機(jī)械工程材料作業(yè)答案

1、第一章 材料的結(jié)構(gòu)與金屬的結(jié)晶 1解釋下列名詞：變質(zhì)處理P28；細(xì)晶強(qiáng)化P14；固溶強(qiáng)化P17。5為什么單晶體具有各向異性P12，而多晶體在一般情況下不顯示各向異性P13？答：因?yàn)閱尉w內(nèi)部的原子都按同一規(guī)律同一位向排列，即晶格位向完全一致。而在多晶體的金屬中，每個(gè)晶粒相當(dāng)于一個(gè)單晶體，具有各項(xiàng)異性，但各個(gè)晶粒在整塊金屬中的空間位向是任意的，整個(gè)晶體各個(gè)方向上的性能則是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。6在實(shí)際金屬中存在哪幾種晶體缺陷P13？它們對力學(xué)性能有何影響P14？ 答：點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷。缺陷的存在對金屬的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能以及塑性變形、擴(kuò)散、相變等許多過程都有重要影響。

2、7金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么P25？鑄造(或工業(yè))生產(chǎn)中采用哪些措施細(xì)化晶粒？舉例說明。P27P28 答：金屬結(jié)晶過程是個(gè)形核、長大的過程。（1）增大過冷度。降低金屬液的澆筑溫度、采用金屬模、水冷模、連續(xù)澆筑等。（2）變質(zhì)處理。向鋁合金中加入鈦、鋯、硼；在鑄鐵液中加入硅鈣合金等。（3）振動和攪拌。如機(jī)械振動、超聲波振動、電磁攪拌等。第二章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶1解釋下列名詞：加工硬化P40；再結(jié)晶P43；纖維組織P38。2指出下列名詞的主要區(qū)別：重結(jié)晶、再結(jié)晶P43答：再結(jié)晶轉(zhuǎn)變前后的晶格類型沒有發(fā)生變化，故稱為再結(jié)晶；而重結(jié)晶時(shí)晶格類型發(fā)生了變化。 另外，再結(jié)晶是對冷塑性變形的金屬而言，只有

3、經(jīng)過冷塑性變形的金屬才會發(fā)生再結(jié)晶，沒有經(jīng)過冷塑性變形的金屬不存在再結(jié)晶的問題。5為什么常溫下晶粒越細(xì)小，不僅強(qiáng)度、硬度越高，而且塑性、韌性也越好？P38 答：晶粒愈細(xì)，單位體積內(nèi)晶粒數(shù)就愈多，變形是同樣的變形量可分散到更多的晶粒中發(fā)生，以產(chǎn)生比較均勻的變形，這樣因局部應(yīng)力集中而引起材料開裂的幾率較小，使材料在斷裂前就有可能承受較大的塑性變形，得到較大的伸長率和具有較高的沖擊載荷抗力。6用冷拔銅絲制作導(dǎo)線，冷拔后應(yīng)如何處理？為什么？P42 答：應(yīng)該利用回復(fù)過程對冷拔銅絲進(jìn)行低溫退火。因?yàn)樵诨貜?fù)階段，變形金屬的顯微組織沒有明顯變化，纖維狀外形的晶粒仍存在，故金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性韌性等力學(xué)性能變

4、化不大，某些物理、化學(xué)性能恢復(fù)，如電阻降低、抗應(yīng)力腐蝕性能提高等，同時(shí)殘留應(yīng)力顯著降低。7已知金屬W、Fe、Cu、鉛Pb的熔點(diǎn)分別為3380、1538、1083、327，試估算這些金屬的再結(jié)晶溫度P43。T再0.4T熔9用一冷拉鋼絲繩(新的、無疵點(diǎn))吊裝一件大型工件入爐，并隨工件一起被拉到1000，保溫后再次吊裝工件時(shí)，鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析原因。P44答：退火溫度太高，再結(jié)晶速度太快，再結(jié)晶后的晶粒粗大。銅絲的塑性韌性，強(qiáng)度硬度都降低。10說明Zn、-Fe和Cu的塑性不同的原因P35答：晶體中滑移系越多，金屬發(fā)生滑移的可能性就越大，塑性就越好。面心立方晶格和體心立方晶格的滑移系數(shù)目均為12，

5、但面心立方晶格每個(gè)滑移面上有3個(gè)滑移方向，體心立方晶格每個(gè)滑移面上有2個(gè)，故體心立方晶格金屬Fe的塑性要比面心立方晶格金屬Cu的差。密排六方晶格金屬Zn滑移系只有3個(gè)，其塑性就更差。15金屬鑄件能否通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒？為什么？P43答：不能 。再結(jié)晶是對冷塑性變形的金屬而言，只有經(jīng)過冷塑性變形的金屬才會發(fā)生再結(jié)晶，沒有經(jīng)過冷塑性變形的金屬不存在再結(jié)晶的問題。17經(jīng)過冷拉拔工藝生產(chǎn)的銅導(dǎo)線，在用作架空導(dǎo)線(要求一定的強(qiáng)度)和電燈花導(dǎo)線(要求較軟)時(shí)，應(yīng)分別采用什么樣的最終熱處理工藝？P42答：用作架空導(dǎo)線時(shí)應(yīng)利用回復(fù)過程對冷變形銅導(dǎo)線進(jìn)行低溫退火，使其在保持加工硬化的條件下，降低其內(nèi)應(yīng)力和

6、改善某些物理化學(xué)性能。用作電燈花導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)進(jìn)行再結(jié)晶處理，使加工硬化現(xiàn)象得到消除，變形儲存能充分釋放，強(qiáng)度硬度顯著降低，塑性韌性明顯提高。外1加工硬化在生產(chǎn)中的利弊有哪些？ 答：利（1）強(qiáng)化金屬主要手段之一。（2）提高材料使用的安全性。（3）降低金屬的塑性，提高金屬的切削加工性。弊（1）使進(jìn)一步塑性變形困難。（2）產(chǎn)生殘余應(yīng)力，可能使加工好的工件變形開裂或應(yīng)力腐蝕。第四章 二元合金相圖1解釋下列名詞：相圖P77 ；晶內(nèi)偏析P82。2試述固溶強(qiáng)化P17、加工硬化P40與彌散強(qiáng)化P92的強(qiáng)化原理，并說明三者的區(qū)別。答：固溶強(qiáng)化是通過融入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬強(qiáng)度硬度提高的現(xiàn)象。加工硬化是金

7、屬材料經(jīng)冷塑性變形后，其強(qiáng)度與硬度隨變形程度的增加而提高，而塑性韌性則很快降低的現(xiàn)象。彌散強(qiáng)化是由過飽和固溶體析出彌散的強(qiáng)化相來強(qiáng)化合金的方法。區(qū)別：固溶強(qiáng)化是融入溶質(zhì)元素，加工硬化是把金屬進(jìn)行冷塑性變形，彌散強(qiáng)化是從固溶體中析出次生相。3有尺寸和形狀完全相同兩個(gè)Ni-Cu合金鑄件，一個(gè)含Ni10%，另一個(gè)含Ni50%，鑄后緩冷，問固態(tài)鑄件中哪個(gè)偏析嚴(yán)重？為什么P93？怎樣消除偏析P82？答：含10%Ni合金鑄件偏析比較嚴(yán)重。有銅鎳相圖可知，10%Ni合金的結(jié)晶溫度區(qū)間范圍大于50%Ni合金，50%Ni合金結(jié)晶溫度高。因此，在鑄件自然冷卻過程中，結(jié)晶溫度范圍大的合金，成分變化大，結(jié)晶溫度低的，

8、偏析嚴(yán)重。一般采用擴(kuò)散退火或均勻化退火處理來消除偏析。5為什么鑄造合金常選用具有共晶成分或接近共晶成分的合金？用于壓力加工的合金選用何種成分的合金為好？P93答：因?yàn)楣簿С煞莸暮辖鸾Y(jié)晶的成分間隔與溫度間隔較小，結(jié)晶的成分間隔與溫度間隔越小，合金的鑄造性能就越好。壓力加工性能好的合金通常是單相固溶體，因?yàn)樗鼜?qiáng)度較低，塑性好，變形均勻且不易開裂。而由兩相混合物組成的合金，由于兩項(xiàng)的強(qiáng)度和塑性不同，變形大時(shí)兩相的界面易開裂，特別是組織中存在較多的脆性化合物時(shí)，壓力加工性能更差。6合金的工藝性能與相圖的關(guān)系有哪些？P93P94、P111答：1，合理的確定溫度2，可推測合金的鑄造性能3，指導(dǎo)加壓力加工工

9、藝范圍4，熱處理工藝：各熱處理加工都要參考合金相圖選擇?？闪私夂辖馃崽幚砜赡苄?。第五章 鐵碳合金4計(jì)算碳含量為C0.20%的碳鋼在室溫時(shí)珠光體和鐵素體的相對量。P79P1096已知珠光體的硬度=180HBS，=20%，鐵素體的硬度=80HBS，=50%，試計(jì)算含碳量為C0.45%碳鋼的硬度和伸長率。P927一塊低碳鋼，一塊白口鐵，它們的形狀、大小一樣，請說出有哪些簡便的方法能把它們區(qū)分開來。P110答：（1）互相刻畫，哪快金屬上留下明顯的畫痕就說明哪塊是低碳鋼，則另一塊就是白口鐵。（2）用錘子砸，變形量大的就是低碳鋼，變形量小的就是白口鐵。9從流動性、收縮性和偏析傾向考慮，哪種成分的鐵碳合金鑄

10、造性能最好？試分析碳含量為C0.45%的碳鋼的鑄造性能如何？P111答：純鐵和共晶成份的鐵碳合金其凝固區(qū)間為零，故它們的流動性好，分散縮孔少，可使縮孔集中在冒口內(nèi)，有可能得到致密的鑄件。另外，共晶成份合金結(jié)晶溫度較低，流動性也較好，偏析傾向較小。所以共晶成份合金鑄造性能最好。含碳量為Wc0.45的碳鋼作為鑄鋼的鑄造性能并非很好。鑄鋼的凝固區(qū)間較大，因此縮孔就較大，且容易形成分散縮孔，流動性也較差，化學(xué)成份偏析嚴(yán)重。10“高碳鋼的質(zhì)量比低碳鋼的好”，這種說法對嗎？碳鋼的質(zhì)量好壞主要按照什么標(biāo)準(zhǔn)確定？P113、P114答：不對。碳鋼的質(zhì)量好壞主要是根據(jù)鋼中所含有害雜質(zhì)S,P元素的多少來分類。含S量

11、高時(shí)，易使鋼產(chǎn)生“熱脆”現(xiàn)象。含P量高時(shí)，易使鋼產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象。11說明下列材料牌號的含義：Q235P115、45P116、T8AP117。 答：Q235：其屈服點(diǎn)值Reh為235Mpa45：鋼號為45T8A：平均碳含量為Wc0.80的高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。外1從倉庫找出一根積壓的鋼材，經(jīng)金相分析后發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體加鐵素體，其中鐵素體占80%，問此鋼材的含碳量大約是多少?法一P109；法二P79。第六章 鋼的熱處理1解釋下列名詞：冷處理P136；調(diào)質(zhì)處理P149；鋼的淬硬性P151。6將5mm的共析碳鋼加熱至760，保溫足夠長時(shí)間，問采用什么熱處理工藝可得到如下組織：P、S、T+M、B下、M+A

12、，在C曲線上畫出各熱處理工藝的冷卻曲線，注明熱處理工藝名稱和所得組織。P138P1398某鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線如右圖所示，試說明該鋼在300，經(jīng)不同時(shí)間等溫后按(a)、(b)、(c)線冷卻后得到的組織。P137答：a線冷卻后得到亞共析鋼b線冷卻后得到共析鋼c線冷卻后得到過共析鋼9說明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：700、760、840、1100。P143 答：700，因?yàn)樗鼪]有達(dá)到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。760，它的加熱溫度在Ac1Ac3之間，因此組織為鐵素體，馬氏體和少量殘余奧氏體。840，它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)變

13、為奧氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。1100，因?yàn)樗募訜釡囟冗^高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體。10有兩個(gè)碳含量為C1.2%的碳鋼試樣，分別加熱到780和860，并保溫相同時(shí)間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)(其平衡組織分別是A+Fe3C和A)，然后以大于k的冷卻速度冷至室溫。試問：P143(1)哪個(gè)溫度淬火后馬氏體晶粒粗大？ 860淬火溫度過高加熱時(shí)得到的奧氏體粗大，冷卻后得到馬氏體晶粒粗大。(2)哪個(gè)溫度淬火后馬氏體含碳量較多？ 因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，而奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變，所以冷卻

14、后馬氏體中含碳量增加(3)哪個(gè)溫度淬火后殘留奧氏體較多？ 因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，降低鋼的Ms和Mf點(diǎn)，淬火后殘留奧氏體多。(4)哪個(gè)溫度淬火后未溶碳化物較少？為什么？ 因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，因此淬火后未溶碳化物較少。(5)你認(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火合適？為什么？ 780合適，因?yàn)楹剂繛?.2%的碳鋼屬于過共析鋼，加熱溫度一般為Ac1+3050，780在這個(gè)范圍內(nèi)，得到的奧氏體晶粒細(xì)，淬火后的組織為細(xì)小馬氏體，使淬火鋼具有高的硬度、耐磨性，也具有較好的韌性。14以下說法是

15、否正確？為什么？(1)過冷奧氏體的冷卻速度大于k時(shí)，則冷卻速度愈快，冷卻后鋼的硬度愈高；P151 不正確，當(dāng)冷卻速度達(dá)到Vk時(shí)，冷卻速度再快組織不發(fā)生任何變化 ，鋼冷卻后的硬度就不在提高。(2)鋼中合金元素越多，則淬火后硬度就越高；P151答：錯(cuò)。硬度取決于鋼的含碳量，和鋼的工作尺寸冷卻介質(zhì)相關(guān)。(3)同一鋼材在相同加熱條件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好；P152答：正確。同一鋼種，其c曲線是一定的，因此冷卻速度快或工件小容易淬成馬氏體。(4)冷速愈快，馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms、Mf愈低；P135 不正確。因?yàn)轳R氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms、Mf的位置與冷卻速度無關(guān)，而與鋼的化學(xué)成分有關(guān)，尤其是含碳

16、量。(5)淬火鋼回火后的性能主要取決于回火后的冷卻速度；P149 不正確。淬火鋼回火后的性能主要取決于回火溫度。(6)為了改善碳素工具鋼的切削加工性，應(yīng)采用完全退火。P141 不正確，要改善工具鋼的切削加工性應(yīng)采用球化退火。(外1)本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的晶粒總是比本質(zhì)粗晶粒鋼的晶粒細(xì)。P128 不正確。溫度低于930時(shí)，本質(zhì)細(xì)晶粒比本質(zhì)粗晶粒細(xì)。但溫度高于930本質(zhì)細(xì)晶粒鋼比本質(zhì)粗晶粒鋼晶粒長大快。1545鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后硬度為240HBS，若再進(jìn)行200回火，能否使其硬度提高？為什么？又45鋼經(jīng)淬火、低溫回火后硬度為57HRC，若再進(jìn)行560回火，能否使其硬度降低？為什么？P149 答：1，不能。因?yàn)?/p>

17、回火溫度越高，硬度下降越多，而調(diào)質(zhì)處理就是淬火+高溫回火，碳化物已經(jīng)析出，鐵素體回復(fù)，硬度不能提高。 2，能。該鋼低溫回火組織是回馬氏體，碳化物還未析出，560為高溫回火，可以使硬度降低。外1淬火后的鋼為什么必須經(jīng)過回火處理才能使用？P147回火的目的是什么？P147答：因?yàn)榇慊鸷蟠慊饍?nèi)應(yīng)力很大，組織中有少量殘余奧氏體，如不經(jīng)過回火直接使用，零件在使用中可能在內(nèi)應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形或開裂，精密零件或密封性零件可能因殘余奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變而失去精度。回火目的：1，降低淬火鋼的脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形或開裂；2，使不穩(wěn)定的組織趨于穩(wěn)定，以穩(wěn)定工件的形狀尺寸精度；3，獲得所要求的組織和性能。外

18、2下列鋼件應(yīng)采用什么退火方法，并說明退火的目的。(1) 亞共析鋼(C=0.35%)鑄造齒輪；P142采用去應(yīng)力退火。消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形。(2) 鍛造后產(chǎn)生過熱組織(晶粒粗大)的亞共析鋼(C=0.6%)鍛造毛坯；P141采用完全退火。獲得近似平衡組織，細(xì)化晶粒。(3) 具有片狀滲碳體的鋼坯(C=1.2%)。P141采用球化退火。降低鋼的硬度，改善切削加工性能。第七章 合金鋼1什么叫合金鋼？P169按合金元素含量如何分類？P114 答：合金鋼是為了提高或改善鋼的力學(xué)性能、工藝性能或使鋼具有某些特殊的物理，化學(xué)性能，在冶煉時(shí)特意往鋼中加入一些合金元素。（1）低合金鋼合金元素總含量Wm

19、e5（2）中合金鋼合金元素總含量Wme510（3）高合金鋼合金元素總含量Wme102試分析說明鐵素體鋼、奧氏體鋼、萊氏體鋼的形成原因。P126答：某些合金元素的加入會是奧氏體區(qū)縮小，特別是 Cr、Si 含量高時(shí)將限制奧氏體區(qū)，甚至完 全消失，使得室溫下只有單相鐵素體組織存在。如高 Cr 含量的鉻不銹鋼。 某些合金元素的加入會使奧氏體相區(qū)擴(kuò)大，特別是 Ni、Mn。當(dāng)鋼中加入大量這類元素時(shí)， 甚至可使 A1、A2、Acm 線將至室溫一下，從而獲得在室溫下只有單相奧氏體存在的所謂奧 氏體鋼。如高 Mn 含量的耐磨鋼。 大部分合金元素可使 Fe-Fe3C 相圖中 E 點(diǎn)左移，因此，含碳量相同的碳鋼和合

20、金鋼具有不 同的顯微組織。某些高碳合金鋼中就會出現(xiàn)萊氏體組織，稱為萊氏體鋼。如高速鋼。4什么叫第一類、第二類回火脆性P149？其產(chǎn)生原因及防止方法如何？P120、P121 答：第一類回火脆性是淬火鋼在250350回火時(shí)出現(xiàn)的脆性。第二類回火脆性是淬火鋼在500650范圍內(nèi)回火后出現(xiàn)的脆性。 第一類回火脆性與沿馬氏體析出斷續(xù)的碳化物薄片有關(guān)。為了避免這類脆性，一般不在這個(gè)溫度內(nèi)回火。第二類回火脆性產(chǎn)生的原因是由于回火慢冷時(shí)鉻、錳等合金元素以及磷、銻、錫等雜質(zhì)向奧氏體晶界偏聚。防止這類回火脆性的方法，對于截面較小的零件，可自回火溫度加速冷卻。對于較大截面零件，由于中心部分很難快冷，可在鋼中加入適量

21、的鉬、鎢等合金元素。6指出下列合金鋼的類別、用途及熱處理工藝：40Cr P176；碳鋼，用于結(jié)構(gòu)件。850淬火，500回火。60Si2Mn P183；硅錳彈簧鋼。可顯著提高彈性極限和回火穩(wěn)定性。用途：25mm的機(jī)車車輛、拖拉機(jī)上的板簧、螺旋彈簧等。噴丸處理，830880淬火，中溫回火。1Cr18Ni9Ti P211。18-8型不銹鋼。用于600以下的鍋爐及汽車輪機(jī)的過熱器管道及構(gòu)件。11001150水淬。8為什么硬質(zhì)合金采用粉末冶金生產(chǎn)？P213YG8、YT30的成分和用途有何不同？P213 答：因?yàn)檫@樣可以使硬質(zhì)合金鋼的硬度很高，熱硬性好，耐磨性優(yōu)良。 YG8為含鈷8%、含WC94%的鎢鈷類

22、硬質(zhì)合金鋼。一般用于粗加工或加工表面較粗糙的工件。 YT30表示含TiC30%，其他為WC、Co的鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金。用于細(xì)加工工件。外1說明高速鋼的熱處理特點(diǎn)及各階段的目的。P194P196球化退火；退火加熱溫度為860880持續(xù)4小時(shí)，740750持續(xù) 6小時(shí)然后爐冷。目的：消除鍛造應(yīng)力，降低硬度。淬前預(yù)熱；800840預(yù)熱，截面尺寸大的工件可進(jìn)行二次預(yù)熱。目的：避免驟然加熱至淬火溫度而產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力，甚至使刀具變形或開裂。淬火；分級淬火。目的：發(fā)揮高速鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、熱硬性。三次回火?；鼗鹑危看伪匾恍r(shí)。消除殘留奧氏體，消除前一次回火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。外2鋼的強(qiáng)化機(jī)制有哪些？ 答：固溶強(qiáng)化機(jī)制、界面強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、析出強(qiáng)化及細(xì)晶強(qiáng)化。第八章 鑄鐵1鑄鐵分為哪幾類？其最基本的區(qū)別是什么？P219 答：一，按石墨化程度分類白口鑄鐵。第一，二，三階段石墨化過程全部被抑制。碳幾乎全部以Fe3C形式存在?；铱阼T鐵。第一，二階段石墨化過程充分進(jìn)行，碳主要以石墨形式存在，一部分以Fe3C形式存在。麻口鑄鐵。第一階段石墨化過程部分進(jìn)行，其中一部分碳以石墨存在，一部分以Fe3C存在。二，按石墨形態(tài)分類灰鑄鐵。鑄鐵組織中石墨呈片狀?？慑戣T鐵。鑄鐵中石墨呈團(tuán)絮狀。球墨鑄鐵。鑄鐵中石墨成球狀。蠕墨鑄鐵。鑄鐵組織中石墨呈短小的蠕蟲狀。2影響石墨化的因素有哪些？是怎樣影響的？P217P