東莞理工工程材料期末考試復(fù)習(xí)答案參考

1、13機(jī)械設(shè)計(jì)1班期末考試復(fù)習(xí)（非官方提供）題型：1.單項(xiàng)選擇題15小題 占15% (基本理論知識的應(yīng)用) 2.名詞解釋6個 占12% (重要名詞) 3.問答題5題 占40% 4.分析題2題 約占20% 5.作圖或計(jì)算題 約占15% (鐵碳二元相圖，杠桿定律應(yīng)用)1、 選擇題自行查找答案二、重要名詞：1.單晶體:晶粒內(nèi)部的晶格位向完全一致的晶體2.多晶體：由許多晶粒組成的晶體3.過冷度：（金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度）理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。4.合金：通過熔化或其他方法使兩種或兩種以上的金屬或非金屬結(jié)合在一起所形成具有金屬特性的物質(zhì)5.組元：組成合金的最基本、獨(dú)立的物質(zhì)。

2、6.相：在金屬和合金中具有相同化學(xué)成分、相同結(jié)構(gòu)并以界面分開的各個均勻的組成部分.7.合金相圖：在平衡狀態(tài)下，合金的成分、溫度、合金相之間的關(guān)系圖解。8.固溶體：固態(tài)下，溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類型的合金相9.鐵素體（F）：碳溶解在-Fe中的間隙固溶體10.奧氏體（A）:碳溶解在Fe中的間隙固溶體11.滲碳體（Fe3C）:鐵與碳形成的具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的間隙化合物12.珠光體（P）:在727時從A中析出兩種不同的固相（F+Fe3C）成片層相間的復(fù)相組織。13.萊氏體（Ld）：具有結(jié)晶點(diǎn)成分（碳含量為4.3%）的液相，冷卻至1148時，從液相同時結(jié)晶出兩種不同的固相（A+ Fe3C）的

3、復(fù)合組織。14.馬氏體：當(dāng)過冷A以極大的冷速冷卻到室溫時，形成的碳在-Fe中的過飽和固溶體。15.淬透性：鋼在淬火冷卻時，獲得M組織深度的能力。16.淬硬性：鋼在正常淬火條件下的M達(dá)到最高硬度的能力。17.調(diào)質(zhì)處理：淬火后的高溫回火。18.同素異晶轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象。19.冷變形強(qiáng)化：隨變形程度增大，金屬的強(qiáng)度和硬度上升但塑性下降的現(xiàn)象。三、問答題：1.什么叫金屬的結(jié)晶？純金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？純金屬結(jié)晶與合金結(jié)晶有何異同？答：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬晶體的過程。晶核的形成和長大。相同點(diǎn)：均為有液態(tài)的金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘倬w的過程。不同點(diǎn)：純金屬結(jié)晶

4、需在恒溫和過冷條件下進(jìn)行；合金結(jié)晶是在一個溫度區(qū)間完成的且可能形成多相組織2晶粒大小對金屬材料的機(jī)械性能有何影響？結(jié)晶時哪些因素影響晶粒度的大小？如何影響？采取哪些方法可以細(xì)化晶粒？答：晶粒愈小，金屬材料的強(qiáng)度、塑性和韌性也愈高。形核率N和長大速度G。結(jié)晶時有較大的過冷度，形核率的增加比晶核的長大速度快則晶粒愈細(xì)提高結(jié)晶冷速，增加過冷度；進(jìn)行變質(zhì)處理；附加振動。3.什么是過冷度？過冷度與冷速有何關(guān)系？過冷度對金屬結(jié)晶后的晶粒大小有何影響？答：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差。冷速越大，相應(yīng)地過冷度也越大。金屬結(jié)晶時若過冷度增大，則晶粒變細(xì)。但過冷度過大時，對晶粒細(xì)化不利，結(jié)晶發(fā)生困難。4簡述馬氏

5、體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)。答：為無擴(kuò)散型的轉(zhuǎn)變；M晶核的長大速度極快；轉(zhuǎn)變的非等溫性；不徹底性而會有殘余A。5鋼在淬火后為什么一定要進(jìn)行回火才可使用？按回火溫度的高低可將回火分為哪三類？各自的所對應(yīng)的回火組織是什么？答：調(diào)整鋼的組織和性能，使其滿足工件的使用要求。 低溫回火，中溫回火，高溫回火。 回火M,回火T,回火S。6試比較鋼的淬透性與實(shí)際工件的淬硬層深度的區(qū)別。答：鋼的淬透性是鋼本身固有的特性，對一定成分的鋼種來說是完全確定的，其大小可在規(guī)定的條件下的淬硬層深度來表示。而實(shí)際工件的淬硬層深度，是受許多條件制約的，是變化的。7試論述鋼的普通熱處理（退火、正火、淬火和回火）的工藝差別和各自的主要目的。答

6、：退火為爐冷，正火為空冷，淬火為激冷，回火為適冷。各自主要目的分別為：軟化，硬化，剛化，韌化。8何謂調(diào)質(zhì)鋼？為什么調(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？答：為將調(diào)質(zhì)后使用的中碳非合金鋼和中碳合金鋼。 由于其主要用于制造在重載和沖擊載荷作用下的一些重要受力件，在要求高強(qiáng)度的同時，還需高的塑性、韌性的良好配合的綜合性力學(xué)性能，只有中碳合金鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)才能滿足要求。 合金元素為Mn、Si、Gr、Ni、B、V、Mo、W等。 提高淬透性，強(qiáng)化F和細(xì)化晶體，W、Mo可防止高溫回火脆性產(chǎn)生。 9什么是液態(tài)合金的充型能力？它與合金流動性有何關(guān)系？影響液態(tài)合金流動性的因素有

7、哪些？答：考慮鑄型及工藝因素影響的熔融金屬的流動性。合金的流動愈好，充型能力就愈強(qiáng)。結(jié)晶溫度范圍的寬窄，鑄鐵中的化學(xué)成分。10什么叫金屬的可鍛性？衡量金屬可鍛性好壞的指標(biāo)是哪些？答：衡量材料在經(jīng)受壓力加工時獲得制品難易程度的工藝性能。 塑性和變形抗力。11.“趁熱打鐵”的含義何在？答：加熱到一定溫度時,原子運(yùn)動能力增加從而塑形提高，變形抗力減小，有利于滑移變形和再結(jié)晶而改善金屬的晶相結(jié)構(gòu)，提高韌性；固溶體具有良好的塑性; 消除加工硬化.因此金屬只有在熱變形下才能以較小的功達(dá)到較大的變形,即"趁熱打鐵"的含義.12、試述本門課程所介紹的金屬材料強(qiáng)化的方法及其含義。答：固溶強(qiáng)化

8、；溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格造成固溶體的晶格畸變，使塑性變形抗力增大，結(jié)果使材料強(qiáng)度、硬度增高。 彌散強(qiáng)化；金屬化合物呈細(xì)小顆粒均勻分布在固溶體的基體相上，使強(qiáng)度、硬度和耐磨性明顯提高。細(xì)晶強(qiáng)化：通過細(xì)化晶粒來同時提高金屬的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性的方法。形變強(qiáng)化：通過晶粒細(xì)化，晶格嚴(yán)重畸變，增大滑移阻力使金屬的強(qiáng)度和硬度提高。（強(qiáng)化相；能在合金中提高合金的強(qiáng)度、硬度。加工硬化；隨變形程度增大，強(qiáng)度和硬度上升而塑性下降的現(xiàn)象。）四、分析題：1、下列熱處理工藝路線是否合理？如不合理請寫出正確的工藝路線。滲碳零件：鍛造調(diào)質(zhì)處理粗加工半精加工滲碳精加工答：不合理。應(yīng)為下料鍛造正火或退火粗加工半精加工滲碳淬火

9、低溫回火精加工。2、用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進(jìn)入熱處理爐，并隨工件一起加熱到1000保溫，當(dāng)出爐后再次吊裝工件時，鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析其原因。答：鋼絲繩是由單股細(xì)鋼絲合股擰成的，而且放在1000度保溫相當(dāng)于奧氏體化，出爐后自然降溫相當(dāng)于正火處理，此時鋼絲繩中的鋼絲組織應(yīng)該為珠光體，其強(qiáng)度降低，極易拉伸斷裂，并且氧化變細(xì)，抗強(qiáng)度減弱，所以斷裂。（或冷拉鋼絲繩是利用加工硬化來提高其強(qiáng)度，在這種狀態(tài)下的晶體缺陷密度增大，強(qiáng)度增加，處于加工硬化狀態(tài)。而在1000時保溫，鋼絲將發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大過程，組織和結(jié)構(gòu)恢復(fù)到軟化狀態(tài)。在這一系列變化中，冷拉鋼絲的加工硬化效果將消失，強(qiáng)度下降，在再

10、次起吊時，鋼絲將被拉長，發(fā)生塑性變形，橫截面積減少，強(qiáng)度比保溫前低，發(fā)生斷裂）3根據(jù) Fe-Fe3C 相圖，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因：1）含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高；答：因?yàn)殍F碳合金是由比較軟的F和比較硬的Fe3C兩相組成，F(xiàn)e3C是鐵與碳的化合物，含碳量越高，碳化物越多，硬度就越高，所以含碳量高的鐵碳合金硬度高。2）在室溫下，含碳 0.8% 的鋼其強(qiáng)度比含碳 1.2% 的鋼高；答：含碳超越1%時，析出的二次滲碳體在晶界構(gòu)成持續(xù)的收集狀，使得剛脆性增加，強(qiáng)度降落，因此比1.2%的強(qiáng)度高或(室溫下平均含碳量=0.8%的碳鋼成分為：少量的Fe3C和珠光體，其中的Fe3C

11、顆粒小，彌散均勻分布。平均含碳量=1.2%的碳鋼成分為：大量的Fe3C和珠光體，其中的Fe3C 平衡狀態(tài)下大量沿晶界網(wǎng)狀分布，因而降低強(qiáng)度。)3）在 1100，含碳 0.4% 的鋼能進(jìn)行鍛造，含碳 4.0% 的鑄鐵不能鍛造；答：含碳 0.4% 的鋼在1100下為單相A，塑性好，變形抗力低，可以鍛造成形；含碳 4.0% 的鑄鐵為P+FeC11+Ld,塑性和韌性差，不能鍛造。4）綁軋物件一般用鐵絲（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）；答：綁軋物件要求有很好的韌性，因此選用低碳鋼有很好的韌塑性，即鍍鋅低碳鋼絲；而起重機(jī)吊重物用鋼絲繩除了要求一

12、定的強(qiáng)度，還要很高的彈性極限，而60 、 65 、 70 、 75 等鋼有高的強(qiáng)度和高的彈性極限而使吊重物不斷裂。5）鉗工鋸 T8，T10,T12 等鋼料時比鋸 10,20 鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍。答：T8，T10,T12屬于碳素工具鋼，含碳量為0.8%、1.0%、1.2%，因而鋼中Fe3C高，鋼的硬度較高；而10,20 鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于低碳鋼，鋼的硬度較低。4某汽車重負(fù)荷齒輪選用合金滲碳鋼20CrMnMo材料制作，其工藝路線如下：下料鍛造正火 切削加工滲碳淬火低溫回火噴丸磨削加工  試分別說明上述四項(xiàng)熱處理工藝的目的。答：使細(xì)化組織和碳化物分布均勻化，改善切削加工性。使碳原子滲入到鋼表面層。得到M或下M組織，獲得高的硬度和耐磨性及配合不同溫度的回火。使表層得到回火M，消除內(nèi)應(yīng)力和脆性。5. 45鋼調(diào)質(zhì)后的硬度為240