【材料課件】沈陽化工學(xué)院《工程材料》復(fù)習(xí)思考題

1、材料課件】 沈陽化工學(xué)院 工程材料 復(fù)習(xí)思考題 第一章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 1講明下列名詞 點(diǎn)缺陷，線缺陷，面缺陷，亞晶粒，亞晶界，刃型位錯(cuò)， 單晶體，多晶體， 過冷度，自發(fā)形核，非自發(fā)形核，變質(zhì)處理，變質(zhì)劑。 常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？ a -Fe、丫 - Fe、Al、C u 、 Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、 Mg、 Zn 各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？ 配位數(shù)和致密度能夠用來講明哪些咨詢題？ 晶面指數(shù)和晶向指數(shù)有什么不同？ 實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何阻 礙？ 為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一樣情形下不顯示 出各向異性？ 過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶過程有何阻

2、 礙？對鑄件晶粒大小有何阻礙？ 金屬結(jié)晶的差不多規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受 到哪些因素的阻礙？ 在鑄造生產(chǎn)中，采納哪些措施操縱晶粒大?。吭谏a(chǎn)中如 何應(yīng)用變質(zhì)處理？ 第二章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶 1講明下列名詞 加工硬化、回復(fù)、再結(jié)晶、熱加工、冷加工。 2產(chǎn)生加工硬化的緣故是什么？加工硬化在金屬加工中有 什么利弊？ 3劃分冷加工和熱加工的要緊條件是什么？ 4與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？ 5什么原因細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？ 6金屬經(jīng)冷塑性變形后， 組織和性能發(fā)生什么變化？ 7分析加工硬化對金屬材料的強(qiáng)化作用？ 8已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點(diǎn)分別為3380C、1

3、538C、 327C、232C，試運(yùn)算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢 和鐵在1100C下的加工、鉛和錫在室溫（20C）下的加工各為 何種加工？ 9在制造齒輪時(shí)， 有時(shí)采納噴丸法 （馬上金屬丸噴射到零 件表面上）使齒面得以強(qiáng)化。試分析強(qiáng)化緣故。 第三章 合金的結(jié)構(gòu)與二元狀態(tài)圖 1 講明下列名詞 合金，組元，相，相圖；固溶體，金屬間化合物，機(jī)械混 合物；枝晶偏析，比重偏析； 固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化。 2. 指出下列名詞的要緊區(qū)別 1）置換固溶體與間隙固溶體； 2）相組成物與組織組成物。 3. 下列元素在a -Fe中形成哪幾種固溶體？ Si、C、N、Ni、Mn 4. 試述固溶強(qiáng)化、加工強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化

4、的強(qiáng)化原理，并講 明三者的區(qū)別. 5 .固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么要緊差 別？ 6何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng) ？式比較這三種反 應(yīng)的異同點(diǎn). 7.二元合金相圖表達(dá)了合金的哪些關(guān)系? 8在二元合金相圖中應(yīng)用杠桿定律能夠運(yùn)算什么? 已 3 r 9. 在固態(tài) 0%,但 共晶反應(yīng)。 1） 2） 知 A （熔點(diǎn) 600C）與 B（500i） 00C時(shí)A丿容于B的最大溶解度為 不溶于A; 在 3O0C時(shí)，含40% 現(xiàn)要求：_ 在液態(tài)無限互溶； 30% ,室溫時(shí)為1 B的液態(tài)合金發(fā)生 A-B合金相圖； _2-0% A,45%AB0%A -等合金的結(jié)晶過程，并確定 室溫下的纟 .某合金相圖

5、如圖所示 10 A 廿織組成物和相組成物的相對量。1 。.肪 1）試標(biāo)注一空白區(qū)域中存在相的名稱; 2）指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類型； 3）講明合金I的平穩(wěn)結(jié)晶過程及室溫下的顯微組織。 11有形狀、尺寸相同的兩個(gè) Cu-Ni 合金鑄件，一個(gè)含 90% Ni ，另一個(gè)含 50% Ni, 鑄后自然冷卻，咨詢哪個(gè)鑄件的 偏析較嚴(yán)峻？ 第四章 鐵碳合金 1何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試畫出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線 和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。 2. 什么原因丫 -Fe和a - Fe的比容不同？ 一塊質(zhì)量一定 的鐵發(fā)生（丫 -Fe a -Fe ）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如何變化？ 3何謂鐵素體（F）,奧氏體（A）,滲碳體（Fe3C）

6、,珠光體 （P）,萊氏體（Ld）?它們的結(jié)構(gòu)、組織形狀、性能等各有何 特點(diǎn)？ 4. Fe-Fe3合金相圖有何作用？在生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意 義？又有何局限性？ 5. 畫出 Fe-Fe3C 相圖，指出圖中 S 、 C 、 J、 H 、 E 、 P、 N 、 G 及 GS 、 SE 、 PQ 、 PSK 各點(diǎn)、線的意義，并標(biāo) 出各相區(qū)的相組成物和組織組成物。 6. 簡述 Fe-Fe3C 相圖中三個(gè)差不多反應(yīng)： 包晶反應(yīng) ,共晶反 應(yīng)及共析反應(yīng)，寫出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。 7. 何謂碳素鋼？何謂白口鐵？兩者的成分組織和性能有何 差別？ 8. 亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼的組織有何特點(diǎn)和異同點(diǎn)。 9.

7、 分析含碳量分別為 0.20% 、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過程和室溫組織 . 10指出下列名詞的要緊區(qū)別： 1）一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與 共析滲碳體； 2）熱脆與冷脆。 11按照 Fe-Fe3C 相圖，運(yùn)算： 1）室溫下，含碳 0.6% 的鋼中珠光體和鐵素體各占多少； 2）室溫下，含碳 1.2% 的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多 少； 3）鐵碳合金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。 12某工廠倉庫積壓了許多碳鋼 （退火狀態(tài)），由于鋼材混 雜，不明白鋼的化學(xué)成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后， 發(fā)覺其組織為珠光體

8、 +鐵素體， 其中鐵素體占 80% ，咨詢此鋼 材的含碳量大約是多少？ 13對某退火碳素鋼進(jìn)行金相分析，其組織的相組成物為 鐵素體 +滲碳體（粒狀），其中滲碳體占 18% ，咨詢此碳鋼的 含碳量大約是多少？ 14對某退火碳素鋼進(jìn)行金相分析， 其組織為珠光體 +滲碳 體（網(wǎng)狀），其中珠光體占 93% ，咨詢此碳鋼的含碳量大約為 多少？ 15. 運(yùn)算Fe-1.4%C合金在700C下各個(gè)相及其組分?jǐn)?shù)量和 成分。 16按照 Fe-Fe3C 相圖，講明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的緣故： 1）含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高； 2）在室溫下，含碳 0.8% 的鋼其強(qiáng)度比含碳 1.2% 的鋼 高；

9、 3） 在1100C，含碳0.4%的鋼能進(jìn)行鍛造，含碳 4.0% 的生鐵不能鍛造； 4）綁軋物件一樣用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲） ，而起重機(jī)吊重 物卻用鋼絲繩（用 60 、 65 、 70 、 75 等鋼制成）； 5）鉗工鋸 T8 ，T10,T12 等鋼料時(shí)比鋸 10,20 鋼費(fèi)勁， 鋸條容易磨鈍； 6）鋼適宜于通過壓力加工成形， 而鑄鐵適宜于通過鑄造成 形。 17. 鋼中常存雜質(zhì)有哪些？對鋼的性能有何阻礙？ 18. 試述碳鋼的分類及牌號的表示方法。 19. 低碳鋼、中碳鋼及高碳鋼是如何按照含碳量劃分的？分 別舉例講明他們的用途？ 20下列零件或工具用何種碳鋼制造：手鋸鋸條、一般螺 釘、車床主軸。

10、21.指出下列各種鋼的類別、符號、數(shù)字的含義、要緊特點(diǎn) 及用途： Q235-AF 、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、20、 20R、20G、T8、T10A、T12A 第五章 鋼的熱處理 1. 何謂鋼的熱處理？鋼的熱處理操作有哪些差不多類型？ 試講明熱處理同其它工藝過程的關(guān)系及其在機(jī)械制造中的地位 和作用。 2. 講明下列名詞： 1）奧氏體的起始晶粒度、實(shí)際晶粒度、本質(zhì)晶粒度； 2）珠光體、索氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體； 3）奧氏體、過冷奧氏體、殘余奧氏體； 4）退火、正火、淬火、回火、冷處理、時(shí)效處理（尺寸穩(wěn) 固處理）； 5）淬火臨界冷卻速度（Vk）,淬透性，淬硬

11、性； 6）再結(jié)晶、重結(jié)晶； 7）調(diào)質(zhì)處理、變質(zhì)處理。 3. 指出 A1、A3、Acm； AC1 、AC3 、 Accm ； Ar1 、Ar 3、Arcm 各臨界點(diǎn)的意義。 4. 何謂本質(zhì)細(xì)晶粒鋼？本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一 定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細(xì)？ 5. 珠光體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形狀 和性能方面有何特點(diǎn)？ 6. 貝氏體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形狀 和性能方面有何特點(diǎn)？ 7. 馬氏體組織有哪幾種差不多類型？它們在形成條件、晶 體結(jié)構(gòu)、組織形狀、性能有何特點(diǎn)？馬氏體的硬度與含碳量關(guān) 系如何？ 8. 何謂等溫冷卻及連續(xù)冷卻？試?yán)L出奧氏體這兩種冷卻方 式的示意圖。

12、9什么原因要對鋼件進(jìn)行熱處理？ 10. 試比較共析碳鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與連續(xù)轉(zhuǎn)變 曲線的異同點(diǎn)。 11. 淬火臨界冷卻速度 Vk 的大小受哪些因素阻礙？它與 鋼的淬透性有何關(guān)系？ 12將0 5mm的T8鋼加熱至760C并保溫足夠時(shí)刻，咨詢 采納什么樣的冷卻工藝可得到如下組織：珠光體，索氏體，屈 氏體，上貝氏體，下貝氏體，屈氏體 +馬氏體，馬氏體 +少量殘 余奧氏體；在 C 曲線上描出工藝曲線示意圖。 13退火的要緊目的是什么？生產(chǎn)上常用的退火操作有哪 幾種？指出退火操作的應(yīng)用范疇。 14. 何謂球化退火？什么原因過共析鋼必須采納球化退火 而不采納完全退火？ 15. 確定下列鋼件的退火方法

13、， 并指出退火目的及退火后的 組織： 1 ）經(jīng)冷軋后的 15 鋼鋼板，要求降低硬度； 2）ZG35 的鑄造齒輪 3）鍛造過熱后的 60 鋼鍛坯； 4）具有片狀滲碳體的 T12 鋼坯； 16. 正火與退火的要緊區(qū)別是什么？生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正 火及退火？ 17. 指出下列零件的鍛造毛坯進(jìn)行正火的要緊目的及正火 后的顯微組織： (1) 20鋼齒輪 (2)45鋼小軸 (3)T12 鋼銼刀 18. 一批45鋼試樣(尺寸15*10mm),因其組織、晶粒大 小不平均，需采納退火處理。擬采納以下幾種退火工藝； (1) 緩慢加熱至700 C，保溫足夠時(shí)刻，隨爐冷卻至室溫； (2) 緩慢加熱至840C，保溫足夠時(shí)

14、刻，隨爐冷卻至室溫； (3) 緩慢加熱至1100C，保溫足夠時(shí)刻，隨爐冷卻至室 溫； 咨詢上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小平均 的細(xì)小晶粒，選何種工藝最合適？ 19. 淬火的目的是什么？亞共析碳鋼及過共析碳鋼淬火加 熱溫度應(yīng)如何選擇？試從獲得的組織及性能等方面加以講明。 20. 常用的淬火方法有哪幾種？講明它們的要緊特點(diǎn)及其 應(yīng)用范疇。 21. 講明45鋼試樣(10mm)經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在 水中冷卻得到的室溫組織：700C, 760C, 840C, 1100C。 22有兩個(gè)含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780C 和860C并保溫相同時(shí)刻，使之達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，然后以大于VK

15、 的冷卻速度至室溫。試咨詢： ( 1)哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？ ( 2)哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？ ( 3)哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？ ( 4)哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？ （5）你認(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火后合適？什么原因？ 23. 指出下列工件的淬火及回火溫度， 并講明其回火后獲得 的組織和大致的硬度： （ 1）45 鋼小軸（要求綜合機(jī)械性能） ； （2）60 鋼彈簧； （ 3） T12 鋼銼刀。 24. 什么原因工件經(jīng)淬火后往往會(huì)產(chǎn)生變形，有的甚至開 裂？減小變形及防止開裂有哪些途徑？ 25. 淬透性與淬硬層深度兩者有何聯(lián)系和區(qū)別？阻礙鋼淬 透性的因素有哪些

16、？阻礙鋼制零件淬硬層深度的因素有哪些？ 26. 鋼的淬硬層深度通常是怎規(guī)定的？用什么方法測定結(jié) 構(gòu)鋼的淬透性？如何樣表示鋼的淬透性值。 27. 回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？指出 各種回火操作得到的組織、性能及其應(yīng)用范疇。 28. 指出下列組織的要緊區(qū)別： （1）索氏體與回火索氏體； （2）屈氏體與回火屈氏體； （3）馬氏體與回火馬氏體。 29. 表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪幾 種？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范疇。并講明表面淬火前應(yīng)采納 何種預(yù)先熱處理。 30. 化學(xué)熱處理包括哪幾個(gè)差不多過程？常用的化學(xué)熱處 理方法有哪幾種？ 31. 試述一樣滲碳件的工藝路線，并講明其

17、技術(shù)條件的標(biāo)注 方法。 32. 氮化的要緊目的是什么？講明氮化的要緊特點(diǎn)及應(yīng)用 范疇。 33. 試講明表面淬火、 滲碳、氮化熱處理工藝在用鋼、 性能、 應(yīng)用范疇等方面的差別。 34. 擬用 T10 制造形狀簡單的車刀，工藝路線為： 鍛造熱處理機(jī)加工熱處理磨加工 試寫出各熱處理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用； 指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度； 制定最終熱處理工藝規(guī)定(溫度、冷卻介質(zhì)) 35. 選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡明的工藝路線 (各零件均選用鍛造毛坯，同時(shí)鋼材具有足夠的淬透性) ： (1)某機(jī)床變速箱齒輪(模數(shù) m=4),要求齒面耐磨，心 部強(qiáng)度和韌性要求不高，材料選用 4

18、5 鋼； ( 2)某機(jī)床主軸， 要求有良好的綜合機(jī)械性能，軸徑部分 要求耐磨( HRC 50-55)，材料選用 45鋼； ( 3)鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑 動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜 合機(jī)械性能，材料選用 38CrMoALA 。 36. 某型號柴油機(jī)的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度( H RC50),而心部具有良好的韌性(Ak40J),原采納45鋼調(diào)質(zhì) 處理再在凸輪表面進(jìn)行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫 存的 45鋼已用完，只剩 15鋼，擬用 1 5鋼代替。試講明： （1）原 45 鋼各熱處理工序的作用； （2）改用 15 鋼后，應(yīng)按原熱處

19、理工序進(jìn)行能否滿足性能 要求？什么原因？ （3）改用 15 鋼后，為達(dá)到所要求的性能，在心部強(qiáng)度足 夠的前提下采納何種熱處理工藝？ 37. 有甲、乙兩種鋼，同時(shí)加熱至1150 C,保溫兩小時(shí)， 經(jīng)金相顯微組織檢查，甲鋼奧氏體晶粒度為 3 級，乙鋼為 6 級。由此能否得出結(jié)論：甲鋼是本質(zhì)粗晶粒鋼，而乙鋼是本質(zhì) 細(xì)晶粒鋼？ 38. 什么原因用鋁脫氧的鋼及加入少量 Ti ， Zr ， V ， Nb, W 等合金元素的鋼差不多上本質(zhì)細(xì)晶粒鋼？奧氏體晶粒 大小對轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的機(jī)械性能有何阻礙？ 39. 鋼獲得馬氏體組織的條件是什么？與鋼的珠光體相變 及貝氏體相變比較，馬氏體相變有何特點(diǎn)？ 40. 講明共析鋼

20、 C 曲線各個(gè)區(qū) ,各條線的物理意義，并指出 阻礙 C 曲線形狀和位置的要緊因素。 41將20鋼及60鋼同時(shí)加熱至860 C,并保溫相同時(shí) 刻，咨詢哪種鋼奧氏體晶粒粗大些？ 第六章 合金鋼 什么原因比較重要的大截面的結(jié)構(gòu)零件如重型運(yùn)輸機(jī)械和 礦山機(jī)器的軸類，大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等都必須用合金鋼制造？與 碳鋼比較，合金鋼有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 合金元素 Mn、Cr、W、Mo、V、Ti、Zr、Ni 對鋼的 C 曲 線和 MS 點(diǎn)有何阻礙？將引起鋼在熱處理、組織和性能方面的 什么變化？ 合金元素對回火轉(zhuǎn)變有何阻礙？ 講明下列現(xiàn)象： 在相同含碳量情形下， 除了含 Ni 和 Mn 的合金鋼外， 大多 數(shù)合金鋼的熱處理加

21、熱溫度都比碳鋼高； 在相同含碳量情形下，含碳化物形成元素的合金鋼比碳鋼 具有較高的回火穩(wěn)固性； 含碳量0.40%、含鉻12%的鉻鋼屬于過共析鋼，而含碳1. 5%、含鉻 12%的鋼屬于萊氏體鋼； 高速鋼在熱鍛或熱軋后，經(jīng)空冷獲得馬氏體組織。 5. 何謂調(diào)質(zhì)鋼？什么原因調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中碳？合金 調(diào)質(zhì)鋼中常含哪些合金元素？它們在調(diào)質(zhì)鋼中起什么作用？ 6. W18Cr4V鋼的Ac1約為820C，若以一樣工具鋼 Ac1+3 0-50 C常規(guī)方法來確定淬火加熱溫度，在最終熱處理后能否達(dá) 到高速切削刃具所要求的性能？什么原因？ W18Cr4V 鋼刀具 在正常淬火后都要進(jìn)行560 C三次回火，又是什么原因

22、？ 第七章 鑄 鐵 白口鑄鐵、灰口鑄鐵和鋼，這三者的成分、組織和性能有 何要緊區(qū)別？ 化學(xué)成分和冷卻速度對鑄鐵石墨化和基體組織有何阻礙？ 試述石墨形狀對鑄鐵性能的阻礙。 第八章 有色金屬及其合金 不同鋁合金可通過哪些途徑達(dá)到強(qiáng)化目的？ 何謂硅鋁明？它屬于哪一類鋁合金？什么原因硅鋁明具有 良好的鑄造性能？在變質(zhì)處理前后其組織及性能有何變化？這 類鋁合金要緊用在何處？ 工程材料復(fù)習(xí)摸索題參考答案 第一章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 1講明下列名詞 點(diǎn)缺陷，線缺陷，面缺陷，亞晶粒，亞晶界，刃型位錯(cuò)， 單晶體，多晶體， 過冷度，自發(fā)形核，非自發(fā)形核，變質(zhì)處理，變質(zhì)劑。 答：點(diǎn)缺陷：原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間

23、三個(gè)方向尺寸 都專門小，要緊指空位間隙原子、置換原子等。 線缺陷：原子排列的不規(guī)則區(qū)域在空間一個(gè)方向上的尺寸 專門大，而在其余兩個(gè)方向上的尺寸專門小。如位錯(cuò)。 面缺陷：原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個(gè)方向上的尺寸 專門大，而另一方向上的尺寸專門小。如晶界和亞晶界。 亞晶粒：在多晶體的每一個(gè)晶粒內(nèi)，晶格位向也并非完全 一致，而是存在著許多尺寸專門小、位向差專門小的小晶塊， 它們相互鑲嵌而成晶粒，稱亞晶粒。 亞晶界：兩相鄰亞晶粒間的邊界稱為亞晶界。 刃型位錯(cuò)：位錯(cuò)可認(rèn)為是晶格中一部分晶體有關(guān)于另一部 分晶體的局部滑移而造成?；撇糠峙c未滑移部分的交界線即 為位錯(cuò)線。如果相對滑移的結(jié)果上半部分多出一半

24、原子面，余 外半原子面的邊緣看起來插入晶體中的一把刀的刃口， 故稱“刃 型位錯(cuò)”。 單晶體：如果一塊晶體，其內(nèi)部的晶格位向完全一致，則 稱這塊晶體為單晶體。 多晶體：由多種晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為“多晶體” 。 過冷度：實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。 變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，專門加入某些難熔固態(tài)顆 粒，造成大量能夠成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶 核數(shù)目大大增加，從而提升了形核率，細(xì)化晶粒，這種處理方 法即為變質(zhì)處理。 變質(zhì)劑：在澆注前所加入的難熔雜質(zhì)稱為變質(zhì)劑。 2. 常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？ a -Fe、丫 - Fe、Al、 Cu 、 Ni 、 Pb 、 Cr 、

25、V 、 Mg、 Zn 各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？ 答：常見金屬晶體結(jié)構(gòu)：體心立方晶格、面心立方晶格、 密排六方晶格； aFe、 Cr、 V 屬于體心立方晶格； 丫一 Fe、Al、Cu、Ni、Pb屬于面心立方晶格； Mg、 Zn 屬于密排六方晶格； 3. 配位數(shù)和致密度能夠用來講明哪些咨詢題？ 答：用來講明晶體中原子排列的緊密程度。晶體中配位數(shù) 和致密度越大，則晶體中原子排列越緊密。 4. 晶面指數(shù)和晶向指數(shù)有什么不同？ 答：晶向是指晶格中各種原子列的位向，用晶向指數(shù)來表 示，形式為 uvw ；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶 面指數(shù)來表示，形式為 hkl 。 5. 實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線缺陷和面

26、缺陷對金屬性能有何 阻礙？ 答：如果金屬中無晶體缺陷時(shí)，通過理論運(yùn)算具有極高的 強(qiáng)度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強(qiáng)度迅速下降，當(dāng)缺陷 增加到一定值后，金屬的強(qiáng)度又隨晶體缺陷的增加而增加。因 此，不管點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會(huì)造成晶格崎變，從而使 晶體強(qiáng)度增加。同時(shí)晶體缺陷的存在還會(huì)增加金屬的電阻，降 低金屬的抗腐蝕性能。 6. 為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一樣情形下不顯 示出各向異性？ 答：因?yàn)閱尉w內(nèi)各個(gè)方向上原子排列密度不同，造成原 子間結(jié)合力不同，因而表現(xiàn)出各向異性；而多晶體是由專門多 個(gè)單晶體所組成，它在各個(gè)方向上的力相互抵消平穩(wěn)，因而表 現(xiàn)各向同性。 7. 過冷度與冷卻速度有

27、何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶過程有何阻 礙？對鑄件晶粒大小有何阻礙？ 答：冷卻速度越大，則過冷度也越大。隨著冷卻速度 的增大，則晶體內(nèi)形核率和長大速度都加快，加速結(jié)晶過程的 進(jìn)行，但當(dāng)冷速達(dá)到一定值以后則結(jié)晶過程將減慢，因?yàn)檫@時(shí) 原子的擴(kuò)散能力減弱。過冷度增大， F大，結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力大， 形核率和長大速度都大， 且 N 的增加比 G 增加得快， 提升了 N 與 G 的比值，晶粒變細(xì)，但過冷度過大，對晶粒細(xì)化不利，結(jié) 晶發(fā)生困難。 8. 金屬結(jié)晶的差不多規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率 受到哪些因素的阻礙？ 答：金屬結(jié)晶的差不多規(guī)律是形核和核長大。受到過 冷度的阻礙，隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都

28、增 大，但形成率的增長比成長率的增長快；同時(shí)外來難熔雜質(zhì)以 及振動(dòng)和攪拌的方法也會(huì)增大形核率。 9. 在鑄造生產(chǎn)中，采納哪些措施操縱晶粒大小？在生產(chǎn)中 如何應(yīng)用變質(zhì)處理？ 答：采納的方法：變質(zhì)處理，鋼模鑄造以及在砂模中加 冷鐵以加快冷卻速度的方法來操縱晶粒大小。變質(zhì)處理：在 液態(tài)金屬結(jié)晶前，專門加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量能夠 成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加， 從而提升了形核率，細(xì)化晶粒。機(jī)械振動(dòng)、攪拌。 第二章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶 1講明下列名詞： 加工硬化、回復(fù)、再結(jié)晶、熱加工、冷加工。 答：加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度 迅速增加；塑性、韌性迅

29、速下降的現(xiàn)象。 回復(fù)：為了排除金屬的加工硬化現(xiàn)象，將變形金屬加熱到 某一溫度，以使其組織和性能發(fā)生變化。在加熱溫度較低時(shí)， 原子的活動(dòng)能力不大，這時(shí)金屬的晶粒大小和形狀沒有明顯的 變化，只是在晶內(nèi)發(fā)生點(diǎn)缺陷的消逝以及位錯(cuò)的遷移等變化， 因此，這時(shí)金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性等機(jī)械性能變化不大，而 只是使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能明顯降低。現(xiàn)在期為回復(fù)時(shí)期。 再結(jié)晶：被加熱到較高的溫度時(shí)，原子也具有較大的活動(dòng) 能力，使晶粒的外形開始變化。從破裂拉長的晶粒變成新的等 軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一時(shí) 期稱為“再結(jié)晶”。 熱加工：將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上一定溫度進(jìn)行壓力 加工。 冷加工：

30、在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加工。 2產(chǎn)生加工硬化的緣故是什么？加工硬化在金屬加工中有 什么利弊？ 答：隨著變形的增加，晶粒逐步被拉長，直至破裂，如 此使各晶粒都破裂成細(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破裂的程 度愈大，如此使位錯(cuò)密度明顯增加；同時(shí)細(xì)碎的亞晶粒也隨著 晶粒的拉長而被拉長。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破 裂和位錯(cuò)密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強(qiáng) 度和硬度明顯提升，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化” 現(xiàn)象。金屬的加工硬化現(xiàn)象會(huì)給金屬的進(jìn)一步加工帶來困難, 如鋼板在冷軋過程中會(huì)越軋?jiān)接玻灾伦詈筌埐粍?dòng)。另一方面 人們能夠利用加工硬化現(xiàn)象，來提升金屬強(qiáng)度和硬度，如冷拔 高強(qiáng)

31、度鋼絲確實(shí)是利用冷加工變形產(chǎn)生的加工硬化來提升鋼絲 的強(qiáng)度的。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因 素。如冷拉鋼絲拉過?？椎牟糠郑捎诎l(fā)生了加工硬化，不再 連續(xù)變形而使變形轉(zhuǎn)移到尚未拉過模孔的部分，如此鋼絲才能 夠連續(xù)通過模孔而成形。 3劃分冷加工和熱加工的要緊條件是什么？ 答：要緊是再結(jié)晶溫度。在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加 工為冷加工，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象；反之為熱加工，產(chǎn)生的加工 硬化現(xiàn)象被再結(jié)晶所排除。 4與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？ 答：（1）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合，從而 使其致密度得以提升。 （2）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破裂， 從

32、而使晶粒細(xì)化，機(jī)械性能提升。 （3）通過熱加工， 可使鑄態(tài)金屬中的枝晶偏析和非金屬夾 雜分布發(fā)生改變，使它們沿著變形的方向細(xì)碎拉長，形成熱壓 力加工“纖維組織”（流線），使縱向的強(qiáng)度、塑性和韌性明顯 大于橫向。如果合理利用熱加工流線，盡量使流線與零件工作 時(shí)承擔(dān)的最大拉應(yīng)力方向一致，而與外加切應(yīng)力或沖擊力相垂 直，可提升零件使用壽命。 5什么原因細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？ 答：晶界是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的，而各晶粒位向不同，互相約 束，也阻礙晶粒的變形。因此，金屬的晶粒愈細(xì)，其晶界總面 積愈大，每個(gè)晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多，對塑性變形 的抗力也愈大。因此，金屬的晶粒愈細(xì)強(qiáng)度愈高。同時(shí)晶粒愈

33、 細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時(shí)同樣的變形量便 可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產(chǎn)生較平均的變形，而不致造成 局部的應(yīng)力集中，引起裂紋的過早產(chǎn)生和進(jìn)展。因此，塑性， 韌性也越好。 6金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？ 答：晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向 的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等；晶粒破裂，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn) 生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度明顯提升，而 塑性和韌性下降；織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生，不 僅金屬中的晶粒會(huì)被破裂拉長，而且各晶粒的晶格位向也會(huì)沿 著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果金屬中每個(gè)晶粒的晶格 位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象；冷壓力加工

34、過程中由于 材料各部分的變形不平均或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不 平均，金屬內(nèi)部會(huì)形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一樣情形下差不多 上不利的， 會(huì)引起零件尺寸不穩(wěn)固。 7分析加工硬化對金屬材料的強(qiáng)化作用？ 答：隨著塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度持續(xù)增加，因此位錯(cuò) 在運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互交割、 位錯(cuò)纏結(jié)加劇， 使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增大， 引起變形抗力的增加。如此，金屬的塑性變形就變得困難，要 連續(xù)變形就必須增大外力，因此提升了金屬的強(qiáng)度。 8已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點(diǎn)分別為3380C、1538C、 327C、232C，試運(yùn)算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢 和鐵在1100C下的加工、鉛和錫在室溫(20C)下的加工各為

35、 何種加工？ 答：T 再=0.4T 熔；鎢 T 再二0.4* (3380+273) -273=1188. 2C ;鐵 T 再二0.4* (1538+273)卜273=4514C ;鉛 T 再二0.4* (327+273)卜273=-33C ;錫 T 再二0.4* (232+273)卜273=-7C . 由于鎢T再為1188.2C 1100C，因此屬于熱加工；鐵 T再為 4514CV 1100C，因此屬于冷加工；鉛 T再為-33Cv 20C, 屬于冷加工；錫T再為-71 v20C,屬于冷加工。 9在制造齒輪時(shí)， 有時(shí)采納噴丸法 (馬上金屬丸噴射到零 件表面上)使齒面得以強(qiáng)化。試分析強(qiáng)化緣故。 答

36、：高速金屬丸噴射到零件表面上，使工件表面層產(chǎn)生塑 性變形，形成一定厚度的加工硬化層，使齒面的強(qiáng)度、硬度升 第三章 合金的結(jié)構(gòu)與二元狀態(tài)圖 1 講明下列名詞： 合金，組元，相，相圖；固溶體，金屬間化合物，機(jī)械混 合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化。 答：合金：通過熔煉，燒結(jié)或其它方法，將一種金屬元素 同一種或幾種其它元素結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的新 物質(zhì)，稱為合金。 組元：組成合金的最差不多的、獨(dú)立的物質(zhì)稱為組元 相：在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其它部 分有界面分開的平均組成部分，均稱之為相。 相圖：用來表示合金系中各個(gè)合金的結(jié)晶過程的簡明圖解 稱為相圖。 固溶體：合

37、金的組元之間以不同的比例混合，混合后形成 的固相的晶格結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同，這種相稱為 固溶體。 金屬間化合物：合金的組元間發(fā)生相互作用形成的一種具 有金屬性質(zhì)的新相，稱為金屬間化合物。它的晶體結(jié)構(gòu)不同于 任一組元，用分子式來表示其組成。 機(jī)械混合物：合金的組織由不同的相以不同的比例機(jī)械的 混合在一起，稱機(jī)械混合物。 枝晶偏析：實(shí)際生產(chǎn)中，合金冷卻速度快，原子擴(kuò)散不充 分，使得先結(jié)晶出來的固溶體合金含高熔點(diǎn)組元較多，后結(jié)晶 含低熔點(diǎn)組元較 多，這種在晶粒內(nèi)化學(xué)成分不平均的現(xiàn)象稱為枝晶偏析。 比重偏析：比重偏析是由組成相與溶液之間的密度差別所 引起的。如果先共晶相與溶液之間的密度差別較

38、大，則在緩慢 冷卻條件下凝固時(shí)，先共晶相便會(huì)在液體中上浮或下沉，從而 導(dǎo)致結(jié)晶后鑄件上下部分的化學(xué)成分不一致，產(chǎn)生比重偏析。 固溶強(qiáng)化：通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的 強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。 彌散強(qiáng)化：合金中以固溶體為主再有適量的金屬間化合物 彌散分布，會(huì)提升合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性，這種強(qiáng)化方式 為彌散強(qiáng)化。 2指出下列名詞的要緊區(qū)別： 1）置換固溶體與間隙固溶體； 答：置換固溶體：溶質(zhì)原子代替溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上的一部分 原子而組成的固溶體稱置換固溶體。 間隙固溶體：溶質(zhì)原子填充在溶劑晶格的間隙中形成的固 溶體，即間隙固溶體。 2）相組成物與組織組成物； 相組成物：合金的差

39、不多組成相。 組織組成物：合金顯微組織中的獨(dú)立組成部分。 3. 下列元素在a -Fe中形成哪幾種固溶體？ Si、C、 N、Cr、Mn 答：Si、Cr、Mn形成置換固溶體；C、N形成間隙固溶體。 4. 試述固溶強(qiáng)化、加工強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化原理 ,并講 明三者的區(qū)別 . 答：固溶強(qiáng)化：溶質(zhì)原子溶入后，要引起溶劑金屬的晶格 產(chǎn)生畸變，進(jìn)而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到阻力增大。 彌散強(qiáng)化：金屬化合物本身有專門高的硬度，因此合金中 以固溶體為基體再有適量的金屬間化合物平均細(xì)小彌散分布 時(shí)，會(huì)提升合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性。這種用金屬間化合物 來強(qiáng)化合金的方式為彌散強(qiáng)化。 加工強(qiáng)化：通過產(chǎn)生塑性變形來增大位錯(cuò)密度，從而

40、增大 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，引起塑性變形抗力的增加，提升合金的強(qiáng)度和 硬度。 區(qū)別：固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化差不多上利用合金的組成相來 強(qiáng)化合金，固溶強(qiáng)化是通過產(chǎn)生晶格畸變，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增 大來強(qiáng)化合金；彌散強(qiáng)化是利用金屬化合物本身的高強(qiáng)度和硬 度來強(qiáng)化合金；而加工強(qiáng)化是通過力的作用產(chǎn)生塑性變形，增 大位錯(cuò)密度以增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力來強(qiáng)化合金；三者相比，通過 固溶強(qiáng)化得到的強(qiáng)度、硬度最低，但塑性、韌性最好，加工強(qiáng) 化得到的強(qiáng)度、硬度最高，但塑韌性最差，彌散強(qiáng)化介于兩者 之間。 5固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么要緊差 別？ 答：在結(jié)構(gòu)上：固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而 金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同

41、于組成它的任一組元，它是以分 子式來表示其組成。 在性能上：形成固溶體和金屬間化合物都能強(qiáng)化合金， 但固溶體的強(qiáng)度、硬度比金屬間化合物低，塑性、韌性比金屬 間化合物好，也確實(shí)是固溶體有更好的綜合機(jī)械性能。 6. 何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng) ?試比較這三種反 應(yīng)的異同點(diǎn) . 答：共晶反應(yīng)：指一定成分的液體合金，在一定溫度下， 同時(shí)結(jié)晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應(yīng) 包晶反應(yīng)：指一定成分的固相與一定成分的液相作用， 形成另外一種固相的反應(yīng)過程。 共析反應(yīng)：由特定成分的單相固態(tài)合金，在恒定的溫度下, 分解成兩個(gè)新的，具有一定晶體結(jié)構(gòu)的固相的反應(yīng)。 共同點(diǎn)：反應(yīng)差不多上在恒溫下發(fā)生，反應(yīng)物

42、和產(chǎn)物差不 多上具有特定成分的相，都處于三相平穩(wěn)狀態(tài)。 不同點(diǎn)：共晶反應(yīng)是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反 應(yīng)；共析反應(yīng)是一種固相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；而包 晶反應(yīng)是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反 應(yīng)。 7二元合金相圖表達(dá)了合金的哪些關(guān)系？ 答：二元合金相圖表達(dá)了合金的狀態(tài)與溫度和成分之間的 關(guān)系。 8在二元合金相圖中應(yīng)用杠桿定律能夠運(yùn)算什么？ 答：應(yīng)用杠桿定律能夠運(yùn)算合金相互平穩(wěn)兩相的成分和相 對含量。 9.已知A (熔點(diǎn)600C)與B(500C)在液態(tài)無限互溶； 在固態(tài)30醪時(shí)A溶于B的最大溶解度為30%，室溫時(shí)為1 0%, 共晶 400 溶于A ;在 反應(yīng)?，F(xiàn)要求：

43、3-B合金相圖; 1）作 L+A 2）分析 300C 時(shí), 1 室溫下的組多和成物和相 答：(1) A+ a | A 0204055 0 B% 含40% B的液態(tài)合金發(fā)生 2等合金 寸對量。 3 A80%A 組成物的相 500 的結(jié)晶過程，并確定 :I IE 708090 100 (2) 20%A合金如圖： 合金在1點(diǎn)以上全部為液相，當(dāng)冷至1點(diǎn)時(shí)，開始從 液相中析出a固溶體，至2點(diǎn)終止，23點(diǎn)之間合金全部由 a固溶體所組成，但當(dāng)合金冷到 3點(diǎn)以下，由于固溶體a的 濃度超過了它的溶解度限度，因此從固溶體a中析出二次相A , 因此最終顯微組織：a +A II 相組成物：a +A A= (90-80

44、/90) *100%=11%a =1-A%=89% 45%A合金如圖： 合金在1點(diǎn)以上全部為液相，冷至1點(diǎn)時(shí)開始從液相中析 出a固溶體，現(xiàn)在液相線成分沿線 BE變化，固相線成分沿BD線變化，當(dāng)冷至2點(diǎn)時(shí)，液相線成分到達(dá)E點(diǎn)，發(fā)生共晶反 應(yīng)，形成(A+ a)共晶體，合金自2點(diǎn)冷至室溫過程中，自中 析出二次相A 因而合金室溫組織： A II + a +(A+ a )相組成物:A+ a 組織：A I = (70-55) /70*100%=21% a =1- A I =79% A+ a = (70-55) /(70-40) *100%=50% 相：A= (90-55) /90*100%=50% a =

45、1-A%=50% 合金在1點(diǎn)以上全部為液相，冷至1點(diǎn)時(shí)開始從液相中析 出A , 分到達(dá) 室溫組 80%A合金如圖: 占 、 現(xiàn)在液相線成分沿AE線變化，冷至2點(diǎn)時(shí)，液相線成 ，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成(A+ a )共晶體，因而合金的 織 相 組 相 1( A 丿/ :A+ (A+ a ) 組成物A+ A+ a =1-A%=50% a =1-A%=22% 織：A= (40-20) /40*100%=50% 90-20) 790*100%=78% 某合金相圖如圖所示。 1) 試標(biāo)注一空白區(qū)域中存在相的名稱； 2) 指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類型； 3) 講明合金I的平穩(wěn)結(jié)晶過程及室溫下的顯微組織。 答：(

46、1)：L+ 丫 :丫 + B :B +(a + B ):B + (2)勻晶轉(zhuǎn)變；共析轉(zhuǎn)變 （3）合金在1點(diǎn)以上全部為液相，冷至1點(diǎn)時(shí)開始從液相 中析出丫固溶體至2點(diǎn)終止,23點(diǎn)之間合金全部由丫固溶體 所組成,3點(diǎn)以下，開始從丫固溶體中析出a固溶體，冷至4點(diǎn)時(shí) 合金全部由a固溶體所組成，45之間全部由a固溶體所組成, 冷到5點(diǎn)以下，由于a固溶體的濃度超過了它的溶解度限度，從 a中析出第二相B固溶體，最終得到室穩(wěn)下的顯微組織：a + B II 11.有形狀、尺寸相同的兩個(gè) Cu-Ni合金鑄件，一個(gè)含 90% Ni ,另一個(gè)含50% Ni,鑄后自然冷卻，咨詢哪個(gè)鑄件的 偏析較嚴(yán)峻？ 答：含50% N

47、i的Cu-Ni合金鑄件偏析較嚴(yán)峻。在實(shí)際冷 卻過程中，由于冷速較快，使得先結(jié)晶部分含高熔點(diǎn)組元多, / r. r-t 亠r 八 人一 r亠 一“A J?, I.一 L/ 后結(jié)晶部分含低熔點(diǎn)組元多，. 件固相線與液相線范疇比含;空申 化學(xué)成分不平均現(xiàn)象要比含膵 900 p Rm 第四章鐵碳合金， 600 1. 何謂金屬的同素異構(gòu), 400 和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。 200 答：由于條件（溫度或壓力）變化引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn) 變，稱同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 2. 什么原因丫 -Fe和a - Fe的比容不同？ 一塊質(zhì)量一定 50% N 因?yàn)楹?Ni Ni 0% Cu-Ni合金鑄 它所造成的 件嚴(yán)峻。 口金鑄 轉(zhuǎn)變？

48、試畫出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線 時(shí)間 的鐵發(fā)生（丫 -Fe a -Fe ）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如何變化? 答：因?yàn)檠?-Fe和a - Fe原子排列的緊密程度不同，丫 -F e的致密度為74%, a - Fe的致密度為68%，因此一塊質(zhì)量一定 的鐵發(fā)生（丫 -Fe - a -Fe ）轉(zhuǎn)變時(shí)體積將發(fā)生膨脹。 3何謂鐵素體（F）,奧氏體（A）,滲碳體（Fe3C）,珠光體 （ P） ,萊氏體（ Ld） ？它們的結(jié)構(gòu)、組織形狀、性能等各有何 特點(diǎn)？ 答：鐵素體（F）:鐵素體是碳在Fe中形成的間隙固溶體， 為體心立方晶格。由于碳在Fe中的溶解度 專門小，它的性 能與純鐵相近。塑性、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。它在鋼中一樣

49、呈塊狀或片狀。 奧氏體（A）:奧氏體是碳在Fe中形成的間隙固溶體， 面心立方晶格。 因其晶格間隙尺寸較大， 故碳在 Fe 中的溶解 度較大。有專門好的塑性。 滲碳體（Fe3C）:鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的 間隙化合物。滲碳體具有專門高的硬度，但塑性專門差，延伸 率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏 體中為連續(xù)的基體，有時(shí)呈魚骨狀。 珠光體（P）:由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素 體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑性較 差。 萊氏體（Ld）:由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。在萊 氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳 體基體上。由

50、于滲碳體專門脆，因此萊氏體是塑性專門差的組 織。 4.Fe-Fe3C合金相圖有何作用？在生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意 義？又有何局限性？ 答：碳鋼和鑄鐵差不多上鐵碳合金，是使用最廣泛的金 屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解與把 握鐵碳合金相圖，關(guān)于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工 藝的制訂以及工藝廢品緣故的分析等方面都有重要指導(dǎo)意義。 為選材提供成分依據(jù)：F Fe3C相圖描述了鐵碳合金的組織隨 含碳量的變化規(guī)律，合金的性能決定于合金的組織，如此按照 零件的性能要求來選擇不同成分的鐵碳合金；為制定熱加工工 藝提供依據(jù)：對鑄造，按照相圖能夠找出不同成分的鋼或鑄鐵 的熔點(diǎn)，確定鑄造溫度；按

51、照相圖上液相線和固相線間距離估 量鑄造性能的好壞。關(guān)于鍛造：按照相圖能夠確定鍛造溫度。 對焊接： IbU J 按照相圖來分析碳鋼焊縫組織，并用適當(dāng)熱處理方法來 1400 :排除組織不平均性；對熱處理：F FesC相圖更為重 退火、正火、淬火的加熱溫度都要參考鐵碳相圖加以選擇 由于鐵碳相圖是以無限緩慢加Q熱和冷卻的速度得到的，而 0才 t 4 FTC 際加熱和冷卻通常都有一 5. 畫出Fe-Fe3C 相圖，指出圖中I S、C、E、P 及GS、SE、PQ、PSK -各點(diǎn)、線的意義，并標(biāo)出各 相組成物和組織組成物。 ：sI ；P F+ Tc3Cll I P+ Fe3C :+E10 E1 +Fe3C

52、I 601）卩！,；.:. y uu. 02 a i” d2i 02.14 圭匚t. i 4. 3 島。 P2.5%) 以外的所有合金 元素，都增大過冷奧氏體穩(wěn)固性，使 C 曲線右移，則 Vk 減小。 (2)一定尺寸的工件在某介質(zhì)中淬火，其淬透層的深度 與工件截面各點(diǎn)的冷卻速度有關(guān)。如果工件截面中心的冷速高 于 Vk ，工件就會(huì)淬透。然而工件淬火時(shí)表面冷速最大，心部冷 速最小，由表面至心部冷速逐步降低。只有冷速大于 Vk 的工 件外層部分才能得到馬氏體。因此，Vk越小，鋼的淬透層越深， 淬透性越好。 12將0 5mm的T8鋼加熱至760C并保溫足夠時(shí)刻，咨詢 采納什么樣的冷卻工藝可得到如下組織

53、：珠光體，索氏體，屈 氏體，上貝氏體，下貝氏體，屈氏體 +馬氏體，馬氏體 +少量殘 余奧氏體；在 C 曲線上描出工藝曲線示意圖。 答：(1)珠光體：冷卻至線550C范疇內(nèi)等溫停留一段時(shí)刻， 再冷卻下來得到珠光體組織。 索氏體：冷卻至650600C溫度范疇內(nèi)等溫停留一段時(shí)刻， 再冷卻下來得到索光體組織。 屈氏體：冷卻至600550C溫度范疇內(nèi)等溫停留一段時(shí)刻， 再冷卻下來得到屈氏體組織。 上貝氏體：冷卻至600350C溫度范疇內(nèi)等溫停留一段時(shí) 刻，再冷卻下來得到上貝氏體組織。 下貝氏體：冷卻至350CMs溫度范疇內(nèi)等溫停留一段時(shí) 刻，再冷卻下來得到下貝氏體組織。 屈氏體+ 馬氏體：以大于獲 組織

54、的最小冷卻速度并 r 小于獲得珠光體 馬氏體。 馬氏體+少量殘余奧氏體：以大于獲得馬氏體組織的最小冷 卻速度冷卻獲得馬氏體+少量殘余奧氏體。 冷卻速度連續(xù)冷卻，獲得屈氏體+ E上 13. 退火的要緊目的是什么？生產(chǎn)上常用的退火操作有哪 幾種？指出退火操作的應(yīng)用范疇。 答：（1）平均鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度， 并排除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的切削加工性能并為隨后的 淬火作好組織預(yù)備。 （2）生產(chǎn)上常用的退火操作有完全退火、等溫退火、球 化退火、去應(yīng)力退火等。 （3）完全退火和等溫退火用于亞共析鋼成分的碳鋼和合 金鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材。有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。球化退 火要緊用于共析或

55、過共析成分的碳鋼及合金鋼。去應(yīng)力退火要 緊用于排除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件（或冷拔件）及機(jī) 加工的殘余內(nèi)應(yīng)力。 14. 何謂球化退火？什么原因過共析鋼必須采納球化退火 而不采納完全退火？ 答：（1）將鋼件加熱到Ac1以上3050C,保溫一定時(shí)刻 后隨爐緩慢冷卻至600C后出爐空冷。 （2）過共析鋼組織若為層狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)， 不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產(chǎn)生淬 火變形及開裂。通過球化退火，使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變 為球狀滲碳體，以降低硬度，平均組織、改善切削加工性。 15. 確定下列鋼件的退火方法， 并指出退火目的及退火后的 組織： 1）經(jīng)冷軋后的 15 鋼

56、鋼板，要求降低硬度； 答：再結(jié)晶退火。 目的：使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶粒， 以排除加工硬化現(xiàn)象，降低了硬度，排除內(nèi)應(yīng)力。細(xì)化晶粒， 平均組織， 排除內(nèi)應(yīng)力， 降低硬度以排除加工硬化現(xiàn)象。組織： 等軸晶的大量鐵素體和少量珠光體。 2）ZG35 的鑄造齒輪 答：完全退火。經(jīng)鑄造后的齒輪存在晶粒粗大并不平均現(xiàn) 象，且存在殘余內(nèi)應(yīng)力。因此退火目的：細(xì)化晶粒，平均組織， 排除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶粒平均細(xì) 小的鐵素體和珠光體。 3）鍛造過熱后的 60 鋼鍛坯； 答：完全退火。由于鍛造過熱后組織晶粒劇烈粗化并分布 不平均，且存在殘余內(nèi)應(yīng)力。因此退火目的：細(xì)化晶粒，平均 組織，排除內(nèi)應(yīng)

57、力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶粒 平均細(xì)小的少量鐵素體和大量珠光體。 4）具有片狀滲碳體的 T12 鋼坯； 答：球化退火。由于 T12 鋼坯里的滲碳體呈片狀，因此不 僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產(chǎn)生淬火 變形及開裂。通過球化退火，使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)?球狀滲碳體，以降低硬度，平均組織、改善切削加工性。組織： 粒狀珠光體和球狀滲碳體。 16. 正火與退火的要緊區(qū)別是什么？生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正 火及退火？ 答：與退火的區(qū)別是加熱溫度不同，關(guān)于過共析鋼退火 加熱溫度在Ac1以上30 50C而正火加熱溫度在 Accm以上3 050C。冷速快，組織細(xì)，強(qiáng)度和硬度有所提升。

58、當(dāng)鋼件尺 寸較小時(shí)，正火后組織：S,而退火后組織：P。 選擇：（ 1 ）從切削加工性上考慮 切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及對刀具 的磨損等。 一樣金屬的硬度在 HB170 230 范疇內(nèi)，切削性能較好。 高于它過硬，難以加工，且刀具磨損快；過低則切屑不易斷， 造成刀具發(fā)熱和磨損，加工后的零件表面粗糙度專門大。關(guān)于 低、中碳結(jié)構(gòu)鋼以正火作為預(yù)先熱處理比較合適，高碳結(jié)構(gòu)鋼 和工具鋼則以退火為宜。至于合金鋼，由于合金元素的加入， 使鋼的硬度有所提升，故中碳以上的合金鋼一樣都采納退火以 改善切削性。 （2）從使用性能上考慮 如工件性能要求不太高，隨后不再進(jìn)行淬火和回火，那么 往往用正火來

59、提升其機(jī)械性能，但若零件的形狀比較復(fù)雜，正 火的冷卻速度有形成裂紋的危險(xiǎn)，應(yīng)采納退火。 （3）從經(jīng)濟(jì)上考慮 正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡便，故在可 能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。 17. 指出下列零件的鍛造毛坯進(jìn)行正火的要緊目的及正火 后的顯微組織： （1）20鋼齒輪 （2）45鋼小軸 （3）T12 鋼銼刀 答：（1）目的：細(xì)化晶粒，平均組織，排除內(nèi)應(yīng)力，提升 硬度，改善切削加工性。組織：晶粒平均細(xì)小的大量鐵素體和 少量索氏體。 （2）目的：細(xì)化晶粒，平均組織，排除內(nèi)應(yīng)力。組織： 晶粒平均細(xì)小的鐵 素體和索氏體。 （3）目的：細(xì)化晶粒，平均組織，排除網(wǎng)狀 Fe3CH, 為球

60、化退火做組織預(yù)備，排除內(nèi)應(yīng)力。組織：索氏體和球狀滲 碳體。 18. 一批45鋼試樣（尺寸15*10mm）,因其組織、晶粒大 小不平均，需采納退火處理。擬采納以下幾種退火工藝； （1）緩慢加熱至700 C，保溫足夠時(shí)刻，隨爐冷卻至室溫； （2）緩慢加熱至840C，保溫足夠時(shí)刻，隨爐冷卻至室溫； （3）緩慢加熱至1100C，保溫足夠時(shí)刻，隨爐冷卻至室 溫； 咨詢上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小平均 的細(xì)小晶粒，選何種工藝最合適？ 答：（1）因其未達(dá)到退火溫度，加熱時(shí)沒有通過完全奧氏 體化，故冷卻后依舊得到組織、晶粒大小不平均的鐵素體和珠 光體。 （2）因其在退火溫度范疇內(nèi)， 加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)化