機(jī)械工程項(xiàng)目計(jì)劃材料課后習(xí)題參考.答案內(nèi)容

1、機(jī)械工程材料思考題參考答案第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1.解釋下列名詞點(diǎn)缺陷，線(xiàn)缺陷，面缺陷，亞晶粒，亞晶界，刃型位錯(cuò)，單晶體，多晶體,過(guò)冷度，自發(fā)形核，非自發(fā)形核，變質(zhì)處理，變質(zhì)劑。答：點(diǎn)缺陷:原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間三個(gè)方向尺寸都很小，主要指空位間隙原子、置換原子等。線(xiàn)缺陷:原子排列的不規(guī)則區(qū)域在空間一個(gè)方向上的尺寸很大，而在其余兩個(gè)方向上的尺寸很小。如位錯(cuò)。面缺陷:原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個(gè)方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亞晶界。亞晶粒:在多晶體的每一個(gè)晶粒內(nèi)， 晶格位向也并非完全一致， 而是存在著許多尺寸很小、位向差很小的小晶塊，它們相互鑲嵌而成晶粒，稱(chēng)亞晶粒。亞

2、晶界：兩相鄰亞晶粒間的邊界稱(chēng)為亞晶界。刃型位錯(cuò)：位錯(cuò)可認(rèn)為是晶格中一部分晶體相對(duì)于另一部分晶體的局部滑移而造成?；撇糠峙c未滑移部分的交界線(xiàn)即為位錯(cuò)線(xiàn)。如果相對(duì)滑移的結(jié)果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的邊緣好像插入晶體中的一把刀的刃口，故稱(chēng)“刃型位錯(cuò)”。單晶體：如果一塊晶體，其內(nèi)部的晶格位向完全一致，則稱(chēng)這塊晶體為單晶體。多晶體：由多種晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱(chēng)為“多晶體”uvw ；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指數(shù)來(lái)表示，形式為hkl 。過(guò)冷度：實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱(chēng)為過(guò)冷度。自發(fā)形核：在一定條件下，從液態(tài)金屬中直接產(chǎn)生，原子呈規(guī)則排列的結(jié)晶核心。非自發(fā)形核：是液態(tài)金屬依

3、附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率, 細(xì)化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。變質(zhì)劑：在澆注前所加入的難熔雜質(zhì)稱(chēng)為變質(zhì)劑。2.常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？ a -Fe、丫 - Fe、AI、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各屬何種晶體結(jié)構(gòu)?答：常見(jiàn)金屬晶體結(jié)構(gòu)：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格;a Fe、Cr、V屬于體心立方晶格;Y Fe、Al、Cu、Ni、Pb屬于面心立方晶格;Mg、Zn屬于密排六方晶格;3. 配位數(shù)和致密度可以用來(lái)說(shuō)明哪些問(wèn)題?答：

4、用來(lái)說(shuō)明晶體中原子排列的緊密程度。晶體中配位數(shù)和致密度越大，則晶體中原子排列越緊密。4. 晶面指數(shù)和晶向指數(shù)有什么不同?答：晶向是指晶格中各種原子列的位向，用晶向指數(shù)來(lái)表示，形式為5. 實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線(xiàn)缺陷和面缺陷對(duì)金屬性能有何影響?答：如果金屬中無(wú)晶體缺陷時(shí)，通過(guò)理論計(jì)算具有極高的強(qiáng)度，隨著晶體中缺陷的增加,金屬的強(qiáng)度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，金屬的強(qiáng)度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無(wú)論點(diǎn)缺陷，線(xiàn)缺陷和面缺陷都會(huì)造成晶格崎變，從而使晶體強(qiáng)度增加。同時(shí)晶體缺陷的存在還會(huì)增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。6. 為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性?答：因

5、為單晶體內(nèi)各個(gè)方向上原子排列密度不同，造成原子間結(jié)合力不同，因而表現(xiàn)出各向異性；而多晶體是由很多個(gè)單晶體所組成，它在各個(gè)方向上的力相互抵消平衡,因而表現(xiàn)各向同性。7. 過(guò)冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對(duì)金屬結(jié)晶過(guò)程有何影響？對(duì)鑄件晶粒大小有何影響？ 答：冷卻速度越大，則過(guò)冷度也越大。隨著冷卻速度的增大，則晶體內(nèi)形核率和長(zhǎng)大速度都加快，加速結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行，但當(dāng)冷速達(dá)到一定值以后則結(jié)晶過(guò)程將減慢,因?yàn)檫@時(shí)原子的擴(kuò)散能力減弱。過(guò)冷度增大， F大，結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力大，形核率和長(zhǎng)大速度都大，且 N的增加比G增加得快，提高了 N與G的比值，晶粒變細(xì)，但過(guò)冷度過(guò)大，對(duì)晶粒細(xì)化不利，結(jié)晶發(fā)生困難。8. 金屬結(jié)晶的基本規(guī)

6、律是什么？晶核的形成率和成長(zhǎng)率受到哪些因素的影響?答：金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長(zhǎng)大。受到過(guò)冷度的影響，隨著過(guò)冷度的增大,晶核的形成率和成長(zhǎng)率都增大，但形成率的增長(zhǎng)比成長(zhǎng)率的增長(zhǎng)快；同時(shí)外來(lái)難熔雜質(zhì)以及振動(dòng)和攪拌的方法也會(huì)增大形核率。9. 在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大??？在生產(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理?答：采用的方法：變質(zhì)處理，鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來(lái)控制晶粒大小。變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。機(jī)械振動(dòng)、攪拌。第二章金屬的塑性變形與再結(jié)晶1. 解釋下

7、列名詞:加工硬化、回復(fù)、再結(jié)晶、熱加工、冷加工。答：加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現(xiàn)象?；貜?fù)：為了消除金屬的加工硬化現(xiàn)象，將變形金屬加熱到某一溫度，以使其組織和性能發(fā)生變化。在加熱溫度較低時(shí)，原子的活動(dòng)能力不大，這時(shí)金屬的晶粒 大小和形狀沒(méi)有明顯的變化，只是在晶內(nèi)發(fā)生點(diǎn)缺陷的消失以及位錯(cuò)的遷移 等變化，因此，這時(shí)金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性等機(jī)械性能變化不大，而只是 使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能顯著降低。此階段為回復(fù)階段。再結(jié)晶：被加熱到較高的溫度時(shí)，原子也具有較大的活動(dòng)能力，使晶粒的外形開(kāi)始變化。從破碎拉長(zhǎng)的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相似,晶格

8、類(lèi)型相同，把這一階段稱(chēng)為“再結(jié)晶”。熱加工：將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上一定溫度進(jìn)行壓力加工。冷加工：在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加工。2. 產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊?答：隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長(zhǎng)，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯(cuò)密度顯著增加；同時(shí)細(xì)碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長(zhǎng)而被拉長(zhǎng)。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯(cuò)密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象。金屬的加工硬化現(xiàn)象會(huì)給金屬的進(jìn)一步加工帶來(lái)困難，如鋼板在冷軋過(guò)程中會(huì)越軋?jiān)接?，?/p>

9、致最后軋不動(dòng)。另一方面人們可以利用加工硬化現(xiàn)象，來(lái)提高金屬?gòu)?qiáng)度和硬度，如冷拔高強(qiáng)度鋼絲就是利用冷加工變形產(chǎn)生的加工硬化來(lái)提高鋼絲的強(qiáng)度的。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素。如冷拉鋼絲拉過(guò)?？椎牟糠?，由于發(fā)生了加工硬化，不再繼續(xù)變形而使變形轉(zhuǎn)移到尚未拉過(guò)模孔的部分，這樣鋼絲才可以繼續(xù)通過(guò)?？锥尚?。3. 劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么?答：主要是再結(jié)晶溫度。在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加工為冷加工，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象；反之為熱加工，產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象被再結(jié)晶所消除。4. 與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來(lái)的益處有哪些?答：(1)通過(guò)熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合，從而使其致密度得以

10、提高。(2)通過(guò)熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破碎，從而使晶粒細(xì)化，機(jī)械性能提咼。(3)通過(guò)熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶偏析和非金屬夾雜分布發(fā)生改變，使它們沿著變形的方向細(xì)碎拉長(zhǎng)，形成熱壓力加工“纖維組織”(流線(xiàn))，使縱向的強(qiáng)度、塑性和韌性顯著大于橫向。如果合理利用熱加工流線(xiàn)，盡量使流線(xiàn)與零件工作時(shí) 承受的最大拉應(yīng)力方向一致，而與外加切應(yīng)力或沖擊力相垂直，可提高零件使用 壽命。5. 為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好?答：晶界是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的，而各晶粒位向不同，互相約束，也阻礙晶粒的變形。因此,金屬的晶粒愈細(xì)，其晶界總面積愈大，每個(gè)晶粒周?chē)煌∠虻木Я?shù)便愈多，對(duì)塑性變形的抗力也愈大

11、。因此，金屬的晶粒愈細(xì)強(qiáng)度愈高。同時(shí)晶粒愈細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時(shí)同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產(chǎn)生較均勻的變形，而不致造成局部的應(yīng)力集中，引起裂紋的過(guò)早產(chǎn)生和發(fā)展。因此,塑性，韌性也越好。6. 金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化?答：晶粒沿變形方向拉長(zhǎng)，性能趨于各向異性，如縱向的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等;晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降；織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生，不僅金屬中的晶粒會(huì)被破碎拉長(zhǎng)，而且各晶粒的晶格位向也會(huì)沿著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果金屬中每個(gè)晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)

12、生織構(gòu)現(xiàn)象；冷壓力加工過(guò)程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會(huì)形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會(huì)引起零件尺寸不穩(wěn)定。7. 分析加工硬化對(duì)金屬材料的強(qiáng)化作用？答：隨著塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度不斷增加，因此位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互交割、位錯(cuò)纏結(jié)加劇，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增大，弓I起變形抗力的增加。這樣，金屬的塑性變形就變得困難，要繼續(xù)變形就必須增大外力，因此提高了金屬的強(qiáng)度。&已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點(diǎn)分別為3380 C、1538 C、327 C、232 C，試計(jì)算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢和鐵在1100 C下的加工、鉛和錫在室溫（20C

13、）下的加工各為何種加工?答：T 再=0.4T 熔；鎢 T 再=0.4*（3380+273 ) -273 =1188.2 C ; 鐵 T 再=0.4*(1538+273) -273 =451.4 C ;鉛 T再=0.4* (327+273) -273=-33 C ;錫 T 再=0.4*（232+273） -273=-71 C .由于鎢T再為11882C> 1100C，因此屬于熱加工；鐵 T再為451.4 C< 1100C，因此屬于冷加工；鉛T再為-33 C< 20C，屬于冷加工；錫 T再為-71 < 20C，屬于冷加工。9.在制造齒輪時(shí)，有時(shí)采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零

14、件表面上）使齒面得以強(qiáng)化。試分析強(qiáng)化原因。答：高速金屬丸噴射到零件表面上，使工件表面層產(chǎn)生塑性變形，形成一定厚度的加工硬化層，使齒面的強(qiáng)度、硬度升高。第三章 合金的結(jié)構(gòu)與二元狀態(tài)圖1.解釋下列名詞:合金，組元，相，相圖；固溶體，金屬間化合物，機(jī)械混合物；枝晶偏析，比重偏析;固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化。答：合金：通過(guò)熔煉，燒結(jié)或其它方法，將一種金屬元素同一種或幾種其它元素結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的新物質(zhì)，稱(chēng)為合金。組元：組成合金的最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)稱(chēng)為組元。相：在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其它部分有界面分開(kāi)的均勻組成部分，均稱(chēng)之為相。相圖：用來(lái)表示合金系中各個(gè)合金的結(jié)晶過(guò)程的簡(jiǎn)明圖解

15、稱(chēng)為相圖。固溶體：合金的組元之間以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同，這種相稱(chēng)為固溶體。稱(chēng)為金金屬間化合物：合金的組元間發(fā)生相互作用形成的一種具有金屬性質(zhì)的新相,屬間化合物。它的晶體結(jié)構(gòu)不同于任一組元， 用分子式來(lái)表示其組成。稱(chēng)機(jī)械混合物。機(jī)械混合物：合金的組織由不同的相以不同的比例機(jī)械的混合在一起,枝晶偏析：實(shí)際生產(chǎn)中，合金冷卻速度快，原子擴(kuò)散不充分，使得先結(jié)晶出來(lái)的固溶體合金含高熔點(diǎn)組元較多，后結(jié)晶含低熔點(diǎn)組元較多，這種在晶粒內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱(chēng)為枝晶偏析。比重偏析:比重偏析是由組成相與溶液之間的密度差別所引起的。如果先共晶相與溶液之間的密度差別較大，

16、 則在緩慢冷卻條件下凝固時(shí)，先共晶相便會(huì)在液體中上浮或下沉，從而導(dǎo)致結(jié)晶后鑄件上下部分的化學(xué)成分不一致,產(chǎn)生比重偏析。固溶強(qiáng)化:通過(guò)溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象稱(chēng)為固溶強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化:合金中以固溶體為主再有適量的金屬間化合物彌散分布，會(huì)提高合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性，這種強(qiáng)化方式為彌散強(qiáng)化。2.指出下列名詞的主要區(qū)別:1）置換固溶體與間隙固溶體;答：置換固溶體：溶質(zhì)原子代替溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上的一部分原子而組成的固溶體稱(chēng)置換固溶體。間隙固溶體：溶質(zhì)原子填充在溶劑晶格的間隙中形成的固溶體，即間隙固溶體。2）相組成物與組織組成物;相組成物：合金的基本組成相。組織組成物：合金顯微

17、組織中的獨(dú)立組成部分。3.下列元素在a -Fe中形成哪幾種固溶體 ？Si、C N、Cr、Mn答：Si、Cr、Mn形成置換固溶體；C N形成間隙固溶體。4.試述固溶強(qiáng)化、加工強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化原理,并說(shuō)明三者的區(qū)別.答：固溶強(qiáng)化:溶質(zhì)原子溶入后，要引起溶劑金屬的晶格產(chǎn)生畸變，進(jìn)而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到阻力增大。彌散強(qiáng)化:金屬化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶體為基體再有適量的金屬間化合物均勻細(xì)小彌散分布時(shí)，會(huì)提高合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性。這種用金屬間化合物來(lái)強(qiáng)化合金的方式為彌散強(qiáng)化。加工強(qiáng)化:通過(guò)產(chǎn)生塑性變形來(lái)增大位錯(cuò)密度，從而增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力， 引起塑性變形抗力的增加，提高合金的強(qiáng)度和硬度。區(qū)

18、別：固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化都是利用合金的組成相來(lái)強(qiáng)化合金,固溶強(qiáng)化是通過(guò)產(chǎn)生晶格畸變，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大來(lái)強(qiáng)化合金；彌散強(qiáng)化是利用金屬化合物本身的高強(qiáng)度和硬度來(lái)強(qiáng)化合金； 而加工強(qiáng)化是通過(guò)力的作用產(chǎn)生塑性變形,增大位錯(cuò)密度以增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力來(lái)強(qiáng)化合金;三者相比，通過(guò)固溶強(qiáng)化得到的強(qiáng)度、硬度最低，但塑性、韌性最好，加工強(qiáng)化得到的強(qiáng)度、硬度最高，但塑韌 性最差，彌散強(qiáng)化介于兩者之間。5 .固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差另 答:在結(jié)構(gòu)上：固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元，它是以分子式來(lái)表示其組成。在性能上：形成固溶體和金屬間化合物都能強(qiáng)化合

19、金，但固溶體的強(qiáng)度、硬度比金屬間化合物低，塑性、韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的 綜合機(jī)械性能。6.答:何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)？試比較這三種反應(yīng)的異同點(diǎn)共晶反應(yīng)：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時(shí)結(jié)晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應(yīng)。包晶反應(yīng)：指一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另外一種固相的反應(yīng)過(guò)程。共析反應(yīng)：由特定成分的單相固態(tài)合金，在恒定的溫度下，分解成兩個(gè)新的，具有一定晶體結(jié)構(gòu)的固相的反應(yīng)。共同點(diǎn)：反應(yīng)都是在恒溫下發(fā)生，反應(yīng)物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。不同點(diǎn)：共晶反應(yīng)是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；共析反應(yīng)是一種固相在恒溫

20、下生成兩種固相的反應(yīng)；而包晶反應(yīng)是一種液相與一種固相在恒溫下生 成另一種固相的反應(yīng)。7二元合金相圖表達(dá)了合金的哪些關(guān)系?答：二元合金相圖表達(dá)了合金的狀態(tài)與溫度和成分之間的關(guān)系。&在二元合金相圖中應(yīng)用杠桿定律可以計(jì)算什么?答：應(yīng)用杠桿定律可以計(jì)算合金相互平衡兩相的成分和相對(duì)含量。9.已知A (熔點(diǎn)600 C)與B(500 C )在液態(tài)無(wú)限互溶；在固態(tài) 300 C時(shí)A溶于B的最大溶解度為30%，室溫時(shí)為10%但B不溶于A;在300 C時(shí)，含40% B的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)?，F(xiàn)要求:線(xiàn)成分沿線(xiàn)BE變化，固相線(xiàn)成分沿BD線(xiàn)變化，當(dāng)冷至2點(diǎn)時(shí)，液相線(xiàn)成分到達(dá)1）作出A-B合金相圖;2）分析20%

21、 A,45%A,80%A等合金的結(jié)晶過(guò)程，并確定室溫下的組織組成物和相組成物的相對(duì)量。答:（ 1）（2）20%A合金如圖:合金在1點(diǎn)以上全部為液相，當(dāng)冷至 1點(diǎn)時(shí)，開(kāi)始從液相中析出a固溶體，至2點(diǎn)結(jié)束，23點(diǎn)之間合金全部由 a固溶體所組成，但當(dāng)合金冷到3點(diǎn)以下，由于固溶體a的濃度超過(guò)了它的溶解度限度，于是從固溶體a中析出二次相A,因此最終顯微組織：a+An相組成物：a+AA= (90-80/90 ) *100%=11%a=1-A%=89%45%A 合金如圖:合金在1點(diǎn)以上全部為液相，冷至1點(diǎn)時(shí)開(kāi)始從液相中析出a固溶體，此時(shí)液相E點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成（A+a）共晶體，合金自2點(diǎn)冷至室溫過(guò)程中，

22、自中析出二次相丹，因而合金室溫組織:An + o(+(A+ a)相組成物:A+ a組織：An= ( 70-55 ) /70*100%=21%0=1- A n=79%A+a=( 70-55)/(70-40)*100%=50%of1-A%=50%相：A= (90-55 ) /90*100%=50%80%A合金如圖:合金在1點(diǎn)以上全部為液相,冷至 1點(diǎn)時(shí)開(kāi)始從液相中析出A,此時(shí)液相線(xiàn)成分沿AE線(xiàn)變化，冷至2點(diǎn)時(shí),液相線(xiàn)成分到達(dá)點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成（A+ a共晶體，因而合金的室溫組織:A+(A+ a相組成物：A+a組織：A= (40-20 ) /40*100%=50%A+a=1-A%=50%相： A

23、= (90-20 ) /90*100%=78%a=1-A%=22%10.某合金相圖如圖所示。£指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類(lèi)型;說(shuō)明合金I的平衡結(jié)晶過(guò)程及室溫下的顯微組織。答:(1) ：L+y :丫 + P :P +( a+ P ):P + an(2)勻晶轉(zhuǎn)變；共析轉(zhuǎn)變 合金在1點(diǎn)以上全部為液相，冷至1點(diǎn)時(shí)開(kāi)始從液相中析出丫固溶體至2點(diǎn)結(jié)束,23點(diǎn)之間合金全部由丫固溶體所組成,3點(diǎn)以下，開(kāi)始從 丫固溶體中析出a固溶體，冷至4點(diǎn)時(shí)合金全部由a固溶體所組成,45之間全部由a固溶體所組成，冷到5點(diǎn)以下，由于a固溶體的濃度超過(guò)了它的溶解度限度，從a中析出第二相P固溶體，最終得到室穩(wěn)下的 顯微組織

24、：a+Pn11.有形狀、尺寸相同的兩個(gè) Cu-Ni合金鑄件，一個(gè)含90% Ni ,另一個(gè)含50% Ni,鑄后自然冷卻，問(wèn)哪個(gè)鑄件的偏析較嚴(yán)重?答：含50% Ni的Cu-Ni合金鑄件偏析較嚴(yán)重。在實(shí)際冷卻過(guò)程中，由于冷速較快，使得先結(jié)晶部分含高熔點(diǎn)組元多，后結(jié)晶部分含低熔點(diǎn)組元多，因?yàn)楹?0% Ni的Cu-Ni合金鑄件固相線(xiàn)與液相線(xiàn)范圍比含 90% Ni鑄件寬,因此它所造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象要比含90% Ni的Cu-Ni合金鑄件嚴(yán)重。第四章鐵碳合金1.何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試畫(huà)出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線(xiàn)和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。答：由于條件(溫度或壓力)變化引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，稱(chēng)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。G oo

25、oooooonn o o o OQ no oono E I 32105876_鼻”400 300 lOCf02 .為什么丫 -Fe和a - Fe的比容不同？ 一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（丫 -Fea -Fe ）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如何變化?答：因?yàn)檠?-Fe和a - Fe原子排列的緊密程度不同，丫 -Fe的致密度為74%,a -Fe的致密度為68%因此一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（丫 -Fe -a -Fe ）轉(zhuǎn)變時(shí)體積將發(fā)生膨脹。3. 何謂鐵素體（F）,奧氏體（A）,滲碳體（FqC）,珠光體（P）,萊氏體（Ld） ?它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能等各有何特點(diǎn)?答：鐵素體（F）：鐵素體是碳在Fe中形成的間隙固溶體，為體

26、心立方晶格。由于碳在Fe中的溶解度 '很小，它的性能與純鐵相近。塑性、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。奧氏體（A）:奧氏體是碳在Fe中形成的間隙固溶體，面心立方晶格。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在Fe中的溶解度較大。有很好的塑性。滲碳體（FqC）:鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中 以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基 體，有時(shí)呈魚(yú)骨狀。珠光體（P）:由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑性較差。萊氏體（Ld）:由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合

27、物。在萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。由 于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。4. Fe-Fe 3C合金相圖有何作用？在生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意義？又有何局限性?答：碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解與掌握鐵碳合金相圖，對(duì)于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因的分析等方面都有重要指導(dǎo)意義。為選材提供成分依據(jù):F Fee相圖描述了鐵碳合金的組織隨含碳量的變化規(guī)律，合金的性能決定于合金的組織，這樣根據(jù)零件 的性能要求來(lái)選擇不同成分的鐵碳合金；為制定熱加工工藝提供依據(jù)：對(duì)鑄造，根據(jù)相圖可

28、以找出不同成分的鋼或鑄鐵的熔點(diǎn)， 確定鑄造溫度；根 據(jù)相圖上液相線(xiàn)和固相線(xiàn)間距離估計(jì)鑄造性能的好壞。 對(duì)于鍛造：根據(jù)相圖可以確定鍛造溫度。對(duì)焊接:根據(jù)相圖來(lái)分析碳鋼焊縫組織，并用適當(dāng)熱處理方法來(lái)減輕或消除組織不均勻性；對(duì)熱處理：F Fe3C相圖更為重要，如退火、正火、淬火的加熱溫度都要參考鐵碳相圖加以選擇。由于鐵碳相圖是以無(wú)限緩慢加熱和冷卻的速度得到的，而在實(shí)際加熱和冷卻通常都有不同程度的滯后現(xiàn)象。5. 畫(huà)出 Fe-FesC 相圖，指出圖中 S、C、E、P、N、G 及 GS、SE、PQ、PSK各點(diǎn)、線(xiàn)的意義，并標(biāo)出各相區(qū)的相組成物和組織組成物。LcAe FeaC，當(dāng)冷到1148C時(shí)具有C點(diǎn)成分

29、的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物萊氏體LeAe FeaCE:碳在Fe中的最大溶解度點(diǎn)1148r2.11%CG FeFe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A）912C 0%CH:碳在Fe中的最大溶解度為1495C 0.09%CJ:包晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)1495C 0 .17%C 在這一點(diǎn)上發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式:Lb hAj當(dāng)冷卻到1495C時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相S反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相AN:FeFe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A4）1394C 0%CP:碳在Fe中的最大溶解度點(diǎn) 0.0218%C 727 CS:共析點(diǎn) 727 C 0.77%C 在這一點(diǎn)上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式:As Fp F

30、e3C，當(dāng)冷卻到727C時(shí)從具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物一一珠光體(Fp Fe3C )ES線(xiàn):碳在奧氏體中的溶解度曲線(xiàn)，又稱(chēng) Acm溫度線(xiàn)，隨溫度的降低,碳在奧化體中的溶解度減少，多余的碳以 FegC形式析出，所以具有0.77%2.11%C的鋼冷卻到 Acm線(xiàn)與PSK線(xiàn)之間時(shí)的組織A Fe3Cn，從A中析出的Fe3C稱(chēng)為二次滲碳體。GS線(xiàn):不同含碳量的奧氏體冷卻時(shí)析出鐵素體的開(kāi)始線(xiàn)稱(chēng)A3線(xiàn)，GP線(xiàn)則是鐵素體析出的終了線(xiàn)，所以 GSP區(qū)的顯微組織是F A 0PQ線(xiàn):碳在鐵素體中的溶解度曲線(xiàn)，隨溫度的降低，碳在鐵素體中的溶解度減少，多余的碳以FesC形式析

31、出，從F中析出的FesC稱(chēng)為三次滲碳體Fe3C m，由于鐵素體含碳很少，析出的 FesCrn很少,一般忽略，認(rèn)為從727C冷卻到室溫的顯微組織不變。PSK線(xiàn)：共析轉(zhuǎn)變線(xiàn)，在這條線(xiàn)上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變 AsFp FesC，產(chǎn)物(P)珠光體，含碳量在 0.026.69%的鐵碳合金冷卻到727r時(shí)都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生。6. 簡(jiǎn)述Fe-Fe 3C相圖中三個(gè)基本反應(yīng)：包晶反應(yīng),共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫(xiě)出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。答：共析反應(yīng)：冷卻到727C時(shí)具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有 P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物。丫 0.8727?Fo.O2 + Fe3G.69H點(diǎn)成分的固相S1495?丫 0.16

32、包晶反應(yīng)：冷卻到1495r時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。Lo.5+S 0.1共晶反應(yīng)：1148r時(shí)具有C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有 E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物。 L 4.31147? 丫 2.14+ Fe3C6.697. 何謂碳素鋼？何謂白口鐵？?jī)烧叩某煞纸M織和性能有何差別?答：碳素鋼：含有0.02%2.14%(的鐵碳合金。白口鐵：含大于2.14%C的鐵碳合金。碳素鋼中亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成， 其中珠光體中的滲碳體以細(xì)片狀分布在鐵素體基體上，隨著含碳量的增加，珠光體的含量增加,則鋼的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。當(dāng)含碳量達(dá)到0.8%時(shí)就是珠

33、光體的性能。過(guò)共析鋼組織由珠光體和二次滲碳體所組成，含碳量接近1.0%時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到最大值，含碳量繼續(xù)增加，強(qiáng)度下降。由于二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致鋼的脆性增加。白口鐵中由于其組織中存在大量的滲碳體， 具有很高的硬度和脆性，難以切削加工。8. 亞共析鋼、共析鋼和過(guò)共析鋼的組織有何特點(diǎn)和異同點(diǎn)。答：亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成。其中鐵素體呈塊狀。珠光體中鐵素體與滲碳體呈片狀分布。共析鋼的組織由珠光體所組成。 過(guò)共析 鋼的組織由珠光體和二次滲碳體所組成， 其中二次滲碳體在晶界形成連 續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀。共同點(diǎn)：鋼的組織中都含有珠光體。不同點(diǎn)：亞共析鋼的組織是鐵素體和珠光體，共析鋼的組織是珠

34、光體，過(guò)共析鋼的組織是珠光體 和二次滲碳體。9.分析含碳量分別為0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程和室溫組織.答：0.80%C:在12點(diǎn)間合金按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出 A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)（727C）,在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn) 變結(jié)束時(shí)全部為珠光體 P，珠光體中的滲碳體稱(chēng)為共析滲碳體,當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，珠光體中鐵素體溶碳量減少，其成分沿固溶 度線(xiàn)PQ變化，析出三次滲碳體FesCrn，它常與共析滲碳體長(zhǎng)在起，彼此分不出，且數(shù)量少，可忽略。室溫時(shí)組織P。0.60% C:合金在12點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W

35、氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)開(kāi)始析出F，3-4點(diǎn)A成分沿GS線(xiàn)變化, 鐵素體成分沿GP線(xiàn)變化，當(dāng)溫度到4點(diǎn)時(shí)，奧氏體的成分達(dá)到S 點(diǎn)成分（含碳0.8%），便發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)，原 先析出的鐵素體保持不變，稱(chēng)為先共析鐵素體，其成分為0.02%C， 所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金的組織為先共析鐵素體和珠光體，當(dāng) 溫度繼續(xù)下降時(shí)，鐵素體的溶碳量沿 PQ線(xiàn)變化，析出三次滲碳體，同樣FeaC m量很少，可忽略。所以含碳0.40%的亞共析鋼的室溫組織為：F+P1.0% C:合金在12點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出奧氏體，2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，合金為單相奧氏體，冷卻到3點(diǎn)，開(kāi)始從奧氏體中析出二次滲碳體FesCu ,FesCn沿奧氏

36、體的晶界析出，呈網(wǎng)狀分布，3-4間FesCn不斷析出,奧氏體成分沿ES線(xiàn)變化，當(dāng)溫度到達(dá)4點(diǎn)（727C ）時(shí)，其含碳量 降為0.77%，在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)先析出的FeaCn保持不變，稱(chēng)為先共析滲碳體，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)的組織為先共析二次滲碳體和珠光體，忽略 FesC皿。室溫組織為二次滲碳體和珠光體。10.指出下列名詞的主要區(qū)別:1） 一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體答：一次滲碳體:由液相中直接析出來(lái)的滲碳體稱(chēng)為一次滲碳體。二次滲碳體:從A中析出的FesC稱(chēng)為二次滲碳體。三次滲碳體:從F中析出的Fe3C稱(chēng)為三次滲碳體FesC皿。共晶滲碳體:共析滲碳體

37、:經(jīng)共晶反應(yīng)生成的滲碳體即萊氏體中的滲碳體稱(chēng)為共晶滲碳 體。經(jīng)共析反應(yīng)生成的滲碳體即珠光體中的滲碳體稱(chēng)為共析滲碳體。2）熱脆與冷脆。答：熱脆：S在鋼中以FeS形成存在，F(xiàn)eS會(huì)與Fe形成低熔點(diǎn)共晶，當(dāng)鋼材在1000C 1200C壓力加工時(shí)，會(huì)沿著這些低熔點(diǎn)共晶體的邊界開(kāi)裂，鋼材將變得極脆，這種脆性現(xiàn)象稱(chēng)為熱脆。冷脆：p使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度有所升高，使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“冷脆”11.根據(jù)Fe-Fe3C相圖，計(jì)算:1）室溫下，含碳0.6%的鋼中珠光體和鐵素體各占多少;2）室溫下，含碳1.2%的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多少;3）鐵碳合金中，二次滲碳體和三次滲碳體

38、的最大百分含量。答：1) W=(0.6-0.02)/(0.8-0.02)*100%=74% Wa =1-74%=26%2) W=(2.14-1.2)/(2.14-0.8)*100%=70% WFe3Cn = 1-70%=30%3) We3cn = (2.14-0.8)/(6.69-0.8)*100%=23%W Fe3Cffl =0.02/6.69*100%=33%12.某工廠(chǎng)倉(cāng)庫(kù)積壓了許多碳鋼（退火狀態(tài)），由于鋼材混雜，不知道鋼的化學(xué)成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占80%，問(wèn)此鋼材的含碳量大約是多少?答：由于組織為珠光體+鐵素體，說(shuō)明此鋼為亞共析鋼。

39、W a =80%=(0.8-W)/(0.8-0.02)*100% Wc=0.18%13.對(duì)某退火碳素鋼進(jìn)行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳體（粒狀），其中滲碳體占18%，問(wèn)此碳鋼的含碳量大約是多少?答： We3cn = 18% =（ W-0.02）/（6.69-0.02）*100% W14.對(duì)某退火碳素鋼進(jìn)行金相分析，其組織為珠光體c=1.22%+滲碳體（網(wǎng)狀），其中珠光體占93%，問(wèn)此碳鋼的含碳量大約為多少?(=0.89%答：VP=93% =(2.14- Wc)/(2.14-0.8)*100%=70% W 15.計(jì)算Fe-1.4%C合金在700r下各個(gè)相及其組分?jǐn)?shù)量和成分。答：含1.

40、4%C合金屬于過(guò)共析鋼，其組織為珠光體+ 二次滲碳體，相為鐵素體和滲碳體。W=(2.14-1.4)/(2.14-0.8)*100%=55% WFe3cn = 1-55%=45%W= (6.69-1.4 ) / (6.69-0.02 ) *100%=79% We3c=l-79%=21%16. 根據(jù)Fe-Fe3C相圖，說(shuō)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：鋼中隨著含碳量的增加，滲碳體的含量增加，滲碳體是硬脆相，因此含碳量為1.0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼硬度高。2）在室溫下，含碳0.8%的鋼其強(qiáng)度比含碳1.2%的鋼高;答：因?yàn)樵阡撝挟?dāng)含碳量超過(guò) 1.0

41、%時(shí)，所析出的二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀，使鋼的脆性增加，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。因此含碳0.8%的鋼其強(qiáng)度 比含碳1.2%的鋼高。3）在1100 C,含碳0.4%的鋼能進(jìn)行鍛造，含碳4.0%的生鐵不能鍛造;答：在1100 C時(shí)，含碳0.4%的鋼的組織為奧氏體，奧氏體的塑性很好，因此適合于鍛造；含碳4.0%的生鐵的組織中含有大量的滲碳體， 滲碳體的硬度很高，不適合于鍛造。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：綁軋物件的性能要求有很好的韌性， 因此選用低碳鋼有很好的塑韌性， 鍍鋅低碳鋼絲；而起重機(jī)吊重物用鋼絲繩除要求有一定的強(qiáng)度

42、，還要有很高的彈性極限，而60、65、70、75鋼有高的強(qiáng)度和高的彈性極限。這樣在吊重物時(shí)不會(huì)斷裂。5）鉗工鋸T8，T10,T12等鋼料時(shí)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%，因而鋼中滲碳體含量高，鋼的硬度較高；而10,20鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于低碳 鋼，鋼的硬度較低，因此鉗工鋸T8，T10,T12等鋼料時(shí)比鋸10,20鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍。6）鋼適宜于通過(guò)壓力加工成形，而鑄鐵適宜于通過(guò)鑄造成形。答：因?yàn)殇摰暮剂糠秶?.02%2.14%之間，滲碳體含量較少，鐵素體含量較多，而鐵素體有較好的塑韌性，因而鋼適宜于壓

43、力加工；而鑄鐵組織中含有大量以滲碳體為基體的萊氏體，滲碳體是硬脆相，因而鑄鐵適宜于通 過(guò)鑄造成形。17. 鋼中常存雜質(zhì)有哪些？對(duì)鋼的性能有何影響?答：鋼中常存雜質(zhì)有Si、Mn、S、P等。Mn:大部分溶于鐵素體中，形成置換固溶體，并使鐵素體強(qiáng)化：另一部分Mn溶于Fe3C中，形成合金滲碳體，這都使鋼的強(qiáng)度提高，Mn與S化合成MnS，能減輕S的有害作用。當(dāng)Mn含量不多，在碳鋼 中僅作為少量雜質(zhì)存在時(shí)，它對(duì)鋼的性能影響并不明顯。Si： Si與Mn樣能溶于鐵素體中，使鐵素體強(qiáng)化，從而使鋼的強(qiáng)度、硬 度、彈性提高，而塑性、韌性降低。當(dāng) Si含量不多，在碳鋼中僅作為 少量夾雜存在時(shí)，它對(duì)鋼的性能影響并不顯著

44、。S:硫不溶于鐵，而以FeS形成存在，F(xiàn)eS會(huì)與Fe形成共晶，并分布于奧氏體的晶界上，當(dāng)鋼材在1000r 1200r壓力加工時(shí)，由于FeS-Fe共晶（熔點(diǎn)只有989r ）已經(jīng)熔化，并使晶粒脫開(kāi)，鋼材將變得極脆。P:磷在鋼中全部溶于鐵素體中，雖可使鐵素體的強(qiáng)度、硬度有所提高，但卻使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度有 所升高，使鋼變脆。18. 試述碳鋼的分類(lèi)及牌號(hào)的表示方法。答：分類(lèi)：1）按含碳量分類(lèi)低碳鋼：含碳量小于或等于 0.25%的鋼，0.010.25%C< 0.25%C中碳鋼：含碳量為0.300.55%的鋼0.250.6%C高碳鋼：含碳量大于0.6%的鋼0.61.

45、3%C > 0.6%C(2)按質(zhì)量分類(lèi)：即含有雜質(zhì)元素 S、P的多少分類(lèi):普通碳素鋼：S< 0.055% PW 0.045%優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S、PW 0.035-0.040%高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S< 0.020.03%; PW 0.030.035%(3)按用途分類(lèi)碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種工程構(gòu)件，如橋梁、船舶、建筑構(gòu)件等，及機(jī)器零件，如齒輪、軸、連桿、螺釘、螺母等。碳素工具鋼：用于制造各種刀具、量具、模具等，一般為高碳鋼，在質(zhì)量上都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。牌號(hào)的表示方法：(1)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼:用Q+數(shù)字表示，“Q”為屈服點(diǎn)，“屈”漢語(yǔ)拼音，數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值。若牌號(hào)后面標(biāo)注字母A、B、

46、C、D,則表示鋼材質(zhì)量等級(jí)不同,A、B、C、D質(zhì)量依次提高，“F”表示沸騰鋼，“ b”為半鎮(zhèn)靜鋼，不標(biāo)“F” 和 “ b”的為鎮(zhèn)靜鋼。(2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼:牌號(hào)是采用兩位數(shù)字表示的，表示鋼中平均含碳量的萬(wàn)分之幾。若鋼中含錳量較高，須將錳元素標(biāo)出,(3)碳素工具鋼:這類(lèi)鋼的牌號(hào)是用“碳”或“ T”字后附數(shù)字表示。數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分之幾。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在鋼號(hào)最后附以“ A”字。19.低碳鋼、中碳鋼及高碳鋼是如何根據(jù)含碳量劃分的？分別舉例說(shuō)明他們的用途?答：低碳鋼：含碳量小于或等于 0.25%的鋼；08、10、鋼，塑性、韌性好，具有優(yōu)良的冷成型性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于

47、制作儀表 外殼、汽車(chē)和拖拉機(jī)上的冷沖壓件，如汽車(chē)車(chē)身，拖拉機(jī)駕駛室 等；15、20、25鋼用于制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐 磨、心部強(qiáng)度要求不高的滲碳零件，如活塞鋼、樣板等。中碳鋼：含碳量為0.300.55%的鋼;30、35、40、45、50鋼經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合機(jī)械性能，即具有較高的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類(lèi)零件；高碳鋼：含碳量大于0.6%的鋼；60、65鋼熱處理（淬火+高溫回火）后T9、具有高的彈性極限，常用作彈簧。T7、T8、用于制造要求較高韌性、承受沖擊負(fù)荷的工具，如小型沖頭、鑿子、錘子等。T10、T11、用于制造要求中韌性的工具，如鉆頭、絲錐、車(chē)

48、刀、 沖模、拉絲模、鋸條。T12、T13、鋼具有高硬度、高耐磨性, 但韌性低，用于制造不受沖擊的工具如量規(guī)、 塞規(guī)、樣板、銼刀、 刮刀、精車(chē)刀等。20.下列零件或工具用何種碳鋼制造：手鋸鋸條、普通螺釘、車(chē)床主軸。答：手鋸鋸條：它要求有較高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。普通螺釘：它要保證有一定的機(jī)械性能，用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，如Q195、30、Q215、Q235。車(chē)床主軸：它要求有較高的綜合機(jī)械性能，用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如35、40、45、50。21.指出下列各種鋼的類(lèi)別、符號(hào)、數(shù)字的含義、主要特點(diǎn)及用途:Q235-AF、Q235-C Q

49、195-B Q255-D 40、45、08、20、20R、20G T8、T10A T12A答：Q235-AF普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服強(qiáng)度為 235MPa的A級(jí)沸騰鋼。Q235-C屈服強(qiáng)度為235MPa的C級(jí)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,Q195-B:屈服強(qiáng)度為195MPa勺B級(jí)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,Q255-D:屈服強(qiáng)度為255MPsB勺D級(jí)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,Q195、Q235含碳量低，有一定強(qiáng)度，常扎制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等， 用于橋梁、建筑等鋼結(jié)構(gòu)，也可制造普通的鉚釘、螺釘、螺母、墊圈、地 腳螺栓、軸套、銷(xiāo)軸等等，Q255鋼強(qiáng)度較高，塑性、韌性較好，可進(jìn)行焊接。通常扎制成型鋼、條鋼和鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造連桿、鍵、

50、銷(xiāo)、簡(jiǎn)單機(jī)械上的齒輪、軸節(jié)等。40:含碳量為0.4%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。45含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。40、45鋼經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合機(jī)械性能，即具有較高的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類(lèi)零件。08:含碳量為0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。塑性、韌性好，具有優(yōu)良的冷成型性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼、汽車(chē)和拖拉 機(jī)上的冷沖壓件，如汽車(chē)車(chē)身，拖拉機(jī)駕駛室等。20:含碳量為0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。用于制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部強(qiáng)度要求不高的滲碳零件，如活塞鋼、樣板等。20R含碳量為0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，容器專(zhuān)用鋼。20G含碳量為0

51、.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，鍋爐專(zhuān)用鋼。T8:含碳量為0.8%的碳素工具鋼。用于制造要求較高韌性、承受沖擊負(fù)荷的工具，如小型沖頭、鑿子、錘子等。T10A含碳量為1.0%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。用于制造要求中韌性的工具，如鉆頭、絲錐、車(chē)刀、沖模、拉絲模、鋸條。T12A含碳量為1.2%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。具有高硬度、高耐磨性,但韌性低，用于制造不受沖擊的工具如量規(guī)、塞規(guī)、樣板、銼刀、 刮刀、精車(chē)刀。第五章 鋼的熱處理1.何謂鋼的熱處理？鋼的熱處理操作有哪些基本類(lèi)型？試說(shuō)明熱處理同其它工藝過(guò)程的關(guān)系及其在機(jī)械制造中的地位和作用。答：(1)為了改變鋼材內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，以滿(mǎn)足對(duì)零件的加工性能和使用性能的要求

52、所施加的一種綜合的熱加工工藝過(guò)程。(2) 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。(3) 熱處理是機(jī)器零件加工工藝過(guò)程中的重要工序。一個(gè)毛坯件經(jīng)過(guò)預(yù)備熱處理，然后進(jìn)行切削加工，再經(jīng)過(guò)最終熱處理，經(jīng)過(guò)精加工，最后 裝配成為零件。熱處理在機(jī)械制造中具有重要的地位和作用，適當(dāng)?shù)?熱處理可以顯著提高鋼的機(jī)械性能，延長(zhǎng)機(jī)器零件的使用壽命。熱處 理工藝不但可以強(qiáng)化金屬材料、充分挖掘材料潛力、降低結(jié)構(gòu)重量、 節(jié)省材料和能源，而且能夠提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量

53、、大幅度延長(zhǎng)機(jī)器零件 的使用壽命，做到一個(gè)頂幾個(gè)、頂十幾個(gè)。此外，通過(guò)熱處理還可使 工件表面具有抗磨損、耐腐蝕等特殊物理化學(xué)性能。2.解釋下列名詞:1）奧氏體的起始晶粒度、實(shí)際晶粒度、本質(zhì)晶粒度;答：（1）起始晶粒度：是指在臨界溫度以上，奧氏體形成剛剛完成，其晶粒邊界剛剛接觸時(shí)的晶粒大小。（2）實(shí)際晶粒度：是指在某一具體的熱處理加熱條件下所得到的晶粒尺寸。（3）本質(zhì)晶粒度：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，在 930± 10°C保溫足夠時(shí)間（3-8小時(shí)）后測(cè)定的鋼中晶粒的大小。2）珠光體、索氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體;答：珠光體:鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。索氏體:在650600C溫度范

54、圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。屈氏體:在600550C溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。貝氏體:過(guò)飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物。馬氏體:碳在a -Fe中的過(guò)飽和固溶體。3）奧氏體、過(guò)冷奧氏體、殘余奧氏體;過(guò)冷奧氏體：答：奧氏體：碳在Fe中形成的間隙固溶體.處于臨界點(diǎn)以下的不穩(wěn)定的將要發(fā)生分解的奧氏體稱(chēng)為過(guò)冷奧氏體。殘余奧氏體:M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體。4）退火、正火、淬火、回火、冷處理、時(shí)效處理（尺寸穩(wěn)定處理）答:退火：將工件加熱到臨界點(diǎn)以上或在臨界點(diǎn)以下某一溫度保溫一定時(shí)間后,以十分緩慢的冷卻速度（爐冷、坑冷、灰冷）進(jìn)行冷卻的一種操作。正火：將工件加熱到Ac3或Accm以上3080C,保溫后從

55、爐中取出在空氣中冷卻。淬火：將鋼件加熱到Aq或Aci以上3050C,保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻（一般為油冷或水冷），從而得馬氏體的一種操作?；鼗穑簩⒋慊痄撝匦录訜岬?A點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間后，冷卻到室溫的一種操作。冷處理：把冷到室溫的淬火鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻，以減少殘余奧氏體的操作。時(shí)效處理：為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在110150C經(jīng)過(guò)636小時(shí)的人工時(shí)效處理，以使組織穩(wěn)定。5）淬火臨界冷卻速度（Vk）,淬透性,淬硬性;答：淬火臨界冷卻速度（M）:淬火時(shí)獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度。淬透性：鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小的能力。淬硬性：鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度。答：再結(jié)晶：金屬材料加熱到較高