工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)期末考試復(fù)習(百度的答案)

1、期末考試復(fù)習題型：1.單項選擇題 15 小題 占 15% (基本理論知識的應(yīng)用) 2.名詞解釋 6 個 占 18% (重要名詞)3. 問答題 3 題 占 26%（重要知識點）4. 分析題 2 大題 占 20-30%（鐵碳相圖，熱處理） 5.作圖計算題或計算題 占 11-21% (鐵碳二元相圖及杠桿定律)復(fù)習范圍重要名詞：單晶體，單晶體是指樣品中所含分子(原子或離子)在三維空間中呈規(guī)則、周期排列的一種固 體狀態(tài)。多晶體，整個物體是由許多雜亂無章的排列著的小晶體組成的，這樣的物體叫多晶體 1。 例如：常用的金屬。原子在整個晶體中不是按統(tǒng)一的規(guī)則排列的，無一定的外形，其物理性 質(zhì)在各個方向都相同.過

2、冷度，熔融金屬平衡狀態(tài)下的相變溫度與實際相變溫度的差值。純金屬的過冷度等于其熔 點與實際結(jié)晶溫度的差值，合金的過冷度等于其相圖中液相線溫度與實際結(jié)晶溫度的差值。 合金，合金，是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。 組元，組成合金的獨立的、最基本的單元稱為組元，組元可以是組成合金的元素或穩(wěn)定的化 合物。相，一合金系統(tǒng)中的這樣一種物質(zhì)部分，它具有相同的物理和化學(xué)性能并與該系統(tǒng)的其余部 分以界面分開。合金相圖，合金相即合金中結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一并以界面分開的組成部分。它是由單 相合金和多相合金組成的。固溶體，固溶體指的是礦物一定結(jié)晶構(gòu)造位置上離子的互相置換，而不改

3、變整個晶體的結(jié)構(gòu) 及對稱性等。鐵素體（f）, 鐵或其內(nèi)固溶有一種或數(shù)種其他元素所形成的晶體點陣為體心立方的固溶體。 奧氏體（a）， 鐵內(nèi)固溶有碳和(或)其他元素的、晶體結(jié)構(gòu)為面心立方的固溶體。滲碳體（fe3c），晶體點陣為正交點陣，化學(xué)式近似于碳化三鐵的一種間隙式化合物。 珠光體（ p）, 奧氏體從高溫緩慢冷卻時發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的，其立體形態(tài)為鐵素體薄層 和碳化物(包括滲碳體)薄層交替重疊的層狀復(fù)相物。廣義則包括過冷奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變 所形成的層狀復(fù)相物。萊氏體（ ld），高碳的鐵基合金在凝固過程中發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏體和碳化物 (或滲 碳體)所組成的共晶體。馬氏體，對固態(tài)的鐵基合金(

4、鋼鐵及其他鐵基合金)以及非鐵金屬及合金而言，是無擴散的共 格切變型相轉(zhuǎn)變，即馬氏體轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。就鐵基合金而言，是過冷奧氏體發(fā)生無擴散的共格 切變型相轉(zhuǎn)變即馬氏體轉(zhuǎn)變所形成的產(chǎn)物。鐵基合金中常見的馬氏體，就其本質(zhì)而言，是碳 和(或)合金元素在 鐵中的過飽和固溶體。就鐵-碳二元合金而言，是碳在 鐵中的過飽和固 溶體。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性。淬硬性，以鋼在理想條件下淬火所能達到的最高硬度來表征的材料特性。調(diào)質(zhì)處理、淬火+高溫回火=調(diào)質(zhì) ，調(diào)質(zhì)是淬火加高溫回火的雙重熱處理，其目的是使工件 具有良好的綜合機械性能。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變, 一些金屬，在固態(tài)下隨溫度或壓力的改變,還

5、會發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)變化，即由一種 晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的變化，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。冷變形強化。在外力作用下，晶粒的形狀隨著工件外形的變化而變化。當工件的外形被拉長 或壓扁時，其內(nèi)部晶粒的形狀也隨之被拉長或壓扁，導(dǎo)致晶格發(fā)生畸變，使金屬進一步滑移 的阻力增大，因此金屬的強度和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降，產(chǎn)生所謂“變形強化” 現(xiàn)象。原因：位錯密度增加。問答題：1“趁熱打鐵”的含義何在？金屬材料的強度與溫度有關(guān)，溫度越高強度越低，所以鍛造時要在高溫下進行，溫度低了， 變形抗力太大，不容易產(chǎn)生塑性變形2晶粒大小對金屬材料的機械性能有何影響？結(jié)晶時哪些因素影響晶粒度的大?。咳绾斡?響？采取哪些方法可以細

6、化晶粒？對于純金屬，決定其性能的主要結(jié)構(gòu)因素是晶粒大小。在一般情況下，晶粒越小，則金 屬的強度、塑性和韌性越好。使晶粒細化，來提高金屬力學(xué)性能的方法稱為細晶強化。 通常細化晶粒的方法有：增大金屬過冷度、變質(zhì)處理、振動、電磁攪拌等。要細致了解晶粒的影響，還要看合金結(jié)晶的“相圖”來確定合金的組織相圖，從而判定金屬性 能。3試述馬氏體轉(zhuǎn)變的特點。轉(zhuǎn)變特點a、 馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴散型相變：由于過冷度很大，原子來不及擴散。馬氏體的晶粒度完全 取決于原來奧氏體的晶粒度。b、 馬氏體轉(zhuǎn)變是變溫轉(zhuǎn)變：馬氏體轉(zhuǎn)變是從轉(zhuǎn)變開始點 ms 到轉(zhuǎn)變終了點 mz 的一個溫度 范圍內(nèi)進行的，在某一溫度下，只能形成一定數(shù)量的馬

7、氏體，保溫時間的延長并不增加馬氏 體的數(shù)量，要使馬氏體的數(shù)量增加，只能繼續(xù)降溫。ms、mz 于含碳量有關(guān)，而與冷卻速度 無關(guān)。c、馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性：由于馬氏體的轉(zhuǎn)變終了溫度 mz 一般在零下幾十度，所以室溫 下進行馬氏體轉(zhuǎn)變不可能獲得完全的馬氏體組織，必有一定量的奧氏體組織沒有轉(zhuǎn)變這 部分奧氏體組織稱為殘余奧氏體 a，即馬氏體轉(zhuǎn)變不完全。殘余奧氏體的存在會顯著降低零件的強度、硬度以及耐磨性，此外殘余奧氏體是一 種不穩(wěn)定組織，會逐漸分解，引起零件尺寸變化，這對精密零件是不允許的。為了減少殘余奧氏體的含量，可將淬火零件繼續(xù)冷卻到零下幾十度冷處理，使 殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。d、奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏

8、體，體積增大奧氏體比容珠光體比容馬氏體比容比容：單位重量的體積值這個特點，使馬氏體內(nèi)部存在較大的內(nèi)應(yīng)力，易導(dǎo)致零件淬火變形、開裂。4鋼在淬火后為什么一定要進行回火才可使用？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？這是因為鋼淬火后得到馬氏體或貝氏體組織，這時候的馬氏體或貝氏體組織是亞穩(wěn)態(tài)組織， 在一定條件下會自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定組織，若淬火件不回火，則過一段時間后，馬氏體或貝氏體組織發(fā)生轉(zhuǎn)變就體現(xiàn)為：工件形狀、尺寸發(fā)生變化。同時，淬火時、冷卻速度快、工件 存在較大的內(nèi)應(yīng)力，所以必須及時回火消除，以免變形、開裂?；鼗鸬哪康? 減少或消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂2 穩(wěn)定組織，保證

9、工件在使用時不發(fā)生形狀和尺寸變化3 調(diào)整力學(xué)性能，適應(yīng)不同零件的需要按其回火溫度的不同，可將回火分為以下幾種：（一）低溫回火（150250 度）低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的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。它主要用于各種高碳的切削刃 具，量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為 hrc5864。（二）中溫回火（250500 度）中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的是獲得高的屈服強度，彈性極限和較高的韌性。 因此，它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火后硬度一般為 hrc3550。（三）高溫回火（500650 度

10、）高溫回火所得組織為回火索氏體。習慣上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處 理，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用于汽車， 拖拉機，機床等的重要結(jié)構(gòu)零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后硬度一般為 hb200 330。5試比較鋼的淬透性與實際工件的淬硬層深度的區(qū)別。淬透性：表示鋼在一定條件下淬火時獲得淬透層深度的能力，主要受奧氏體中的碳含量和合 金元素的影響。淬硬性：指鋼在理想條件下淬火得到馬氏體后所能達到的最高硬度6試述本門課程所介紹的金屬材料強化的方法及其含義(1)結(jié)晶強化。結(jié)晶強化就是通過控制結(jié)晶條件，在凝固結(jié)晶以后獲得良好的宏觀組織和顯 微組織，從

11、而提高金屬材料的性能。它包括：1） 細化晶粒。細化晶?？梢允菇饘俳M織中包含較多的晶界，由于晶界具有阻礙滑移變 形作用，因而可使金屬材料得到強化。同時也改善了韌性，這是其它強化機制不可能做到的。2） 提純強化。在澆注過程中，把液態(tài)金屬充分地提純，盡量減少夾雜物，能顯著提高 固態(tài) 金屬的性能。夾雜物對金屬材料的性能有很大的影響。在損壞的構(gòu)件中，常可發(fā)現(xiàn)有 大量的夾雜物。采用真空冶煉等方法，可以獲得高純度的金屬材料。(2) 形變強化。金屬材料經(jīng)冷加工塑性變形可以提高其強度。這是由于材料在塑性變形后 位錯運動的阻力增加所致。(3) 固溶強化通過合金化 (加入合金元素 ) 組成固溶體，使金屬材料得到強化

12、稱為固溶強 化。(4) 相變強化。合金化的金屬材料，通過熱處理等手段發(fā)生固態(tài)相變，獲得需要的組織結(jié) 構(gòu)，使金屬材料得到強化，稱為相變強化。(5) 晶界強化。(6) 綜合強化。7什么叫金屬的可鍛性？衡量金屬可鍛性好壞的指標是哪些？可鍛性是金屬經(jīng)受塑性成型的難易程度.8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。把鋼加熱到某一適當溫度（大多在 ac 以上），保溫一定時間后再緩慢冷卻的工藝過程，稱 退火。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向； 細化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。退火與正火火的主要區(qū)別是，正火冷卻速度較快，正火后鋼材的

13、強度、硬度較高，韌性也較 好。其目的是在于使晶粒細化和碳化物分布均勻化。將鋼件加熱到奧氏體化溫度并保持一定時間，然后以大于臨界冷卻速度冷卻，以獲得非擴散 型轉(zhuǎn)變組織，如馬氏體、貝氏體和奧氏體等的熱處理工藝。目的大幅度提高鋼的強度、硬度、 耐磨性、疲勞強度以及韌性等將淬火后的鋼，在 ac1 以下加熱、保溫后冷卻下來的熱處理工藝。目的(a)消除工件淬火時 產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，防止變形和開裂；(b) 調(diào)整工件的硬度、強度、塑性和韌性，達到使用性能要求；(c) 穩(wěn)定組織與尺寸，保證精度；(d) 改善和提高加工性能。c9什么是液態(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 哪些？純金

14、屬和共晶成分的合金是在恒溫下進行結(jié)晶的，此時由鑄件斷面的表層向中心逐層凝固， 以結(jié)晶固體層與剩余液體的界面比較清晰、平滑，對中心未凝固的液態(tài)金屬分析題：根據(jù) fe-fe3c 相圖，解釋下列現(xiàn)象：1）在室溫下，含碳 0.8%的碳鋼比 0.4%碳鋼硬度高，比 1.2%碳鋼強度高？碳原子間隙固溶是提高鋼硬度最主要原因。對于 1c 鋼，如 t10 鋼，因為含碳量高，熱處 理后，固溶體中 c 量高，所以硬度高于 0.5%c 鋼。炭高以后，金相組織中滲碳體（碳化物）增多，滲碳體的特性就是硬脆，也就是說會是鋼的 硬度增加，韌性下降。2）鋼鉚釘一般用低碳鋼制造。低碳鋼的塑性比較好，一般在生產(chǎn)過程中還要對鉚釘進

15、行退火處理，消除其應(yīng)力，提高韌性！3）綁扎物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機吊重物時都用鋼絲繩（用60 鋼、65 鋼 等制成）。鐵絲有柔軟性易于綁扎，鋼絲有強度和韌性適合于重量大的物體和耐磨性能好4）在 1000 度時，含碳 0.4%的鋼能進行鍛造，而含碳 4.0%的鑄鐵不能進行鍛造。鋼件，其韌性和強度在正常鍛造比例情況下可以鍛造！鑄鐵高于可段性鑄鐵的含碳量！可鍛 性鑄鐵的含碳量一般不高于 1.4%。含碳量太高，塑性很差，不能進行塑性變形，所以不能 鍛造。5）鉗工鋸削 t8、t10、t12 等退火鋼料比鋸削 10 鋼、20 鋼費力，且鋸條易磨鈍。鉗工鋸削 70 鋼，t10 鋼，t12 鋼

16、比鋸 20 鋼，30 鋼費力，鋸條易磨鈍。是因為 70 鋼，t10 鋼，t12 鋼是高碳鋼，其硬度、強度即使在退火狀態(tài)下，也比20 鋼、30 鋼的硬度和強度高， 所以鋸條在鋸這類材料時，鋸條易磨損。6）鋼適宜壓力加工成形，而鑄鐵適宜鑄造成形。鋼的含碳量較低，塑性較好，容易加工成形，而鑄鐵含碳量較高，脆性較大2.用 t12 鋼制造銼刀和用 45 鋼制造較重要的螺栓，工藝路線為：鍛造-熱處理-機加工-熱處 理-精加工。對兩種工件：1）說明預(yù)備熱處理的工藝方法及其作用。熱處理是將材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu), 來控制其性能的一種綜合工藝過程。熱處理的作用就是

17、提高材料的機械性能、消除殘余應(yīng)力和改善金屬的切削加工性。熱處理工 藝按照熱處理不同的目的可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理兩種類別。預(yù)備熱處理的目的是改 善加工性能、消除內(nèi)應(yīng)力和為最終熱處理準備良好的金相組織。其熱處理工藝有退火、正火、 時效、調(diào)質(zhì)等。2）制定最終熱處理工藝規(guī)范（溫度、冷卻介質(zhì)），并指出最終熱處理后的顯微組織及大致 硬度。最終熱處理的目的是提高硬度、耐磨性和強度等力學(xué)性能。3、用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進入熱處理爐，并隨工件一起加熱到1000保溫，當 出爐后再次吊裝工件時，鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析其原因。冷拉鋼絲繩是利用加工硬化效應(yīng)提高其強度的，在這種狀態(tài)下的鋼絲中晶體缺陷密度增大， 強度增加，處于加工硬化狀態(tài)。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 度下降，在再次起吊時，鋼絲將被拉長，發(fā)生塑性變形，橫截面積減小，強度將比保溫前低， 所以發(fā)生斷裂。4、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鍛造正火或退火 粗加工 調(diào)質(zhì)處理 半精加工 滲碳 淬火 低溫回火 精 加工參考書本 p