工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)習(xí)題及答案

1、工程材料 (吳勇Come On ! )第一章材料的種類與性能1強(qiáng)度：強(qiáng)度是指在外力作用下，材料抵抗變形和斷裂的能力。2屈服強(qiáng)度：材料在外力作用下開始發(fā)生塑性變形的最低應(yīng)力值。3彈性極限：產(chǎn)生的變形是可以恢復(fù)的變形的點(diǎn)對應(yīng)的彈性變形階段最大應(yīng)力稱為彈性極限。4彈性模量：材料在彈性變形范圍內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為彈性模量。5抗拉強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度是試樣拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值。6塑性：斷裂前材料產(chǎn)生的塑性變形的能力稱為塑性。7硬度：硬度是材料抵抗硬物壓入其表面的能力。8沖擊韌度：沖擊韌度是材料抵抗沖擊載荷的能力。9斷裂韌度：斷裂韌度是材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。10疲勞強(qiáng)度：疲勞強(qiáng)度是用來表征材料抵抗疲

2、勞的能力。11黏著磨損：黏著磨損又稱咬合磨損，其實(shí)質(zhì)是接觸面在接觸壓力作用下局部發(fā)生黏著，在相對運(yùn)動時(shí)黏著處又分離，使接觸面上有小顆粒被拉拽出來，反復(fù)進(jìn)行造成黏著磨損。12磨粒磨損：磨粒磨損是當(dāng)摩擦副一方的硬度比另一方大的多時(shí)，或者在接觸面之間存在著硬質(zhì)粒子是所產(chǎn)生的磨損。13腐蝕磨損：腐蝕磨損是由于外界環(huán)境引起金屬表面的腐蝕物剝落，與金屬表面之間的機(jī)械磨損相結(jié)合而出現(xiàn)的磨損。14功能材料：是具有某種特殊的物理性能，化學(xué)性能，生物性能以及某些功能之間可以相互轉(zhuǎn)化的材料。15使用性能：是指在正常使用條件下能保證安全可靠工作所必備的性能，包括材料的力學(xué)性能，物理性能，化學(xué)性能等。16工藝性能：是指

3、材料的可加工性，包括可鍛性，鑄造性能，焊接性，熱處理性能及切削加工性。17交變載荷：大小，方向隨時(shí)間呈周期性變化的載荷作用。18疲勞：是機(jī)械零件在循環(huán)或交變載荷作用下，經(jīng)過較長時(shí)間的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。20蠕變：固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長而增加的現(xiàn)象。21脆斷：在拉應(yīng)力狀態(tài)下沒有出現(xiàn)塑性變形而突然發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。22應(yīng)力松弛：是指承受彈性應(yīng)變的零件在工作過程中總變形量保持不變，但隨時(shí)間的延長，工作應(yīng)力自行逐漸衰減的現(xiàn)象。23腐蝕：材料因化學(xué)侵蝕而損壞的現(xiàn)象。二、填空題。徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī)43班第1頁屈服強(qiáng)度； H 表示沖擊韌性。三、判斷題。工程材料 (吳勇

4、Come On ! )1工程材料通常分為 金屬材料 、 高分子材料 、 無機(jī)非金屬材料 、 復(fù)合材料 和功能材料。2金屬材料通常分為鋼鐵合金和 非鐵合金材料。3高分子材料通常分為纖維 、 橡膠 和塑料。4復(fù)合材料按其基體分為樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。5塑料通常分為通用塑料、工程塑料、特種塑料和膠黏劑。6 工程材料的性能分為使用 性能和 工藝 性能。7工程材料的使用性能包括力學(xué)性能、 物理性能和 化學(xué)性能。8金屬材料常用的力學(xué)性能指標(biāo)有：b 表示抗拉強(qiáng)度；s表示表示硬度； 伸長率 和 斷面收縮率 表示塑性；k1布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)氏壓痕面積大，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，因而適用于成品及薄壁件

5、檢驗(yàn)。（×）2壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用HBW表示布氏硬度。（）3壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用HBS表示布氏硬度。（× ）4洛氏硬度的測定操作迅速，簡便，壓痕面積小，數(shù)據(jù)波動大，適用于半成品檢驗(yàn)。（ × ）四、問答題：見教材、習(xí)題集及補(bǔ)充題。第二章材料的組織結(jié)構(gòu)1晶體：晶體是原子或分子在三維空間做有規(guī)律的周期性重復(fù)排列的固體。2晶格：為便于理解和描述，常用一些假想的連線將各原子的中心連接起來，把原子看做一個(gè)點(diǎn)，這樣形成的幾何圖形稱為晶格。3各向同性：4各向異性：5晶胞：晶格中的一個(gè)基本單元。6晶向：晶格中各原子列的位向。7單晶體：由原子排列位向或方式完全一致的晶格組成的稱為

6、單晶體。8晶體缺陷：偏離晶體完整性的微觀區(qū)域稱為晶體缺陷。9空位：是指未被原子占據(jù)的晶格節(jié)點(diǎn)。10間隙原子：是指位于晶格間隙中的原子。徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī)43班第2頁工程材料 (吳勇Come On ! )11晶面：在晶格中由一系列原子組成的平面。12位錯(cuò)線：是指在晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生了某種有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。13晶界：晶界是位向不同，相鄰晶粒之間的過渡層。14合金：是指由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的，具有金屬特性的物質(zhì)。15組元：組成合金最基本的獨(dú)立物質(zhì)。16合金系：一系列相同組員組成的不同成分的合金稱為合金系。17合金化：采用合金元素來改變金屬性

7、能的方法稱為合金化。18相：合金中具有相同化學(xué)成分，相同晶體結(jié)構(gòu)和相同物理或化學(xué)性能并與該系統(tǒng)其余部分以界面相互隔開的均勻組成部分。19固溶體：是指溶質(zhì)組員溶入溶劑晶格中而形成的單一的均勻固體。20置換固溶體：置換固溶體是指溶質(zhì)原子取代了溶劑晶格中某些節(jié)點(diǎn)上的原子。21間隙固溶體：間隙固溶體是溶質(zhì)原子嵌入溶劑晶格間隙中，不占據(jù)晶格節(jié)點(diǎn)位置。22有限固溶體：在一定條件下，溶質(zhì)組員在固體中有一定的限度，超過這個(gè)限度就不再溶解了。23無限固溶體：若溶質(zhì)可以任意比例融入溶劑，即溶質(zhì)的的溶解度可達(dá)%100，則固溶體稱為無限固溶體。24固溶強(qiáng)化：固溶體中溶質(zhì)原子的溶入引起晶格畸變，使晶體處于高能狀態(tài)，從而

8、提高合金的強(qiáng)度和硬度。25金屬化合物：兩組元A 和 B 組成合金時(shí)，除了可形成以A 或以 B 為基的固溶體外，還可能相互作用化和形成新相，這種新相通常是化合物，一般可用 AmBn表示。26晶體相：晶體相是一些以化合物或以化合物為基的固溶體，是決定陶瓷材料物理，化學(xué)和力學(xué)性能的主要組成物。27玻璃相： P1228氣相：氣象是指陶瓷材料中的氣孔。29 單體：可以聚合成大分子鏈的小分子化合物稱為單體。30聚合度：衡量聚合物分子大小的指標(biāo)。31結(jié)晶溫度：金屬結(jié)晶時(shí)都存在著一個(gè)平衡結(jié)晶溫度Tm，液體中的原子結(jié)晶到晶體上的數(shù)目，等于晶體上的原子溶入液體中的數(shù)目。32過冷度：實(shí)際結(jié)晶溫度與平衡結(jié)晶溫度Tm之

9、差稱為過冷度。33細(xì)晶強(qiáng)化：金屬的強(qiáng)度，塑性和韌性都隨晶粒的細(xì)化而提高，稱為細(xì)徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī)43班第3頁工程材料 (吳勇Come On ! )晶強(qiáng)化。34同素異構(gòu)： P1735同分異構(gòu)：化學(xué)成分相同而分子中原子排列不同的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)。36共晶反應(yīng)：共晶反應(yīng)是指從某種成分固定的合金溶液中，在恒溫下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)皆不相同的固相反應(yīng)。37共析反應(yīng)：共析反應(yīng)是指由一種固相在恒溫（共析溫度）下同時(shí)轉(zhuǎn)變成兩種新的固相。38鐵素體：是碳在 Fe 中形成的間隙固溶體。 39 奧氏體：是碳在Fe 中形成的間隙固溶體。40滲碳體：是鐵和碳的金屬化合物（Fe3C），其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.

10、69% 。41珠光體：是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。42萊氏體：43工業(yè)純鐵：44共析鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%，組織是珠光體。45亞共析鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.77%，組織是珠光體和鐵素體。46過共析鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.77%，組織是珠光體和二次滲碳體。47共晶鑄鐵：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%，組織是萊氏體。48亞共晶鑄鐵： 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于4.3%，組織是萊氏體、珠光體和二次滲碳體。49過共晶鑄鐵： 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4.3%，組織是萊氏體和一次滲碳體。二、填空題。1實(shí)際金屬中存在著的晶體缺陷有點(diǎn)缺陷、線缺陷和 面缺陷。2世界金屬中晶體的點(diǎn)缺陷分為空位和間隙原子兩種。3常見合金中存在的相可

11、以歸納為固溶體和金屬化合物兩大類。4固溶體按照溶質(zhì)原子在溶劑原子中的位置可以分為置換固溶體和間隙固溶體。5固溶體按照溶解度的大小可以分為有限固溶體和無限固溶體。6固溶體按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中分布的特點(diǎn)分為無序固溶體和 有序固溶體。7線型無定型高聚物隨溫度不同可處于玻璃態(tài) 、高彈態(tài)和 黏流態(tài)。8實(shí)際結(jié)晶溫度總是 低于 平衡結(jié)晶溫度，兩者之差稱為過冷度。9共析鋼隨溫度下降至 727C時(shí)發(fā)生共析反應(yīng)，有奧氏體中析出珠光體和三次滲碳體。10共晶鑄鐵隨溫度下降至 1148C時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)，有液體中同時(shí)析出萊徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī)43班第4頁工程材料 (吳勇Come On ! )氏體和珠光體。11

12、典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)有體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三種。12純鐵具有同素異構(gòu)性， 當(dāng)加熱到 912C時(shí)，將由體心立方晶格的-Fe 轉(zhuǎn)變?yōu)?面心立方晶格的 - Fe，加熱到 1394C時(shí)，又由面心立方晶格的 - Fe轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格的 - Fe 。13液態(tài)金屬冷卻到平衡結(jié)晶溫度以下才開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱為有效結(jié)晶現(xiàn)象。14金屬的平衡結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差，稱為過冷度。15實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)，其行核方式有自發(fā)行核和 非自發(fā)行核兩種，其中， 非自發(fā)行核又稱為變質(zhì)處理。16金屬結(jié)晶后的晶粒越細(xì)小，強(qiáng)度、塑性和韌性越高。17合金是由兩種或兩種以上的金屬元素或 金屬元素與非金屬元素 組成的具有金屬

13、特性的物質(zhì)，組成合金最基本的獨(dú)立物質(zhì)稱為組員。18由于構(gòu)成合金各組員之間的相互作用不同，合金的結(jié)構(gòu)有 固溶體 和 金屬化合物 兩大類。 19鐵碳合金是由鐵和碳組成的二元合金，其基本組織有 鐵素體、滲碳體、奧氏體、 珠光體、萊氏體。三、判斷題。1晶體具有各向異性的特點(diǎn)。（ ）2非晶體具有各向異性的特點(diǎn)。（×各向同性）3金屬的實(shí)際晶體結(jié)果是多晶體。（ ）4金屬是多晶體結(jié)構(gòu)， 具有晶體的各向異性特點(diǎn)。（×各向同性）5晶體缺陷的存在可以提高金屬的強(qiáng)度。（ ）6晶體缺陷的存在可以提高金屬的耐腐蝕性能。 （×降低耐腐蝕性）7金屬化合物的晶格類型與組元的晶格完全不同。（ ）8金

14、屬化合物一般具有高熔點(diǎn)，高硬度，高韌性。 （×低韌性，即高脆性）徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī)43班第5頁工程材料 (吳勇Come On ! )9金屬化合物一般具有高熔點(diǎn)， 高硬度，脆性大的特點(diǎn)。（ ）10陶瓷材料通常熔點(diǎn)高， 硬度高，耐腐蝕，塑性差的特點(diǎn)。（ ）11陶瓷材料是多晶體， 同金屬一樣具有各向異性的特點(diǎn)。（×各向同性）12陶瓷材料是多晶體， 同金屬一樣具有晶界面。（ ）13陶瓷材料中氣相所占比例增加時(shí)，使強(qiáng)度增加。（×強(qiáng)度減小）14陶瓷材料中氣相所占比例增加時(shí)，陶瓷密度減小，絕熱性好。（ ）15線型無定型高聚物處于黏流態(tài)是其工作狀態(tài)。（×是其

15、加工的工藝狀態(tài)）16線型無定型高聚物處于黏流態(tài)是加工成形的工藝狀態(tài)。（ ）17高分子材料在熱、光、化學(xué)、生物和輻射等的作用下，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)不變。（ ×結(jié)構(gòu)和性能變化很大）18許多橡膠在空氣中氧的作用下會發(fā)生進(jìn)一步的交聯(lián)而變硬，變脆失去彈性。（ ）19 一般情況下，金屬的強(qiáng)度，塑性和韌性隨晶粒的細(xì)化而降低。（× 增強(qiáng)）20具有同素異構(gòu)特點(diǎn)的金屬材料可以應(yīng)用熱處理的方法改變性能。（ ）21共晶成分的鑄鐵的鑄造性能較差。（× 較好）22鐵碳合金隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，硬度高的滲碳體增多，硬度增高。（ ）23鐵碳合金隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，硬度低的鐵素體增多，硬度減少。

16、（× 硬度增強(qiáng)）24亞共析鋼的強(qiáng)度與組織的細(xì)密度有關(guān)，組織越細(xì)密則強(qiáng)度越高。（ ）25鐵碳合金的塑性隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高。（× 減?。?6鐵碳合金的沖擊韌性對組織及其形態(tài)最為敏感。（ ）27鐵碳合金的沖擊韌度隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而提高。（× 減?。┬熘輲煼洞髮W(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī)43班第6頁工程材料 (吳勇Come On ! )四、問答題：見教材、習(xí)題集及補(bǔ)充題。1. 簡述金屬三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。答：體心立方晶格：在立方體的 8 個(gè)頂角上和立方體中心各有 1 個(gè)原子；面心立方晶格：在立方體的 8 個(gè)頂角上和 6 個(gè)面的中心各有 1 個(gè)原子；密排六方晶格：在六

17、棱柱的上、下六角形面的頂角上和面的中心各有1 個(gè)原子，在六棱柱體的中間有3 個(gè)原子。2. 金屬的實(shí)際晶體中存在哪些晶體缺陷？它們對性能有什么影響？答：金屬的實(shí)際晶體中存在三種晶體缺陷：點(diǎn)缺陷空位和間隙原子；線缺陷位錯(cuò)線；面缺陷晶界；影響： 一般情況下，晶體缺陷的存在可以提高金屬的強(qiáng)度，而且金屬缺陷常常降低金屬的耐腐蝕性能，可以通過腐蝕觀察金屬的各種缺陷。3. 合金元素在金屬中的存在形式有哪幾種？它們各自具有什么特性？答：合金元素在金屬中的存在形式有兩種：固溶體和金屬化合物特性： 固溶體，保持溶劑的晶格結(jié)構(gòu)，但會引起溶劑晶格不同程度的畸變，試晶體處于高能狀態(tài)，從而提高合金個(gè)強(qiáng)度和硬度。金屬化合物

18、，一般都具有高熔點(diǎn)、高硬度，但很脆，可提高合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性能。4. 什么事固溶強(qiáng)化？造成固溶強(qiáng)化的原因是什么？答：固溶強(qiáng)化：固溶體中溶質(zhì)原子的溶入引起晶格畸變，使晶體處于高能狀態(tài)，從而合金的強(qiáng)度和硬度，即為固溶強(qiáng)化。5、6、7（略，為第 2.2 節(jié)非金屬內(nèi)容）8. 金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？答：結(jié)晶時(shí)首先是從液體中形成一些稱之為晶核的細(xì)小晶體開始的，然后已形成的晶核按各自不同的位向不斷長大。同時(shí)，在液體中有產(chǎn)生新的晶核并逐漸長大，直至液體全部消失，形成由許多位向不同、外形不規(guī)則的晶粒所組成的多晶體。9. 如果其他條件相同，試比較下列鑄造條件下，鑄件晶粒的大?。?）金屬型澆注與砂型澆注（

19、 2）鑄成薄件與鑄成厚件（ 3）澆注時(shí)采用振動與不采用振動答：砂型澆注比金屬型澆注的晶粒小：因?yàn)樯靶蜐沧⒅杏须s質(zhì)滲入，形成晶粒細(xì)化；鑄成薄件比鑄成厚件的晶粒?。阂詾楸〖睦鋮s速度快，冷卻度大，使徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī)43班第7頁工程材料 (吳勇Come On ! )得晶粒細(xì)化；澆注時(shí)采用振動比不采用振動的晶粒?。阂?yàn)闈沧r(shí)振動具有細(xì)化晶粒的作用。10. 過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？答：冷卻速度越快，冷卻度越大。使晶核生成速度大于晶粒長大速度，因而使晶粒細(xì)化。11. 何謂共晶反應(yīng)、勻晶反應(yīng)和共析反應(yīng)？試比較三種反應(yīng)的異同點(diǎn)。答：共晶反應(yīng)：指

20、從某種成分固定的合金溶液中、在恒溫下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)皆不相同的固相的反應(yīng)；勻晶反應(yīng)：從液相中結(jié)晶出固溶體的反應(yīng)；共析反應(yīng)：由一種固相在恒溫下同時(shí)轉(zhuǎn)變成兩種新的固相。12. 見 P19 圖 13. 仿照圖 2-1614. 為什么鑄造合金常選用接近共晶成分的合金？為什么要進(jìn)行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金？答：鑄造合金常選用接近共晶成分的合金是因?yàn)榻咏簿С煞值暮辖鹑埸c(diǎn)低，結(jié)晶范圍小，流動性好，具有良好的鑄造性能。進(jìn)行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金是因?yàn)閱蜗喙倘荏w成分的合金有良好的塑性，變形抗力小，具有良好的可鍛性。15. 何謂 、Fe3C、P、A、Ld（Ld ）？ 它

21、們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、力學(xué)性能有何特點(diǎn)？答： 鐵素體： 為體心立方結(jié)構(gòu)，因溶碳能力差，故強(qiáng)度、硬度不高，塑性、韌性良好； 、A奧氏體：為面心立方結(jié)構(gòu)，有一定的溶碳能力，一般硬度較低而塑性較高；Fe3C滲碳體： 為鐵和碳的金屬化合物，硬度高，脆性大，塑性和韌性幾乎為零；P珠光體：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，因滲碳體的強(qiáng)化作用，故具有良好的力學(xué)性能；Ld（Ld）萊氏體 ( 低溫萊氏體 )：萊氏體為奧氏體和滲碳體的化合物，低溫萊氏體為珠光體和滲碳體的產(chǎn)物，二者因滲碳體較多， 屬脆性組織。16. 碳鋼、鑄鐵兩者的成分、組織和性能有何差別？并說明原因。答：碳鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.02%-2.11%的鐵碳合

22、金，組織為：亞共析鋼（ c<0.77%）、共析鋼（ c=0.77%）、過共析徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī)43班第8頁工程材料 (吳勇Come On ! )鋼（ c>0.77%），性能： 具有良好的塑性和韌性，宜于鍛造；鑄鐵：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 2.11%的鐵碳合金，組織：亞共晶鑄鐵（ c<4.3%）、共晶鑄鐵（ c=4.3%）、過共晶鑄鐵（ c>4.3%）性能：具有較強(qiáng)高的強(qiáng)度和硬度，有良好的鑄造性能。17. 分析碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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)晶過程和室溫組織。指出這四種成分組織與性能的區(qū)別。答： c=0

23、.20%時(shí)，結(jié)晶過程：AA+FFF+Fe3C室溫組織為：F+Fe3Cc=0.60%時(shí)，結(jié)晶過程： AA+FF+P室溫組織為： F+Pc=0.80%時(shí)，結(jié)晶過程：AA+ Fe3CP+ Fe3C室溫組織為： P+Fe3Cc=1.0%時(shí)，結(jié)晶過程： AA+ Fe3CP+ Fe3C室溫組織為： P+Fe3CA奧氏體：為面心立方結(jié)構(gòu)，有一定的溶碳能力，一般硬度較低而塑性較高；F 鐵素體：為體心立方結(jié)構(gòu)，因溶碳能力差，故強(qiáng)度、硬度不高，塑性、韌性良好；P珠光體：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，因滲碳體的強(qiáng)化作用，故具有良好的力學(xué)性能；Fe3C滲碳體：為鐵和碳的金屬化合物，硬度高，脆性大，塑性和韌性幾乎為零；1

24、8. 滲碳體有哪 5 種基本形態(tài)，它們的來源和形態(tài)有何區(qū)別？答：（1）一次滲碳體：從液體中直接析出，呈長條狀；（2）二次滲碳體：從奧氏體中析出，沿晶界呈網(wǎng)狀；（3）三次滲碳體：從鐵素體中析出，沿晶界呈小片或粒狀；（4）共晶滲碳體：同奧氏體相關(guān)形成，在萊氏體中為連續(xù)的基體；（5）共析滲碳體：同鐵素體交互形成，呈交替片狀。19. 根據(jù) Fe-Fe3C相圖，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因（1）碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.0%的鋼比碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.5%的鋼硬度高；（2）低溫萊氏體的塑性比珠光體的塑性差；（3）捆扎物體一般用鐵絲（鍍鋅的碳鋼絲） ，而起重機(jī)起吊重物卻用鋼絲繩（用 60、65、70、75 等鋼制成）；

25、徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī)43班第9頁工程材料 (吳勇Come On ! )（4）一般要把剛才加熱的高溫（約 1000- 1250）下進(jìn)行熱軋或鍛造；（5）鋼適宜于通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜通過鑄造成形。答：（1）c=1.0%的鋼成分是 F+P，而 c=0.5%的鋼成分是 P+ Fe3C 。Fe3C硬度高，脆性大，而 F 因溶碳能力差，強(qiáng)度、硬度低。所以碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.0%的鋼比碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.5%的鋼硬度高；（ 2）低溫萊氏體為珠光體和滲碳體的混合物，因?yàn)闈B碳體硬度高，脆性大，所以比珠光體的塑性差；（ 3）鐵絲中含有較多的珠光體和滲碳體，強(qiáng)度高，但質(zhì)脆。而鋼絲中含有鐵素體和滲碳

26、體，不但強(qiáng)度滿足要求，還具有較好的韌性；（4）把剛才加熱的高溫（約 1000- 1250）時(shí)，其內(nèi)部組織轉(zhuǎn)化為奧氏體，塑性較高，易于塑性成形，適合進(jìn)行熱軋或鍛造；（ 5）鋼含有較多的鐵素體，含碳量較低，塑性和韌性好，所以宜于通過壓力加工成形，而鑄鐵含有較多的珠光體和滲碳體，熔點(diǎn)低，結(jié)晶范圍小，具有良好的鑄造性能。五、選擇題：1珠光體是下述（C ）的產(chǎn)物。A. 共晶反應(yīng)B.勻晶反應(yīng)C.共析反應(yīng) D. 二次析出2過共析鋼在冷卻過程中遇到 ES線時(shí)，將發(fā)生的反應(yīng)是（ A）。A. 共析反應(yīng)B.勻晶反應(yīng)C.二次析出 D. 共晶反應(yīng)3Fe Fe C相圖中的 GS線是（ A）。3A. 冷卻時(shí)從 A 析出 F

27、 的開始線B.冷卻時(shí)從 A 析出 Fe C 的開始線3C.加熱時(shí)從 A 析出 F 的開始線D.加熱時(shí)從 A 溶入 F 的開始線第三章金屬熱處理及表面改性1熱處理：通過加熱、保溫和冷卻改變金屬內(nèi)部組織或表面組織，從而獲得所需性能的工藝方法；2過熱：熱處理中，實(shí)際加熱的臨界溫度和相圖的平衡臨界溫度相比存在一定的滯后，即為過熱；3奧氏體：熱處理中，把鋼件加熱到臨界溫度Ac1 線以上，其內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變成新的組織即為奧氏體；4等溫轉(zhuǎn)變：指過冷奧氏體在不同過冷溫度下的等溫過程中進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變；5. 索氏體：按照組織中層片的尺寸，把在 650- 600之間的溫度轉(zhuǎn)變的組織稱為索氏體；6托氏體：按照組織中層片的尺

28、寸，把在 600- 550之間的溫度轉(zhuǎn)變的組織稱為托氏體；徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī) 43班第 10頁工程材料 (吳勇Come On ! )7貝氏體：按照組織中層片的尺寸，把在550- 230之間的溫度轉(zhuǎn)變的組織稱為貝氏體；8馬氏體：在 230時(shí)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變成的組織即為馬氏體；9高碳馬氏體 : 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1%時(shí)得到的馬氏體；10低碳馬氏體 :碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2%時(shí)得到的馬氏體；11連續(xù)冷卻 : 將已奧氏體化的鋼冷卻，使其在溫度連續(xù)下降的過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，稱為連續(xù)冷卻；12. 退火 : 將偏離平衡狀態(tài)的金屬或合金，先加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻，以達(dá)到接近平衡狀

29、態(tài)的熱處理工藝稱為退火；13. 正火 : 將鋼加熱到 Ac3 或 Accm線以上 30- 50，適當(dāng)保溫后在空氣中冷卻至室溫，得到珠光體類型的組織，這種熱處理工藝稱為正火。14完全退火 :完全退火是將鋼加熱到AC3線以上 30- 50，保溫一段時(shí)間，再緩慢冷卻下來。15不完全退火 :不完全退火是將鋼加熱到AC1線以上 20- 30，經(jīng)適當(dāng)保溫后緩慢冷卻。16去應(yīng)力退火 : 將鋼加熱到 AC1線以下某一溫度，保溫后緩慢冷卻。17球化退火 : 過共析鋼的不完全退火又稱球化退火。18淬火：將鋼加熱到AC3或 AC1線以上 30- 50，保溫一段時(shí)間，再快速冷卻，以獲得馬氏體、貝氏體等非平衡組織的熱處

30、理工藝。19回火：淬火后的鋼先加熱到AC1 先以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。20高溫回火：高溫回火的加熱溫度為500- 650。21中溫回火：中溫回火的加熱溫度為250- 500。22低溫回火：低溫回火的加熱溫度為150- 250。23調(diào)質(zhì)處理：生產(chǎn)中把淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。24淬透性：鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。25淬硬性：鋼的淬硬性是指鋼在淬火時(shí)所能獲得的最高硬度。26表面淬火：通過快速加熱，在零件表面很快達(dá)到淬火溫度而內(nèi)部還沒有達(dá)到臨界冷卻溫度時(shí)迅速冷卻使零件表面獲得馬氏體組織而心部仍保持塑性韌性較好的原始組織的局部淬火方法。2

31、7表面化學(xué)熱處理：將工件放在一定的活性介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，從而改變表層的化學(xué)成分組織和性能的工藝方法。28滲碳：滲碳是向工件表面層滲入碳原子。29滲氮：滲碳是向工件表面層滲入氮原子，形成富氮的表面硬化層的過徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī) 43班第 11 頁工程材料 (吳勇Come On ! )程。30碳氮共滲：碳氮共滲是將碳氮原子同時(shí)滲入工件表層，形成碳氮共滲層的化學(xué)熱處理。31氧化處理：把鋼鐵工件再沸騰的含濃堿和氧化劑（亞硝酸鈉或硝酸鈉）溶液中加熱，使其表面形成一層約 0.5- 1.5 m致密的氧化膜。32磷化處理：將鋼鐵零件浸入磷酸鹽溶液中，在其表面形成一層5-

32、 15m厚的磷化膜。33鈍化處理：經(jīng)陽極氧化或化學(xué)氧化方法等處理后的金屬零件，由活潑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴换顫姞顟B(tài)的過程，簡稱鈍化。34電火花表面強(qiáng)化：電火花表面強(qiáng)化是通過電火花放電的作用，把一種導(dǎo)電材料涂敷熔滲到另一種導(dǎo)電材料的表面，從而改變后者表面物理和化學(xué)性能的工藝方法。35噴丸表面強(qiáng)化：噴丸表面強(qiáng)化是將大量高速運(yùn)動的彈丸噴射到零件表面，使其表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，從而獲得一定厚度的強(qiáng)化層表面。1鋼的普通熱處理分為退火、正火、淬火和回火。2鋼的退火根據(jù)材料與目的要求分為完全退火、不完全退火和去應(yīng)力退火。3鋼的淬火分為單液淬火、雙介質(zhì)淬火、分級淬火和貝氏體等溫淬火。4淬火后的鋼根據(jù)加熱溫度的不同，

33、回火分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。5常用的表面化學(xué)熱處理有滲碳、 滲氮和碳氮共滲。6常用的表面熱處理可分為表面淬火和表面化學(xué)熱處理。二、判斷題。1金屬熱處理就是加熱、冷卻改變金屬內(nèi)部組織火表面組織，從而獲得所需要所性能的工藝方法。（×）2熱處理中加熱冷卻速度較快，實(shí)際的臨界溫度和相圖中的平衡溫度相比存在一定的滯后現(xiàn)象。（徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī) 43班第 12頁工程材料 (吳勇Come On ! )×）3奧氏體晶粒的大小對冷卻后鋼的組織和性能沒有很大影響。（×）4奧氏體晶粒的大小主要取決與加熱溫度和保溫時(shí)間。（）5冷卻方式和冷卻速度對奧氏體的組織轉(zhuǎn)變及其

34、鋼的最終性能沒有影響。（×）6索氏體與托氏體同為片層狀珠光體，他們之間的僅有厚薄的差別。（×）7完全退火工藝適用于過共析鋼。（×）8球化退火工藝適用于亞共析鋼。（×）9完全退火工藝適用于亞共析鋼。（）10球化退火工藝適用于過共析鋼。（）11 低碳鋼為便于切削加工，預(yù)備熱處理常用退火，以降低硬度。（）12低碳鋼為便于切削加工，預(yù)備熱處理常用正火，以適當(dāng)提高硬度。（×）13鋼的淬透性就是鋼的淬硬性。（×）14鋼的淬透性是由鋼材本身的屬性所決定，所固有。（）15鋼的淬透性取決于外部工藝條件的影響。（×）16鋼的淬硬性取決于鋼的含碳

35、量，含碳量越高，硬度越高。（）17臨界冷卻速度對鋼的淬透性無任何影響。（×）18感應(yīng)加熱表面淬火工藝加熱快，生產(chǎn)率高，適用于單件少量生產(chǎn)。（×）19感應(yīng)加熱表面淬火工藝加熱快，生產(chǎn)率高，適用于大批量生產(chǎn)。徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī) 43班第 13頁工程材料 (吳勇Come On ! )（）20火焰加熱表面淬火設(shè)備簡單，適用于大批量生產(chǎn)。（×）21火焰加熱表面淬火設(shè)備簡單，適用于單件或小批量生產(chǎn)。（）22低碳鋼零件滲碳后含碳量增加，硬度自動升高。（×）23低碳鋼零件滲碳后，僅表層含碳量增加，經(jīng)淬火后硬度才能升高。（）24低碳鋼零件經(jīng)滲氮后，僅表層化學(xué)成

36、分改變，硬度不變。（×）25滲氮處理的零件耐熱性好，耐磨性好。（×）26發(fā)黑處理主要消除內(nèi)應(yīng)力。（）27發(fā)黑處理形成的氧化膜，可以防止金屬腐蝕和機(jī)械磨損。（）28發(fā)黑處理主要作為裝飾性加工工藝。（×）29磷化處理膜使金屬基體表層的吸附性，耐熱性和減磨性得到改善。（）三、問答題：見教材、習(xí)題集及補(bǔ)充題。1下述鋼中強(qiáng)度最高的是（D）。A.T8 鋼B.45鋼C.65鋼D.T13鋼2下述鋼中硬度最高的是（D）。A.40 鋼B.30CrMnSiC.T8鋼D.鑄鐵3Q235A屬于（ B）A. 合金鋼B.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼C.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼D.工具鋼4T12A屬于（ D）.A. 合

37、金鋼B. 工具鋼C.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼D.高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼540CrNiMo是一種合金結(jié)構(gòu)鋼，元素符號前面的 40 表示的是（ B）。A. 鋼中含碳量的千分?jǐn)?shù) B.鋼中含碳量的萬分?jǐn)?shù)C.鋼中含碳量的百分?jǐn)?shù)徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī) 43班第 14頁工程材料 (吳勇Come On ! )D.鋼中合金元素的中含量69Mn2V是一種合金工具鋼， 元素符號前面的數(shù)字9 表示的是（B）。A. 鋼中含碳量的百分?jǐn)?shù)B.鋼中含碳量的千分?jǐn)?shù)C.鋼中含碳量的萬分?jǐn)?shù)D.鋼中合金元素的總含量第四章鋼鐵材料及其用途1低碳鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.25 的碳鋼。2中碳鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%0.60%的碳鋼。3高碳鋼

38、：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.60%的碳鋼。4普通碳素結(jié)構(gòu)鋼： s 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0·050， p 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0·0455優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： s 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和 p 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均 0·0356高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：s 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0·020%p的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0·030%7特級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：s 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0·015%p的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0·025%8紅硬性：紅硬性是指材料在經(jīng)過一定溫度下保持一定時(shí)間后所能保持其硬度的能力。9白口鑄鐵：白口鑄鐵中碳的絕大部分以滲碳體的形式存在，斷口呈銀白色10灰口鑄鐵：碳的大部分或是全部以片狀石墨形式存在，斷口呈

39、暗灰色11石墨化：通常把鑄鐵中的石墨形成過程成為石墨化過程二常用材料牌號識別：1Q195：碳素結(jié)構(gòu)鋼， Q 為屈服強(qiáng)度的“屈”字漢語拼音的第一個(gè)字母，195 為屈服強(qiáng)度數(shù)值。2Q235：碳素結(jié)構(gòu)鋼， Q 為屈服強(qiáng)度的“屈”字漢語拼音的第一個(gè)字母，235 為屈服強(qiáng)度數(shù)值。3Q235F：碳素結(jié)構(gòu)鋼， Q為屈服強(qiáng)度的“屈”字漢語拼音的第一個(gè)字母，235 為屈服強(qiáng)度數(shù)值。 F 表示沸騰鋼。4Q255Z：碳素結(jié)構(gòu)鋼， Q為屈服強(qiáng)度的“屈”字漢語拼音的第一個(gè)字母，255 為屈服強(qiáng)度數(shù)值。 Z 表示鎮(zhèn)靜鋼。5 25 ：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼， 25 表示平均含碳量為0.25 。6 35 ：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼， 35 表

40、示平均含碳量為0.35 。7 45：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼， 45 表示平均含碳量為 0.45 。8 65 ：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼， 65 表示平均含碳量為0.65 。9 T7 ：碳素工具鋼， T 表示“碳”字的漢語拼音第一個(gè)字母， 7 表示平均含碳量為 0.7 。10T8：碳素工具鋼， T 表示“碳”字的漢語拼音第一個(gè)字母，8 表示平徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī) 43班第 15頁工程材料 (吳勇Come On ! )均含碳量為 0.8 。11T10： 碳素工具鋼， T 表示“碳”字的漢語拼音第一個(gè)字母， 10 表示平均含碳量為 1.0 。12T13： 碳素工具鋼， T 表示“碳”字的漢語拼音第一個(gè)字母，

41、 13 表示平均含碳量為 1.3 。13T13A：碳素工具鋼， T 表示“碳”字的漢語拼音第一個(gè)字母， 13 表示平均含碳量為 1.3 ， A 表示高級優(yōu)質(zhì)鋼。14T10A：碳素工具鋼， T 表示“碳”字的漢語拼音第一個(gè)字母， 10 表示平均含碳量為 1.0 ， A 表示高級優(yōu)質(zhì)鋼。15ZGMn13：162Cr13：鉻不銹鋼， 2 表示平均含碳量為 0.2%,Cr 為鉻的元素符號， 13 表示含鉻量為 13。173Cr13：鉻不銹鋼， 3 表示平均含碳量為0.2%,Cr 為鉻的元素符號， 13表示含鉻量為 13。1820CrMnTi：合金結(jié)構(gòu)鋼中的合金滲碳鋼。20 表示平均含碳量為0.2 ，C

42、r、Mn、Ti 為合金元素鉻，錳，鈦的元素符號，其含量平均小于1.0 。1918 Cr2Ni4WA：2040Cr：合金結(jié)構(gòu)鋼中的調(diào)質(zhì)鋼， 40 表示平均含碳量為 0.40%,Cr 為合金元素鉻的元素符號，其平均含量小于 1.0 。2135CrMo：合金結(jié)構(gòu)鋼中的調(diào)質(zhì)鋼， 35 表示平均含碳量為 0.35%,Cr 、Mo為合金元素鉻、鉬的元素符號，其平均含量小于 1.0 。2240CrNiMo：合金結(jié)構(gòu)鋼中的調(diào)質(zhì)鋼，40 表示平均含碳量為0.40%,Cr 、Ni 、Mo為合金元素鉻、鎳、鉬的元素符號，其平均含量小于1.0 。2338CrMoAl：合金結(jié)構(gòu)鋼中的調(diào)質(zhì)鋼，38 表示平均含碳量為0.3

43、8%,Cr 、Mo、Al 為合金元素鉻、鉬、鋁的元素符號，其平均含量小于1.0 。2465Mn：合金結(jié)構(gòu)鋼中的彈簧鋼， 65 表示平均含碳量為 065%,Mn為合金元素錳的元素符號，其平均含量小于 1.0 。2550CrVA：合金結(jié)構(gòu)鋼中的彈簧鋼， 50 表示平均含碳量為 0.50%,Cr 、V為合金元素鉻、 釩的元素符號， 其平均含量小于 1.0 。A 表示高級優(yōu)質(zhì)鋼。26W18Cr4V：合金工具鋼中的高合金工具鋼， 其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 0.7%1.5% 之間， W合金元素鎢的元素符號， 18 表示鎢的平均含量為 18，Cr 合金元素鉻的元素符號， 4 表示鉻的平均含量為 4.0 ， V 為合

44、金元素釩的元素符號，其平均含量為小于 1.0 。27HT250：最低抗拉強(qiáng)度為250 的灰鑄鐵28HT200：最低抗拉強(qiáng)度為200 的灰鑄鐵徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī) 43班第 16頁工程材料 (吳勇Come On ! )29HT150：最低抗拉強(qiáng)度為150 的灰鑄鐵30KTH350-06：最低抗拉強(qiáng)度為350，最低延伸率為6%的可鍛黑心鑄鐵31KTZ450-06：最低抗拉強(qiáng)度為450 的灰鑄鐵 450，最低延伸率為 6%的可鍛珠光體鑄鐵32QT400-18： 最低抗拉強(qiáng)度為400，最低延伸率為18%的球墨鑄鐵33QT450-10： 最低抗拉強(qiáng)度為450，最低延伸率為10%的球墨鑄鐵34Q

45、T500-7：最低抗拉強(qiáng)度為500，最低延伸率為7%的球墨鑄鐵35RuT420：最低抗拉強(qiáng)度為420 的蠕墨鑄鐵，最低延伸率為0.75%36RuT340：最低抗拉強(qiáng)度為340 的蠕墨鑄鐵375CrMnMo：平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，鉻、錳、鈷的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于 1%的合金工具鋼38LF5：5 號防銹鋁合金，鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.55.5 之間，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 0.30.6%之間39LF21：21 防銹鋁合金，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00.6%之間40LY1：1 號硬鋁合金，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.23.0%之間，鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.40.8%之間，錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.40.8 之間41LY12：12 號硬鋁合金

46、，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3.84.9%之間，鎂的質(zhì)量分在1.21.8%之間，錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.30.9%42LC4：4 號超硬鋁合金，銅含量在 1.42.0%之間，鎂含量在 1.82.8% 之間，錳為 0.20.6 ，鋅為 5743LC6：6 號超硬鋁合金，銅含量 2.22.8%，Mg為 1.82.8%，Mn為 0.20.5%，鋅為 7.68.644LD5：5 號鍛鋁合金，銅含量1.82.6%，鎂為 0.40.8%，錳為 0.40.8%45LD10：10 號鍛鋁合金，銅含量 1.92.7%，鎂為 1.41.8%，錳為 0.41.0%46ZL101：鑄造鋁合金中的鋁硅合金，硅含量為6.57.5%，鎂含量為

47、0.250.45%47ZL203：鑄造鋁合金中的鋁銅合金，銅含量為45%48ZL303：鑄造鋁合金中的鋁鎂合金，硅含量為0.83.3%，鎂含量為0.250.45%，錳為 0.10.4%49ZL401：鑄造鋁合金中的鋁鋅合金， 硅含量為 68%，鎂含量為 0.10.3%，鋅為 913%50H90：銅合金中黃銅， H為黃漢字的第一個(gè)拼音字母，90 表示銅的含量為 0.90 。51H62：銅合金中黃銅， H為黃漢字的第一個(gè)拼音字母，62 表示銅的含量為 0.62 。徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院08機(jī) 43班第 17頁工程材料 (吳勇Come On ! )52HPb591：特殊黃銅中鉛黃銅，銅含量59%，鉛含量 15，鋅含量 40%53HMn582：特殊黃銅中錳黃銅，銅含量58%，錳含量 2%，鋅含量 40%54ZHSi803：鑄造硅黃銅，銅含量80%，硅含量 3%，鋅含量 17%55ZQSn101：錫青銅中鑄造錫青銅，錫含量10%，其他雜質(zhì) 1%56QSn43：錫青銅，錫含量4%，鋅含量 3%57QAl94：鋁青銅，鋁含量9%，鐵含量 3%58QBe2：鈹青銅，鈹含量 2%，鎳含量 0.20.559TA1：純鈦，雜質(zhì)極微，退火狀態(tài)60TA4： 鈦合金，化學(xué)成分為 Ti-3Al，鋁含量 3%61TA6：