr 鋼的熱處理加熱溫度比 T9 鋼高 ?2） 直徑為$ 30 40mm的9SiCr鋼在油中能淬透，相同尺寸的T9鋼能否淬透？為什 么?3） T9鋼制造的刀具刃部受熱到200-250 C,其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr鋼制造的刀具，其刃部受熱至230-25

7、0 C,硬度仍不低于 60HRC耐磨性良好，還可正常工作。為什么 ?4）為什么 9SiCr 鋼適宜制作要求變形小、 硬度較高和耐磨性較高的圓板牙等薄刃工具 ?1）9SiCr 中合金元素比 T9 多，加熱奧實體化時，要想使合金元素熔入奧氏體中并且還能成 分均勻，需要更高的溫度。2） 不能。因為9SiCr中Si、Cr提高了鋼的淬透性，比 T9的淬透性好，9SiCr的油淬臨界 直徑D油40mm所以相同尺寸的 T9鋼不能淬透。3）Si、Cr提高回火穩定性，經 250C回火，硬度60HRC4）Cr、 Si 的加入提高了淬透性并使鋼中碳化物細小均勻，使用時刃口部位不易崩刀；Si抑制低溫回火時的組織轉變非常

8、有效，所以該鋼的低溫回火穩定性好，熱處理是的變形也 很小。缺點是脫碳敏感性比較大。因此，如果采用合適的工藝措施，控制脫碳現象，適合 制造圓板牙等薄刃工具。4-6 簡述高速鋼鑄態組織特征。高速鋼的鑄態組織常常由魚骨狀萊氏體（Ld）、黑色組織（3共析體等）和白亮組織（M+A）組成。組織不均勻，可能含粗大的共晶碳化物，必須通過鍛軋將其破碎，萊氏體網是任何熱處理方法所不能消除的，只有通過熱壓力加工達到一定的變形量之后才能改善。4-7 在高速鋼中，合金元素 W、Cr、V 的主要作用是什么 ?W鎢是鋼獲得紅硬性的主要元素。主要形成MC型K,回火時析出 W2C; W強烈降低熱導率t鋼導熱性差Cr 加熱時全溶

9、于奧氏體，保證鋼淬透性 ，大部分高速鋼含 4 Cr 。增加耐蝕性，改善抗 氧化能力、切削能力。V顯著提高紅硬性、提高硬度和耐磨性，細化晶粒，降低過熱敏感性。以VC存在.4-8 高速鋼在淬火加熱時，如產生欠熱、過熱和過燒現象，在金相組織上各有什么特征？欠熱：淬火溫度較低，大量 K未溶，且晶粒特別細小。過熱：淬火溫度過高，晶粒長大，K溶解過多，未溶 K發生角狀化；奧氏體中合金度過高，冷卻時易在晶界上析出網狀 K。過燒：如果溫度再高，合金元素分布不均勻，晶界熔化，從而出現鑄態組織特征，主要為 魚骨狀共晶萊氏體及黑色組織。4-9高速鋼（如 W18C4V在淬火后，一般常采用在 560攝氏度左右回火 3次

10、的工藝，為什 么？高速鋼淬火后三次 560 C回火主要目的是： 促進殘余奧氏體轉變為馬氏體，未回火馬氏體轉變為回火馬氏體；減少殘余應力。高速鋼淬火后大部分轉變為馬氏體，殘留奧氏體量是2025%，甚至更高。第一次回火后，又有 15%左右的殘留奧氏體轉變為馬氏體，還有10%左右的殘留奧氏體， 15%左右新轉變未經回火的馬氏體，還會產生新的應力，對性能還有一定的影響。為此，要進行二次回火， 這時又有 56%的殘留奧氏體轉變為馬氏體，同樣原因為了使剩余的殘留奧氏體發生轉變， 和使淬火馬氏體轉變為回火馬氏體并消除應力，需進行第三次回火。經過三次回火殘留奧 氏體約剩 1 3%左右。4-10 高速鋼每次回火

11、為什么一定要冷到室溫再進行下一次回火 ? 為什么不能用較長時間的 一次回火來代替多次回火 ?這是因為殘余奧氏體轉變為馬氏體是在回火冷卻過程中進行的。因此，在每次回火后，都 要空冷至室溫，再進行下一次回火。否則，容易產生回火不足的現象（回火不足是指鋼中 殘余奧氏體未完全消除） 。不能 :因為高速鋼合金元素多而導致殘余奧氏體多，淬火后的組織是馬氏體+殘余奧氏體，第一次回火使得馬氏體回火變成為回火馬氏體，而殘余奧氏體轉變為馬氏體，這部分馬氏 體卻在第一次回火中沒有得到回火，因此，高速鋼一次回火不能使所有的殘余奧氏體轉變 成為馬氏體。由于多次回火可以較完全消除奧氏體以及殘余奧氏體轉變成為馬氏體時產生

12、的應力，必須多次回火，一般 3次。4-11 高速鋼在退火態、淬火態和回火態各有什么類型的碳化物 ? 這些不同類型的碳化物對 鋼的性能起什么作用 ?退火態：退火后的顯微組織為索氏體基體上分布著均勻、細小的碳化物顆粒，碳化物類型為 M6C型、M23C6型及 MC型。淬火態：加熱時，K溶解順序為：M7C3M23C6型在1000 C左右溶解完 t M6C型在1200 C時 部分溶解 t MC型比較穩定，在1200 C時開始少量溶解。回火態：主要為 M6C（淬火殘留）、MC（回火時析出和淬火殘留）、MC （回火析出）等K.4-12高速鋼 W6Mo5Cr4V2勺A1溫度在800攝氏度左右，為什么常用的淬火

13、加熱溫度卻高達 1200 攝氏度以上？ 高速鋼淬火的目的是獲得高合金度的奧氏體，淬火后得到高合金馬氏體，具有高的回火穩 定性，在高溫回火時彌散出合金碳化物而產生二次硬化，使鋼具有高硬度和紅硬性。高速 鋼的合金碳化物比較穩定，必須在高溫下才能將其溶解。所以，雖然高速鋼的A1 在 800 攝氏度左右，但其淬火溫度必須在A1+400攝氏度以上。4-13 高速鋼在淬火加熱時，常需要進行一次或二次預熱，為什么？預熱有什么作用？ 高速鋼導熱性差 , 淬火加熱溫度又高 , 所以要預熱。可根據情況采用一次預熱和二次預熱。 預熱可 減少淬火加熱過程中的變形開裂傾向；縮短高溫保溫時間，減少氧化脫碳； 準確地控制爐

14、溫穩定性。4-14 高速鋼在分級淬火時，為什么不宜在 950-675 攝氏度溫度范圍內停留過長時間？ 高速鋼在高溫加熱奧氏體化后，奧氏體中合金度比較高，具有較高的穩定性。由于合金度 高，所以有碳化物析出的趨勢。如果冷卻時在 760攝氏度以上的范圍停留，或緩慢地冷卻 到760攝氏度，奧氏體中會析出二次碳化物，在 760攝氏度左右會析出特別強烈。在冷卻 過程中析出碳化物，降低了奧氏體中的合金度，從而影響了高速鋼的紅硬性。所以，從工 藝上看，對某些需要做空氣預冷或在 800 攝氏度左右作短時停留的工具，應特別注意控制 預冷時間，停留時間不宜過長。實驗表明，在625攝氏度進行10min的停留就會降低紅

15、硬性。所以，高速鋼為了防止開裂和減少變形，通常采用在600 攝氏度左右分級淬火，其停留時間也應嚴格控制，一般不超過 15min.（ 書上 P1 04最后一段 ）4-15 Cr12MoV 鋼的主要優缺點是什么 ?屬于高耐磨微變形冷作模具鋼，其特點是具有高的耐磨性、硬度、淬透性、微變形、高熱 穩定性、高抗彎強度，僅次于高速鋼，是沖模、冷鐓模等的重要材料，其消耗量在冷作模 具鋼中居首位。該鋼雖然強度、硬度高，耐磨性好，但其韌度較差，對熱加工工藝和熱處 理工藝要求較高，處理工藝不當，很容易造成模具的過早失效。4-16為減少Cr12MoV鋼淬火變形開裂，只淬火到200C左右就出油，出油后不空冷，立即低溫

16、回火，而且只回火一次。這樣做有什么不好 ? 為什么 ?此題實在不會，能百度到的相關資料如下Cr12MoV淬火、回火工藝選擇 Cr12MoV分級淬火（減少變形、防止開裂）：加熱溫度采用1020C,保溫后放入260280C硝鹽爐中分級 310min，轉入溫度為 Ms-（1020） C硝鹽爐中停留 510min后空冷。或者直 接淬入160180C的硝鹽爐中停留510min后空冷。空冷到120C左右轉入回火工序。 Cr12MoV等溫淬火（增加強韌度）：加熱溫度采用1020C,保溫后放入 Ms-（1020） C的硝 鹽爐中均溫310min，轉入260280C保溫23h空冷后到120C左右轉入回火工序。

17、Cr12MoV鋼降溫淬火（減少淬火變形）：Cr12MoV鋼制造的壓膠木粉的成型模，形狀復雜、尺寸變形要求嚴格，要求有一定的韌性，但硬度要求一般為4550HRC采用1020C加熱淬火，就必須用高溫回火，這樣變形難以控制。現在某些工廠采用 880C加熱后，油冷到150200C 立即轉入300C等溫34h, 200C回火。這樣處理的模具變形極小，韌性也好，硬度在45HRC 左右。缺陷是熱處理組織中有少量的屈氏體存在。 Cr12MoV鋼回火溫度的選擇：淬火加熱采用 10201050C，要求高硬度可用 180200C回 火；為防止線切割開裂可選用 400420C回火。因淬火冷卻發生變形，采用 480C回

18、火可使 尺寸有少量的收縮；采用 510C回火可使尺寸有少量的脹大。 模具的深冷處理：提高耐磨性，增加尺寸穩定性。把淬火后的模具放入液氮中 12h 進行深冷處理，然后進行回火，也可以在回火后進行深冷 處理。Cr12MoV模具經深冷處理后硬度有12HRC的提高。4-17 簡述冷作模具、熱作模具的服役條件及對鋼性能的要求。冷作模具服役條件：工作 T 不高，模具主要承受高壓力或沖擊力，有強烈的摩擦。 主要技術要求為具有高硬度和耐磨性，有一定韌性。熱作模具服役條件：模具是在反復受熱和冷卻條件下工作 . 模具受熱時間越長，受熱程度就 越嚴重 . 許多模具還受到較大沖擊力。工作條件苛刻 。熱作模具鋼應具有高

19、抗熱塑性變形能力、高韌性、高抗熱疲勞、良好的抗熱燒蝕性4-18高速鋼和經過二次硬化的Cr12型鋼都有很高的紅硬性， 能否作為熱作模具使用 ？為什么?不能。高速鋼雖有高的耐磨性、紅硬性，但韌性比較差、在較大沖擊力下抗熱疲勞性能比 較差，高速鋼沒有能滿足熱錘鍛模服役條件所需要高韌性和良好熱疲勞性能的要求。4-19 對熱錘鍛模的回火硬度要求是：小型模具硬度略高，大型模具硬度略低；模面硬度較 高，模尾硬度較低。為什么 ?小型鍛模由于鍛件冷卻比較快，硬度相對較高，所以小型鍛模應具有較高的耐磨性，硬度 要求也應在 40-44HRC. 如果型腔淺而簡單， 硬度要求還應再提高。 大型鍛模由于鍛模尺寸很 大，淬

20、火是的應力和變形比較大，此外工作時應力分布也不均勻，需要有較高的韌度，并 且鍛件的溫度也相對較高，硬度較低，大型鍛模的硬度以35-38HRC為宜.鍛模模面和模尾硬度要求不同，模尾部分應力集中、承受沖擊，硬度要求低。4-20 熱錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模的主要性能要求有什么異同點?同：較高的高溫強度與耐磨性，良好的耐熱疲勞和導熱性， 異：熱鍛模鋼還要有高的淬透性，良好的沖擊韌度和低的回火脆性傾向 熱擠壓鋼要求高的熱穩定性。壓鑄模鋼要求耐蝕性。4-21形狀復雜的5Cr06NiMo(5Cr08M nM o)鋼制造的熱錘鍛模，為減少變形、防止開裂，在淬 火工藝操作上應該采取哪些措施 ?(1) 預熱。為了

21、減小熱應力而造成的變形，熱鍛模一般均經550 一 6O0C預熱(箱式爐)保溫。( 2)采用油冷。油冷的特點是高溫區的冷卻能力低，低溫區的冷卻速度合適，可以大大降 低淬火工件的組織應力，減小工件變形和開裂的傾向。適用于過冷A比較穩定的合金鋼。4-22 5CrW2Si 鋼中的合金元素有什么作用 ? 該鋼常用作什么工具 ?W進一步提高耐磨性和細化晶粒，W還能有效地削弱第二類回火脆性，所以含W鋼可在430470C回火，可得到更好的韌度。學習-好資料Si、Cr:提高低溫回火穩定性，并推遲低回脆性區，因此可提高回火溫度到280 C,而得到較高的韌度，特別是Si元素更為有效；這些元素都提高淬透性、強度和耐磨

22、性。4-23常用哪些熱處理措施來保證量具的尺寸穩定性？（1）調質處理。獲得回火索氏體，減少淬火變形和提高機械交工的光潔度。（2）淬火和低溫回火。常采用不完全淬火+低溫回火，保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度并進行預熱，以減少加熱和冷卻過程中的溫差和淬火應力。（3）冷處理。高精度量具淬火后必須進行冷處理，以減少殘余奧氏體量，從而增加尺寸 穩定性。（4）時效處理。淬火回火后，在 120-150攝氏度進行24-36 h的失效處理，消除殘余內 應力，大大增加尺寸穩定性而不降低其硬度。4-24試總結合金元素 Si、Mn Mo V、Cr、Ni在合金鋼中的作用，并能簡述其原理。Si的作用如下：1）提高鋼強度

23、；Si是鐵素體形成元素，有較強的固溶強化作用；2）提高鋼的淬透性；可阻止鐵素體形核和長大，使“ C'曲線右移；3）提高低溫回火穩定性；因 Si可以抑制回火時 K的形核、長大及轉變；4）提高淬火加熱溫度；，Si提高A溫度。5） 提高抗氧化性，因為它可以形成致密穩定的氧化膜，同時可以提高FeO的形成溫度。6）加熱時易脫碳；Si是促進石墨化的元素。Mo元素在合金中的主要作用歸結如下：（1） 降低回火脆性，一般認為Mo可以抑制有害元素在晶界的偏聚；（2） 提高貝氏體的淬透性，因為Mo大大推遲珠光體的轉變而對貝氏體轉變影響較小；（3 ）細化晶粒，提高回火穩定性。Mo是強碳化物形成元素，與碳的結合力較大形成的碳化物穩定，不易長大。（4）