范文一:机械工程材料题库
单选题
塑性变形
1.欲使冷变形金属的硬度降低、塑性提高,应进行( )。
A,去应力退火 B,再结晶退火 C,完全退火 D,重结晶退火
2.实测的晶体滑移需要的临界分切应力值比理论计算的小,这说明晶体滑移机制是
( )。
A,滑移面的刚性移动 B,位错在滑移面上运动C,空位、间隙原子迁移D,晶界迁移
3.疲劳强度是表示材料抵抗( )破坏的能力。
A,冲击力 B,交变应力 C,压力 D,内应力
4.为满足钢材切削加工要求,一般要将其硬度范围处理到( )左右。
A,200HBS(HB200) B,HRC35 C,HRB30 D,HRA60
5.冷变形是在( )进行的塑性变形。
A、室温 B、再结晶温度以上 C、再结晶温度以下 D、零度以下
6.用金属板冲压杯状零件,出现明显的‘制耳’现象,这说明金属板中存在着( )。
A,形变织构 B,位错密度太高 C,过多的亚晶粒 D,流线(纤维组织)
7.为了提高零件的机械性能,通常将热轧圆钢中的流线(纤维组织)通过( )。
A,热处理消除 B,切削来切断 C,锻造使其分布合理 D,锻造来消除
铁碳相图
1.铁素体是碳在α-Fe中的( )固溶体。
A,间隙 B,置换 C,有序 D,过饱和
2.渗碳体是( )。
A,间隙相 B,间隙化合物 C,间隙固溶体 D,电子化合物
3.珠光体是( )。
A,固溶体 B,化合物 C,机械混合物 D,金属化合物
4.低温(变态)莱氏体是由( )两相组成的。
A,液体和渗碳体 B,奥氏体和渗碳体 C,铁素体和渗碳体 D,铁素体和奥氏体
5.Fe-Fe3C相图中,ES线是( )。
A,碳在δ固溶体中的固溶线 B,碳在铁素体中的固溶线 C,碳在奥氏体中的固溶线
D,先共晶转变线
6.Fe-Fe3C相图中,GS线是平衡结晶时( )的开始线。
A,奥氏体向珠光体转变 B,奥氏体向二次渗碳体转变 C,奥氏体向铁素体转变
D,奥氏体向δ固溶体转变
7.平衡结晶时,在Fe-Fe3C相图中PSK线上发生的反应是( )。
A,As-→P B,P-→As C,As-→Fe3C D,As-→F
8.平衡结晶时,在Fe-Fe3C相图ECF线上发生的反应是( )。
A,As →Fe 3C B,L C →A E `+Fe3C C,AE +Fe3C →L C ` D, L→Fe 3C1
9.碳钢与白口铸铁的化学成分分界点是( )%C。
A,0.0218(0.02) B,0.77 C,2.11 D,4.3
10.用4%硝酸酒精溶液浸蚀的T12钢的平衡组织,在光学显微镜下,其中的二次渗碳体
呈( )。
A,白色网状 B,黑色网状 C,白色球状 D,黑色球状
11.共析钢冷至共析温度,共析转变已经开始,但尚未结束,此时存在的相为( )。
A,铁素体+渗碳体+奥氏体 B,铁素体+渗碳体 C,奥氏体 D,奥氏体+铁素体
12.在室温平衡组织中,45钢中的( )比25钢多。
A,珠光体的相对量 B,先共析铁素体的相对量 C,二次渗碳体的相对量
D,铁素体相的相对量
13.在铁碳合金平衡组织中,强度最高的是( )。
A,铁素体 B,渗碳体 C,低温莱氏体或变态莱氏体 D,珠光体
14.在铁碳合金平衡组织中,硬度最高的是( )。
A,铁素体 B,渗碳体 C,低温莱氏体或变态莱氏体 D,珠光体
15.在铁碳合金平衡组织中,塑性最高的是( )。
A,奥氏体 B,渗碳体 C,铁素体 D,珠光体
16.普通钢、优质钢及高级优质钢在化学成分上的主要区别是含( )量不同。
A,碳 B,硫、磷 C,硅、锰 D,铬、镍
17.T8A钢属于( )。
A,普通钢 B,优质钢 C,高级优质钢 D,特级优质钢
18.65钢适宜制造( )零件。
A,冲压 B,弹性 C,耐磨 D,调质
19.20钢适宜制造( )。
A,渗碳零件 B,弹性零件 C,刃具 D,调质零件
20.T8钢适宜制造( )。
A,渗碳零件 B,弹性零件 C,工具、模具 D,调质零件
晶体结构
1.组成晶格的最基本的几何单元是( )。
A,原子 B,晶胞 C,晶粒 D,亚晶粒
2.具有体心立方晶格的金属有( )。
A,Cu B,Al C,α-Fe D,γ-Fe
3具有面心立方晶格的金属有( )。 A,α-Fe B,γ-Fe C,δ-Fe D,Zn
4.在工业生产条件下,金属结晶时冷速愈快,N/G值( ),晶粒愈细。
A,愈大 B,愈小 C,不变 D,等于零
5.与粗晶粒金属相比,细晶粒金属的( )。
A,强度、韧性均好 B,强度高、韧性差 C,强度高、韧性相等 D,强度、
韧性均差
6.经塑性变形后金属的强度、硬度升高,这主要是由于( )造成的。
A,位错密度提高 B,晶体结构改变 C,晶粒细化 D,出现
纤维组织
合金
1.铜和镍两个元素可以形成( )固溶体。
A,无限溶解度的间隙 B,有限溶解度的间隙 C,无限溶解度的置换 D,有限溶解度
的置换
2.金属化合物与一般化合物不同之处是具有( )。
A,低的硬度 B,良好的综合机械性能C,良好的加工性能 D,金属特性
3.固溶体的机械性能特点是( )。
A,高硬度 B,高强度 C,高塑性 D,高刚度
4.合金铁素体比铁素体的强度高,这是由于( )造成的。
A,弥散强化 B,加工硬化 C,细晶强化 D,固溶强化
5.消除晶内偏析的工艺方法是( )。
A,正火 B,完全退火 C,扩散退火 D,再结晶退火
6.一定温度下由一定成分的固相同时生成两个成分固定的固相过程,称为( )
A,共晶反应 B,共析反应 C,包晶反应 D,匀晶反应
7.单相固溶体适合( )加工。
A,铸造 B,锻压 C,切削加工 D,热处理
8.碳溶入γ-Fe中形成的固溶体,其晶格形式是( )。
A,简单立方晶格 B,体心立方晶格 C,面心立方晶格 D,密排六方晶格
9.金属化合物的机械性能特点是( )。
A,高塑性 B,高韧性 C,高强度 D,硬而脆
10.碳溶入α-Fe形成的晶格,应该是( )。
A ,正方晶格 B ,体心立方晶格 C,面心立方晶格 D, 密排六方晶格
热处理及铸铁
1.所列钢中的合金元素,只溶入固溶体、不形成碳化物的合金元素是( )。
A,镍 B,铬 C,钨 D,钛
2.在钢中能够形成碳化物的合金元素是( )。
A,镍 B,铬 C,硅 D,铝
3.可用作弹簧的钢是( )。
A,20 B,9SiCr C,60Si2Mn D,20CrMnMo
4.经过热成形制成的弹簧,其使用状态的组织是( )。
A,珠光体 B,回火马氏体 C,回火屈氏体 D,索氏体
5.GCr15钢中的铬平均含量是( )%。
A,15 B,1.5 C,0.15 D,0.015
6.制造板牙常选用( )钢。
A,5CrNiMo B,Cr12MoV C,W18Cr4V D,9SiCr
7.1Cr17钢,按空冷后的组织分,应该属于( )类型的钢。
A,奥氏体 B,铁素体 C,珠光体 D,马氏体
8.18-8型铬镍不锈钢,按空冷后的组织分,应该属于( )类型的钢。
A,奥氏体 B,铁素体 C,珠光体 D,马氏体
9.ZGMn13的耐磨零件,水韧处理后的组织是( )。
A,奥氏体 B,奥氏体+碳化物 C,马氏体 D,回火马氏体
10.适宜制造机床床身的材料是( )。
A,可锻铸铁 B,灰口铸铁 C,白口铸铁 D,球墨铸铁
11.用40Cr钢制造的连杆,为获得良好的综合机械性能,应进行( )。
A, 淬火+低温回火 B,淬火+中温回火 C,调质 D,正火
12.高速钢刀具使用状态的组织是( )。
A,回M B,回M+碳化物 C,回M+碳化物+少A' D,回M+渗碳体+少A'
13.白口铸铁与灰口铸铁在组织上的主要区别是( )。
A,无珠光体 B,无渗碳体 C,无铁素体 D,无石墨
14.为了获得最佳机械性能,铸铁组织中的石墨应呈( )。
A,粗片状 B,细片状 C,团絮状 D,球状
15.在机械制造中应用最广泛、成本最低的铸铁是( )。
A,白口铸铁 B,灰口铸铁 C,可锻铸铁 D,球墨铸铁
16.铸铁中的大部分碳以片状石墨存在,这种铸铁称为( )。
A,白口铸铁 B,麻口铸铁 C,普通灰口铸铁 D,可锻铸铁
17.铁素体+石墨的铸铁,它的结晶过程是按照( )相图进行。
A,铁-渗碳体 B,铁-石墨 C,先铁-渗碳体; 后铁-石墨D,
先铁-石墨; 后铁-渗碳体
简述
晶体结构
1. 何谓晶体缺陷?在工业金属中有哪些晶体缺陷?
晶体中原子排列不完整、不规则的微小区域称为晶体缺陷。工业金属中的晶体缺陷有点缺陷
(空位、间隙原子),线缺陷(位错),面缺陷(晶界、亚晶界)。
合金
2. 简要说明金属结晶的必要条件及结晶过程。
金属结晶的必要条件是过冷,即实际结晶温度必须低于理论结晶温度。金属结晶过程是由形
核、长大两个基本过程组成的,并且这两个过程是同时并进的。
3. 指出在铸造生产中细化金属铸件晶粒的途径。
用加大冷却速度,变质处理和振动搅拌等方法,获得细晶小晶粒的铸件。
4. 一般情况,铸钢锭中有几个晶区?各晶区中的晶粒有何特征?
典型的铸锭组织有表层细晶区、柱状晶区和中心粗晶区三个晶区。表层细晶区的晶粒呈细小
等轴状,柱状晶区的晶粒为平行排列的长条状,中心粗晶区的晶粒呈粗大的等轴状。
5. 固态合金中的相有几类?举例说明。
固态合金中的相有固溶体和金属化合物两种,如铁碳合金中的铁素体为固溶体,渗碳体为金
属化合物。
6. 形成间隙固溶体的组元通常应具有哪些条件?举例说明。
形成间隙固溶体的两组元原子直径差要大,即d质/d剂<>
为原子直径小的碳、氮、硼;溶剂元素为过渡族金属元素。如铁碳两元素可形成间隙固溶体。
7. 置换固溶体的溶解度与哪些因素有关?
置换固溶体的溶解度与组元的晶体结构、原子直径差和负电性等因素有关。
8. 简要说明金属化合物在晶体结构和机械性能方面的特点。
金属化合物的晶体结构是与任一组元的均不相同,其性能特点是硬度高,塑性、韧性差。
9. 指出固溶体和金属化合物在晶体结构和机械性能方面的区别。
固溶体仍保持溶剂的晶格类型。而金属化合物为新的晶格,它与任一组元均不相同。固溶体
一般是塑性、韧性好,强度、硬度低;金属化合物是硬度高,塑性、韧性差。
10.简要说明共晶反应发生的条件。
共晶反应发生的条件是合金液体的化学成分一定,结晶温度一定。
11.比较共晶反应与共析反应的异同点。
相同点:都是由一定成分的相在一定温度下同时结晶出两个成分不同的相。不同点:共晶反
应前的相为液相,过冷度小,组织较粗;共析反应前的相为固相,过冷度大,组织较细。
12.简要说明合金相图与合金铸造性能之间的关系。
合金相图中合金的熔点越高、结晶温度范围越大,合金的流动性越差,易形成分散缩孔,偏
析严重,合金的铸造性能差;反之熔点越低、结晶范围越小,合金铸造性能越好。
塑性变形
13.比较具有体心立方晶格金属与具有面心立方晶格金属的塑性。
体心立方晶格与面心立方晶格的滑移系数目相同(6×2=12,4×3=12,),但面心立方晶格的
滑移方向要多,故塑性要好。
14.简述金属经过冷变形后组织和结构的变化。
金属经过冷塑性变形后,其组织结构变化是金属的晶粒发生变形,晶粒破碎亚晶粒细化,位
错密度增加;变形程度严重时会出现织构现象。
15.指出冷塑性变形金属在加热过程中各阶段的组织和性能变化。
回复,晶体缺陷减少,内应力降低。再结晶,畸变的晶粒变成无畸变的等轴晶粒,亚晶粒数
目减少、尺寸增大,位错密度下降;加工硬化消除。晶粒合并长大,机械性能下降。
16.金属再结晶后的晶粒度与哪些因素有关?
金属再结晶后的晶粒度与再结晶温度及预先变形程度有关。
17.简要说明加工硬化在工程中的应用。
加工硬化在工程中的应用:①强化金属;②提高零件的使用安全性;③使某些压力加工工序
能顺利进行。
18.简要说明铸钢锭经热加工(轧制、锻造)后组织和机械性能的变化。
铸钢锭经热加工后组织:晶粒可细化,成分可均匀,缩松、微裂纹、气孔等可焊合,使组织
致密,并形成纤维组织;其机械性能明显提高,并具有方向性。
铁碳相图
19.从化学成分、晶体结构、形成条件及组织形态上分析共析渗碳体与共晶渗碳体的异同点。
共晶渗碳体与共析渗碳体的化学成分、晶体结构是相同的。共晶渗碳体是由共晶成分的液体
经共晶转变形成的,为莱氏体的基体。共析渗碳体是由共析成分的奥氏体经共析转变形成的,
以片状分布在铁素体基体上。
从化学成分、晶体结构、形成条件及组织形态上分析一次渗碳体与二渗碳体的异同点。
20.一次渗碳体与二次渗碳体的化学成分、晶体结构是相同的。一次渗碳体是从液体合金中
结晶出来的,呈宽条状。二次渗碳体是由奥氏体中析出的,在钢中呈断续网状或网状在白口
铁中与共晶渗碳体连为一体。
热处理
21.简述共析钢的奥氏体化过程。
当钢加热至Ac1 以上时,通过奥氏体的形核长大、未溶渗碳体的溶解及奥氏体成分均匀化
四步完成奥氏体化. 即F(0.0218%C,体心立方晶格)+Fe3C(6.69%C,复杂正交晶格) →
A(0.77%C,面心立方晶格).
22.简述钢的含碳量和原始组织对钢的奥氏体化的影响。
钢的含碳量增加,原始组织中的珠光体变细,都会使铁素体与渗碳体的相界面增多,加速奥
氏化。球状珠光体的奥氏体化速度低于片状珠光体。
23.绘图说明共析钢的CCT曲线与共析钢的TTT曲线的差异。
CCT曲线在TTT曲线的右下方,并且无贝氏体转变区。(图B-7)
24.从图示TTT 曲线判断该钢可能属于哪几类碳钢, 并写出各自按V1和V2冷速冷至室温所
得到的组织及热处理工艺名称。图A-6①可是亚共析钢或是过共析钢; ②按V1冷速冷至室
温, 亚共析钢为F+P,称完全退火;过共析钢为P+Fe3CⅡ,称完全退火;②按V2冷速冷至室
温,亚共析钢为F+M ,称亚温或欠热淬火;过共析钢为Fe3C Ⅱ+M,称为淬火或不完全淬火。
25.选择下列零件的退火方法:(1)用弹簧钢丝(强化的)经冷卷成弹簧后; (2)消
除60钢锻件的过热组织。 (1)去应力退火;(2)扩散退火
26.选择下列零件的退火方法:(1)低碳钢钢丝多次冷拉之间;(2)T10钢车床顶尖锻
造以后。 (1)再结晶退火;(2)球化退火
27.为什么一般情况下亚共析钢采用完全(奥氏体化)淬火,过共析钢采用不完全淬火?
亚共析钢完全淬火为M,硬度高;不完全淬火为F+M,F使钢的硬度不均匀且低。过共析
钢完全淬火为粗大M+较多A’,不完全淬火为细小M+少量A’+Fe3C粒。完全淬火
由于Fe3C消失、A’增多、M粗大,不仅降低钢的硬度,而且增大变形、开裂的倾向。
28.为减少钢件的淬火变形、防止开裂,从淬火方法上应采取哪些措施?
(1)淬火加热前进行预热,严格控制加热温度和保温时间。(2)可采用双液淬火、分级
淬火及等温淬火,并且注意淬火操作方式。
28.45钢(Ac1=730℃,Ac3=780℃)分别加热至760℃,830℃,1040℃ 时的组织以及在水
中冷却后的组织。
45钢加热至760℃、830℃、1040℃时的组织依次为奥氏体+铁素体、奥氏体、
粗大的奥氏体;分别在水中冷却后的组织依次为马氏体+铁素体、马氏体、粗大马氏体。
31.判断T10钢(Ac1=730℃,Accm=800℃ )分别加热至760℃,830℃时的组织和经水冷
后的组织。
T10钢加热至760℃、830℃时的组织及在水中冷却后的组织:奥氏体+二次渗碳体、
奥氏体;马氏体+二次渗碳体+少量残余奥氏体、马氏体+较多残余奥氏体。
30.某45钢(钢料是合格的)零件,淬火后出现硬度不足,试分析产生原因。
其原因可能是:(1)淬火加热温度或保温时间不足,炉温不均匀,零件表面脱碳。(2)冷
却速度不足,如淬火介质冷却能力不够大或操作不当等。
32.20钢制造的活塞销,经渗碳淬火后应该采用什么温度回火?经回火后活塞销表层是什
么组织和性能(硬度)?
低温回火150-200℃。表层为回火马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体,HRC6
0左右。
33.45(Ac1=730℃,Ac3=780℃)钢制造的连杆,要求具有良好的综合机械性能,试确定
淬火、回火加热温度及淬火、回火后的组织。
淬火温度为820-840℃,淬火后组织为马氏体。回火温度为550-600℃,回火
后组织为回火索氏体。
34.T10(Ac1=730℃,Accm=800℃ )钢制造的手锯条,要求具有高的硬度、耐磨性,试
确定淬火、回火加热温度及淬火、回火后的组织。
淬火温度为760-780℃,淬火后组织为马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体。回火
温度为180-200℃,回火后组织为回火马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体。
35.简要说明45钢零件淬火后分别经过低温回火、中温回火及高温回火的组织与机械性能
特点。
45钢淬火后经低温回火组织为回M,硬度约为HRC55,耐磨性高、韧性较低;经中温
回火组织为回T,硬度约为HRC40,具有高的ζe、ζs及较好的韧性;经高温回火组
织为回S,硬度约为HRC25,具有良好的综合机械性能
36.从形成条件、组织形态及机械性能(HB、ζs、Ak)方面比较索氏体与回火索氏体。 索氏体是由过冷奥氏体在600-650℃分解得到的,其中的渗碳体呈细片状;回火索氏
体是由马氏体经高温回火得到的,其中的渗碳体呈细粒状。两者的硬度相近,为低硬度,但
回火索氏体的ζs、Ak值高于索氏体。
37.简述淬火钢在回火过程中的组织转变。
随回火温度的升高,淬火组织(M+A’)通过马氏体的分解,残余奥氏体的转变,碳化物
的聚集长大和α相的回复、再结晶,并逐渐转变为回火马氏体、回火屈氏体和回火索氏体组
织。
38.从形成条件、组织形态及机械性能(HB、ζs、Ak)方面比较屈氏体与回火屈氏体。 屈氏体是由过冷奥氏体在600-550℃分解得到的,呈极细片状;回火屈氏体是由马氏
体经中温回火得到的,呈极细粒状;两者的硬度相近,均为中等硬度,但回火屈氏体的屈服
强度及韧性均高于屈氏体。
39.试分析比较在正常淬火条件下20、45、40Cr、T8、65等钢的淬透性和淬硬
性高低。
淬透性由高到低的顺序为:40Cr、T8、65、45、20。因为铬提高淬透性;在亚
共析碳钢中,随含碳量的提高,淬透性提高。淬硬性由高到低的顺序为:T8、65、45、
40Cr、20。因为淬硬性主要取决于钢中的含碳量。
40.试分析影响钢的淬透性的因素。
影响钢的淬透性的因素有:(1)钢的化学成分 主要是钢中的合金元素种类及其含量,其
次是钢中的含碳量。(2)加热条件 奥氏体化的温度及保温时间。即凡使C曲线右移,降
低临界淬火速度的因素均提高钢的淬透性。
41.45钢零件在高频淬火以前为什么要进行预备热处理?常用预备热处理有哪几种?
45钢件高频表面淬火前预备热处理的作用是:提高钢件心部的强韧性,并为表面淬火做组
织准备。常用的预备热处理有:正火和调质。
42.以渗碳为例,简要说明化学热处理的三个基本过程。
化学热处理的基本过程有:分解、吸收(吸附)和扩散。以渗碳为例,分解:渗碳介质受热
分解出活性碳原子;吸收:活性碳原子被钢件表面吸收,进入铁的晶格,形成固溶体或碳化
物;扩散:表层碳原子向工件内部扩散,形成一定厚度的渗碳层。
43.在易切削钢中,常加入硫,试说明其作用。
在易切钢中,硫与锰形成硫化锰,它能中断基体的连续性,使切屑短小(断屑),减小刀具
磨损,从而有利于降低零件的表面粗糙度。
44.简述强化金属材料的途径。
强化金属材料的途径有很多,例如细晶强化、合金化、加工硬化、淬火强化、时效强化等等。
合金钢
45.试述CrWMn低变形钢制精密量具(块规)所需要的热处理工艺。
CrWMn钢制造精密量具需要的热处理有:(1)毛坯(预备)热处理为球化退火;如有网状二次碳化物存在时为正火+球化退火。(2)量具热处理为淬火、冷处理、低温回火、人工时效。
46.用Cr12MoV钢制冷作模具时,应如何进行热处理?
Cr12MoV钢冷作模具的热处理有:一次硬化法,即较低温度加热淬火、较低温度回火;二次硬化法,即较高温度加热淬火、较高温度回火。
47.为什么W18Cr4V钢锻造后经空冷能够获得马氏体组织?
W18Cr4V钢中有大量的合金元素,它们均能提高钢的淬透性,使C曲线大大右移,因此在空冷时也可得到马氏体。
铸铁
48.说明普通灰口铸铁的使用性能和工艺性能特点。
普通灰口铸铁的使用性能特点是:抗拉强度低,塑性、韧性差,具有良好的减磨性、消震性和低的缺口敏感性;其工艺性能特点是好铸、好切、难焊、不可锻。
49.指出普通灰口铸铁与球墨铸铁在石墨形态、机械性能和应用方面的主要区别。
普通灰口铸铁,石墨呈片状,强度低,为脆性材料,常用于箱体、床身等要求具有减磨性、减震性的机器零件。球墨铸铁,石墨呈球状,强度高、塑性韧性较好,可代替铸钢件。
名词解释
性能
1.刚度 材料抵抗弹性变形的能力。
2.抗拉强度 材料抵抗最大均匀塑性变形的能力。
3.屈服强度 材料抵抗微量塑性变形的能力;或材料在屈服(开始产生明显塑性变形)时的应力。
4.塑性 断裂前材料产生塑性变形的能力。
5.疲劳(疲劳断裂) 工件在交变应力作用下,其工作应力往往低于屈服强度,所产生的脆性断裂现象。
6.硬度 材料表面抵抗局部微量塑性变形的能力。
晶体结构
1.晶胞 晶胞是能代表晶格中原子排列规律的最小几何单元。
2.晶格 晶格是描述晶体中原子排列规律的空间格子。
3.致密度 晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。
4.多晶体 多晶体是由许多晶格方位彼此不同的小晶体(晶粒)组成的晶体。
5.晶体各向异性 晶体中不同晶面或晶向上的原子密度不同,从而造成晶体不同方向上的性能不同的现象。
合金
1..同素异构转变 固态金属的晶格结构随温度改变而改变的现象。
2.过冷度 理论结晶温度与实际结晶温度之差。
3.相 在合金中,具有同一化学成分、同一晶体结构,且有界面与其它部分分开的均匀组成部分。
4.固溶体 溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的固相。
5.间隙固溶体 溶质原子溶入溶剂晶格的间隙中形成的固溶体。
6.置换固溶体 溶质原子代替溶剂晶格结点上的某些原子所形成的固溶体。
7.间隙相 D 非/D金小于0.59,具有简单晶格的金属化合物。
8.晶内偏析(枝晶偏析)固溶体合金冷速较快时,形成在一个晶粒内化学成分不均匀的现象。
9.相图(平衡图) 相图是表示不同成分的合金在不同温度下各相之间平衡存在的关系图解。
10.固溶强化 通过溶入溶质元素形成固溶体,从而使材料的强度、硬度提高的现象,称为固溶强化。
11.细晶强化 金属的晶粒愈细小,其强度、硬度愈高,这种现象称为细晶强化。 塑性变形
1.滑移 在切应力作用下,晶体中的一部分沿着一定晶面、晶向相对于另一部分的滑动。
2.滑移系 晶体中的一个滑移面及其上的一个滑移方向构成一个滑移系。
3.加工硬化 金属经冷塑性变形后,强度、硬度升高,塑性、韧性降低的现象。
4.再结晶 冷变形金属加热到再结晶温度以上,通过形核长大,使畸变晶粒变成无畸变等轴晶粒的过程
5.形变织构 金属经大量塑性变形后,由于晶体转动造成各个晶粒中的某些位向大致趋向一致的现象。
6.热加工纤维组织 金属中的夹杂物及枝晶偏析经塑性变形后沿变形方向分布,呈纤维状,这种组织称纤维组织
7.热(压力)加工 金属在再结晶温度以上进行的压力加工。
8.冷(压力)加工 金属在再结晶温度以下进行的压力加工。
铁碳相图
1.铁素体 碳溶于α铁中形成的间隙固容体
2.渗碳体 具有复杂晶格的间隙化合物。
3.奥氏体 碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体。
4.珠光体 由铁素体与渗碳体两相组成的片层状机械混合物。
5.高温莱氏体 由奥氏体与渗碳体两相组成的机械混合物。
6.热脆性 钢中FeS 与Fe 形成的低熔点共晶体(在A晶界上)在锻压时熔化而导致钢材沿晶界开裂的现象。
7.冷脆性 磷溶入铁素体中, 产生固溶强化的同时急剧降低钢室温下的韧性和塑性的现象.
9.碳钢 含碳量小于2.11%,并且含少量硅, 锰, 磷, 硫等杂质元素的铁碳合金. 热处理
1.奥氏体的实际晶粒度 在具体加热条件下(温度、时间)奥氏体的晶粒大小。
2.过冷奥氏体 当奥氏体冷至临界点以下,尚未开始转变的不稳定的奥氏体。
3.残余奥氏体 过冷奥氏体向马氏体转变时,冷至室温或Mf 点,尚未转变的奥氏体。
4.索氏体 是过冷奥氏体在A1 ~ 650℃之间形成的,由铁素体与渗碳体两相组成的细片状机械混合物。
5.屈氏体 是过冷奥氏体在 650~600℃之间形成的,由铁素体与渗碳体两相组成的极细片状机械混合物。
6.马氏体 由过冷奥氏体在Ms~Mf 间形成的,碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
7.退火 将钢加热至适当温度、保温后,缓慢冷至室温,以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
8.正火 将钢加热至Ac3或Accm 以上,保温后空冷的热处理工艺。
9.淬火 将钢加热至Ac3或Ac1以上, 保温后以>Vk的速度快冷,使过冷A转变成M的热处理工艺。
10.回火 将淬火钢加热至A1以下某一温度,保温后一般空冷至室温的热处理工艺。
11.回火马氏体 淬火马氏体经低温回火形成的,由已分解的马氏体与分布其上的细小片状ε碳化物组成的混合物。
12.回火屈氏体 由马氏体经中温回火得到的铁素体与极细粒状碳化物组成的两相混合物。
13.回火索氏体 由马氏体经高温回火得到的铁素体与细粒状碳化物组成的两相混合物。
14.调质处理 淬火+高温回火工艺的总称。
15.冷处理 淬火钢冷至室温后继续冷却至-70~-80℃或更低的温度, 使更多的奥氏体转变成马氏体的热处理工艺.
16.时效硬化 经固溶处理(淬火)的合金在室温停留或低温加热时,随时间延长强度、硬度升高的现象。
17.钢的淬透性 在规定条件下,钢在淬火时获得淬硬层(或称淬透层)深度的能力。
18.钢的淬硬性 钢在淬火后(马氏体组织)所能达到的最高硬度。
19.临界(淬火)冷却速度 临界淬火速度(临界冷却速度)获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
20.表面淬火 仅将钢件表层快速加热至奥氏体化,然后迅速冷却,不改变心部组织的淬火方法。
21.渗碳 向低碳钢表面渗入碳原子,增加其表层含碳量的化学热处理工艺。
合金钢
1.合金钢 为了改善钢的某些性能,在炼钢时,有意加入合金元素所炼制的钢叫合金钢。
2.第二类回火脆性 对含有锰、铬、镍等元素的合金调质钢,淬火后在450~650℃回火, 保温后缓冷时钢的韧性下降的现象.
3.回火稳定性(回火抗力)淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力,或称抗回火软化的能力。
4.二次硬化 含有强碳化物形成元素的高合金钢,淬火后较高温度回火,由于析出弥散的特殊碳化物使其硬度升高的现象。
5.固溶处理 将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的工艺。
铸铁
1.铸铁的孕育处理 浇注前往铁水中加入孕育剂,促进石墨化,细化石墨,以提高铸铁的机械性能。
2.可锻铸铁 白口铸铁通过石墨化(可锻化)退火,使渗碳体分解成团絮状石墨,而获得的铸铁。
判断题
合金钢及铸铁
1.溶入奥氏体中的所有合金元素,都能降低钢的淬火临界冷却速度。( )∨
2.对调质钢来说,淬透性是主要的热处理工艺性能。( )×
3.GCr15钢可用于制造精密的零件、量具和冷作模具。( )×
4.9SiCr钢适宜制造要求热处理变形小、形状复杂的低速薄刃刀具,如板牙、铰刀。
( )∨
5.耐磨钢ZGMn13经水韧处理后,其金相组织是马氏体,因此硬度高、耐磨。( )
×
6.保持量具的高精度,除正确选用材料外,还必须进行淬火、冷处理、低温回火和人工时
效处理。( )∨
7.20CrMnTi 为合金渗碳钢,42CrMo 为合金调质钢,55Si2Mn 为合金弹簧钢。( )∨
8.同一牌号的普通灰口铸铁铸件,薄壁和厚壁处的抗拉强度值是相等的。( )×
9.可锻铸铁由于具有较好的塑性,故可以进行锻造。( )×
10.普通灰口铸铁中的碳、硅含量愈高,则强度愈低,铸造性能愈差。( )×
塑性变形
1.金属晶体的滑移是在正应力作用下产生的。( )∨
2.经塑性变形后,金属的晶粒变细,故金属的强度、硬度升高。( )×
3.冷变形金属在再结晶过程中会改变其晶体结构。( )×
4.按照在塑性变形中是否产生组织转变来区分冷加工与热加工。( )×
5.铸件、锻件、冲压件都可以通过再结晶退火,来消除加工硬化,降低硬度。( )×
6.退火状态的45、T8、T12A钢的机械性能相比较,45钢塑性最高,T12钢强
度最高,T8钢硬度最高。( )×
铁碳相图
1.铁碳合金室温平衡组织均由铁素体与渗碳体两个基本相组成。( )∨
2.珠光体是铁碳合金中的一个常见相。( )×
3.在平衡态下,各种碳钢及白口铸铁的室温组织组成物不同,故其相组成物也不同。( )
×
4.25钢、45钢、65钢的室温平衡态的组织组成物及相组成物均相同。( )×
5.铁碳合金在共析转变过程中,奥氏体、铁素体及渗碳体三相的化学成分和相对量保持恒
定不变。( )×
6.铁碳合金在共晶转变过程中,奥氏体和渗碳体两相的化学成分及相对量都保持不变。
( )×
7.在室温平衡状态下,20、45、T8及T12钢,其含碳量依次增加,故其硬度、强
度依次升高,而塑性、韧性依次降低。( )∨
8.铸铁可铸造成形;钢可锻压成形,但不可铸造成形。( )×
9.对同类合金来说,其共析体比共晶体组织要细,所以莱氏体比珠光体细。( )×
热处理
1.AC 1表示奥氏体向珠光体平衡转变的临界点。( )×
2.正常热处理条件下,过共析钢随含碳量增加,其过冷奥氏体的稳定性也增加。( )×
3.临界淬火冷却速度(Vk或Vc)越大,钢的淬透性越高。( )×
4.退火与正火在工艺上的主要区别是正火的冷却速度大于退火。( )∨
5.球化退火可使过共析钢中严重连续网状二次渗碳体及片状共析渗碳体得以球状化。( )
∨
6.为了保证淬硬,碳钢和合金钢都应该在水中淬火。( )∨
7.马氏体的含碳量越高,其正方度a/c也越大。( )∨
8.亚共析钢、过共析钢,正常淬火后所得马氏体的含碳量均等于钢的含碳量。( )×
9.回火索氏体具有良好的强韧性,因此它比回火屈氏体的强度、韧性均高。( )×
10.40钢比40Cr钢的淬透性、淬硬性和回火稳定性均低。( )×
11.用同一钢料制造的截面不同的两个零件,在相同条件下进行淬火,小件比大件的淬硬层
深,故钢的淬透性好。( )×
12.碳钢的淬透性低,因此常在水中淬火,以提高其淬透性。( )×
13.感应加热表面淬火时,电流频率越高,淬硬层越深。( )×
14.钢的表面淬火既能改变钢表面的化学成分,又能改善心部的组织和性能。( )×
15.渗碳工艺多用于低碳结构钢。( )×
16.930℃下,碳原子容易渗入钢的表面,是因为在该温度下,钢具有体心立方晶格、溶
碳量大。( )×
晶体结构
1.金属具有良好的导电性、导热性、塑性等,是由于金属键造成的。( )∨
2.与面心立方晶格的{111}晶面相比,体心立方晶格的{110}晶面上的原子排列
比较紧密。( )∨
3.纯铁发生同素异构转变时必然伴随着体积和尺寸的变化。( )∨
4.只要是晶体(单晶体或多晶体),其性能必然呈现各向异性。( )∨
5.不论在什么条件下,金属晶体缺陷总是使金属强度降低。( )×
6.工业上常用的金属,其中原子排列是完整的、规则的,晶格位向也是完全一致的。( )
×
7. 面心立方晶格中原子排列最密的晶面是{110},原子排列最密的晶向是。
( )∨
8.位错是晶体中常见的缺陷,在常见的工业金属中位错密度愈小,其强度愈高。( )×
9.在金属结晶过程中,晶体成长常以树枝状方式进行的,但结晶以后一般情况下看不到树
枝状晶体。( )×
10.对于金属来说,冷却曲线上的水平台就是该金属的理论结晶温度。( )∨
11.金属的晶粒愈细小,则其强度、硬度愈高,塑性、韧性愈低。( )×
12.工业金属大多为单晶体。( )×
合金
1.只要组成合金的两组元的原子直径差达到一定值,便可形成无限固溶体。( )×
2.金属化合物都遵守原子价规律,其成分固定并可用化学式表示。( )×
3.间隙固溶体的机械性能和间隙化合物的机械性能是相似的。( )×
4.由固溶体(基体)和金属化合物(第二相)构成的合金,适量的金属化合物在合金中起
强化相作用。( )∨
5.金属化合物以细小粒或片状均匀分布在固溶体中会使强度提高,化合物愈细小、分布愈
均匀其强度愈高,这种现象称细晶强化。( )∨
6.与固溶体相比,金属化合物具有高硬度、低塑性。( )∨
7.形成固溶体合金的结晶过程是在一定温度范围进行的,结晶温度范围愈大,铸造性能愈
好。( )×
8.同一种固相,它的初生相和次生相在化学成分、晶体结构上是不同的。( )×
填空
晶体结构
1.常见的金属晶格类型有( )、( )和( )。体心立
方晶格;面心立方晶格;密排六方晶格
2.晶体缺陷,按几何特征可分为( )、( )和( )
三种类型。点缺陷;线缺陷;面缺陷
3.晶界和亚晶界属于( )缺陷,位错属于( )缺陷。面;线
4.纯铁从液态冷却至室温的结晶过程中,在1394℃其晶体结构将由( )
向( )转变,这种转变称为( )。体心立方晶格;面心立方晶格;
同素异构转变
5.金属的实际结晶温度总是( )理论结晶温度,这种现象称为( )。
低于;过冷
6.金属结晶的必要条件是( ),其结晶过程要进行( )和
( )两个过程。过冷;形核;长大
合金
1.在合金中具有( )化学成分、( )结构且与其他部分隔开的均
匀组成部分叫做相。同一;同一
2.按合金的相结构分,铁碳合金中的铁素体属于( ),渗碳体属于
( )。固溶体;金属化合物
3.原子在溶剂晶格中的分布不同,可将固溶体分为( )固溶体和( )
固溶体。间隙;置换
4.碳原子溶入γ-Fe形成( )固溶体,是( )晶格。间隙固
溶体;面心立方
5.合金中的金属化合物具有明显的( )特性,其晶体结构( ),
机械性能特点是( )。金属;与任一组元都不相同;硬、脆的
6.常见的金属化合物有( )、( )和( )三种类
型。正常价化合物;电子化合物;间隙化合物和间隙相
7.合金相图是在( )条件下表示合金的( )之间关系的图形。
平衡;化学成分、温度和相(组织)
8.液态合金发生共晶反应,其条件是温度( )、化学成分( ),获
得的组织是由( )相组成的。一定;一定;两个成分固定的
9.晶内偏析又称为( ),其形成条件是( ),消除方法是
( )。枝晶偏析;快速冷却;扩散退火
铁碳相图
1. Fe-Fe3C相图中,五个相是( )、( )、( )、
( )和( )。δ固溶体(高温铁素体);奥氏体;铁素体;渗碳体
2.在平衡状态下,一次渗碳体、二次渗碳体、高温莱氏体、低温莱氏体及珠光体的含碳量
依次为( )、( )、( )、( )、
( )。6.69%;6.69%;4.3%;4.3%;0.77%
3.从Fe-Fe3C相图可知,工业纯铁、碳钢及白口铸铁的含碳量依次在( )、
( )及( )范围内。≤0.0218%;>0.0218%至≤2.11%;>2.11%至
<>
4.从Fe-Fe3C相图中看出,纯铁结晶冷至G点,发生( )转变,由
( )转变为( )。同素异构;γ-Fe;α-Fe
5.共析钢结晶时,从液态冷至室温的过程中首先发生( )反应(转变),其反
应式是( );然后发生( )反应(转变),其反应式是( );
其室温组织为( )。匀晶;L→A;共析;在727℃下As→P;片状珠光体
6.共晶白口铸铁从液体冷至室温的平衡结晶过程中,依次发生( )、
( )及( )反应(转变),其室温的相组成为( ),
室温组织为( )。共晶; 二次结晶或次生相析出; 共析; 铁素体+渗碳体; 低温(变态)
莱氏体
7.Fe-Fe3C相图中,三个恒温反应的反应式为( )、( )
及( )。1495℃,δH+LB=AJ`;1148℃,L`C``=(AE`+Fe3C);727℃,A`S``=F+Fe3C
8.亚共析钢、共析钢及过共析钢的室温平衡组织依次为( )、( )
及( ),其三者的相组成物依次为( )、( )及
( )。F+P;P;P+二次Fe3C;F+Fe3C;F+Fe3C;F+Fe3C
9.相图的各组织或相中,硬度最高的是( ),强度最高的是( ),
塑性最好的是( )。渗碳体;珠光体;奥氏体
10.在平衡状态下,45、T8及T12钢中,塑性最好的是( )钢,硬度最
高的是( )钢,强度最高的是( );制造锉刀常用( )
钢,制造调质零件常用( )钢。45;T12;T8;T12;45
11.按含碳量分,20、30、50Mn、T7、T9钢分别属于( )碳钢、
( )碳钢、( )碳钢、( )碳钢、( )
碳钢。 低;中;中;高;高
12.碳钢中常存的杂质元素有( )、( )、( )及
( );其中( )为有害杂质元素。硅;锰;磷;硫;硫和磷
热处理
1.影响奥氏体晶粒长大的因素有( ),( )。加热条件;钢的化学
成分及组织
2.钢的热处理工艺是由( )、( )和( )三个步骤
组成的;热处理基本不改变钢件的( ),只能改变钢件的( )和
( )。加热;保温;冷却;尺寸、形状;组织;性能
3.完全退火适用于( )钢,其加热温度为( ),冷却速度
( ),得到( )组织。亚共析成分的碳钢和合金钢;Ac3+30~50 ℃;
缓慢;铁素体+珠光体
4.球化退火又称为( )退火,其加热温度在( )+ 20
-30℃,保温后( )冷却,获得( )组织;这种退火常用于高
碳工具钢等。 不完全;Ac1;等温或缓冷;球状珠光体
5.珠光体有( )状和( )状,( )状珠光体切削加
工性能较好。片;球;球
6.淬火钢件回火,其温度范围是:低温回火为( )℃,中温回火为
( )℃,高温回火为( )℃;其中以( )温回火后
组织的硬度最高。低于250;350-500;高于500;低
7.中碳钢淬火后,再经低温回火后的组织为( ),经中温回火后的组织为
( ),经高温回火后的组织为( );淬火高温回火后具有
( )性能。回火马氏体;回火屈氏体;回火索氏体;良好的综合机械
8.常规加热条件下,亚共析钢随含碳量的增加,其C曲线向( )移;过共析
钢随含碳量的增加,其C曲线向( )移。碳钢中以( )钢的C曲
线最靠右,故其淬透性( )。 右;左;共析;最高
塑性变形
1.常见的金属的塑性变形方式有( )和( )两种类型。 滑移;孪生
2.滑移是在( )应力作用下,晶体中一部分沿着( )晶面、
( )晶向与晶体的另一部分产生滑动。 分切;原子排列最密的;原子排列最密的
3.金属的晶粒愈细小,则金属的强度、硬度愈( )、塑性韧性愈( ),
这种现象称为( )强化。高;好;细晶
4.金属随塑性变形程度的增加,其强度、硬度( ),塑性、韧性( ),
这种现象称为( )。提高;降低;加工硬化
5.再结晶过程是( )过程,再结晶前后的金属晶体结构( )。形
核、长大;不变
6.钢的锻造温度高于( )温度,故属于( )加工。再结晶;
热
合金钢
1. 按用途分,合金钢可分为( )钢、( )钢、( )
钢。结构;工具;特殊性能
2.按合金元素总含量分,合金钢可分为( )钢、( )钢、
( )钢。低合金;中合金;高合金
3.40Cr钢中铬的平均含量约为( ),GCr9钢中铬的平均含量约为
( )。 1%;0.9%
4.指出下列钢中碳的平均含量:35CrMo约为( ),9SiCr约为
( ),W18Cr4V约为( ),CrWMn约为( )。
0.35%;0.9%;0.7~0.8%;大于等于1%
5.指出下列钢的质量级别:16Mn为( )钢,35SiMn为( )
钢,20Cr2Ni4A为( )钢。 普通; 优质; 高级优
质
6.为了改善钢的切削加工性能,在易切削结构钢中通常加入的合金元素有( )、
( )和( )等。 硫;铅;钙
7.写出下列合金钢的名称:35CrMnMo 为( )钢,GCr15 为( )
钢,60Si2Mn 为( )钢。 热锻
模;滚动轴承;弹簧
8.写出下列合金钢的名称:16Mn 为( )钢,Y12 为( )钢,
Cr12MoV 为( )钢。普通低合金;易切削结构;冷作模具
9.写出下列各类钢的一个常用钢号:马氏体不锈钢( ),合金渗碳钢
( ),合金弹簧钢( ),冷作模具钢( )。
1Cr13;20Cr;60Si2Mn;Cr12MoV
10.写出下列各类钢的一个常用钢号:普通低合金结构钢( ),合金调质钢
( ),滚动轴承钢( ),耐磨钢( )。
16Mn;40Cr;GCr15;ZGMn13
11.写出下列各类钢的一个常用钢号:高速钢( ),合金调质钢( ),
热作模具钢( ),易切削结构钢( )。
W18Cr4V;40CrNiMo;5CrMnMo;Y12
12.写出下列各类钢的一个常用钢号:奥氏体不锈钢( ),合金渗碳钢( ),合金工具钢(量具、刃具钢)( ),耐热钢( )。 1Cr18Ni9;20CrMnTi;9SiCr;15CrMo
13.60Si2Mn钢制载重汽车板簧,其常规热处理为( ),最终组织为( ),硬度大致为( )。 淬火+中温回火;回T;HRC40
铸铁.
1.根据( )划分,铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁;根据( )划分,铸铁可分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。碳的存在形式;石墨形态
2.铁碳合金为双重相图,即( )相图和( )相图。铁-渗碳体;铁-石墨
3.球墨铸铁的生产过程是首先熔化铁水,其成分特点是( );然后在浇注以前进行( )和( )处理,才能获得球墨铸铁。
高碳、高硅、低硫;球化;墨化(孕育)
4. 与铸钢相比,普通灰口铸铁具有以下优异的使用性能:( )、( )和( ),但是( )差。
减磨性;减震性;缺口敏感性低;强度、塑性、韧性
5. 与碳钢相比,铸铁的化学成分特点是( )、( )以及( )。
含碳量大于2.11%;高硅、高锰;硫、磷较多
6. 可锻铸铁的生产过程是首先铸成( )铸件,然后再经过( ),使其组织中的( )转变成为( )。
白口;可锻化退火;大部分渗碳体;团絮状石墨
综述
1.画出Fe-Fe3C相图,标出各相区中相的名称。计算一室温平衡组织为珠光体(占96%)+二次渗碳体的优质钢的含碳量;说明该钢的平衡结晶过程,并要求画出冷却曲线。 设钢的含碳量为X Q`-p`=(6.69-X)/(6.69-0.77)=96% X=1% 该钢的平衡结晶过程:液体在液相线开始结晶出A,随温度降低L量减少、A量增加,L和A的成分分别沿着液相线和固相线变化;在固相线结晶结束,为单相A;冷至ES线开始析出二次渗碳体,随温度降低,A量减少、渗碳体量增加,A的成分沿着ES线变化;在PSK线A发生共析转变,形成P;从PSK线至室温组织基本不变。该钢室温平衡组织为P+Fe3CⅡ。图省略。
2.画出Fe-Fe3C相图,估计一室温平衡组织为铁素体+珠光体(其中珠光体占 77%)优质钢的钢号。用冷却曲线来表示该钢的平衡结晶过程,并且在该钢冷却曲线上标出各阶段的组织。
设钢的含碳量为X, Qp =X-0.0218/0.77-0.0218=77%,X=0.6%C,60钢。 该钢各阶段的组织:L,L+A,A,A+F,F+P。图省略。
3.画出Fe-Fe3C相图,标出S、C点及其含碳量和温度。计算一室温平衡组织为铁素体+珠光体(铁素体/珠光体为3/1)优质钢的含碳量并估计其钢号,画出该钢的室温显微组织示意图。
设钢的含碳量为X; Q`-P``/Q`-F``=(0.77-X)/(X-0.0218)=3/1 ; X=0.21% ;20钢。图省略。
4.分析45钢的平衡结晶过程,画出冷却曲线并标出各阶段的转变(反应),写出反应式。计算该钢室温组织组成物的重量百分比。该钢适宜制造何种零件?
该钢室温平衡组织为P+F,设F和P的量分别为Qp 、QF, Qp=0.45-0.0218/0.77-0.0218=57%. QF=100%-57%=43%.该钢适宜制造要求具有综合机械性能的零件,如机床主轴、齿轮。图省略。
5.画出Fe-Fe3C相图,按组织组成物填写各区。计算一室温平衡相铁素体占88.5% 、渗碳体占11.5% 合金的含碳量。分析该合金的平衡结晶过程,并画出组织转变示意图。 设该钢的含碳量为X ,Q`-F``=(6.69-X)/(6.69-0)=88.5% X=0.77%,该钢的平衡结晶过程:液体L冷至液相线,开始结晶出A,随温度降低,L量减少、A量增加,L和A的成分分别沿着液相线和固相线变化,冷至固相线,结晶结束,获得单相A;A在PSK线发生共析转变,形成P;从PSK线至室温,组织基本不变;室温组织为P。图省略。
6.分析65钢的平衡结晶过程,要求画出冷却曲线、标出各阶段的组织转变(反应),并画出室温组织示意图。计算该钢室温平衡组织中的珠光体相对量(%)。
65钢的平衡结晶过程:液体在液相线开始结晶出A,随温度降低,L量减少、A量增加,L和A的成分分别沿着液相线和固相线变化,在固相线结晶结束,获得单相A;冷至GS线,从A中开始析出F,随温度降低,A的量减少、F的量增加,A和F的成分分别沿着GS和GP线变化;在PSK线,剩余的A发生共析转变,形成P;从PSK线至室温组织基本不变。室温组织为F+P。珠光体的量Qp=(0.65-0.0218)/(0.77-0.0218)=84% 。图省略。
7.写出按Fe-Fe3C相图冷至ECF、PSK、ES及GS线发生的转变(反应)名称和反应式;计算珠光体及莱氏体在其形成温度时相组成物的相对量。
ECF线发生共晶转变,其反应式为L→(A+Fe3C);PSK线发生共析转变,其反应式为A→(F+Fe3C);ES线发生二次结晶(次生相析出反应)转变,其反应式为A→Fe3CⅡ;GS线发生先共析转变,其反应式为A→F。珠光体在其形成温度时相的相对量为:QF =89%;QFe 3C=11%。莱氏体在其形成温度时相的相对量为:QA=52%,QFe 3C=48%.
8.为区分三种混杂不清的优质钢A、B、C,经金相分析结果如下:三种钢都是平衡组织;A钢的组织组成物中铁素体占42%;B钢的组织组成物中二次渗碳体占7%;C钢的相组成物中渗碳体占 11.5%;试求A、B、C钢的含碳量并估计其钢号。
A钢的含碳量设为Xa, QF=0.77-Xa/0.77-0.0218=42%;Xa=0.46%C,45钢. B钢的含碳量设为Xb, QFe 3C Ⅱ=Xb-0.77/6.69-0.77=7%;Xb=1.18%C,T12钢. C钢的含碳量设为Xc, QFe 3C=Xc-0/6.69-0=11.5%;Xc=0.77%C,T8钢.
9.结合Fe-Fe3C相图,说明铁素体、奥氏体的最大、最小溶解度(含碳量);计算含
碳量为1.0%,1.4%的合金室温平衡组织中二次渗碳体的相对量(%) ,并说明碳钢的含碳量一般不超过1.4%的原因。
铁素体的最大、最小溶解度分别为0.0218%和0.0008%或近似为0 。奥氏体的最大、最小溶解度分别为2.11%和0.77%。 1%C的钢中Fe3C Ⅱ量设为QFe 3C Ⅱ,QFe 3C=1.0-0.77/6.69-0.77=4%。1.4%C 的钢中Fe3C Ⅱ量设为QFe 3C Ⅱ,QFe 3C=1.4-0.77/6.69-0.77=11%.因为,当含碳量大于1.40%以后,二次渗碳体呈严重连续网状分布在晶界上,破坏了基体的连续性,大大降低了钢的强韧性。
10.铁碳合金平衡组织中有几种渗碳体?试从化学成分、晶体结构、形成条件、存在范围(含碳量)及显微组织形态等方面分析比较其异同点。
铁碳合金平衡组织中有一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体和共析渗碳体五种。其化学成分相同,均为6.69%C;晶体结构相同,均为复杂正交晶格。一次渗碳体是由液体合金中结晶出来的,呈宽片状,存在于4.3-6.69%C的合金中。二次渗碳体是由奥氏体中析出的,呈断网、网状或与基体连为一体,存在于0.77~6.69%C 的合金中。三次渗碳体是由铁素体中析出的,呈细小粒状或条状,存在于工业纯铁中。共晶渗碳体是通过共晶转变生成的,为莱氏体的基体。共析渗碳体是由共析转变生成的,呈片状,存在于碳钢及白口铁中。
11.共析钢的C曲线如图所示,试标出以V1 、V2 、V3 、V4 、V5 方式冷至室温所得到的组织及大致硬度, 并写出热处理工艺名称。(图A-1)
共析钢的冷却方式、工艺名称、室温组织、大致硬度HRC依次为: V1 等温退火,P,HRC15;V2 正火,S,HRC25;V3 等温淬火,B下,HRC55;V4 双液淬火,M+A’少,HRC60;V5 分级淬火,M+A’少,HRC60。
12.画出共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线);要求:(1)标出各区间的组织;(2)将退火、双液淬火及等温淬火的冷却曲线画在C曲线上,并指出室温各得的组织。
V1 退火,室温组织为P; V2 双液淬火,室温组织为M+A’少; V3 等温淬火,室温组织为B下。(图B-1)
13.画出T10钢的过冷奥氏体等温转变曲线(TTT曲线)示意图,将球化退火、单液淬火、双液淬火、分级淬火及等温淬火的冷却曲线画在其上,并指出室温所得组织的名称和形态。
V1 球化退火,室温组织为球状P; V2 单液淬火、V3 双液淬火、V4 分级淬火,室温组织均为针片状的隐晶M+A’少+球状Fe3C;V5 等温淬火,室温组织为针状B下。(图B-2)
14.画出45钢的TTT曲线的示意图;并要求(1)将完全退火、正火、淬火及亚温淬火的冷却曲线画在该钢的TTT图上;(2)指出各工艺室温所得组织的名称、形态;(3)指出最适宜切削且经济的工艺及大致硬度。
V1 完全退火,室温组织为片状P+块状F;V2 正火,室温组织为细片状S+间断网状F;V3 淬火,室温组织为针片与板条状M;V4 亚温淬火,室温组织为针片与板条状M+小块F。以正火组织最适宜切削加工且经济,约200HBS。(图B-3)
15.将直径5mm的共析钢零件加热至奥氏体化后,欲得珠光体、索氏体、下贝氏体、屈氏体+马氏体+残余奥氏体、马氏体+残余奥氏体组织,各应采用何种冷却工艺(指出工艺名称及冷却剂),并将各工艺的冷却曲线画在该钢的TTT图上。
P可进行退火(炉冷)V1 或等温退火T1 ;S可进行正火(空冷)V2 或在T2 等温;B下应进行等温淬火T3 (硝盐浴或碱浴);T+M+A’应进行淬火(油冷)V3 ;M+A’应进行淬火(水冷)V4 。(图B-4)
16.将直径5mm的T8钢(Ms为230℃)加热至760℃、保温后采用下列方式冷却,说明其热处理工艺名称及获得的组织:(1)随炉冷却;(2)油冷;(3)在300℃硝盐中停留至组织转变结束,然后空冷。
(1)退火,P;(2)油中淬火,T+M+A’少;(3)等温淬火,B下。
17.将直径5mm的T8钢加热至760℃、保温,然后采用下列方式冷却,说明其热处理工艺名称及所获得的组织:(1)空冷;(2)先水后油冷;(3)在略高于Ms温度的硝盐中停留3 ̄5分钟后空冷。
(1)正火,S;(2)双液淬火,M+A’;(3)分级淬火,M+A’。
18.共析钢加热奥氏体化后,按图中V1-V7 的方式冷却,(1)指出图中①-⑩各点处的组织;(2)写出V1-V5 的热处理工艺名称。(图A-2)
(1)①-⑩各点处的组织:①过冷A+P,②过冷A,③S,④过冷A+T,⑤过冷A,⑥B下,⑦过冷A+B下,⑧B下+M,⑨过冷A,⑩M+A’。(2)V1-V2 各热处理工艺名称:V1 退火,V2 正火,V3 等温淬火,V4 分级淬火,V5 双液淬火。
19.亚共析钢过冷奥氏体等温转变曲线如图所示,要求:(1)说明图中各条线的意义;(2)指出图中①-⑩各区中的组织;(3)说明以V1, V2, V3, 速度冷至室温各得的组织。(图A-3)
(1)各线的意义:线Ⅰ为先共析铁素体析出线,线Ⅱ为过冷奥氏体析出珠光体(贝氏体)类组织的开始线,线Ⅲ为过冷奥氏体析出珠光体(贝氏体)类组织的终了线。A1 为平衡结晶时A →P 的线,A3 为平衡结晶时从A中开始析出F的线,Ms 、Mf 分别为M转变开始线及终了线。(2)①-⑩各区的组织:①过冷A,②过冷A+F,③过冷A+F+P,④F+P,⑤过冷A,⑥S+F少,⑦过冷A+B上,⑨B下,⑩M+A’少。(3)以V1 、V2 、V3 速度冷至室温的组织分别为F+P,M+A’少,M+F。
20.直径为5mm的45钢( Ac1=730℃, Ac3=780℃)三个试样,加热至830℃后分别进行水冷、空冷和随炉冷却,试说明这三个试样所进行的热处理工艺名称及室温组织。 水冷称淬火,室温组织为M;空冷称正火,室温组织为S+F;炉冷称退火,室温组织为P+F。
21.直径为5mm的45钢( Ac1=730℃, Ac3=780℃)三个试样分别加热至750℃、830℃、900℃,然后水冷,试说明这三个试样在水冷前的组织和水冷后的组织及其热处理工艺名称。
加热至750℃,水冷前的组织为A+F,水冷后的组织为M+F,称亚温淬火;加热至830℃,水冷前的组织为A,水冷后的组织为M,称淬火;加热至900℃,水冷前的组织为粗大A,水冷后的组织为粗大M,称过热淬火。
22.直径为5mm的45钢三个试样,加热至830℃后水冷,然后再分别加热至200℃、400℃、600℃空冷,试说明这三个试样所经历的各热处理工艺名称、获得的室温组织及大致硬度。
45钢加热830℃后水冷称淬火。该钢再经200℃加热后空冷称低温回火,室温组织为回M,硬度约HRC55;经400℃加热后空冷称中温回火,室温组织为回T,硬度约HRC40;经600℃加热后空冷称高温回火,室温组织为回S,硬度约HRC25。
23.汽车、拖拉机发动机中的活塞销,要求表面硬、耐磨,HRC58-62,工作中还承受较大的冲击载荷,试说明活塞销应该选用的材料,加工制造的工艺路线,各热处理工序的作用及活塞销在使用状态的表层组织。
材料选用20CrMnMo 或20Cr 热轧的钢管。其工艺路线:冷拔→下料→粗磨外园→渗碳→淬火→低温回火→精磨。各热处理工序的作用是:渗碳,使零件表面含碳量达到约1%;淬火,提高硬度、耐磨性和疲劳强度;低温回火,减少淬火残余应力,提高韧性,防止变形、开裂。使用状态的表层组织为回M+碳化物+少量A’。
范文二:[修订]机械工程材料题库
机械工程材料题库
简述
晶体结构
1.何谓晶体缺陷,在工业金属中有哪些晶体缺陷,
晶体中原子排列不完整、不规则的微小区域称为晶体缺陷。工业金属中的晶体缺陷有点缺陷(空位、间隙原子),线缺陷(位错),面缺陷(晶界、亚晶界)。合金
2.简要说明金属结晶的必要条件及结晶过程。
金属结晶的必要条件是过冷,即实际结晶温度必须低于理论结晶温度。金属结晶过程是由形核、长大两个基本过程组成的,并且这两个过程是同时并进的。
3.指出在铸造生产中细化金属铸件晶粒的途径。
用加大冷却速度,变质处理和振动搅拌等方法,获得细晶小晶粒的铸件。
4.一般情况,铸钢锭中有几个晶区,各晶区中的晶粒有何特征,
典型的铸锭组织有表层细晶区、柱状晶区和中心粗晶区三个晶区。表层细晶区的晶粒呈细小等轴状,柱状晶区的晶粒为平行排列的长条状,中心粗晶区的晶粒呈粗大的等轴状。
5.固态合金中的相有几类,举例说明。
固态合金中的相有固溶体和金属化合物两种,如铁碳合金中的铁素体为固溶体,渗碳体为金属化合物。
6.形成间隙固溶体的组元通常应具有哪些条件,举例说明。
形成间隙固溶体的两组元原子直径差要大,即d质/d剂<0.59,所以间隙固溶体的溶质元素为原子直径小的碳、氮、硼;溶剂元素为过渡族金属元素。如铁碳两元素可形成间隙固溶体。>0.59,所以间隙固溶体的溶质元素为原子直径小的碳、氮、硼;溶剂元素为过渡族金属元素。如铁碳两元素可形成间隙固溶体。>
7.置换固溶体的溶解度与哪些因素有关,
置换固溶体的溶解度与组元的晶体结构、原子直径差和负电性等因素有关。
8.简要说明金属化合物在晶体结构和机械性能方面的特点。
金属化合物的晶体结构是与任一组元的均不相同,其性能特点是硬度高,塑性、勧性差。
9.指出固溶体和金属化合物在晶体结构和机械性能方面的区别。
固溶体仍保持溶剂的晶格类型。而金属化合物为新的晶格,它与任一组元均不相同。固溶体一般是塑性、韧性好,强度、硬度低;金属化合物是硬度高,塑性、韧性差。
10.简要说明共晶反应发生的条件。
共晶反应发生的条件是合金液体的化学成分一定,结晶温度一定。
11.比较共晶反应与共析反应的异同点。
相同点:都是由一定成分的相在一定温度下同时结晶出两个成分不同的相。不同点:共晶反应前的相为液相,过冷度小,组织较粗;共析反应前的相为固相,过冷度大,组织较细。
12.简要说明合金相图与合金铸造性能之间的关系。
合金相图中合金的熔点越高、结晶温度范围越大,合金的流动性越差,易形成分散缩孔,偏析严重,合金的铸造性能差:反之熔点越低、结晶范围越小,合金铸造性能越好。
塑性变形
13.比较具有体心立方晶格金属与具有面心立方晶格金属的塑性。
体心立方晶格与面心立方晶格的滑移系数目相同(6X2=12,4X3=12,),
但面心立方晶格的滑移方向要多,故塑性要好。
14.简述金属经过冷变形后组织和结构的变化。
金属经过冷塑性变形后,其组织结构变化是金属的晶粒发生变形,晶粒破碎亚晶粒细化,位错密度增加;变形程度严重时会出现织构现象。
15.指出冷塑性变形金属在加热过程中各阶段的组织和性能变化。
回复,晶体缺陷减少,内应力降低。再结晶,畸变的晶粒变成无畸变
的等轴晶粒,亚晶粒数目减少、尺寸增大,位错密度下降:加工硬化消除。晶粒合并长大,机械性能下降。
16.金属再结晶后的晶粒度与哪些因素有关,
金属再结晶后的晶粒度与再结晶温度及预先变形程度有关。
17.简要说明加工硬化在工程中的应用。
加工硬化在工程中的应用:?强化金属;?提高零件的使用安全性;?使某些压力加工工序能顺利进行。
18.简要说明铸钢锭经热加工(轧制、锻造)后组织和机械性能的变化。
铸钢锭经热加工后组织:晶粒可细化,成分可均匀,缩松、微裂纹、气孔等可焊合,使组织致密,并形成纤维组织:其机械性能明显提高,并具有方向性。铁碳相图
19.从化学成分、晶体结构、形成条件及组织形态上分析共析渗碳体与共晶渗碳体的异同点。
共晶渗碳体与共析渗碳体的化学成分、晶体结构是相同的。共晶渗碳体是由共晶成分的液体经共晶转变形成的,为莱氏体的基体。共析渗碳体是由共析成分的奥氏体经共析转变形成的,以片状分布在铁素体基体上。
从化学成分、晶体结构、形成条件及组织形态上分析一次渗碳体与二渗碳体的异同点。
20. 一次渗碳体与二次渗碳体的化学成分、晶体结构是相同的。一次渗碳体是从液体合金中结晶出来的,呈宽条状。二次渗碳体是由奥氏体中析出的,在钢中呈断续网状或网状在白口铁中与共晶渗碳体连为一体。
热处理
21.简述共析钢的奥氏体化过程。
当钢加热至Acl以上时,通过奥氏体的形核长大、未溶渗碳体的溶解及奥氏体成分均匀化四步完成奥氏体化.即F(0.0218%C,体心立方晶格)+Fe3C(6.69%C,复杂正交晶格)一A(0.77%C,面心立方晶格).
22.简述钢的含碳量和原始组织对钢的奥氏体化的影响。
钢的含碳量增加,原始组织中的珠光体变细,都会使铁素体与渗碳体的相界面增多,加速奧氏化。球状珠光体的奧氏体化速度低于片状珠光体。
23.绘图说明共析钢的CCT曲线与共析钢的TTT曲线的差异。CCT曲线在TTT曲线的右下方,并且无贝氏体转变区。(图B-7)
24.从图示TTT曲线判断该钢可能属于哪几类碳钢,并写出各自按VI和V2冷速冷至室温所得到的组织及热处理工艺名称。图A—6?可是亚共析钢或是过共析钢;?按VI冷速冷至室温,亚共析钢为F+P,称完全退火;过共析钢为P+Fe3CII,称完全退火;?按V2冷速冷至室温,亚共析钢为F+M,称亚温或欠热淬火;过 共析钢为Fe3CII+M,称为淬火或不完全淬火。
25.选择下列苓件的退火方法:(1)用弹簧钢丝(强化的)经冷卷成弹簧后;(2)消除60钢锻件的过热组织。 (1)去应力退火:(2)扩散退火
26.选择下列零件的退火方法:(1 )低碳钢钢丝多次冷拉之间;(2)T10钢车床顶尖锻造以后。(1)再结晶退火;(2)球化退火
27.为什么一般情况下亚共析钢釆用完全(奥氏体化)淬火,过共析钢釆用不完全淬火,
亚共析钢完全淬火为M,硬度高:不完全淬火为F+M,F使钢的硬度不均匀且低。过共析钢完全淬火为粗大M+较多A',不完全淬火为细小M+少量A'+Fe3C粒。完全淬火由于Fe3C消失、A'增多、M粗大,不仅降低钢的硬度,而且增大变形、开裂的倾向。
28.为减少钢件的淬火变形、防止开裂,从淬火方法上应釆取哪些措施,
(1)淬火加热前进行预热,严格控制加热温度和保温时间。(2)可釆用双液淬火、分级淬火及等温淬火,并且注意淬火操作方式。
28.45钢(Acl=730?,Ac3=780?)分别加热至760?,830?,1040?C
时的组织以及在水中冷却后的组织。
45钢加热至760?、830?,1040?时的组织依次为奥氏体+铁素体、奥氏体、粗大的奥氏体;分别在水中冷却后的组织依次为马氏体+铁素体、马氏体、粗大马氏体。
31.判断 T10钢(Acl=730?,Accm=800?C)分别加热至760?C,830?时的组织和经水冷后的组织。
T10钢加热至760?C、830?C时的组织及在水中冷却后的组织:奥氏体+二次渗碳体、奥氏体;.马氏体+二次渗碳体+少量残余奥氏体、马氏体+较多残余奥氏体。
30.某45钢(钢料是合格的)零件,淬火后出现硬度不足,试分析产生原因。其原因可能是:(1)淬火加热温度或保温时间不足,炉温不均匀,零件表面脱碳。(2)冷却速度不足,如淬火介质冷却能力不够大或操作不当等。
32. 20钢制造的活塞销,经滲碳淬火后应该釆用什么温度回火,经回火后活塞销表层是什么组织和性能(硬度),
低温回火150—200?C。表层为回火马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体,HRC60左右。
33. 45(Acl=730?C,Ac3=780"C)钢制造的连杆,要求具有良好的综
合机械性能,试确定淬火、回火加热温度及淬火、回火后的组织。
淬火温度为820_840?,淬火后组织为马氏体。回火温度为550—600?,回火后组织为回火索氏体。
34. T10(Acl=730?,Accm=800?C)钢制造的手锯条,要求具有高的
硬度、耐磨性,试确定淬火、回火加热温度及淬火、回火后的组织。
780?C,淬火后组织为马氏体+粒状滲碳体十少量残淬火温度为760—
余輿氏体。回火温度为180——200?,回火后组织为回火马氏体+粒
状渗碳体+
少量残余奥氏体。
35.简要说明45钢零件淬火后分别经过低温回火、中温回火及高温回火的组织与机械性能特点。
45钢淬火后经低温回火组织为回M,硬度约为HRC55,耐磨性高、韧性较低;经中温回火组织为回T,硬度约为HRC40,具有高的oe、os及较好
的韧性;经高温回火组织为回S,硬度约为HRC25,具有良好的综合机械性能
36.从形成条件、组织形态及机械性能(HB、os、Ak)方面比较索氏体与回火索氏体。索氏体是由过冷奥氏体在600-550?分解得到的,其中的渗碳体呈细片状;回火索氏体是由马氏体经高温回火得到的,其中的渗碳体呈细粒状。两者的硬度相近,为低硬度,但回火索氏体的os、Ak值髙于索氏体。
37.简述淬火钢在回火过程中的组织转变。
随回火温度的升高,淬火组织(M+A')通过马氏体的分解,残余奥氏体的转变,碳化物的聚集长大和a相的回复、再结晶,并逐渐转变为回火马氏体、回火屈氏体和回火索氏体组织。
38.从形成条件、组织形态及机械性能(HB、os、Ak)方面比较屈氏体与回火屈氏体。屈氏体是由过冷奥氏体在600-550?分解得到的,呈极细片状;回火屈氏体是由马氏体经中温回火得到的,呈极细粒状;两者的硬度相近,均为中等硬度,但回火屈氏体的屈服强度及韧性
均高于屈氏体。
39.试分析比较在正常淬火条件下20、45、40Cr、T8、65等钢的淬透性和淬硬性高低。
淬透性由高到低的顺序为:40Cr、T8、65、45、20。因为铬提高淬透性;在亚共析碳钢中,随含碳量的提高,淬透性提高。淬硬性由高到低的顺序为:T8、65、45、40Cr、20。因为淬硬性主要取决于钢中的含碳量。
40.试分析影响钢的淬透性的因素。
影响钢的淬透性的因素有:(1)钢的化学成分主要是钢中的合金元素种类及其含量,其次是钢中的含碳量。(2)加热条件奥氏体化的温度及保温时间。即凡使C曲线右移,降低临界淬火速度的因素均提高钢的淬透性。
41.45钢零件在高频淬火以前为什么要进行预备热处理,常用预备热处理有哪几种,
45钢件高频表面淬火前预备热处理的作用是:提高钢件心部的强韧性,并为表面淬火做组织准备。常用的预备热处理有:正火和调质。
42.以渗碳为例,简要说明化学热处理的三个基本过程。
化学热处理的基本过程有:分解、吸收(吸附)和扩散。以渗碳为例,分解:渗碳介质受热分解出活性碳原子;吸收:活性碳原子被钢件表面吸收,进入铁的晶格,形成固溶体或碳化物:扩散:表层碳原子向工件内部扩散,形成一定厚度的渗碳层。
43.在易切削钢中,常加入硫,试说明其作用。
在易切钢中,硫与锰形成硫化锰,它能中断基体的连续性,使切屑短小(断屑),减小刀具磨损,从而有利于降低零件的表面粗糙度。
44.简述强化金属材料的途径,
强化金属材料的途径有很多,例如细晶强化、合金化、加工硬化、淬火强化、时效强化等等。
合金钢
45.试述CrWMn低变形钢制精密量具(块规)所需要的热处理工艺。
CrWMn钢制造精密量具需要的热处理有:(1)毛坯(预备)热处理为球化退火;如有网状二次碳化物存在时为正火+球化退火。(2)量具热处理为淬火、冷处理、低温回火、人工时效。
46.用Cr12MoV钢制冷作模具时,应如何进行热处理,
Cr12MoV钢冷作模具的热处理有:一次硬化法,即较低温度加热淬火、较低温度回火:二次硬化法,即较高温度加热淬火、较高温度回火。
47.为什么W18Cr4V钢锻造后经空冷能够获得马氏体组织,
W18Cr4V钢中有大量的合金元素,它们均能提髙钢的淬透性,使C曲线大大右移,因此在空冷时也可得到马氏体。祷铁
48.说明普通灰口铸铁的使用性能和工艺性能特点。
普通灰口铸铁的使用性能特点是:抗拉强度低,塑性、韧性差,具有良好的减磨性、消震性和低的缺口敏感性;其工艺性能特点是好铸、好切、难焊、不可锻。
49.指出普通灰口铸铁与球墨铸铁在石墨形态、机械性能和应用方面的主要区别。普通灰口铸铁,石墨呈片状,强度低,为脆性材料,常用于箱体、床身等要求具有减磨性、减震性的机器零件。球墨铸铁,石墨呈球状,强度高、塑性韧性较好,可代替铸钢件。
名词解释性能
1.刚度 材料抵抗弹性变形的能力。
2.抗拉强度 材料抵抗最大均匀塑性变形的能力。
3.屈服强度 材料抵抗微量塑性变形的能力;或材料在屈服(开始产生明显塑性变形)时的应力。
4.塑性. 断裂前材料产生塑性变形的能力。
5.疲劳(疲劳断裂) 工件在交变应力作用下,其工作应力往往低于屈服强度,所产生的脆性断裂现象。
6.硬度 材料表面抵抗局部微量塑性变形的能力。晶体结构
1.晶胞 晶胞是能代表晶格中原子排列规律的最小几何单元。
2.晶格 晶格是描述晶体中原子排列规律的空间格子。
3.致密度 晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。
4.多晶体 多晶体是由许多晶格方位彼此不同的小晶体(晶粒)组成的晶体。
5.晶体各向异性 晶体中不同晶面或晶向上的原子密度不同,从而造成晶体不同方向上的性能不同的现象。
合金
1.同素异构转变 固态金属的晶格结构随温度改变而改变的现象。
2.过冷度 理论结晶温度与实际结晶温度之差。
3.相 在合金中,具有同一化学成分、同一晶体结构,且有
界面与其它部分分开的均匀组成部分。
4.固溶体 溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的固相。
5.间隙固溶体 溶质原子溶入溶剂晶格的间隙中形成的固溶体。
6.置换固溶体 溶质原子代替溶剂晶格结点上的某些原子所形成的固溶体。
7.间隙相 D非/D金小于0.59,具有简单晶格的金属化合物。
晶胞是能代表晶格中原子排列规律的最小几何单元。晶格是描述晶体中原子排列规律的空间格子。晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。多晶体是由许多晶格方位彼此不同的小晶体(晶粒)
8.晶内偏析(枝晶偏析)固溶体合金冷速较快时,形成在一个晶粒内化学成分
不均匀的现象。
9-相图(平衡图) 相图是表示不同成分的合金在不同温度下各相之间平
衡存在的关系图解。
10.固溶强化 通过溶入溶质元素形成固溶体,从而使材料的强度、硬度提高的现象,称为固溶强化。
11.细晶强化 金属的晶粒愈细小,其强度、硬度愈高,这种现象称为细晶强化。塑性变形
1.滑移 在切应力作用下,晶体中的一部分沿着一定晶面、晶向相对于另一部分的滑动。
2.滑移系 晶体中的一个滑移面及其上的一个滑移方向构成一个滑移系。
3.加工硬化 金属经冷塑性变形后,强度、硬度升高,塑性、韧性降低的现象。
4.-再结晶 冷变形金属加热到再结晶温度以上,通过形核长大,使畸变晶粒变成无畸变等轴晶粒的过程
5.形变织构 金属经大量塑性变形后,由于晶体转动造成各个晶粒中的某些位向大致趋向一致的现象。
6.热加工纤维组织 金属中的夹杂物及枝晶偏析经塑性变形后沿变形方向分布,呈纤维状,这种组织称纤维组织
7.热(压力)加工 金属在再结晶温度以上进行的压力加工。
8.冷(压力)加工 金属在再结晶温度以下进行的压力加工。铁碳相图
1.铁素体 碳溶于a铁中形成的间隙固容体
2.渗碳体 具有复杂晶格的间隙化合物。
3.奥氏体 碳溶于Y-Fe中的间隙固溶体。
4.珠光体 由铁素体与渗碳体两相组成的片层状机械混合物。
5.高温莱氏体 由奥氏体与渗碳体两相组成的机械混合物。
6.热脆性 钢中FeS与Fe形成的低熔点共晶体(在A晶界上)在锻压时熔化而导致钢材沿晶界开裂的现象。
7.冷脆性 磷溶入铁素体中,产生固溶强化的同时急剧降低钢室温下的韧性和塑性的现象.
9.碳钢 含碳量小于2.11%,并且含少量硅,锰,磷,硫等杂质元素的铁碳合金.热处理
1.奥氏体的实际晶粒度 在具体加热条件下(温度、时间)奥氏体的晶粒大
小.
2.过冷奥氏体 当奥氏体冷至临界点以下,尚未开始转变的不稳定的奥氏体。
3-残余奥氏体 过冷奥氏体向马氏体转变时,冷至室温或Mf点,尚未转变的奥氏体。
4.索氏体 是过冷奥氏体在A1~65(TC之间形成的,由铁素体
与滲碳体两相组成^的细片状机械混合物。 5.屈氏体 是过冷奥氏体在650~600?之间形成的,由铁素体
与渗碳体两相组成的极细片状机械混合物。
6.马氏体 由过冷奥氏体在Ms~Mf间形成的,碳在a—Fe
中的过饱和固溶体。
7.退火 将钢加热至适当温度、保温后,缓慢冷至室温,以
获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
8.正火 将钢加热至Ac3或Accm以上,保温后空冷的热处
理工艺。
9.淬火 将钢加热至Ac3或Acl以上,保温后以>%的速度快冷,使过冷A转变成M的热处理工艺。
10.回火 将淬火钢加热至A1以下某一温度,保温后一般空
冷至室温的热处理工艺。
11.回火马氏体 淬火马氏体经低温回火形成的,由已分解的马氏体与分布其上的细小片状e碳化物组成的混合物。
12.回火屈氏体 由马氏体经中温回火得到的铁素体与极细粒状碳化物组成的两相混合物。
13.回火索氏体 由马氏体经高温回火得到的铁素体与细粒状碳化物组成的两相混合物。
14.调质处理 淬火+高温回火工艺的总称。
15.冷处理 淬火钢冷至室温后继续冷却至-70—-80?C或更低的温度,使更多的奥氏体转变成马氏体的热处理工艺.
16.时效硬化 经固溶处理(淬火)的合金在室温停留或低温加热时,随时间延长强度、硬度升高的现象。
17.钢的淬透性 在规定条件下,钢在淬火时获得淬硬层(或称淬透层)深度的能力。
18.钢的淬硬性 钢在淬火后(马氏体组织)所能达到的最高硬度。
19.临界(淬火)冷却速度临界淬火速度(临界冷却速度)获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
20.表面淬火 仅将钢件表层快速加热至奥氏体化,然后迅速冷却,
不改变心部组织的淬火方法。
21-渗碳 向低碳钢表面渗入碳原子,增加其表层含碳量的化
学热处理工艺。
合金钢
1.合金钢 为了改善钢的某些性能,在炼钢时,有意加入合金元素所炼制的钢叫合金钢。
2.第二类回火脆性 对含有锰、铬、镍等元素的合金调质钢,淬火后在450?650?C回火,保温后缓冷时钢的韧性下降的现象.
3.回火稳定性(回火抗力)淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力,或称抗回火软化的能力。
4. 二次硬化 含有强碳化物形成元素的高合金钢,淬火后较高温度回火,由于析出弥散的特殊碳化物使其硬度升高的现象。
5.固溶处理 将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的工艺。
铸铁
1.铸铁的孕育处理 浇注前往铁水中加入孕育剂,促进石墨化,细化石
滠,以提高铸铁的机械性能。
2.可锻铸铁 白口铸铁通过石墨化(可锻化)退火,使渗碳体分
解成团絮状石S,而获得的铸铁。
判断题
合金钢及铸铁
1.溶入奥氏体中的所有合金元素,都能降低乙钢的淬火临界冷却速
度。( )
V
2.对调质钢来说,淬透性是主要的热处理工艺性能。( )X
3. GCr15钢可用于制造精密的零件、量具和冷作模具。()X
4. 9SiCr?钢适宜制造要求热处理变形小、形状复杂的低速薄刃刀具,如板
牙、铰刀?()V
5.耐磨钢ZGMn13经水韧处理后,其金相组织是马氏体,因此硬度高、耐
磨。( )X
6.保持量具的高精度,除正确选用材料外,还必须进行淬火、冷处理、低温回火和人工时效处理。()V
7. 20CrMnTi为合金渗碳钢,42CrMo为合金调质钢,55Si2Mn为合金弹簧钢。
()V
8.同一牌号的普通灰口铸铁铸件,薄壁和厚壁处的抗拉强度值是相等的。( )
X
9.可锻铸铁由于具有较好的塑性,故可以进行锻造。( )X
10.普通灰口铸铁中的碳、硅含量愈高,则强度愈低,铸造性能愈差。( )
X
塑性变形
1.金属晶体的滑移是在正应力作用下产生的。( )V
2.经塑性变形后,金属的晶粒变细,故金属的强度、硬度升高。(
〉X
3.冷变形金属在再结晶过程中会改变其晶体结构。( )X
4.按照在塑性变形中是否产生组织转变来区分冷加工与热加工。(
)X
5.铸件、锻件、冲压件都可以通过再结晶退火,来消除加工硬化,降低硬度。()X
6.退火状态的45、T8、T12A钢的机械性能相比较,45钢塑性最高.T12钢强度最高,T8钢硬度最高。()X
铁碳相图
1.铁碳合金室温平衡组织均由铁素体与渗碳体两个基本相组成。(
)V
2.珠光体是铁碳合金中的一个常见相。( )X
3.在平衡态下,各种碳钢及白口铸铁的室温组织组成物不同,故其相组成物也
不同。()X
4. 25钢、45钢、65钢的室温平銜态的组织组成猫及相组成钩均相同。()
X
5.铁碳合金在共析转变过程中,奥氏体、铁素体及渗碳体三相的化学成分和相
对量保持恒定不变。()X
6.铁碳合金在共晶转变过程中,奥氏体和渗碳体两相的化学成分及相对量都保
持不变。()X
7.在室温平衡状态下,20、45、T8及T12钢,其含碳量依次增加,故
其硬度、强度依次升高,而塑性、韧性依次降低。()V
8.铸铁可铸造成形;钢可锻压成形,但不可铸造成形。()X
9.对同类合金来说,其共析体比共晶体组织要细,所以莱氏体比珠光体细。
()X
热处理
1. Acl表示奥氏体向珠光体平衡转变的临界点。()X
2.正常热处理条件下,过共析钢随含碳量增加,其过冷奥氏体的稳定性也增加。
()X
3.临界淬火冷却速度(Vk或Vc)越大,钢的淬透性越高。()X
4.退火与正火在工艺上的主要区别是正火的冷却速度大于退火。(
)V
5.球化退火可使过共析钢中严重连续网状二次渗碳体及片状共析渗碳体得以球
状化。()V
6.为了保证淬硬,碳钢和合金钢都应该在水中淬火。( )V
7.马氏体的含碳量越高,其正方度a/c也越大。()V
8.亚共析钢、过共析钢,正常淬火后所得马氏体的含碳量均等于钢的含碳量。
()X
9.回火索氏体具有良好的强韧性,因此它比回火屈氏体的强度、韧性均高。( )
X
10. 40钢比40Cr钢的淬透性、淬硬性和回火稳定性均低。()X
11.甩同一钢料制造的截面不同的两个零件,在相同条件下进行淬火,小件比大件的淬硬层深,故钢的淬透性好。()X
12.碳钢的淬透性低,因此常在水中淬火,以提高其淬透性。( )X
13.感应加热表面淬火时,电流频率越高,淬硬层越深。( )X
14.钢的表面淬火既能改变钢表面的化学成分,又能改善心部的组织和性能。
()X
15.渗碳工艺多用于低碳结构钢。( )X
16. 930?C下,碳原子容易渗入钢的表面,是因为在该温度下,钢具有体心立方晶格、溶碳量大。()X
晶体结构
1.金属具有良好的导电性、导热性、塑性等,是由于金属键造成的。( )V
2.与面心立方晶格的{111}晶面相比,体心立方晶格的{110}晶面上的原子排列比较紧密。()V
3.纯铁发生同素异构转变时必然伴随着体积和尺寸的变化。( )V
4.只要是晶体(单晶体或多晶体),其性能必然呈现各向异性。(
)V
5.不论在什么条件下,金属晶体缺陷总是使金属强度降低。( )X
6.工业上常用的金属,其中原子排列是完整的、规则的,晶格位向也是完全一
致的。()X
7.面心立方晶格中原子排列最密的晶面是{110},原子排列最密的晶向是
<111>。()V
8.位错是晶体中常见的缺陷,在常见的工业金属中位错密度愈小,其强度愈高。
()X
9.在金属结晶过程中,晶体成长常以树枝状方式进行的,但结晶以后一般情况下看不到树枝状晶体。()X
10.对于金属来说,冷却曲线上的水平台就是该金属的理论结晶温度。( )
11.金属的品粒愈绌小,则其强度、硬度愈髙,塑性、韧性愈低。()x12.工业金属大多为单晶体。()x合金
1.只要组成合金的两组元的原子直径差达到一定值,便可形成无限固溶体。
()X
2.佥属化合物都遵守原子价规律,其成分固定并可用化学式表示。(
)X
3.间隙固溶体的机械性能和间隙化合物的机械性能是相似的。( )X
4.由固溶体(基体)和金属化合物(第二相)构成的合金,适量的金属化合物在合金中起强化相作用。()V
5.金属化合物以细小粒或片状均匀分布在固溶体中会使强度提高,化合物愈细小、分布愈均匀其强度愈高,这种现象称细晶强化。()V
6.与固溶体相比,金属化合物具有高硬度、低塑性。( )V
7.形成固溶体合金的结晶过程是在一定温度范围进行的,结晶温度范围愈大,铸造性能愈好。()X
8.同一种固相,它的初生相和次生相在化学成分、晶体结构上是不同的。( )
X
填空晶体结构
1.常见的金属晶格类型有( )、( )和( )。体心立方晶格;面心立方晶格;密排六方晶格
2.晶体缺陷,按几何特征可分为( )、( )和(.)三种类型。点缺陷;线缺陷;面缺陷.
3.晶界和亚晶界属于( )缺陷,位错属于( )缺陷。面;线
4.纯铁从液态冷却至室温的结晶过程中,在1394?其晶体结构将由()向()转变,这种转变称为()。
体心立方晶格;面心立方晶格;同素异构转变
5.金属的实际结晶温度总是( )理论结晶温度,这种现象称为()。低于:过冷
6.金属结晶的必要条件是( ),其结晶过程要进行( )和()两个过程。过冷;形核;长大
合金
1.在合金中具有( )化学成分、( )结构且与其他部分隔并的均匀组成部分叫做相。同一;同一
2.按合金的相结构分,铁碳合金中的铁素体属于( ),渗碳体属于()。固溶体;金属化合物
3.原子在溶剂晶格中的分布不同,可将固溶体彡)为( )固溶体和()固溶体。间隙;置换
4.碳原子溶入y—Fe形成( )固溶体,是( )晶格。间隙固溶体:面心立方
5.合金中的金属化合物具有明显的( )特性,其晶体结构
( ),机械性能特点是( )。金属;与任一组元都不相
同:硬、脆的
6.常见的金属化合物有( )、( )和( )三祌类型。正常价化合物;电子化合物;间隙化合物和间隙相
7.合金相图是在( )条件下表示合金的( )之间关系的图形。平衡:化学成分、温度和相(组织)
8.液态合金发生共晶反应,其条件是温度( )、化学成分(),获得的组织是由()相组成的。一定;一定;两
个成分固定的
9.晶内偏析又称为( ),其形成条件是( ),消除方法是()。枝晶偏析;快速冷却;扩散退火
铁碳相图
1Fe—Fe3C相图中,五个相是( )、( )、
( )、( )和( )。S固溶体(高温铁素
体);奥氏体;铁素体;渗碳体
2.在平衡状态下, 一次渗碳体、二次渗碳体、高温莱氏体、低温莱氏体及珠光
体的含碳量依次为( )、( 〉、( )、
( )、( )。6.69%;6.69%;4.3%;4.3%;0.77%
3.从F e-Fe3C相图可知,工业纯铁、碳钢及白口铸铁的含碳量依次在()、( )及( )范围内。小于
等于0.0218%;>0.0218%至小于等于2.11%;>2.11%至<>
4.从F e—Fe3C相图中看出,纯铁结晶冷至G点,发生( )转变,由()转变为()。同素异构;Y-Fe;a-Fe
5.共析钢结晶时,从液态冷至室温的过程中首先发生( )反应(转变),其反应式是();然后发生()反应(转变),其反应式是();其室温组织为()。匀晶;L—A;共析;在727?TAs—P;片状珠光体
6.共晶白口铸铁从液体冷至室温的平衡结晶过程中,依次发生( )、()及()反应(转变),其室温的相组成为(),室温组织为()。共晶;二次结晶或次坐相析出;
共析;铁素体+渗碳体;低温(变态)莱氏体
7. Fe—Fe3C相图中,三个恒温反应的反应式为( )、()及()。1495?C,6H+LB=AJM148?,
L、C、、=(AE、+Fe3C);727??,A、S、、=F+Fe3C
8.亚共析钢、共析钢及过共析钢的室温平衡组织依次为( )、()及(),其三者的相组成物依次为()、()及()。F+P;P;P+二次
Fe3C;F+Fe3C;F+Fe3C;F+Fe3C
9.相图的各组织或相中,硬度最高的是( ),强度最髙的是(),塑性最好的是()。渗碳体;珠光体;奥氏体
10.在平衡状态下,4 5、T8及T12钢中,塑性最好的是( )钢,硬度最高的是()钢,强度最高的是():制造锉刀常用()钢,制造调质零件常用()钢。45;T12;T8;T12;45
11.按含碳量分,20、30、50Mn、T7、T9钢分别属于( )
碳钢、( u)碳钢、( )碳钢、( )碳钢、
)碳钢。低;中;中;高;高12.碳钢中常存的杂质元素有( )、(
)、( )
及( )其中( )为有害杂质元素。、娃;猛;磷;硫:
硫和磷
热处理
1.影响奥氏体晶粒长大的因素有( ),( )。加热条件.钢的化学成分及组织
2.钢的热处理工艺是由( )、( )和( )三个步骤组成的;热处理基本不改变钢件的(),只能改变钢件的
( )和( )。加热;保温;冷却;尺寸、形状:组织;
性能
3.完全退火适用于( )钢,其加热温度为( ),冷却速度(),得到()组织。亚共析成分的碳钢和合金钢;Ac3+30~50?C;缓慢;铁素体+珠光体
4.球化退火又称为( )退火,其加热温度在( )+20—30?C,保温后()冷却,获得()组织;这种退火常用于高碳工具钢等。不完全;Acl;等温或缓冷;球状珠光体
5.珠光体有( )状和( )状,( )状珠光体切削加工性能较好。片;球;球
6.淬火钢件回火,其温度范围是:低温回火为( )?C,中温回火为()?C,高温回火为()?C:其中以( )温回火后组织的硬度最高。低于250;350—500;高于500;低
7.中碳钢淬火后,再经低温回火后的组织为( ),经中温回火后的组织为(),经高温回火后的组织为();淬火高温回火后具有()性能。回火马氏体;回火屈氏体:回火索氏体;良好的综合机械
8.常规加热条件下,亚共析钢随含碳量的增加,其C曲线向( )移;过共析钢随含碳量的增加,其C曲线向()移。碳钢中以
( )钢的C曲线最靠右,故其淬透性( )。右;
左;共析;最高塑性变形
1.常见的金属的塑性变形方式有( )和( )两种类型。滑移;孪生
2.滑移是在( )应力作用下,晶体中一部分沿着( )晶面、()晶向与晶体的另一部分产生滑动。分切;原子排列最密的;原子排列最密的
3.金属的晶粒愈细小,则金属的强度、硬度愈( )、塑性韧性愈(),这种现象称为()强化。高;好;细晶
4.金属随塑性变形程度的增加,其强度、硬度( ),塑性、初性(),这种现象称为()。提高;降低:加工硬化
5.再结晶过程是( )过程,再结晶前后的金属晶体结构
( 形核、长大;不变
6,的锻造温度高于( )温度,故属于( )加工。
再结晶;热合金钢
1.按用途分,合金钢可分为( )钢、( )钢(_)钢。结构:工具:特殊性能
2.按合金元素总含量分,合金钢可分为( >)钢、( )钢、()钢。低合金;中合金;高合金
3. 40Cr钢中铬的平均含量约为( ),GCr9钢中铬的平均含
量约为( )。
4.指出下列钢中碳的平均含量:35CrMo约为( ),9SiCr约为(),W18Cr4V约为(),CrWMn约为()。0.35%;0.9%;0.7~0.8%;大于等于1%
5?指出下列钢的质量级别:16Mn为( )钢,35SiMn为
( )钢,20Cr2Ni4A为( )钢。
普通;优质;高级优质
6.为了改善钢的切削加工性能,在易切削结构钢中通常加入的合金元素有( )、( )和( )等。 硫;
铅;钙
7.写出下列合金钢的名称:35CrMnMo为( )钢,GCrl5为()钢,60Si2Mn为()钢。
热锻模;滚动轴承;弹簧
.8.写出下列合金钢的名称:16Mn为( )钢,Y12为( )
钢,Crl2MoV为( )钢。普通低合金;易切削结构;冷祚模具
9.写出下列各类钢的一个常用钢号:马氏体不锈钢( ),合金渗碳钢(),合金弹簧钢(),冷作模具钢()。lCrl3;20Cr;60Si2Mn;Crl2MoV
10.写出下列各类钢的一个常用钢号:普通低合金结构钢( ),合金调质钢(),滚动轴承钢(),耐磨钢()。16Mn;40Cr;GCrl5;ZGMnl3
11.写出下列各类钢的一个常用钢号:高速钢( ),合金调质钢(),热作模具钢(),易切削结构钢()。
W18Cr4V;40CrNiMo;5CrMnMo;Y12
12.写出下列各类钢的一个常用钢号:奥氏体不锈钢( ),合金滲碳钢(),合金工具钢(量具、刃具钢)(),耐热钢
( )。lCr18Ni9;20CrMnTi;9SiCr,15&Mo
13. 60Si2Mn钢制载重汽车板簧.其常规热处理为( ).最终组织为(),硬度大致为()。淬火+中温回火;回T;HRC40
铸铁.
1.根据( )划分,铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁;根据()划分,铸铁可分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。碳的存在形式;石墨形态
2.铁碳合金为双重相图,即( )相图和( )相图。
铁一渗碳体;铁一石墨
球墨铸铁的生产过程是首先熔化铁水,其成分特点是( );然后
在浇注以前进行( )和( )处理,才能获得球墨铸铁。
高碳、高硅、低硫;球化;墨化(孕育)
4.与铸钢相比,普通灰口铸铁具有以下优异的使用性能:( )、()和(),但是()差。
减磨性;减蒗性:缺口敏感性低;强度、塑性、初性
5.与碳钢相比,铸铁的化学成分特点是( )、( )以及()。
含碳量大于2.11%;高硅、高锰;硫、磷较多
6.可锻铸铁的生产过程是首先铸成( )铸件,然后再经过(),使其组织中的()转变成为( )。
白口;可锻化退火;大部分渗碳体;团絮状石墨综述
1.画出Fe-Fe3C相图,标出各相区中相的名称。计算一室温平衡组织为珠光体(占96%)+二次渗碳体的优质钢的含碳量;说明该钢的平衡结晶过程,并要求画出冷却曲线。
设钢的含碳量为XQ‘-p'=(6.69-X)/(6.69-0.77)=96%X=l% 该钢
的平衡结晶过程:液体在液相线开始结晶出A,随温度降低L量减少、A量增加,L和A的成分分别沿着液相线和固相线变化;在固相线结晶结束,为单相A;冷至ES线并始析出二次渗碳体,随温度降低,A量减少、渗碳体量增加,A的成分沿着ES线变化;在PSK线A发生共析转变,形成P;从PSK线至室温组织基本不变。该钢室温平衡组织为P+Fe3C?。图省略。
2.画出F e-Fe3C相图,估计一室温平衡组织为铁素体+珠光体(其中珠光体占77%)优质钢的钢号。用冷却曲线来表示该钢的平衡结晶
过程,并且在该钢冷却曲线上标出各阶段的组织。
设钢的含碳量为X,Qp=X-0.0218/0.77-0.0218=77%,X=0.6%C,60钢。该钢各阶段的组织:L,L+A,A,A+F,F+P。图省略。
3.画出Fe—Fe3C相图,标出S、C点及其含碳量和温度。计算一室温平衡组织为铁素体+珠光体(铁素体~珠光体为3/1)优质钢的含碳量并估计其钢号,画出该钢的室温显微组织示意图。
设钢的含碳量为X;Q‘-P"7Q、-F=(0.77-X)/(X-0.0218)=3/1;X=0.21%;20钢。图省略。
4.分析4 5钢的平衡结晶过程,画出冷却曲线并标出各阶段的转变(反应),写出反应式。计算该钢室温组织组成物的重量百分比。该钢适宜制造何种零件,该钢室温平衡组织为P+F,设F和P的量分别为Qp、QF,Qp=0.45-0.0218/0.77-0.0218=57%.QF=100%-57%=43%.该钢适宜制造要求具有综合机械性能的零件,如机床主轴、齿轮。图省略。
5.画出F e-Fe3C相图,按组织组成物填写各区。计算一室温平衡相铁素体占88.5%、渗碳体占11.5%合金的含碳量。分析该合金的平衡结晶过程,并画出组织转变示意图。
设该钢的含碳量为X,Q“-F"=(6.69-X)/(6.69-0)=88.5%X=0.77%,该钢的平衡结晶过程:液体L冷至液相线,开始结晶出A,随温度降低,L量减少、A量增加,L和A的成分分别沿着液相线和固相线变化,冷至固相线,结晶结束,
获得单相A;A在PSK线发生共析转变,形成P;从PSK线至室温,组织基
本不变;室温组织为P。图省略。
6.分析钢的平衡结晶过程,要求画出冷却曲线、标出各阶段的组织转变(反4),并画出室温组织示意图。计算该钢室温平衡组织中的珠光体相对量(,)。65钢的平衡结晶过程:液体在液相线开始结晶出A'随温度降低,L量减少、A量增加,L和A的成分分别沿着液相线和固相线变化,在固相线结晶结束,获得单相A;冷至GS线,从A中开始析出F,随温度降低,A的量减少、F的量增加,A和F的成分分别沿着GS和GP线变化:在PSK线,剩余的A发生共析转变,形成P;从PSK线至室温组织基本不变。室温组织为F+P。珠光体的量Qp=(0.65-0.0218)/(0.77-0.0218)=84%。图省略。
7.写出按F e-Fe3C相图冷至ECF、PSK、ES及GS线发生的转变(反应)名称和反应式;计算珠光体及莱氏体在其形成温度时相组成物的相对量。ECF线发生共晶转变,其反应式为L—(A+Fe3C);PSK线发生共析转变,其反应式为A—(Fe-Fe3C);ES线发生二次结晶(次生相析出反应)转变,其反应式为A—Fe3CII;GS线发生先共析转变,其反应式为A—F。珠光体在其形成温度时相的相对量为:QF=89%;QFe3C=ll%0莱氏体在其形成温度时相的相对量为:QA=52%,QFe3C=48%.
8.为区分三种混杂不清的优质钢A、B、C,经金相分析结果如下:三种钢都是平衡组织;A钢的组织组成物中铁素体占42%;B钢的组织组成物中二次渗碳体占7%;C钢的相组成物中渗碳体占11.5%;试求A、B、C钢的含碳量并估计其钢号。
A钢的含碳量设为Xa,QF=0.77-Xa/O.77-0.0218=42%;Xa=0.46%C,45钢?B钢的含碳量设为Xb,QFe:,CII=Xb-0.77/6.69-0.77=7%;Xb=1.18%C,T12钢.C钢的含碳量设为Xc,QFe3C=Xc-0/6.69-0=11.5%;Xc=0.77%C,T8钢.
9.结合Fe-Fe3C相图,说明铁素体、奥氏体的最大、最小溶解度(含
碳量);计算含碳量为1.0%,1.4%的合金室温平衡组织中二次渗碳体的相对量(%),并说明碳钢的含碳量一般不超过1.4%的原因。
铁素体的最大、最小溶解度分别为0.0218%和0.0008%或近似为0。奥氏体的最大、最小溶解度分别为2.11%和0.77%。1%C的钢中Fe3CII量设为QFg3Cn,QFe301.0-0.77/6.69-0.77=4%。1.4%C的钢中Fe3CII量设为QFe:Cn,QFe3C=l.4-0.77/6.69-0.77=11%.因为,当含碳量大于1.40%以后,二次渗碳体呈严重连续网状分布在晶界上,破坏了基体的连续性,大大降低了钢的强韧性。
10.铁碳合金平衡组织中有几种渗碳体,试从化学成分、晶体结构、形成条件、存在范围(含碳量)及显微组织形态等方面分析比较其异同点。
铁碳合金平衡组织中有一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体和共析渗碳体五种。其化学成分相同,均为6.69%C;晶体结构相同,均为复杂正交晶格。一次渗碳体是由液体合金中结晶出来的,呈宽片状,存在于4.3-6.69%C的合金中。二次渗碳体是由奥氏体中析出的,呈断网、网状或与基体连为一体,存在于0.77?6.69%C.的合金中。三次渗碳体是由铁素体中析出的,呈细小粒状或条状,存在于工业纯铁中。共晶渗碳体是通过共晶转变生成的,为莱氏体的基体。共析渗碳体是由共析转变生成的,呈片状,存在于碳钢及白口铁中。
11.共析钢的C曲线如图所示,试标出以VI、V2、V3、V4、V5方式冷至室温所得到的组织及大致硬度,并写出热处理工艺名称。(图A-1)共析钢的冷却方式、工艺名称、室温组织、大致硬度HRC依次为:
V
1等温退火,P,HRC15;V2正火,S,HRC25;V3等温淬火,B卜,HRC55:V4双液淬火,M+A'少,HRC60;V5分级淬火,Ivi+A'少,HRC60。
12. 画出共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线);要求:(1)标出各区间的组织:(2)将退火、双液淬火及等温淬火的冷却曲线画在C曲线上,并指出室温各得的组织。
VI退火,室温组织为P;V2双液淬火,室温组织为M+A,少;V3等温淬火,室温组织为B下。(图B—1)
13.画出T10钢的过冷奥氏体等温转变曲线(TTT曲线)示意图,将球化退火、单液淬火、双液淬火、分级淬火及等温淬火的冷却曲线画在其上,并指出室温所得组织的名称和形态。
VI球化退火,室温组织为球状P;V2单液淬火、V3双液淬火、V4分级淬火,室温组织均为针片状的隐晶M+A'少+球状Fe3C:V5等温淬火,室温组织为针状B下。(图B_2)
14.画出4 5钢的TTT曲线的示意图;并要求(1)将完全退火、正火、淬火及亚温淬火的冷却曲线画在该钢的TTT图上;(2)指出各工艺室温所得组织的名称、形态;(3)指出最适宜切削且经济的工艺及大致硬度。
VI完全退火,室温组织为片状P+块状F;V2正火,室温组织为细片状S+间断网状F;V3淬火,室温组织为针片与板条状M:V4亚温淬火,室温组织为针片与板条状M+小块F。以正火组织最适宜切削加工且经济,约20OHBSo(图B—3)
15.将直径5mm的共析钢零件加热至奥氏体化后,欲得珠光体、索氏体、下贝氏体、屈氏体+马氏体+残余奥氏体、马氏体+残余奥氏体组织,各应釆用何种冷却工艺(指出工艺名称及冷却剂),并将各工艺的冷却曲线画在该钢的TTT图上。
P可进行退火(炉冷)VI或等温退火T1;S可进行正火(空冷)V2或在T2等温;B下应进行等温淬火T3(硝盐浴或碱浴);T+M+A'应进行淬火(油冷)V3;M+A'应进行淬火(水冷)V4。(图B—4)
16.将直径5mm的T8钢(Ms为230V)加热至760?C、保温后釆用下列方式冷却,说明其热处理工艺名称及获得的组织:(1)随炉冷却;(2)油冷;
(3)在300?硝盐中停留至组织转变结束,然后空冷。
(1)退火,P;(2)油中淬火,T+M+A'少;(3)等温淬火,B下。
17.将直径5 mm的T8钢加热至760?,保温,然后釆用下列方式冷却,说明其热处理工艺名称及所获得的组织:(1)空冷;(2)先水后油冷;(3)在略高于Ms温度的硝盐中停留3一5分钟后空冷。
(1)正火,S;(2)双液淬火,M+A';(3)分级淬火,M+A'。
18.共析钢加热奥氏体化后,按图中VI —V7的方式冷却,(1)指出图中?一?各点处的组织;(2)写出V1—V5的热处理工艺名称。(图A—2)
(1)?一?各点处的组织:?过冷A+P,?过冷A,?S,?过冷A+T,?过冷A,?B下,?过冷A+B下,?B下+M,?过冷A,?M+A'。(2)V1-V2各热处理工艺名称:VI退火,V2正火,V3等温淬火,V4分级淬火,
V5双液淬火。
19.亚共析钢过冷奥氏体等温转变曲线如图所示,要求:(1)说明图中各条线的意义;(2)指出图中?一?各区中的组织:(3)说明以VI,V2,V3,速度冷
至室温各得得组织?(图A—3)
(1)各线的意义:线1为先共析铁素体析出线,线II为过冷奥氏体析出珠光体(贝氏体)类组织的开始线,线III为过冷奥氏体析出珠光体(贝氏体)类组织的终了线。A1为平衡结晶时A—P的线,A3为平衡结晶时从A中开始析出F的线,Ms、Mf分别为M转变并始线及终了线。(2)?一?各区的组织:?过冷A,?过冷A+F,?过冷A+F+P,?F+P,?过冷A,?S+F少,?过冷A+B上,?B下.?M+A'少。(3)以VI、V2、V3速度冷至一室温的组织分别为F+P,M+A'少,M+F。
一
20直径为5mm的45钢(Acl=730?,Ac3=780?)三个试—,加热至830?后分别进行水冷、空冷和随炉冷却,试说明这三个试样所进行的热处理工艺名称及室温组织。
水冷称淬火,室温组织为M;空冷称正火,室温组织为S+F;炉冷称退火,室温组织为P+F。
21直径为5mm的45钢(Acl=730?,Ac3=780?C)三个试样分别加热至750?、830?C、900?,然后水冷,试说明这三个试样在水冷前的组织和水冷后的组织及其热处理工艺名称。
加热至750?,水冷前的组织为A+F,水冷后的组织为M+F,称亚温淬火;加热至830?C,水冷前的组织为A,水冷后的组织为M,称淬火;加热至900-C,水冷前的组织为粗大A,水冷后的组织为粗大M,称过热淬火。
22.直径为5mm的45钢三个试样,加热至830?C后水冷,然后再分别加热至200?C、400?C600?空冷,试说明这三个试样所经历的各热处理工艺名称、获得的室温组织及大致硬度。
45钢加热830?后水冷称淬火。该钢再经200?C加热后空冷称低温回火,室温组织为回M,硬度约HRC55;经400?C加热后空冷称中温回火,室温组织为回T,硬度约HRC40;经600?C加热后空冷称高温回火,室温组织为回S,硬度约HRC25。
23.汽车、拖拉机发动机中的活塞销,要求表面硬、耐磨,HRC
58—62,工作中还承受较大的冲击载荷,试说明活塞销应该选用的材料,加工制造的工艺路线,各热处理工序的作用及活塞销在使用状态的表层组织。
材料选用20CrMnMo或20Cr热轧的钢管。其工艺路线:冷拔一下料一粗磨外园一渗碳一淬火一低温回火一精磨。各热处理工序的作用是:渗碳,使零件表面含碳量达到约1%;淬火,提髙硬度、耐磨性和疲劳强度;低温回火,减少淬火残余应力,提高韧性,防止变形、开裂。使用状态的表层组织为回M+碳化物+少量A。
范文三:机械工程材料
基本资料
机械工程材料
作者: 郝建民主编
出版社:
出版年: 2003年03月第1版
页数:
定价: 23
装帧:
ISAN:
内容简介
高等学校教材:本书内容与工程力学,机械设计与制造等基础学科紧密联系,介绍了材料的性能,材料科学基础,材料加工方法,常用的机械工程材料等内容。
书??目:
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绪论
第一章 材料的性能
第一节 材料的机械性能
第二节 材料的物理、化学性能
第三节 材料的工艺性能
习题与思考题
第二章 材料的结构
第一节 材料的结合键
第二节 材料的晶体结构
第三节 实际金属的晶体结构及晶体缺陷
第四节 合金的晶体结构
第五节 非金属材料的结构
习题与思考题
第三章 材料的凝固与结晶
第一节 凝固的概念
第二节 金属的结晶和铸锭
第三节 合金的结晶过程
习题与思考题
第四章 铁碳合金
第一节 铁碳合金的相组成
第二节 铁碳合金相图
第三节 碳钢
习题与思考题
第五章 金属的塑性变形与再结晶
第一节 金属的塑性变形
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
第三节 回复与再结晶
第四节 金属的热加工
第五节 金属强化理论简介
习题与思考题
第六章 钢的热处理
第一节 钢在加热时的转变
第二节 钢在冷却时的转变
第三节 钢的退火和正火
第四节 钢的淬火
第五节 钢的淬透性
第六节 钢的回火
第七节 钢的表面热处理和化学热处理
习题与思考题
第七章 合金钢
第一节 合金元素在钢中的作用
第二节 合金结构钢
第三节 合金工具钢
习题与思考题
第八章 铸铁
第一节 铸铁的石墨化
第二节 常用铸铁的特点与应用
习题与思考题
第九章 有色金属及其合金
第一节 铝及其合金
第二节 铜及其合金
第三节 轴承合金
第四节 其他有色金属及合金
习题与思考题
第十章 高分子合成材料
第一节 高分子合成材料的性能特点
第二节 高分子化合物的合成方法
第三节 几种常用的高分子合成材料
习题与思考题
第十一章 陶瓷材料
第一节 陶瓷材料的分类
第二节 陶瓷材料的性能
第三节 陶瓷材料制造工艺
第四节 常用陶瓷材料
习题与思考题
第十二章 复合材料
第一节 复合材料的特点和分类
第二节 常用复合材料
习题与思考题
第十三章 材料的选用
第一节 失效分析
第二节 选材的原则
第三节 典型零件选材实例及工艺分析
习题与思考题
附录 国内外常用钢号对照表
参考文献
1
范文四:机械工程材料
机械工程材料
械工程材料(于永泗齐民)课后习题答案( 机械工程材料(于永泗齐民)课后习题答案(二)
5-3、判断下列说法正误,并说明原因。1.马氏体是硬而脆的相。错, 、 马氏体是硬而脆的相。 马氏体是硬而脆的相 马氏体是硬的相,渗碳体才是脆的相;2.过冷奥氏体的冷却速度大于 过冷奥氏体的冷却速度大于 则冷速越大,所得马氏体的硬度越高。错,马氏体硬度取决于含 Vk 时,则冷速越大,所得马氏体的硬度越高。 碳量,与冷却速度无关;3.钢中的合金元素含碳量越高,其淬火后的硬度 钢中的合金元素含碳量越高, 钢中的合金元素含碳量越高 也越高。错,合金元素对淬透性的影响大,但对硬度影响小;4.本质细晶 4.本质细晶 也越高。 4. 粒钢的晶粒总是比本质粗晶粒钢的晶粒细。错,晶粒的大小与加热温 粒钢的晶粒总是比本质粗晶粒钢的晶粒细。 度和保温时间有关.本质细晶粒钢只是加热时长大的趋向比本质粗晶 粒钢小,但不代表本身比本质粗晶粒钢的晶粒细;5.同种钢材在同样的 5.同种钢材在同样的 5. 加热条件下,总是水冷的比油冷的淬透性好, 加热条件下,总是水冷的比油冷的淬透性好,小件的比大件的淬透性好。 错,钢的淬透性取决于其临界冷却速度,与工件尺寸和冷却介质无关。 5-4、生产中常把加热到淬火温度的钳工扁铲的刃部蘸入水中急冷后, 、生产中常把加热到淬火温度的钳工扁铲的刃部蘸入水中急冷后 出水停留一会,再整体投入水中冷却 两次水冷的作用及水冷后的组织 出水停留一会 再整体投入水中冷却,两次水冷的作用及水冷后的组织。 再整体投入水中冷却 两次水冷的作用及水冷后的组织。 刃部入水急冷淬火,得马氏体,出水停留一段时间为回火得回火马氏体, 再整体入水,抑制继续回火,保留回火组织。 5-5、用 20 钢进行表面淬火和用 45 钢进行渗碳处理是否合适?为什 、 钢进行渗碳处理是否合适? 么?20 钢不适合表面淬火,含碳量低会降低硬度和耐磨性;45 钢不适 合渗碳处理,碳含量足够,渗碳使低碳钢工件表面获得较高碳浓度。 5-6、钢经表面淬火或渗碳后,表层的残余应力是拉应力还是压应力? 、钢经表面淬火或渗碳后 表层的残余应力是拉应力还是压应力 表层的残余应力是拉应力还是压应力? 原因? 原因 ? 压应力,因表面低温,收缩后心部的高温区产生塑性变形,冷却 后内部部分弹性变形恢复。
5-7、一批 45 钢零件进行热处理时,不慎将淬火件和调质件弄混,如 、 钢零件进行热处理时,不慎将淬火件和调质件弄混, 何区分开?为什么?用锯片试锯,淬火件比调质件难锯,因为淬火后工 何区分开?为什么? 件硬度提高,二调质会降低硬度。 5-8
、 、 将两个 T12 钢小试样分别加热到 780℃和 860℃,保温后以大于 的速度冷却至室温,试回答问题,并说明原因。1.哪个温度淬火后马氏 1.哪个温度淬火后马氏 1. 体晶粒粗大?860,温度越高,奥氏体晶粒成长越快;2.哪个淬火后残余
2.哪个淬火后残余 体晶粒粗大? 2. 奥氏体量多?860,温度高,奥氏体含碳量高,转化充分,冷却时奥氏体 奥氏体量多? 越多;3.哪个淬火后末溶碳化物量多?780,溶碳能力较小;4.哪个淬火 3.哪个淬火后末溶碳化物量多? 4.哪个淬火 3.哪个淬火后末溶碳化物量多 4. 适合?780,因淬火加热温度以得到均匀细小奥氏体为原则,以便淬火 适合? 后获得细小马氏体组织,高温下奥氏体易长大形成粗大奥氏体组织,故 780 加热好。 5-9、
分别用 45 钢和 15 钢制造机床齿轮,要求齿表面具有高的硬度和 、 钢制造机床齿轮 要求齿表面具有高的硬度和 耐磨性,心部具有良好的韧性 安排工艺路线,热处理工序目的及使用 耐磨性 心部具有良好的韧性.安排工艺路线 热处理工序目的及使用 心部具有良好的韧性 状态下的组织。 状态下的组织。 45:下料,锻造,退火(调整硬度),机加工,调质(得到颗 粒状渗碳体),精加工,表面淬火加低温回火(加强强度和韧性),精加工, 表层回火马氏体,心部回火索氏体;15:下料,锻造,正火(调整硬度),机加 工,渗碳(提高表面硬度耐磨性),淬火加回火(加强强度和韧性),磨削,表 层回火马氏体碳化物,心部回火索氏体。
第六章 6-1、钢的质量为什么以磷,硫的含量来划分? 、钢的质量为什么以磷 硫的含量来划分 硫的含量来划分? 磷对钢有固化作用,
降低塑性韧性,产生冷脆现象;硫在加热时会使钢发生热脆现象,对钢 质量影响很大。 6-2、什么是合金钢?与碳钢相比合金钢有哪些优点 为什么 、 么是合金钢 与碳钢相比合金钢有哪些优点 为什么?指为了提 与碳钢相比合金钢有哪些优点?为什么 高钢的性能,在碳钢基础上有意加入一定量的合金元素所获得的铁基 合金;强度高,塑性韧性好,焊接性好,冷热压力加工性能好,耐腐蚀性好, 因为加入了金属成分。 6-3、加入钢中的合金元素的作用,举例。Cr 含量高,不锈钢,含量低,提 、加入钢中的合金元素的作用 举例 举例。 高强度;Mn 提高耐磨性,细化晶粒;根据加入的元素可提高强度,韧性, 耐磨性,耐腐蚀性,加工性能,机械性能。 6-4、用 W18Cr4V 制作盘形铣刀 安排其加工工艺路线 各热加工工序 、 制作盘形铣刀,安排其加工工艺路线 安排其加工工艺路线,各热加工工序 的目的及使用状态下的组织。 的目的及使用状态下的组织。工艺路线:下料-锻造-退火(降低硬度便 于加工)-基加工-淬火(得到马氏体)-多次回火(消除应力,减
少残余奥氏 体)-磨削.回火马氏体,细颗粒状碳化物加少量残余奥氏体。 6-5、20CrMnTi 与 T12 钢的淬透性与淬硬性差别,原因。 前 者 是 渗 碳 、 钢的淬透性与淬硬性差别 原因。 原因 钢,低碳钢,淬透性好,淬硬性差.后者为高碳钢,淬透性差,淬硬性好。 6-8、说明碳素结构钢成分特点,常用热处理方法及使用状态下的组织 、说明碳素结构钢成分特点 常用热处理方法及使用状态下的组织 和用途。 和用途。 塑性高,可焊接性好,热轧空冷,铁素体加珠光体,热轧板.带. 棒及型钢使用。 (掌握碳素结构钢就行) 6-9、说明下列牌号中 Cr,Mn 的作用。40Cr:提高强度;20CrMnTi:Cr 提 、 的作用。 高 韧 性 ,Mn 细 化 晶 粒 ;GCr15SiMn:Cr 提 高 韧 性 强 度 ,Mn 细 化 晶 粒;06Cr18Ni9:提高电位,耐腐蚀性。 6-11、材料库中:42CrMo,GCr15,T13,60Si2Mn.要做锉刀 齿轮 汽车板簧 、材料库中 要做锉刀,齿轮 要做锉刀 齿轮,汽车板簧 材热处理方法及组织。 选,材热处理方法及组织。锉刀:T13,下料,退火,加工,淬火,低温回火,回 材热处理方法及组织 火马氏体加颗粒状碳化物极少量残余奥氏体;齿轮:42CrMo,下料,退火, 机加工,调质,精加工,表面淬火,低温回火,磨削,回火索氏体;板
(缺少 6-12,请 簧:60Si2Mn:下料,热处理,淬火,中温回火,回火托氏体。 看书)
第七章 7-1、什么叫做石墨化,影响石墨化的因素,说明铸铁各阶段石墨化 、什么叫做石墨化,影响石墨化的因素, 过程中的组织变化。 过程中的组织变化。铸铁中碳原子的析出形成石墨的过程叫石墨化, 影响:化学成分、冷却速度,一:结晶时一次石墨、二次石墨、共晶 石墨析出,加热时一次渗碳体、二次渗碳体和共晶渗碳体分离;二: 冷却时共析石墨析出和加热时共析渗碳体分解。 7-3、指出下列铸件采用铸铁种类和热处理方式,说明。 、指出下列铸件采用铸铁种类和热处理方式,说明。 (1)机床床 身:灰口铸铁,退火,消除内应力; (2)柴油机曲轴:球墨铸铁,淬 火加低
温回火,高硬度和耐磨性; (3)液压泵壳体:灰铸铁,表面淬 火,同上; (4)犁铧:可锻铸铁,石墨化加退火,强度韧性塑性; (5) 冷冻机缸套:球墨铸铁,淬火加回火,消除内应力高强度和耐磨性; (6)球磨机衬板:白口铸铁,淬火加高温回火,高硬度。 7-4、 、铸铁件表面、 铸铁件表面、棱角和凸缘处硬度较高, 棱角和凸缘处硬度较高,难以机械加工, 难以机械加工,为什么? 为什么? 如何处理?这些地方在浇注时冷却速度较快,形成了共晶白口状态, 如何处理? 可退火处理。 7-5、灰口铸铁在性能上特点,为什么用在机床床身。1.含碳量高,工 、灰口铸铁在性能上
特点,为什么用在机床床身。 艺性好;2.耐磨性消震性好;3.机械性能低,抗拉强度和刚性好;4.价格低 7-7、下列牌号灰口铸铁的类别、数字含义及用途。HT200:灰铸铁,200 、下列牌号灰口铸铁的类别、数字含义及用途。 为最低抗拉强度为 200Mpa,用于机床,车床等;KTH350-10:黑心可锻铸
铁,最低伸长率 10%,汽车前后轮壳,减速器壳等;KTZ700-02:珠光体可锻 铸铁,凸轮轴等;QT600-3:球墨铸铁,柴油机曲轴,主轴等;RuT420:蠕墨铸 铁,活塞环汽缸套。 13-2、在选材时应考虑的原则?1.使用性能原则;2.工艺性能原则;3.经 、在选材时应考虑的原则? 济性原则。 13-4、某柴油机曲轴技术要求如下: σb≥650MPa,ak≥15J/cm2,轴体 、某柴油机曲轴技术要求如下 ≥ ≥ 轴体 硬度为 240~300HB,轴颈硬度大于等于 55HRC.选材 制定生产工艺路线 轴颈硬度大于等于 选材,制定生产工艺路线 选材 及各热处理工艺的工艺规范。QT600-3, 铸造成形→正火+高温回火→ 各热处理工艺的工艺规范。 切削加工→轴颈表面淬火、回火→磨削。 13-7、选择下列零部件的材料,并简要说明理由。①机床主轴:45,低速, 、选择下列零部件的材料 并简要说明理由 并简要说明理由。 轻或中载荷,精度要求不高; ②成型车刀:T11,不会剧烈冲击,高硬度,耐 磨性好; ③医疗手术刀:T30060,具有高的淬透性,强度高,韧性好; ④内 燃机火花塞:陶瓷,耐热性好,导热性好; ⑤冷凝管:铜合金,在冷凝水中 良好的耐蚀性,导电性好; ⑥赛艇身:铝合金,高强度,良好的耐蚀性,低 温性,没有磁性; ⑦燃气轮机主轴:珠光体耐热钢或者铁基耐热合金,高 温强度高; ⑧发动机活塞环:珠光体可锻铸铁,可以振动载荷。
范文五:机械工程材料
机械工程材料
名词解释
1. 固溶强化:随溶质含量增加,固体融体的强度,硬度提高,塑性韧性下降的现象。
2. 加工硬化:随着冷变形程度的增加,金属材料强度硬度提高的现象。
3. 合金强化:在钢液中有选择的加入合金元素提高材料强度和硬度。
4. 热处理:钢在固态下通过加热,保温,冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺
5. 细晶强化:晶粒尺寸通过细化处理,使得金属强度提高的方法。
6. 金属化合物:与组成元素晶体结构均不相同的固相。
7. 铁素体:碳在a-Fe 中的固溶体。
8. 球化退火:将共建加热到Ac1以上30--50摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉空冷。
9. 金属键:金属离子与自由电子之间的较强作用叫做金属键。
10. 再结晶:冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程。
11. 枝晶偏析:在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。
12. 正火:是将工件加热至Ac3或Accm 以上30~50摄氏度,保温一段时间后从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。
13. 固溶体:合金在固态时组元间会互相溶解形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相,这种新相成为固溶体。
14. 弥散强化:金属组织中第二相细小均匀分布。
15. 二次硬化:包括二次淬火(过冷奥氏体转换成马氏体)和二次相析出(过冷奥氏体和马氏体中析出弥散碳化物)使得材料回火后硬度提高 。
16. 过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度之差。
17. 奥氏体:碳固溶于y-Fe 中形成的间隙固溶体 称为奥氏体,用A 表示。
18. 热加工:高于再结晶温度的塑性变形。
19. 调质处理:将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。
20. 第二类回火脆性:合金钢在450~650摄氏度范围内回火后,缓冷时出现的脆性,是一种可逆的回火脆性
21. 回火稳定性:淬火钢在回火时抵抗强度,硬度下降的能力。
22. 时效处理:金属工件经过固溶处理,冷塑性变形,经过铸造,锻造后在较高的温度设置成定温,保持其性能,形状,尺寸随时间的变化的热处理工艺。
23. 淬透性:钢淬火时获得马氏体的能力。
24. 淬火临界冷却速度:冷却速度Vk 与C 曲线鼻尖相切点。
25. 石墨化退火:可X 段化退火使渗碳体在高温下长时间保温分解为团絮状石墨。
26. 退火:将金属和合金加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。
27. 同素异构转变:高温状态下的晶体,在冷却过程中晶格结构发生改变的现象。
28. 焊接性:金属材料对焊接加工的适应性。
29. 淬火:将刚加热到Ac3或Ac1以上,保温一定时间使其奥氏体化,再以大于临界冷却速度快速冷却,从而发生马氏体转变的热处理工艺。
30. 铸造:将液态金属浇筑到铸型型腔中,待其冷却凝固后,获得一定形状的毛坯或零件的方法。
简答题
1. 何谓共析反应和共晶反应?试比较这两种反应的异同点。
共析反应:一定温度下,一定成分的固相同时析出两种一定成分的固相的反应
共晶反应:一定温度下,一定成分的液相同时结晶出两种成分和结构都不相同的新固相的反应 相同点:共析和共晶转变都会形成两相混合物
不同点:相对于共晶体,共析体的组织较细小且均匀,共析反应母相是固相,而共晶则是液相
2. 淬火的目的是什么?亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度应如何选择?试从获得的组织及性能等方面加以说明。
目的:获得马氏体,提高钢的性能、硬度和耐磨性
共析钢淬火温度为Ac3+30—50°C ,组织为Wc ≤0.5%时Mn 和均匀而细小的马氏体,Wc>0.5%时为Mn+A 过共析钢淬火温度为Ac1+30—50°C ,温度高于Accm ,则奥氏体晶粒粗大,含碳量高,淬火后马氏体晶体粗大,A%增大,硬度、耐磨性下降,脆性、变形裂开倾向增加。组织物为M ’+Fe3(颗粒+A’,这种组织
不仅具有高强度、高耐磨性
3. 晶粒大小对金属的性能有什么影响?细化晶粒的方法有哪几种?
常温下,晶粒越细,晶界面积越大,因而金属的强度、硬度越高,同时塑性、韧性也好 高温下,晶界呈粘滞状态,在协助作用下易产生滑动,因而细晶粒无益,但晶粒太粗易产生应力集中,因而高温下晶粒过大过小都不好
方法:1:增大过冷度 2:变质处理 3:附加振动
4. 为什么一般情况下亚共析钢采用完全(奥氏体化)淬火,过共析钢采用不完全淬火? 1:亚共析钢才用完全淬火是因为如果加热温度过低(
5. 为减少钢件的淬火变形、防止开裂,从淬火方法上应采取哪些措施?
选择合适的淬火方法可以在获得所要求的淬火组织和性能条件下,尽量减小淬火应力,从而减小工件变形和开裂的倾向
措施:单液淬火法,双液淬火法,分级淬火法,等温淬火法,局部淬火法,冷处理
9. 指出普通灰口铸铁与球墨铸铁在石墨形态、机械性能和应用方面的主要区别。 石墨形态:前者为片层状,后者为球状
球墨铸铁与灰铸铁相比,有高的强度和良好的塑性和韧性,屈服点比碳素结构钢高,疲劳强度接近中碳钢,同时,它具有灰铸铁的减震性,减磨性和小的缺口敏感性等优良性能,球墨铸铁中的石墨球的圆管度越好,球径越小,分布约均匀,则球墨铸铁的力学性能就越好(高强度,塑性、韧性好)
10. 拟用T10制造形状简单的车刀,工艺路线为:锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工( 1) 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用;( 2) 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度;( 3) 制定最终热处理工艺规定(温度、冷却介质)
1:锻造:自由锻 热处理:退火,改善切削性能 机加工:切削
热处理:淬火,增加硬度及耐磨性,低温回火,细小的马氏体减少淬火应力,防止裂纹 磨加工:锉削
2:细小回火马氏体,粒状合金碳化物,少量的残余奥氏体 3:温度:Ac1+30-50°C ,冷却介质为油(空气、水选一?)
12. 何谓再结晶?它对工件的性能有何影响?
金属的组织和性能又重新回到冷却变形前的状态,而且结晶出的经历与变形前完全一样,成为再结晶过程。 影响:强度、硬度降低,塑性、韧性升高,消除了加工硬化
1、金属结晶的基本规律是什么?晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响?《P16》
l 结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大
结晶时的冷却速度(即过冷度)随着过冷度的增大,晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增长比成长率的增长快,同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率
2、手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造?
手锯锯条:它要求有较高的硬度和耐磨性,因此用碳素工具钢制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A
普通螺钉:它要保证有一定的机械性能,用普通碳素结构钢制造,如Q195,Q215,Q235 车床主轴:它要求有较高的综合机械性能,用优质碳素结构钢,如30,35,40,45
4、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别?
在结构上:固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同,而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元,它是以分子式来表示其组成。
在性能上:形成固溶体和金属件化合物都能强化合金,但固溶体的强度,硬度比金属间化合物低,塑性,韧性比金属间化合物好,也就是固溶体有更好的综合机械性能。
5、实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响? 如果金属中无晶体缺陷时,通过理论计算具有极高的强度,随着晶体中缺陷的增加,金属的强度迅速下降,当缺陷增加到一定值后,金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此,无论点缺陷,线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变,从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻,降低金属的抗腐蚀性能。
1、(12分)有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样,分别加热到780℃和860℃并保温相同时间,使之达到平衡状态,然后以大于VK 的冷却速度至室温。 试问: (1)哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大?
因为860摄氏度加热温度高,加热时形成的奥氏体晶粒粗大,冷却后得到的马氏体晶粒叫粗大
(2)哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多?
因为加热温度860已经超过了Accm ,此时碳化物全部溶于奥氏体中,奥氏体中含碳量增加,而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变,所以冷却后马氏体含碳量较多。
(3)哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多?
因为加热温度860已经超过了Accm ,此时碳化物全部溶于奥氏体中,使奥氏体中含碳量增加,降低钢的Ms 和Mf 点,卒火后残余奥氏体增多。 (4)哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少?
因为加热温度860已经超过了Accm ,此时碳化物全部溶于奥氏体中,因为加热卒火后未溶碳化物较少
(5)你认为哪个温度加热淬火后合适?为什么?
780加热卒火后合适。因为含碳量为1.2%的碳钢属于过共析钢,过共析碳钢卒火加热温度Ac1 +(30_50摄氏度) ,而780在这个温度范围内,这时卒火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织,使钢具有高的强度,硬度和耐磨性,而且也具有较高的韧性。
2、(10分)说明45钢试样(Φ10mm )经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织:700℃,760℃,840℃,1100℃。
700:因为它没有达到相变温度,因此没有发生相变,组织为铁素体和珠光体。
760:它的加热温度在Ac1_Ac3之间,因此组织为铁素体,马氏体和少量残余奥氏体。
840:它的加热温度在Ac3以上,加热时全部转变为奥氏体,冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。 1100:因为它的加热温度过高,加热时奥氏体晶粒粗化,卒火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体
2. 简述石墨形态对铸铁的影响?
答:根据铸铁中石墨形态, 铸铁可分为: (1)灰铸铁它是以片状石墨形式存在。(2)球墨铸铁它是铁液经过球化处理, 使石墨呈球状的铸铁。(3)可锻铸铁它是白口铸铁通过可锻化退火, 使石墨呈团絮状的铸铁
灰铸铁的抗拉强度和塑性就越低。球墨铸铁中石墨呈球状使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度
不仅高于其它铸铁, 而且可以与相应组织的铸钢相比。可锻铸铁的石墨呈团絮状,因此它不但比普通灰铸铁具有较高强度,而且有较高的塑性和韧性。
4. 常见的热处理方法有哪些?
答:退火、正火、淬火、回火、表面热处理、化学热处理。 5.什么是铝合金的固溶处理和时效处理。 答:当铝合金加热到α相区, 保温后在水中快冷, 其强度和硬度并没有明显升高, 而塑性却得到改善, 这种热处理称为固溶处理。固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象, 称为时效处理。
6. 回火的目的是什么,常用的回火操作有哪几种?
答:回火的目的:1 获得工件所需的组织。2 稳定尺寸。3消除淬火内应力。 回火的种类:低温回火;中温回火;高温回火
1、奥氏体形成的四个步骤是什么?(4分)
答:(1)奥氏体晶核的形成;(1分) (2)奥氏体晶核的长大;(1分) (3)残余渗碳体的溶解;(1分) (4)奥氏体成分的均匀化。(1分)
2、按回火温度高低,回火可分为哪几类?主要的温度区间、回火后的得到的组织、性能和用途是什么?
(6分) 答:⑴、低温回火(150~250℃) 回火后的组织为回火马氏体。这种回火主要保持钢在淬后所得到的高强度、硬度和耐磨性(1分)。在生产中低温回火被广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件以及表面淬火工件等。(1分)
2、⑵、中温回火(350~500℃) 回火后的组织为回火屈氏体。经中温回火后,工件的内应力基本消除,其力学性能特点是具有极高的弹性极限和良好的韧性(1分)。中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具的处理。(1分)
3、⑶、高温回火(500~650℃) 高温回火后的组织是回火索氏体。钢的强度、塑性和韧性具有良好的配合,即具有较高的综合机械性能(1分)。因而,调质处理被广泛应用于中碳结构钢和低合金经构钢制造的各种重要的结构零件,特别是在交变载荷下工作的连杆、螺栓以及轴类等。(1分)
3、高分子材料的主要性能特点是什么?
(6分) 答:高分子材料性能特点:具有高弹性和粘弹性;(1分) 强度低,比强度高;(1分) 耐磨、减磨性能好;(1分) 绝缘、绝热、绝声;(1分) 耐热性不高,耐蚀性能好;(1分) 存在老化问题。(1分)
4、提高金属耐蚀性的途径是什么?不锈钢中最主要的合金元素是哪一个元素?
答:(1)提高金属的电极电位; (1分)
(2)使金属易于钝化,形成致密、完整、稳定的与钢基体结合牢固的钝化膜;(1分)
(3)(3)形成单相组织。
(4)(1分) 不锈钢中最主要的合金元素是Cr
什么是金属的力学性能?金属的力学性能主要包括哪些方面?
材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和韧性等。
什么是钢的热处理?常用热处理方法有哪几种? 通过对钢件作一定条件的加热、保温和冷却,从而改变整体或表层的组织,获得所需的性能。常用热处理方法有:退火、正火、淬火和回火。
3、钢按化学成分可分为哪几类?
钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。其中,碳素钢按含碳量的多少分低碳钢、中碳钢、高碳钢;合金钢按合金元素种类分锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢,按合金元素含量的多少分低合金钢、中合金钢、高合金钢。
4、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁在组织上的根本区别是什么?
四种材料的在组织上的根本区别是铸铁中的石墨的形态不同(形状、大小、数量、分布等),灰铸铁的石墨是片状,球墨铸铁的石墨是球状,可锻铸铁的石墨是团状,蠕墨铸铁的石墨是虫状。
5、硬质合金的主要组成是什么?常用硬质合金分哪几类?各有何主要应用? 硬质合金的主要组成是难熔金属碳化物和粘结金属。常用硬质合金分为钨钴类硬质合金(代号YG) 和钨钴钛类硬质合金(代号YT) 两种。YG 合金多用于加工产生断续切屑的脆性材料(如铸铁) ,YT 合金多用于加工产生连续切屑的韧性材料,特别是高速切削钢件。
填空题
⒈按腐蚀过程特点,金属腐蚀可分为 化学腐蚀 _和电化学腐蚀___。
2.常用力学性能判据有_强度____、__韧性_、_延展性_和_弹性模量_。
3. 钢中的_硫__元素引起热脆,_磷__元素引起冷脆,_氢__元素引起白点,_氮__元素引起兰脆。
4. 铝合金的强化除了热处理强化外,还可以进行_固溶时效_强化。
5. 钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过___回火___热处理来消除。
6.常用的高分子材料有_塑料_、_橡胶__和_合成纤维__。
7.铸造铝合金分为_铝铜合金_、_铝镁合金_、_铝硅合金_和_铝锌合金。
8.合金工具钢是指用于制造各种__刃具___、__模具__和__量具_用钢的总合。
9.材料渗碳的目的是为了得到__较高的零件表层硬度与耐磨性_。 10.45钢按用途分类属于___碳素结构钢_______。
1. 常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。
2. 金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、弹性、塑性等;强度的主要判据有屈服强度和抗拉强度,强度和塑性可以用拉伸试验来测定;压入法测量方法简便、不破坏试样,并且能综合反映其它性能,在生产中最常用。
3. 铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是铁素体和渗碳体,随着碳的质量分数的增加,渗碳体相的相对量增多,铁素体相的相对量却减少。
4. 珠光体是一种复相组织,它由铁素体和渗碳体按一定比例组成。珠光体用符号P 表示。
5. 铁碳合金中,共析钢的wc=0.77%,室温平衡组织为珠光体;亚共析钢的wc=0.0218%-0.77%,室温平衡组织为铁素体和珠光体;过共析钢的wc=0.77%-2.11%,室温平衡组织为珠光体和二次渗碳体。
6. 铁碳合金结晶过程中,从液体中析出的渗碳体称为一次渗碳体;从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体;从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。
7. 低碳钢的碳质量分数范围是:Wc ≤0.25%、中碳钢:Wc=0.25%-0.6%、高碳钢:Wc>0.6%。
8. 金属的晶粒越细,强度、硬度越高,塑性、韧性越好。实际生产中可通过增加过冷度、变质处理和附加振动来细化晶粒。
9. 常用金属中,γ-Fe 、Al 、Cu 等金属具有面心立方晶格,α-Fe 具有体心立方晶格。
10. 金属的结晶是在过冷的情况下结晶的, 冷却速度越快, 过冷度越大,金属结晶后的晶粒越细小, 力学性能越好。
11. 钢的热处理工艺是由(加热)、(保温)和(冷却)三个步骤组成的;热处理基本不改变钢件的(形状和尺寸),只能改变钢件的(结构组织)和(力学性能)。
12. 12. 完全退火适用于(亚共析碳)钢,其加热温度为(Ac3以上30-50°C ),冷却速度(缓慢),得到(铁素体和珠光体)组织。
13. 球化退火又称为(均匀化)退火,其加热温度在(Ac1)+20-30℃,保温后(随炉缓慢)冷却,获得(球
状珠光体)组织;这种退火常用于高碳工具钢等。
14. 中碳钢淬火后,再经低温回火后的组织为(回火马氏体),经中温回火后的组织为(回火托氏体),经高温回火后的组织为(回火索氏体);淬火高温回火后具有(综合力学)性能。
15. 钢的高温回火的温度范围在(500-650°C ),回火后的组织为(回火索氏体)。 这里开始!!!
16. 按化学成份分类, 就含碳量而言, 渗碳钢属低碳钢, 调质钢属中碳钢, 滚动轴承钢属高碳钢。
18. 按用途分,合金钢可分为(合金结构)钢、(合金工具)钢、(特殊性能)钢。 19. 40Cr钢中铬的平均含量约为(Wcr<>
20. 与铸钢相比,普通灰口铸铁具有以下优异的使用性能:(铸造性能)、(减震性)和(切削加工性),但是(塑性和韧性)差。
21. 可锻铸铁的生产过程是首先铸成(白口)铸件,然后再经过(石墨化退火或氧化脱碳),使其组织中的(渗碳体)转变成为(团絮状石墨)。
22. (化学成分)和(冷却速度)是影响铸铁石墨化的主要因素。
23. 球墨铸铁是通过浇铸前向铁水中加入一定量的(球化剂)进行球化处理,并加入少量的(碳和硅)促使石墨化,在浇铸后直接获得球状石墨结晶的铸铁。
25. 碳素钢除铁、碳外,还常有锰、硅、硫、磷等杂质元素,其中锰是有益元素,硫、磷是有害元素。
26. 内部原子杂乱排列的物质叫做非晶体,内部原子规则排列的物质叫晶体,一般固态金属都属于晶体。
28. 自由锻的基本工序有镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、扭转、错移和切割等。
29. 在亚共析碳钢中,钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而塑性下降,这是由于平衡组织中珠光体增多而铁素体减少的缘故
1、 。
其中,针片状马氏体硬度高、塑性差。
2、W18Cr4V 钢的淬火加热温度为,回火加热温度为,回火次数W 的主要作用,Cr 的主要作用,V 的主要作用
3、材料选择的三个主要原则,。
4、合金结构钢与碳素结构钢相比,其突出优点是 。
5. 在工程图学中, 零件的力学性能通常用硬度表示。HBS 测量范围是≤ ,HBW 测量范围是≤,HRC 测量范围是 。
6. 共析钢淬火形成M+A'后,在低温、中温、高温回火后的产物分别为, 回火托氏体 ,回火索氏体 。
7. 钢在淬火时,钢的淬硬性取决于,转钢的淬透性取决于 。
8. 45钢正火后渗碳体呈片状,调质处理后渗碳体呈粒状。
1、共晶转变和共析转变的产物都属于两相混合物。
2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、 再结晶 、晶粒长大的变化。
3、共析钢的含碳量为 0.77% 。
4、Q235钢的含义是为 屈服点数值(屈服强度)为235MPa 的碳素结构钢
5、单晶体塑性变形中滑移的实质是在切应力作用下,位错沿滑移面的运动。
6、体心立方晶格的致密度为 68%。
7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同,退火常分为 完全退火
均匀化退火 、 球化退火 、 去应力退火等几种。
8、钢在奥氏体化后,冷却的方式通常有等温冷却 和 连续冷却两种。
9、在铁碳合金的室温平衡组织中,强度最高的合金含碳量约为 0.9%。
10、工具钢按用途可分为 刃具钢 钢、 模具钢 钢、量具钢 钢。
11、常用测定硬度的方法有 布氏硬度 、 洛氏硬度和 维氏硬度测试法。
。 、 等温退火 、
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