機械工程材料復習題有解答

1、526172747金屬的晶體結構與結晶1解釋下列名詞點缺陷，線缺陷，面缺陷，亞晶粒，亞晶界，刃型位錯，單晶體，多晶體，過冷度，自發(fā)形核，非自發(fā)形核，變質處理，變質劑。答：點缺陷：原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間三個方向尺寸都很小，主要指空位間隙原子、置換原子等。線缺陷：原子排列的不規(guī)則區(qū)域在空間一個方向上的尺寸很大，而在其余兩個方向上的尺寸很小。如位錯。面缺陷：原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亞晶界。亞晶粒：在多晶體的每一個晶粒內，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，稱亞晶粒。亞晶界：兩相鄰亞晶粒間

2、的邊界稱為亞晶界。刃型位錯：位錯可認為是晶格中一部分晶體相對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即為位錯線。如果相對滑移的結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“刃型位錯”。單晶體：如果一塊晶體，其內部的晶格位向完全一致，則稱這塊晶體為單晶體。 多晶體：由多種晶粒組成的晶體結構稱為“多晶體”。過冷度：實際結晶溫度與理論結晶溫度之差稱為過冷度。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)則排列的結晶核心。非自發(fā)形核：是液態(tài)金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。變質處理：在液態(tài)金屬結晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大

3、量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質點，使結晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒，這種處理方法即為變質處理。變質劑：在澆注前所加入的難熔雜質稱為變質劑。2.常見的金屬晶體結構有哪幾種？-Fe 、- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各屬何種晶體結構？答：常見金屬晶體結構：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；Fe、Cr、V屬于體心立方晶格；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)和致密度可以用來說明哪些問題？答：用來說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

4、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)來表示，形式為；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指數(shù)來表示，形式為。5.實際晶體中的點缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？ 答：如果金屬中無晶體缺陷時，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當缺陷增加到一定值后，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格崎變，從而使晶體強度增加。同時晶體缺陷的存在還會增加金屬的電阻，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：因為單晶體內各個方向上原子排列密度

5、不同，造成原子間結合力不同，因而表現(xiàn)出各向異性；而多晶體是由很多個單晶體所組成，它在各個方向上的力相互抵消平衡，因而表現(xiàn)各向同性。7.過冷度與冷卻速度有何關系？它對金屬結晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？答：冷卻速度越大，則過冷度也越大。隨著冷卻速度的增大，則晶體內形核率和長大速度都加快，加速結晶過程的進行，但當冷速達到一定值以后則結晶過程將減慢，因為這時原子的擴散能力減弱。過冷度增大，F(xiàn)大，結晶驅動力大，形核率和長大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N與G的比值，晶粒變細，但過冷度過大，對晶粒細化不利，結晶發(fā)生困難。8.金屬結晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的

6、影響？答：金屬結晶的基本規(guī)律是形核和核長大。受到過冷度的影響，隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快；同時外來難熔雜質以及振動和攪拌的方法也會增大形核率。9.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大??？在生產(chǎn)中如何應用變質處理？ 答：采用的方法：變質處理，鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來控制晶粒大小。變質處理：在液態(tài)金屬結晶前，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)質點，使結晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒。機械振動、攪拌。第二章 金屬的塑性變形與再結晶1解釋下列名詞：加工硬化、回復、再結晶、熱加工、冷加工

7、。答：加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強度、硬度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現(xiàn)象。回復：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，原子的活動能力不大，這時金屬的晶粒大小和形狀沒有明顯的變化，只是在晶內發(fā)生點缺陷的消失以及位錯的遷移等變化，因此，這時金屬的強度、硬度和塑性等機械性能變化不大，而只是使內應力及電阻率等性能顯著降低。此階段為回復階段。再結晶：被加熱到較高的溫度時，原子也具有較大的活動能力，使晶粒的外形開始變化。從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結晶”。熱加工：將金屬加

8、熱到再結晶溫度以上一定溫度進行壓力加工。冷加工：在再結晶溫度以下進行的壓力加工。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，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯密度顯著增加；同時細碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此，隨著變形量的增加，由于晶粒破碎和位錯密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強度和硬度顯著提高，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)象會給金屬的進一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會越軋越硬，以致最后軋不動。另一方面人們可以利用加工硬化現(xiàn)象，來提高金

9、屬強度和硬度，如冷拔高強度鋼絲就是利用冷加工變形產(chǎn)生的加工硬化來提高鋼絲的強度的。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠實現(xiàn)的重要因素。如冷拉鋼絲拉過?？椎牟糠郑捎诎l(fā)生了加工硬化，不再繼續(xù)變形而使變形轉移到尚未拉過模孔的部分，這樣鋼絲才可以繼續(xù)通過?？锥尚?。3劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么？答：主要是再結晶溫度。在再結晶溫度以下進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)象被再結晶所消除。4與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？答：（1）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的氣孔焊合，從而使其致密度得以提高。（2）通過熱加工，可使鑄態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破碎，從而使

10、晶粒細化，機械性能提高。（3）通過熱加工，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碎拉長，形成熱壓力加工“纖維組織”（流線），使縱向的強度、塑性和韌性顯著大于橫向。如果合理利用熱加工流線，盡量使流線與零件工作時承受的最大拉應力方向一致，而與外加切應力或沖擊力相垂直，可提高零件使用壽命。 5為什么細晶粒鋼強度高，塑性，韌性也好？答：晶界是阻礙位錯運動的，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，其晶界總面積愈大，每個晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多，對塑性變形的抗力也愈大。因此，金屬的晶粒愈細強度愈高。同時晶粒愈細，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便

11、越多，變形時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力集中，引起裂紋的過早產(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，性能趨于各向異性，如縱向的強度和塑性遠大于橫向等；晶粒破碎，位錯密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降；織構現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生，不僅金屬中的晶粒會被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發(fā)生轉動，轉動結果金屬中每個晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構現(xiàn)象；冷壓力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內各部分和各晶

12、粒間的變形不均勻，金屬內部會形成殘余的內應力，這在一般情況下都是不利的，會引起零件尺寸不穩(wěn)定。 7分析加工硬化對金屬材料的強化作用？答：隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，因此位錯在運動時的相互交割、位錯纏結加劇，使位錯運動的阻力增大，引起變形抗力的增加。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度。8已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點分別為3380、1538、327、232，試計算這些金屬的最低再結晶溫度，并分析鎢和鐵在1100下的加工、鉛和 錫在室溫（20）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;

13、 鐵T再=0.4*（1538+273）-273=451.4; 鉛T再=0.4*（327+273）-273=-33; 錫T再=0.4*（232+273）-273=-71.由于鎢T再為1188.21100，因此屬于熱加工；鐵T再為451.41100，因此屬于冷加工；鉛T再為-3320，屬于冷加工；錫T再為-7120，屬于冷加工。9在制造齒輪時，有時采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強化。試分析強化原因。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，使齒面的強度、硬度升高。第三章 合金的結構與二元狀態(tài)圖1解釋下列名詞：合金，組元，相，相圖；固溶體

14、，金屬間化合物，機械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶強化，彌散強化。答：合金：通過熔煉，燒結或其它方法，將一種金屬元素同一種或幾種其它元素結合在一起所形成的具有金屬特性的新物質，稱為合金。組元：組成合金的最基本的、獨立的物質稱為組元。相：在金屬或合金中，凡成分相同、結構相同并與其它部分有界面分開的均勻組成部分，均稱之為相。相圖：用來表示合金系中各個合金的結晶過程的簡明圖解稱為相圖。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構與組成合金的某一組元的相同，這種相稱為固溶體。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的新相，稱為金屬間化合物。它的晶體結構不同于

15、任一組元，用分子式來表示其組成。 機械混合物：合金的組織由不同的相以不同的比例機械的混合在一起，稱機械混合物。枝晶偏析：實際生產(chǎn)中，合金冷卻速度快，原子擴散不充分，使得先結晶出來的固溶體合金含高熔點組元較多，后結晶含低熔點組元較多，這種在晶粒內化學成分不均勻的現(xiàn)象稱為枝晶偏析。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，則在緩慢冷卻條件下凝固時，先共晶相便會在液體中上浮或下沉，從而導致結晶后鑄件上下部分的化學成分不一致，產(chǎn)生比重偏析。固溶強化：通過溶入某種溶質元素形成固溶體而使金屬的強度、硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強化。彌散強化：合金中以固溶體為

16、主再有適量的金屬間化合物彌散分布，會提高合金的強度、硬度及耐磨性，這種強化方式為彌散強化。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：溶質原子代替溶劑晶格結點上的一部分原子而組成的固溶體稱置換固溶體。間隙固溶體：溶質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：合金顯微組織中的獨立組成部分。3下列元素在-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試述固溶強化、加工強化和彌散強化的強化原理,并說明三者的區(qū)別.答：固溶強化：溶質原

17、子溶入后，要引起溶劑金屬的晶格產(chǎn)生畸變，進而位錯運動時受到阻力增大。彌散強化：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小彌散分布時，會提高合金的強度、硬度及耐磨性。這種用金屬間化合物來強化合金的方式為彌散強化。加工強化：通過產(chǎn)生塑性變形來增大位錯密度，從而增大位錯運動阻力，引起塑性變形抗力的增加，提高合金的強度和硬度。區(qū)別：固溶強化和彌散強化都是利用合金的組成相來強化合金，固溶強化是通過產(chǎn)生晶格畸變，使位錯運動阻力增大來強化合金；彌散強化是利用金屬化合物本身的高強度和硬度來強化合金；而加工強化是通過力的作用產(chǎn)生塑性變形，增大位錯密度以增大位錯運動阻力來強

18、化合金；三者相比，通過固溶強化得到的強度、硬度最低，但塑性、韌性最好，加工強化得到的強度、硬度最高，但塑韌性最差，彌散強化介于兩者之間。5固溶體和金屬間化合物在結構和性能上有什么主要差別？答：在結構上：固溶體的晶體結構與溶劑的結構相同，而金屬間化合物的晶體 結構不同于組成它的任一組元，它是以分子式來表示其組成。在性能上：形成固溶體和金屬間化合物都能強化合金，但固溶體的強度、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械性能。6. 何謂共晶反應、包晶反應和共析反應?試比較這三種反應的異同點.答：共晶反應：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時結晶出成分和晶格均不

19、相同的兩種晶體的反應。包晶反應：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過程。共析反應：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，具有一定晶體結構的固相的反應。共同點：反應都是在恒溫下發(fā)生，反應物和產(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：共晶反應是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應；共析反應是一種固相在恒溫下生成兩種固相的反應；而包晶反應是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應。 7二元合金相圖表達了合金的哪些關系？答：二元合金相圖表達了合金的狀態(tài)與溫度和成分之間的關系。8在二元合金相圖中應用杠桿定律可以計算什么？答：應用杠桿定律可以計

20、算合金相互平衡兩相的成分和相對含量。9. 已知A（熔點 600）與B(500) 在液態(tài)無限互溶；在固態(tài) 300時A溶于 B 的最大溶解度為 30% ，室溫時為10%，但B不溶于A；在 300時，含 40% B 的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應?，F(xiàn)要求： 1）作出A-B 合金相圖；2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的結晶過程，并確定室溫下的組織組成物和相組成物的相對量。 答：（1） （2）20%A合金如圖： 合金在1點以上全部為液相，當冷至1點時，開始從液相中析出固溶體，至2點結束，23點之間合金全部由固溶體所組成，但當合金冷到3點以下，由于固溶體的濃度超過了它的溶解度限度，于是從固溶體中析

21、出二次相A，因此最終顯微組織：+A 相組成物: +A A=（90-80/90）*100%=11% =1-A%=89% 45%A合金如圖：合金在1點以上全部為液相，冷至1點時開始從液相中析出固溶體， 此時液相線成分沿線BE變化，固相線成分沿BD線變化，當冷至2點時，液相線成分到達E點，發(fā)生共晶反應，形成（A+）共晶體，合金自2點冷至室溫過程中，自中析出二次相A，因而合金室溫組織：A+(A+) 相組成物:A+組織：A=（70-55）/70*100%=21% =1- A=79% A+=（70-55）/(70-40）*100%=50%相：A=（90-55）/90*100%=50% =1-A%=50%8

22、0%A合金如圖：合金在1點以上全部為液相，冷至1點時開始從液相中析出A，此時液相線成分沿AE線變化，冷至2點時，液相線成分到達點，發(fā)生共晶反應，形成(A+)共晶體，因而合金的室溫組織：A+ (A+) 相組成物：A+組織：A=（40-20）/40*100%=50% A+=1-A%=50%相： A=（90-20）/90*100%=78% =1-A%=22%10某合金相圖如圖所示。 1）試標注空白區(qū)域中存在相的名稱；2）指出此相圖包括哪幾種轉變類型；3）說明合金的平衡結晶過程及室溫下的顯微組織。答：(1)：L+ : + : +(+) : + (2)勻晶轉變；共析轉變 (3)合金在1點以上全部為液相,

23、冷至1點時開始從液相中析出固溶體至2點結束,23點之間合金全部由固溶體所組成,3點以下,開始從固溶體中析出固溶體,冷至4點時合金全部由固溶體所組成,45之間全部由固溶體所組成,冷到5點以下,由于固溶體的濃度超過了它的溶解度限度,從中析出第二相固溶體,最終得到室穩(wěn)下的顯微組織: +11有形狀、尺寸相同的兩個 Cu-Ni 合金鑄件，一個含 90% Ni ，另一個含 50% Ni,鑄后自然冷卻，問哪個鑄件的偏析較嚴重？答：含 50% Ni的Cu-Ni 合金鑄件偏析較嚴重。在實際冷卻過程中，由于冷速較快，使得先結晶部分含高熔點組元多，后結晶部分含低熔點組元多，因為含 50% Ni的Cu-Ni 合金鑄件

24、固相線與液相線范圍比含 90% Ni鑄件寬，因此它所造成的化學成分不均勻現(xiàn)象要比含 90% Ni的Cu-Ni 合金鑄件嚴重。鋼的熱處理一、解釋下列名詞1淬透性與淬硬性; 2相與組織; 3組織應力與熱應力；4過熱與過燒； 5. 回火脆性與回火穩(wěn)定性 6. 馬氏體與回火馬氏體7. 實際晶粒度與本質晶粒度 8.化學熱處理與表面熱處理解答：淬透性：鋼在淬火時獲得的淬硬層深度稱為鋼的淬透性，其高低用規(guī)定條件下的淬硬層深度來表示淬硬性：指鋼淬火后所能達到的最高硬度，即硬化能力相：金屬或合金中，凡成分相同、結構相同，并與其它部分有晶只界分開的均勻組成部分稱為相組織：顯微組織實質是指在顯微鏡下觀察到的各相晶粒

25、的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布的組合。組織應力：由于工件內外溫差而引起的奧氏體（或A）向馬氏體（M）轉變時間不一致而產(chǎn)生的應力熱應力：由于工件內外溫差而引起的脹縮不均勻而產(chǎn)生的應力過熱：由于加熱溫度過高而使奧氏體晶粒長大的現(xiàn)象過燒：由于加熱溫度過高而使奧氏體晶粒局部熔化或氧化的現(xiàn)象回火脆性：在某些溫度范圍內回火時，會出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱為回火脆性回火穩(wěn)定性：又叫耐回火性，即淬火鋼在回炎過程中抵抗硬度下降的能力。馬氏體：碳在-Fe中的過飽和固溶體稱為馬氏體。回火馬氏體：在回火時，從馬氏體中析出的-碳化物以細片狀分布在馬氏體基礎上的組織稱為回火馬氏體。本質晶粒度：鋼在加熱時奧氏體晶粒的長大傾向稱為

26、本質晶粒度實際晶粒度：在給定溫度下奧氏體的晶粒度稱為實際晶粒度，它直接影響鋼的性能?；瘜W熱處理：將工件置于待定介質中加熱保溫，使介質中活性原子滲入工件表層，從而改變工件表層化學成分與組織，進而改變其性能的熱處理工藝。表面淬火：指在不改變鋼的化學成分及心部組織的情況下，利用快速加熱將表面奧氏休化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。二、判斷題1. （ ）合金的基本相包括固溶體、金屬化合物和這兩者的機械混合物。 2. （ ）實際金屬是由許多位向不同的小晶粒組成的。3. （ ）為調整硬度，便于機械加工，低碳鋼，中碳鋼和低碳合金鋼在鍛造后都應采用正火處理。4.（ ）在鋼中加入多種合金元素比加入少量單一

27、元素效果要好些，因而合金鋼將向合金元素少量多元化方向發(fā)展。5. （ ）不論含碳量高低，馬氏體的硬度都很高，脆性都很大。6（ ）40Cr鋼的淬透性與淬硬性都比T10鋼要高。7（ ）馬氏體是碳在-Fe中的過飽和固溶體，由奧氏體直接轉變而來的，因此馬氏體與轉變前的奧氏體含碳量相同。8（ ）鑄鐵中的可鍛鑄鐵是可以在高溫下進行鍛造的。9（ ）45鋼淬火并回火后機械性能是隨回火溫度上升，塑性,韌性下降，強度,硬度上升。10（ ）淬硬層深度是指由工件表面到馬氏體區(qū)的深度。11（ ）鋼的回火溫度應在Ac1以上。12（ ）熱處理可改變鑄鐵中的石墨形態(tài)。13.（ ）奧氏體是碳在-Fe中的間隙式固溶體。14（ ）高

28、頻表面淬火只改變工件表面組織，而不改變工件表面的化學成份。 15（ ）過冷度與冷卻速度有關，冷卻速度越大，則過冷度越小。16（ ）所謂的本質細晶粒鋼，是說它在任何條件下晶粒均不粗化。17（ ）因為單晶體是各項異性的，所以實際應用的金屬材料在各個方向上的性能也是不同的。18（ ）鋼中的雜質元素“硫”會引起鋼的“冷脆”。19（ ）硬度試驗操作簡便，迅速，不會破壞零件，根據(jù)測量的硬度值還可以估計近似的強度值，因而是生產(chǎn)上常用的一種機械性能試驗方法。20（ ）含碳量低于0.25%的碳鋼，退火后硬度低，切削時易粘刀并影響刀具壽命，工件表面光潔度差，所以常采用正火。21. （ ）三種金屬晶格類型中，體心立

29、方晶格中原子排列最為緊密。22. （ ） 金屬中的固溶體一般說塑性比較好，而金屬化合物的硬度比較高。 23. （ ）高速鋼反復鍛造的目的是為了鍛造成型。24. （ ）金屬發(fā)生多晶型轉變時，不僅晶格要發(fā)生變化，組織與性能也要發(fā)生變化。25. （ ）發(fā)生過燒的工件可以通過重新加熱后緩慢冷卻使晶粒細化，而發(fā)生過熱的工件只能報廢。26 .（ ）含Mo、W等合金元素的合金鋼，其回火脆性傾向較小。27. （ ）鑄鋼的鑄造性能比鑄鐵差，但常用于制造形狀復雜，鍛造有困難，要求有較高強度和塑性并受沖擊載荷，鑄鐵不易達到的零件。解答：1.錯。根據(jù)結構特點不同，可將合金中相公為固溶體和金屬化合物兩類。2.對。3.

30、對。對于低、中碳的亞共析鋼而言，正火與退火的目的相同；即調整硬度，便于切削加工，細化晶粒，提高力學性能，為淬火作組織準備，消除殘作內應力，防止在后續(xù)加熱或熱處理中發(fā)生開裂或形變。對于過共析鋼而言，正火是為了消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。對于普通話結構鋼而言，正火可增加珠光體量并細化晶粒，提高強度、硬度和韌性，作為最終熱處理。4.對。不同的元素對于鋼有不同的效果。5.錯。馬氏體的硬度主要取決于其含碳量，含碳增加，其硬度也隨之提高。合金元素對馬氏體的硬度影響不大，馬氏體強化的主要原因是過飽和引起的固溶體強化。6錯。C曲線越靠右，含碳量越低，淬透性越好。40Cr為含碳量為0.4%，含Cr

31、量為1.5%左右的調質鋼。T10為含碳量為1%左右的碳素工具鋼。但是淬火后45鋼香到馬氏體，T10鋼得到馬氏體加少量殘余奧氏體，硬度比45鋼高。7對。當奧氏體過冷到Ms以下時，將轉變?yōu)轳R氏體類型組織。但是馬氏體轉變時，奧氏體中的碳全部保留在馬氏休中。馬氏體轉變的特點是高速長大、不擴散、共格切變性、降溫形成、轉變不完全。8錯。所有的鑄鐵都不可以進行鍛造。9錯。鋼是隨回火溫度上升，塑性,韌性上升，強度,硬度提高。10錯。淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)（50%馬氏體+50%非馬氏體組織）的深度。11錯?；鼗鹗侵笇⒋慊痄摷訜岬紸1以下保溫后再冷卻的熱處理工藝。12錯。熱處理只能改變鑄鐵的基休組織

32、，而不能改變石黑的狀態(tài)和分布。13.錯。奧氏體是碳在-Fe中的間隙固溶體。用符號A或表示。14對。高頻表面淬火屬于表面淬火的一種。表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織的情況下，利用快速加熱將表面奧氏休化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。15錯。過冷度（T）是指理論結晶溫度（T0）與實際結晶溫度（T1）的差值，即T=T0-T1。但是冷卻速度越大，則過冷度越大，。16錯。本質晶粒度是指鋼在加熱時奧氏體晶粒的長大傾向稱為實際晶粒度，通常把鋼加熱到94010奧氏體化后，設法把奧氏體保留到室溫來判斷鋼的本質晶粒度。17錯。18錯。鋼中硫會引起熱脆性，而磷有固溶強化作用，右提高強度硬度，但是卻顯

33、著降低了鋼的韌性塑性（叫冷脆性）19對。20對。21. 錯。原子排列緊密度與晶包的致密度有關，致密度越高，原子排列越緊密。休心立方的致密度為0.68,而面心立方和密排六方的為0.74。22.對。與純金屬相比，固溶休的強度硬度高，塑性韌性低，但與金屬化全物相比其硬度要低得多，而塑性韌性要高得多。23.錯。高速工具鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀的萊氏休與樹枝狀的馬氏體加托氏體組成。反復鍛打是為了擊碎魚骨狀碳化物，使其均勻的人布于基休中。24. 對。多晶型轉變即同互異構轉變，熱處理的依據(jù)，25. 錯。發(fā)生過熱的工件可以通過重新加熱后緩慢冷卻使晶粒細化，而發(fā)生過燒的工件只能報廢。26

34、. 對。在鋼中加入W（約1%）、Mo（約0.5%）可以有效的抑制回火脆性。27. 對。三、回答下列問題1.零件設計時圖紙上為什么常以其硬度值來表示材料力學性能的要求？ 答：（1）硬度是指材料抵抗局部塑性變形的能力。（2）硬度試驗操作簡便，迅速，不會破壞零件，可用于成品件的檢測，（3）硬度是一個綜合力學性能指數(shù)，根據(jù)測量的硬度值還可以估計近似的強度值等。2說明WSn=25%的PbSn合金在下列各溫度時有哪些相組成物？有哪些組織組成物？（1）高于300； （2）剛冷卻至180，共晶轉變尚未開始； （3）在183共晶轉變剛完； （4）室溫。答：（1）高于300：相：液相，組織為PbSn溶化物（2）剛

35、冷卻至180，共晶轉變尚未開始：相為液相+相，組織為PbSn溶化物+固溶體（3）在183共晶轉變剛完：相為相和相，組織為（+）共晶組織（4）室溫：相為相和相，組織為+（+）+II。3.圖22為簡化的鐵碳合金狀態(tài)圖。試回答下列問題： （1）以相組成物填寫相圖。（標注見課本P51）（2）填空： 碳在-Fe中的固溶體 稱鐵素體，其符號為 F或 ，晶格類型是 體心立方晶格 ，性能特點是強度 硬度低 ，塑性 韌性好 。（3）碳在-Fe中的固溶體 稱奧氏體，其符號為 A或 ，晶格類型是 面心立方晶格 ，性能特點是強度 低 ，塑性 好 。（4）滲碳體是 鐵 與 碳 的 間隙固溶體 ，含碳量為 6.69 %，

36、性能特點是硬度 很高 ，脆性 韌性幾乎為“零” 。（5）ECF稱 共晶線 線，所發(fā)生的反應稱 共晶 反應，其反應式是 L4.32.11+Fe3C 得到的組織為 萊氏體（Le） 。（6）PSK稱 共析 線，所發(fā)生的反應稱 共析 反應，其反應式是 0.770.0218+Fe3C 得到的組織為 珠光體（P） 。（7） E是 碳在中的-Fe最大溶解度 點，P是 碳在-Fe中的最大溶解度 點，A1即 PSK 線，A3即 GS 線，Acm即 ES 線。4.過共析鋼的淬火溫度是多少？為什么要選擇在這一溫度？ 答：對于過共析鋼而言，淬火溫度為AC1+（3050）5.如下圖所示，確定不同冷卻速度下可能獲得的組織

37、，并比較其硬度值。答：V1線是爐冷后空冷，得到的是珠光體（P），V2是加熱后空冷，得到的是索氏體（S）或回火索氏體（S回）；V3得到的是下貝氏體、馬氏體和過冷奧氏體（B下+M+A）；V4為水冷，得到的是馬氏體和殘余奧氏體(M+A)。硬度值:PS B下830，即加熱溫度大于AC由于奧氏體晶粒粗大，含碳量提高，使淬火后馬氏體晶粒也粗大，且殘余奧氏體量增多，使鋼的硬度、耐磨性下降，脆性和變形開裂傾向增加。（2）780C下未溶碳化物較多，（3）860下殘余奧氏體量較多。（4）780C更適合淬火。T12是含碳量為1.2%的碳素工具鋼，是過共析鋼，其淬火火為AC1+（3050）C。8. 45鋼及T10鋼小

38、試件經(jīng)850C水冷、850C空冷、760C水冷、720C水冷處理后的組織各是什么？（45鋼：Ac1=730，Ac3=780C; 10鋼：Ac1=730C，Accm=800C）答： 45鋼850C水冷 850C空冷 760C水冷 720C水冷（淬火）馬氏體（正火）索氏體回火索氏體 組織不變T10鋼馬氏體+顆粒碳化物索氏體馬氏體+殘余奧氏體+顆粒碳化物組織不變9.一根直徑為6mm的45鋼圓棒，先經(jīng)過840加熱淬火，硬度為HRC55（未回火）然后從一端加熱，依靠熱傳導使45鋼圓棒上各點達到如圖所示的溫度。試問：(1)各點部位的組織是什么？（5分）(2)整個圓棒自圖示各溫度保溫后緩冷至室溫后，問各點的

39、組織是什么？若自圖示各溫度保溫后水淬至室溫，問各點的組織又是什么？（10分）答： ABCDE各點部位的組織奧氏體奧氏體鐵素體+奧氏體馬氏體+奧氏體馬氏體各溫度保溫后緩冷至室溫后鐵素體+珠光體鐵素體+珠光體馬氏體+鐵素體回火索氏體回火馬氏體各溫度保溫后水淬至室溫淬火馬氏體淬火馬氏體馬氏體+鐵索體回火索氏體回火馬氏體10. 用45鋼制造機床齒輪，其工藝路線為：鍛造正火粗加工調質精加工高頻感應加熱表面淬火低溫回火磨加工。說明各熱處理工序的目的及使用狀態(tài)下的組織。答：正火：對于低、中碳的亞共析鋼而言，正火的目的是調整硬度，便于切削加工，細化晶粒，提高力學性能，為淬火作組織準備，消除殘作內應力，防止在后

40、續(xù)加熱或熱處理中發(fā)生開裂或形變。使用組織為：鐵素體加索氏體。調質：提高力學性能，減少或消除淬火內應力，穩(wěn)定工件尺寸。使用組織：回火索氏體。高頻感應加熱表面淬火：提高表面硬度、強度、耐磨性和搞疲勞極限，獲得所需的力學性能，使心部組織具有足夠的塑韌性。使用組織：表面為回火馬氏體或鐵素體加索氏體。低溫回火：減少或消除淬火內應力，穩(wěn)定工件尺寸，獲得工藝所要的力學性能。使用組織：回火馬氏體。11某汽車齒輪選用20CrMnTi材料制作，其工藝路線如下：下料鍛造正火切削加工滲碳淬火低溫回火噴丸磨削加工。請分別說明上述、和項熱處理工藝的目的及組織。答：1正火：對于低、中碳的亞共析鋼而言，正火的目的是調整硬度，

41、便于切削加工，細化晶粒，提高力學性能，為淬火作組織準備，消除殘作內應力，防止在后續(xù)加熱或熱處理中發(fā)生開裂或形變。使用組織為：鐵素體加索氏體。2滲碳：提高工件表面硬度、耐磨性及其疲勞強度，同時保持工件心部良好的韌性和塑性。使用組織：表層為高碳回火馬氏體+顆粒碳化物+少量殘余奧氏體，心部為低碳回火馬氏體+鐵素體。3淬火：獲得馬氏體組織，提高工件的硬度，獲得相應的力學性能。使用組織：淬火馬氏體。4低溫回火：減少或消除淬火內應力，穩(wěn)定工件尺寸，獲得工藝所要的力學性能。使用組織：回火馬氏體。12合金鋼與碳鋼相比，為什么它的力學性能好？熱處理變形??？答：（1）在鋼中加入合金元素，溶于鐵素體，起固溶強化作用；合金元素進入滲碳體中，形成合金滲碳體；（2）幾乎所有合金元素都使E點和S點左移，在退火狀態(tài)下，相同含碳量的合金鋼組織中的珠光體量比碳鋼多，從而使鋼的強度和硬度提高。（3）除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移，淬透性的提高，這有利于減少零件的淬火變形和開裂傾向。（4）除Co、Al外，所有溶于奧氏體的合金元素都使Ms、Mf點下降，使鋼在淬火后的殘余奧氏體量增加。（5）合金鋼的回火溫度比相同含碳量的碳鋼高，有利于消除內應力，有效的防止了工件開裂與變形。（6）含有高W、Mo、Cr、V等元素的鋼在淬火后回火加熱時，產(chǎn)生二次硬化。