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请问加工、M12x1.75的内螺纹用多大的螺纹铣刀，材料是2Cr13
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工程材料学　全套课件.ppt 221页
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二、新材料发展趋势 1．继续重视高性能的新型金属材料
指具有高强度、高韧性、耐高温、耐低温、抗腐蚀、抗辐射等性能的材料。这种材料与发展空间技术、核能、海洋开发等工业有着极其密切的关系。新材料是依靠新技术和新工艺发展的。例如，合金成分的物理冶金设计，微量元素的加入与控制，特殊组织结构的控制等，可大幅度提高材料的性能。面向21世纪，金属材料仍占主导地位。 2．结构材料趋向于复合化
尽管金属材料采用了一系列强韧化措施及发展了非金属材料，如高分子材料和陶瓷材料,但由于单一材料存在难以克服的某些缺点，如脆性、弹性模量低、比强度不足等。所以把不同的材料进行复合以得到优于原组分性能的新材料，就成为结构材料发展的一个重要趋势。如玻璃树脂基的第一代复合材料，碳纤维增强树脂基的第二代复合材料，第三代复合材料则是正在发展的金属基、陶瓷基及碳基复合材料。复合材料在航空、航天工业和汽车工业中获得了广泛的应用，在化工设备和其它方面也有较多的应用。
3．低维材料正在扩大应用
包括零维(超微粒)、一维(纤维)和二维薄膜材料，可用于作结构材料和功能材料。
通过化学反应、气相沉积等方法，可制出亚微米级和纳米级(1-100mm)的金属或陶瓷粉末。有很大的比表面积和比表面能，熔点低，扩散速度快，烧结温度下降，强度高而塑性好，具有良好的综合性能。某些超微粒功能材料，可成为高效吸波材料。
一维材料最突出的是光导纤维，可用于作通信工程材料。纤维结构材料是复合材料中的主要增强组分，它决定了复合材料的关键性能；纤维中的晶须，其强度和刚度可接近理论强度值；碳纤维、有机高分子纤维和陶瓷纤维均有广阔的应用前景。
二维的薄膜材料发展迅速，金刚石薄膜和有机高分子薄膜十分诱人，高温超导薄膜也尤为突出。金刚石薄膜可用于高速电子计算机的微芯片；高分子分离膜已在水处理、化工生产、高纯物质制备等方面获得了应用；高温超导薄膜将开辟超导技术的新领域。
4．非晶(亚稳态)材料日益受到重视
70年代通过快冷技术(106℃／s)而获得非晶态或亚稳态合金材料。由于骤冷，金属中的合金元素偏析程度降低，没有晶界，从而可提高合金化程度，而不致产生脆性相。非晶态合金具有高强度、耐腐蚀等特点，某些非晶态铁基合金具有很好的磁学性能，用作变压器比硅钢片的铁损低2／3。
在工程应用中，通过激光束表面处理可在工件表面获得非晶态，具有高耐磨性和耐蚀性。另外，非晶态的硅太阳能电池，光电转换率可达15％，有很大进一步实用化研究价值。 5．功能材料迅速发展
功能材料是当代新技术中能源技术、空间技术、信息技术和计算机技术的物质基础。功能材料是90年代材料研究与生产中最活跃的领域。例如，由于超大容量信息通信网络和超高计算机的发展，对集成电路的要求越来越高，促进集成度逐年增加。从材料看，除了硅半导体外，化合物半导体受到越来越多的重视。又如有关磁记录和磁光记录材料、高温超导材料、光电转换材料等都将有进一步的发展。近年来功能梯度材料发展很快，其性能是原来的均质材料和一般复合材料所不具备的，梯度功能材料将有巨大的应用潜力。
一般复合材料中分散相是均匀分布的，但在有些情况下，常常希望同 一件材料两侧具有不同的功能，又希望两侧结合得完美，从而不至于在苛 刻条件下因性能不匹配而发生破坏。
航天飞机推进系统中超音速燃烧冲压式发动机，燃烧气体温度超过 2000℃；燃烧室壁另一侧又要经受作为燃料的液氢的冷却作用，温度为－ 200℃。一般材料显然满足不了这一要求。于是，人们想到将金属和陶瓷 联合起来使用，用陶瓷去对付高温，用金属来对付低温。
但是，用传统的技术将金属和陶瓷结合起来时，由于二者的界面热力学 特性匹配不好，在极大的热应力下还是会遭到破坏。
在陶瓷和金属之间通过连续地控制内部组成和微细结构的变化，使两种 材料之间不出现界面，从而使整体材料具有耐热应力强度和机械强度也较 好的新功能。
又如W-Cu热沉材料。 6．特殊条件下应用的材料
在低温、高压、高真空、高温以及辐射条件下，材料的结构和组织将会转变，并由此引起性能变化。研究这些变化规律，将有利于改善材料性能和开发新材料。例如，在高压下的结构材料，由于原子间距离缩短，材料将由绝缘体转变为导电体，Nb3Sn、Nb3Ce和Nb3Si等超导体均在高压下合成。现正在开展高压力及冲击波对材料性能影响的试验研究，理论上预测氢在几千万大气压下将转变为金属态，它在室温时就具有超导性，它的实现还有待于高压条件的创建。另外，对太空、深海洋等工程技术所用的材料也将继续深入研究。 7．材料的设计及选用计算机化
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第一章金属材料的种类与性能.doc 28页
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机械工程基础
第一篇 工程材料与热处理基础
金属材料的种类与性能
金属材料包括：
钢： 碳钢、合金钢、特殊性能钢。
铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。
铜及其合金
铝及其合金
其他：轴承合金、硬质合金……
金属材料的力学性能
力学（机械）性能
力学（机械）性能
静载特性： 强度
测试方法： 拉伸试验
动载特性：冲击韧性 疲劳强度
测试方法：冲击试验
强度：在外力作用下材料抵抗变形和破坏的能力。
硬度：在外力作用下材料抵抗更硬物压入的能力。
塑性：在外力作用下材料产生永久变形而不会破坏的能力。
冲击韧性：材料抵抗冲击力的能力。
疲劳强度：材料在多次交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。
金属的结晶和组织
金属在固态下都是晶体，金属的机械性能与其组织结构有关。
常见晶胞类型
体心立方晶胞
面心立方晶胞
金属结晶过程
晶核形成……晶核长大
纯铁的冷却曲线
铁碳合金中铁和碳的结合方式
碳溶入铁中形成固溶体
碳和铁形成化合物
固溶体和化合物形成机械混合物
（一）铁碳合金的基本组织
铁素体（F）- 碳溶于体心立方晶格α－Fe中形成的固溶体
碳最大溶解度 0.0218%（727℃）20℃时碳最大溶解度为0.0008%
性能：较好的塑性和韧性，强度和硬度较低。
奥氏体（A）：碳溶于面心立方晶格γ－Fe中形成的固溶体
碳最大溶解度 2.11%（1148℃）； 727℃时碳最大溶解度为0.77%
性能：质软、塑性好，无磁性，变形抗力较低。
渗碳体（Fe3C）：铁与碳的化合物
含碳量 6.69%；熔点 1227℃
性能：硬度高，强度很低，塑性、韧性几乎为零。
珠光体（P） ：铁素体与渗碳体的机械混合物
含碳量 0.77% 共析反应式
性能：=600~800Mpa(纯铁=180~280Mpa)
δ＝20％～25％ (纯铁δ＝30％～50％)
HBS＝170～230（纯铁HBS＝50～80）
莱氏体（, ）： 奥氏体（珠光体）与渗碳体的机械混合物
含碳量 4.3%；共晶反应式
性能：硬度高，塑性、韧性差。
（二） 铁碳合金状态图
简化的铁碳合金状态图及特性点
纯铁的熔点
2.11 碳在奥氏体中的最大溶解度
渗碳体的熔点
同素异构转变点
碳在铁素体中的最大溶解度
二、简化的铁碳合金状态图及特性线
液相线（液态合金开始结晶出奥氏体或渗碳体）???
固相线（奥氏体结晶终了线）
固相线（共晶线，Lc?
A＋Fe3C??）
碳在奥氏体中溶解度线
奥氏体转变为铁素体的开始线
、典型合金的结晶过程
★JJ9 ★JJ10 ★JJ11 ★JJ12
铁碳合金分类
钢中常存杂质对钢性能的影响
常见杂质：Si
强化铁素体
强化铁素体、脱硫（MnS）
冷脆性（使铁素体脆性增加）
Fe＋FeS）、室温脆性增加（FeS）
1、按冶炼方法分：平炉钢、转炉
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材料习题集8.doc 37页
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工程材料习题集8
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工程材料习题集一
一、名词解释淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、Ｃ曲线二、填空1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（ ）保温（ ）小时后测定的奥氏体晶粒大小。2．共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于 温度将形成（ ），为（ ）与（ ）的机械混合物，其典型形态为（ ）或（ ）。3．?中马氏体是碳在α—Fe中的过饱和（ ），具有（ ）点阵。4．?于过冷奥氏体等温转变图通常呈（　），所以又称（　），亦称为（　）。5．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（ ）。6．中温回火主要用于处理（ ）。。因火后得到（ ）。7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（ ）、（ ）和（）三种。8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（ ），其中低温（ ）的硬度提高不多，故又称为（ ）。三、选择填空1．根据Ｆe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（　）或（　）加（　）或（　）加（　）。(a)珠光体　(b)渗碳体　（c）铁素体　（d）马氏体2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在800~1500?之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（ ）。（a）超细珠光体 (b)索氏体 （c） 屈氏体（d）马氏体3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（ ）、（　）和（ ）三大类。（a）重结晶、再结晶、去应力退火 （b）扩散、球化法应力退火（c）再结晶、完全、去应力退火?? （d）去氢、扩散、重结晶退火4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（ ），淬火后的组织为均匀的马氏体。(a)Ac1+30~50℃?? (b) Acm+30~50℃? (c) Ac3+30~50℃?? (d) A0+30~50℃
5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（　）。(a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（　）等热处理技术是当代发展起来的具有广泛应用前景的新技术。（a）表面淬火 （b）复合热处理? （c）化学热处理? （d）表面热处理和四、判断正误并改正1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体复杂单斜点阵的回火组织。4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。６．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。五、简答1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。5．T12钢加热到770后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。6
正在加载中，请稍后...工程材料复习自测题第一章自测题：1．区分下列各组常用机械性能指标的物理意义 （1）Ls 和Lb ； （2）L% 和 ak； （3）HB 和 HRC， （4）Ls 与L-1； （5）ak 和 KIC。 2．对某材料进行拉伸时，尚未拉至预定长度，材料即断裂。这说明该材料的哪个性能指标 不满足要求？ 3．用某种钢制造的弹簧在使用中发现其弹性变形过大，这说明该弹簧的什么性能不足？ 4． 某大型锻件在锻造中内部产生了许多细小裂纹，若已知该工件服役最大应力，能否判 断该锻件内部的裂纹大小是不是在许可范围内？第二章自测题：一.是非判断题（每题 5 分，共 15 分） 1． 金属的晶粒越细小，则其强度越高，其塑性越差。 2． 金属的冷却速度越大，则其结晶时的过冷度越大。 3． 铁在室温下的晶格类型为面心立方。 4． 单晶体金属必有各向异性。 二．简答题（每题 10 分，共 30 分） 1． 实际金属中常见的晶格缺陷有哪些？ 2． 金属结晶时可采取哪些措施来细化晶粒？ 什么叫金属的同素异构性？铁有那些同素异构体？第三章自测题：一.是非判断题（每题 5 分，共 15 分） 1． 金属的塑性变形只能通过位错的滑移来进行。 2． 金属中晶界的存在使金属的强度降低。 3． 铸件可用再结晶退火来细化晶粒。 二．单项选择题（每题 5 分，共 15 分） 1． 冷塑性变形所造成的加工硬化使金属的 （a） 强度、硬度升高，塑性、韧性下降； （b） 强度、硬度下降，塑性、韧性升高； （c） 强度、塑性升高，硬度、韧性下降； （d） 强度、塑性下降，硬度、韧性升高。 2． 热加工和冷加工的区别是： （a）热加工不形成纤维组织； （b）热加工不产生加工硬化； （c）热加工不发生再结晶； （d）热加工不能改善金属的机械性能。 3．铝的熔点为 660L C，则其再结晶温度为： （a）264LC ； （b）100LC； （c）373LC； （d）273LC。 三．简答题（每题 10 分，共 20 分） 1． 金属的再结晶和重结晶有何区别？2．为什么细化晶粒既能提高金属的强度，也能提高金属的塑性？第四章自测题：一.是非判断题（每题 5 分，共 15 分） 1. 无限固溶体必为置换固溶体； 2. 比重偏析不能通过热处理来消除； 固溶体的晶格类型与其溶质相同。 3. 二．单项选择题（每题 5 分，共 15 分） 1． 下列二元合金的三相恒温相反应式中，哪个是共析转变？ （a）LLL+L （b）L+LLL （c）LLL+L （d）L+LLL 2． 在固态能够无限互溶的二组元所形成的二元合金相图一般应是： （a）匀晶相图； （b）共晶相图； （c）包晶相图； （d）共析相图。 3． 下列二元合金中在恒温下凝固的是 （a）亚共晶合金； （b）共晶合金； （c）过共晶合金。 三．简答题（每题 10 分，共 20 分） 1．分析含锡量为 80%的 Pb-Sn 合金的平衡凝固过程，并计算其室温组织构成的重量百分数。 2．什么叫枝晶偏析？枝晶偏析对金属的性能有何影响？第五章自测题：一.是非判断题（每题 5 分，共 15 分） 铁素体是置换固溶体； 1. 2. 珠光体是复相组织； 普通钢和优质钢是按其强度高低来区分的。 3. 二．单项选择题（每题 5 分，共 15 分） 1． 铁碳合金的平衡组织中含有珠光体最多的合金的含碳量为 （a）0．02% （b）0.77% (c) 2.11% (d) 4.3% 2.所谓二次渗碳体是从下列哪种组织中所析出的? (a)铁素体； （b）奥氏体； （c）渗碳体； （d）珠光体。 1． 钢中含有过多的磷会使钢的 （a）强度升高； （b）塑性增加； （c）脆性增大； （d）韧性增加。 三．简答题（每题 10 分，共 20 分） 1．分析 45 钢的结晶过程，并计算其室温平衡组织构成的重量百分数。 2．在过共析钢中二次渗碳体以什么样的形态析出，对钢的性能有何影响？第六章自测题：一．是非判断题（每题 5 分，共 15 分） 1． 钢奥氏体化时奥氏体的晶粒越粗大，则淬火所得到的马氏体也越粗大。 2． 钢的含碳量越高，则其淬火组织中所含的残余奥氏体越多。 3． 钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体。 二．单项选择题（每题 5 分，共 15 分） 1． 钢的淬硬性决定于 （a）钢的含碳量； （b）钢的淬透性； （c）钢的临界冷却速度； （d）钢淬火时的冷却速度。 2． 珠光体的片层间距决定于 （a）奥氏体化温度； （b）冷却速度（c）冷却方式（等温或连续冷却）（d）钢的含碳量。 ；3． 感应加热表面淬火的淬透深度决定于 （a）钢的含碳量； （b）钢的淬透性； （c）感应电流的大小； （d）感应电流的频率。 三．简答题（每题 10 分，共 20 分） 1． 钢淬火时出现残余奥氏体的原因是什么？残余奥氏体对钢的性能有何影响？采取什么 措施才能消除残余奥氏体？ 2．什么叫钢的淬透性和淬硬性？决定钢的淬透性和淬硬性的主要因素是什么？第七章自测题：一． 是非判断题（每题 5 分，共 15 分） 1． 普通低合金钢通常只进行退火或正火热处理。 2． 刃具钢通常都是高碳钢。 高锰钢之所以被称为耐磨钢是因为该钢硬度高，脆性大。 3． 4． 对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。 5． 热作模具钢一般都是中碳低合金钢。 二． 单项选择题（每题 5 分，共 20 分） 1． 下列所列合金钢中含碳量最低的是那种钢？ （a）20CrMnTi （b）40Cr （c）GCr15 （d）1Cr18Ni9Ti 滚动轴承钢的最终热处理工艺是 2． （a）正火 （b）淬火 （c）淬火+低温回火 （d）淬火+高温回火 3． 高速钢的成分特点是 （a）中碳低合金钢 （b）中碳高合金钢 （c）高碳低合金钢 （d）高碳高合金钢 4． 弹簧钢 60Si2Mn 的最终热处理工艺是 （a）淬火 （b）淬火+低温回火 （c）淬火+中温回火 （d）淬火+时效 三． 简答题（每题 5 分，共 15 分） 1． 简述调质钢的成分特点、热处理方式、组织、性能特点及用途。 高锰钢既不能进行锻造，也难以进行切削加工，为什么？ 2． 常见不锈钢有那些？其性能有何差异？第八章自测题：一．是非判断题（每题 4 分，共 16 分） 1． 灰口铸铁不能进行强化热处理。 2． 灰口铸铁的组织决定于其铸件的冷却速度，与其化学成分没有关系。 3． 可锻铸铁的塑性良好，可以进行锻造。 4． 球墨铸铁的铸造性能比灰口铸铁差。 二．单项选择题（每题 3.5 分，共 14 分） 1． 下列铸铁中铸造性能最好的是哪个？ （a）普通灰口铸铁； （b）白口铸铁； （c）可锻铸铁； （d）球墨铸铁。 2． 下列铸铁中壁厚敏感性最大的是哪一种铸铁？ （a）普通灰口铸铁； （b）孕育铸铁； (c)可锻铸铁； (d）球墨铸铁。 3． 为了得到珠光体基球墨铸铁，应对球墨铸铁进行下列哪种热处理？ （a）低温退火； （b）高温退火； （c）低温正火； （d）高温正火。 4．为了消除灰口铸铁工件中所出现的少量白口组织，应进行下列哪种热处理？ （a）低温退火； （b）高温退火； （c）低温正火； （d）高温正火。 三．简答题（每题 10 分，共 20 分）1． 为什么生产可锻铸铁件时，必须先浇注成完全的白口铸铁组织，才能在可锻化退火后得 到可锻铸铁？ 2． 为什么灰口铸铁不能进行强化热处理，而球墨铸铁却可以进行呢？第九章自测题：一． 是非判断题（每题 5 分，共 15 分） 1． 防锈铝合金的组织一般都是单项固溶体。 2． 青铜的耐蚀性能不如黄铜。 3． 对铝合金不进行固溶处理只进行时效处理时，不可能获得时效强化。 二． 单项选择题（每题 5 分，共 15 分） 1． 下列铝合金中被称为“硅铝明”的是哪一种？ （a）ZL102； （b）ZL104 （c）ZL201； （d）ZL302。 下列轴承合金中，被称为“巴氏合金”的是哪个？ 2． （a）铅基轴承合金； （b）铝基轴承合金； （c）铜基轴承合金； （d）锌基轴承合金。 3． 下列青铜合金中，价格较低廉，耐蚀性高的是哪种？ （a）锡青铜； （b）铝青铜； （c）铅青铜。 （d）铍青铜。 三． 简答题（每题 10 分，共 20 分） 1．形变铝合金和铸造铝合金的成分、组织、性能有何差别？ 轴承合金具有什么样的组织特点？为什么？第十章自测题：一． 是非判断题（每题 5 分，共 15 分） 1． 高分子化合物在不同的温度下都具有三种状态 2． ABS 塑料是热塑性塑料 3． 陶瓷组织中的玻璃相所占比例越大，则其强度越差。 二． 单项选择题（每题 5 分，共 15 分） 1． 下列塑料中耐蚀性最好的是 （a）聚氯乙烯； （b）聚苯乙烯； （c）聚四氟乙烯； （d）聚碳酸酯。 2． 下列塑料中透光率很高，有“透明金属”之称的是 （a）聚酰胺； （b）聚甲醛 （c）聚碳酸酯； （d）聚苯乙烯 1． 金属陶瓷属于哪一种复合材料？ （a）纤维增强复合材料； （b）层合复合材料； （c）颗粒复合材料； 三．简答题（每题 5 分，共 15 分） 1． 热塑性塑料和热固性塑料有何区别？ 常用复合材料如玻璃钢、硬质合金中的强化相和粘结相分别是什么？第十一章自测题：一．选用材料必须考虑哪些原则？（10 分） 二． 什么是零件的失效？零件的失效形式有哪些？（10 分） 三．对下列轴类零件通常选用什么材料（30 分） 1. 受力不大，主要考虑刚度和耐磨性的轴； 2. 主要受弯曲、扭转的轴； 1. 同时受弯曲（或扭转）及拉压载荷的轴。《工程材料》复习思考题 工程材料》复习思考题 31．纯铝、α-Fe、纯锌三种金属哪种金属易产生塑性变形?为什么?52．纯铝单晶体的滑移系为(111)与[011]，纯铝单晶体的 c =2．4×10 Pa，若外力方向为[001]，试求纯铝 单晶体的在[001]晶向上的 σs。τ 3．晶体塑性变形的基本方式是什么?实际金属塑性变形与单晶体塑性变形有什么异同? 4．什么是加工硬化?加工硬化在工业生产中有何利弊? 5．什么是冷变形金属的纤维组织?与流线有何区别? 6．什么是残余内应力?各类残余内应力是怎么产生的?对金属材料有什么影响？ 7．什么是回复?回复对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处? 8．什么是再结晶?再结晶对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处? 9．热变形加工与冷变形加工是依据什么来区分?两种变形加工各有什么优缺点? 10．有四个外形完全相同的齿轮，所用材质也都是 wc=0.45％的优质碳素钢。但是制作方法不同，它们分别 是： (1)直接铸出毛坯。然后切削加工成形。 (2)从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成型。 (3)从热轧圆钢上取料，然后切削加工成型。 (4)从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成型。请你分析一下，哪个齿轮使用效果应该最好?哪 个应该最差? 11．有一块铝板被子弹击穿了一个孔。若将此铝板进行正确的再结晶退火后，弹孔周围的晶粒可能有什么 样的变化?并说明理由。1．什么是同素异晶转变、共析转变? 2．解释下列名词，并指出它们在组织形态上的特征和力学性能上的特点： 铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、高温莱氏体、低温莱氏体、魏氏体。 3．默画 Fe—Fe3C 相图，并按组织组成物填写各个相区。指出 A、J、C、D、G、S、E、P、Q 九个点及 Al、 A3、Acm、ECF、HJB 五条线的含义。 4．试分析 45 钢、T8 钢、T12 钢在极缓慢的冷却过程中相变的过程。并示意地画出它们在室温时的显微组 织。 5．根据 Fe—Fe3C 相图并通过必要的计算回答下面的问题。 (1)65 钢在室温时相组成物和组织组成物各是什么?其相对质量百分数各是多少? (2)T8(按共析钢对待)在室温时相组成物和组织组成物各是什么?质量百分数各是多少? (3)T12 钢的相组成物和组织组成物各是什么?各占多大比例? 6．某碳素钢钢号不清，经金相检查其显微组织是 F+P。其中 P 所占比例约为 20％。你可否据此判定出它的 钢号是什么? 7．钢中常存杂质指的是什么?它们对钢有什么影响?8．指出钢号为 20、45、65Mn、Q235-AF、T12、T10A、ZG270—500 的碳素钢各属哪类钢?钢号中的数字和符 号的含义是什么?各适于做什么用(各举一例)? 9．热轧空冷状态的碳素钢随 WC 增加，其力学性能有什么变化?为什么? 10．指出一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、先共晶渗碳体、共晶渗碳体、先共析渗碳体、共析渗碳 体、网状渗碳体它们之间有何异同? 11．根据已学到的知识解释下列现象。 (1)螺钉、螺母等标准件常用低碳钢制造。 (2)室温时平衡状态下 T10 比 T12 抗拉强度高，但硬度却低。 (3)捆绑用的镀锌钢丝常用低碳钢丝，而起重用的钢丝绳和绕制弹簧所用钢丝却是．65Mn 或 65。 (4)锉刀常用 T12 制造，而钳工钢锯条常用 T10 制造。 (5)钢锭在正常热轧温度下轧制有时开裂。 (6)钢适于各种变形加工成形，不易铸造成形。0 0 0(7)钢在锻造时始锻温度选 1000 C～1250 C，停锻选 800 C 左右。 12．Fe—Fe3C 相图在选材、热处理、锻造、铸造等方面有什么用途?1．试总结铸铁石墨化的条件和过程。 2．试述各类铸铁性能及用途。与钢比较优缺点各是什么? 3．为什么球墨铸铁可以代替钢制造某些零件呢? 4．合金铸铁的突出特性是什么? 5． 识别下列铸铁牌号： HTl50、 HT300、 KTH300—06、 KTZ450—06、 KTB380—12、 QT400—18、 QT600—03、 RuT260、MQTMn6。 6．铸铁的力学性能取决于什么? 7．灰铸铁为什么不进行整体淬火处理?复习思考题 91．根据二元铝合金一般相图，说明铝合金是如何分类的? 2．形变铝合金分哪几类?主要性能特点是什么?并简述铝合金强化的热处理方法。 3．铜合金分哪几类?举例说明黄铜的代号、化学成分、力学性能及用途。 4．钛合金分哪几类?简述钛合金的热处理。 5．滑动轴承合金必须具备哪些特性?常用滑动轴承合金有哪些? 6．指出下列合金的名称、化学成分、主要特性及用途。 LF21 LFII ZLl02 ZL401 LD5 H68 ZCuZn40Mn2 TA7 QAll9—2HPb59—1 HSi80—3 ZCuSnlOPlZSnSbl2PblOCu4复习思考题 101．什么是热塑性塑料?什么是热固性塑料?试举例说明。 2．塑料王、电木、电玉、有机玻璃、玻璃钢是指什么材料?有何用途? 3．与金属材料比较，高分子材料的优缺点是什么?4．塑料是由什么组成的?各起什么作用? 5．橡胶为什么具有高弹性? 6．陶瓷材料的优点是什么?简述其原因。 7．为什么复合材料的疲劳性能好? 、工程材料习题集第一章 金属材料的力学性能 一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是（ ） 。 A.σ e B.σ s C.σ b D.σ -1 2.表示金属材料弹性极限的符号是（ ） 。 A.σ e B.σ s C.σ b D.σ -1 3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（ ） 。 A.HB B.HR C.HV D.HS 4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ ） 。 A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性二、填空1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（ ）或（ ）的能力。 2.金属塑性的指标主要有（ ）和（ ）两种。 3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、 ）和（ ）三个阶段。 （ 4.常用测定硬度的方法有（ ）（ ）和维氏硬度测试法。 、 5.疲劳强度是表示材料经（ ）作用而（ ）的最大应力值。三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号 HBS 表示。 2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号 HBW 表示。 3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。四、改正题1. 2. 3. 4. 5. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。 渗碳件经淬火处理后用 HB 硬度计测量表层硬度 。 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。五、简答题1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ S 、σ 0.2 、HRC、σ -1 。 2.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ b 、δ 5 、HBS、a kv 。金属的晶体结构— 第二章 金属的晶体结构—结晶 -1 一、选择题1. 每个体心立方晶胞中包含有（ ）个原子。 A.1 B.2 C.3 D.4 2. 每个面心立方晶胞中包含有（ ）个原子。 A.1 B.2 C.3 D.4 3.属于面心立方晶格的金属有（ ）。 A.α-Fe,铜 B.α-Fe,钒 C.γ-Fe,铜 D.γ-Fe,钒 4.属于体心立方晶格的金属有（ ）。 A.α-Fe,铝 B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬 5.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（ ）。 A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔二、是非题1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 非晶体具有各向异性。 每个体心立方晶胞中实际包含有 2 个原子。 每个面心立方晶胞中实际包含有 2 个原子。 每个面心立方晶胞中实际包含有 4 个原子。 每个体心立方晶胞中实际包含有 4 个原子。 单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。 晶体具有各向同性。 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。三、填空题2. 3. 4. 5. 6. 7. 1. 一切固态物质可以分为（ ）与（ ）两大类。 晶体缺陷主要可分为（ ）,（ ）和面缺陷三类。 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（ ）和（ ）。 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ ）原子，致密度为（ ）。 面缺陷主要指的是（ ）和（ ）。 最常见的线缺陷有（ ）和（ ）。 每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（ ）原子，致密度为（ ）。四、改正题1. 2. 3. 4. 5. 6. 体心立方晶格的致密度为 84%。 面心立方晶格的致密度为 78%。 密排六方晶格在晶格中实际仅包含的原子数量 7 个。 把在实际晶体中出现的刃型位错和螺型位错的缺陷叫做面缺陷。 把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做线缺陷。 面心立方晶胞在晶格中实际仅包含的原子数量是 5 个。五、简答题1.晶体物质具有哪些特点？金属的晶体结构— 第二章 金属的晶体结构—结晶 -2 一、 是非题1. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。 2. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。 3. 在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率 N 和长大率 G 都增大，在 N/G 增大 的情况下晶粒细化。 4. 液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗 大。 5. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为凝固。 6. 液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。二、 填空题1.随着过冷度的增大，晶核形核率 N( ),长大率 G（ ）。 2.细化晶粒的主要方法有（ ）和（ ）。 3.纯铁在 1200℃时晶体结构为（ ），在 800℃时晶体结构为（ ）。三、改正题1.金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。 2.物质从液态转变为固态的过程称为结晶。 3.在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。四、简答题1.影响金属结晶过程的主要因素是什么？ 2.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。 3.试述晶粒大小对其机械性能有何影响？第三章 铁碳合金相图 一、选择题1. 铁素体是碳溶解在（ ）中所形成的间隙固溶体。 A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe 2.奥氏体是碳溶解在（ ）中所形成的间隙固溶体。 A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe 3.渗碳体是一种（ ）。 A．稳定化合物 B．不稳定化合物 C．介稳定化合物 D．易转变化合物 4.在 Fe-Fe 3 C 相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（ ）。 A．2％ B．2.06％ C．2.11％ D．2.2％ 5.莱氏体是一种（ ）。 A．固溶体 B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属 6.在 Fe-Fe 3 C 相图中，ES 线也称为（ ）。 A．共晶线 B．共析线 C．A 3 线 D．Acm 线 7.在 Fe-Fe 3 C 相图中，GS 线也称为（ ）。A．共晶线 B．共析线 C．A 3 线 D．Acm 线 8. 在 Fe-Fe 3 C 相图中，共析线也称为（）。 A．A 1 线 B．ECF 线 C．Acm 线 D．PSK 线 9.珠光体是一种（ ）。 A．固溶体 B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属 10.在铁－碳合金中，当含碳量超过（ ）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显 下降。 A．0.8％ B．0.9％ C．1.0％ D．1.1％ 11.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成， 其晶粒区从表面到中心的排列顺序为 ） （ 。 A．细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区 B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区 C．等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区 D．等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区 12.优质钢的含硫量应控制在下列（ ）范围内。 A．0.06％～0.05％ B．0.05％～0.035％ C．0.035％～0.02％ D．0.02％～0.015％ 13.优质钢的含磷量应控制在下列（ ）范围内。 A．0.055％～0.045％ B．0.045％～0.035％ C．0.035％～0.03％ D．0.03％～0.02％ 14.在 Fe-Fe 3 C 相图中，PSK 线也称为（ ）。 A．共晶线 B．共析线 C．A 3 线 D．Acm 线 15.Fe-Fe 3 C 相图中，共析线的温度为（ ）。 A．724℃ B．725℃ C．726℃ D．727℃ 16.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（ ）。 A．0.67％ B．0.77％ C．0.8％ D．0.87％二、是非题1.铁素体是碳溶解在 α-Fe 中所形成的置换固溶体。 2.铁素体是碳溶解在 γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。 3.钢中的含硫量增加，其钢的热脆性增加。 4.钢中的含磷量增加，其钢的热脆性增加。 5.渗碳体是一种不稳定化合物，容易分解成铁和石墨。 6.GS 线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称 Acm 线。 7.GS 线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称 A 3 线。 8.PSK 线叫共析线，通称 Acm 线。 9.PSK 线叫共析线，通称 A 3 线。 10.过共析钢结晶的过程是：L—L+A—A—A+Fe 3 C Ⅱ --P+ Fe 3 C Ⅱ 。 11.铁素体是碳溶解在 α-Fe 中所形成的间隙固溶体。 12.奥氏体是碳溶解在 γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。 13.ES 线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称 Acm 线。 14.ES 线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称 A1 线。 15.奥氏体是碳溶解在 γ-Fe 中所形成的置换固溶体。 16.在 Fe-Fe 3 C 相图中的 ES 线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通常称为 A 3 线。 17.共析钢结晶的过程是：L—L+A—A—P。 18.在 Fe-Fe 3 C 相图中的 ES 线是表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称 Acm 线。 19.GS 线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称 A 1 线。 20.亚共析钢结晶的过程是：L—L+A—A—F+A—F+P。 21.钢中的含磷量增加，其钢的冷脆性增加。三、填空题1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 珠光体是（ ）和（ ）混合在一起形成的机械混合物。 碳溶解在（ ）中所形成的（ ）称为铁素体。 在 Fe-Fe 3 C 相图中，共晶点的含碳量为（ ），共析点的含碳量为（ ）。 低温莱氏体是（ ）和（ ）组成的机械混合物。 高温莱氏体是（ ）和（ ）组成的机械混合物。 铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（ ），（ ）和心部等轴晶粒区。 在 Fe-Fe 3 C 相图中，共晶转变温度是（ ），共析转变温度是（ ）。四、改正题1. 在 Fe-Fe 3 C 相图中,GS 斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，称为 A 3 线。 2. 在铁碳合金相图中，PSK 线是一条水平线（727℃），该线叫共晶线，通称 A 1 线。 3. 优质碳素结构钢的牌号用两位数字来表示，如 45 钢，该数字表示钢的 1/10 最低抗拉强 度值。 4. 过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。 5. 亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。 6. 在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。 7. 过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。 8. 在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指 标随之提高。 9. 在铁碳合金相图中，奥氏体在 1148℃时，溶碳能力可达 4.3%。 10.碳溶解在 α-Fe 中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在 727℃时为 0.0218%。 11.在铁碳合金相图中，铁素体在 727℃时，溶碳能力可达 2.11%。 12.在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。 13.碳溶解在 γ-Fe 中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在 727℃时为 0.77%。 14.亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。 15.珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为 0.77%。 16.在铁碳合金相图中，ES 线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称 A1 线。 17.碳素工具钢的牌号，如 T8，T12，该数字表示钢的最低冲击韧性值。 18.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，其平衡组织为莱氏体。五、简答题1. 铁碳合金中基本相有哪几相？其机械性能如何？ 2. 铁碳合金中基本组织是哪些？并指出哪个是单相组织、哪个是双相混合组织。 3. 试分析含碳量为 1.2% 铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。 4. 二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下： 第一块：珠光体占 40% ，铁素体 60% 。 第二块：珠光体占 95% ，二次渗碳体占 5% 。 试问它们的含碳量约为多少？（铁素体含碳量可思略不计） 5. 说明碳钢中含碳变化对机械性能的影响。 6. 写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。 7. 在 Fe—Fe 3 C 相图上空白处填写上组织。 8. 简述 Fe—Fe 3 C 相图应用是在哪些方面？9. 试分析含碳量为 0.6% 。铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程。 10. 分析铸锭结晶后可形成三个不同晶粒区的成因。 11. 钢中常存的杂质元素对钢的机械性能有何影响？ 12. 结合 Fe-Fe 3 C 相图指出 A 1 、 A 3 和 Acm 代表哪个线段，并说明该线段表示的意思。第四章 钢的热处理 一、 选择题1.钢的低温回火的温度为（ ）。 A．400℃ B．350℃ C．300℃ D．250℃ 2.可逆回火脆性的温度范围是（ ）。 A．150℃～200℃ B．250℃～400℃ C．400℃～550℃ D．550℃～650℃ 3.不可逆回火脆性的温度范围是（ ）。 A．150℃～200℃ B．250℃～400℃ C．400℃～550℃ D．550℃～650℃ 4.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（ ）。 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 5.钢的高温回火的温度为（ ）。 A．500℃ B．450℃ C．400℃ D．350℃ 6.钢的中温回火的温度为（ ）。 A．350℃ B．300℃ C．250℃ D．200℃ 7.碳钢的淬火工艺是将其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 ） （ 。 A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却 8.正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（ ）。 A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却 9.完全退火主要用于（ ）。 A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种 10.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（ ）。 A．P B．S C．B D．M 11.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（ ）。 A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却二、是非题1. 完全退火是将工件加热到 Acm 以上 30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种 热处理工艺。 2. 合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 3. 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层， 然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。 4. 马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。三、填空题1. 共析钢中奥氏体的形成过程是：（ ），（ ），残余 Fe 3 C 溶解，奥氏体均匀化。 2. 氰化处理是将（ ），（ ）同时渗入工件表面的一种化学热处理方法。 3. 化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即（ ），（ ），活性原子继续向工 件内部扩散。 4. 马氏体是碳在（ ）中的（ ）组织。5. 在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（ ）和（ ）两个基本过程来完成的。 6. 钢的中温回火的温度范围在（ ），回火后的组织为（ ）。 7. 共析钢中奥氏体的形成过程是：奥氏体形核，奥氏体长大，（ ），（ ）。 8. 钢的低温回火的温度范围在（ ），回火后的组织为（ ）。 9. 在钢的回火时，随着回火温度的升高，淬火钢的组织转变可以归纳为以下四个阶段：马 氏体的分解，残余奥氏体的转变，（ ），（ ）。 10. 钢的高温回火的温度范围在（ ），回火后的组织为（ ）。 11. 根据共析钢的 C 曲线，过冷奥氏体在 A1 线以下等温转变所获得的组织产物是（ ）和贝 氏体型组织。 12. 常见钢的退火种类有：完全退火，（ ）和（ ）。 13. 根据共析钢的 C 曲线，过冷奥氏体在 A1 线以下转变的产物类型有（ ），（ ）和马氏 体型组织。 14. 材料在一定的淬火剂中能被淬透的（ ）越大，表示（ ）越好。 15. 化学热处理的基本过程，均有以下三个阶段组成，即（ ），活性原子被工件表面吸收， （ ）。四、改正题1. 临界冷却速度是指过冷奥氏体向马氏体转变的最快的冷却速度。 2. 弹簧经淬火和中温回火后的组织是回火索氏体。 3. 低碳钢和某些低碳合金钢，经球化退火后能适当提高硬度，改善切削加工。 4. 完全退火主要应用于过共析钢。 5. 去应力退火是将工件加热到 Ac3 线以上，保温后缓慢地冷却下来地热处理工艺。 6. 减低硬度的球化退火主要适用于亚共析钢。 7. 在生产中，习惯把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为预备热处理。 8. 除钴之外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性，使 C 曲线左移。 9. 马氏体硬度主要取决于马氏体中的合金含量。 10.晶粒度是用来表示晶粒可承受最高温度的一种尺度。 11.钢的热处理后的最终性能，主要取决于该钢的化学成分。 12.钢的热处理是通过加热，保温和冷却，以改变钢的形状，尺寸，从而改善钢的性能的一 种工艺方法。 13.热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。 14.过共析钢完全退火后能消除网状渗碳体。 15.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。 16.调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。 17.马氏体转变的 Ms 和 Mf 温度线，随奥氏体含碳量增加而上升。五、简答题1. 指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织。 （ 1 ） 20CrMnTi 制造传动齿轮 （ 2 ） T12 钢制造铣刀 钢制造主轴，其加工工艺的路线为： 下料—锻造—退火—粗加工— 2. 用 45 钢制造主轴，其加工工艺的路线为： 下料—锻造—退火—粗加工—调质处理 试 问： 调质处理的作用。 （ 1 ）调质处理的作用。 调质处理加热温度范围。 （ 2 ）调质处理加热温度范围。3. 热处理的目是什么？有哪些基本类型？ 4. 简述过冷奥氏体等温转变组织的名称及其性能。 5. 氮化处理与渗碳处理相比有哪些特点。 什么叫退火？其主要目的是什么？ 6. 什么叫退火？其主要目的是什么？ 什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？ 7. 什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？ 什么叫淬火？其主要目的是什么？ 8. 什么叫淬火？其主要目的是什么？ 9. 淬火钢采用低温或高温回火各获得什么组织？其主要应用在什么场合？ 10. 指出过共析钢淬火加热温度的范围，并说明其理由。 11. 球化退火的目的是什么？主要应用在什么场合？ 12. 共析钢的奥氏体形成过程可归纳为几个阶段？第五章 工业用钢 一、选择题1. 欲要提高 18－8 型铬镍不锈钢的强度，主要是通过（ ）。 A．时效强化方法 B．固溶强化方法 C．冷加工硬化方法 D．马氏体强化方法 钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（ 使用。 2.20CrMnTi 钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（ ）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 3.大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用， 其中细化晶粒作用最为显著的有 ） （ 。 A．Mn,P B．Mn,Ti C．Ti,V D．V,P 4.除（ ）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 A．Co B．Cr C．Mn D．Ti二、填空题1.高速工具钢经高温淬火加多次回火后，具有很高的（ ）和较好的（ ）。 2.不锈钢按其金相显微组织不同，常用的有以下三类：（ ），（ ），奥氏体型不锈钢。三、改正题1.高锰钢加热到 ℃,淬火后可获得单相马氏体组织 淬火后可获得单相马氏体组织。 1.高锰钢加热到 ℃,淬火后可获得单相马氏体组织。 钢是一种马氏体不锈钢。 2.1Cr18Ni9 钢是一种马氏体不锈钢。 钢是合金结构钢。 3.5CrNiMo 钢是合金结构钢。 钢是合金渗碳钢。 4.40Cr 钢是合金渗碳钢。 钢是合金调质钢。 5.20CrMnTi 钢是合金调质钢。 是专用的合金工具钢。 6.GCr15 是专用的合金工具钢。 钢是奥氏体不锈钢。 7.1Cr13 钢是奥氏体不锈钢。 钢是不锈钢。 8.W18Cr4V 钢是不锈钢。四、简答题1.指出下列牌号是哪种钢？其含碳量约多少？ 20、9siCr、40Cr、5CrMnMo 2.试说明下列合金钢的名称及其主要用途。 W18Cr4V、5CrNiMo3.指出下列牌号是哪类钢？其含碳量约多少？ T9A、GCr15、30、20Cr 4.合金元素在钢中主要作用有哪些？ 5.试说明下列牌号的名称。 1Cr18Ni9、2Cr13、ZGMn13-1、4Cr9si12第六章 有色金属及其合金 一、选择题1. 淬火加时效处理是（ ）合金强化的主要途经。 A．形变铝合金 B．铸造铝合金 C．黄钢 D．青铜 2. 普通黄铜在（ ）介质中，易产生腐蚀导致的自裂现象。 A．氮 B．氨 C．碱 D．酸二、改正题1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 形变铝合金牌号中，字首用“LF”表示硬铝合金。 硬铝合金牌号（如 LY12）中的数字“12”表示强度值。 铜合金牌号中，字首“H”表示青铜。 形变铝合金牌号中，字首“LD”表示超硬铝合金。 形变铝合金牌号中，字首“LC”表示锻铝合金。 铜合金牌号中，字首“Q”表示黄铜。 形变铝合金牌号中，字首“LY”表示防锈铝合金。 普通黄铜是铜和铅组成的二元合金。三 、简答题1.试说明下列有色金属代号的意思： H70、LY11、LD7、QSn4—3 简述固溶强化、弥散硬化、时效硬化产生的原因及它们之间的区别。 2. 简述固溶强化、弥散硬化、时效硬化产生的原因及它们之间的区别。 3.简述下列零件进行时效处理的意义与作用。 （1）形状复杂的大型铸件在 500-600℃进行时效处理。 （2）铝合金件淬火后于 140℃进行时效处理。 （3）T10A 钢制造的高精度丝杠于 150℃进行时效处理。 4.指出下列合金的代号意义及主要用途。 （1）ZL102、 ZL201、ZL302、ZL401 （2）LF21、LY12、LC4、LD7 （3）H70、ZH59、ZHSi80-3 （4）ZQSn6-6-3、ZQA19-4、ZQPb30、QBe2 （5）ZChSnSb11-6、ZChPbSb16-16-2第七章 非铁金属及其合金一、选择题 1. 淬火加时效处理是（ ）合金强化的主要途经。 A．形变铝合金 B．铸造铝合金 C．黄钢D．青铜2. 普通黄铜在（ ）介质中，易产生腐蚀导致的自裂现象。 A．氮 B．氨 C．碱 D．酸二、改正题1.形变铝合金牌号中，字首用“LF”表示硬铝合金。 2.硬铝合金牌号（如 LY12）中的数字“ 12” 表示强度值。 3.铜合金牌号中，字首“H”表示青铜。 4.形变铝合金牌号中，字首“LD”表示超硬铝合金。 5.形变铝合金牌号中，字首“LC”表示锻铝合金。 6.铜合金牌号中，字首“Q”表示黄铜。 7.形变铝合金牌号中，字首“LY”表示防锈铝合金。 8.普通黄铜是铜和铅组成的二元合金。三 、简答题1.试说明下列有色金属代号的意思： H70、LY11、LD7、QSn4—3 2.简述固溶强化、弥散硬化、时效硬化产生的原因及它们之间的区别。 3.简述下列零件进行时效处理的意义与作用。 （1）形状复杂的大型铸件在 500 -600℃ 进行时效处理。 （2）铝合金件淬火后于 140℃ 进行时效处理。 （3）T 10A 钢制造的高精度丝杠于 150℃ 进行时效处理。 4.指出下列合金的代号意义及主要用途。 （1）ZL102、 ZL201、ZL302、ZL401 （2）LF21、LY12、LC4、LD7 （3）H70、ZH59、ZHSi80-3 （4）ZQSn 6-6-3 、 ZQA19-4、ZQPb30、QBe2 （5）ZChSnSb11-6、ZChPbSb16-16-2第八章 常用非金属材料一、 名词解释 1.高分子化合物 2.非金属材料 3.工程塑料。 二、简答题 1．何谓热固性塑料和热塑性塑料？举例说明其用途。 2．塑料由哪些组成物组成的？其性能如何？举例说明工程塑料的应用实例。 3．何谓橡胶？其性能如何？举出三种常用橡胶在工业中的应用实例。 4．何谓陶瓷？其性能如何？举出三种常用陶瓷在工业中的应用实例。 5．何谓复合材料？其性能如何？举出三种常用复合材料在工业中的应用实例。第九章 铸造生产 一、 名词解释1.铸造 2. 砂型铸造 3.造型 4.造芯 5.浇注系统 6.流动性 7.收缩性 8.特种铸造 9. 压力铸造二、 填空题1.特种铸造包括_____ 铸造、_____ 铸造、_____ 铸造、_____ 铸造等。 2.型砂和芯砂主要由______ 砂、_____ 和_____ 组成。 3.造型材料应具备的性能有___ 性、___ 性、___ 性、___性、___性等。 4.手工造型方法有：___ 造型、___ 造型、____ 造型、__ 造型、___ 造型、____ 造型和 _____ 造型等。 5.浇注系统由 ______、______ 、______ 和______ 组成。三、选择题1. 铸造合金在凝固过程中，液、固相混杂的双相区域的宽窄，即凝固区域的宽度，对合金 的流动性有较大的影响。下列不会影响到凝固区域宽度的因素是：（ ） A.铸型的激冷能力 B.合金的凝固温度范围 C.合金的导热系数 D.合金的固态收缩量 2. 目前砂型铸造仍在金属毛坯的制造中占有相当的份额，其主要原因是：（ ） A. 毛坯的机械性能高 B. 毛坯的成品率高 C. 生产成本低 D. 生产的自动化程度高 3. 金属型铸造和压力铸造要特别注意开型时间，即铸件出模时间，这主要是由于：（ ） A.铸件的冷却速度快，铸型退让性差 B.铸件结构复杂，起模困难 C.铸件刚性差，出模时容易变形 D.铸件容易产生夹砂缺陷 4. 铸造合金在凝固过程中，液、固相混杂的双相区域的宽窄，即凝固区域的宽度，对合金 的流动性有较大的影响。下列不会影响到凝固区域宽度的因素是：（ ） A. 铸型的激冷能力 B.合金的凝固温度范围 C.合金的导热系数 D.合金的固态收缩量 5. 在选择铸型分型面时，应尽量做到：（ ） A.使型腔均分于各砂箱中 B.采用两个或两个以上的分型面 C.使分型面为非平直的面 D.使分型面为一个平直面， 且使型腔全部或大部位于同一砂箱中 6. 形状较复杂的毛坯，尤其是具有复杂内腔的毛坯，最合适的生产方法是：（ ） A. 模型锻造 B. 焊接 C. 铸造 D. 热挤压 7. 铸铁的铸造工艺性比铸钢的要好，其主要原因是： ） （ A. 铸铁的浇注温度高，凝固温度范围小，收缩率大 B. 铸铁的浇注温度低，凝固温度范围小，收缩率小 C. 铸铁的浇注温度低，凝固温度范围大，收缩率小 D. 铸铁的浇注温度高，凝固温度范围大，收缩率大 8. 铸造合金在凝固过程中，液、固相混杂的双相区域的宽窄，即凝固区域的宽度，对合金 的流动性有较大的影响。下列不会影响到凝固区域宽度的因素是：（ ） A.铸型的激冷能力 B.合金的凝固温度范围 C.合金的导热系数 D.合金的固态收缩量五、判断题1.为了保证良好的铸造性能，铸造合金，如铸造铝合金和铸铁等，往往选用接近共晶成分的 合金。 2.金属型铸造由于采用的是金属的铸型，适合于高熔点合金，如耐热钢、磁钢等，的铸造生 产。 3.为保证压力铸造所生产铸件的使用性能，须安排热处理以消除铸造内应力、改善组织。 4.大型铸件中，组织致密程度存在较大的差异，如以分型面为界，往往是铸件上半部分的质 量较好。 5.机器造型应采用两箱造型，即只能有一个分型面。6.采用型芯可以制造出各种复杂的铸件，因此，设计铸件结构时可考虑尽量多地采用型芯。 7.浇注温度越高，合金的流动性越好；因此，铸造生产中往往采用较高的浇注温度。六、问答题1.铸造生产有哪些优缺点 ? 2.零件、铸件和模样三者在形状和尺寸上有哪些区别 ? 3.选择铸件分型面时，应考虑哪些原则 ? 4.绘制铸造工艺图时应确定哪些主要的工艺参数 ? 5.铸件上产生缩孔的根本原因是什么 ? 顺序凝固为什么能避免缩孔缺陷? 6.冒口有什么作用？如何设置冒口？ 7.设计铸件结构，应遵循哪些原则？ 8.比较铸铁、铸钢、铸造有色金属的铸造性能？第十章 锻压生产 一、名词解释1.冷变形强化 2.再结晶 3.余块 4.热加工 5.可锻性 6.锻造流线 7.锻造比二、填空题1.________与___________是衡量锻造性优劣的两个主要指标， ___________愈高， _________ 愈小金属的可锻性就愈好。 2. 随着金属冷变形程度的增加， 材料的强度和硬度 ___________， 塑料和韧性___________。 使金属的可锻性___________ 3.锻造之前加热的目的是 ___________，锻造之后会形成___________组织。 4.金属缩性变形过程的实质就是 _______过程，随着变形程度的增加，位错密度_______； 缩性变形抗为___________。 5.自由锻零件应尽量避免 ___________、___________、___________结构。 6.弯曲件的弯曲边长度应大于 ___________，否则不易形成。 7.弯曲件的弯曲半径应大于 ___________，以免弯裂。 8.弯曲件弯曲后，由于有 _______现象，所以弯曲模角度应比弯曲就件弯曲角度_____一个 回弹角 α。三、判断题1.细晶粒组织的可锻性优于粗晶粒组织。 2.非合金钢中碳的质量分数愈低，可锻性就愈差。 3.零件工作时的切应力应与锻造流线方向一致。 4.常温下进行的变形为冷变形，加热后进行的变形为热变形。 5. 因锻造之前进行了加热，所以任何材料均可以进行锻造。 6.冲压件材料应具有良好的塑性。 7.弯曲模的角度必须与冲压弯曲件的弯曲角度相同。 8. 落料符合冲孔的工序方法相同，只是工序目的不同。四、选择题1. 某种合金的塑性较低，但需采用压力加工方法提高其性能，应选用（ ）方法成形。A.轧制 B.拉拔 C.挤压 D.自由锻造 2. 在设计和制造零件时，应使其工作时的最大正应力与锻件的纤维方向： ） （ A.呈 45 度角 B.垂直 C.平行 D.垂直或平行均可 3. 镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移均属于（ ） 。 A.精整工序 B.辅助工序 C.基本工序 D.无法分类 4. 在设计和制造零件时，应使其工作时的最大正应力与锻件的纤维方向： ） （ A.呈 45 度角 B.垂直 C.平行 D.垂直或平行均可 5. 锻造圆柱齿轮坯 100 件，为提高生产率，拟采用胎模锻。应选用的胎模是（ ） A.筒模 B.合模 C.扣模 D.三者均可 6. 锤上模锻时，能使坯料某一部分截面减小而使另一部分截面增大的模膛是（ ） A.拔长模膛 B.滚压模膛 C.切断模膛 D.弯曲模膛 7. 设计落料模具时，应使（ ） 。 A.凸模刃口尺寸等于落料件尺寸 B.凹模刃口尺寸等于落料件尺寸 C.凸模刃口 尺寸等于落料件尺寸加上模具间隙 D.凹模刃口尺寸等于落料件尺寸加上模具间隙 8．大批量生产小型圆筒形拉深件时，应选用（ ）。 A 简单模 B 连续模 C 复合模 D 三者均可 9. 镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移均属于（ ） 。 A.精整工序 B.辅助工序 C.基本工序 D.无法分类五、简答题1.如何确定锻造温度的范围？ 2.冷变形强化对锻压加工有何影响？如何消除？ 3. 为什么要“趁热打铁”？ 4.自由锻零件结构工艺性有那些基本要求？ 5.对拉深件如何防止皱折和拉裂？第十一章 焊接生产 一、选择题1. CO2 气体保护焊电弧热量集中，热影响区较小，且 CO2 价格便宜，主要适用于焊接（ ） 。 A.低碳钢与低合金结构钢 B.高强钢 C.有色金属及其合金 D.非金属材料 2. 采用手工电弧焊方法焊接重要的焊接结构时，通常选用碱性焊条，原因是（ ） 。 A.焊缝成形好 B.焊接电弧稳定 C.焊接接头抗裂性能好 D.交、直流电焊机都 可以使用 3. 焊接时加热、加压或两者并用的目的是（ ） 。 A.促使两个分离的焊件表面紧密接触 B..检测焊件的性能 C.使被连接件熔化 D.便于焊接操作 4. 电渣焊是一种熔化焊方法，其焊接热源是（ ） 。 A.焊接电弧 B.电流通过液态熔渣时所生产的电阻热 C.光能 D.电流通过工件 时所生产的电阻热 5. 采用手工电弧焊方法焊接重要的焊接结构时，通常选用碱性焊条，原因是（ ） 。 A 焊缝成形好 B 焊接电弧稳定 C 焊接接头抗裂性能好 D 交、直流电焊机都可 以使用 6. 焊接与其他连接方法的本质区别是（ ） 。A.所采用的热源不同 只能连接金属材料B.使被连接件之间形成原子间的结合C.所用压力不同 D.二、判断题1.熔化焊时，由于焊接熔池体积小，结晶速度极快，故焊缝的化学成分很均匀。 A.正确 B.错误 2.酸性焊条具有良好的焊接工艺性能，如稳弧好、脱渣性强、焊接时飞溅小、焊缝成形美观 等，故高强钢的焊接应采用酸性焊条。 A.正确 B.错误 3.根据实现原子间结合途径的不同，焊接方法通常分为熔化焊、压力焊和钎焊三类。 A.正确 B.错误 4.由于焊接冶金过程的特点，为保证焊接质量，焊接时必须对焊接区进行有效的保护。 A.正确 B.错误三、思考题1.钎焊与焊接在本质上有何区别？ 2.焊条药皮中常用什么材料作稳弧剂？为什么焊条药皮中的稳弧剂能稳定焊接电弧的燃 烧？ 3.叙述常见焊接方法的工艺特点？ 4.为什么用碳当量法判断钢材的焊接性只是一种近似的方法？ 5.铸铁焊补时容易出现哪些焊接缺陷？焊接铸铁的方法有哪些？焊接时应注意什么问题？ 6.常用的控制和矫正焊接变形的方法有哪些？ 7.焊接热影响区分几个组织变化区？各有哪些特点？ 8.常见的焊接缺陷有哪些？什么缺陷危害性最大？第十二章 零件材料的选择与毛坯的选用 一、填空题1. 2. 3. 4. 选材的一般原则是在满足 的前提下，再应考虑_______。 零件的疲劳失效过程可分为 _______、_____ 、______ 三个阶段。 零件的变形失效有 _____、_______ 、_____ 。 零件常用的毛坯包括_______ 、___________ 、______等。二、热处理应用1 ．某齿轮要求具有良好的综合力学性能，表面硬度 50~55HRC ，选择 45 钢制造。加工工 艺路线为 : 下料—锻造—热处理—机械粗加工—热处理—机械精加工—热处理—精磨。试 说明工艺路线中各热处理工序的名称、目的。 2 ．拟用 T12 钢制成锉刀，其工艺路线如下：锻打—热处理—机械加工—热处理—精加工。 试写出各热处理工序的名称，并制定最终热处理工艺。三、综合练习1. 有一大型矿山载重汽车变速箱齿轮，传递功率大，受到大的冲击、极大的摩擦，对齿轮 的要求为： 心部应很高的冲击韧性及强度， 齿轮表面应有高的硬度、 耐磨性及高的疲劳强度。 其材料为合金钢： 20CrMnTi 。试安排工艺路线及热处理工序位置。2. 有一轴类零件承受较大的冲击力、变动载荷，其失效形式主要是：过量变形与疲劳断裂， 要求材料具有高的强度、疲劳强度、较好的塑性与韧性，即要求较好的综合力学性能，轴上 有一部位应耐磨、耐疲劳。试选择材料并安排热处理工序位置。复习题参考答案第一章 金属的晶体结构与结晶 1.解释下列名词 1.解释下列名词点缺陷, 线缺陷, 面缺陷, 亚晶粒, 亚晶界, 刃型位错, 单晶体, 多 晶体, 过冷度, 自发形核, 非自发形核, 变质处理, 变质剂. 答:点缺陷:原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位间隙原子,置换 原子等. 线缺陷:原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大,而在其余两个方向上的尺寸 很小.如位错. 面缺陷:原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小.如 晶界和亚晶界. 和 亚晶粒:在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并非完全一致,而是存在着许多尺寸很小,位 向差很小的小晶块,它们相互镶嵌而成晶粒,称亚晶粒. 亚晶界:两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界. 刃型位错:位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成.滑移部 分与未滑移部分的交界线即为位错线.如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面,多余 半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口,故称&刃型位错&. 单晶体:如果一块晶体,其内部的晶格位向完全一致,则称这块晶体为单晶体. 多晶体:由多种晶粒组成的晶体结构称为&多晶体&. 过冷度:实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度. 自发形核:在一定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规则排列的结晶核心. 非自发形核:是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核. 变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的 固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为 变质处理. 变质剂:在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂.2.常见的金属晶体结构有哪几种 α-Fe,γ- Fe,Al,Cu,Ni, 2.常见的金属晶体结构有哪几种 Fe,γ各属何种晶体结构？ Pb, Cr, V,Mg,Zn 各属何种晶体结构？答:常见金属晶体结构:体心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格; α-Fe,Cr,V属于体心立方晶格; γ-Fe ,Al,Cu,Ni,Pb属于面心立方晶格; Mg,Zn属于密排六方晶格;3.配位数 致密度可以用来说明哪些问 3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？ 配位数 致密度可以用来说明哪些问题答:用来说明晶体中原子排列的紧密程度.晶体中配位数和致密度越大,则晶体中原子排列越 和 紧密. 4.晶面指数和晶向指数有什么不同 和 答:晶向是指晶格中各种原子列的位向,用晶向指数来表示,形式为;晶面是指晶格中不同方 位上的原子面,用晶面指数来表示,形式为. 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 和 答: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崎变,从而使晶体强度增加.同时晶体缺陷的存在还 和 会增加金属的电阻,降低金属的抗腐蚀性能. 6.为何单晶体具有各向异性,而多晶体在一般情况下不显示出各向异性 答:因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同,造成原子间结合力不同,因而表现出各向异 性;而多晶体是由很多个单晶体所组成,它在各个方向上的力相互抵消平衡,因而表现各向同 性. 7.过冷度与冷却速度有何关系 它对金属结晶过程有何影响 对铸件晶粒大小有何影响 答:①冷却速度越大,则过冷度也越大.②随着冷却速度的增大,则晶体内形核率和长大速度 和 都加快,加速结晶过程的进行,但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢,因为这时原子的 扩散能力减弱.③过冷度增大,ΔF大,结晶驱动力大,形核率和长大速度都大,且N的增加比G 和 增加得快,提高了N与G的比值,晶粒变细,但过冷度过大,对晶粒细化不利,结晶发生困难. 8.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 和 答:①金属结晶的基本规律是形核和核长大.②受到过冷度的影响,随着过冷度的增大,晶核 和 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;同时外来难熔杂质以及振动 和 和搅拌的方法也会增大形核率. 9.在铸造生产中,采用哪些措施控制晶粒大小 在生产中如何应用变质处理 答:①采用的方法:变质处理,钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶 粒大小.②变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非 自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒.③机械 振动,搅拌.第二章 金属的塑性变形与再结晶 1.解释下列名词: 1.解释下列名词: 解释下列名词加工硬化,回复,再结晶,热加工,冷加工. 答:加工硬化:随着塑性变形的增加,金属的强度,硬度迅速增加;塑性,韧性迅速下降的现象. 回复:为了消除金属的加工硬化现象,将变形金属加热到某一温度,以使其组织和性能发生变 和 化.在加热温度较低时,原子的活动能力不大,这时金属的晶粒大小和形状没有明显的变化, 和 只是在晶内发生点缺陷的消失以及位错的迁移等变化,因此,这时金属的强度,硬度和塑性等 和 机械性能变化不大,而只是使内应力及电阻率等性能显著降低.此阶段为回复阶段. 再结晶:被加热到较高的温度时,原子也具有较大的活动能力,使晶粒的外形开始变化.从破 碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒.和变形前的晶粒形状相似,晶格类型相同,把这一阶段称为 和 &再结晶&. 热加工:将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工.冷加工:在再结晶温度以下进行的压力加工.2.产生加工硬化的原因是什么 2.产生加工硬化的原因是什么 加工硬化在金属加工中有什 么利弊答:①随着变形的增加,晶粒逐渐被拉长,直至破碎,这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒,变 形愈大,晶粒破碎的程度愈大,这样使位错密度显著增加;同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉 长而被拉长.因此,随着变形量的增加,由于晶粒破碎和位错密度的增加,金属的塑性变形抗 和 力将迅速增大,即强度和硬度显著提高,而塑性和韧性下降产生所谓&加工硬化&现象.②金属 和 和 的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难,如钢板在冷轧过程中会越轧越硬,以致最 后轧不动.另一方面人们可以利用加工硬化现象,来提高金属强度和硬度,如冷拔高强度钢丝 和 就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的.加工硬化也是某些压力加工工艺 能够实现的重要因素.如冷拉钢丝拉过模孔的部分,由于发生了加工硬化,不再继续变形而使 变形转移到尚未拉过模孔的部分,这样钢丝才可以继续通过模孔而成形. 3.划分冷加工和热加工的主要条件是什么 和 答:主要是再结晶温度.在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工,产生加工硬化现象;反 之为热加工,产生的加工硬化现象被再结晶所消除. 4.与冷加工比较,热加工给金属件带来的益处有哪些 答:(1)通过热加工,可使铸态金属中的气孔焊合,从而使其致密度得以提高. (2)通过热加工,可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎,从而使晶粒细化,机械性能提高. 和 (3)通过热加工,可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变,使它们沿着变形的 和 方向细碎拉长,形成热压力加工&纤维组织&(流线),使纵向的强度,塑性和韧性显著大于横向. 和 如果合理利用热加工流线,尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致,而与外加 切应力或冲击力相垂直,可提高零件使用寿命. 5.为什么细晶粒钢强度高,塑性,韧性也好 答:晶界是阻碍位错运动的,而各晶粒位向不同,互相约束,也阻碍晶粒的变形.因此,金属的 晶粒愈细,其晶界总面积愈大,每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多,对塑性变形的抗力也 愈大.因此,金属的晶粒愈细强度愈高.同时晶粒愈细,金属单位体积中的晶粒数便越多,变形 时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生,产生较均匀的变形,而不致造成局部的应力 集中,引起裂纹的过早产生和发展.因此,塑性,韧性也越好. 和 6.金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什么变化 和 答:①晶粒沿变形方向拉长,性能趋于各向异性,如纵向的强度和塑性远大于横向等;②晶粒 和 破碎,位错密度增加,产生加工硬化,即随着变形量的增加,强度和硬度显著提高,而塑性和韧 和 和 性下降;③织构现象的产生,即随着变形的发生,不仅金属中的晶粒会被破碎拉长,而且各晶 粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动,转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于 大体一致,产生织构现象;④冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部 分和各晶粒间的变形不均匀,金属内部会形成残余的内应力,这在一般情况下都是不利的,会 和 引起零件尺寸不稳定. 7.分析加工硬化对金属材料的强化作用 答:随着塑性变形的进行,位错密度不断增加,因此位错在运动时的相互交割,位错缠结加剧, 使位错运动的阻力增大,引起变形抗力的增加.这样,金属的塑性变形就变得困难,要继续变 形就必须增大外力,因此提高了金属的强度.8. 已 知 金 属 钨 , 铁 , 铅 , 锡 的 熔 点 分 别 为 3380℃,1538℃,327℃,232℃,试计算这些金属的最低再结 3380℃,1538℃,327℃,232℃, 试计算这些金属的最低再结 晶温度, 并分析钨和铁在 1100℃下的加工 下的加工, 晶温度 , 并分析钨 铁在 1100℃ 下的加工 , 铅 和锡在室温 锡在室温 (20℃)下的加工各为何种加工 (20℃)下的加工各为何种加工答 :T 再 =0.4T 熔 ; 钨 T 再 =[0.4*()]-273=1188.2℃; 铁 T 再 =[0.4*()]-273=451.4℃; 铅 T 再 =[0.4*(327+273)]-273=-33℃; 锡 T 再 =[0.4*(232+273)]-273=-71℃.由于钨T再为1188.2℃&1100℃,因此属于热加工;铁T再为 451.4℃&1100℃,因此属于冷加工;铅T再为-33℃&20℃,属于冷加工;锡T再为-710.6%C(2)按质量分类:即含有杂质元素S,P的多少分类: 普通碳素钢:S≤0.055% P≤0.045% 优质碳素钢:S,P≤0.035~0.040% 高级优质碳素钢:S≤0.02~0.03%;P≤ 0.03~0.035% (3)按用途分类 碳素结构钢:用于制造各种工程构件,如桥梁,船舶,建筑构件等,及机器零件,如齿轮,轴,连 杆,螺钉,螺母等. 碳素工具钢:用于制造各种刀具,量具,模具等,一般为高碳钢,在质量上都是优质钢或高级优 质钢. 牌号的表示方法:(1)普通碳素结构钢: 用Q+数字表示,&Q&为屈服点,&屈&汉语拼音,数字表示屈服点数值.若牌号后面标注字母 A,B,C,D,则表示钢材质量等级不同, A,B,C,D质量依次提高,&F&表示沸腾钢,&b&为半镇静钢, 不标&F&和&b&的为镇静钢. 和 (2)优质碳素结构钢: 牌号是采用两位数字表示的,表示钢中平均含碳量的万分之几.若钢中含锰量较高,须将锰元 素标出, (3)碳素工具钢: 这类钢的牌号是用&碳&或&T&字后附数字表示.数字表示钢中平均含碳量的千分之几.若为高 级优质碳素工具钢,则在钢号最后附以&A&字.19.低碳钢, 19.低碳钢,中碳钢及高碳钢是如何根据含碳量划分的 分别 低碳钢 举例说明他们的用途答:低碳钢:含碳量小于或等于0.25%的钢;08,10,钢,塑性,韧性好,具有优良的冷成型性能和 和 焊接性能,常冷轧成薄板,用于制作仪表外壳,汽车和拖拉机上的冷冲压件,如汽车车身,拖拉 和 机驾驶室等;15,20,25钢用于制作尺寸较小,负荷较轻,表面要求耐磨,心部强度要求不高的 渗碳零件,如活塞钢,样板等. 中碳钢:含碳量为0.30~0.55%的钢 ;30,35,40,45,50钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良 好的综合机械性能,即具有较高的强度和较高的塑性,韧性,用于制作轴类零件; 和 高碳钢:含碳量大于0.6%的钢 ;60,65钢热处理(淬火+高温回火)后具有高的弹性极限,常用 作弹簧.T7,T8,用于制造要求较高韧性,承受冲击负荷的工具,如小型冲头,凿子,锤子等 .T9,T10,T11, 用 于 制 造 要 求 中 韧 性 的 工 具 , 如 钻 头 , 丝 锥 , 车 刀 , 冲 模 , 拉 丝 模 , 锯 条.T12,T13,钢具有高硬度,高耐磨性,但韧性低,用于制造不受冲击的工具如量规,塞规,样 板,锉刀,刮刀,精车刀等.20.下列零件或工具用何种碳钢制造: 手锯锯条,普通螺钉, 20. 下列零件或工具用何种碳钢制造:手锯锯条 , 普通螺钉 , 下列零件或工具用何种碳钢制造 车床主轴. 车床主轴.答: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30,35,40,45,50.21.指出下列各种钢的类别, 符号,数字的含义, 21. 指出下列各种钢的类别,符号 , 数字的含义 , 主要特点及 指出下列各种钢的类别 用途: 用途:Q235-AF,Q235-C,Q195-B,Q255-D,40,45,08,20,20R,20G,T8,T10A,T12A 答:Q235-AF:普通碳素结构钢,屈服强度为235MPa的A级沸腾钢. Q235-C:屈服强度为235MPa的C级普通碳素结构钢, Q195-B: 屈服强度为195MPa的B级普通碳素结构钢, Q255-D: 屈服强度为255MPa的D级普通碳素结构钢, Q195,Q235含碳量低,有一定强度,常扎制成薄板,钢筋,焊接钢管等,用于桥梁,建筑等钢结构, 也可制造普通的铆钉,螺钉,螺母,垫圈,地脚螺栓,轴套,销轴等等, Q255钢强度较高,塑性,韧性较好,可进行焊接.通常扎制成型钢,条钢和钢板作结构件以及制 和 造连杆,键,销,简单机械上的齿轮,轴节等. 40:含碳量为0.4%的优质碳素结构钢. 45含碳量为0.45%的优质碳素结构钢. 40,45钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合机械性能,即具有较高的强度和较高的 和 塑性,韧性,用于制作轴类零件. 08:含碳量为0.08%的优质碳素结构钢.塑性,韧性好,具有优良的冷成型性能和焊接性能,常 和 冷轧成薄板,用于制作仪表外壳,汽车和拖拉机上的冷冲压件,如汽车车身,拖拉机驾驶室等. 和 20:含碳量为0.2%的优质碳素结构钢.用于制作尺寸较小,负荷较轻,表面要求耐磨,心部强度 要求不高的渗碳零件,如活塞钢,样板等. 20R:含碳量为0.2%的优质碳素结构钢,容器专用钢. 20G:含碳量为0.2%的优质碳素结构钢,锅炉专用钢. T8:含碳量为0.8%的碳素工具钢.用于制造要求较高韧性,承受冲击负荷的工具,如小型冲头, 凿子,锤子等. T10A:含碳量为1.0%的高级优质碳素工具钢.用于制造要求中韧性的工具,如钻头,丝锥,车刀, 冲模,拉丝模,锯条. T12A:含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢.具有高硬度,高耐磨性,但韧性低,用于制造不受 冲击的工具如量规,塞规,样板,锉刀,刮刀,精车刀.第五章 钢的热处理 1.何谓钢的热处理 1. 何谓钢的热处理 钢的热处理操作有哪些基本类型 试说 明热处理同其它工艺过程的关系及其在机械制造中的地位 和作用. 作用. 作用答:(1)为了改变钢材内部的组织结构,以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的 和 一种综合的热加工工艺过程. (2)热处理包括普通热处理和表面热处理;普通热处理里面包括 退火,正火,淬火和回火,表 和 和 面热处理包括表面淬火和化学热处理,表面淬火包括火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火, 和 和 化学热处理包括渗碳,渗氮和碳氮共渗等. 和 (3)热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序.一个毛坯件经过预备热处理,然后进行切 削加工,再经过最终热处理,经过精加工,最后装配成为零件.热处理在机械制造中具有重要 的地位和作用,适当的热处理可以显著提高钢的机械性能,延长机器零件的使用寿命.热处理 和 工艺不但可以强化金属材料,充分挖掘材料潜力,降低结构重量,节省材料和能源,而且能够 和 提高机械产品质量,大幅度延长机器零件的使用寿命,做到一个顶几个,顶十几个.此外,通过 热处理还可使工件表面具有抗磨损,耐腐蚀等特殊物理化学性能.2.解释下列名词: 2.解释下列名词: 解释下列名词1)奥氏体的起始晶粒度,实际晶粒度,本质晶粒度; 1)奥氏体的起始晶粒度,实际晶粒度,本质晶粒度; 奥氏体的起始晶粒度答:(1)起始晶粒度:是指在临界温度以上,奥氏体形成刚刚完成,其晶粒边界刚刚接触时的晶 粒大小. (2)实际晶粒度:是指在某一具体的热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸. (3)本质晶粒度:根据标准试验方法,在930±10℃保温足够时间(3-8小时)后测定的钢中晶粒 的大小.2)珠光体,索氏体,屈氏体,贝氏体,马氏体; 2)珠光体,索氏体,屈氏体,贝氏体,马氏体; 珠光体答:珠光体:铁素体和渗碳体的机械混合物. 和 索氏体:在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体. 屈氏体:在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体. 贝氏体:过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物. 和 和 马氏体:碳在α-Fe中的过饱和固溶体. 和3)奥氏体,过冷奥氏体,残余奥氏体; 3)奥氏体,过冷奥氏体,残余奥氏体; 奥氏体答:奥氏体: 碳在中形成的间隙固溶体. 过冷奥氏体: 处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体. 残余奥氏体:M转变结束后剩余的奥氏体.4)退火,正火, 4)退火,正火,淬火,回火,冷处理,时效处理(尺寸稳定处理); 退火 回火,冷处理,时效处理(尺寸稳定处理);答:退火:将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后,以十分缓慢的 冷却速度(炉冷,坑冷,灰冷)进行冷却的一种操作.正火:将工件加热到Ac3或Accm以上30～80℃,保温后从炉中取出在空气中冷却. 淬火:将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃,保温一定时间,然后快速冷却(一般为油冷或水 冷),从而得马氏体的一种操作. 回火:将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度,保温一定时间后,冷却到室温的一种操作. 冷处理:把冷到室温的淬火钢继续放到深冷剂中冷却,以减少残余奥氏体的操作. 时效处理:为使二次淬火层的组织稳定,在110~150℃经过6~36小时的人工时效处理,以使组 织稳定.5)淬火临界冷却速度(Vk),淬透性,淬硬性; 5)淬火临界冷却速度(Vk),淬透性,淬硬性; 淬火临界冷却速度(Vk),淬透性答:淬火临界冷却速度(Vk):淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度. 淬透性:钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力. 淬硬性:钢在淬火后获得马氏体的最高硬度.6)再结晶,重结晶; 6)再结晶,重结晶; 再结晶答:再结晶:金属材料加热到较高的温度时,原子具有较大的活动能力,使晶粒的外形开始变 化.从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒.和变形前的晶粒形状相似,晶格类型相同,把这一 和 阶段称为&再结晶&. 重结晶:由于温度变化,引起晶体重新形核,长大,发生晶体结构的改变,称为重结晶.7)调质处理,变质处理. 7)调质处理,变质处理. 调质处理答:调质处理:淬火后的高温回火. 变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的 固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒.3.指出 3.指出 A1,A3,A AC1,AC3,A Ar1,Ar3,Arcm 各临界 点的意义. 点的意义.答:A1:共析转变线,含碳量在0.02～6.69%的铁碳合金冷却到727℃时都有共析转变发生,形 成P. A3:奥氏体析出铁素体的开始线. Acm:碳在奥氏体中的溶解度曲线. AC1:实际加热时的共析转变线. AC3:实际加热时奥氏体析出铁素体的开始线. Acm:实际加热时碳在奥氏体中的溶解度曲线. Ar1:实际冷却时的共析转变线. Ar3:实际冷却时奥氏体析出铁素体的开始线. Arcm:实际冷却时碳在奥氏体中的溶解度曲线.4.何谓本质细晶粒钢 4.何谓本质细晶粒钢 本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定 比本质粗晶粒钢的细答:(1)本质细晶粒钢:加热到临界点以上直到930℃,随温度升高,晶粒长大速度很缓慢,称本 质细晶粒钢. (2)不一定.本质晶粒度只代表钢在加热时奥氏体晶粒长大倾向的大小.本质粗晶粒钢在较低加热温度下可获得细晶粒,而本质细晶粒钢若在较高温度下加热也会得到粗晶粒. 5.珠光体类型组织有哪几种 它们在形成条件,组织形态和性能方面有何特点 和 答:(1)三种.分别是珠光体,索氏体和屈氏体. 和 (2)珠光体是过冷奥氏体在550℃以上等温停留时发生转变,它是由铁素体和渗碳体组成的片 和 层相间的组织.索氏体是在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体.屈氏体是在600～ 550℃温度范围内形成片层极细的珠光体.珠光体片间距愈小,相界面积愈大,强化作用愈大, 因而强度和硬度升高,同时,由于此时渗碳体片较薄,易随铁素体一起变形而不脆断,因此细 和 片珠光体又具有较好的韧性和塑性. 和 6.贝氏体类型组织有哪几种 它们在形成条件,组织形态和性能方面有何特点 和 答:(1)两种.上贝氏体和下贝氏体. 和 (2)上贝氏体的形成温度在600～350℃.在显微镜下呈羽毛状,它是由许多互相平行的过饱和 和 铁素体片和分布在片间的断续细小的渗碳体组成的混合物.其硬度较高,可达HRC40～45,但 和 由于其铁素体片较粗,因此塑性和韧性较差.下贝氏体的形成温度在350℃～Ms,下贝氏体在 和 光学显微镜下呈黑色针叶状,在电镜下观察是由针叶状的铁素体和分布在其上的极为细小的 和 渗碳体粒子组成的.下贝氏体具有高强度,高硬度,高塑性,高韧性,即具有良好的综合机械性 能.7.马氏体组织有哪几种基本类型 它们在形成条件, 7. 马氏体组织有哪几种基本类型 它们在形成条件 , 晶体结 组织形态, 构,组织形态,性能有何特点 马氏体的硬度与含碳量关系如 何答:(1)两种,板条马氏体和片状马氏体. 和 (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2.5%)以外的所有合金 元素,都增大过冷奥氏体稳定性,使C曲线右移,则Vk减小. (2)一定尺寸的工件在某介质中淬火,其淬透层的深度与工件截面各点的冷却速度有关.如果 工件截面中心的冷速高于Vk,工件就会淬透.然而工件淬火时表面冷速最大,心部冷速最小, 由表面至心部冷速逐渐降低.只有冷速大于Vk的工件外层部分才能得到马氏体.因此,Vk越小, 钢的淬透层越深,淬透性越好.12.将 760℃并保温足够时间 并保温足够时间, 12.将 5mm 的 T8 钢加热至 760℃并保温足够时间,问采用什 么样的冷却工艺可得到如下组织:珠光体,索氏体,屈氏体, 么样的冷却工艺可得到如下组织 : 珠光体 , 索氏体 , 屈氏体 , 上贝氏体,下贝氏体,屈氏体+马氏体,马氏体+ 上贝氏体,下贝氏体,屈氏体+马氏体,马氏体+少量残余奥氏 曲线上描出工艺曲线示意图. 体;在 C 曲线上描出工艺曲线示意图.答:(1)珠光体:冷却至线~550℃范围内等温停留一段时间,再冷却下来得到珠光体组织. 索氏体:冷却至650～600℃温度范围内等温停留一段时间,再冷却下来得到索光体组织. 屈氏体:冷却至600～550℃温度范围内等温停留一段时间,再冷却下来得到屈氏体组织. 上贝氏体:冷却至600～350℃温度范围内等温停留一段时间,再冷却下来得到上贝氏体组织. 下贝氏体:冷却至350℃～Ms温度范围内等温停留一段时间,再冷却下来得到下贝氏体组织. 屈氏体+马氏体:以大于获得马氏体组织的最小冷却速度并小于获得珠光体组织的最大冷却 速度连续冷却,获得屈氏体+马氏体.马氏体+少量残余奥氏体:以大于获得马氏体组织的最小冷却速度冷却获得马氏体+少量残余 奥氏体. (2)13.退火的主要目的是什么 13. 退火的主要目的是什么 生产上常用的退火操作有哪几 指出退火操作的应用范围. 种 指出退火操作的应用范围.答:(1)均匀钢的化学成分及组织,细化晶粒,调整硬度,并消除内应力和加工硬化,改善钢的 和 切削加工性能并为随后的淬火作好组织准备. (2)生产上常用的退火操作有完全退火,等温退