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資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考,如有不當(dāng)或者侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除?!豆こ滩牧匣A(chǔ)》課程習(xí)題答案09級(jí)機(jī)械一班制造謹(jǐn)以此書(shū)感謝所有為本書(shū)編寫(xiě)答案的同學(xué),你們辛苦了!第一章材料的基本結(jié)構(gòu)與性能1.工程材料按照性質(zhì)不同或用途不同,如何進(jìn)行分類?(page緒論)答:按性質(zhì)分類:1.金屬(黑色/有色)材料。2.無(wú)機(jī)非金屬材料。3.高分子(高聚物)材料。4.復(fù)合材料。按用途分類:1.結(jié)構(gòu)材料。2.功能材料。2.各種結(jié)合鍵有何特點(diǎn),其所構(gòu)成的物質(zhì)有何性能特點(diǎn)?材料的性能主要取決于哪些因素?(page5,6)答:離子鍵:結(jié)合力較強(qiáng)。較高的熔點(diǎn)、硬度、彈性模量、以及較低的熱膨脹系數(shù)和較低的導(dǎo)熱系數(shù)。不導(dǎo)電性(熔融態(tài)導(dǎo)電性)。較低的密度。共價(jià)鍵:結(jié)合力很強(qiáng),電子不能自由運(yùn)動(dòng),飽和性,方向性。較高的熔點(diǎn)、硬度、彈性模量和低的熱膨脹系數(shù)以及不導(dǎo)電性。較低的密度。金屬鍵:無(wú)飽和性、無(wú)方向性。較好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。較高的密度。范德華健:靜電力,誘導(dǎo)力,色散力。沒(méi)有方向性和飽和性。結(jié)合力小。氫鍵:具有方向性和飽和性。結(jié)合力比范德華健要強(qiáng)。性能取決于:1.組成材料的原子、離子、或分子之間的結(jié)合鍵類型。2.組成材料的原子、離子或分子在三維空間的堆積排列狀態(tài),即材料的微觀結(jié)構(gòu)。3.材料的微觀組織,即材料中同種或異種原子、離子或分子所形成的各種聚集體的形貌、大小及其分布等。3.金屬材料、陶瓷材料、高分子材料在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的主要差別是什么?(page7)答:材料類型結(jié)合鍵熔點(diǎn)彈性模量強(qiáng)度和硬度塑性和韌性導(dǎo)電和導(dǎo)熱性耐熱性耐蝕性其它金屬材料以金屬鍵為主較高較高較高良好或較差良好較高一般密度大熱膨脹系數(shù)較大陶瓷材料離子鍵或共價(jià)鍵高高抗拉強(qiáng)度較低,抗壓強(qiáng)度和硬度高差絕緣導(dǎo)熱性差高高密度小熱膨脹系數(shù)小高分子材料分子內(nèi)為共價(jià)鍵.分鐘間為分子鍵較低較低較低變化大絕緣導(dǎo)熱性差較低高密度小熱膨脹系數(shù)大,易老化4.何謂晶體、晶體結(jié)構(gòu)、晶格、晶胞和非晶體?(page8)答:晶體:指其構(gòu)成原子或離子、分子在三維空間呈現(xiàn)出周期性規(guī)則堆積排列的固體。晶體結(jié)構(gòu):不同晶體中的原子或離子、分子排列的規(guī)則往往不同,將晶體中原子或離子、分子具有的自有特征的規(guī)則排列稱為該晶體的晶體結(jié)構(gòu)。晶格:對(duì)于由原子或離子構(gòu)成的金屬和無(wú)機(jī)非金屬而言,可將其構(gòu)成原子或離子視為質(zhì)點(diǎn),將這些分布于三維空間的質(zhì)點(diǎn)按一定的規(guī)則以直線相連便構(gòu)成由質(zhì)點(diǎn)和直線形成的三維空間格子,稱其為晶格。晶胞:將按照一定的規(guī)則從晶體中取出的能夠完全反應(yīng)晶體原子或離子排列規(guī)則的最小晶體單元稱為晶胞。非晶體:指其構(gòu)成原子或離子、分子在三維空間呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則堆積排列的固體。5.布拉菲點(diǎn)陣有多少種?描述其幾何特征的參數(shù)是什么?(page9)答:14種。abc(表示xyz軸的晶胞棱長(zhǎng)),αβγ(表示各坐標(biāo)軸之間的夾角)。立方晶系(簡(jiǎn)單立方,體心立方,面心立方),四方晶系(簡(jiǎn)單四方,體心四方),菱方晶系(簡(jiǎn)單菱方),六方晶系(簡(jiǎn)單六方),正交晶系(簡(jiǎn)單正交,低心正交,體心正交,面心正交,),單斜晶系(簡(jiǎn)單單斜,底心單斜),三斜晶系(簡(jiǎn)單三斜)。5.何謂晶面、晶面族、晶向、晶向族,如何確定晶面和晶向指數(shù)?(page10,11)答:晶面:在晶格中,任意取至少三個(gè)原子便可構(gòu)成一個(gè)平面,這種由原子構(gòu)成的平面稱為晶面。晶面族:將這些原子排列完全相同,僅僅是空間位向不同的晶面稱為一個(gè)晶面族。晶向:在晶格中,任意取至少兩個(gè)原子便可構(gòu)成一個(gè)晶體中的方向,將這種由一列原子構(gòu)成的方向稱為晶向。晶向族:將這些原子排列完全相同,僅是空間位向不同的晶向稱為一個(gè)晶向族。確定晶面指數(shù):在晶格中,選取晶胞的一個(gè)頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以晶胞的三條棱為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系。在晶胞中找出所要標(biāo)識(shí)晶面與各坐標(biāo)軸的相交點(diǎn),確定需標(biāo)識(shí)晶面在各坐標(biāo)軸上的截距。取各截距的倒數(shù)。將各截距倒數(shù)按對(duì)應(yīng)的xyz軸的順序排列,并以公約數(shù)化為最小整數(shù)后,置于圓括號(hào)內(nèi)。確定晶向指數(shù):在晶格中,以晶胞的一個(gè)頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以晶胞的三條棱為為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系。找出需標(biāo)識(shí)晶向在各坐標(biāo)軸上的投影。將各投影按xyz軸的順序排列,并以公約數(shù)化為最小整數(shù)后,置于方括號(hào)內(nèi)。6.體心、面心、密排六方晶體結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)?(page18,19)答:體心立方晶體結(jié)構(gòu):晶胞常數(shù)a=b=c。晶胞內(nèi)原子個(gè)數(shù)=2。致密度=0.68。面心立方晶體結(jié)構(gòu):a=b=c。晶胞內(nèi)原子個(gè)數(shù)=4。致密度=0.74。密排六方晶體結(jié)構(gòu):晶胞內(nèi)原子個(gè)數(shù)=6。c/a=1.633時(shí),致密度=0.74。7.何謂單晶體和多晶體,為什么單晶體具有各向異性,而多晶體往往沒(méi)有各向異性?(page11)答:單晶體:晶體中的原子完全按照一種規(guī)則排列,且原子規(guī)則排列的空間取向完全一致,則該晶體稱為單晶體。多晶體:晶體中雖然原子排列的規(guī)則完全相同,但晶體中不同部分之間的原子規(guī)則排列的空間取向存在明顯不同,則稱其為多晶體。對(duì)于單晶體,由于沿著其不同晶向上的原子排列密度往往不同,導(dǎo)致沿不同晶向上晶體的物理、力學(xué)等性質(zhì)出現(xiàn)差異,將這種沿晶體不同方向性質(zhì)不同的現(xiàn)象稱為晶體的各向異性。對(duì)于由眾多晶粒組成的多晶體,由于其各個(gè)晶粒的空間位向呈隨機(jī)分布,因此沿多晶體任意方向測(cè)出的性質(zhì)均為各晶粒沿不同方向性質(zhì)的平均值,因此在一般情況下,多晶體沒(méi)有明顯的各向異性。但當(dāng)由于某些原因如大變形量的塑性變形,使多晶體內(nèi)各晶粒的空間取向趨于一致時(shí),多晶體也可表現(xiàn)出各向異性。7.何謂點(diǎn)缺陷、線缺陷(位錯(cuò))和面缺陷,她們?cè)诰w中存在形式有哪些?(17)答:點(diǎn)缺陷:晶體中一類三維空間尺度都很小的晶體缺陷。空位。間隙原子。線缺陷:晶體中一類二維空間很小,而在一維空間尺度上較長(zhǎng)的晶體缺陷,一般稱其為位錯(cuò)。(正/負(fù))刃型位錯(cuò)。(左/右)螺型位錯(cuò)?;旌闲臀诲e(cuò)。面缺陷:晶體中一類一維空間很小,而在二維空間尺度上較長(zhǎng)的晶體缺陷。晶界,亞晶界,相界面,表面。8.位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)形式有哪些?阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的因素有哪些?(16)答:刃型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)形式有滑移和攀移兩種。螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)形式只有滑移。晶體結(jié)合鍵強(qiáng)度越高,點(diǎn)缺陷、線缺陷密度越大,面缺陷的總面積以及第二相粒子的數(shù)量越多,對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙越大。9.溶質(zhì)原子與位錯(cuò)之間的相互作用對(duì)溶質(zhì)原子在晶體中的分布有何影響?對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)有何影響?答:P21溶劑晶格中溶入其它異類原子形成固溶體后,固溶原子產(chǎn)生的畸變應(yīng)力場(chǎng)會(huì)與位錯(cuò)的畸變應(yīng)力場(chǎng)相互作用,使間隙固溶原子以及尺寸大于溶劑原子的置換固溶原子趨于分布于位錯(cuò)附近的拉應(yīng)力區(qū),使尺寸小于溶劑原子的置換固溶原子趨向分布于位錯(cuò)附近的壓應(yīng)力去,以此降低晶格畸變能。當(dāng)晶體中位錯(cuò)因外力作用運(yùn)動(dòng)時(shí),將改變位錯(cuò)與固溶原子所形成的上述低畸變能狀態(tài),使晶體的畸變能增加,增加的畸變能需要經(jīng)過(guò)增大外力來(lái)提供,表現(xiàn)為使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),也即使晶體塑性變形更為困難,從而使晶體的強(qiáng)度較無(wú)固溶原子時(shí)得到提高。10.點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)對(duì)晶體的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、電阻率等有何影響?(page13,16)答:點(diǎn)缺陷:一般情況下,點(diǎn)缺陷數(shù)量的增加將提高材料的強(qiáng)度,降低材料的塑性和金屬的導(dǎo)電性以及耐蝕性等。位錯(cuò):一般,晶體材料在室溫下的塑性變形主要是由位錯(cuò)滑移所引起的。位錯(cuò)密度極低時(shí)表現(xiàn)出高強(qiáng)度。密度過(guò)高時(shí)也會(huì)表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度。存在適當(dāng)密度的位錯(cuò)時(shí),晶體最易塑性變形而具有較低的強(qiáng)度。11.非晶態(tài)材料的原子排列有何特點(diǎn),其是否處于穩(wěn)定狀態(tài)?(page17,18)答:將組成原子或離子、分子等處于無(wú)規(guī)則排列的固態(tài)物質(zhì)稱為非晶態(tài)。其構(gòu)成原子、離子或分子規(guī)則排列時(shí)的能量體系比非規(guī)則排列時(shí)的體系能量低時(shí),才有可能以晶體形式存在。另一個(gè)前提是驅(qū)動(dòng)力必須大于阻力。由于非晶態(tài)不是能量最低的狀態(tài),因此,非晶態(tài)金屬內(nèi)部原子的能量高于晶態(tài)金屬,屬于亞穩(wěn)定狀態(tài)。12.晶體中有哪些面缺陷,為什么表面易吸附其它物質(zhì)?答:面缺陷有晶界、亞晶界。相界面、表面等也被視為晶體的面缺陷。晶體表面具有表面能,因而將會(huì)自發(fā)的吸附外來(lái)原子或分子以降低表面能。13.何謂合金,合金中相、組織的概念是什么?答:把由兩種或兩種以上的金屬與金屬或金屬與非金屬所形成的具有金屬特性的物質(zhì)稱為合金。將化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相同、均一,且有明顯界面與其它不同部分分隔開(kāi)的部分稱為一個(gè)相。合金中的組織:指用金相分析的方法,在合金內(nèi)部看見(jiàn)的有關(guān)晶體或晶粒大小、方向、形狀、排列狀況等組成關(guān)系的構(gòu)造情況。14.何謂固溶體,其晶體結(jié)構(gòu)與其組元有何關(guān)系?答:在固態(tài)下,原子數(shù)量較少的組元原子以類似于溶液的方式溶解在原子數(shù)量較多的組元內(nèi),形成所謂固溶體。在固溶體中,將原子數(shù)量占多數(shù)的組元稱為溶劑,原子數(shù)量少的組元稱為溶質(zhì)。15.何謂置換固溶體、間隙固溶體、無(wú)限固溶體和有限固溶體?答:置換固溶體:溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑原子應(yīng)占位置的固溶體。 間隙固溶體:溶質(zhì)原子占據(jù)晶格間隙位置的固溶體。 無(wú)限固溶體:溶質(zhì)與溶劑原子能夠以任意比例互溶,即溶解度沒(méi)有限度的固溶體。 有限固溶體:溶質(zhì)原子溶解度有一定限度的固溶體。16.、純金屬與其固溶體相比,哪一個(gè)強(qiáng)度更高,為什么?答:固溶體強(qiáng)度更高。因?yàn)楫?dāng)晶體中位錯(cuò)因外力作用運(yùn)動(dòng)時(shí),將改變位錯(cuò)與固溶原子所形成的低畸變能狀態(tài),使晶體的畸變能增加,增加的畸變能需要經(jīng)過(guò)增大外力來(lái)提供,表現(xiàn)為使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),也即使晶體塑性變形更為困難,從而使晶體的強(qiáng)度較無(wú)固溶原子時(shí)得到提高。17、何謂金屬間化合物,其晶體結(jié)構(gòu)與其組元有何關(guān)系?答:由金屬組元原子與其它組元原子相互作用形成具有金屬特性的化合物,稱為金屬間化合物。其晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且不同于其組元的晶體結(jié)構(gòu)。18、常見(jiàn)金屬間化合物有哪幾種,各有何特點(diǎn)?金屬間化合物能夠由金屬與金屬、金屬與非金屬構(gòu)成,其晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且不同于其組元的晶體結(jié)構(gòu)。由于存在離子鍵或共價(jià)鍵,金屬間化合物具有較高的硬度和熔點(diǎn),較大的脆性。同時(shí),由于具有部分離子鍵,金屬間化合物具有一定的金屬特性。由于為化合物,金屬間化合物的成分可用分子式來(lái)表示,但由于有些金屬間化合物本身作為一個(gè)組元還能夠溶解構(gòu)成該化合物的組元原子或其它原子,形成所謂二次固溶體,因此,這些金屬間化合物的成分又能夠在一定的范圍內(nèi)變化。(21頁(yè))19、固溶體和金屬間化合物對(duì)合金的力學(xué)性能有何影響?固溶體使晶體的強(qiáng)度較無(wú)固溶原子時(shí)得到提高,強(qiáng)度提高的幅度隨固溶原子數(shù)量的增加而增大,該現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。金屬間化合物也能夠提高材料的硬度和強(qiáng)度,是金屬材料中普遍應(yīng)用的重要強(qiáng)化相。(21頁(yè))20、何謂同素異構(gòu)、同分異構(gòu)現(xiàn)象?構(gòu)成元素相同但具有不同晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)現(xiàn)象。有些化合物分子式相同,但組成原子能夠排列成不同的晶體或分子結(jié)構(gòu),此現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。(22頁(yè))21、何謂陶瓷,其主要組成相有哪些,其性能取決于什么相?陶瓷屬于無(wú)機(jī)非金屬材料。無(wú)機(jī)非金屬材料是指化學(xué)組成主體為無(wú)機(jī)化合物和非金屬元素單質(zhì)的一類材料。晶體相,玻璃相,氣孔也稱氣相,其中晶體相是決定陶瓷性能的主要因素。22、為什么陶瓷中位錯(cuò)的密度低于金屬中,且陶瓷中位錯(cuò)的滑移系少于金屬中?由于陶瓷主要是以結(jié)合力強(qiáng)的離子鍵或共價(jià)鍵結(jié)合,因此在陶瓷中形成點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)等晶體缺陷所需要的能量遠(yuǎn)高于金屬中,似的陶瓷中點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)形成較為困難,其密度顯著低于金屬中。(23頁(yè))23何謂高聚物,構(gòu)成高聚物分子的原子之間以何種結(jié)合鍵相連,高聚物分子之間以何種結(jié)合鍵相連?高分子化合物(也成聚合物或高聚物)是由許多相同且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基本結(jié)構(gòu)單元經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵重復(fù)連接而成的高分子鏈。共價(jià)鍵。范德華鍵或氫鍵(24頁(yè))24.為什么高聚物在高溫下易軟化?答:線性高分子鏈間無(wú)化學(xué)鍵連接,分子間可相對(duì)移動(dòng),從而使由其所形成的高分子材料在溶劑中能夠溶解,有良好的彈性和塑性,加熱可熔化,具有熱塑性。25.何謂高聚物的結(jié)構(gòu)單元,高聚物大分子鏈有哪幾種幾何形態(tài)?其幾何形態(tài)與高聚物的力學(xué)性質(zhì)有什么關(guān)系?答:結(jié)構(gòu)單元:組成一個(gè)高分子的基本結(jié)構(gòu)單元。3種。線性高分子、支鏈型高分子、交聯(lián)型高分子。線性高分子有良好的彈性和塑性;支鏈型的支鏈?zhǔn)垢叻肿硬牧系拿芏?、彈性、?qiáng)度下降;交聯(lián)型高分子有良好的尺寸穩(wěn)定性、強(qiáng)度較高,但塑性低、脆性大。26.為什么高分子能夠呈現(xiàn)卷曲狀態(tài)?答:由于熱運(yùn)動(dòng),高分子鏈的構(gòu)象時(shí)刻在改變。27.何謂高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)?答:是指高分子聚集在一起所形成的幾何結(jié)構(gòu)。28.高分子材料的結(jié)晶度對(duì)高分子材料的硬度、強(qiáng)度、密度、耐熱性、塑性、彈性等有何影響?答:高分子聚合物的結(jié)晶度越高,則其硬度、強(qiáng)度、密度、耐熱性等越高,而塑性、彈性越低。29.何謂復(fù)合材料,其主要組成有哪些?答:復(fù)合材料是由兩種以上物理、化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)經(jīng)人工復(fù)合所形成的多相材料。主要相分為兩類。一類是構(gòu)成復(fù)合材料基本并黏結(jié)其它各相形成復(fù)合材料形狀的連續(xù)相,稱其為基體相。另一類是在復(fù)合材料中起改進(jìn)或調(diào)節(jié)復(fù)合材料力學(xué)、物理或化學(xué)性能作用的復(fù)合相。第二章材料的基本性能1、材料的強(qiáng)度指標(biāo)有哪些,其含義是何?答:強(qiáng)度指標(biāo)有:屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度等。2、何為材料的剛度?彈性模量對(duì)于材料來(lái)講具有什么應(yīng)用意義?答:彈性模量(E)是衡量材料抵抗彈性變形能力的指標(biāo),工程上將其稱為材料的剛度。彈性模量是工程材料重要的性能參數(shù),從宏觀角度來(lái)說(shuō),彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度,從微觀角度來(lái)說(shuō),則是原子、離子或分子之間鍵合強(qiáng)度的反映。凡影響鍵合強(qiáng)度的因素均能影響材料的彈性模量,如鍵合方式、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、微觀組織、溫度等。因合金成分不同、熱處理狀態(tài)不同、冷塑性變形不同等,金屬材料的楊氏模量值會(huì)有5%或者更大的波動(dòng)??墒强傮w來(lái)說(shuō),金屬材料的彈性模量是一個(gè)對(duì)組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo),合金化、熱處理(纖維組織)、冷塑性變形等對(duì)彈性模量的影響較小,溫度、加載速率等外在因素對(duì)其影響也不大,因此一般工程應(yīng)用中都把彈性模量作為常數(shù)3、影響金屬、陶瓷、高分子材料彈性模量的最主要因素有哪些?答:金屬:幾乎無(wú)影響。陶瓷:陶瓷纖維組織中存在的氣孔會(huì)對(duì)陶瓷的彈性模量產(chǎn)生影響。高分子:彈性模量對(duì)其祖師結(jié)構(gòu)變化非常敏感。4、材料的塑性指標(biāo)有哪些,塑性對(duì)于材料有何重要意義?答:斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。良好的塑性使其能承受各種塑性加工成型,塑性是塑性加工成型的重要指標(biāo)量。同時(shí),金屬材料的塑性變形能力可提高其使用安全性,防止發(fā)生脆性斷裂,因?yàn)樗苄宰冃握n使過(guò)載應(yīng)力得到松弛。5、何為材料的硬度,常見(jiàn)的測(cè)試材料硬度的方法有哪些,其適用范圍如何?答:硬度是表征材料軟硬程度的一種性能,其物理意義隨試驗(yàn)方法不同而不同。布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度。P35.6、材料受沖擊的能力用何性能指標(biāo)表示,溫度對(duì)材料的耐沖擊性能有何影響?答:沖擊韌度。多數(shù)材料的耐沖擊性能隨溫度下降而減少,這就是低溫脆性,也稱為”冷脆”。何謂斷裂韌性?有何實(shí)際意義?斷裂韌性:又稱斷裂韌度,是斷裂力學(xué)中提出的表征材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力的韌性指標(biāo)。實(shí)際意義:為零構(gòu)件的設(shè)計(jì)和使用提供了一個(gè)重要的安全性指標(biāo)。根據(jù)材料KIC的大小,可判斷裂紋體在一定工作應(yīng)力下會(huì)否發(fā)生裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展而引起的斷裂;也可根據(jù)工作應(yīng)力來(lái)確定允許存在的最大裂紋尺寸。何謂疲勞斷裂?零構(gòu)件在交變應(yīng)力長(zhǎng)期作用下,即使最大工作應(yīng)力值低于材料的屈服強(qiáng)度,也有可能發(fā)生突然斷裂。何謂材料的蠕變?產(chǎn)生機(jī)制是什么?蠕變:材料在長(zhǎng)時(shí)間高溫、恒應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象;產(chǎn)生:機(jī)理很復(fù)雜,其中,高溫促使原子活動(dòng)能力增強(qiáng)而引起晶界在應(yīng)力作用下產(chǎn)生滑動(dòng)是重要原因之一。何謂黏彈性?有何實(shí)際應(yīng)用意義?黏彈性:在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后,隨時(shí)間延長(zhǎng)產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象。耐磨性主要取決于哪些因素?材料成分、表層硬度、硬化層深度、摩擦系數(shù)、彈性模量、摩擦副的相對(duì)性質(zhì)等。何謂電極化現(xiàn)象、壓電現(xiàn)象、電致緊縮現(xiàn)象?電極化:在電場(chǎng)作用下材料中的原子或分子的正、負(fù)電荷中心分離,形成偶極子,這種偶極子連同材料中原有的永久偶極子一起沿電場(chǎng)方向排列,材料就被電極化了。壓電:某些介電材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生極化從而在兩端形成電勢(shì)。電致緊縮:某些介電材料在電場(chǎng)作用下發(fā)生極化時(shí)會(huì)引起材料尺寸發(fā)生明顯變化。13、根據(jù)對(duì)外加磁場(chǎng)的反應(yīng),可將物質(zhì)分為哪幾類?各有什么特點(diǎn)?答:(P44)(1)抗磁性物質(zhì)。抗磁性物質(zhì)的X<0,即在外磁場(chǎng)作用下,物質(zhì)中的磁矩沿與外磁場(chǎng)相反的方向排列產(chǎn)生與外磁場(chǎng)方向相反的磁化強(qiáng)度。(2)順磁性物質(zhì)。順磁性物質(zhì)中的磁矩在無(wú)磁場(chǎng)時(shí)因熱擾動(dòng)而無(wú)序排列,在外磁場(chǎng)作用下,物質(zhì)中的磁矩與外磁場(chǎng)同方向排列,并產(chǎn)生與外磁場(chǎng)同向的磁化強(qiáng)度,故其X>0。(3)反鐵磁性物質(zhì)。反鐵磁性物質(zhì)的X>0,反鐵磁性的特征表現(xiàn)為在某溫度Tn(涅耳點(diǎn))一下,物質(zhì)中磁矩分層排列,同一層中磁矩平行且同向,相鄰兩層的磁矩大小相等但反向排列,互相抵消。(4)鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性物質(zhì)的X>0,且數(shù)值很大。其磁矩在外磁場(chǎng)作用下很容易沿外磁場(chǎng)方向排列產(chǎn)生與外磁場(chǎng)同向且很強(qiáng)的磁化強(qiáng)度。(5)亞鐵磁性物質(zhì)。亞鐵磁性物質(zhì)的X>0,顯著高于順磁性。這類物質(zhì)中的磁矩與反鐵磁性類似,也因自發(fā)磁化分層反向排列,但反向排列的磁矩大小并不相等,因此不能完全抵消,保留有靜磁矩。14、什么是硬磁材料和軟磁材料?答:(P45)將磁化飽和和并去除外磁場(chǎng)后剩磁很低的材料稱為軟磁材料;將剩磁很高并可長(zhǎng)期保持的材料稱為硬磁材料。15、何謂物質(zhì)的特征光譜?答:一定元素發(fā)出的光(或經(jīng)過(guò)某種元素的光)在光譜上顯出特定的亮色帶或暗帶。16、如何防止材料的電化學(xué)腐蝕?答:保持材料周圍環(huán)境的干燥,降低水氣的含量,而且應(yīng)該讓材料在氧含量低的環(huán)境中工作,避免與酸性物質(zhì)接觸。17、如何提高金屬材料的抗氧化能力?答:(P47)金屬表面形成致密的氧化物層,牢固的覆蓋在金屬表面上,于是就形成了一層保護(hù)層,使氧氣不能再與金屬接觸,這樣就阻止了金屬的繼續(xù)氧化,提高了金屬零部件的抗氧化性能。18、什么是材料的工藝性能,其有何重要意義?答:材料的工藝性能是指材料承受各種加工、處理的能力。(1)鑄造性能:指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能,主要包括流性能、充滿鑄模能力;收縮性、鑄件凝固時(shí)體積收縮的能力;偏析指化學(xué)成分不均性。(2)焊接性能:指金屬材料經(jīng)過(guò)加熱或加熱和加壓焊接方法,把兩個(gè)或兩個(gè)以上金屬材料焊接到一起,接口處能滿足使用目的的特性。(3)頂氣段性能:指金屬材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。(4)冷彎性能:指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度一般用彎曲角度α(外角)或彎心直徑d對(duì)材料厚度a的比值表示,a愈大或d/a愈小,則材料的冷彎性愈好。(5)沖壓性能:金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進(jìn)行沖壓叫冷沖壓。檢驗(yàn)方法用杯突試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。(6)鍛造性能:金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。第三章金屬材料的塑性變形1、何謂塑性變形,晶體塑性變形的主要方式有哪些?答:(P49)材料由外力引起的不可恢復(fù)的永久變形稱為塑性變形。金屬單晶體的塑性變形主要經(jīng)過(guò)滑移和孿生兩種機(jī)制進(jìn)行。2.何謂晶體的滑移系,組成滑移系的滑移面和滑移方向有何特點(diǎn)?答:滑移面和滑移方向的組合被稱為滑移系?;泼嬉话銥榫w中的原子密排面,而滑移方向一般為晶體中原子最密排方向。3.金屬晶體中滑移系的多少對(duì)金屬的塑性有何影響?答:晶體的滑移系數(shù)目越多,其塑性越好。4.何謂分切應(yīng)力和臨界分切應(yīng)力,何謂”軟取向”和”硬取向”?答:分切應(yīng)力:多晶體中,各晶粒在滑移面上沿滑移方向所受到的實(shí)際切應(yīng)力分量。臨界分切應(yīng)力:當(dāng)切應(yīng)力達(dá)到某臨界值時(shí)使晶面兩側(cè)的晶體產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)從而產(chǎn)生塑性形變的分切應(yīng)力。軟取向:某些取向合適的晶粒在滑移面和滑移方向上所收的分切應(yīng)力可能滿足臨界應(yīng)力條件而優(yōu)先產(chǎn)生位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)被引起晶體滑移,這樣的晶粒取向被稱為”軟取向”。硬取向:一些晶粒由于取向的原因沿滑移面和滑移方向上的切應(yīng)力還沒(méi)有達(dá)到發(fā)生滑移的臨界應(yīng)力條件,這些晶粒暫時(shí)還不能產(chǎn)生滑移變形,這樣的晶粒取向被稱為”硬取向”。(分切應(yīng)力和臨界分切應(yīng)力書(shū)上沒(méi)明確定義。P51)5.多晶體中晶粒取向?qū)w塑性變形有和影響?答:晶粒取向的不同使多晶體的塑性變形表現(xiàn)出很大的微觀不均勻性。6.晶界對(duì)晶體塑性有何影響?答:晶界的存在是塑性變形抗力提高,表現(xiàn)出強(qiáng)化效果。7.為什么細(xì)化晶粒能夠提高金屬?gòu)?qiáng)度,并改進(jìn)金屬的塑性和韌性?答:利用細(xì)化晶粒能夠增加晶粒的數(shù)量,使處于軟取向的晶粒更多、分布更均勻,從而使塑性變形過(guò)程中,各晶粒變形的先后、變形量的大小、變形的分布更為接近和均勻,從而可推遲裂紋的萌生,延緩材料的斷裂,改進(jìn)材料的塑性。(書(shū)上只有塑性,沒(méi)提到韌性。P52)3-8晶粒大小對(duì)材料的高溫抗蠕變性能有何影響?答:晶粒大小對(duì)蠕變過(guò)程也有很大影響,在低溫時(shí)晶界強(qiáng)度比晶粒高,晶界和晶粒強(qiáng)度隨溫度升高而降低,但晶界強(qiáng)度降低比晶粒快。因此到一定高溫時(shí),晶界強(qiáng)度反而比晶粒低,存在一個(gè)等強(qiáng)溫度或溫度范圍。低于此溫度范圍細(xì)晶粒材料蠕變強(qiáng)度較高;高于此溫度范圍則粗晶粒材料蠕變強(qiáng)度較高。高溫蠕變時(shí),晶界要產(chǎn)生顯著的滑動(dòng)(見(jiàn)范性形變),晶界滑動(dòng)在材料的蠕變變形中總是占有較大的比例,溫度愈高,晶粒愈小,晶界滑動(dòng)引起的變形比例也愈大。因此,在高溫下,細(xì)晶材料的蠕變速率總是比粗晶高。3-9金屬中第二相粒子大小、數(shù)量對(duì)塑變變形有何影響?答:位錯(cuò)滑移是塑形變形的一種。當(dāng)位錯(cuò)在晶體中華裔遭遇第二相粒子時(shí)會(huì)受其阻礙。這種阻礙的大小取決于第二相粒子的性質(zhì)、大小和數(shù)量。對(duì)于較硬、不易變形的第二相粒子,粒子數(shù)量越多、粒徑越小,其阻礙位錯(cuò)滑移的作用越強(qiáng);對(duì)于較軟、易變形的第二相粒子,粒子數(shù)量越多、粒徑越大,其阻礙位錯(cuò)滑移的作用越強(qiáng)。P523-10何謂形變強(qiáng)化,其機(jī)理是什么?答:形變強(qiáng)化,即加工硬化,金屬進(jìn)行冷變形時(shí),隨著變形程度的增加,其強(qiáng)度和硬度會(huì)逐漸增大,而塑形卻會(huì)逐漸降低,這種現(xiàn)象被稱為加工硬化或冷作硬化。其產(chǎn)生機(jī)理主要與位錯(cuò)有關(guān)。塑性變形引起金屬中位錯(cuò)及點(diǎn)缺陷密度增加,使位錯(cuò)間的相互纏結(jié)和釘扎作用、點(diǎn)缺陷對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用增強(qiáng),導(dǎo)致位錯(cuò)進(jìn)一步滑移更為困難。若要使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行,則必須增加外力以克服位錯(cuò)滑移的阻力,這就形成了加工硬化現(xiàn)象。P543-11塑性變形后,金屬的內(nèi)部組織、性能有何主要變化?答:1、組織:晶粒發(fā)生滑移,產(chǎn)生位錯(cuò),而在切應(yīng)力作用下,其一部分將沿一定的晶面(孿晶面)產(chǎn)生一定角度的切變產(chǎn)生孿晶;從而使晶粒拉長(zhǎng)、破碎和纖維化,內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力等。2、性能:使金屬的強(qiáng)度和硬度升高,塑性和韌性降低,從而使其相關(guān)的機(jī)械性能發(fā)生改變。百度3-12塑性變形可產(chǎn)生哪些殘余應(yīng)力,殘余應(yīng)力有何危害和可利用之處,如何消除殘余應(yīng)力?答:塑性變形會(huì)產(chǎn)生三種殘余應(yīng)力:第一類殘余應(yīng)力,也稱宏觀殘余應(yīng)力;第二類殘余應(yīng)力,也稱微觀殘余應(yīng)力;第三類殘余應(yīng)力,也稱點(diǎn)陣畸變。殘余應(yīng)力的存在往往會(huì)降低工件的承載能力,使工件的尺寸和形狀發(fā)生彼岸花,降低工件的耐蝕性。工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)去應(yīng)力退貨的熱處理工藝消除工件中的殘余應(yīng)力。有時(shí)也可利用殘余應(yīng)力,如利用便面殘余壓應(yīng)力可在一定程度上抑制表面疲勞裂紋萌生,提高材料疲勞強(qiáng)度。P543-13經(jīng)冷塑性變形的金屬在加熱到一定溫度時(shí),其組織和性能會(huì)發(fā)生哪些主要變化,為什么?答:1.熱加工能使鑄態(tài)金屬中的氣孔、疏松、微裂紋焊合,提高金屬的致密度;減輕甚至消除樹(shù)枝晶偏析和改進(jìn)夾雜物、第二相的分布等;提高金屬的機(jī)械性能,特別是韌性和塑性。2.熱加工能打碎鑄態(tài)金屬中的粗大樹(shù)枝晶和柱狀晶,并經(jīng)過(guò)再結(jié)晶獲得等軸細(xì)晶粒,而使金屬的機(jī)械性能全面提高。但這與熱加工的變形量和加工終了溫度關(guān)系很大,一般來(lái)說(shuō)變形量應(yīng)大些,加工終了溫度不能太高。3.熱加工能使金屬中殘存的枝晶偏析、可變形夾雜物和第二相沿金屬流動(dòng)方向被拉長(zhǎng),形成纖維組織(或稱”流線”),使金屬的機(jī)械性能特別是塑性和韌性具有方向性,縱向上的性能顯著大于橫向上的。因此熱加工時(shí)應(yīng)力求工件流線分布合理。百度3-14何謂回復(fù)、再結(jié)晶,對(duì)應(yīng)于回復(fù)、再結(jié)晶過(guò)程,冷變形金屬的組織和性能將相應(yīng)發(fā)生何種變化?答:回復(fù):冷變形金屬在低溫加熱時(shí),其顯微組織無(wú)可見(jiàn)變化,但其物理、力學(xué)性能卻部分恢復(fù)到冷變形前的過(guò)程。其組織變化:纖維組織仍為纖維狀,無(wú)可見(jiàn)變化。性能變化:強(qiáng)度、硬度略有下降,塑形略有提高。再結(jié)晶:冷變形金屬被加熱到適當(dāng)溫度時(shí),在變形組織內(nèi)部新的無(wú)畸變的等軸晶粒逐漸取代變形晶粒。而使形變強(qiáng)化效應(yīng)完全消除的過(guò)程。其組織變化:變形晶粒經(jīng)過(guò)形核長(zhǎng)大,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臒o(wú)畸變的等軸晶粒。其性能變化:強(qiáng)度、硬度明顯下降,塑形明顯提高。百度,P5615、何謂再結(jié)晶溫度?當(dāng)溫度足夠高時(shí),金屬原子獲得更多能量,將發(fā)生再結(jié)晶。金屬能夠發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度稱為金屬的最低再結(jié)晶的最低再結(jié)晶溫度,它與金屬的熔點(diǎn)T熔存在關(guān)系:T再=0.4T熔16、冷變形金屬發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是什么? 回復(fù)發(fā)生的驅(qū)動(dòng)力是變形儲(chǔ)存能的下降;再結(jié)晶發(fā)生的驅(qū)動(dòng)力是金屬中變形儲(chǔ)存能的釋放。17、金屬的形變強(qiáng)化還有何利弊,如何利用和消除形變強(qiáng)化? 1、產(chǎn)生加工硬化、產(chǎn)生殘余應(yīng)力、出現(xiàn)各向異性、物理化學(xué)性能的變化。 2、經(jīng)過(guò)加工硬化能夠是金屬材料在使用狀態(tài)下獲得高的承載能力;在冷沖壓、冷擠壓、冷軋制等加工過(guò)程中獲得高的尺寸精度和良好的表面質(zhì)量。加工硬化也會(huì)給金屬加工帶來(lái)困難,造成生產(chǎn)效率的降低和生產(chǎn)成本的提高。 殘余應(yīng)力的存在往往會(huì)降低工件的承載能力。使工件的尺寸和形狀發(fā)生變化,降低工件的耐蝕性。生產(chǎn)中常見(jiàn)去應(yīng)力退火的熱處理工藝消除工件中的殘余應(yīng)力。 各向異性會(huì)使零件邊緣出現(xiàn)制耳現(xiàn)象。 發(fā)生物理、化學(xué)性能的變化會(huì)使金屬密度下降,化學(xué)活性增加,造成耐蝕性下降。18、為什么在高溫下,金屬的晶粒會(huì)長(zhǎng)大? 在高溫下,晶粒的邊界會(huì)向相鄰的晶粒中遷移,把相鄰晶粒晶格中的原子排列的位向調(diào)整成與這個(gè)晶粒本身的位向相同,表現(xiàn)為相鄰晶粒逐漸被該晶粒”吞并”而合成為一個(gè)大晶粒。19、何謂冷變形和熱變形,為什么往往將金屬加熱到高溫進(jìn)行塑性變形? 1、冷變形是在金屬最低再結(jié)晶溫度一下進(jìn)行變形;熱變形是指在最低再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的變形。 2、金屬的塑性加工常常在高溫下采用完全熱變形,這樣能以較小的能量獲得較大的變形,而且能夠獲得均勻、致密的組織和力學(xué)性能優(yōu)良的產(chǎn)品。20、金屬塑性變形時(shí)形成的纖維組織對(duì)金屬力學(xué)性能有何影響? 纖維組織的存在對(duì)金屬的力學(xué)性能,特別是沖擊韌度有一定影響。

21.對(duì)金屬進(jìn)行加工時(shí),應(yīng)如何考慮纖維組織的分布?1.零件工作時(shí)的正應(yīng)力方向與纖維方向應(yīng)一致,切應(yīng)力方向與纖維方向垂直2.纖維的分布與零件的外形輪廓應(yīng)相符合,而不被切斷22.何謂金屬的塑性加工性能,其用何種指標(biāo)加以衡量?金屬在外力作用下,能穩(wěn)定地發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力。指標(biāo)為伸長(zhǎng)率δ(%)和斷面收縮率ψ(%)23.影響塑性加工性能的主要因素有哪些,如何影響?化學(xué)成分:以鋼為例,C↑,塑性↓;P、S、N等雜質(zhì)↑,塑性↓。金相組織:單相組織塑性優(yōu)于多相,細(xì)晶粒的塑性優(yōu)于粗晶粒。變形溫度:一般規(guī)律是溫度↑塑性↑,但由絕對(duì)零度上升到熔點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)低溫、中溫、高溫區(qū)脆性,塑性↓↓。變形速度:決定于設(shè)備的工作速度,一般是變形速度↑,塑性↓。變形速度↑↑,溫度效應(yīng)↑,變形體溫度↑(特別對(duì)冷變形影響較大)。結(jié)果在變形體內(nèi)產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力,塑性↓,變形區(qū)↑,質(zhì)量↓,薄板出現(xiàn)折皺。24.為什么陶瓷材料不易塑性變形而且表現(xiàn)為脆性材料?陶瓷材料主要以共價(jià)鍵和離子鍵鍵合,共價(jià)鍵具有方向性,使晶體具有較高的抗晶格畸變、阻礙位錯(cuò)的能力。離子鍵晶體結(jié)構(gòu)的方向性雖然不明顯,但滑移系受原子密排面和密排方向的限制,還受靜電作用力的限制,其實(shí)際可動(dòng)滑移系較少,同時(shí),陶瓷材料因制備其內(nèi)部不可避免地存在氣孔、微裂紋,使得絕大多數(shù)陶瓷材料在室溫下進(jìn)行拉伸或彎曲時(shí)均不產(chǎn)生明顯的塑性變形,其應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)出脆性斷裂的特征。第四章材料的凝固與二元合金相圖1.什么是凝固,什么是結(jié)晶,什么是結(jié)晶過(guò)冷度,結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是什么?凝固是指物質(zhì)由液轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^(guò)程。當(dāng)物質(zhì)由液相經(jīng)凝固轉(zhuǎn)變?yōu)樵踊蚍肿映室?guī)則排列的晶體時(shí),該凝固過(guò)程便稱為結(jié)晶。結(jié)晶過(guò)冷度為理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶溫度的差。結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是液相和固相狀態(tài)之間的自由能差。2.非晶體和晶體的凝固有何不同?晶體的凝固是物質(zhì)由液相經(jīng)凝固轉(zhuǎn)變?yōu)樵踊蚍肿映室?guī)則排列的晶體的過(guò)程,而非晶體的凝固只是一個(gè)材料黏度極度增大的過(guò)程。3、結(jié)晶由哪兩個(gè)基本過(guò)程組成?影響結(jié)晶后結(jié)晶大小的因素有哪些?金屬的結(jié)晶包含固相形核固相長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)程,影響晶粒長(zhǎng)大的因素包括升降溫度、時(shí)間以及氣氛。4、結(jié)晶形核有那些方式,那一種形核方式更易形核,為什么?均勻形核和非均勻形核兩種方式。非均勻方式更易形核,若形成具有相同曲率半徑的晶核,非均勻形核所導(dǎo)致的界面能增量小于均勻形核,所需克服的”界面能形核障礙”低于均勻形核,從而使非均勻形核所需要的過(guò)冷度小于均勻形核,也就較均勻形核更容易。5、晶核的長(zhǎng)大方式有哪些?純金屬是在正的溫度梯度和負(fù)的溫度梯度下各以什么方式長(zhǎng)大?平面狀長(zhǎng)大和樹(shù)枝狀長(zhǎng)大。純金屬在正的溫度梯度下是以平面狀方式長(zhǎng)大,在負(fù)的溫度梯度下是以樹(shù)枝狀方式長(zhǎng)大。6、何為成分過(guò)冷,其產(chǎn)生原因是什么?合金結(jié)晶時(shí)先形成的孤星張高熔點(diǎn)組元的含量總是高于未結(jié)晶的液相,使得合金長(zhǎng)大時(shí)將向附近的液相排出較多的低熔點(diǎn)組元,從而使晶核附近的液相成分呈梯狀分布,這將導(dǎo)致在晶核附近一定范圍的液相中,離晶核的固—液界面越遠(yuǎn),液相理論結(jié)晶溫度越高的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象就是成分過(guò)冷現(xiàn)象。7、合金在正的溫度梯度和負(fù)的溫度梯度下各可能經(jīng)過(guò)什么方式長(zhǎng)大,為什么?在正的溫度梯度下,當(dāng)合金結(jié)晶晶核附近存在成分過(guò)冷區(qū)時(shí),晶核將以樹(shù)枝狀方式長(zhǎng)大。在負(fù)的溫度下梯度下也將以樹(shù)枝狀方式長(zhǎng)大。8、影響晶核形核率和長(zhǎng)大率的因素主要有那些,如何影響?⑴過(guò)冷度:金屬結(jié)晶時(shí)過(guò)冷度越大,則其由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟尿?qū)動(dòng)力越大。在一定的過(guò)冷度范圍內(nèi),增大過(guò)冷度將提高結(jié)晶形核率和晶核長(zhǎng)大率。⑵非均勻形核:當(dāng)液相中存在大量不熔固相質(zhì)點(diǎn)時(shí),可誘創(chuàng)造顯的非均勻形核,促使液相在較小的過(guò)冷度下便開(kāi)始結(jié)晶。同時(shí),大量的非均勻形核還可顯著提高結(jié)晶形核率,從而促使結(jié)晶過(guò)程的完成。9.如何控制結(jié)晶后晶粒大小,金屬的晶粒大小有何重要性?在金屬結(jié)晶的過(guò)程中,提高形核率和降低晶核長(zhǎng)大率有利于降低晶粒的尺寸。金屬結(jié)晶后的晶粒大小對(duì)金屬的性能有顯著影響,如晶粒越細(xì)小,金屬表現(xiàn)出強(qiáng)度越高,塑性越好。10.熱力學(xué)平衡是何含義,所謂平衡相(狀態(tài))圖?熱力學(xué)平衡:熱力學(xué)平衡實(shí)際上包括了熱平衡,力學(xué)平衡,相平衡和化學(xué)平衡。(1)熱平衡:指體系的各部分沒(méi)有熱的傳遞。(2)力學(xué)平衡:指體系的各部分沒(méi)有因力的作用而變生形變。(3)相平衡:體系中不會(huì)發(fā)生新相的生成和舊相的消失。(4)化學(xué)平衡:體系中不會(huì)發(fā)生凈的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。平衡相圖:反映物質(zhì)體系在不同外界條件下處于平衡狀態(tài)時(shí),其存在的形式及內(nèi)部組成相的種類、成分及相對(duì)數(shù)量的圖。11.固溶體結(jié)晶有何特點(diǎn)?固溶體結(jié)晶特:結(jié)晶在一個(gè)溫度范圍內(nèi)完成選分結(jié)晶:結(jié)晶出的固相與共存液相的成分不同。結(jié)晶過(guò)程中固相和液相的成分不斷變化,先凝固固相中高熔點(diǎn)組元的百分比高于未凝固液相。平衡凝固時(shí),充分?jǐn)U散使凝固結(jié)束后各晶粒內(nèi)成分相同。12.何謂晶內(nèi)(枝晶)偏析?若合金的冷卻過(guò)程較快,其在高溫下停留時(shí)間較短,則晶粒內(nèi)部的成分不均勻性將被保留下來(lái),這種晶粒內(nèi)部的成分不均勻的現(xiàn)象稱為晶內(nèi)偏析,當(dāng)晶粒為枝狀晶時(shí),也稱枝晶偏析。13.何謂勻晶、共晶、包晶、共析轉(zhuǎn)變?勻晶轉(zhuǎn)變:如對(duì)成分為C的合金,當(dāng)其從液態(tài)冷卻至溫度T1時(shí),合金開(kāi)始發(fā)生結(jié)晶,液相中首先會(huì)結(jié)晶出極少量的固相,這種從液相中直接結(jié)晶出一種固相的轉(zhuǎn)變稱為勻晶轉(zhuǎn)變。二元共晶轉(zhuǎn)變:一定溫度(共晶溫度)下,由一定成分(共晶成分)的液相中同時(shí)結(jié)晶出兩種一定成分的固相的轉(zhuǎn)變。包晶轉(zhuǎn)變:在恒定溫度下,由一種確定成分的液相與一種確定成分的固相相互作用而生成另一種具有確定成分的固相的轉(zhuǎn)變稱為包晶轉(zhuǎn)變。共析轉(zhuǎn)變:一定溫度(共析溫度)下,由一定成分(共析成分)的固相中同時(shí)析出兩種一定成分的固相的轉(zhuǎn)變。14.勻晶、共晶、包晶、共析相圖中典型成分合金冷卻過(guò)程的相變和組織變化有何不同?(詳見(jiàn)P71~P77)勻晶轉(zhuǎn)變:共晶轉(zhuǎn)變:LE→(αC+βD)→(α+β)+αⅡ+βⅡ包晶轉(zhuǎn)變:Lc+αp→βD共析合金:γc→(αa+βb)→(α+β)+α析+β析15.如何利用相圖來(lái)大致判斷合金的性能?P77~P78第三節(jié)所有內(nèi)容。16.何謂鐵素體、滲碳體、奧氏體、珠光體、一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體?鐵素體:α相是碳溶解于α-Fe中形成的間隙固溶體,也稱鐵素體,用符號(hào)α或F表示。滲碳體:Fe3C是Fe與C奧氏體:γ相是碳溶解于γ-Fe中形成的間隙固溶體

,也稱奧氏體,用符號(hào)γ或A表示。珠光體:共析轉(zhuǎn)變生成α和Fe3C機(jī)械混合物稱為珠光體,用符號(hào)P一次滲碳體:由液相中結(jié)晶出的Fe3C稱為一次滲碳體,以Fe3C二次滲碳體:含碳量大于0.77%的Fe-Fe3C合金自1148℃冷卻至727℃的過(guò)程中,將因γ中含碳量過(guò)飽和而從中析出Fe3C。所析出的滲碳體為二次滲碳體,以三次滲碳體:碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.0008%的Fe-Fe3C合金自727℃冷至室溫的過(guò)程中,將從α中析出Fe3C,所析出的滲碳體為三次滲碳體,以Fe3C17.Fe-Fe3C相圖上三條水平線各代表什么反應(yīng)?P、S、E、C各點(diǎn)有什么意義?水平線HJB(包晶轉(zhuǎn)變線):反映碳含量(質(zhì)量濃度)在0.09%~0.53%C(H點(diǎn)與B點(diǎn)之間)的Fe-Fe3C水平線ECF(共晶轉(zhuǎn)變線):反映碳含量(質(zhì)量濃度)在2.11%~6.69%C(E點(diǎn)與F點(diǎn)之間)的Fe-Fe3C合金在平衡結(jié)晶過(guò)程中均發(fā)生共晶反應(yīng)。水平線PSK(共析反應(yīng)線,也稱A1線)。反映碳含量(質(zhì)量濃度)在0.0218%~6.69%C(E點(diǎn)與F點(diǎn)之間)的Fe-Fe3CP點(diǎn):代表碳在α中的最大溶解度。S點(diǎn)(共析點(diǎn)):反映具有S點(diǎn)成分的γ在冷卻到727℃E點(diǎn):代表碳在γ中的最大溶解度。C點(diǎn)(共晶點(diǎn)):反映C點(diǎn)成分的液態(tài)合金在冷卻到1148℃18.在亞共析、共析、過(guò)共析鋼和亞共晶、共晶、過(guò)共晶白口鑄鐵的平衡結(jié)晶冷卻過(guò)程中,其相變和組織變化過(guò)程如何?(詳見(jiàn)P82~P85)共析鋼的平衡冷卻:L→L+γ→γs→P(αp+Fe3C)→P(αp+Fe2C)+Fe3亞共析鋼的平衡冷卻:L→L+γ→γ→αp+γs→αp+P(αp+Fe3C)→α+P(αp+Fe3C)+Fe3過(guò)共析鋼的平衡冷卻:L→L+γ→γ→Fe3CII+γs→Fe3CII+P(αp+Fe3C)→Fe3CII+P(α+Fe3C)+Fe3共晶白口鑄鐵的平衡冷卻:L→Ld(γE+Fe3C)→Ld(γ+Fe3C)+Fe3CⅡ→Ld’(P+Fe3C)+Fe3CⅡ→Ld’(P+Fe3C亞共晶白口鑄鐵的平衡冷卻:L→L+γ→Ld(γE+Fe3C)+γE→Ld(γ+Fe3C)+γ+Fe3CⅡ→Ld’+P(α+Fe3C)+Fe3CⅡ→Ld’+P+Fe過(guò)共晶白口鑄鐵的平衡冷卻:L→L+Fe3C→Ld+Fe3C→Ld+Fe3C+Fe3CⅡ→Ld’+Fe3C+Fe3CⅡ→Ld’+Fe319.寫(xiě)出室溫下亞共析鋼、共析鋼、過(guò)共析鋼的平衡組織(包括相組成五、組織組成物)。共析鋼:室溫下,共析鋼的平衡組成相為α和Fe3C。若因量很少而忽略Fe3CIII,則共析鋼的平衡組織組成物為層片狀的P亞共析鋼:室溫下,亞共析鋼的平衡組成相為α和Fe3C。忽略量少的Fe3CIII,則亞共析鋼的平衡組織組成物為先共析α和P過(guò)共析鋼:室溫下,過(guò)共析鋼的平衡組成相為α和Fe3C。忽略Fe3CIII,其平衡組織為Fe3CII和P20.網(wǎng)狀滲碳體易在什么情況下產(chǎn)生,其對(duì)會(huì)產(chǎn)生何種危害,如何消除?不同含碳量的所有Fe-合金,其室溫下的組成相都為α+。應(yīng)用杠桿定律進(jìn)行的計(jì)算表明隨著Fe-合金中含碳量的增加,合金中的α相對(duì)量逐漸減少,Fe3C的相對(duì)量逐漸增加直至含碳量為6.69%時(shí),合金完全由組成。在數(shù)量隨合金含碳量增加的過(guò)程中,其形態(tài)也相應(yīng)發(fā)生變化,由片狀(亞共析鋼,共析鋼以及含碳量低于1%的過(guò)共析鋼中),轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀(含碳量高于1%的過(guò)共析鋼中)。硬度逐漸增高,脆性逐漸增大。21.室溫下,所有鋼和白口鑄鐵的組成相是否相同,組織是否相同,其組織形貌各有何特點(diǎn)?不同。鋼:0.0218%≤含碳量<2.11%其中:亞共析鋼:0.0218%≤含碳量<0.77% 共析鋼:含碳量=0,77% 過(guò)共析鋼:0.77%≤含碳量<2.11% 白口鑄鐵:2.11%≤含碳量<6.69%) 其中:亞共晶白口鑄鐵:2.11%≤含碳量<4.3% 共晶白口鑄鐵:含碳量=4.3% 過(guò)共晶白口鑄鐵:4.3%<含碳量<6.69%不同。共析鋼:若因量很少而忽略,則共析鋼的平衡組織組成物為層片裝的P。亞共析鋼:平衡組織組成物為α和P。過(guò)共析鋼:室溫下,過(guò)共析鋼的平衡組成相為α和。忽略,其平衡組織為和P。共晶白口鑄鐵:室溫下共晶白口鑄鐵的平衡組成相為α和。忽略,其平衡組織組成物為和。亞共晶白口鑄鐵:室溫下亞共晶白口鑄鐵的平衡組成相為α和。忽略,其平衡組織組成物為,和P。過(guò)共晶白口鑄鐵:平衡組織組成物為和。組織形貌見(jiàn)書(shū)上的圖。22.含碳量對(duì)鐵碳合金中滲碳體的量有何影響,對(duì)鐵碳合金的力學(xué)性能有何影響?應(yīng)用杠桿定律進(jìn)行的計(jì)算表明隨著Fe-合金中含碳量的增加,合金中的α相對(duì)量逐漸減少,的相對(duì)量逐漸增加直至含碳量為6.69%時(shí),合金完由組成。隨著含碳量增加,其中硬度高,脆性大的量相應(yīng)增加,因此,合金的硬度將逐漸增高,脆性逐漸增大。23.含碳量對(duì)鋼中珠光體的量有何影響,鋼中珠光體的量對(duì)鋼的力學(xué)性能有何影響?對(duì)于鋼而言,隨著合金含碳量的增加,依照亞共析鋼→共析鋼→過(guò)共析鋼的順序,其室溫組織組織組成物相應(yīng)作α+P→P→P+變化。在亞共析鋼范圍內(nèi),合金含碳量增加使P量增多,直至含碳量共析鋼成分是,鋼完全由P組成。在共析鋼范圍內(nèi),含碳量增加使P量減少。由于強(qiáng)度較低的α量減少,P量增多和P的細(xì)晶強(qiáng)化作用,將使亞共析鋼的強(qiáng)度,硬度遂含碳量增加而明顯提高,但塑性,韌性降低。在過(guò)共析鋼范圍內(nèi),含碳量增加使鋼的脆性大大增加,抗拉強(qiáng)度降低。24.如何根據(jù)鐵碳相圖判斷鐵碳合金的力學(xué)性能和加工性能?此題無(wú)標(biāo)答。請(qǐng)參考教材第四章第三節(jié)內(nèi)容。25、鑄鐵中石墨的形成有哪些途徑?較白口鑄鐵,灰口鑄鐵有哪些性能特點(diǎn)?(1)主要有五種途徑:a、由含碳量高于共晶成分C’(4.26%C)的液相C’D’線緩慢冷卻至C’F’線的過(guò)程中結(jié)晶形成一次石墨,即L→C。b、由具有共晶成分的液相在共晶溫度(1154℃)時(shí)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成共晶體中的共晶石墨,即LC’→γE’c、由鑄鐵在從E’F’線冷卻到P’K’線的過(guò)程中,因γ中碳過(guò)飽和而析出二次石墨,即γ→γ+C。d、由具有共析成分(S’)的γ(0.68%C)在共析溫度(738℃)時(shí)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變形成共析體中的共析石墨,即γS’→αP’e、石墨的形成需要合金及緩慢的冷卻,當(dāng)冷速稍快,鑄鐵中的碳便可形成一定量的Fe3C。當(dāng)鑄鐵中存在有Fe3C時(shí),若使其在較高溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫,則Fe3C將發(fā)生分解形成石墨,此過(guò)程Fe3C→3Fe+C。(2)、性能特點(diǎn):a、灰口鑄鐵有一定的強(qiáng)度,但塑性和韌性很低,有良好的減震性、潤(rùn)滑性能、導(dǎo)熱性能、鑄造性能。b、白口鑄鐵具有高碳低硅的特點(diǎn),有較高的硬度,但很脆,適用于制造沖擊載荷小的零件,一般用在犁鏵、磨片、導(dǎo)板等方面。(P87)26、鑄錠的凝固組織有何特點(diǎn),影響鑄錠組織形成的因素有哪些?(1)、其晶粒一般都較粗大,經(jīng)適當(dāng)處理后往往用肉眼或借助放大鏡便能夠觀察到。一般分為三個(gè)晶粒大小和形態(tài)不同的三個(gè)晶區(qū):表層細(xì)晶區(qū),位于鑄件最外層,由眾多細(xì)小的等軸晶組成;柱狀晶區(qū),與表層細(xì)晶區(qū)相鄰并位于其內(nèi);中心等軸晶區(qū),由許多鑄件中心部位的等軸晶組成。(2)、影響鑄錠組織形成的因素有液體金屬的冷卻條件、澆注溫度、冷卻速度、鑄模內(nèi)外溫差等。(P88)27、什么是鑄錠組織中的縮孔和疏松?哪些因素影響縮孔和疏松的形成?(1)、縮孔:當(dāng)合金液相中同時(shí)發(fā)生凝固的區(qū)域較窄時(shí),凝固僅發(fā)生在已凝固合金前沿很窄的液相范圍內(nèi),因此,合金的凝固將由外向里,以逐層凝固的方式向鑄錠中心的液相中逐漸推移,最后凝固的液相主要集中在鑄錠的中心部位,使得液相最后凝固產(chǎn)生的體積收縮也集中在鑄錠的中心部位而形成較大的收縮孔洞,即為縮孔。疏松:當(dāng)合金液相中同時(shí)發(fā)生凝固的區(qū)域較寬時(shí),合金的凝固能夠在很寬的液相范圍內(nèi)幾乎同時(shí)發(fā)生,這凝固過(guò)程中形成的固狀塊體廣泛地分布在液相中各處并與液相想混,且隨著凝固的形成而長(zhǎng)大,由于在這些固狀塊體之間仍存在著液相,是的最后剩余液相的凝固分散于鑄錠各個(gè)部位的固狀塊體之間,如此,液相最后凝固產(chǎn)生的收縮也分散于鑄錠各個(gè)部位,形成小而分散的收縮孔洞,即為疏松。(2)、影響因素:合金凝固溫度范圍、液相中溫度梯度的分布。(P89)28、鑄錠凝固過(guò)程中能夠發(fā)生哪些成分偏析現(xiàn)象?能夠分為成分不均勻范圍較大的宏觀偏析和成分不均勻范圍很小的微觀偏析:(1)、宏觀偏析:正偏析、反偏析、比重偏析。(2)、微觀偏析:枝晶偏析、晶界偏析等(P91)。第五章金屬材料熱處理與表面改性何謂熱處理,其可分為幾大類?熱處理是經(jīng)過(guò)在固態(tài)范圍對(duì)材料加熱、保溫和冷卻的方法,來(lái)改變材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),從而改進(jìn)其性能的一種工藝。熱處理包括普通熱處理和表面熱處理;普通熱處理里面包括退火、正火、淬火和回火,表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理,表面淬火包括火焰加熱表面淬火和感應(yīng)加熱表面淬火,化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮和碳氮共滲等。加熱時(shí),鋼中奧氏體的形成分為哪幾個(gè)階段,影響其形成的主要因素有哪些,如何影響?其形成可分為:奧氏體形核、長(zhǎng)大、殘余滲碳體的溶解和奧氏體成分均勻化四個(gè)階段。影響其形成的主要因素有:加熱溫度和加熱速度。提高加熱溫度就提高了碳原子的擴(kuò)散能力,從而加速了奧氏體的形成。加熱速度的增大,可使轉(zhuǎn)變終了溫度提高和轉(zhuǎn)變溫度范圍擴(kuò)大,并縮短奧氏體的形成時(shí)間。原始組織。原始組織中珠光體越細(xì),奧氏體形成速度越快。由于鐵素體和滲碳體的相界面總量增多,有利于加速奧氏體的形成。球狀珠光體中奧氏體形成速度要慢于片狀珠光體。合金元素。大部分合金元素加入鋼中,并不改變奧氏體形成的基本過(guò)程,但卻減慢奧氏體的形成速度。哪些因素且如何影響奧氏體晶粒的大小,何謂本質(zhì)粗晶粒鋼和本質(zhì)細(xì)晶粒鋼?奧氏體實(shí)際晶粒大小與鋼的原始組織、加熱條件、鋼中合金元素及為溶第二相存在與否有關(guān)。原始組織珠光體越細(xì)時(shí),所形成的奧氏體晶粒也越細(xì);奧氏體晶粒隨加熱溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增大;合金元素除錳和磷能促使奧氏體晶粒長(zhǎng)大外,其它元素均不同程度地阻礙其晶粒長(zhǎng)大;有未溶第二相存在時(shí),往往起到阻礙晶粒長(zhǎng)大的作用。將鋼加熱到(930+-10)攝氏度,保溫3-5小時(shí)后,測(cè)定其奧氏體晶粒大小,如晶粒度在1-4級(jí),稱為本質(zhì)粗晶粒鋼,如晶粒度在5-8級(jí),則稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。鋼的晶粒大小與鋼的屈服強(qiáng)度大小有何關(guān)系?晶粒越細(xì)小,材料的強(qiáng)度越高。不但如此,晶粒細(xì)小還能夠提高材料的塑性和韌性。何謂C曲線,依據(jù)C曲線,過(guò)冷奧氏體在不同溫度下可發(fā)生哪些類型的組織轉(zhuǎn)變?過(guò)冷奧氏體分解的等溫轉(zhuǎn)變綜合動(dòng)力學(xué)圖中的曲線形似”C”字母,故也稱C曲線。過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變分為三種基本類型,即珠光體型轉(zhuǎn)變(擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變)、貝氏體型轉(zhuǎn)變(半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變)和馬氏體轉(zhuǎn)變(無(wú)擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變)。6、影響C曲線位置和形狀的主要因素有哪些,如何影響?(P98~99)答:1.含碳量的影響,奧氏體中含碳量越高,C曲線的位置越右移,亞共析鋼中含碳量越低或過(guò)共析鋼中含碳量越高,將會(huì)使C曲線位置左移;2.合金元素的影響,除Co和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%以上的Al外,所有溶于奧氏體的合金元素均增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性,使C曲線右移,強(qiáng)碳化物元素形成元素(如Cr、Mo、W、V等)還會(huì)使C曲線的形狀發(fā)生變化;3.奧氏體化溫度和保溫時(shí)間的影響,由于高溫和長(zhǎng)時(shí)間保溫會(huì)導(dǎo)致奧氏體晶粒長(zhǎng)大,晶界減少,奧氏體成分趨于均勻,未溶碳化物數(shù)量減少,這些都不利于過(guò)冷奧氏體的分解轉(zhuǎn)變,故使C曲線向右移動(dòng)。7、依據(jù)珠光體組織的粗細(xì),可將珠光體組織分為哪幾類,其力學(xué)性能有何不同?(P100)答:分為珠光體(P)、索氏體(S)、托氏體(T),它們的塑性韌性逐漸增加,而強(qiáng)度硬度逐漸減小。8、何謂馬氏體、上貝氏體和下貝氏體,其組織和力學(xué)性能有何特點(diǎn)?(P100~101)答:馬氏體:奧氏體化的鋼迅速冷卻至Ms(過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的開(kāi)始溫度)點(diǎn)以下發(fā)生轉(zhuǎn)變的形成物,上貝氏體:550~350℃范圍內(nèi)形成的貝氏體稱為上貝氏體,下貝氏體:當(dāng)過(guò)冷奧氏體的溫度下降到350至230℃范圍時(shí),所形成的產(chǎn)物叫下貝氏體。馬氏體的力學(xué)性能是高硬度,高碳馬氏體具有高硬度,但韌性塑性很低,脆性大,低碳馬氏體具有較高的強(qiáng)度和韌性;上貝氏體強(qiáng)度硬度較低,常溫下的塑性韌性較差;下貝氏體強(qiáng)度韌性很高。9、何謂退火,退火分為哪幾種,加熱溫度范圍有何不同,其目的如何?(P103~104)答:退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時(shí)間,然后以適宜速度冷卻(一般是緩慢冷卻,有時(shí)是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。分為完全退火,溫度為Ac3點(diǎn)以上20℃~30℃,使鋼完全轉(zhuǎn)變成為奧氏體并使奧氏體成分均勻化;球化退火,溫度為Ac1+10~20℃,為了形成球狀體組織,即在鐵素體基體上均勻分布著粒狀滲碳體;等溫退火,溫度為Ac3+(20~30℃)(亞共析鋼)或Ac1+(10~20℃)(共析、過(guò)共析鋼),能夠縮短工藝周期且組織較均勻;擴(kuò)散退火,溫度為1000~1200℃,經(jīng)過(guò)促使金屬中原子擴(kuò)散以減少結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)成分偏析;去應(yīng)力退火(低溫退火),溫度為Ac1-(100~200℃10、何謂正火,加熱溫度范圍如何,目的如何?(P104)答:正火是將工件加熱至Ac3或Accm以上30~50℃11、退火與正火的冷卻過(guò)程有何不同,獲得的組織有何異同,力學(xué)性能有何不同?(P104)答:正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快。退火和正火所得到的均是珠光體型組織,可是正火與退火比較時(shí),正火的珠光體是在較大的過(guò)冷度下得到的,因而組織中珠光體數(shù)量較多且珠光體較細(xì)。正火處理后的硬度大于退火。12、根據(jù)鋼的硬度不同,應(yīng)如何選用相應(yīng)的熱處理工藝來(lái)改進(jìn)其切削加工性能?(百度)答:低碳鋼太軟不利于切削,切削過(guò)程中容易粘刀,能夠進(jìn)行正火處理以提高其硬度,改進(jìn)切削加工性能;中碳鋼中的鐵素體與滲碳體的比例適當(dāng),硬度和塑性也比較適中,其切削加工性能較好;高碳鋼硬度高,應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行退火處理后降低其硬度再進(jìn)行加工。13.何為淬火,對(duì)應(yīng)于亞共析鋼、共析鋼和過(guò)共析鋼,其淬火加熱溫度選擇范圍有何不同?為什么?答:把鋼加熱到臨界點(diǎn)Ac1或Ac3以上,保溫一定時(shí)間,使鋼奧氏體化后,以大于臨界冷卻速度(Vk)冷卻,獲得馬氏體組織的熱處理工藝方法稱為淬火。亞共析鋼的淬火加熱溫度一般為Ac3以上30℃~50℃。過(guò)共析鋼的淬火溫度為Ac1以上30℃~50℃。淬火的加熱溫度主要決定于鋼的化學(xué)成份。為防止加熱時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大,保證獲得細(xì)馬氏體組織,淬火加熱溫度一般在臨界點(diǎn)以上14.何謂淬火臨界冷卻速度,淬火時(shí)冷卻速度太慢會(huì)產(chǎn)生何種不良結(jié)果,太快又會(huì)產(chǎn)生什么不良后果?答:臨界冷卻速度是淬火冷卻的最小速度。淬火冷卻速度必須大于臨界冷卻速度Vk。如果太慢會(huì)導(dǎo)致奧氏體分解為珠光體,得不到馬氏體組織。太快時(shí)不可避免地造成很大內(nèi)應(yīng)力,往往會(huì)引起工件的變形和開(kāi)裂。P10615.常見(jiàn)淬火冷卻介質(zhì)有哪些,其冷卻能力有何不同,選擇淬火冷卻介質(zhì)的依據(jù)是什么?答:工業(yè)上常見(jiàn)的淬火介質(zhì)有水、鹽水、堿水、油和熔融鹽等。水的冷卻能力很強(qiáng),但使用溫度不能超過(guò)30℃~40℃。但在300℃以下冷卻能力偏強(qiáng),工件淬火后內(nèi)應(yīng)力較大,易產(chǎn)生變形與開(kāi)裂。因此主要用于形狀簡(jiǎn)單及截面尺寸較大的碳鋼件。鹽水、堿水可大大提高500℃以上的冷卻能力,但300℃以下的冷卻能力也比水強(qiáng)。主要用于形狀簡(jiǎn)單的大截面工件。油冷卻能力比較低,在一般根據(jù)工件的形狀結(jié)構(gòu)特性選擇冷卻介質(zhì)。P10816.常見(jiàn)的淬火冷卻方法有哪些,各有何特點(diǎn)?答:1.單液淬火法。這種方法操作簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。一般適用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼和合金鋼工件。2.雙液淬火法。這種方法利用了兩種淬火介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn),獲得了較理想的冷卻條件,既保證了獲得較高的淬硬層深度又可減少內(nèi)應(yīng)力,防止發(fā)生淬火開(kāi)裂。缺點(diǎn)是操作復(fù)雜。主要用于形狀復(fù)雜的高碳鋼工件及大型合金鋼工件。3.分級(jí)淬火法。淬火時(shí)溫度均勻,組織轉(zhuǎn)變幾乎同時(shí)進(jìn)行,因而減少了內(nèi)應(yīng)力,顯著地降低了變形或開(kāi)裂傾向,而且硬度也比較均勻,因此特別適用于復(fù)雜的工件淬火。但所用的鹽浴或堿浴的冷卻能力比油淬和水淬都要小,故對(duì)大截面碳鋼、低合金鋼零件不適宜。4.等溫淬火法。這種方法處理的零件強(qiáng)度高,塑形和韌性好。具有良好的綜合力學(xué)能力,同時(shí)淬火應(yīng)力小,變形小。該方法多于形狀復(fù)雜和性能要求較高的較小零件。5。深冷處理。這樣能夠提高鋼的硬度和耐磨性,并穩(wěn)定工件尺寸。P10817.一般情況下。鋼經(jīng)淬火能否得到100%的馬氏體組織,為什么?答:不能。淬火后鋼中還會(huì)有少量的過(guò)冷奧氏體未發(fā)生馬氏體相變而保留下來(lái),這種保留下來(lái)的奧氏體稱為殘余奧氏體。因此,鋼進(jìn)行淬火后的組織不是100%馬氏體而是馬氏體與殘余奧氏體的混合組織。百度18.在淬火冷卻時(shí),為得到盡可能多的馬氏體,減少殘余奧氏體,可采取什么樣的處理方法?答:可將淬火工件冷至室溫后,立即放到0℃以下溫度的介質(zhì)中冷卻,以最大限度地消除殘余奧氏體,達(dá)到提高硬度、耐磨性與尺寸穩(wěn)定性的目的,這種處理稱為”冷處理”19.表面淬火的目的是什么,有哪些方法,各有何特點(diǎn)?目的:對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)等交變載荷在摩擦條件下工作的零件,不但要求表面有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度,還要求零件心部有足夠的蘇醒和韌性,使零件表面和心部實(shí)現(xiàn)良好的性能配合。常見(jiàn)方法有感應(yīng)加熱淬火法和火焰加熱淬火法。20.何為鋼的回火,回火的目的,回火工藝能否單獨(dú)使用?回火:把經(jīng)過(guò)淬火的零件重新加熱到低于Acl的某一溫度,適當(dāng)保溫后,冷卻到室溫的熱處理工藝。目的:消除或者降低內(nèi)應(yīng)力,降低脆性,防止變形或開(kāi)裂;穩(wěn)定組織、桅頂尺寸、形狀,保證零件使用精度和性能;經(jīng)過(guò)不同回火方法來(lái)調(diào)整零件的強(qiáng)度、硬度,獲得所需的韌性和塑性。不能。21.隨回火溫度的升高,鋼的淬火組織和力學(xué)性能將如何變化?P11222.何為回火馬氏體、回火托氏體、回火索氏體組織,其組織和力學(xué)性能有何不同?P10023.回火馬氏體、回火托氏體、回火索氏體和馬氏體、托氏體、索氏體有何不同?P100和P11224.低溫、中溫、高溫回火各得到什么組織,力學(xué)性能有何有何特點(diǎn),適用于什么場(chǎng)合?低溫:回火馬氏體,降低淬火應(yīng)力和減少脆性,并保持高硬度和高耐磨性,刃具、量具、磨具級(jí)滲碳、表面淬火零件中溫:回火托氏體、高的彈性極限和屈服強(qiáng)度,并具有一定的韌性和抗疲勞能力,彈簧、鍛模。高溫:回火索氏體,較高強(qiáng)度、較好塑性和韌性,受交變載荷和沖擊作用力的連桿、曲軸、齒輪和機(jī)床主軸。25、何謂調(diào)質(zhì)處理?其力學(xué)性能特點(diǎn)是什么?結(jié)構(gòu)鋼的淬火與高溫回火結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。目的是得到綜合機(jī)械性能較好的回火索氏體,其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好。26、金屬元素的加入對(duì)剛在回火過(guò)程中的組織變化和力學(xué)性能有何影響?金屬元素的加入能夠延緩偏聚過(guò)程,從而有效地抑制高溫回火脆性(在500℃~60027、何謂回火脆性,分哪幾類,如何防止或消除?淬火鋼隨回火溫度提高,韌性不是連續(xù)地提高,而是在250℃~300℃和500℃在250℃~300在500℃~60028、何謂鋼的淬透性,用何表示?何謂淬硬性,用何表示?表征鋼淬火時(shí)獲得馬氏體能力的特性或說(shuō)鋼被淬透的能力稱為鋼的淬透性。鋼的淬透性一般見(jiàn)淬硬層深度來(lái)表示。淬硬層深度至從淬火工件表面到內(nèi)部的截面上淬成馬氏體組織的厚度,也稱為硬化層厚度。淬硬性是指鋼在淬火時(shí)能夠達(dá)到的最高硬度。它表示鋼淬火硬化的能力主要和鋼的含碳量有關(guān),含碳量越多,硬度越高,抗滑移的能力越強(qiáng),則鋼的硬度越高。29、淬透性有何實(shí)際意義,影響淬透性的主要因素有哪些,如何影響?淬透性是合理選用鋼材和正確進(jìn)行熱處理設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。淬透性好的材料,在淬火過(guò)程中能充分發(fā)揮其性能的潛力,可做大截面和形狀復(fù)雜的機(jī)械零件。淬透性主要和鋼的過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性有關(guān),或者說(shuō)與鋼的臨界冷卻速度有關(guān)。鋼的C曲線位置越靠右,即過(guò)冷奧氏體越穩(wěn)定,臨界冷卻速度越小,則淬透性越大。因此,凡是使C曲線右移的因素都增加鋼的淬透性,其中合金元素的作用是最主要的因素,因?yàn)楹辖鹪貙?duì)C曲線位置的影響最顯著,除Co和Al外,所有合金元素都提高鋼的淬透性。30、淬透性與選材有何關(guān)系?(P111)在進(jìn)行熱處理工藝設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)淬透性的好壞來(lái)選擇淬火介質(zhì)和淬火方法,如淬透性較好的材料可選用冷卻能力小的淬火介質(zhì)。并不是在任何情況下都要求淬透性越高越好,在有些情況下,希望淬透性要小些。例如,承受彎曲和扭轉(zhuǎn)力的軸類和齒輪類零件,其外層受力較大,而心部受力較小,此時(shí),一般選用淬透性較低的鋼,獲得一定的淬硬層深即可。對(duì)于軸類,一般只要求淬硬層深度為軸半徑的1/3或1/2。31何謂固溶熱處理和時(shí)效強(qiáng)化,時(shí)效溫度對(duì)時(shí)效獲得的硬度有何影響?答:(P115)1)固溶熱處理:將合金加熱到適當(dāng)溫度,使第二相充分溶入基體,然后快冷到室溫,以獲得過(guò)飽和固溶體的熱處理工藝。時(shí)效強(qiáng)化:將固溶熱處理的合金于室溫或略高于室溫保溫,經(jīng)過(guò)過(guò)飽和溶質(zhì)原子形成偏聚區(qū)和析出形成第二相微粒分布于基體中而導(dǎo)致的強(qiáng)度和硬度升高。2)時(shí)效溫度越高,時(shí)效速度越快,強(qiáng)化效果越小(強(qiáng)度和硬度增加的越小),因此人工時(shí)效比自然時(shí)效的強(qiáng)化效果低。32何謂化學(xué)熱處理,其目的是什么?答:(p121)化學(xué)熱處理:經(jīng)過(guò)活性元素原子的吸收和擴(kuò)散改變鋼的表層化學(xué)成分而改變鋼表層組織與性能的熱處理工藝。目的:提高硬度:滲碳、滲氮、滲硼等;提高抗高溫氧化性:滲鋁、滲鉻等;提高抗腐蝕性:滲硅、滲氮等.33滲碳、滲氮、碳氮共滲的目的是什么?熱處理工藝有何不同,分別經(jīng)過(guò)滲碳、滲氮、碳氮共滲熱處理后,鋼的心部組織和表層組織各為什么?答:(P121)1)目的:滲碳,保持工件心部良好綜合力學(xué)性能(較高的強(qiáng)度和好的塑、韌性)的同時(shí),使工件有高的表面耐磨性和疲勞強(qiáng)度;滲氮,保持工件心部良好綜合力學(xué)性能的同時(shí),提供其表面耐磨性、紅硬性(高溫硬度)、抗蝕性和疲勞強(qiáng)度;碳氮共滲,中溫碳氮共滲以滲碳為主,以提高鋼的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度;低溫氣體氮碳共滲以滲氮為主,以提高鋼的耐磨性和抗咬合性。2)滲碳后:淬火+低溫回火;滲氮后:滲氮后無(wú)需熱處理(為保證心部性能需在滲氮前進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火預(yù)備熱處理);碳氮共滲:淬火+低溫回火.3)滲碳:表層:回火馬氏體+少量碳化物+少量殘余奧氏體,心部:若未淬透:鐵素體+珠光體;若淬透:回火馬氏體。滲氮:外層:ε相(N溶入Fe3N形成的固溶體)與ε+γ’(N溶入Fe4N形成的固溶體),不易腐蝕,為白亮層;內(nèi)層:腐蝕后顏色較深的γ’+α(N溶入α-Fe中形成的固溶體)和彌散的合金氮化物(AlN、VN、Mo2N、CrN等)。碳氮共滲:共滲層組織:細(xì)片狀回火馬氏體+粒狀碳氮化合物+少量殘余奧氏體。34分別經(jīng)滲碳、滲氮、碳氮共滲熱處理后,滲層的厚度、零件的變形程度和性能有何不同?答:(p121--p125)35對(duì)熱處理零件有哪些結(jié)構(gòu)工藝性要求?答:(p116)1.截面厚度盡量均勻,避免懸殊造成冷熱不均;2.盡量避免尖角產(chǎn)生應(yīng)力集中;3.采用對(duì)稱結(jié)構(gòu);4.采取封閉結(jié)構(gòu);5.采取組合機(jī)構(gòu).36什么是表面改性處理,其目的是什么,主要有哪些方法?答:(p128)1)表面改性:以多種方法在固體金屬或非金屬表面制備出性能優(yōu)異的表面功能薄層,使基體材料的表面薄層具有更加卓越性能的技術(shù)。2)目的:使零件整體具有比基體更高的耐磨性、耐腐蝕性和耐高溫性能或其它特殊性能或美觀。3)轉(zhuǎn)化膜處理,電鍍和化學(xué)鍍,熱噴涂,氣相沉積技術(shù),激光表面改性技術(shù)。37氧化處理和磷化處理的原理和作用是什么?答:(p128)氧化處理,將鋼在空氣中加熱或直接浸入濃氧化性溶液中,使其表面產(chǎn)生極薄的藍(lán)色或黑色氧化膜的材料保護(hù)技術(shù),作用:形成一層抗腐蝕、耐摩擦的氧化膜。磷化處理,將鋼件放進(jìn)含有Mn、Fe、Zn的磷酸鹽溶液中,在金屬表面形成一層不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽薄膜的過(guò)程,作用:形成一層有較強(qiáng)抗腐蝕能力和較高絕緣性能,耐高溫的磷化膜,廣泛用于保護(hù)鋼鐵制品,免受大氣腐蝕,也可作為各種武器的潤(rùn)滑層和保護(hù)層。38電鍍的原理是什么?

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