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1、-金属材料及热处理作业1-2-第 3 页金属材料及热处理1-2次作业作业一一、 测量金属硬度常用的试验方法有哪些？并指出各自的优缺点？并回答下列问题：下列零件选择哪种硬度法来检查其硬度比较合适？（1） 库存钢材；（2）硬质合金刀头；（3）锻件。硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。 生产中测定硬度最常用的方法有是压入法，应用较多的布氏硬度洛氏硬度和维氏硬度等试验方法。布氏硬度试验法的优点：因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测试材料的平均硬度，股实验结果较精确，特别适用于测定灰铸铁轴承合金等具有粗大经理或组成相得金属材料的硬度；压痕较大的另一个优点是试验数据稳定，重复性强。其缺点是对不同材
2、料需要换不同直径的压头和改变试验力，压痕直径的测量也比较麻烦；因压痕大，不宜测试成品和薄片金属的硬度。洛氏硬度试验法的优点是：操作循序简便，硬度值可直接读出；压痕较小，可在工件上进行试验；采用不同标尺可测定各种软硬不同的金属厚薄不一的式样的硬度，因而广泛用于热处理质量检验。其缺点是：因压痕较小，对组织比较粗大且不均匀的材料，测得的结果不够准确；此外，用不同标尺测得的硬度值彼此没有联系，不能直接进行比较。维氏硬度试验法的优点是：不存在布氏硬度试验时要求试验力与压头直径之间满足所规定条件的约束，也没有洛氏硬度试验是不同标尺的硬度无法统一的弊端，硬度值较为精确。唯一缺点是硬度值需要通过测量压痕对角线
3、长度后才能进行计算或查表，因此工作效率比洛氏硬度低得多。1-5在下面几种情况下，该用什么方法来测试硬度？写出硬度符号。（1）检查锉刀、钻头成品硬度；（2）检查材料库中钢材硬度；（3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层；（4）黄铜轴套；（5）硬质合金刀片；（1）检查锉刀、钻头成品硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号 HRC。（2）检查材料库中钢材硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号 HBW。（3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号 HRC。（4）黄铜轴套硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号 HBW。（5）硬质合金刀片采用洛氏硬度试验来测定，
4、硬度值符号 HRC。二、测量硬度时，为什么要求两个压痕之间有一定的距离？如果两点距离太近，会对硬度有何影响？测试部位及附近发生了变形，发生变形的部位的硬度会高于原硬度（这叫加工硬化），所以两个压痕如果靠的近的话，后一个压痕测的硬度值就会偏高压头压过以后，压过的部位材料变得致密，局部产生加工硬化，使材料的强度硬度提高，如果两个测量点之间靠得太近，还可能使后一次测量时压头滑落到前一次测量造成的压坑中，导致影响测量的精确度三、可否通过增加零件的尺寸来提高其弹性模量，为什么？不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影
5、响很小。所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量四、简述屈服强度的工程意义。屈服强度的工程意义：工程中大多数的零件都是在弹性范围内工作，如果产生大量塑性变形就会使零件失效，所以屈服强度是零件设计和选材的主要依据之一。传统的强度设计方法，对塑性材料，以屈服强度为标准，规定许用应力=ys/n，安全系数n一般取2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力=b/n，安全系数n一般取6。五、如何从材料的应力-应变曲线判断材料的韧性？所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线（应力-应变曲线）与横坐标所包围的面积作业二一、有形状、尺寸相同的两个CuNi合金铸件，一个为质量分数为9
6、0Ni，另一个为质量分数为50Ni，铸后自然冷却，问哪个铸件偏析更严重？ 含 50% Ni的Cu-Ni 合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中，由于冷速较快，使得先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多，因为含 50% Ni的Cu-Ni 合金铸件固相线与液相线范围比含 90% Ni铸件宽，因此它所造成的化学成分不均匀现象要比含 90% Ni的Cu-Ni 合金铸件严重。二、 退火状态下，含碳量为0.77的钢比含碳量为1.2的钢的强度高，为什么？随着钢材含碳量的提高,钢材的强度和硬度提高,而塑性降低.当钢中含碳量超过0.9%以后,钢组织中的二次渗碳体网趋于完整、变粗,钢的强度这时不但不会增
7、强,反而会迅速降低.三、 在铁碳合金平衡相图中有哪些渗碳体以及它们的区别和联系？一次渗碳体：在铁-石墨相图中，碳含量大于4.3时，在L(Fe)Fe3C两相区内结晶析出的初生Fe3C为一次渗碳体，形成温度于共晶温度（1148）以上，形貌为大的片（其间为共晶组织）。碳含量于4.3%6.69%是其典型成分区间。二次渗碳体：在铁-石墨相图中，碳含量大于0.77时，在A(Fe)Fe3C两相区内析出的Fe3C为二次渗碳体，形成温度于共晶温度（1148）与共析温度（727）之间，形貌以网状为典型。碳含量于0.77%6.69是其典型成分区间。三次渗碳体：在铁-石墨相图中，F(Fe)Fe3C两相区内析出的Fe3C为三次渗碳体，形成温度于共析温度（727）以下，形貌为细片状或粒状。共晶渗碳体：于共晶温度（1148）形成的共晶组织（A（Fe）Fe3C）中的Fe3C体。形貌为片状的共晶组织形貌。碳含量约为4.3%。共析渗碳体：于共析温度（727）形成的共析组织（F(Fe)+Fe3C)中的Fe3C，形貌为片状的共析组织形貌。碳含量约为0.77%。都是渗碳体，没有本质区别，晶体结构、化学成分完全一样四、在铁碳合金中，画出简化的Fe-Fe3C相图（以组织分区）