工程材料復(fù)習(xí)題

1、 工程材料復(fù)習(xí)題簡答題：1.按照晶體中原子排列不規(guī)則區(qū)域的尺寸大小，將晶體缺陷分為哪三種？點缺陷、線缺陷、面缺陷2常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)？體心立方晶格、面心立方晶格、密排立方晶格3.點缺陷主要是指？ 點缺陷是指以一個點為中心，在它的周圍造成原子排列不規(guī)則，產(chǎn)生晶格畸變和內(nèi)應(yīng)力的晶體缺陷。主要有間隙原子、置換原子、晶格空位三種。4.鋼的普通熱處理主要包括？退火、正火、淬火、回火5固溶體的種類？間隙固溶體（無序固溶體）、置換固溶體（有序固溶體）6.二元相圖最基本的類型？勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖、其它相圖7.金屬結(jié)晶時，過冷度與晶粒大小有何關(guān)系？增加過冷度會使結(jié)晶后的晶粒變小。8.純金屬結(jié)晶和合金結(jié)

2、晶有何異同？9從組織的角度看，鋼鐵的主要區(qū)別？10.晶體的結(jié)晶過程？金屬結(jié)晶的過程包括成核和長大兩個基本過程。11.珠光體，萊氏體的含碳量？12.鐵碳合金各點的含碳量，各線的溫度，名稱？13.常用的淬火方法？單液淬火、雙液淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體等溫淬火14.灰口鑄鐵第三階段石墨化程度與最終基體組織的關(guān)系？第三階段的石墨化常因鑄鐵成分及冷卻速度不同而得到不同組織，如F+G，F(xiàn)+P+G，P+G。15.淬透性與淬硬性的區(qū)別與聯(lián)系？淬硬性與淬透性的含義是不同的，淬硬性高的鋼。其淬透性不一定高，而淬硬性低的鋼，其淬透性也不一定低。16常用非金屬材料主要包括？主要有高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料17

3、.塑料的組成？樹酯、添加劑18.鎮(zhèn)靜鋼錠的宏觀組織由表及里可分為哪三個區(qū)？19.根據(jù)二元鋁合金的一般相圖，可以將鋁合金分為哪兩類？根據(jù)二元鋁合金的一般相圖，可以將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。問答題：1、晶粒大小對金屬的力學(xué)性能有何影響？根據(jù)結(jié)晶時的形核和長大規(guī)律，簡述影響晶粒大小的因素，并說明在工業(yè)生產(chǎn)中可以采用哪些方法細(xì)化晶粒。2試分析碳鋼的成分、組織與性能間的關(guān)系。3.常用的淬火方法有哪些？各得到什么組織？1單液淬火法2雙液淬火法3分級淬火發(fā)4等溫淬火法。前三種方法得到馬氏體，后一種得到下貝氏體。4.共析碳鋼的等溫冷卻曲線示意圖如下圖所示，試標(biāo)出各序號（1）、（2）、（3）、（4）、

4、（5）、（6）處的組織。5.什么是鑄鐵的石墨化？以共晶成分的灰口鑄鐵為例為例，石墨化可分為哪三個階段？6.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.答：共晶反應(yīng)：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時結(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，分解成兩個新的，具有一定晶體結(jié)構(gòu)的固相的反應(yīng)。共同點：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：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)是一種固相在恒溫下

5、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. 室溫下碳鋼的相組成物和組織組成物各有哪些？答：室溫下碳鋼的相組成物都是由鐵素體與滲碳體組成。室溫下碳鋼的組織組成物隨含碳量不同而不同。含碳量在0.02180.77%的碳鋼（亞共析鋼），其組織由鐵素體和珠光體組成；含碳量為0.77%的碳鋼（共析鋼），其組織全部由珠光體組成；含碳量在0.772.11%的碳鋼（過共析鋼），其組織是由珠光體和二次滲碳體組成。8以鐵碳相圖為例，試分析什么是共析轉(zhuǎn)變和共晶轉(zhuǎn)變。答：共析轉(zhuǎn)變是指在恒溫下，由一個固相同時轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€固相的轉(zhuǎn)變，例如，鐵碳合金在727發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，其表達(dá)式為A0

6、.77% F0.0218%+Fe3C6.69%這說明鐵碳合金在727時，由單相奧氏體同時轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體與滲碳體兩個固相。共晶轉(zhuǎn)變是指在恒溫下，由一個液相同時轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€固相的轉(zhuǎn)變，例如，鐵碳合金在1148發(fā)生的共晶轉(zhuǎn)變?yōu)椋篖4.30%A2.11%+Fe3C6.69%這說明鐵碳合金在1148時，由一個液相同時轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體和滲碳體兩個固相的混合物。9.（1）亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼的含碳量各是多少？在室溫下，它們的平衡組織是什么？（2）分析WC=0.40%合金的結(jié)晶過程答：（1）亞共析鋼：含碳量在0.02180.77之間，鐵素體珠光體（F+P）；共析鋼：含碳量0.77，珠光體（P）；過共析鋼：含碳量

7、0.772.11之間，珠光體二次滲碳體（P）（2）LL+AAA+FF+P；10簡述共析碳鋼在加熱時，其奧氏體的形成包括哪幾個步驟？答：（1）奧氏體晶核的形成；（2）奧氏體晶核長大；（3）殘余滲碳體的溶解；（4）奧氏體成分均勻化。 11.何謂鐵素體（F）,奧氏體（A），滲碳體（Fe3C），珠光體（P）,萊氏體（Ld）？它們的晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能等各有何特點？答：鐵素體（F）：鐵素體是碳在Fe中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格。由于碳在中的溶解度很小，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）：奧氏體是碳在中形成的間隙固溶體，面心立方晶格。因其晶格間

8、隙尺寸較大，故碳在中的溶解度較大。有很好 的塑性。滲碳體（Fe3C）：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，有時呈魚骨狀。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。12.說明純鐵、40鋼、T12鋼在室溫下的平衡組織。純鐵：鐵素體40鋼：鐵素體+珠光體T

9、12鋼：珠光體+二次滲碳體13.什么是熱處理？普通熱處理方法有哪些？答：熱處理是通過加熱和冷卻固態(tài)金屬的操作方法來改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，并獲的所需性能的一種工藝。普通熱處理方法有：正火、退火、淬火、回火。14比較退火狀態(tài)下的45鋼，T8鋼，T12鋼的強(qiáng)度、硬度、塑性的高低，并分析其原因？（1）強(qiáng)度： T8鋼、T12、45鋼逐漸減小，T8鋼大于45鋼，T8珠光體多，強(qiáng)度大；T8鋼比T12鋼強(qiáng)度高，T12鋼滲碳體增多，硬而脆。（2）硬度：45鋼、T8鋼、T12鋼逐漸增大，含碳量逐漸增多，滲碳體增多，硬而脆。（3）塑性：45鋼、T8鋼、T12鋼逐漸減小，含碳量逐漸增多。15如下三種機(jī)件，試選擇適當(dāng)?shù)臒?/p>

10、處理工藝（淬火+回火），并說明熱處理后的組織及大致的硬度？（1）45號鋼小軸（要求具有較高的綜合機(jī)械性能）。淬火高溫回火，S，30HRC（2）65號鋼彈簧。淬火中溫回火，T，45HRC（3）T12A銼刀。淬火高溫回火，M，60HRC16共析碳鋼奧氏體化后，其冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物有哪三大類組織？答：（1）珠光體類組織珠光體是鐵素體與滲碳體組成的兩相混合物，一般情況下呈層片狀。根據(jù)片層間距的大小，可把珠光體分為三種，分別稱為粗珠光體（簡稱珠光體）、索氏體和屈氏體。（2）貝氏體類組織貝氏體是由過飽和鐵素體和碳化物組成的機(jī)械混合物。根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度的不同，可分為上貝氏體和下貝氏體。（3）馬氏體類組織馬氏體是碳在F

11、e中的過飽和間隙固溶體。鋼中馬氏體的組織形態(tài)隨含碳量不同而異，一般有板條狀馬氏體和片狀馬氏體兩種。17、根據(jù)灰口鑄鐵不同階段石墨化程度與其最終組織的關(guān)系，說明,如果第一階段和第二階段石墨化完全進(jìn)行, 第三階段石墨化程度與最終顯微組織的關(guān)系.完全進(jìn)行:鐵素體石墨部分進(jìn)行:鐵素體珠光體石墨完全未進(jìn)行:珠光體石墨18強(qiáng)化金屬材料的方法主要有哪些？（1）固溶強(qiáng)化（2）加工硬化（3）細(xì)化組織強(qiáng)化（4）第二相強(qiáng)化（5）相變強(qiáng)化（6）復(fù)合強(qiáng)化19.零件選材的一般原則有哪些？（1）零件選材應(yīng)滿足零件工作條件對材料使用性能的要求（2）零件選材應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝對材料工藝性能的要求（3）零件的選材應(yīng)力求使零件生產(chǎn)的總

12、成本最低20、鐵碳合金中基本相是那些？其機(jī)械性能如何？基本相有：鐵素體 奧氏體 滲碳體鐵素體的強(qiáng)度和硬度不高，但具有良好的塑性和韌性。奧氏體的硬度較低而塑性較高，易于鍛壓成型。滲碳體硬度很高而塑性和韌性幾乎為零，脆性大。21、鉗工用的銼刀，材料為T12，要求硬度為6264HRC，試問應(yīng)采用什么熱處理方法？寫出工藝參數(shù)和熱處理后組織；球化退火，760，爐冷至600出爐，球化體；淬火，780，水冷，馬氏體+滲碳體；回火，180-200，空冷，回火馬氏體+滲碳體；22、簡述回火的目的。回火的目的是：（1）降低零件脆性，消除或降低內(nèi)應(yīng)力；（2）獲得所要求的力學(xué)性能；（3）穩(wěn)定尺寸；（4）改善加工性。

13、23、簡述奧氏體晶粒大小對鋼在室溫下組織和性能的影響。奧氏體晶粒細(xì)小時，冷卻后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織也細(xì)小，其強(qiáng)度與塑性韌性都較高，冷脆轉(zhuǎn)變溫度也較低；反之，粗大的奧氏體晶粒，冷卻轉(zhuǎn)變后仍獲得粗晶粒組織，使鋼的力學(xué)性能（特別是沖擊韌性）降低，甚至在淬火時發(fā)生變形、開裂。24.淬火鋼為什么要進(jìn)行回火處理？答：淬火鋼不經(jīng)回火一般不能直接使用?；鼗鹗菫榱私档痛嘈?，減少或消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形和開裂；獲得工藝所要求的力學(xué)性能；穩(wěn)定工件尺寸；對某些高淬透性的合金鋼，高溫回火可降低硬度，以利切削加工。25、寫出下列牌號數(shù)字及文字的含意，Q235-F、Q235、GCr15、W18Cr4V 、HT250、QT500

14、-07、45、KTZ450-06。Q235-F：表示普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其屈服強(qiáng)度為235MPa，F(xiàn)表示是沸騰鋼。Q235：碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q屈服點，其屈服強(qiáng)度235MPaGCr15：滾動軸承鋼，G 滾，wCr=1.5%T8A：高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，T碳，wC=0.8%W18Cr4V：高速鋼，Ww=18%, wCr=4%, wV<1.5%HT250：灰鑄鐵，HT灰鐵，其最低抗拉強(qiáng)度250MPaQT500-07：球鐵 ，QT-球鐵，其最低抗拉強(qiáng)度500MPa, 最小伸長率7%45：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼， wC=0.45%KTZ450-06：表示珠光體基體的可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為450MPa，最小伸長率

15、為6%。26某汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪其力學(xué)性能要求是：表面要求高硬度、高耐磨性（HRC5862）、心部要求具有一定韌性（HRC3045）。請從下列牌號中選材、制定加工工藝路線、說明工藝中各種熱處理工藝及作用。Q235AF、20CrMnTi、40Cr、60Si2Mn、GCr15、T8、9SiCr、CrWMn、W18Cr4V、Cr12MoV、5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、1Cr13、1Cr18Ni9Ti、ZGMn13選20CrMnTi。下料鍛造正火切削加工滲碳淬火低溫回火噴丸磨削加工正火：細(xì)化晶粒，改善加工性能。AC33050 ，空冷。滲碳：提高表面含碳量，為淬火作準(zhǔn)備。9009

16、50。淬火：表面獲得高硬度，心部獲得好的韌性。油冷。低溫回火：減少或消除內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。150250。27.用20CrMnTi制造汽車變速箱齒輪，要求齒面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，試寫出加工工藝路線，并說明各熱處理的作用目的。答：加工工藝路線為：下料鍛造正火機(jī)械粗加工滲碳+淬火+低溫回火噴丸磨齒正火處理可使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），并使組織細(xì)化，均勻；滲碳后表面含碳量提高，保證淬火后得到高的硬度，提高耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度；噴丸處理是提高齒輪表層的壓力使表層材料強(qiáng)化，提高抗疲勞能力。28某汽車半軸其性能要求具有良好的綜合力學(xué)性能（既強(qiáng)又韌），請從下列牌號中選

17、材、制定加工工藝路線、說明工藝中各種熱處理工藝及作用。Q235AF、20CrMnTi、40Cr、60Si2Mn、GCr15、T8、9SiCr、CrWMn、W18Cr4V、Cr12MoV、3Cr2W8V、1Cr13、1Cr18Ni9Ti、ZGMn13答：選40Cr。 下料鍛造退火或正火切削加工調(diào)質(zhì)精加工退火：加熱AC33050 爐冷，去除應(yīng)力、細(xì)化晶粒、便于切削加工。調(diào)質(zhì)：淬火AC33050，500600高溫回火，獲得S，獲得優(yōu)良綜合性能。29.制造連桿、彈簧、銼刀等零件，試從下列牌號中分別選出合適的材料并敘述所選材料的名稱、熱處理工藝和零件制成后的最終組織。（15分）GCr15Mo、T10、4

18、0Cr、65Mn、20CrMnTi答：齒輪：20CrMnTi滲碳鋼；滲碳淬火低溫回火；組織為回火馬氏體。（3分）連桿：40Cr調(diào)質(zhì)鋼；調(diào)質(zhì)處理（淬火高溫回火）；組織為回火索氏體。（3分）彈簧：65Mn彈簧鋼；淬火中溫回火；組織為回火托氏體。（3分）滾動軸承：GCr15Mo軸承鋼；球化退火淬火低溫回火；組織為回火馬氏體。（3分）銼刀：T10碳素工具鋼；淬火低溫回火；組織為回火馬氏體碳化物。（3分）30.瓷材料有哪些特點？1陶瓷材料的結(jié)構(gòu)特點：離子鍵和共價鍵是主要結(jié)合鍵。2陶瓷生產(chǎn)工藝特點：先成形，后燒結(jié)。3優(yōu)良的物理化學(xué)性能。31.膠的主要性能有哪些？主要性能有：1高彈性。2力學(xué)性能。3耐磨性。

19、l 剛度，材料剛度，簡稱剛度（或剛性），即材料力學(xué)中的彈性模量。l 晶胞，晶體中原子排列規(guī)律具有明顯的周期性變化。因此在晶格中就存在一個能夠代表晶格特征得最小幾何單元，稱之為晶胞。l 實際晶粒度， 是指鋼在具體的熱處理或熱加工條件下實際獲得的奧氏體晶粒度的大小。l 45鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼wc=0.45%l 起始晶粒度，是指室溫下的各種原始組織剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時的晶粒度。l 淬透性，所謂鋼的淬透性是指規(guī)定條件下，決定剛材淬硬深度和硬度分布的特征。l T10A，高級優(yōu)質(zhì)的碳素工具鋼，含碳量是1%.l 鐵素體，鐵素體是碳原子固溶到-Fe中形成的間隙固溶體。代號為F或。l 固溶體，含量少的組元（溶質(zhì)）原子分布在含量多的組元（溶劑）晶格中形成一種與溶劑有相同晶格的相，稱為固溶體。l b，抗拉強(qiáng)度b=Fb/A0 含義：材料斷裂前所承受的最大拉力。l 強(qiáng)度，材料強(qiáng)度是指在外力作用下，材料抵抗變形和斷裂的能力。l 鋼的熱處理，是指在固態(tài)下通過對鋼進(jìn)行不同的加熱、保溫、冷卻來改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要性能的一種工藝。l 淬火，淬火是將鋼件加熱到c3或Ac1相變點以上某一溫度，保持一定時間，然后以大于k的速度冷卻獲得馬氏體和（或）下貝氏體組織的熱處理工藝。l 淬硬性，也叫可硬性，它是指鋼在正