工程材料及熱處理

1、一、填空題1、金屬材料的工藝性能包括液態(tài)成形工藝性 、焊接性能、熱處理工藝性和可加工性等。2、常用的塑性判據(jù)有斷后伸長率、斷面收縮率；強(qiáng)度判據(jù)有 抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度。18、常見的金屬晶格類型有體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格，-Fe是體心立方晶格 ，-Fe是面心立方晶格 。3、共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變其中高溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物為珠光體、索氏體、托氏體，中溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物為上貝氏體、下貝氏體。4、鐵碳合金的五種組織是珠光體、奧氏體、滲碳體、珠光體和萊氏體。5、亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼室溫平衡組織分別為 珠光體、 珠光體和珠光體、珠光體和二次滲碳體。6、按碳的存在形式，鑄鐵可分為白口鑄鐵、

2、灰口鑄鐵和麻口鑄鐵。7、選擇材料應(yīng)從使用性原則、工藝性原則和經(jīng)濟(jì)性原則等方面考慮。8、材料的使用性能包括力學(xué)性能、物理性能和 化學(xué)性能等。9、影響鑄鐵石墨的因素是化學(xué)成分和冷卻速度。10、冷變形后的金屬再進(jìn)行加熱將發(fā)生再結(jié)晶、晶粒長大現(xiàn)象。11、按室溫組織，鋼可分為亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼。12、淬火加熱溫度，亞共析鋼應(yīng)在 Ac3+(30-50)°C，過共析鋼應(yīng)在 Ac1+(30-50)°C。13、鋼中的常有元素有 錳、硅、硫、磷等，其中 硫產(chǎn)生熱脆，磷產(chǎn)生冷脆。14、按石墨的存在形式分別鑄鐵有 白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。15、銅合金有黃銅、青銅和白銅。16、

3、灰口鑄鐵的熱處理主要有 消除內(nèi)應(yīng)力退火、消除部分白口的軟化退火和表面淬火。17、化學(xué)熱處理的三個基本過程是 分解、吸收和擴(kuò)散。四、判斷題1、洛氏硬度值是據(jù)壓頭壓入被測材料的深度來確定。( 對 )2、鋼的鑄造性比鐵的鑄造性好，故常用來鑄造形狀復(fù)雜的工件。( 錯 ) 鐵的焊接性能比鋼差3、金屬發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時，要吸收或放出熱量，轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)行的。( 錯 )4、置換固溶體只能是有限固溶體（和無限固溶體）。( 錯 )5、珠光體的含碳量為4.3%。( 錯 )6、淬透性好的鋼，淬火后硬度一定很高。( 錯 )7、通過熱處理可以改變灰鑄鐵的基本組織，故可顯著提高其力學(xué)性能。(錯 )8、GCr15鋼是滾動

4、軸承鋼，但又可制造量具、刀具和冷沖模具等。( 對 )9、去應(yīng)力退火溫度，一般在A1點(diǎn)以下，故退火過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。(錯 )10、鉸孔是在鉆孔、擴(kuò)孔的基礎(chǔ)上的精加工，故能提高孔的尺寸精度和位置精度。( 對 )11、布氏硬度試驗(yàn)，當(dāng)試驗(yàn)條件相同時，其壓痕直徑越小，材料的硬度越低。(錯 )12、材料的延伸率，斷面收縮率數(shù)值越大，表明其塑性越好。(對 )14、 在任何情況下鐵及其合金體都是。體心立方晶格( 錯 )15、 間隙固溶體的溶質(zhì)原子的直徑小于溶劑原子的直徑。( 對 )16、鑄鋼可以用于制造形狀復(fù)雜而力學(xué)性能要求又比較高的零件。( 對 )17、 T12鋼可選作滲碳零件用鋼。(對 )18、 可

5、鍛鑄鐵比灰鑄鐵的塑性好，因此可以進(jìn)行鍛壓加工（切削）。( 錯 )19、鋼的紅硬性是指鋼的高溫下保持高硬度和高耐磨性的能力。( 對 )一. 名詞解釋疲勞極限、晶胞、淬透性、共晶轉(zhuǎn)變、加工硬化、馬氏體、屈服點(diǎn)、晶格、淬硬性、共析轉(zhuǎn)變、固溶強(qiáng)化、珠光體、零件失效、調(diào)質(zhì)處理答：疲勞極限：材料在N次對稱循環(huán)疲勞載荷作用下不致引起斷裂的最大應(yīng)力。 晶胞：能夠完全反映晶格特征的、最小幾何單元。淬透性：在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特征。共晶轉(zhuǎn)變：具有一定成分的液態(tài)合金，在一定溫度時會同時結(jié)晶出兩種成分不同的固相的轉(zhuǎn)變。加工硬化：金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性變形時強(qiáng)度和硬度升高，而塑性和韌性降低的

6、現(xiàn)象。馬氏體：碳在-Fe中的飽和固溶體。屈服點(diǎn)：試樣在拉伸過程中力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力，稱屈服點(diǎn)。晶格：晶格是人為地將原子假想為一個幾何結(jié)點(diǎn)，形成的空間格子（是實(shí)際晶體對應(yīng)的空間點(diǎn)陣）。淬硬性：鋼在理想條件下進(jìn)行淬火硬化所能達(dá)到最高硬度的能力。共析轉(zhuǎn)變：從一個固相中同時析出成分和晶體結(jié)構(gòu)完全不同的兩種新固相的轉(zhuǎn)變過程固溶強(qiáng)化：晶格畸變使晶格變形的抗力增大，材料的強(qiáng)度、硬度提高顯著的同時，還使其保持較好的塑性和韌性的現(xiàn)象。裝 訂 線 內(nèi) 不 要 答 題珠光體：鐵素體與滲碳體的兩相機(jī)械混合物，是共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。零件失效：當(dāng)材料的使用性能不能滿足零件工作條件的要求時，零件就以某種形

7、式失去其應(yīng)有的效能。調(diào)質(zhì)處理：鋼件淬火及高溫回火復(fù)合熱處理。二. 指出材料名稱并說明牌號中數(shù)字及字母 的含義Q235 、H68、9SiCr、HT200、20CrMnTi、ZGMn13、W18Cr4V、45、QBe2、5CrNiMo、YT5、60Si2Mn、KTH300-06 、GCr15、T10A答：Q235 ：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，“Q”是“屈”字漢語拼音字首，235表示屈服強(qiáng)度大于235MPa。H68：普通黃銅，“H”是“黃”的漢語拼音字首，68表示銅的含量為68%。9SiCr：合金工具鋼，9表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%，Si、Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%。HT200：灰鑄鐵，“HT”為“灰鐵”

8、的漢語拼音字首，200表示最低抗拉強(qiáng)度為200MPa。20CrMnTi：平圴含碳量0,2%，含鉻、錳、鈦各1%的優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼ZGMn13：高猛鑄鋼，ZG 代表鑄鋼（漢語拼音首個字母），Mn13 表示錳含量在13%左右。W18Cr4V：合金工具鋼，W18表示鎢質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%，Cr4表示鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4，V表示釩含量小于1.5%。45：平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。QBe2：青銅，Q代表“青”漢語拼音字首，Be2代表鋇的含量為2%。5CrNiMo：平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，鉻、鎳、鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于1.5%的熱作磨具鋼。YT5：Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5的鎢鈷鈦類硬質(zhì)合

9、金。60Si2Mn：平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%de 合金結(jié)構(gòu)鋼。KTH300-06 ：可鍛鑄鐵，KT是可鐵的漢語拼音字首，H代表“黑心”，300表示最低抗拉強(qiáng)度Rm>=300MPa，06表示伸長率A>=6%。 GCr15：鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的滾動軸承鋼。T10A：高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，T表示碳的漢語拼音字首，10表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，A代表高級優(yōu)質(zhì)鋼。五. 問答題1.何謂回火？淬火后的鋼為什么必須回火處理？回火是鋼件淬硬后，在加熱到Ac1點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時間，待組織轉(zhuǎn)變，然后冷卻到室溫的熱處理工

10、藝?；鼗鹛幚淼哪康氖墙档痛慊痄摰拇嘈裕瑴p少或消除內(nèi)應(yīng)力，是組織趨于穩(wěn)定并獲得所需要的性能。2.簡述常存元素對鋼的性能的影響。錳和硅：是鋼中的有益元素，對鋼有一定固溶強(qiáng)化作用。錳具有一定的脫氧和脫硫能力，可減少硫的有害影響，改善鋼材的加工性能；錳還能增加珠光體的相對含量，并使它細(xì)化，利于鋼的強(qiáng)度的提高 。硫和磷：是鋼中的有害元素，硫使鋼熱脆，磷使鋼冷脆。但磷有固溶強(qiáng)化作用，也可提高鋼材的強(qiáng)度和抗銹性。3.試述洛氏硬度試驗(yàn)法優(yōu)缺點(diǎn)。操作迅速簡便，壓痕小，對工件表面損傷小；易受金屬表面不平或材料內(nèi)部組織部均勻的影響，測量結(jié)果不準(zhǔn)確。4.何謂同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？寫出純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變關(guān)系式。金屬在固態(tài)下隨溫

11、度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象。5.試述含碳量對鋼的組織與性能的影響。當(dāng)鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.9%時，隨著鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋼的強(qiáng)度和硬度不斷上升，而塑性與韌性不斷下降。當(dāng)鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.9%時，由于網(wǎng)狀滲碳體的存在，不僅鋼的塑性與韌性進(jìn)一步下降，而且強(qiáng)度也明顯下降。亞共析鋼隨碳含量的增加，鐵素體減少，珠光體減增加；亞共析鋼隨含碳量增加，滲碳體增加，珠光體減少。6.簡述合金元素在鋼中的作用。1、增加固溶強(qiáng)化鋼的力學(xué)性能。2、增加鋼的淬透性，提高鋼的力學(xué)性3、提高鋼的抗腐蝕性能4、提高鋼的高溫性能7. 何謂鋼的回火？淬火后的鋼為什么必須經(jīng)回火處理？。8.何謂鋼的熱處理

12、？鋼為什么可以通過熱處理改變組織改變性能？將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。Because熱處理通過改變鋼的內(nèi)部組織,從而改善鋼的性能。9.試述灰口鑄鐵的性能特點(diǎn)。硬度較低，塑性和韌性較差，并且脆性大但工藝性能好。10.常用的回火方法有哪幾種？指出各種回火后的組織、性能與應(yīng)用。低溫回火：低溫回火所得組織為回火馬氏體，淬火鋼在保持高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。主要應(yīng)用于各種高碳的切削刀具、量具、冷沖磨具、滾動軸承以及滲碳件。11.何謂金屬的疲勞？疲勞斷裂的原因有哪些？金屬疲勞是指一種在循環(huán)應(yīng)力或循

13、環(huán)應(yīng)變作用下，金屬材料發(fā)生破壞的現(xiàn)象。原因：循環(huán)應(yīng)力特征、溫度、材料成分和組織、夾雜物、表面狀態(tài)及殘余應(yīng)力。12.試述晶粒大小對力學(xué)性能的影響，生產(chǎn)中細(xì)化晶粒的方法有哪些？晶粒越細(xì)小，晶界越多，金屬的強(qiáng)度越高，同時塑性韌性也越好。方法：增大過冷度、變質(zhì)處理、振動。六. 繪出簡化的Fe-Fe3C相圖鋼部分填上區(qū)域組織，并回答 1. C=0.45鋼的結(jié)晶過程。2.C點(diǎn)G點(diǎn)的含義；AE線、ES線的含義。 3. 試述含碳量對鋼的組織與性能的影響七、一車床主軸（ 15mm ）承受中等載荷，要求軸頸部位的硬度為 5055HRC，其余地方要求具有良好的綜合力學(xué)性能，硬度為2024HRC。回答下列問題： 1.該軸選用下列材料中的哪種材料制作較為合適，為什么？ （20Cr、20CrMnTi、HT150、45、60Si2Mn） 2.初步擬定零件軸的加工工藝路線。3.指出在加工路線中每步熱處理的作用八、有一傳動齒輪承受較大沖擊載荷，要求心部有很好韌