14、为什么铸造合金常选用接近共晶点的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？
近共晶点的合金熔点低，结晶范围小，铸造性能好。单相固溶体成分的合金具有良好的塑性和小的变形抗力，可锻性好。
15、何谓α、γ、Fe3C、C、P、A、L d、（L d `）？它们的结构、组织形态、力学性能有何特点？
α为铁素体，Fe3C为渗碳体，C为碳元素，P为珠光体，γ、A为奥氏体，L d为高莱氏体，（L d `）为低温莱氏体。α为体心立方结构，溶碳量低，强度、硬度低，塑性、韧性好。γ、A是碳在γ—Fe中形成的间隙固溶体，为面心立方结构，溶碳量较大，是高温组织，硬度较低，塑性较高，易于成形。Fe3C是铁和碳的金属化合物，含碳量6.69%，硬度很高，脆性很大，塑性和韧性几乎为零。P是铁素体与渗碳体的机械混合物，碳的分数为0.77%，具有良好的力学性能。L d是奥氏体与渗碳体的机械混合物，（L d `）是珠光体与渗碳体的机械混合物，含碳量 4.3%，力学性能与渗碳体接近。
碳含量小于2.11%是碳钢，大于2.11%是铸铁；碳钢中的碳与铁以金属化合物的形式存在，而铸铁中的碳以游离石墨的形式存在；碳钢的力学性能较好，其硬度、强度随含碳量的增加而增加，塑性、韧性随含碳量的增加而下降，铸铁的力学性能取决于石墨的形状、大小及分布；铸铁的铸造性能优于碳钢；铸铁不能进行压力加工，其焊接性能远不及碳钢。
17、分析碳的质量分数分别为0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的铁碳合金从液态缓慢冷至室温时的结晶过程和室温组织。指出这四种成分组织与性能的区别。
碳的质量分数为0.20%、0.60%的铁碳合金均属于亚共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过AC线时从液态中结晶出A，经过AE线时全部结晶为A，经过GS线时由于贫碳有F析出，经过PSK线时剩余的A转变为P，室温组织为P+F。并随碳的质量分数的增加P增加，F减少。
碳的质量成分分别为0.80%、1.0%的铁碳合金均属于过共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过AC 线时从液态中结晶出A，经过AE线时全部结晶为A，经过ES线CⅡ析出，经过PSK线时剩余的A 转变为P，室温组织为P+ Fe3CⅡ。并随碳的质量分数的增加Fe3CⅡ增加，P减少。
由于F、P、Fe3CⅡ，的力学性能上的差异，随碳的质量分数的增加铁碳合金的强度和硬度增加，而塑性和韧性下降。
一次渗碳体是从液体中直接析出，呈长条形；二次渗碳体从奥氏体中析出，沿晶界呈网状；三次渗碳体从铁素体中析出，沿晶界呈小片或粒状；共晶渗碳体是同奥氏体相关形成，在莱氏体中为连续的机体；共析渗碳体同铁素体相关形成，呈交替片状。
（3）捆扎物体需材料有一定的塑性，而起吊重物需材料有一定的强度和硬度。钢材随碳的质量分数的增加强度、硬度增加，塑性、韧性下降。
（4）把钢材加热到高温下（1000~1250℃），钢为单相奥氏体组织。其塑性好，变形抗力小。
（5）加热到高温下（1000~1250℃），钢为单相奥氏体组织。其塑性好，变形抗力小利于压力成形；而钢的流动性差，在冷却的过程中收缩率大，铸造性能比铸铁差。铸铁结晶温度范围窄，流动性好，在冷却的过程中收缩率小，铸造性能好；但其属于脆性材料，不能压力成形。
钢的热处理是将钢在固态下、在一定的介质中施以不同的加热、保温和冷却来改变钢的组织，从而获得所需性能的一种工艺。原理：同素异构转变；其目的和作用：充分发挥材料的潜力，提高零件使用性能，延长使用寿命。改善材料的加工性能。。
2、什么是连续冷却与等温冷却？两种冷却方式有何差异？试画出共析钢过冷奥氏体的这两种冷却方式的示意图，并说明图中各个区域、各条线的含义。
等温冷却：先将已奥氏体化的钢快冷至A1线以下一定温度，成为过冷奥氏体。进行保温，使奥氏体在等温下进行组织转变。转变完后再冷却至室温。
等温冷却所得组织单一，分为珠光体、贝氏体和马氏体。连续冷却所得组织不均匀，是几种转变产物的复合。
退火的主要目的（1）降低钢的硬度，使其易于切削加工；（2）提高钢的塑性和韧性，以易于切削和冷变形加工；（3）消除钢中的组织缺陷，为热锻、热轧或热处理作好组织准备；（4）消除前一工序中所产生的内应力，以防变形或开裂。
常用的退火方法：完全退火、等温退火、球化退火（不完全退火）、均匀化退火（扩散退火）、去应力退火和再结晶退火等。
5、完全退火与不完全退火在加热规范、组织转变和运用上有何不同？为什么亚共析钢一般不采用不完全退火，共析钢不采用完全退火？
完全退火：将钢加热至Ac3以上30℃—50℃，保温一定时间，缓慢冷却的工艺。奥氏体转变为珠光体和铁素体。适用于亚共折成分的中碳钢和中碳合金钢的铸、锻件及热轧型材。目的：细化晶粒，消除内应力，降低硬度和改善切削加工性能。
不完全退火：将钢加热到Ac1以上20℃—30℃，保温后，缓慢冷却的工艺。适用于。共析或过共析钢。使P中的片状Fe3C和网状二次Fe3C球化，转变成球状Fe3C目的：降低钢的硬度，改善切削加工性，并减少随后淬火时的形变、开裂倾向，为淬火作组织准备。
选用：（1）从切削加工性方面考虑，低碳钢用正火提高硬度，而高碳钢用退火降低硬度，以便于切削加工。（2）从使用性能上考虑，对零件性能要求不高，可用正火作为最终热处理；当零件形状复杂、厚薄不均时，采用退火；对中、低碳钢，正火比退火力学性能好。（3）从经济上考虑，正火冷却不占用设备，操作简便，生产周期短，能耗少，故在可能条件下，应优先考虑正火处理。
为使零件表面具有高的硬度和耐磨性。分为感应加热淬火和火焰淬火。感应加热淬火适宜大批量生产，火焰淬火适宜单件或小批量生产的大型零件和需要局部表面淬火的零件。
淬透性指钢在淬火时获得M的能力，在规定的淬火条件下决定着钢材淬硬深度和硬度分布。而淬硬深度虽然取决于钢的淬透性，但规定条件改变，淬硬深度改变。淬硬性是指钢在淬火时所获得的最高硬度，反映钢材在淬火时的硬化能力取决于M的碳的质量分数。影响淬透性的因素有钢材的化学成分和A化条件（临界冷却速度）。
10、回火的目的是什么？常用的回火操作有哪些？试指出各种回火操作得到的组织、性能及运用范围？
回火的目的：（1）降低脆性；（2）消除或减少内应力，防止变形和开裂；（3）获得工件所要求的使用性能；（4）稳定组织；
中温回火：350 ～ 500 ℃。回火屈氏体。高的屈服极限，弹性极限和韧性。弹簧，热作磨具。
高温回火（调质处理）：500 ～ 650 ℃。回火索氏体。较好的综合机械性能。连杆，轴，齿轮等。
淬火温度Ac3以上30~50℃，回火温度500~650℃，回火后获得的组织为索氏体，硬度大致为25~30HRC。
淬火温度Ac3以上30~50℃，回火温度250~500℃，回火后获得的组织为贝氏体，硬度大致为40~50HRC。
淬火温度Ac1以上30~50℃，回火温度150~250℃，回火后获得的组织为马氏体，硬度大致为62~65HRC。
过程：奖工件放在一定的活性介质中加热，保温，使介质中的活性原子渗入工件的表层，从而改变表层的化学成分、组织和性能。常用的化学热处理方法有渗碳、渗氮和碳氮共渗。目的是使工件心部有足够的强度和韧性，而表面具有高的硬度和耐磨性；提高工件的疲劳强度和表面耐蚀性、耐热性等。
渗碳的目的：提高工件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度等。多用于低碳钢和低碳合金钢制成的齿轮、活塞销、轴类零件等重要零件。
渗氮的目的：提高工件表面的硬度、耐磨性、耐蚀性和疲劳强度等。常用于在交变应力下工作的各种结构件。15、机床摩擦片用于传动或主轴刹车，要求耐磨性好。选用15钢渗碳后淬火，要求渗碳层0.4~0.5mm，淬火后硬度为40~45HRC。加工工艺路线如下，试说明其中各热处理工序的目的。
渗碳后淬火提高表面的硬度和耐磨性；第一次回火得到回火索氏体，得到所需的力学性能；；第二次回火消除加工硬化和残余应力并使摩擦片定型。
氧化处理目的是：防止金属腐蚀及机械磨损，装饰产品；消除内应力。用于精密仪器、仪表、工具、模具。
磷化处理目的是：使金属表面的吸附性、耐蚀性及减摩性得到改善。用于钢铁制品油漆层的底层、冷加工过程中的减摩及零件的防锈。
电火花表面强化的目的：使金属表面物理和化学性能得到改善。基本原理：在电极与工件间接上电源，由于振动器的作用使电极与工件间的放电间隙频繁变化，电极与工件间不断产生火花放电，从而使使电机电极的材料黏结、覆盖在工件上，在工件表面形成强化层。
喷丸表面强化的目的：提高材料的屈服强度及抗疲劳性能。基本原理：将大量高运动的弹丸喷射到工件表面，使其表面产生强烈的塑性变形和压应力从而获得一定厚度的强化层表面》
基本原理：将工件放入离子注入机中，在几十至几百千伏的电压下，把所需元素的离子注入到工件表面。应用情况：提高工件的使用寿命、降低磨损速度和耐蚀能力。
按钢中含碳量分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢，低碳钢Wc≤0.25％，中碳钢Wc在0.25％～0.6％之间，高碳钢Wc ≥0.6％。
按钢的质量分为：普通碳素钢，Ws≤0.055％，Wp≤0.045％；优质碳素钢，Ws≤0.040％ Wp≤0.040％；高级优质碳素钢，Ws≤0.030％，Wp≤0.035％。
按用途可分为：碳素结构钢和碳素工具钢，碳素结构钢如15、25、40等，碳素工具如T7、T8等，碳的质量分数
优质碳素结构钢由F、P、组成，而这两种组元力学性能差异很大，随碳的质量分数的增加F减少，P增加，导致性能的差异。
合金钢中经常加入的合金元素有锰、硅、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼、磷和稀土等。这些合金元素对钢的力学性能的作用：1）固溶强化铁素体；2）第二相强化；3）细晶强化。对钢的热处理工艺的作用：1）提高钢的淬透性；2）提高钢的回火稳定性；3）使钢获得特殊性能。
合金调质钢：其碳的质量分数在0.3%~0.6%，经过淬火+高温回火热处理后得到回火索氏体的合金钢。主要用途：制造受力复杂，要求具有综合力学性能的重要零件。所含主要合金元素有：Cr、Mn、Ni、Mo等。
优质碳素钢的牌号是两位数，表示该钢号平均的碳的质量分数的百分数。45钢的化学成分为碳的质量分数在
合金渗碳钢：Wc在0.15～0.25%，热处理方式渗碳后淬火加低温回火，常用钢种20Cr、20CrMnSi。合金弹簧钢：碳的质量分数在0.5~0.85%之间，经淬火、中温回火后使用的钢种，，常用钢种65Mn、50CrV。
不锈钢主要合金元素：Cr、Ni、Ti。耐热钢合金元素：Cr、Si、Al。耐磨钢合金元素：Mn。
（1）40CrNiMo——合金调质钢，用作制造综合力学性能良好的零件，各合金元素的质量分数均小于1.5%。
(2)60Si2Mn——合金弹簧钢，用作制造弹性极限和疲劳极限要求高的零件，Si质量分数为2%，Mn质量分数均小于1.5%。
（3）9SiCr——低合金工具钢，用作制造手工工具量具等，各合金元素的质量分数均小于1.5%。
（4）Cr12MoV——高合金工具钢，用作制造刀具，Cr质量分数为12。
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