工程材料復(fù)習(xí)資料

1、1說明45鋼試樣（V10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織：700C,760C,840C,1100C。答：700C：因?yàn)樗鼪]有達(dá)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(shí)全部轉(zhuǎn)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(shí)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。2有兩個(gè)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(shí)間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)，然后以大于vk的冷卻速度至

2、室溫。試問：（1）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？答;因?yàn)?60C加熱溫度高，加熱時(shí)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(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？答；因?yàn)榧訜釡囟?60C已經(jīng)超過了accm,此時(shí)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(zhuǎn)變是非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多。（3）哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？答：因?yàn)榧訜釡囟?60C已經(jīng)超過了accm,此時(shí)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ms和mf點(diǎn)，淬火后殘余奧氏體增多。（4）哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？答：因?yàn)榧訜釡囟?60C已經(jīng)超過了accm,

3、此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，因此加熱淬火后未溶碳化物較少（5）你認(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火后合適？為什么？答：780C加熱淬火后合適。因?yàn)楹剂繛?.2%的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳鋼淬火加熱溫度ac1+（3050C）,而780C在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，這時(shí)淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織，使鋼具有高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，而且也具有較好的韌性。說明下列牌號(hào)所屬的種類、數(shù)字及字符的意義Q23545GCr15HT200500HBWY750ZQSn10答：Q235:最低的屈服強(qiáng)度為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。45：為含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。GCr15:含Cr量為1.

4、5%左右的滾動(dòng)軸承。HT200:為最低抗拉強(qiáng)度為200MPa的灰鐵。500HBW5750:用直徑5mm的硬質(zhì)合金球壓頭在735KN（750Kgf）試驗(yàn)載荷作用下保持1015s（不標(biāo)注）測(cè)得的布氏硬度值為500。ZQSn10:含錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鑄造錫青銅。何謂碳鋼中的鐵素體、滲碳體、珠光體？他們的力學(xué)性能各有何特點(diǎn)？鐵素體一一碳在a-Fe中的間隙固溶體，軟而韌。滲碳體碳與鐵形成的間隙化合物，硬而脆。珠光體鐵素體與滲碳體形成的層片狀交替排列的機(jī)械混合物，良好的綜合力學(xué)性能。P1184、三塊形狀和顏色完全相同的鐵碳合金，分別是15鋼、60鋼和白口鑄鐵，用什么簡單方法可迅速區(qū)分它們？答：用劃痕法比

5、較它們的硬度,硬度從低到高分別為15鋼、60鋼和白口鑄鐵。5、如何通過“球化處理”使鑄鐵中石墨以球狀形態(tài)存在？球墨鑄鐵常用的熱處理工藝有哪些？答:在澆注前向鐵液中加入適量的球化劑和孕育劑，使碳呈球狀析出。球墨鑄鐵常用的熱處理工藝回火。6、試述灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵的主要用途？并說明為什么石墨形態(tài)的差異帶來性能上的差異？答：鑄鐵可分為：灰口鑄鐵。含碳量較咼（2.7%4.0%），碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，即是自然界本身所擁有的。斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點(diǎn)低（11451250C），凝固時(shí)收縮量小，抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼，減震性好。用于制造機(jī)床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件?？慑戣T鐵。由白口鑄鐵退火

6、處理后獲得，石墨呈團(tuán)絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復(fù)雜、能承受強(qiáng)動(dòng)載荷的零件。球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強(qiáng)度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽車零部件及農(nóng)機(jī)具等.P7910.淬透性、淬透層深度、淬硬度分別指的是什么？影響淬透性因素有哪些？淬透性：表明鋼淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。淬硬層深度:規(guī)定從工件表面向里至半馬氏體區(qū)（馬氏體與非馬氏體組織各占一半處）的垂直距離作為有效淬硬層深度。淬硬性：表示鋼淬火后所能獲得的最高硬度。影響淬透性因素:過冷奧氏體越穩(wěn)定，C曲線越向右移，馬氏體臨界冷卻速

7、度Vk越小，鋼的淬透性越好（越高）。它主要取決于奧氏體合金含量。什么是調(diào)質(zhì)處理？調(diào)質(zhì)處理的主要目的是什么？鋼在調(diào)制后得到什么組織？答：調(diào)質(zhì)處理：把淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。主要目的：使材料獲得良好的綜合力學(xué)性能。組織：S回火20、選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，切鋼材具有足夠的）（1）某汽車變速齒輪，要求齒面耐磨，心部強(qiáng)韌，材料選用20鋼。答:鍛造f正火f機(jī)加工f滲碳，淬火，低溫回火f精加工2）某機(jī)床變速齒輪，要求齒面耐磨，心部強(qiáng)韌要求不高，選用45鋼答:鍛造f完全退火f機(jī)加工f整體調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火）f齒面高頻表面淬火，低溫回火f精

8、加工（磨齒）（3）某車床主軸，要求良好的綜合機(jī)械性能，軸頸部分要求耐磨其硬度HRC5055,其余部分硬度為HRC2025,請(qǐng)選材，并選擇熱處理方法，簡明的工藝路線。選擇45鋼，答:鍛造f完全退火f機(jī)加工f軸整體調(diào)質(zhì)f軸頸局部高頻表面淬火，低溫回火f精加工（磨削）1.在金屬結(jié)晶過程中，細(xì)化晶粒的方法及其原理？提高冷卻速度增大過冷度可使晶粒細(xì)化。冷卻速度越大，過冷度越大。所以，控制金屬結(jié)晶時(shí)的冷卻速度就可以控制過冷度，從而控制晶粒的大小。變質(zhì)處理（孕育處理）就是在澆注前，向液體中加入某種物質(zhì)（稱變質(zhì)劑），促進(jìn)非自發(fā)形核或抑制晶核的長大速度，從而細(xì)化晶粒的方法。附加振動(dòng)在金屬液結(jié)晶過程中，也可以采用

9、機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)、電磁振動(dòng)等措施，使正在長大的晶粒破碎，從而細(xì)化晶粒。2.1）某過共析鋼工件因終鍛溫度過高,其組織中出現(xiàn)了網(wǎng)狀滲碳體,對(duì)工件的機(jī)性有何影響?采用何種工藝可將之削除.答：某過共析鋼工件因終鍛溫度過高,其組織中出現(xiàn)了網(wǎng)狀滲碳體,將使工件的強(qiáng)度下降，力學(xué)性能變壞?？梢圆捎谜鸬臒崽幚矸椒▉硐?。2）某T12鋼工件退火時(shí)，誤當(dāng)作45鋼而進(jìn)行了完全退火，其組織和性能會(huì)發(fā)生什么變化，因該工件切削加工困難,應(yīng)采用什么熱處理工藝來改善之.答：某T12鋼工件退火時(shí)，誤當(dāng)作45鋼而進(jìn)行了完全退火，其組織中出現(xiàn)了網(wǎng)狀滲碳體，將使工件的強(qiáng)度下降，力學(xué)性能變壞?？梢圆捎谜鸬臒崽幚矸椒▉硐?.試

10、說明為什么亞共析鋼必須進(jìn)行完全淬火,而過共析鋼則只能進(jìn)行不完全淬火.答：亞共析鋼必須在Ac3+30-50C加熱，進(jìn)行完全淬火，并使淬火組織中保留一定數(shù)量的細(xì)小彌散碳化物顆粒，以提高其耐磨性。而過共析鋼加熱到AC1+30-50C進(jìn)行不完全淬火，其原因在于：若碳化物完全熔入奧氏體中，馬氏體中將出現(xiàn)過多的殘余奧氏體，從而會(huì)造成多方面的害處，例如：碳含量過高，淬火后全部形成片狀馬氏體，脆性增加，且奧氏體增加，硬度下降;組織中會(huì)失去硬而耐磨的碳化物顆粒，令耐磨性降低等;而且淬火后會(huì)得到粗針狀馬氏體，顯微裂紋增多，令鋼的脆性增大;同時(shí)會(huì)令淬火應(yīng)力增大，加大工件變形開裂傾向。8.金屬晶粒大小對(duì)金屬的性能有何

11、影響?說明鑄造時(shí)細(xì)化晶粒的方法及其原理.答：金屬晶粒越細(xì)，金屬的強(qiáng)度越高，塑性和韌性也越好，反之力學(xué)性能越差。鑄造時(shí)細(xì)化晶粒的方法有：（1）增加過冷度：當(dāng)過冷度增大時(shí)，液態(tài)金屬的結(jié)晶能力增強(qiáng)，形核率可大大增加，而長大速度增加較少，因而可使晶粒細(xì)化。（2）變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，加入一些細(xì)小的變質(zhì)劑，使金屬結(jié)晶時(shí)形核率N增加，因而可使晶粒細(xì)化。（3）振動(dòng)處理：在金屬結(jié)晶時(shí)，對(duì)液態(tài)金屬附加機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)或電磁振動(dòng)等措施使已生長的晶粒因破碎而細(xì)化，同時(shí)破碎的晶粒尖端也起凈核作用，增加了形核率，使晶粒細(xì)化。10.畫出Fe-Fe3C相圖，注明各相區(qū)的相名稱，指出奧氏體和鐵素體的溶解度曲線.13

12、.現(xiàn)有下列零件及可供選擇的材料,給各零件選擇合適的材料,并選擇合適的最終熱處理方法（或使用狀態(tài)）.零件名稱:自行車架,連桿螺栓,車廂板簧,滑動(dòng)軸承,變速齒輪,機(jī)床床身,柴油機(jī)曲軸.可選材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2,T12A,40Cr,HT200,16Mn,20CrMnTi答：自行車架：16Mn焊接連桿螺栓：40Cr最終熱處理方法：調(diào)質(zhì)；車廂板簧：60Si2Mn最終熱處理方法：淬火+中溫回火；滑動(dòng)軸承：ZQSn6-6-3使用狀態(tài)：鑄造；變速齒輪：20CrMnTi最終熱處理方法：滲碳后淬火、低溫回火；機(jī)床床身：HT200最終熱處理方法：去應(yīng)力退火；柴油機(jī)曲軸：QT600

13、-2最終熱處理方法：等溫淬火。15常見的合金結(jié)構(gòu)鋼有哪些?寫出其牌號(hào),說明其一般使用時(shí)的熱處理狀態(tài)（即最終熱處理）和用途。答：常見的合金結(jié)構(gòu)鋼有：（1）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼：其中Q345是最常用的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，一般不進(jìn)行熱處理，廣泛用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、壓力容器、起重機(jī)械等鋼結(jié)構(gòu)件。（2）合金滲碳鋼：20CrMnTi是最常用的合金滲碳鋼，一般是滲碳后淬火、低溫回火，用來工作中承受較強(qiáng)烈的沖擊作用和磨損條件下的滲碳零件。（3）合金調(diào)質(zhì)鋼：40Cr是最常用的合金調(diào)質(zhì)鋼，其熱處理工藝是調(diào)質(zhì)，用來制造一些受力復(fù)雜的重要零件，如機(jī)床的主軸等。（4）合金彈簧鋼：常用的合金彈簧鋼的牌號(hào)有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA,熱成形彈簧鋼進(jìn)行淬火、中溫回火，冷成形彈簧鋼只需進(jìn)行依次去應(yīng)力退火，合金彈簧鋼主要用語制造各種彈性元件，如制作汽車的減震板彈簧等。（5）滾動(dòng)軸承鋼：目前應(yīng)用最多的有：GCr15主要用于中小型滾動(dòng)軸承；GCr15SiMn主要用于較大的滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承鋼的熱處理包括預(yù)備熱處理（球化退火）和最終熱處理（淬火+低溫回火）。16如圖是鐵碳平衡相圖。寫出ECF線、PSK線發(fā)生的相變反應(yīng)名稱及反應(yīng)式。A1線是指線，A3線是指線，Acm線是指線。計(jì)算含碳為0.45%的鐵碳合金室溫組織組成物和相的相對(duì)質(zhì)量。1148C答：ECF線：