同浙大二工程材料期末重點習(xí)題及答案

工程材料習(xí)題答案2-2常見的金屬晶格有哪幾種？試畫出它們的晶胞草圖。α-Fe和Y-Fe屬于何種晶體結(jié)構(gòu)？常見的金屬晶格：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格α－Fe屬于體心立方晶格；γ－Fe屬于面心立方晶格2-9結(jié)晶的基本條件是什么？基本規(guī)律是什么？基本條件：金屬溫度降到理論結(jié)晶溫度T。以下；基本規(guī)律：當(dāng)金屬溫度低于理論結(jié)晶溫度時，小集團會形成晶核；晶核不斷長大，當(dāng)相鄰晶體相互接觸時，只能向尚未凝固的液體部分伸展，直至全部結(jié)晶完畢。2-11鑄造生產(chǎn)中常采用哪些措施控制晶粒大?。吭嚺e例說明。=1\*GB3①提高過冷度。降低澆注溫度，如鋼模制造以及砂模加冷鐵以加快冷卻速度減小晶粒。=2\*GB3②變質(zhì)處理。向液態(tài)金屬中加入變質(zhì)劑，如在灰口鑄造中加入硅鈣合金可以細化組織中的石墨。=3\*GB3③震動、攪動。對即將凝固的金屬進行機械振動、超聲波振動和電磁攪拌。通過振動，可以使生長中的枝晶破碎，從而增加形核率減小晶粒。3-4有形狀相同的兩個Cu-Ni合金鑄件，一個含90％Ni，另一個含50％Ni，鑄件自然冷卻后，問哪一個鑄件的偏析嚴(yán)重？含50%Ni的Cu-Ni合金鑄件偏析較嚴(yán)重。在實際冷卻過程中，由于冷速較快，使得先結(jié)晶部分含高熔點組元多，后結(jié)晶部分含低熔點組元多，因為含50%Ni的Cu-Ni合金鑄件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(xué)成分不均勻現(xiàn)象要比含90%Ni的Cu-Ni合金鑄件嚴(yán)重。3-7為什么鑄造合金常選用共晶成分或接近共晶成分的合金？共晶體結(jié)晶溫度區(qū)間為零，流動性好，結(jié)晶時容易集中縮孔使鑄件致密性好，同時熔點最低。4-1何謂鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體和變態(tài)萊氏體？分別寫出它們的符號和性能特點。=1\*GB3①鐵素體（F）：碳溶于α－Fe中形成的間隙固溶體，塑性、韌性好，強度、硬度低。=2\*GB3②奧氏體（A）：碳溶于γ－Fe中形成的間隙固溶體，塑性好，硬度較低，變形抗力低。

=3\*GB3③滲碳體（Fe3C）：鐵和碳形成的具有復(fù)雜晶格的金屬化合物，硬度高，強度低，塑性韌性接近于零。

=4\*GB3④珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，強度較高，硬度適中，塑性較差。

=5\*GB3⑤萊氏體（Le）：由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物，硬度較大，塑性差。=6\*GB3⑥變態(tài)萊氏體（Le’）：珠光體和滲碳體的機械混合物，脆而硬。4-8根據(jù)Fe-Fe3C相圖，說明下列現(xiàn)象的原因：（1）低碳鋼具有較好的塑性，而高碳鋼具有較好的耐磨性和硬度；（2）在室溫下，含碳量0.8％的鋼的強度比含碳量1.2％的鋼高；（3）鋼適宜于鍛壓成形，而鑄鐵不能鍛壓，只能鑄造成形；（4）綁扎物體一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲）；而起重機吊重物用的鋼絲繩（用60、65、70、75）等鋼制成。（1）根據(jù)Fe-Fe3C相圖，\t"http://3/_blank"低碳鋼的含碳量比\t"http://3/_blank"高碳鋼低，其平衡組織中鐵素體量相對較多，而Fe3C相對較少。鐵素體是一種\t"http://3/_blank"塑性好的相，而Fe3C又硬又脆，因此低碳鋼具有較好的塑性，而高碳鋼具有較好的耐磨性和硬度。（2）含碳量0.8﹪的碳鋼室溫時的平衡組織為珠光體，珠光體在平衡的組織組成物中的強度幾乎是最高的。根據(jù)Fe-Fe3C相圖，室溫時，含碳量從0.8﹪增至1.2﹪時，碳鋼的原奧氏體晶界將形成完整的網(wǎng)狀Fe3CⅡ，即含碳量1.2﹪的碳鋼室溫時的平衡組織為P+完整的網(wǎng)狀Fe3CⅡ。完整的網(wǎng)狀Fe3CⅡ降低了珠光體P各領(lǐng)域之間結(jié)合力，使強度下降，所以在平衡條件下含碳量0.8﹪的碳鋼的強度高于含碳量1.2﹪的碳鋼的強度。（3）根據(jù)Fe-Fe3C相圖，含碳量0.4﹪的\t"http://3/_blank"碳鋼高溫時可獲單相奧氏體組織，其強度低，\t"http://3/_blank"塑性好，可以鍛造；而含碳量4﹪的生鐵不論在高溫下或在室溫下，都含有大量的基體相Fe3C，F(xiàn)e3C硬而脆，無塑性，所以含碳量4﹪的生鐵不能鍛造；含碳量4﹪的生鐵接近共晶成分。共晶體或接近共晶成分的合金的鑄造性能最好，這是因為它在恒溫下結(jié)晶(即結(jié)晶溫度區(qū)間為零)，沒有偏析，流動性好，結(jié)晶時容易形成集中縮孔，鑄件的致密性好，同時熔點又最低。因此含碳量4﹪的生鐵只能適宜鑄造成形。根據(jù)Fe-Fe3C相圖，\t"http://3/_blank"低碳鋼鐵絲和\t"http://3/_blank"高碳鋼鋼絲繩(用60、65、70、75等)的平衡組織均為F+P組織。但低碳鋼鐵絲的含碳量比高碳鋼鋼絲繩(用60、65、70、75等亞共析高碳鋼)低，因此低碳鋼鐵絲中塑性較好的先析F組織相對亞共析高碳鋼鋼絲繩多，而亞共析高碳鋼鋼絲繩中強度較高P體組織相對低碳鋼鐵絲多。這使得低碳鋼鐵絲具有較好的塑性和低的塑性變形抗力，可用于綁扎物體，而高碳鋼鋼絲繩具有較高的強度和較低但足夠防止脆斷的塑性，可用作起重機吊重物用的鋼絲繩。4-12說明下列材料牌號的含義：Q235-A·F，45,45Mn，T12，T12A,ZG200-400=1\*GB3①Q(mào)235-A·F:屈服強度為235MPa,質(zhì)量等級為A的沸騰鋼。=2\*GB3②45：含碳量為0.45%的普通含錳量優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。=3\*GB3③45Mn：含碳量為0.45%的較高含錳量優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。=4\*GB3④T12：含碳量為1.2%的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。=5\*GB3⑤T12A：含碳量為1.2%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。=6\*GB3⑥ZG200-400：最低屈服強度為200MPa，最低抗拉強度為400MPa的碳素鑄鋼。補充題：碳鋼中的P,S對鋼的性能有何影響？①P是會使鋼在室溫下塑性急劇下降，脆性增加，特別是在低溫時更加嚴(yán)重，使產(chǎn)生冷脆；②S以FeS形式存在鋼中，使鋼塑性變差。硫含量越多，鋼脆性越大。特別是FeS與Fe形成低熔點共晶體分布于晶界上，在1000℃-1200℃進行熱加工時，共晶體融化，剛才變脆，沿晶界開裂，產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象。5-3為什么細晶粒金屬的強度高，塑性、韌性又好？①強度高：晶粒越細，不僅晶界總面積越大，而且每個晶粒周圍不同尾箱的晶粒越多，因此對塑性變形抵抗力越大，則強度越高。②塑性、韌性好：晶粒越細，單位面積中的晶粒越多，金屬的總變形量分散到更多的晶粒中去，使得變形均勻。同時減少了應(yīng)力集中，也能有效阻礙裂紋擴展，因此塑性好。5-5什么是加工硬化現(xiàn)象？加工硬化有什么利弊？①加工硬化：金屬在發(fā)生塑性變形時，隨著冷變形量的增加，金屬的強度和硬度提高，而塑性韌性下降的現(xiàn)象。②利：可利用加工硬化提高金屬的強度和硬度；有利于金屬進行均勻的塑性變形；在一定程度上提高金屬零件和構(gòu)件在使用過程中的安全性。弊：使金屬的塑性降低，變形抗力增加，給金屬的進一步加工帶來困難。例如，鋼絲在冷拉過程中會越拉越硬，以至于再拉就會斷裂。6-9正火和退火的主要區(qū)別是什么？在生產(chǎn)中如何選擇正火和退火？①正火比退火冷卻速度快，不僅獲得片層距較小的珠光體，而且發(fā)生偽共析轉(zhuǎn)變，時組織中的珠光體數(shù)量增多，使中低碳鋼正火后的強度硬度韌性均比退火后高，而且塑性也不降低。②對于中低碳鋼一般選擇正火，對于高碳鋼和中碳以上合金鋼一般選擇退火。6-13為什么淬火后的鋼一般都要進行回火？按回火時溫度的不同，回火可分為哪幾種？指出各種回火后得到的組織、性能及應(yīng)用范圍。①回火目的：降低火消除淬火的應(yīng)力和脆性，防工件進一步變形或開裂；穩(wěn)定組織，以穩(wěn)定工件的尺寸和形狀；獲得工件所需的組織和性能。②低溫回火：回火組織為回火馬氏體。主要目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性前提下，減低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，提高韌性。主要處理各種中、高碳鋼的各種工模具、機械零件，如切削刃具、量具、冷沖模、滾動軸承以及滲碳、碳氮共滲和表面淬火的零件。中溫回火：回火組織為回火屈氏體。目的是獲得高屈強比，彈性極限和高韌性。主要用于彈簧和熱作模具的熱處理。高溫回火：回火組織為回火索氏體。目的是獲得