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1、.1/25 机械工程材料模拟练习题 一、填空题每空 0.5 分 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；
2、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 X 围是：Wc0.25%、中碳钢：Wc=0.25%-0.6%、高碳钢：Wc0.6%.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,-Fe、Al、Cu 等金属具有面心立方晶格,-Fe 具有体心立方晶格.10.金
3、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.完全退火适用于 亚共析碳 钢,其加热温度为 Ac3 以上 30-50C,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Ac120-30,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
4、具有综合力学性能.15.钢的高温回火的温度X 围在500-650C,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.17.高速钢W18Cr4V 中合金元素W 的作用是提高钢的红硬性和回火稳定性；Cr 的作用是提高钢的淬透性；V 的作用是与C形成稳定的VC,具有极高的硬度和耐磨性.高速钢的锻造不仅是为了成型,而且是为了使莱氏体中呈粗大鱼骨状的共晶合金碳化物均匀分布在基体上.高速钢淬火后需经560三次回火,回火后其组织由隐针马氏体、粒状碳化物与少量残余奥氏体构成,其性能具有高硬度、高强度、高耐磨性.18.按用途分,合金钢可
5、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Wcr0.2%,GCr9 钢中铬的平均含量约为0.9%.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.24.填出下列力学性能指标的符号：屈服强度s,洛氏硬度标尺 HR
6、C,冲击韧性.2/25 ak.ak 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.27.QT400-15 表示名称为铁素体球墨铸铁的材料,其中两组数字分别表示和断面伸长率,其石墨形态为球状.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.二、选择题每空 1 分 1.表示金属材料屈服强度的符号是B.A.e B.s C
7、.b D.-1 2.表示金属材料弹性极限的符号是A.A.e B.s C.b D.-13.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫A.A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性 4.下面所的列组织中,脆性最大的是D；塑性最好的是C.F P A Fe3C 5.在 Fe-Fe3C 相图中,钢与铁的分界点的含碳量为C.A2 B2.06 C2.11 D2.26.莱氏体是一种C.A固溶体 B金属化合物 C机械混合物 D单相组织金属 7.在 Fe-Fe3C 相图中,ES 线也称为D.A共晶线 B共析线 CA3线 DAcm 线 8.在 Fe-Fe3C 相图中,共析线也称为D.AA1线 BECF 线 CAcm 线
8、 DPSK 线 9.珠光体是一种C.A固溶体 B金属化合物 C机械混合物 D单相组织金属 10.加热是钢进行热处理的第一步,其目的是使钢获得B.A.均匀的基体组织B.均匀的 A 体组织 C.均匀的 P 体组织 D.均匀的 M 体组织 11.完全退火主要用于A.A亚共析钢 B共析钢 C过共析钢 D所有钢种 12.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中,不可能出现的组织是C.AP BS CB DM 13.退火是将工件加热到一定温度,保温一段时间,然后采用的冷却方式是C.A随炉冷却 B在油中冷却 C在空气中冷却 D在水中冷却 14经过热成形制成的弹簧,其使用状态的组织是C.珠光体 回火马氏体 回火屈氏体
9、 索氏体 15.为了改善 20 钢的切削加工性能,一般应采用.A、退火 B、正火 C、淬火 16.亚共析钢的淬火加热温度一般确定为以上 3050.A、Ac1 B、Ac3 C、AcCm 17.可用作弹簧的钢是C.,20 ,9SiCr ,60Si2Mn ,20 CrMnMo 18.制造板牙常选用D钢.,5 CrNiMo ,Cr12MoV ,W18 Cr4V,9 SiCr.3/25 19.20CrMnTi 钢根据其组织和机械性能,在工业上主要作为一种A使用.A合金渗碳钢 B合金弹簧钢 C合金调质钢 D滚动轴承钢 20.将相 应 的牌 号 填 入括 号 内：硬铝 A,黄铜 B.a、2A11LY11；b
10、、H62；c、3A21LF21.21.塑性 是 指金 属 在 静载 荷 作 用 下 C,强度是指金属在 静载荷作用下 D.a、抵 抗 塑 性 变 形 的 能 力；b、抵 抗 破 断 的 能 力；c、产 生 残 余 变 形 而 不 被 破坏的 能力；d、抵抗 塑 性 变形 和 断 裂 的能力.22.马氏 体 是D,奥 氏 体是 B.a、铁 和 碳的金 属 化 合 物；b、碳 在-Fe 中 的固溶体；c、碳 在-Fe 中 的 固 溶 体；d、碳在 -Fe 中 的过饱 和固溶 体.23.当 浇 注 具 有 圆 柱 形 内 腔 的 铸 件 时,用 C 可 省 去 型 芯.、压 力 铸 造；、熔 模 铸
11、 造；、离 心 铸 造 24.区 别 冷 变 形 和 热 变 形 的 依 据 是 B.a、变 形 时 是 否 有 加 热；b、变 形 温 度 的 高 低；c、变 形 后 是 否 有 加 工 硬 化 组 织.25.随 温 度 下 降 从 奥 氏 体 中 析 出 的 渗 碳 体 称 为 B,从 铁 素 体 中 析 出 的 渗 碳体称 为 C.a、一 次 渗碳 体；b、二 次 渗 碳 体；c、三 次渗碳 体.26.常温 下 金属 的 晶 粒越 细,则 力学 性能 是 B.a、强度 越高,塑 性 越 好；b、强度 越高,塑性 越差；c、强度 越低,塑 性 越 差.27.马 氏 体、贝 氏 体、珠 光
12、体、渗 碳 体 四 者 相 比,C 的 硬 度 最 高,D 的硬度 最低.a、马氏 体；b、贝 氏 体；c、渗碳 体；d、珠 光体.28.将相 应 的牌 号 填 入括 号 内,灰铸 铁 B,高 速钢 C,不 锈钢 A.a、0Cr19Ni9；b、HT200；c、W18Cr4V.29.金 属 型 铸 造 适 用 于 A 生 产.、大 批、大 量；、小 批 量；、成 批、大 量、也 可 单 件.三、名词解释每题 3 分 1.第二类回火脆性:合金钢在 450-650CX 围内回火后,缓冷时出现的脆性,是一种可逆的回火脆性.书中：淬火合金钢在450-650C 回火时出现的回火脆性 2.二次硬化：钢中含有
13、 Cr、Mo、V、Ti、Ni 等碳化物形成元素,经淬火并在 500-600C 之间回火时,不仅硬度不降低,反而升高到接近淬火钢得高硬度的强化效应.书中：淬火合金钢在500-600C 温度 X 围内回火时,硬度升高的现象 3.回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗强度、硬度下降的能力 4.固溶强化：通过形成固液体使金属强化的现象书中：当溶质原子融入溶剂晶格,使溶剂晶格发生畸变,导致固溶体强度、硬度提高,塑性和韧性略有下降的现象 5.时效处理：金属工件经固溶处理,冷塑性变形,经铸造、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 6.调质处理：淬火后高温回火的热处理方法 7
14、.淬透性：刚淬火时获得马氏体的能力 8.淬火临界冷却速度Vk：冷却速度 Vk 与 C 曲线鼻尖相切点 9.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 10.铁素体：碳溶解与体心立方晶格-Fe 中所形成的固溶体 11.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.4/25 12.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 13.铸造工艺图：用红、蓝两色铅笔,将各种简明的工艺符号,标注在产品零件图上的图样 14.焊接性：金属材料对焊接加工的适应性 15.淬火：将刚加热到 Ac3 或 Ac1 以上,保温一定时间使其奥氏体
15、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 16.铸造：将液态金属浇注到铸型型腔中,讲其冷却凝固后,获得一定形状的毛胚或零件的方法 17.奥氏体：碳溶解于面心立方晶格-Fe 中所形成的固溶体 18.加工硬化：随着塑性变形量得增加,金属的强度、硬度升高,塑性、韧性下降的现象 四、判断题每题 1.5 分 1Ac1 表示奥氏体向珠光体平衡转变的临界点.X 2临界淬火冷却速度VK越大,钢的淬透性越高.X 3.钢 氮化 处理 后 必须 经 过 淬火 才 能 获 得高硬 度.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
16、与片状共析渗碳体得以球状化.V 640钢比40Cr钢的淬透性、淬硬性和回火稳定性均低.X 7.接 近 共 晶 成 分 的 合 金,流 动 性 最 好.V、1Cr13 钢 的含 铬量 比 GCr15 钢 低.X 、钢的 加 热温 度 低于 727 时,其组 织 不 发 生 变化.X 10 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.X 11感应加热表面淬火时,电流频率越高,淬硬层越深.X 12.可锻铸铁由于具有较好的塑性,故可以进行锻造.X 13由于可锻铸铁的塑性比灰铸铁好,所以是可以锻造的铸铁.X 14.砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、压力铸
17、造相比,大批生产时压力铸造的生产率最高.15承受重载荷的重要零件,例如轴、齿轮、连杆等大多采用锻件毛坯.X 16.淬 火 钢 随 着 回 火 温 度 的 升 高,钢 的 硬 度 值 显 著 降 低,这 种 现 象 称 为 回 火 脆性.X 17.灰铸 铁 通过 球 化 退火 可 以 转 变为 球 墨铸 铁.X 18.在 室 温 下 进 行 金 属 变 形 加 工,称 为 冷 加 工.X 19.淬透 性 好的 钢,淬火 后 硬 度 一定 很高.X 20.将钢 件 加热 到 A1 以 下某 一 温度,保 温、冷却,称为回 火.X 21.珠光 体 的含 碳 量 是 6.69%.X 五、说出下列钢号属
18、于哪一类钢,并说出牌号中各符号和数字的含义每空 1 分 钢号 类型 牌号中各符号和数字含义 Q390 碳 素 结 构钢 屈服点为 390MPa 50CrVA 弹簧钢 数字表示弹的质量分数万倍 T8A 碳 素 工 具钢 表示平均 Wc=0.8%的碳素工具钢,A 表示高级优质钢 35 优 质 碳 素结构钢 表示 Wc=0.35%.5/25 GCr15SiMn 滚 动 轴 承钢 G是滚的首字母,含 Cr1.5%,含 Si0.1%1Cr19Ni9Ti 奥 氏 体 不锈钢 Wc=0.1%,Wcr=19%,WNi=9%,WTi=1%六、填图与计算 1.在下图中数字所标的七个区域内填上相应的组织组成物.每空
19、 1 分 1：F+A 2：A+Fe3C 3：A+Fe3C+Ld 4：Fe3C+Ld 5：A 6：F+Fe3C 7：F+P 8：P+Fe3C 9：P+Fe3C+Ld 10：Fe3C+Ld 5 1 2 3 4 Fe 0 0.0218 0.77 2.11 C%4.3 6.69 Fe3C 2.计算上图中含碳 量为0.77%的铁碳 合金中常温下铁素 体与渗碳体的相对 含量.4分 七、问答题 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：
20、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？亚共析碳钢与过共析碳钢淬火加热温度应如何选择？试从获得的组织与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+3050C,组织为 Wc0.5%时 Mn 和均匀而细小的马氏体,Wc0.5%时为 Mn+A 过共析钢淬火温度为 Ac1+3050C,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.6/25 粒+A,这种组织不
21、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Ac3,在淬火钢中将出现铁素体组织,造成淬火硬度不足,如果加热温度过高Ac3,将引起奥氏体晶粒粗大,淬火后得到粗大的马氏体
22、组织,韧性降低 2：过共析钢才用不完全淬火是因为如果加热温度高于 Acm,则奥氏体晶粒粗大,含碳量高,淬火后马氏体晶粒粗大,残余奥氏体增多,使刚硬度、耐磨性下降,脆性变形裂开倾向增加 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 6.45 钢Ac1=730,Ac3=780分别加热至760，830，1040 时的组织以与在水中冷却后的组织.7.45Ac1=730,Ac3=780钢制造的连杆,要求具有良
23、好的综合机械性能,试确定淬火、回火加热温度与淬火、回火后的组织.淬火温度：810-830C 高温回火：500-650C 淬火组织：M 回火组织：回火索氏体 8.试说明下列合金钢的名称与其主要用途.W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti 高速钢,是合金工具钢中的重要钢种 奥氏体不锈钢,用于化工设备和管道 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
24、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与大致硬度；（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,增加硬度与耐磨性,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+30-50C,冷却介质为油空气、水选一 11.下图 为 T8 钢的 等温 转 变
25、曲 线 C 曲 线,若使该钢 在 620 进 行等温转 变,并经 不同 时 间等 温 后,按 图 中 1、2、3 速 度 冷 至室 温,试问 各获得 什么 组织？A1 700 550.7/25 Ms 1 2 3 Mf 1：M+残余 A 2：残 余 A+M+S 3：M+S 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 机械工程材料于永泗 齐民 第七版课后习题答案 第一章 1-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量：不能,弹性模量的大小
26、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响很小.所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量.1-2、工程上的伸长率与选取的样品长度有关,为什么：伸长率等于,当试样不变时,增加,则伸长率下降,只有当/为常数时,不同材料的伸长率才有可比性.所以伸长率与样品长度有关.1-3、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等？为应力强度因子,为平面应变断裂韧度,为的一个临界值,当增加到一定值时,裂纹便失稳扩展,材料发生断裂,此时,两者相等.1-4、如何用材料的应力-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
27、线应力-应变曲线与横坐标所包围的面积.第二章 2-1、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别.原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体,而原子在空间呈无序排列的固体称为非晶体.晶体长程有序,非晶体短程有序.2-2、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？相互垂直.2-4、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗？合金不一定是单相的,也可以由多相组成,固溶体一定是单相的.第三章 3-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系.在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团,这些小原子团或大或小,时聚时散,称为晶胚.在以上,由于液相自由能低,晶胚不会长大,而当液态金属冷却到以下后,经过孕育期,达到一定尺寸的
28、晶胚将开始长大,这些能够连续长大的晶胚称为晶核.3-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？不属于.同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化,而不是晶化过程.3-3、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因.枝晶偏析：在一个枝晶 X 围内或一个晶粒 X 围内,成分不均匀的现象叫做枝晶偏析.结合二元匀晶转变相图可知,枝晶偏析产生的原因是固溶体合金的结晶只有在充分缓慢冷却的条件下才能得到成分均匀的固溶体组织.然而在实际生产中,由于冷速较快,合金在结晶过程中,固相和液相中的原子来不与扩散,使得先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素,而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元素.冷速越快
29、,液固相间距越大,枝晶偏析越严重.3-4、结合相图分析含 0.45%C、1.2%C 和 3.0%C 的 Fe-C 合金在缓慢冷却过程中的转变与室温下的组织.0.45%C:LL+L+L+eP+.室温组织：P+1.2%C：LL+二次渗碳体二次渗碳体.室温组织：P+二次渗碳体.3.0%C：LL+L+Le+Le+二次渗碳体P+二次渗碳体+一次渗碳体Le+二次渗碳体+P.室温组织：Le+二次渗碳体+P.3-6、说明 Fe-C 合金中 5 种类型渗碳体的形成和形态特点.一次渗碳 体：由液相直接析出,黑色的片层.二次渗碳体：含碳量超过 0.77%的铁碳合金自 1148冷却至 727时,会从奥氏体中析出二次渗
30、碳体.沿奥氏体晶界呈网状排列.三次渗碳体：铁碳合金自 727向室温冷却的过程中,从铁素体析出的为三次渗碳体.不连续网状成片状分布于铁素体晶界.共晶渗碳体：共晶白口铸铁由液态冷却到 1148是发生共晶反应,产生共晶奥氏体和共晶渗碳体.为白色基体.8/25 共析渗碳体：共析钢液体在发生共析转变时,由奥氏体相析出铁 素体和共析渗碳体.为黑色的片层.3-7、说明金属实际凝固时,铸锭的 3 中宏观组织的形成机制.铸锭的宏观组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区 3 个晶区组成.表层细晶区：当高温的液体金属被浇注到铸型中时,液体金属首先与铸型的模壁接触,一般来说,铸型的温度较低,产生很大的过冷度,形成大
31、量晶核,再加上模壁的非均匀形核作用,在铸锭表面形成一层厚度较薄、晶粒很细的等轴晶区.柱状晶区：表层细晶区形成以后,由于液态金属的加热与凝固时结晶潜热的放出,使得模壁的温度逐渐升高,冷却速度下降,结晶前沿过冷度减小,难以形成新的结晶核心,结晶只能通过已有晶体的继续生长来进行.由于散热方向垂直于模壁,因此晶体沿着与散热方向相反的方向择优生长而形成柱状晶区.中心等轴晶区：当柱状晶区长大到一定程度,由于冷却速度进一步下降与结晶潜热的不断放出,使结晶前沿的温度梯度消失,导致柱 晶的长大停止.当心部液体全部冷却至实际结晶温度一下时,以杂志和被冲下的晶枝碎片为结晶核心均匀长大,形成粗大的等轴晶区.第四章 4
32、-1、为什么室温下金属的晶粒越细,强度、硬度越高,塑型、韧性也越好？因为金属的晶粒越细,晶界总面积越大,位错障碍越多,需要协调的具有不同位向的晶粒越多,金属塑性变形的抗力越高.从而导致金属强度和硬度越高；金属的晶粒越细,单位体积内晶粒数目越多,同时参与变形的晶粒数目也越多,变形越均匀,推迟了裂纹的形成于扩展使得在断裂前发生了较大的塑性变形,在强度和塑型同时增加的情况下,其塑型和韧性越好.4-2、黄铜铸件上的数码不慎搓掉如何识别数码？用加热使它再结晶的方法可以使原来的数码再呈现.因为打字时会使铸件打字处产生塑性变形,有预变形存在,通过加热再结晶可使晶粒恢复到预变形之前的状态,使之显现出数码.4-
33、3、金属铸件的晶粒往往粗大,能否通过再结晶退火来细化其晶粒？为什么？不能,因为铸件没有产生预变形,故不能采用再结晶的方法.4-4、铜只是通过冷加工与随后加热来细化晶粒,而铁则不需要冷加工,只需加热到一定温度便可使晶粒细化,为什么？因为铜不存在同素异构的现象,加热时晶体的结构不发生变形,所以采用冷加工破碎晶粒,产生预变形,从而来消除应力,而铁存在同素异构的现象,固态变相组织要比晶粒组织细,只需加热到一定温度便能使晶粒细化.4-5、下列齿轮饼坯的加工方法中,哪种方法正确？为什么？1从热轧厚钢板上切下圆饼；2从热轧粗钢棒上切下圆饼；3由热轧钢棒镦成圆饼.选择由热轧钢棒镦成圆饼,因为这样可以控制铜的纤
34、维素的走向与受力方向一致.4-6、用冷拉铜丝绳承受能力远超过工件质量吊送刚出炉热处理工件去淬火,但在此工程中,铜丝发生断裂.为什么？原因是：冷拉钢丝绳经冷塑加工强度提高,强度大于载荷,但吊运热工件时其温度升高,使原子扩散能力升高,从而使其产生回复再结晶,晶粒恢复到以前的状态,强度降低,最终发生断裂.4-7、钨在 1100下的变形加工和锡在室温下的变形加工是冷加工还是热加工？为什么？再结晶温度=熔化温度0.4,钨的熔点为3380,其再结晶温度为0.4273=1187,加工温度小于再结晶温度,所以属于冷加工；锡的熔点为 232,其再结晶温度为 0.4273=71,室温大于再结晶温度,所以属于热加工
35、.4-8、在冷拔钢丝时常进行中间退火,原因？如何选择中间退火的温度？冷拔过程中产生很大应力,在使用过程中要把这种应力消除,使用中间退火会细化晶粒,产生预变形,使强度和硬度提升,消除应力,选取的温度应该小于再结晶温度.4-9、用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧,最后要进行何热处理,原因是？进行去应力退火,冷拔过程中产生很大应力,退火保证弹簧不会由于应力不确定而恢复原形,同时对弹簧的定型处理可以保证弹簧的弹力.4-10、反复弯折退火钢丝时,会感到越弯越硬,最后断裂,为什么？反复弯折会使晶粒变细,因而硬度提高,同时产生应力,使塑性降低,从而会被折断 第五章 5-3、判断下列说法正误,并说明原因.1.马氏体是
36、硬而脆的相.错,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 Vk 时,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,其淬火后的硬度也越高.错,合金元素对淬透性的影响大,但对硬度影响.9/25 小;4.本质细晶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.
37、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,出水停留一会,再整体投入水中冷却,两次水冷的作用与水冷后的组织.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？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
38、 钢零件进行热处理时,不慎将淬火件和调质件弄混,如何区分开？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
39、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,热处理工序目的与使用状态下的组织.45:下料,锻造,退火,机加工,调质,精加工,表面淬火加低温回火,精加工,表层回火马氏体,心部回火索氏体;15:下料,锻造,正火,机加工,渗碳,淬火加回火,磨削,表层回火马氏体碳化物,心部回火索氏体.5-10 马氏体组织有哪几种基本类型他们的形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？1两种,板条马氏体和片状马氏体.2奥氏体转变后,所产生的 M 的形态取决于奥氏体中的含碳量,含碳量 0.6
40、%的为板条马氏体；含碳量在 0.61.0%之间为板条和针状混合的马氏体；含碳量大于 1.0%的为针状马氏体.低碳马氏体的晶体结构为体心立方.随含碳量增加,逐渐从体心立方向体心正方转变.含 碳量较高的钢的晶体结构一般出现体心正方.低碳马氏体强而韧,而 高碳马氏体硬而脆.这是因为低碳马氏体中含碳量较低,过饱和度较 小,晶格畸变也较小,故具有良好的综合机械性能.随含碳量增加,马氏体的过饱和度增加,使塑性变形阻力增加,因而引起硬化和强化.当含碳量很高时,尽管马氏体的硬度和强度很高,但由于过饱和度太 大,引起严重的晶格畸变和较大的内应力,致使高碳马氏体针叶内产 生许多微裂纹,因而塑性和韧性显著降低.3随
41、着含碳量的增加,钢的硬度增加.5-11 淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别影响钢淬透性的因素有哪些影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些？淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层的能力.不同的钢在同样的条件下淬硬层深不同,说明不同的钢淬透性不同,淬硬层较深的钢淬透性较好.淬硬性：是指钢以大于临界冷却速度冷却时,获得的马氏体组织所能达到的最高硬度.钢的淬硬性主要决定于马氏体的含碳量,即取决于淬火前奥氏体的含碳量影响淬透性的因素：第六章 6-1、钢的质量为什么以磷,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
42、钢有哪些优点?为什么?指为了提高钢的性能,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,提高强度;Mn 提高耐磨性,细化晶粒;根据加.10/25 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,各热加工工序的目的与使用状态下的组织.工艺路线:下料-锻造-退火-基加工-淬火-多次回火-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
43、 T12 钢的淬透性与淬硬性差别,原因.前者是渗 碳钢,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,常用热处理方法与使用状态下的组织和用途.塑性高,可焊接性好,热轧空冷,铁素体加珠光体,热轧板.带.棒与型钢使用.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,汽车板簧选,材热处理方
44、法与组织.锉刀:T13,下料,退火,加工,淬火,低温回火,回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;板簧:60Si2Mn:下料,热处理,淬火,中温回火,回火托氏体.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.
45、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、棱角和凸缘处硬度较高,难以机械加工,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,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
46、字含义与用途.HT200:灰铸铁,200 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.第十三章 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.经济性原则.13-4、某柴油机曲轴技术要求如下:b650MPa,ak15J/cm2,轴体硬度为 240300HB,轴颈硬度大于等于55HRC.选材,制定生产工艺路线与各热处理工艺的工艺规 X.QT600-3,铸造成形
47、正火+高温回火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.机床主轴:45,低速,轻或中载荷,精度要求不高;成型车刀:T11,不会剧烈冲击,高硬度,耐磨性好;医疗手术刀:T30060,具有高的淬透性,强度高,韧性好;内燃机火花塞:陶瓷,耐热性好,导热性好;冷凝管:铜合金,在冷凝水中良好的耐蚀性,导电性好;赛艇身:铝合金,高强度,良好的耐蚀性,低温性,没有磁性;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;发动机活塞环:珠光体可锻铸铁,可以振动载荷.名词解释：屈服强度:是指材料开始产生明显塑性变形是的最低应力值；抗拉强度强度极限：是指材料在拉断前所能承
48、受的最大应力；刚度：材料抵抗弹性变形的能力弹性模量 塑性：是指材料在力的作用性下,产生不可你用就变形的能力；韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力；硬度：材料表面抵抗局部变形的能力；疲劳强度：是材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力；晶体：物质的指点分子、原子、离子在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质；合金：是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质；.11/25 固溶体：当合金由液态结晶为固态时,组成元素间会像合金溶液那样相互溶解,形成一种在某种元素的晶格结构中包含有其它元素原子的新相；金属化合物：凡是由相当程度的金属键结合,并具有明显金属特性的化合物
49、；固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象；铁素体：碳溶在-Fe 中的一种间隙固溶体；奥氏体：碳溶在-Fe 中的一种间隙固溶体；一次渗碳体：从液态金属中直接结晶出的渗碳体；二次渗碳体：含碳量大于 0.77%的铁碳合金自 1148冷却至 727时,从奥氏体中析出的渗碳体；三次渗碳体：一般铁碳合金从 727缓冷至室温时,从铁素体中析出的渗碳体；珠光体：铁素体与渗碳体的机械混合物；滑移：是指晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面发生相对的移动；回复：加热温度较低时,变形金属中的一些点缺陷和位错,在某些晶内发生迁移变化的过程；再结晶：变形金属加热到较高温度时,原子具有较强的
50、活动能力,有可能在破坏的亚晶界处重新形核和长大,使原来破碎拉长的晶粒变成新的,内部缺陷较少的等轴晶粒,这种使晶粒的外形发生了变化,而晶格类型无任何变化的过程；加工硬化：在机械加工过程中,工件表面层金属受到切削力的作用,产生塑性变形,使晶格扭曲,晶粒被拉长、纤维化甚至破碎而引起表面层的强度、硬度提高的现象；热加工：在再结晶温度以上的加工过程；奥氏体实际晶粒度：钢在具体加热条件下实际得到的奥氏体晶粒的尺寸；本质晶粒度：钢加热到 93010,保温 8h,冷却后得到的晶粒度；马氏体：碳溶在-Fe 中的过饱和固溶体；过冷奥氏体：钢在高温时所形成的奥氏体,过冷到 Ar1 以下,即成为热力学不稳定状态的过冷