同濟大學工程材料課后習題答案上海科學技術

1、工程材料復習思考題參考答案第一章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.，主要指空位間隙原子，置換原,而在其余兩個方向上的尺寸很，而另一方向上的尺寸很小.如答: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

2、：兩相鄰亞晶粒間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.滑移部分與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

3、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，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a-Fe，丫-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；a-Fe,Cr,V屬于體心立方晶格；丫-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

4、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

5、個方向上原子排列密度不同，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，AF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

6、長率受到哪些因素的影響答: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 .在鑄造生產中，采用哪些措施控制晶粒大小在生產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，

7、熱加工冷加工.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&quo

8、t;.熱加工：將金屬加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

9、可以利用加工硬化現(xiàn)象，來提高金屬強度和硬度，如冷拔高強度鋼絲就是利用冷加工變形產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?，由于發(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?？椎牟糠?，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，產生加工硬化現(xiàn)象；反之為熱加工，產生的加工硬化現(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

10、態(tài)金屬中的枝晶和柱狀晶破碎，從而使晶粒細化，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

11、高.同時晶粒愈細，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，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，引起裂紋的過早產生和發(fā)展.因此，塑性，韌性也越好.6 .金屬經冷塑性變形后，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，產生織卞現(xiàn)象；冷壓力加工過程中由

12、于材料各部分的變形不均勻或晶粒內各部分和各晶粒間的變形不均勻，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 .已知金屬鴇，鐵，鉛，錫的熔點分別為3380c,1538C,327C,232C,試計算這些金屬的最低再結晶溫度，并分析鴇和鐵在1100c下的加工，鉛和錫在室溫(20C)下的加工各為何種加工答:T再=0.4T熔;鴇丁

13、再=0.4*(3380+273)卜273=1188.2C;鐵T再=0.4*(1538+273)卜273=451.4C;鉛T再=0.4*(327+273)-273=-33C;錫T再=0.4*(232+273)-273=-71C.由于鴇T再為1188.2C>1100C,因此屬于熱加工；鐵T再為451.4C<1100C,因此屬于冷加工；鉛T再為-33C<20C,屬于冷加工；錫T再為-710.6%C(2)按質量分類：即含有雜質元素S,P的多少分類：普通碳素鋼：SW0.055%P<0.045%優(yōu)質碳素鋼：S,PW0.0350.040%高級優(yōu)質碳素鋼：SW0.020.03%;PW0

14、.030.035%(3)按用途分類碳素結構鋼：用于制造各種工程構件，如橋梁，船舶，建筑構件等，及機器零件，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，在質量上都是優(yōu)質鋼或高級優(yōu)質鋼.牌號的表示方法：(1)普通碳素結構鋼：用Q+數(shù)字表示，"Q"為屈服點，"屈"漢語拼音，數(shù)字表示屈服點數(shù)值.若牌號后面標注字母A,B,C,D則表示鋼材質量等級不同，A,B,C,D質量依次提高，"F"表示沸騰鋼，"b"為半鎮(zhèn)靜鋼，不標"F"和"b"的為鎮(zhèn)靜

15、鋼.(2)優(yōu)質碳素結構鋼：牌號是采用兩位數(shù)字表示的，表示鋼中平均含碳量的萬分之幾.若鋼中含鎰量較高，須將鎰元素標出，（3）碳素工具鋼：這類鋼的牌號是用"碳"或叮"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.若為高級優(yōu)質碳素工具鋼則在鋼號最后附以"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，用于制作儀表外殼，汽車和拖拉機上的冷沖壓件，如汽車車身，拖拉機駕駛室等；15,20,25鋼用于制

16、作尺寸較小，負荷較輕，表面要求耐磨，心部強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鋼經熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合機械性能，即具有較高的強度和較高的塑性，韌性，用于制作軸類零件；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，承受沖擊負荷的工具，如小型沖頭，鑿子，錘子等.T9,T10,T11,用于制造要求中韌性的工具，如鉆頭，絲錐，車刀，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)

17、，塞規(guī)，樣板，錘刀，刮刀，精車刀等.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械性能，用普通碳素結構鋼制造，如Q195,Q215,Q235.車床主軸：它要求有較高的綜合機械性能，用優(yōu)質碳素結構鋼，如30,35,40,45,50.21 .指出下列各種鋼的類別，符號,數(shù)字的含義，主要特點及用途：Q235-AF,Q235-C,Q195-B,Q255-D,40,45,08,20,20R,20G,T8,T10A,T12A答:Q235-A

18、F:普通碳素結構鋼，屈服強度為235MPa的A級沸月鋼.Q235-C:屈服強度為235MPa的C級普通碳素結構鋼，Q195-B:屈服強度為195MPa的B級普通碳素結構鋼，Q255-D:屈服強度為255MPa的D級普通碳素結構鋼，Q195,Q235含碳量低，有一定強度，常扎制成薄板，鋼筋，焊接鋼管等，用于橋梁，建筑等鋼結構，也可制造普通的挪釘，螺釘，螺母，墊圈，地腳螺栓，軸套，銷軸等等,Q255鋼強度較高，塑性，韌性較好,可進行焊接.通常扎制成型鋼，條鋼和鋼板作結構件以及制造連桿，鍵，銷，簡單機械上的齒輪，軸節(jié)等.40:含碳量為0.4%的優(yōu)質碳素結構鋼.45含碳量為0.45%的優(yōu)質碳素結構鋼.

19、40,45鋼經熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合機械性能，即具有較高的強度和較高的塑性，韌性用于制作軸類零件.08:含碳量為0.08%的優(yōu)質碳素結構鋼.塑性，韌性好，具有優(yōu)良的冷成型，f能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼，汽車和拖拉機上的冷沖壓件，如汽車車身，拖拉機駕駛室等.20:含碳量為0.2%的優(yōu)質碳素結構鋼用于制作尺寸較小，負荷較輕，表面要求耐磨，心部強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)質碳素結構鋼，容器專用鋼.20G:含碳量為0.2%的優(yōu)質碳素結構鋼，鍋爐專用鋼.T8:含碳量為0.8%的碳素工具鋼.用于制造要求較高韌性，承受沖擊負荷的工

20、具，如小型沖頭，鑿子,錘子等.T10A:含碳量為1.0%的高級優(yōu)質碳素工具鋼.用于制造要求中韌性的工具，如鉆頭絲錐,車刀，沖模，拉絲模，鋸條.T12A:含碳量為1.2%的高級優(yōu)質碳素工具鋼.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)杵板，錘刀，刮刀，精車刀.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型試說明熱處理同其它工藝過程的關系及其在機械制造中的地位和作用.答：（1）為了改變鋼材內部的組織結構，以滿足對零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一種綜合的熱加工工藝過程.（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，

21、表面熱處理包括表面淬火和化學熱處理，表面淬火包括火焰加熱表面淬火和感應加熱表面淬火，化學熱處理包括滲碳，滲氮和碳氮共滲等.（3）熱處理是機器零件加工工藝過程中的重要工序.一個毛坯件經過預備熱處理，然后進行切削加工，再經過最終熱處理，經過精加工，最后裝配成為零件.熱處理在機械制造中具有重要的地位和作用，適當?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命.熱處理工藝不但可以強化金屬材料，充分挖掘材料潛力，降低結構重量，節(jié)省材料和能源，而且能夠提高機械產品質量，大幅度延長機器零件的使用壽命，做到一個頂幾個，頂十幾個.此外，通過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性能.2 .

22、解釋下列名詞：1）奧氏體的起始晶粒度，實際晶粒度，本質晶粒度；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的晶粒大小.（2）實際晶粒度：是指在某一具體的熱處理加熱條件下所得到的晶粒尺寸本質晶粒度：根據(jù)標準試驗方法，在930±10C保溫足夠時間（3-8小時）后測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械混合物.索氏體：在650600c溫度范圍內形成層片較細的珠光體.屈氏體：在600550c溫度范圍內形成片層極細的珠光體貝氏體：過飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物馬氏體：碳在a-Fe中的過飽和固溶體

23、.3）奧氏體，過冷奧氏體，殘余奧氏體；答:奧氏體：碳在中形成的間隙固溶體.過冷奧氏體：處于臨界點以下的不穩(wěn)定的將要發(fā)生分解的奧氏體稱為過冷奧氏體殘余奧氏體：M轉變結束后剩余的奧氏體.4）退火，正火，淬火，回火，冷處理，時效處理（尺寸穩(wěn)定處理）;答:退火:將工件加熱到臨界點以上或在臨界點以下某一溫度保溫一定時間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷，坑冷，灰冷）進行冷卻的一種操作.正火:將工件加熱到Ac3或Accm以上3080C,保溫后從爐中取出在空氣中冷卻.淬火:將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上3050C,保溫一定時間，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.回火:將淬火鋼重新加熱到A

24、1點以下的某一溫度，保溫一定時間后，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.時效處理：為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在110150c經過636小時的人工時效處理，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(Vk):淬火時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6)再結晶，重結晶；答:再結晶：金屬材料加熱到較高的溫度時，原子具有較大白活動能力，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，

25、把這一階段稱為"再結晶".重結晶：由于溫度變化，引起晶體重新形核，長大,發(fā)生晶體結構的改變，稱為重結晶.7)調質處理，變質處理.答:調質處理：淬火后的高溫回火.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.3 .指出A1,A3,Acm;AC1,AC3,Accm;Ar1,Ar3,Arcm各臨界點的意義.答:A1：共析轉變線，含碳量在0.026.69%的鐵碳合金冷卻到727c時都有共析轉變發(fā)生，形成P.A3:奧氏體析出鐵素體的開始線.Acm:碳在奧氏體中的溶解度曲線.AC1實際

26、加熱時的共析轉變線.AC3實際加熱時奧氏體析出鐵素體的開始線.Acm:實際加熱時碳在奧氏體中的溶解度曲線Ar1:實際冷卻時的共析轉變線.Ar3:實際冷卻時奧氏體析出鐵素體的開始線.Arcm:實際冷卻時碳在奧氏體中的溶解度曲線.4 .何謂本質細晶粒鋼本質細晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一定比本質粗晶粒鋼的細答：(1)本質細晶粒鋼：加熱到臨界點以上直到930C,隨溫度升高，晶粒長大速度很緩慢，稱本質細晶粒鋼.(2)不一定.本質晶粒度只代表鋼在加熱時奧氏體晶粒長大傾向的大小.本質粗晶粒鋼在較低加熱溫度下可獲得細晶粒，而本質細晶粒鋼若在較高溫度下加熱也會得到粗晶粒5 .珠光體類型組織有哪幾種它們在形成條件，組

27、織形態(tài)和性能方面有何特點答：(1)三種.分別是珠光體，索氏體和屈氏體.(2)珠光體是過冷奧氏體在550c以上等溫停留時發(fā)生轉變，它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間白組織.索氏體是在650600c溫度范圍內形成層片較細的珠光體.屈氏體是在600550c溫度范圍內形成片層極細的珠光體.珠光體片間距愈小，相界面積愈大，強化作用愈大，因而強度和硬度升高，同時，由于此時滲碳體片較薄，易隨鐵素體一起變形而不脆斷，因此細片珠光體又具有較好的韌性和塑性.6 .貝氏體類型組織有哪幾種它們在形成條件，組織形態(tài)和性能方面有何特點答:(1)兩種.上貝氏體和下貝氏體.(2)上貝氏體的形成溫度在600350c在顯微鏡下呈

28、羽毛狀，它是由許多互相平行的過飽和鐵素體片和分布在片間的斷續(xù)細小的滲碳體組成的混合物.其硬度較高，可達HRC4g45,但由于其鐵素體片較粗，因此塑性和韌性較差.下貝氏體的形成溫度在350cMs,下貝氏體在光學顯微鏡下呈黑色針葉狀，在電鏡下觀察是由針葉狀的鐵素體和分布在其上的極為細小的滲碳體粒子組成的.下貝氏體具有高強度，高硬度，高塑性，高韌性，即具有良好的綜合機械性能.7.馬氏體組織有哪幾種基本類型它們在形成條件，晶體結構，組織形態(tài)，性能有何特點馬氏體的硬度與含碳量關系如何答:(1)兩種，板條馬氏體和片狀馬氏體.(2)奧氏體轉變后，所產生的M的形態(tài)取決于奧氏體中的含碳量，含碳量2.5%)以外的

29、所有合金元素，都增大過冷奧氏體穩(wěn)定性，使C曲線右移，則Vk減小.(2)一定尺寸的工件在某介質中淬火，其淬透層的深度與工件截面各點的冷卻速度有關.如果工件截面中心的冷速高于Vk,工件就會淬透.然而工件淬火時表面冷速最大，心部冷速最小，由表面至心部冷速逐漸降低.只有冷速大于Vk的工件外層部分才能得到馬氏體.因此,Vk越小,鋼的淬透層越深，淬透性越好.12.將5mm的T8鋼加熱至760c并保溫足夠時間，問采用什么樣的冷卻工藝可得到如下組織：珠光體，索氏體，屈氏體，上貝氏體，下貝氏體，屈氏體+馬氏體，馬氏體+少量殘余奧氏體；在C曲線上描出工藝曲線示意圖.答：(1)珠光體：冷卻至線550c范圍內等溫停留

30、一段時間，再冷卻下來得到珠光體組織.索氏體：冷卻至650600c溫度范圍內等溫停留一段時間，再冷卻下來得到索光體組織.屈氏體：冷卻至600550c溫度范圍內等溫停留一段時間，再冷卻下來得到屈氏體組織.上貝氏體：冷卻至600350c溫度范圍內等溫停留一段時間，再冷卻下來得到上貝氏體組織.下貝氏體：冷卻至350cMs溫度范圍內等溫停留一段時間，再冷卻下來得到下貝氏體組織.屈氏體+馬氏體：以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度并小于獲得珠光體組織的最大冷卻速度連續(xù)冷卻，獲得屈氏體+馬氏體.馬氏體+少量殘余奧氏體：以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度冷卻獲得馬氏體+少量殘余奧氏體.(2)13 .退火的主要目

31、的是什么生產上常用的退火操作有哪幾種指出退火操作的應用范圍.答:(1)均勻鋼的化學成分及組織，細化晶粒，調整硬度，并消除內應力和加工硬化，改善鋼的切削加工性能并為隨后的淬火作好組織準備.(2)生產上常用的退火操作有完全退火，等溫退火，球化退火，去應力退火等.(3)完全退火和等溫退火用于亞共析鋼成分的碳鋼和合金鋼的鑄件，鍛件及熱軋型材.有時也用于焊接結構.球化退火主要用于共析或過共析成分的碳鋼及合金鋼.去應力退火主要用于消除鑄件，鍛件,焊接件冷沖壓件(或冷拔件)及機加工的殘余內應力.14 .何謂球化退火為什么過共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火答：(1)將鋼件加熱到Ac1以上3050C,保溫

32、一定時間后隨爐緩慢冷卻至600c后出爐空冷.(2)過共析鋼組織若為層狀滲碳體和網狀二次滲碳體時，不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產生淬火變形及開裂.通過球化退火，使層狀滲碳體和網狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體，以降低硬度，均勻組織，改善切削加工性.15 .確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織：1)經冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度；答:再結晶退火.目的:使變形晶粒重新轉變?yōu)榈容S晶粒，以消除加工硬化現(xiàn)象，降低了硬度，消除內應力.細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度以消除加工硬化現(xiàn)象.組織:等軸晶的大量鐵素體和少量珠光體.2)ZG35的鑄造齒輪答:完全退火.經鑄造后的齒

33、輪存在晶粒粗大并不均勻現(xiàn)象，且存在殘余內應力.因此退火目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性.組織：晶粒均勻細小的鐵素體和珠光體.3)鍛造過熱后的60鋼鍛坯；答:完全退火.由于鍛造過熱后組織晶粒劇烈粗化并分布不均勻，且存在殘余內應力.因此退火目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性.組織:晶粒均勻細小的少量鐵素體和大量珠光體.4)具有片狀滲碳體的T12鋼坯；答:球化退火.由于T12鋼坯里的滲碳體呈片狀，因此不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產生淬火變形及開裂.通過球化退火，使層狀滲碳體和網狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體以降低硬度，均勻組織，改

34、善切削加工性.組織:粒狀珠光體和土狀滲碳體.16 .正火與退火的主要區(qū)別是什么生產中應如何選擇正火及退火答:與退火的區(qū)別是加熱溫度不同，對于過共析鋼退火加熱溫度在Ac1以上3050c而正火加熱溫度在Accm以上3050c.冷速快，組織細，強度和硬度有所提高.當鋼件尺寸較小時正火后組織：S,而退火后組織:P.選擇:(1)從切削加工性上考慮切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及對刀具的磨損等.一般金屬的硬度在HB170230范圍內，切削性能較好.高于它過硬，難以加工，且刀具磨損快:過低則切屑不易斷，造成刀具發(fā)熱和磨損，加工后的零件表面粗糙度很大.對于低，中碳結構鋼以正火作為預先熱處理比較合適

35、，高碳結構鋼和工具鋼則以退火為宜.至于合金鋼，由于合金元素的加入，使鋼的硬度有所提高，故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性(2)從使用性能上考慮如工件性能要求不太高，隨后不再進行淬火和回火，那么往往用正火來提高其機械性能，但若零件的形狀比較復雜，正火的冷卻速度有形成裂紋的危險，應采用退火.(3)從經濟上考慮正火比退火的生產周期短，耗能少，且操作簡便，故在可能的條件下，應優(yōu)先考慮以正火代替退火.17 .指出下列零件的鍛造毛坯進行正火的主要目的及正火后的顯微組織：(1)20鋼齒輪(2)45鋼小軸(3)T12鋼鋰刀答:(1)目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，提高硬度，改善切削加工性.組織

36、：晶粒均勻細小的大量鐵素體和少量索氏體.(2)目的:細化晶粒，均勻組織，消除內應力.組織：晶粒均勻細小的鐵素體和索氏體.目的:細化晶粒，均勻組織消除網狀Fe3Cn,為球化退火做組織準備，消除內應力.組織:索氏體和球狀滲碳體.18 .一批45鋼試樣(尺寸15*10mm),因其組織，晶粒大小不均勻，需采用退火處理.擬采用以下幾種退火工藝；緩慢加熱至700C,保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；(2)緩慢加熱至840C,保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；緩慢加熱至1100c保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；問上述三種工藝各得到何種組織若要得到大小均勻的細小晶粒，選何種工藝最合適答：(1)因其未達到退火溫度，加熱時

37、沒有經過完全奧氏體化，故冷卻后依然得到組織，晶粒大小不均勻的鐵素體和珠光體.(2)因其在退火溫度范圍內，加熱時全部轉化為晶粒細小的奧氏體，故冷卻后得到組織，晶粒均勻細小的鐵素體和珠光體.(3)因其加熱溫度過高，加熱時奧氏體晶粒劇烈長大，故冷卻后得到晶粒粗大的鐵素體和珠光體.要得到大小均勻的細小晶粒，選第二種工藝最合適.19 .淬火的目的是什么亞共析碳鋼及過共析碳鋼淬火加熱溫度應如何選擇試從獲得的組織及性能等方面加以說明.答:淬火的目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體并配以不同溫度回火獲得各種需要的T能.亞共析碳鋼淬火加熱溫度Ac3+(3050C),淬火后的組織為均勻而細小的馬氏體.因為如

38、果亞共析碳鋼加熱溫度在Ac1Ac3之間，淬火組織中除馬氏體外，還保留一部分鐵素體，使鋼的強度,硬度降低.但溫度不能超過Ac3點過高，以防奧氏體晶粒粗化，淬火后獲得粗大馬氏體.過共析碳鋼淬火加熱溫度Ac1+(3050C),淬火后的組織為均勻而細小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織.如果加熱溫度超過Accm,滲碳體溶解過多，奧氏體晶粒粗大，會使淬火組織中馬氏體針變粗，滲碳體量減少，殘余奧氏體量增多，從而降低鋼的硬度和耐磨性.淬火溫度過高，淬火后易得到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體，使鋼的脆性增加.20 .常用的淬火方法有哪幾種說明它們的主要特點及其應用范圍.答:常用的淬火方法有單液淬火法，雙

39、液淬火法，等溫淬火法和分級淬火法.單液淬火法：這種方法操作簡單，容易實現(xiàn)機械化，自動化，如碳鋼在水中淬火，合金鋼在油中淬火.但其缺點是不符合理想淬火冷卻速度的要求，水淬容易產生變形和裂紋，油淬容易產生硬度不足或硬度不均勻等現(xiàn)象.適合于小尺寸且形狀簡單的工件.雙液淬火法：采用先水冷再油冷的操作.充分利用了水在高溫區(qū)冷速快和油在低溫區(qū)冷速慢的優(yōu)點，既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以降低工件在馬氏體區(qū)的冷速，減少組織應力，從而防止工件變形或開裂.適合于尺寸較大形狀復雜的工件.等溫淬火法：它是將加熱的工件放入溫度稍高于Ms的硝鹽浴或堿浴中，保溫足夠長的時間使其完成B轉變等溫淬火后獲得B下組織.下貝氏

40、體與回火馬氏體相比，在碳量相近，硬度相當?shù)那闆r下，前者比后者具有較高的塑性與韌性，適用于尺寸較小，形狀復雜，要求變形小，具有高硬度和強韌性的工具模具等.分級淬火法：它是將加熱的工件先放入溫度稍高于Ms的硝鹽浴或堿浴中，保溫25min,使零件內外的溫度均勻后，立即取出在空氣中冷卻.這種方法可以減少工件內外的溫差和減慢馬氏體轉變時的冷卻速度，從而有效地減少內應力，防止產生變形和開裂.但由于硝鹽浴或堿浴的冷卻能力低，只能適用于零件尺寸較小，要求變形小，尺寸精度高的工件，如模具，刀具等.21 .說明45鋼試樣(10mm)經下列溫度加熱，保溫并在水中冷卻得到的室溫組織:700C,760C,840C,11

41、00c.答:700C:因為它沒有達到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體.760C: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.840C:它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時全部轉變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體.1100C:因它的加熱溫度過高，加熱時奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體.22 .有兩個含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780c和860c并保溫相同時間，使之達到平衡狀態(tài)然后以大于VK的冷卻速度至室溫.試問：(1)哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大答;因為860c加熱溫度高加熱時形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒較粗大.(2)哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多答;因為加熱溫度860c已經超過了Accm,此時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變是非擴散型轉變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多.(3)哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多答:因為加熱溫度860C已經超過了Accm,此時碳化物全部溶于奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的M