航空工程材料第3版程秀全課后參考答案

模塊1金屬材料的力學(xué)性能1.金屬材料的力學(xué)性能指的是什么性能?常用的力學(xué)性能包括哪些方面?金屈材料所見有的承受機(jī)械荷而不超過許對(duì)變形或不破壞的能力,稱為材料的力學(xué)性能。金屬的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、報(bào)性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度指標(biāo)。2.衡量金屬材料的強(qiáng)度、塑性及韌性的性能指標(biāo)有哪些.各用什么符號(hào)和單位表示?常用的力學(xué)性能包括:強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度等。強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞(過量塑性變形或斷裂)的性能。強(qiáng)度常用材料單位面積所能承受載荷的最大能力(即應(yīng)力σ,單位為Mpa)表示。塑性是指金屬材料在載荷作用下,產(chǎn)生塑性變形(永久變形)而不被破壞的能力。金屬塑性常用伸長(zhǎng)率δ和斷面收縮率ψ來表示:硬度是指材料抵抗局部變形,特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力,是衡量材料軟硬程度的指標(biāo),是一個(gè)綜合的物理量。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和維氏硬度(HV)。以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱為沖擊載荷,金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。沖擊韌性的常用指標(biāo)為沖擊韌度,用符號(hào)αk表示。疲勞強(qiáng)度是指金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。疲勞強(qiáng)度用σ–1表示,單位為MPa。3.在什么情況下使用材料的名義屈服強(qiáng)度?名義屈服強(qiáng)度的定義是什么?用于要求力學(xué)性能的金屬材料，如工程結(jié)構(gòu)用鋼、機(jī)械零件用鋼、工模具用鋼等以及作為構(gòu)件材料的其它金屬。4.伸長(zhǎng)率和斷面收縮率,哪個(gè)更能準(zhǔn)確反映材料的塑性?為什么?一般情況下,看材料的塑性,是進(jìn)行棒狀試樣熱扭轉(zhuǎn)直至斷裂.試驗(yàn)中紀(jì)錄下扭至斷裂的圈數(shù)（塑性指標(biāo)）及維持恒速扭轉(zhuǎn)的扭矩（變形抗力指標(biāo)）.旋轉(zhuǎn)的越多說明塑性越好；對(duì)于你用拉伸試驗(yàn)中的,伸長(zhǎng)率和斷面收縮率,我覺得應(yīng)該是伸長(zhǎng)率來反映吧。5.強(qiáng)度和硬度分別是從什么角度衡量材料的性能的?硬度表述的是材料表面局部抗異物壓入的能力。而強(qiáng)度表述的是宏觀的抵抗破壞的能力，比如抗拉伸強(qiáng)度，抗沖擊強(qiáng)度，抗彎曲強(qiáng)度等等。6.能否通過增加零件的尺寸來提高其彈性模量?不能，彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小。所以不能通過增大尺寸來提高彈性模量。7.什么是材料的沖擊制性,如何測(cè)量?材料抵抗沖擊載荷的能力稱為材料的沖擊性能。沖擊載荷是指以較高的速度施加到零件上的載荷。當(dāng)零件在承受沖擊載荷時(shí),瞬間沖擊所引起的應(yīng)力和變形比靜載荷時(shí)要大得多。因此,在制造這類零件時(shí),就必須考慮到材料的沖擊性能。8.研究材料斷裂制性涉及的3類基本裂紋類型是什么,分別具有什么特征?略。9.什么是疲勞斷裂?導(dǎo)致疲勞斷裂的載荷具有什么特征?疲勞斷裂是微觀裂縫在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展直至斷裂的脆性破壞。特點(diǎn):出現(xiàn)疲勞斷裂時(shí),截面上的應(yīng)力低于材料的抗拉強(qiáng)度,甚至低于屈服強(qiáng)度。同時(shí),疲勞破壞屬于脆性破壞,塑形變形很小,是一種無明顯變形的突然破壞,危險(xiǎn)性較大。過程:分為三個(gè)階段,裂紋的形成、裂紋緩慢擴(kuò)展、最后迅速斷裂。疲勞破壞的構(gòu)件斷口上面一部分呈現(xiàn)半橢圓形光滑區(qū),其余部分則為粗糙區(qū),微觀裂紋隨著應(yīng)力的連續(xù)重復(fù)作用而擴(kuò)展,裂紋兩邊的材料時(shí)而相互擠壓時(shí)而分離,形成光滑區(qū);裂紋的擴(kuò)展使截面愈益被削弱,至截面殘余部分不足以抵抗破壞時(shí),構(gòu)件突然斷裂,因有撕裂作用而形成粗糙區(qū)。10.疲勞斷口一般有幾個(gè)區(qū)域,分別具有什么特征,這些特征又是怎樣產(chǎn)生的?典型疲勞斷口具有三個(gè)形貌不同的區(qū)域—疲勞源、疲勞區(qū)及瞬斷區(qū)。(1)疲勞源是疲勞裂紋萌生的策源地,疲勞源區(qū)的光亮度最大,因?yàn)檫@里在整個(gè)裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展過程中斷面不斷摩擦擠壓,故顯示光亮平滑,另疲勞源的貝紋線細(xì)小。(2)疲勞區(qū)的疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展所形成的斷口區(qū)域,是判斷疲勞斷裂的重要特征證據(jù)。特征是:斷口比較光滑并分布有貝紋線。斷口光滑是疲勞源區(qū)域的延續(xù),但其程度隨裂紋向前擴(kuò)展逐漸減弱。貝紋線是由載荷變動(dòng)引起的,如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的開動(dòng)與停歇,偶然過載引起的載荷變動(dòng),使裂紋前沿線留下了弧狀臺(tái)階痕跡。(3)瞬斷區(qū)是裂紋最后失穩(wěn)快速擴(kuò)展所形成的斷口區(qū)域。其斷口比疲勞區(qū)粗糙,脆性材料為結(jié)晶狀斷口,韌性材料為纖維狀斷口。11.什么是做疲勞極限?怎樣提高構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度?“所謂提高疲勞強(qiáng)度，通常是指在不改變構(gòu)件的基本尺寸和材料的前提下，通過降低影響構(gòu)件疲勞極限因素的影響來提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度。也即主要通過消除或降低零件上的應(yīng)力集中和附加應(yīng)力，改善表面質(zhì)量，等等，提高構(gòu)件的疲勞極限。減應(yīng)力集中中一對(duì)于零件上截面變化處，如孔、鍵槽、過渡圓角、螺紋等處要注意截面變化不可突然，孔的邊緣、過渡圓角處應(yīng)圓滑，表而要光潔。12.什么是金屬材料的蠕變斷裂?一般分為哪幾個(gè)過程?金屬材料在蠕變過程中可發(fā)生不同形式的斷裂，按照斷裂時(shí)塑性變形量大小的順序，可將蠕變斷裂分為如下三個(gè)類型：沿晶蠕變斷裂、穿晶蠕變斷裂、延縮性斷裂。軸拉伸的蠕變曲線可以分為三個(gè)階段：（1）第一階段，初始蠕變階段。位錯(cuò)微觀結(jié)構(gòu)不斷擴(kuò)展使應(yīng)變速率不斷降低。（2）第二階段，穩(wěn)態(tài)蠕變階段。變形與回復(fù)機(jī)制達(dá)到平衡，產(chǎn)生了穩(wěn)定的應(yīng)變速率。蠕變速率變?yōu)槌?shù)，最小蠕變速率出現(xiàn)在此階段。（3）第三階段，加速蠕變階段。有效橫截面的降低促使應(yīng)變速率持續(xù)增長(zhǎng)，直到斷裂失效。模塊2金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)1.解釋名詞:晶體、非晶體、晶格、晶胞、晶格常數(shù)、晶粒、晶界、單晶體、多晶體。物質(zhì)在熔解和凝固過程中,固態(tài)和液態(tài)并存時(shí),溫度保持不變,這類固態(tài)物質(zhì)叫做晶體。質(zhì)在熔解和凝固過程中,其溫度不斷變化,沒有明顯的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn),這類固態(tài)物質(zhì)叫做非晶體。晶格是指把原子看成是一個(gè)結(jié)點(diǎn),用假想的線條把將結(jié)點(diǎn)連接起來構(gòu)成的空間格子。晶胞是晶格中一個(gè)完全能代表晶格特征的最小的幾何單元。晶格常數(shù)是晶胞中各棱邊的長(zhǎng)度a、b、c及各棱邊之間的夾角α、β、γ稱為晶格常數(shù)。晶粒是指多晶體中每一個(gè)小的單晶體。晶界是指晶粒與晶粒之間的界面。將任何兩個(gè)晶體學(xué)位向不同的晶粒隔開的那個(gè)內(nèi)界面稱為晶界。只有一個(gè)晶粒組成的金屬稱為單晶體。由許多晶粒組成的金屬稱為多晶體。2.解釋名詞:合金、組元、合金系、相和組織。合金:就是由兩種與兩種以上得金屬與非金屬元素或金屬與非金屬元素組成得具有金屬性質(zhì)得物質(zhì)。組元:就是組成合金得最基本得物質(zhì)。相:在金屬或合金中,凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其她部分有界面分開得均勻組成部分稱為相。組織:在顯微鏡下所觀察到得晶粒得大小、形態(tài)與分布叫作顯微組織。3.什么是固溶體、置換固溶體和間隙固溶體?合金在固態(tài)下，組元間仍能互相溶解而形成的均勻相，稱為固溶體。固溶體分為置換固溶體和間隙固溶體兩類。置換固溶體：若溶質(zhì)原子代替一部分溶劑原子而占據(jù)溶劑中的某些結(jié)點(diǎn)位置，稱為置換固溶體。間隙固溶體：溶質(zhì)原子在溶劑晶格中并不占據(jù)晶格結(jié)點(diǎn)的位置，而是在結(jié)點(diǎn)間的空隙中，這種形式的固溶體稱為間隙固溶體。4.常見的金屬晶格類型有哪些?繪圖說明其特征。常見的金屬晶格類型有三種:(1)體心立方晶格。它的晶胞是一個(gè)立方體,在立方晶胞的八個(gè)頂點(diǎn)和中心各有一個(gè)原子。(2)面心立方晶格。它的晶胞是一個(gè)立方體,在立方晶胞的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)面的中心各有一個(gè)原子。(3)密排六方晶格。它的晶胞是六棱柱體,在棱柱體的十二個(gè)棱角上,上下兩個(gè)而的中心各有一個(gè)原子。繪圖略。5.為什么單晶體呈各向異性,而多晶體無各向異性?單晶體中，由于各晶面和各晶向上的原子排列的密度不同，因而同一晶體的不同晶面和晶向上的各種性能不同。多晶體中因?yàn)榇罅课⑿〉木ЯＶg位向不同，因此在某一方向上的性能，只能表現(xiàn)出這些晶粒在各個(gè)方向上的平均性能，實(shí)際是“偽各向同性”。6.什么是刃型位錯(cuò)?位錯(cuò)密度對(duì)金屬的力學(xué)性能有什么影響?位錯(cuò)線與伯格斯矢量垂直的位錯(cuò)是刃型位錯(cuò)。如果位錯(cuò)密度趨于零,金屬的力學(xué)性能非常高；或者位錯(cuò)的密度非常高,并受到阻礙,金屬的強(qiáng)度變大.如果可以滑移的位錯(cuò)密度大,金屬的塑性好。7.試闡述固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化的原理,并說明它們的區(qū)別。1）固溶強(qiáng)化是隨著溶質(zhì)濃度的增加，晶格畸變?cè)龃?，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的能力增加，因此，材料的強(qiáng)度和硬度提高；位錯(cuò)強(qiáng)化是隨著位錯(cuò)密度的增加，由于位錯(cuò)之間的交互作用增強(qiáng)，導(dǎo)致位錯(cuò)纏結(jié)和釘軋，對(duì)滑移的阻力增加，使塑性變形抗力顯著升高，因此，材料的強(qiáng)度和硬度提高；細(xì)晶強(qiáng)化是晶粒越細(xì)小，晶界面積越多，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的能力超強(qiáng)，因此，材料的強(qiáng)度和硬度越高；彌散強(qiáng)化屬于第二相強(qiáng)化，原理是位錯(cuò)經(jīng)過（繞過或切過）第二相時(shí)，受到較大的阻力作用，因此，材料的強(qiáng)度和硬度提高。2）主要區(qū)別是固溶強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化時(shí)，材料的強(qiáng)度和硬度提高，但塑性與韌性下降；而細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化時(shí)，材料的強(qiáng)度和硬度提高同時(shí)，塑性與韌性也提高。8.什么是過冷度?過冷度與冷卻速度有什么關(guān)系?過冷度對(duì)鑄件晶粒大小有什么影響?金屬液的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度,這種現(xiàn)象稱為過冷。冷卻速度越快,過冷度越大。過冷度越大,晶粒越細(xì)小。9.晶核有幾種?非自發(fā)形核對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有什么作用?晶核的形成有兩種方式。若液相中各個(gè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)新相晶核的幾率是相同，稱為均勻形核。若在液相中，新相優(yōu)先在某些區(qū)域內(nèi)形核，則稱為非均勻形核。10.如果其他條件相同,試比較下列鑄造條件下鑄件晶粒大小。(1)金屬型澆注與砂型澆注。(2)澆注溫度較高些與澆注溫度較低此。(3)鑄成薄壁件與鑄成厚壁件。(4)厚大鑄件的表面部分與中心部分。(1)砂型澆注比金屬型澆注的晶粒小:因?yàn)樯靶蜐沧⒅杏须s質(zhì)滲入,形成晶粒細(xì)化;(2)略；(3)鑄成薄件比鑄成厚件的晶粒小:以為薄件的冷卻速度快,冷卻度大,使得晶粒細(xì)化;(4)略。11.已知A(熔點(diǎn)為657C)和B(熔點(diǎn)為1430C)在液態(tài)無限互溶,固態(tài)時(shí)互不相溶,在577C時(shí),=12.6%的合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,要求如下。(1)粗略畫出AB合金相圖。(2)分析B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%12%、60%合金的結(jié)晶過程。參考答案：略。12.試分析二元合金(Cu-Ni)相圖。(1)寫出圖中主要點(diǎn)、線、區(qū)的含義及各個(gè)區(qū)域相的名稱。(2)分析wuw=50%的合金的結(jié)晶過程。參考答案：略。13.金屬塑性變形最基本的方式有哪幾種?說明滑移變形的原理?；?、孿生和扭折。在滑移面上沿滑移方向的分切應(yīng)力超過臨界分切應(yīng)力會(huì)發(fā)生滑移變形。14.多晶體塑性變形有什么特點(diǎn)?為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高,塑性、韌性也好?多晶體中,由于晶界上原子排列不很規(guī)則,阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng),使變形抗力增大。金屬晶粒越細(xì),晶界越多,變形抗力越大,金屬的強(qiáng)度就越大。多晶體中每個(gè)晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應(yīng)力方向(稱晶粒處于軟位向),另一些晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應(yīng)力方向相差較大(稱晶粒處于硬位向)。在發(fā)生滑移時(shí),軟位向晶粒先開始。當(dāng)位錯(cuò)在晶界受阻逐漸堆積時(shí),其他晶粒發(fā)生滑移。因此多晶體變形時(shí)晶粒分批地逐步地變形,變形分散在材料各處。晶粒越細(xì),金屬的變形越分散,減少了應(yīng)力集中,推遲裂紋的形成和發(fā)展,使金屬在斷裂之前可發(fā)生較大的塑性變形,從而使金屬的塑性提高。由于細(xì)晶粒金屬的強(qiáng)度較高、塑性較好,所以斷裂時(shí)需要消耗較大的功,因而韌性也較好。因此細(xì)晶強(qiáng)化是金屬的一種很重要的強(qiáng)韌化手段。15.金屬經(jīng)冷塑性變形后,組織和性能發(fā)生什么變化?①晶粒沿變形方向拉長(zhǎng),性能趨于各向異性,如縱向的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等；②晶粒破碎,位錯(cuò)密度增加,產(chǎn)生加工硬化,即隨著變形量的增加,強(qiáng)度和硬度顯著提高,而塑性和韌性下降;③織構(gòu)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(huì)被破碎拉長(zhǎng),而且各晶粒的晶格位向也會(huì)沿著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果金屬中每個(gè)晶粒的晶格位向趨于大體一致,產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象;④冷壓力加工。16.列舉生產(chǎn)和生活中的實(shí)例來說明加工硬化現(xiàn)象及其利弊。金屬材料隨著塑性變形程度的增加，其強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。加工硬化有利方面：⑴、是強(qiáng)化金屬材料的重要手段。如防銹鋁、黃銅、鉻鎳不銹鋼等，可以通過加工硬化來提高強(qiáng)度。⑵、工件能夠成型的重要因素。如沖壓零件時(shí)，r處變形最大，首先產(chǎn)生加工硬化，隨后的變形轉(zhuǎn)移到其他部分，便可得到壁厚均勻的沖壓件。加工硬化不利方面：給機(jī)械加工和壓力加工帶來困難及耐蝕性降低等。17.用冷拔銅絲作導(dǎo)線,冷拔之后應(yīng)如何處理?為什么?應(yīng)采取回復(fù)退火（去應(yīng)力退火）處理：即將冷變形金屬加熱到再結(jié)晶溫度以下某一溫度，并保溫足夠時(shí)間，然后緩慢冷卻到室溫的熱處理工藝。原因：銅絲冷拔屬于再結(jié)晶溫度以下的冷變形加工，冷塑性變形會(huì)使銅絲產(chǎn)生加工硬化和殘留內(nèi)應(yīng)力，該殘留內(nèi)應(yīng)力的存在容易導(dǎo)致銅絲在使用過程中斷裂。因此，應(yīng)當(dāng)采用去應(yīng)力退火使冷拔銅絲在基本上保持加工硬化的條件下降低其內(nèi)應(yīng)力（主要是第一類內(nèi)應(yīng)力），改善其塑性和韌性，提高其在使用過程的安全性。18.殘余應(yīng)力有哪幾類,是如何形成的?殘余應(yīng)力有什么利整?殘余應(yīng)力分為三類：第一類殘余應(yīng)力存在與變形體各區(qū)域之間；第二類殘余應(yīng)力存在于各晶粒之間；第三類殘余應(yīng)力存在于晶粒內(nèi)部。殘余應(yīng)力引起的后果：⑴具有殘余應(yīng)力的物體再承受塑性變形時(shí)，其應(yīng)力分布及內(nèi)部應(yīng)力分布更不均勻。⑵縮短制品的使用壽命，當(dāng)外載作用下的工作應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加超過材料的強(qiáng)度時(shí)，會(huì)使零件破壞，設(shè)備出現(xiàn)故障。⑶使在制品的尺寸和形狀發(fā)生變化。當(dāng)殘余應(yīng)力的平衡受到破壞時(shí)，相應(yīng)部分的彈性變形也發(fā)生變化，從而引起尺寸和形狀的變化。⑷增加塑性變形抗力，降低塑性、沖擊韌性及抗疲勞強(qiáng)度。⑸降低制品表面耐蝕性，具有殘余應(yīng)力的金屬在酸液中或其他溶液中的溶解速度加快。殘余應(yīng)力一般是有害的，特別是表面層中具有殘余拉應(yīng)力的情況。但當(dāng)表面層具有殘余壓應(yīng)力時(shí)，可以顯著提高材料的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，反而可提高其使用性能。殘余應(yīng)力的消除方法：熱處理法，機(jī)械處理方法。19.用冷拉強(qiáng)化彈簧鋼絲制成的鋼絲繩來吊裝大型工件進(jìn)出加熱爐會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?為什么?因鋼絲繩冷拉成形后,產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象,強(qiáng)度和硬度都有所提高,但加熱至1000oC后,造成了再結(jié)晶退火,使鋼絲繩的力學(xué)性能下降,導(dǎo)致鋼絲繩斷裂。20.金屬鑄件產(chǎn)生晶粒粗大現(xiàn)象能否通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒?為什么?金屬鑄件在鑄型屮冷卻,冷卻速度一般較低,導(dǎo)致過冷度小,晶粒往往比較粗大,但是不能通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒,因?yàn)殍T件沒冇經(jīng)過冷塑性變形,不能發(fā)生再結(jié)晶過程;同時(shí),鑄件加熱到再結(jié)晶溫度不會(huì)發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,從熱處理角度來看沒有細(xì)化的條件。21.冷塑性變形與熱塑性變形后的金屬能否根據(jù)其纖維組織加以區(qū)分?可以通過顯微組織來判斷是冷塑性變形還是熱塑性變形,冷塑性變形后的晶粒形狀呈扁平形或長(zhǎng)條形,熱塑性變形后的晶粒是等軸晶粒。模塊3鐵碳合金1.什么是金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變?有什么實(shí)際意義?試以工業(yè)純鐵為例說明金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變。金屬在固態(tài)下隨溫度的變化,由一種晶格變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象,稱為金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變。液態(tài)純鐵冷卻到1538℃時(shí),結(jié)晶成具有體心立方晶格的δ-Fe;繼續(xù)冷到1394℃時(shí)發(fā)生同素異晶的轉(zhuǎn)變,體心立方晶格δ-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц瘭?Fe;再繼續(xù)冷卻到912℃時(shí),γ-Fe又轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格的α-Fe。純鐵變?yōu)楣虘B(tài)后發(fā)生了兩次同素異晶轉(zhuǎn)變。2.解釋下列概念,并說明其性能和顯微組織特征。鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體鐵素體即α-Fe和以它為基礎(chǔ)的固溶體，具有體心立方點(diǎn)陣。亞共析成分的奧氏體通過先共析析出形成鐵素體。這部分鐵素體稱為先共析鐵素體或組織上自由的鐵素體。隨形成條件不同，先共析鐵素體具有不同形態(tài)，如等軸形、沿晶形、紡錘形、鋸齒形和針狀等。鐵素體還是珠光體組織的基體。在碳鋼和低合金鋼的熱軋（正火）和退火組織中，鐵素體是主要組成相；鐵素體的成分和組織對(duì)鋼的工藝性能有重要影響，在某些場(chǎng)合下對(duì)鋼的使用性能也有影響。奧氏體簡(jiǎn)介英文名稱：austenite晶體結(jié)構(gòu)：面心立方（fcc）字母代號(hào)：A、γ定義：碳及各種化學(xué)元素在γ－Fe中形成的固溶體命名：為紀(jì)念英國冶金學(xué)家羅伯茨-奧斯汀(1843～1902)對(duì)金屬科學(xué)中的貢獻(xiàn)而命名。微觀表述：γ－Fe為面心立方晶體，其最大空隙為0.51×10－8cm，略小于碳原子半徑，因而它的溶碳能力比α－Fe大，在1148℃時(shí)，γ－Fe最大溶碳量為2.11%，隨著溫度下降，溶碳能力逐漸減小，在727℃時(shí)其溶碳量為0.77%。性能特點(diǎn)：奧氏體是一種塑性很好，強(qiáng)度較低的固溶體，具有一定韌性。不具有鐵磁性。因此，分辨奧氏體不銹鋼刀具(常見的18－8型不銹鋼）的方法之一就是用磁鐵來看刀具是否具有磁性。滲碳體（cementite）——鐵碳合金按亞穩(wěn)定平衡系統(tǒng)凝固和冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)析出的Fe3C型碳化物。分為一次滲碳體（從液體相中析出）、二次滲碳體（從奧氏體中析出）和三次滲碳體（從鐵素體中析出）。滲碳體：晶體點(diǎn)陣為正交點(diǎn)陣，化學(xué)式近似于碳化三鐵的一種間隙式化合物。珠光體：奧氏體從高溫緩慢冷卻時(shí)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的，其立體形態(tài)為鐵素體薄層和碳化物(包括滲碳體)薄層交替重疊的層狀復(fù)相物萊氏體：高碳的鐵基合金在凝固過程中發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏體和碳化物(或滲碳體)所組成的共晶體。3.什么是共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變?試以鐵碳合金為例,說明其轉(zhuǎn)變過程及顯微組織特征。合金的共析轉(zhuǎn)變是一定成分的固相,在一定溫度下,同時(shí)析出兩種或兩種以上一定成分的新固相的轉(zhuǎn)變。對(duì)于鐵碳合金,共析轉(zhuǎn)變是碳含量為0.77%的奧氏體在727C同時(shí)析出一定成分的鐵素體和滲碳體的轉(zhuǎn)變。反應(yīng)式為:AsEFpFesC顯微組織的特征:由于鐵素體和滲碳體在恒溫下同時(shí)析出,兩相互相制約生長(zhǎng),因此,形成鐵素體和滲碳體層片交替排列的細(xì)密的機(jī)械混合物——珠光體。合金的共晶轉(zhuǎn)變是一定成分的液相在一定溫度下同時(shí)析出兩種或兩種以上一定成分的不同固相的轉(zhuǎn)變。對(duì)于鐵碳合金,共晶轉(zhuǎn)變是碳含量為4.3%的液相在1148C同時(shí)析出碳含量為2.11%的奧氏體和滲碳體的轉(zhuǎn)變。4.默畫簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖,說明圖中的特性點(diǎn)、特性線的舍義,并填寫各區(qū)域的相和組織組成物。參考答案：略。5.根據(jù)Fe-Fe3C相圖,確定下列4種鋼在給定溫度時(shí)的顯微組織,如表3-4所示。參考答案：略。6.同樣形狀和大小的3塊鐵碳合金,其成分分別為wc=0.2%、wc=0.65%、wc=4.0%，用什么方法可迅速將它們區(qū)分開來?硬度法、斷口法、金相法等。7.根據(jù)Fe-Fe3C相圖解釋下列現(xiàn)象。(1)在進(jìn)行熱軋和鍛造時(shí)，通常將鋼材加熱到1000C~1250C。(2)鋼鐘釘一般用低碳鋼制作。(3)在1100C時(shí),wc=0.4%的鋼能進(jìn)行銀造,而wc=4.0%的鑄鐵不能鍛造。(4)在室溫下,wc=0.9%的碳鋼比wc=1.2%的碳鋼強(qiáng)度高。(5)鉗工鋸削70鋼、T10鋼、T12鋼比鋸20鋼、30鋼費(fèi)力鋸條易磨鈍。(6)綁扎物件一般用鐵絲(鍍鋅低碳鋼絲),而起重機(jī)吊重物時(shí)卻用鋼絲繩(60鋼、65鋼70鋼等制成)。(1)此區(qū)域?yàn)閱蜗鄪W氏體,相對(duì)較軟,易變形；(2)低碳鋼塑性較好；略。8.鋼中常存的雜質(zhì)有哪些?硫、磷對(duì)鋼的性能有哪些影響?鋼中常存在雜質(zhì)指的是硫和磷他們對(duì)鋼的影響是：當(dāng)磷的含量偏高時(shí),則鋼有較高的冷脆性——即鋼在低溫下呈現(xiàn)的耐沖擊值明顯降低的現(xiàn)象當(dāng)硫的含量偏高時(shí),則鋼會(huì)出現(xiàn)熱脆性——即鋼在較高溫下呈現(xiàn)的耐沖擊值明顯降低的現(xiàn)象。9.碳鋼常見的分類方法有哪些?試說明20鋼45鋼、60鋼0215-A鋼、0235-B鋼、T8鋼、T10A鋼、T12鋼、ZG310-570鋼的名稱及鋼中數(shù)字與符號(hào)的含義,并寫出每個(gè)牌號(hào)鋼的一兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例。按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)鋼三類.碳素結(jié)構(gòu)鋼又可分為建筑結(jié)構(gòu)鋼和機(jī)器制造結(jié)構(gòu)鋼兩種.按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（ΩC≤0.25%）,中碳鋼（ΩC0.25%-0.6%）和高碳鋼（ΩC>0.6%）按磷、硫合量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼（含磷、硫較高）、優(yōu)質(zhì)碳素鋼（含磷、硫較低）和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（含磷、硫更低）一般碳鋼中含碳量越高則硬度越高,強(qiáng)度也就高,但塑性降低.一．碳鋼的分類1.按碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分：低碳鋼（C：≤0.25％）中碳鋼（C：0.25％≤C≤0.6％）高碳鋼（C：＞0.6％）含碳量越高,硬度、強(qiáng)度越大,但塑性降低2.按鋼的質(zhì)量分（主要是雜質(zhì)硫、磷的含量）：普通碳素鋼（S≤0.055％,P≤0.045％)優(yōu)質(zhì)碳素鋼（S≤0.040％,P≤0.040％)高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼（S≤0.030％,P≤0.035％)3.按用途分：碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于橋梁、船舶、建筑構(gòu)件、機(jī)器零件等碳素工具鋼：主要用于刀具、模具、量具等二．碳鋼的牌號(hào)與用途1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等.數(shù)字表示最低屈服強(qiáng)度.Q195、Q215、Q235塑性好,可軋制成鋼板、鋼筋、鋼管等.Q255、Q275可軋制成型鋼、鋼板等.2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：鋼號(hào)以碳的平均質(zhì)量萬分?jǐn)?shù)表示.如20＃、45＃等.20＃表示含C：0.20%（萬分之20）.用途：主要用于制造各種機(jī)器零件3.碳素工具鋼：鋼號(hào)以碳的平均質(zhì)量千分?jǐn)?shù)表示,并在前冠以T.如T9、T12等.T9表示含C：0.9%（千分之9）用途：主要用于制造各種刀具、量具、模具等4.鑄鋼：鑄鋼牌號(hào)是在數(shù)字前冠以ZG,數(shù)字代表鋼中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以萬分?jǐn)?shù)表示）.如ZG25,表示含C：0.25%.用途：主要用于制造形狀復(fù)雜并需要一定強(qiáng)度、塑性和韌性的零件,如齒輪、聯(lián)軸器等.二．鐵及鐵基合金在碳鋼中加入一種或多種合金元素,形成的鋼稱之為合金鋼。10.隨著鋼中含碳量的增加,鋼的力學(xué)性能如何變化?為什么?隨著鐵碳合金的碳含量增大,其室溫組織按F→F+P→P→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+Ld′→Ld′→Ld′+Fe3CⅡ→Fe3C的順序變化。而P和Ld′都是F和Fe3C的機(jī)械混合物。所以,可以認(rèn)為鐵碳合金組織是隨著碳含量增大從F→F+Fe3C→Fe3C變化,并且兩者相對(duì)量的變化規(guī)律亦呈直線關(guān)系。鐵素體強(qiáng)度、硬度低,但塑性、韌性好,起基體相作用;滲碳體則很硬脆,是強(qiáng)化相。因此,隨著碳含量的增加,鐵碳合金的硬度越來越高,而塑性、韌性越來越低。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的碳含量wC與力學(xué)性能之間的關(guān)系曲線,可見韌性曲線k值下降的幅度比塑性指標(biāo)和要快,這說明韌性指標(biāo)對(duì)滲碳體量的增加更敏感。硬度的變化基本上是隨碳含量的增加呈直線上升。而強(qiáng)度是一個(gè)對(duì)組織形態(tài)很敏感的力學(xué)性能,在亞共析區(qū),因?yàn)橹挥需F素體和滲碳體兩種組織的相對(duì)量變化,強(qiáng)度基本上是隨碳量增加而直線上升;當(dāng)碳含量超過0.77%而進(jìn)入過共析區(qū)時(shí),其組織為珠光體滲碳體,由于有游離滲碳體的存在,使強(qiáng)度的增加趨緩;另外,二次滲碳體是在原先奧氏體的晶界處析出的,當(dāng)wC超過0.9%后,隨著碳含量增加,滲碳體含量增多,逐漸形成網(wǎng)狀,大大削碳鋼的力學(xué)性能與碳含量的關(guān)系弱了晶粒間的結(jié)合力,使強(qiáng)度急劇降低。因此在wC為0.9%處出現(xiàn)強(qiáng)度最大值,隨后強(qiáng)度則不斷下降。11.wc>0.6%的碳鋼,其鑄造性能比wc<0.6%的碳鋼差,但為什么wc=4.3%的鑄鐵的鑄造性能好于碳鋼?參考答案：略。12.什么是鑄鐵?鑄鐵與鋼相比有何優(yōu)點(diǎn)?鑄鐵是指以鐵、碳、硅等組成的合金的總稱。與鋼相比鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能；良好的切削加工性能；較好的耐磨性和減振性；較好的缺口敏感性；價(jià)格低廉；但抗拉強(qiáng)度較低。13.解釋概念:白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵、石墨化、孕育處理。白口鑄鐵主要用于制造耐磨性要求較高的零部件,例如刀片和切割工具?；铱阼T鐵是一種具有良好機(jī)械性能的鑄鐵,其強(qiáng)度較高,同時(shí)也具有較好的抗腐蝕性能。麻口鑄鐵是是介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間的一種鑄鐵。石墨化:鑄鐵中碳原子析出石墨的過程。孕育處理是指在凝固過程中,向液態(tài)金屬中添加少量其它物質(zhì),促進(jìn)形核、抑制生長(zhǎng),達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。14.灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵在組織上的根本區(qū)別是什么?其組織對(duì)力學(xué)性能有什么影響?1，灰鑄鐵：碳主要由片狀石墨出現(xiàn)的鑄鐵成為灰鑄鐵，斷口為暗灰色。生產(chǎn)簡(jiǎn)便，成本較低，具有耐磨減振的性能，易于鑄造，是應(yīng)用最廣泛的鑄造合金。顯微組織由：金屬基體（珠光體，鐵素體，珠光體加鐵素體三種）和石墨片組成。a強(qiáng)度性能較差b減摩性好c減振性好d缺口敏感性小e鑄造和切削性能良好（唯一可干式切削的材料）。不能鍛造，焊接性能極差。2，可鍛鑄鐵：它是將白口鑄鐵坯件經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間高溫退火得到的韌性較好的鑄鐵。由于團(tuán)絮狀石墨對(duì)基體的破壞作用減輕，因而它必灰鑄鐵強(qiáng)度韌性明顯提高。3，球墨鑄鐵：石墨大部或全部成球狀的鑄鐵。有較高的強(qiáng)度和塑性。4，蠕墨鑄鐵：大部分石墨成蠕蟲狀的鑄鐵。蠕蟲狀的石墨介于片狀石墨和球狀石墨之間，既有共晶團(tuán)內(nèi)石墨相互連接的片狀結(jié)構(gòu)，又有頭部較圓，類似球墨的形狀。它強(qiáng)度較高，壁厚敏感性較小，鑄造性能良好，屈強(qiáng)比較高，沖擊韌性較高，耐磨。15.為什么鑄鐵牌號(hào)不用化學(xué)成分表示,而用力學(xué)性能表示?因?yàn)殍T鐵的性能不僅取決于化學(xué)成分，還與鑄件的壁厚密切相關(guān)，鑄件壁厚又涉及冷卻速度，因此它的牌號(hào)以力學(xué)性能表示.16.鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和硬度主要取決于什么?如何提高鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和硬度?鑄鐵的抗拉強(qiáng)度高,其硬度是否也一定高?為什么?主要影響抗拉強(qiáng)度的是組成組織，珠光體含量越多，抗拉強(qiáng)度越高，硬度隨著珠光體、碳化物、磷共晶、馬氏體、貝氏體的數(shù)量增加而增加。正常鑄件可以通過提高珠光體數(shù)量和珠光體片層厚度來提高強(qiáng)度和硬度，如果允許也可采用熱處理的方法。17.灰口鑄鐵件薄壁處常出現(xiàn)高硬度層,使機(jī)加工困難,請(qǐng)說明高硬度層產(chǎn)生的原因及消除的方法。原因:鑄件冷卻時(shí),在表層和薄壁處,由于冷卻速度較快,達(dá)不到石墨化,往往產(chǎn)生白口,碳以Fe3C形式存在,導(dǎo)致組織硬化而脆加工性能差,易剝落;方法:去白口處理,軟化退火,在850℃-950℃高溫保持1-2h,以消除白口,降低硬度,改善加工性。18.為什么可鍛鑄鐵適合制造薄壁零件,而球墨鑄鐵不適合制造這類零件?可鍛鑄鐵的力學(xué)性能接近于同類基體的球墨鑄鐵,但與球墨鑄鐵相比,具有鐵水處理簡(jiǎn)易、質(zhì)量穩(wěn)定、廢品率低等優(yōu)點(diǎn)。因此,生產(chǎn)中常用可鍛鑄鐵制作一些截面較薄的零件,而如果用球墨鑄鐵鑄造,易于形成白口。19.為什么鑄鐵的含碳量通常要選擇接近共晶成分的?20.下列牌號(hào)表示什么鑄鐵,其符號(hào)和數(shù)字表示什么含義?HT1500T450-10KTH300-06KT7550-04字母后面的兩組數(shù)字分別表示其最小的抗拉強(qiáng)度值(MPa)和伸長(zhǎng)率(%)。如：KTH300-06:鐵素體和團(tuán)絮石墨;KTZ550-04:珠光體和團(tuán)絮狀石墨。21.下列說法是否正確?為什么?(1)通過熱處理可將片狀石墨變成球狀石墨,從而改善鑄鐵的力學(xué)性能。(2)可鍛鑄鐵因具有較好的塑性,因此可進(jìn)行鍛造。(3)白口鑄鐵由于硬度很高,因此可用來制造各種刀具。(4)在灰鑄鐵中,碳、硅含量越高,鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和硬度就越低。參考答案：略。22.現(xiàn)有形狀、尺寸完全相同的白口鑄鐵、灰鑄鐵、低碳鋼各一塊,試問用什么管便方法可迅速將它們區(qū)分開來?由于它們含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，特性就不同，最顯著的是硬度不同，前者硬度低，韌性好，后者硬度高，脆性大。從這兩方面考慮，可有多種方法，如（1）、用鋼挫試挫，易挫者為低碳鋼，（2）、用榔頭敲砸，砸不斷的是低碳鋼。等等。模塊4鋼的熱處理1.什么是熱處理?熱處理對(duì)零件制造有什么重要意義?熱處理是將金屬或合金在固定范圍內(nèi)，通過加熱、保溫、冷卻的有機(jī)配合，使金屬或合金改變內(nèi)部組織而得到所需要的性能的操作工藝。通過熱處理，可充分發(fā)揮金屬材料的潛力，延長(zhǎng)零件和工具的使用壽命，節(jié)約金屬材料的消耗。2.試闡述控制奧氏體晶粒大小的實(shí)際意義和方法。影響奧氏體晶粒大小的因素:(1)加熱溫度和保溫時(shí)間:加熱溫度越高,保溫時(shí)間越長(zhǎng),形核率越高,長(zhǎng)大速度也越快,奧氏體晶界遷移的速度越快,因此奧氏體晶粒越粗大。(2)加熱速度:加熱速度越快,奧氏體實(shí)際形成溫度越高,形核率提高,由于時(shí)間短晶粒來不及長(zhǎng)大,所以可獲得細(xì)小的起始晶粒。生產(chǎn)中常用的快速加熱淬火、超快速加熱及脈沖加熱淬火都是依據(jù)此原理來細(xì)化或超細(xì)化奧氏體晶粒的。(3)化學(xué)成分:在一定的含碳量范圍內(nèi),隨著奧氏體中含碳量的增高,碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度以及鐵的自擴(kuò)散速度均增大,奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向增加,但當(dāng)含碳量超過一定量時(shí),由于形成二次滲碳體,會(huì)阻礙奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。合金元素鈦、鋯、釩、鎢、鈮等形成的碳化物熔點(diǎn)較高,彌散分布在奧氏體中,阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大;非碳化物形成元素硅、鎳等對(duì)奧氏體長(zhǎng)大速度影響不大;而錳、磷、氧等元素會(huì)增加奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向?？刂茒W氏體晶粒大小:當(dāng)鋼的化學(xué)成分一旦確定,則通過控制加熱溫度、保溫時(shí)間和加熱速度來控制奧氏體晶粒大小。3.試闡述共析鋼奧氏體形成的幾個(gè)階段,分析亞共析鋼和過共析鋼奧氏體形成的主要特點(diǎn)。共析鋼加熱形成奧氏體可分為四個(gè)階段:(1)奧氏體晶核的形成,這個(gè)過程稱為奧氏體形核;(2)奧氏體晶核的長(zhǎng)大;(3)殘余滲碳體的溶解,當(dāng)鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后,還會(huì)有部分滲碳體沒有溶解,這部分滲碳體稱為殘余滲碳體。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),殘余滲碳體會(huì)不斷溶解,直至全部消失。(4)奧氏體成分的均勻化延長(zhǎng)保溫時(shí)間,通過碳原子的擴(kuò)散,可使奧氏體的含碳量趨于均勻一致。亞共析鋼加熱到Ac1溫度時(shí),珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體,但鐵素體不會(huì)全部轉(zhuǎn)變成奧氏體,只有加熱到Ac3溫度時(shí),才能形成單一奧氏體。同樣的道理,對(duì)過共析鋼需要加熱到Accm線以上,才能形成單一的奧氏體。4.為什么隨著過冷度的變化,過冷奧氏體的穩(wěn)定性發(fā)生了變化?1.由奧氏體化溫度冷到等溫溫度的冷速,對(duì)各種類型轉(zhuǎn)變的等溫孕育期都有一定影響,并且冷速與孕育期關(guān)系曲線有一峰值。2.冷速對(duì)奧氏體化穩(wěn)定性不同鋼種的等溫曲線都有一定影響。3.奧氏體化溫度不同,冷速與孕育期關(guān)系曲線峰值的位置有所改變。5.共析鋼的等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線與連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線有什么不同(畫圖),原因是什么?略。6.鋼的等溫冷卻曲線在實(shí)際生產(chǎn)中有什么意義?檢測(cè)與實(shí)際是否符合。鋼的等溫冷卻曲線生產(chǎn)實(shí)際中,由于連續(xù)冷卻C曲線測(cè)定的困難(冷卻速度不好控制),常常利用鋼的等溫冷卻曲線來推測(cè)連續(xù)冷卻過程中的情況,但基本上與實(shí)際符合的很好,就是最好檢測(cè)結(jié)果。7.什么是鋼的馬氏體臨界冷卻速度?它的大小受哪些因素影響?它與鋼的淬透性有何關(guān)系?鋼在淬火時(shí)獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度叫臨界冷卻速度。它的大小主要有以下幾個(gè)因素影響(1)含碳量的影響;(2)合金元素的影響;(3)加熱溫度和保溫時(shí)間的影響。8.鋼的熱處理包括哪些基本方法?鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下,通過加熱、保溫和冷卻的方式來改變其內(nèi)部組織,從而獲得所需性能的一種工藝方法.熱處理的主要種類如下退火：把鋼加熱到一定溫度并在此溫度下保溫,然后緩慢地冷卻到室溫,這一熱處理工藝稱為退火,常用的退火方法有完全退火、球化退火和去應(yīng)力退火.正火：將鋼加熱到一定溫度,保溫一段時(shí)間,然后在空氣中冷卻的熱處理方法稱為正火.正火與退火的目的基本相同,但正火的冷卻速度比退火冷卻速度快,得到的組織較細(xì),硬度、強(qiáng)度較退火高.淬火：將鋼加熱到一定溫度,經(jīng)保溫后快速在水(或油)中冷卻的熱處理方法稱為淬火.它的目的是提高材料的強(qiáng)度、硬度、耐磨性等.常用的淬火方法有:單介質(zhì)淬火法、雙介質(zhì)淬火法、分級(jí)悴火.常川淬火劑有水、油或鹽、堿的水溶液.回火：將淬火后的鋼重新加熱到某一溫度,并保溫一段時(shí)間,然后以一定的方式冷卻至室溫,這種熱處理方法稱為回火.回火是淬火的繼續(xù),經(jīng)淬火的鋼須進(jìn)行回火處理.回火的目的是減少或消除工件淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,適當(dāng)調(diào)整鋼的強(qiáng)度和硬度,穩(wěn)定組織,使工件在使用過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變.回火的種類有低溫回火、中溢回火和高溫回火,其中“淬火十高溫回火”也稱“調(diào)質(zhì)處理”,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的零件具有良好的綜合力學(xué)性能.表面淬火：通過快速加熱使工件表面迅速達(dá)到淬火溫度.不等到熱量傳到心部就立即冷卻的熱處理方法.常用的方法有火焰加熱表面淬火、感應(yīng)加熱表面悴火等.化學(xué)熱處理：鋼的化學(xué)熱處理是將工件置于化學(xué)介質(zhì)中加熱保溫,改變表面的化學(xué)成分,從而改變表層性能的熱處理工藝.常見的方法有滲碳、滲氮、液體碳氮共滲等。9.淬火狀態(tài)下的鋼的切削加工性如何,可采取什么工藝措施來解決，原因是什么?略。10.為了改善切削加工性,對(duì)20鋼、17鋼T10鋼可采用什么熱處理工藝?去應(yīng)力退火。11.試闡述鋼的退火、正火、淬火的加熱溫度范圍。45鋼、T12鋼的率加熱溫度是多少?略。12.正火和退火的主要區(qū)別是什么?生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火和退火?冷卻速度不同,正火的冷卻速度空冷大于退火的冷卻速度,強(qiáng)度和硬度有所提高,操作方便,生產(chǎn)周期短,成本低。根據(jù)含碳量和要求。13.試比較索氏體與回火索氏體、托氏體與回火托氏體、馬氏體與回火馬氏體在形成條件、金相組織形態(tài)與性能上的主要區(qū)別。14.常見的馬氏體形態(tài)有哪兩種?各有哪些性能特點(diǎn)?所謂馬氏體是在快速冷卻轉(zhuǎn)變過程中,只有丫-Fe向a-Fe的晶格改變,而不發(fā)生碳原子的擴(kuò)散。因此,溶解在奧氏體中的碳,轉(zhuǎn)變成后原封不動(dòng)地保留在a-Fe鐵的晶格中,形成碳在a—Fe中的過飽和固溶體組織。馬氏體的組織形態(tài)有針狀和板條狀兩種。針狀馬氏體的含碳量高,性能特點(diǎn)是硬度高而脆性大。板條狀馬氏體的含碳量低,性能特點(diǎn)是具有良好的強(qiáng)度和較好的韌性。馬氏體的硬度主要取決于馬氏體中的含碳量。馬氏體的含碳量越高,其硬度也越高。15.什么是鋼的淬透性和淬硬性?其主要決定因素各是什么?鋼的淬透性:指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。決定因素:淬透性是鋼本身的固有屬性,鋼材的合理使用及熱處理工藝的制定都淬透性密切相關(guān)。T8>45>40Cr>20鋼的淬硬性:指淬火后馬氏體多能達(dá)到的最高硬度。決定因素:馬氏體的含碳量40Cr>T8>45>2016.什么是回火?回火包括哪幾種,各獲得什么組織,其應(yīng)用范圍有何不同?回火的目的是:①消除淬火時(shí)產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力;②提高材料的塑性和韌性,獲得良好的綜合力學(xué)性能;③穩(wěn)定組織和工件尺寸。常用的回火方法有以下三種:(1)低溫回火(250℃以下)組織:回火組織為回火馬氏體。性能:基本上保持了淬火后的高硬度(一般為58~64HRC)和高耐磨性。應(yīng)用:主要用于高碳工具鋼、模具、滾動(dòng)軸承、滲碳、表面淬火的零件及低碳馬氏體鋼和中碳低合金超高強(qiáng)度鋼。(2)中溫回火(350~500℃)組織:回火組織為回火屈氏體。性能:回火屈氏體的硬度一般為35~45HRC,具有較高的彈性極限和屈服極限。它們的屈強(qiáng)比(σs/σb)較高,一般能達(dá)到0.7以上,同時(shí)也具有一定的韌性。應(yīng)用:主要用于各種彈性元件。(3)高溫回火(500~650℃)組織:回火組織為回火索氏體。性能:其綜合力學(xué)性能優(yōu)良,在保持較高強(qiáng)度的同時(shí),具有良好的塑性和韌性。硬度一般為25~35HRC。應(yīng)用:廣泛用于綜合力學(xué)性能要求高的各種機(jī)械零件,例如軸、齒輪坯、連桿、高強(qiáng)度螺栓等。17.制造虎口鉗、鏗刀、彈簧墊圈、承力螺栓和連桿(30HRC~35HRC)等零件或工具,應(yīng)采用什么熱處理工藝,獲得什么組織，其性能如何?略。18.現(xiàn)有20鋼和40鋼制造的齒輪各一個(gè),為提高齒面的硬度和耐磨性,宜采用何種熱處理工藝?熱處理后在組織和性能上有什么不同?20鋼采用滲碳的化學(xué)熱處理,心部由于含碳量低韌性好,表層經(jīng)淬火+低溫回火后獲得回火馬氏體,硬度高而耐磨。40由于含碳量較高,采用調(diào)質(zhì)處理,獲得回火索氏體組織,使心部綜合力學(xué)性能高,表面采用中頻或高頻表面淬火+低溫回火后獲得回火馬氏體,硬度高而耐磨,與20鋼的工藝相比,40鋼工藝的強(qiáng)度高,能夠傳遞大載荷,但表面硬度不如20鋼的滲碳處理,耐磨性要差一些。19.為什么過共析鋼的淬火溫度選擇Ac，以上30℃~50℃?過共析鋼的淬火溫度一般在Ac1+30-50°C,因?yàn)榇藭r(shí)加熱狀態(tài)為細(xì)小的奧氏體晶粒和未溶解的碳化物,淬火后得到隱晶馬氏體和均勻分布的球狀碳化物,這種組織不僅有高的強(qiáng)度和硬度,高的耐磨性;若T>Acm,1C%增加,Ms點(diǎn)下降,殘A增多;2粗大M;3氧化脫碳嚴(yán)重,易變形開裂4增大淬火應(yīng)力,增加了工件變形和開裂的傾向。20.甲、乙兩廠同時(shí)生產(chǎn)一種45鋼零件,硬度要求為220HBS~250HBS。甲廠采用正火處理,乙廠采用調(diào)質(zhì)處理,都達(dá)到了硬度要求。試分析甲、乙兩廠生產(chǎn)的產(chǎn)品的組織和性能差異?試分析采用哪種處理工藝更合理?甲廠采用正火處理,得到的是鐵素體+索氏體組織,硬度較高但塑性和沖擊韌性一般。乙廠采用調(diào)質(zhì)處理,得到的是回火索氏體組織,硬度較高,并且塑性和沖擊韌性也較高。采用調(diào)質(zhì)處理工藝更合理。21.表面熱處理包括哪些方法?表面淬化和化學(xué)熱處理。22.滲碳的目的是什么?為什么滲碳鋼一般采用低碳鋼和低碳合金鋼?鋼的滲碳的目的是提高鋼件表層的含碳量。滲碳后的工件需經(jīng)淬火及低溫回火,才能使零件表面獲得更高的硬度和耐磨性(心部仍保持較高的塑性和韌性),從而達(dá)到對(duì)零件“外硬內(nèi)韌”的性能。23.鋼滲氮后有什么優(yōu)點(diǎn)?1.高硬度和高耐磨性；2.較高的疲勞強(qiáng)度。模塊5合金鋼1.什么叫合金鋼?合金鋼與碳素鋼相比有哪些特點(diǎn)?合金鋼就是在碳素鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的性能，在冶煉時(shí)有目的地加入一些合金元素的鋼。合金鋼與碳素鋼相比力學(xué)性能好，淬透性好，還有一定的物理、化學(xué)性能。2.鋼中常有的雜質(zhì)元素有哪些?它們對(duì)鋼的性能有何影響?鋼中常存有害雜質(zhì)有S、P。S:硫不溶于鐵,而以FeS形成存在,FeS會(huì)與Fe形成低熔點(diǎn)共晶,當(dāng)鋼材在1000℃~1200℃壓力加工時(shí),會(huì)沿著這些低熔點(diǎn)共晶體的邊界開裂,鋼材將變得極脆,這種脆性現(xiàn)象稱為熱脆。P:磷在鋼中全部溶于鐵素體中,雖可使鐵素體的強(qiáng)度、硬度有所提高,P使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低,并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度有所升高,使鋼變脆,這種現(xiàn)象稱為“冷脆”。3.合金元素對(duì)鐵碳合金相圖有什么影響?這種影響有什么工業(yè)意義?合金元素對(duì)鐵碳相圖的重要影響之一是對(duì)臨界點(diǎn)的影響。各種鋼的臨界點(diǎn)(A1、A3、Acm、Ms)溫度不等，顯示了合金元素的影響。故合金鋼的熱處理工藝與碳素鋼不同，合金元素影響了鋼的奧氏體化，也影響了過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變，使合金鋼熱處理后的組織、性能均發(fā)生了變化。擴(kuò)大γ相區(qū)的合金元素Ni、Mn、Cu、N等使形成單相奧氏體的最低溫度降低，即A3點(diǎn)溫度降低，因而使Fe-C相圖中的Ac1、AC3、Ar1、Ar3溫度下降。下圖所示為錳對(duì)鐵碳相圖中A1、A3的影響?？梢姡瑪U(kuò)大了γ相區(qū)，A1、A3均隨著錳含量的增加而降低。4.說明合金鋼的分類和牌號(hào)的表示方法。合金鋼分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼。⑴合金結(jié)構(gòu)鋼的編號(hào)原則是依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，采用“數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字”的方法，前面的數(shù)字表示干的平均含碳量，以百分之幾表示；合金元素直接用化學(xué)符號(hào)（或漢字）表示；后面的數(shù)字表示合金元素的含量，以平均含量的百分之幾表示，合金元素的含量少于1.5%時(shí)，編號(hào)中只標(biāo)明元素，一般不標(biāo)明含量，如果平均含量等于或者大于1.5%、2.5%、3.5%......，則相應(yīng)的以2、3、4......等表示。⑵合金工具鋼的編號(hào)方法是：含碳量：平均含量≥1.0%時(shí)不標(biāo)出；＜1.0%時(shí)以千分之幾表示。高速鋼有例外，其平均含碳量＜1.0%時(shí)也不標(biāo)出。合金元素含量：表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。⑶特殊性能剛一般指不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等一些具有特殊的化學(xué)和物理性能的鋼。①常用不銹鋼包括鉻不銹鋼，主要牌號(hào)有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17等；鉻鎳不銹鋼（8-18型），8-18型在我國標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)中可認(rèn)為是18-9型鉻鎳不銹鋼，在國標(biāo)GB1220-75中共有五個(gè)鋼號(hào)，即0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、2Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti。②耐熱鋼主要包括抗氧化剛和熱強(qiáng)鋼，抗氧化剛常用鋼號(hào)為：3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr18Ni25Si2。常用熱強(qiáng)鋼包括：珠光體鋼、馬氏體鋼、貝氏體鋼、奧氏體鋼等幾種，珠光體鋼主要鋼號(hào)有15CrMo、12Cr1MoV；馬氏體鋼主要鋼號(hào)有1Cr11MoV、1Cr12WmoV、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等；貝氏體鋼主要鋼號(hào)有12MoWVSiBRE、12Cr2MoWVTiB、12Cr3MoVSiTiB等；奧氏體鋼主要鋼號(hào)有1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo等。③耐磨鋼因主要成分是1.0~1.3%C和11~14%Mn（Mn/C=10~12），加工方法主要是鑄造，所以鋼號(hào)即寫成ZGMn13。5.合金滲碳鋼的化學(xué)成分有什么特點(diǎn),主要用在什么場(chǎng)合,通常采用哪種最終熱處理?合金滲碳鋼性能特點(diǎn)，用于制造表面硬而耐磨，心部韌性好而耐沖擊的零件，如齒輪、凸輪等。（具有良好的滲碳能力和淬透性）。最終熱處理一般是滲碳后淬火加上低溫回火。6.什么是調(diào)質(zhì)鋼?為什么調(diào)質(zhì)鋼的含碳量為中碳?通常把經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后才使用的鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。從碳含量上看,低碳鋼在淬火及低溫回火狀態(tài)雖具有良好的綜合機(jī)械性能,但它的疲勞極限低于中碳鋼,淬透性也不如中碳鋼。7.合金調(diào)質(zhì)鋼中常含有哪些合金元素?它們?cè)谡{(diào)質(zhì)鋼中各起什么作用?調(diào)質(zhì)鋼中常用的主加合金元素有Si、Mn、Cr和Ni等，輔加合金元素有Mo、W、V和Ti等。這些合金元素在調(diào)質(zhì)鋼中主要起以下作用：增加淬透性，細(xì)化奧氏體晶粒，提高鋼的強(qiáng)韌性，提高回火穩(wěn)定性，以及抑制第二類回火脆性等。8.彈簧鋼的成分特點(diǎn)是什么?9.為什么合金彈簧鋼多用Si、Mn作為主加合金元素?為什么淬火后采用中溫回火?彈簧鋼的合金元素主要為Mn、Si,其作用是為提高淬透性,強(qiáng)化鐵素體。進(jìn)行淬火和中溫回火處理,得到回火屈氏體組織,其硬度可達(dá)40~50HRC,可保證在得到高的屈服強(qiáng)度的條件下,又具有足夠的韌性。為什么淬火后采用中溫回火?略。10.為什么軸承鋼要選用鉻鋼?為什么這種鋼對(duì)非金屬夾雜物控制特別嚴(yán)?鉻能提高淬透性,形成合金滲碳體(Fe,Cr)3C,呈細(xì)密、均勻分布,提高鋼的耐磨性,特別是疲勞強(qiáng)度,因此軸承鋼以鉻作為基本合金元素。軸承鋼中非金屬夾雜物和碳化物的不均勻性對(duì)鋼的性能,尤其是對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度影響很大,因?yàn)閵A雜物往往是接觸疲勞破壞的發(fā)源點(diǎn),其危害程度與夾雜物的類型、數(shù)量、大小、形狀和分布有關(guān)。因此,軸承鋼對(duì)非金屬夾雜物限制特別嚴(yán)格。11.結(jié)構(gòu)鋼能否用來制造工具?試舉幾個(gè)例子說明。結(jié)構(gòu)鋼包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼(滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼)、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼、低淬透性含鈦優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、易切削結(jié)構(gòu)鋼、冷沖壓用鋼,工具鋼包括刃具鋼(碳素工具鋼含碳量為0.65-1.35%、合金刃具鋼、高速鋼),模具鋼(冷作模具鋼、熱作模具鋼)、量具鋼。12.什么是超高強(qiáng)度鋼?特點(diǎn)是什么,主要用于哪些方面?超高強(qiáng)度鋼是用于制造承受較高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件的一類合金鋼。一般屈服強(qiáng)度大于1180MPa，抗拉強(qiáng)度大于1380MPa這類鋼一般具有足夠的韌性及較高的比強(qiáng)度和屈強(qiáng)比，還有良好的焊接性和成形性。按照合金化程度和顯微組織，可分為低合金、中合金和高合金超高強(qiáng)度鋼三類。13.刃具鋼的性能要求有哪此?①高的硬度和耐磨性。②足夠的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度。③高的紅硬性。14.制作刃具的材料有哪些類別?列表比較它們的化學(xué)成分、熱處理方法、力學(xué)性能特點(diǎn)及用途。常用的碳素刃具鋼有T7A、T8A、T10A、T12A等，其碳含量通常在wc0.65%-1.3%范圍內(nèi)。因其生產(chǎn)成本低，冷、熱加工工藝性能好，熱處理工藝（淬火+低溫回火）簡(jiǎn)單，熱處理后有相當(dāng)高的硬度（58-64HRC），切削熱不大（<200℃）時(shí)具有較好的耐磨性。因此在生產(chǎn)上獲得廣泛應(yīng)用。對(duì)于側(cè)重于要求韌性的工具如鏨子、鑿子、沖子等多采用T7、T8(A)鋼；側(cè)重要求硬度和耐磨性的工具如銼刀、刨刀多采用T12(A)、T13(A)鋼；要求較高硬度和一定韌性的工具如小鉆頭、絲錐、低速車刀等多采用T9～T11(A)鋼等。碳素刃具鋼的缺點(diǎn)是淬透性低、回火穩(wěn)定性小，紅硬性差。因此，碳素刃具鋼只能用于制造手用工具、低速及小走刀量的機(jī)用刀具。碳素刃具鋼淬火時(shí)需用水冷，形狀復(fù)雜的工具易于淬火變形，開裂危險(xiǎn)性大等。當(dāng)對(duì)刃具性能要求較高時(shí)，就必須采用合金刃具鋼。15.高速鋼中的合金元素,如CrW、MoV、Co等在鋼中各起什么作用?W:高速鋼獲得紅硬性主要元素,強(qiáng)烈降低鋼的熱導(dǎo)率V:顯著提高鋼的紅硬性,硬度和耐磨性,有效的細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性Cr:保證鋼的淬透性,增加高速鋼的耐蝕性和抗氧化能力,減少粘刀現(xiàn)象,改善刃具切削能力。其余略。16.熱作模具鋼的主要性能要求是什么?硬度和強(qiáng)度;韌性;熱疲勞性能;化學(xué)穩(wěn)定性。17.解釋下列名詞。熱硬性、蠕變、熱強(qiáng)性、蟠變極限、持久強(qiáng)度極限熱硬性:鋼在高溫下保持高硬度的能力(也稱紅硬性)。蠕變:金屬在恒溫、恒載荷下緩慢產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。蠕變極限:金屬材料在高溫長(zhǎng)期載荷作用下對(duì)塑性變形抗力指標(biāo)。蠕變極限:在某溫度下,在規(guī)定時(shí)間達(dá)到規(guī)定變形時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。持久強(qiáng)度:在規(guī)定溫度下,達(dá)到規(guī)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間而不發(fā)生斷裂的應(yīng)力值。18.腐蝕的根本原因是什么?提高合金耐蝕性的實(shí)質(zhì)是什么?第一、實(shí)質(zhì)就是耐蝕元素阻止與腐蝕性環(huán)境中的氧化性元素、氫氧根、氫離子等反應(yīng)；第二、最主要的是Cr，當(dāng)合金中Cr含量大于13%時(shí)，能在表面生成的致密氧化膜能抗保護(hù)深層的金屬免受氧化；然后是Ni，可在堿性環(huán)境中免受腐蝕；還有Mo，主要耐酸。第三、Hastlloy-C276被稱為合金之王，其內(nèi)部含有常見的元素，可以在各種環(huán)境中經(jīng)受考驗(yàn)。19.提高合金耐蝕性的主要合金元素是哪兩種?其作用是什么?1.實(shí)質(zhì)就是耐蝕元素阻止與腐蝕性環(huán)境中的氧化性元素、氫氧根、氫離子等反應(yīng);2.最主要的是Cr,當(dāng)合金中Cr含量大于13%時(shí),能在表面生成的致密氧化膜能抗保護(hù)深層的金屬免受氧化;然后是Ni,可在堿性環(huán)境中免受腐蝕;還有Mo,主要耐酸。20.說明不銹鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)及其能抵抗腐蝕的原因。所謂的鋼腐蝕主要是鋼中的鐵元素和外界的氧氣以及各種酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)造成了腐蝕，那么不銹鋼之所以耐腐蝕就是因?yàn)殇撝刑砑恿算t元素，由于鉻元素的存在形成了一層鈍化膜，那么這層鈍化膜保護(hù)了鐵元素與外界氧以及各種酸的反應(yīng)條件，對(duì)不銹鋼當(dāng)中的鐵元素起到了保護(hù)作用，所以不銹鋼才具備了耐腐蝕的特性。這層非常重要的含鉻的氧化膜，它的厚度只有薄薄的1納米，但是它的化學(xué)成分組成是非常不一樣的，由于加工方法成分的不同，它的組成也不同。21.馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分、熱處理、用途特點(diǎn)是什么?屬于馬氏體不銹鋼的鋼號(hào)有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2、9Cr18、9Cr18MoV等.主要用在要求耐磨性好,要求強(qiáng)度高的場(chǎng)合.⑴焊接性有強(qiáng)烈的冷裂傾向,焊縫及熱影響區(qū)焊后均為硬而脆的馬氏體組織,鋼中含碳量越高,冷裂傾向越大.焊接時(shí)在溫度超過1150℃的熱影響區(qū)內(nèi),晶粒顯著長(zhǎng)大.過快或過慢的冷卻都可能引起接頭脆化.例如,1Cr13鋼焊后冷卻速度小于10℃/s時(shí),在熱影響區(qū)將得到粗大的鐵素體加碳化物組織,使塑性顯著降低；當(dāng)冷卻速度大于40℃/s時(shí),則會(huì)產(chǎn)生粗大的馬氏體組織,同樣也使塑性下降.馬氏體不銹鋼的晶間腐蝕傾向很小.⑵焊接工藝1）焊前預(yù)熱預(yù)熱溫度為200～260℃,對(duì)高剛性焊件可預(yù)熱至400～450℃.2）焊后冷卻對(duì)于剛性小的焊件,可以冷至室溫再回火；對(duì)于大厚度的焊件,需采用較復(fù)雜的工藝；焊后冷至100～150℃,保溫0.5～1h,然后加熱至回火溫度.3）焊后熱處理目的是降低焊縫和熱影響區(qū)的硬度,改善塑性和韌性,同時(shí)減少焊接殘余應(yīng)力.焊后熱處理分回火和完全退火兩種.回火溫度為650～750℃,保溫1h,空冷；若焊件焊后需機(jī)加工的,為了得到最低硬度,可采用完全退火,退火溫度為830～880℃,保溫2h爐冷至595℃,然后空冷.4）焊條的選用焊接馬氏體不銹鋼用焊條分為鉻不銹鋼焊條和鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條兩大類.常用鉻不銹鋼焊條有E1-13-16（G202）、E1-13-15（G207）；常用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條有E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-15（A107）、E0-18-12Mo2-16（A202）、E0-18-12Mo2-15（A207）等.22.奧氏體不銹鋼在性能特點(diǎn)和用途上與馬氏體不銹鋼有什么差異?奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼是兩種不同類型的不銹鋼，具有截然不同的特性和性能。它們之間的主要區(qū)別包括：晶體結(jié)構(gòu)：奧氏體不銹鋼具有奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，為面心立方結(jié)構(gòu)，而馬氏體不銹鋼具有馬氏體晶體結(jié)構(gòu)，為體心四方結(jié)構(gòu)。這種晶體結(jié)構(gòu)的差異賦予每種鋼材獨(dú)特的性能。耐蝕性：奧氏體不銹鋼具有很強(qiáng)的耐蝕性，而馬氏體不銹鋼具有較低的耐蝕性。這是因?yàn)閵W氏體不銹鋼含有較高含量的鉻和鎳，它們會(huì)形成一層鈍化氧化層，保護(hù)鋼材免受腐蝕。強(qiáng)度：馬氏體不銹鋼通常比奧氏體不銹鋼強(qiáng)度更高、更硬。這是因?yàn)樗休^高含量的碳和較少的鎳，這使其具有可以通過熱處理硬化的馬氏體晶體結(jié)構(gòu)。延展性：奧氏體不銹鋼比馬氏體不銹鋼更具延展性，這意味著它更容易成型和成型而不會(huì)斷裂。23.比較鉻在調(diào)質(zhì)鋼、滾動(dòng)軸承鋼和不銹鋼中的作用。Cr加入鋼中能顯著改善鋼的抗氧化作用,增加鋼的抗腐蝕能力。鉻能顯著增加鋼的淬透性,但也能增加鋼的回火脆性傾向。24.衡量高溫材料的主要性能指標(biāo)有哪些?熱強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。25.提高金屬材料的抗氧化性的途徑主要有哪些?1）改變氧化層結(jié)構(gòu)鋼中加入合金元素，生成尖晶石型氧化物FeO·M2O3或Fe2O3·MO，則鋼就具有良好的抗氧化性。2）提高出現(xiàn)FeO的下限溫度鋼中加入合金元素，在與鐵形成固溶體的情況下，如果能提高出現(xiàn)FeO的下限溫度，也可以提高鋼的抗氧化性。26.說明高溫合金的分類和牌號(hào)的表示方法。牌號(hào)前綴表示方法:阿拉伯?dāng)?shù)字的表示方法:表示方法分為兩類:變形高溫合金和焊接用高溫合金絲牌號(hào)中數(shù)字的表示方法其他高溫合金和金屬間化合物高溫材料牌號(hào)中數(shù)字的表示方法變形高溫。27.鎳基變形高溫合金在化學(xué)成分、熱處理、性能和應(yīng)用上有什么特點(diǎn)?高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料；并具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性，基于上述性能特點(diǎn)，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為“超合金”，是廣泛應(yīng)用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達(dá)到750~780℃，對(duì)于在更高溫度下使用的耐熱部件，則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。鎳基高溫合金在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來制造航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、各種工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)最熱端部件。若以150MPA-100H持久強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，而目前鎳合金所能承受的最高溫度〉1100℃,而鎳合金約為950℃，鐵基的合金〈850℃,即鎳基合金相應(yīng)地高出150℃至250℃左右。所以人們稱鎳合金為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟。目前，在先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，鎳合金已占總重量的一半，不僅渦輪葉片及燃燒室，而且渦輪盤甚至后幾級(jí)壓氣機(jī)葉片也開始使用鎳合金。與鐵合金相比，鎳合金的優(yōu)點(diǎn)是：工作溫度較高，組織穩(wěn)定、有害相少及搞氧化搞腐蝕能力大。與鈷合金相比，鎳合金能在較高溫度與應(yīng)力下工作，尤其是在動(dòng)葉片場(chǎng)合。鎳合金具有上述優(yōu)點(diǎn)與其本身的某些卓越性能有關(guān)。鎳為面心立方體，組織非常穩(wěn)定，從室溫到高溫不發(fā)生同素異型轉(zhuǎn)變；這對(duì)選作基體材料十分重要。眾所周知，奧氏體組織比鐵素體組織具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。鎳具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，在500度以下幾乎不發(fā)生氧化，學(xué)溫下也不受溫氣、水及某些鹽類水溶液的作用。鎳在硫酸及鹽酸中溶解很慢，而在硝酸中溶解很快。鎳具有很大的合金能力，甚至添加十余種合金元素也不出現(xiàn)有害相，這就為改善鎳的各種性能提供潛在的可能性。28.鑄造高溫合金在化學(xué)成分、熱處理、性能和應(yīng)用上有什么特點(diǎn)?1.合金化程度高。γ’強(qiáng)化相(見高溫合金材料的金屬問化合物相)形成元素鋁、鈦、鈮、鉭等高達(dá)16%，還加入一定量固溶強(qiáng)化元素鎢、鉬。2.鉻含量較低，大部分都在10%以下。3.晶界強(qiáng)化元素硼含量都在O．01%以上。29.解釋下列牌號(hào)中的符號(hào)及數(shù)字的含義,并指出它們屬于哪種類型的鋼:20A_20Cr,40CNiMoA、809Mn2,9Mn2V、GCr15、CrWMn,9SiCr,60Si2MnCr12MoV_1Cr131Cr18Ni90Cr18Ni9GH3030GH4167K214K409DZ22DD402(1)碳素結(jié)構(gòu)鋼:1540;普通碳素結(jié)構(gòu)鋼:Q195;低合金高強(qiáng)鋼:Q345;合金工具鋼:CrWMn;合金結(jié)構(gòu)鋼:40Cr60Si2Mn。(2)15,40鋼含義:含碳量分別為0.15%,0.4%的碳素結(jié)構(gòu)鋼。Q195:屈服強(qiáng)度為195MPa的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。Q345:屈服強(qiáng)度等級(jí)為395MPa的低合金高強(qiáng)鋼。CrWMn:含碳量大于1%,而含Cr、W、Mn合金元素均不足1.5%的合金工具鋼。40Cr:含碳量0.4%左右,而Cr合金元素含量不足1.5%的結(jié)構(gòu)鋼。60Si2Mn:含碳量0.6%左右,Si含量為2%,Mn含量小于1.5%結(jié)構(gòu)鋼。(3)含碳量越低,含合金元素量越低焊接性能越好,因此15,Q195,Q395鋼的焊接性能好。30.航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)是什么?分別列出發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、渦輪葉片和燃燒室的選材特點(diǎn)。工作條件具有“高溫,高壓,高速”的特點(diǎn)。略。模塊6有色金屬1.硬鋁合金板材采用了包鋁層,包鋁層的作用是什么?作用是保護(hù)基體材料免受腐蝕。2.鋁合金的熱處理強(qiáng)化方法與鋼的有什么不同?鋁合金的熱處理強(qiáng)化不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁合金的淬火處理稱為固溶處理,由于硬脆的第二相消失,所以塑性有所提高。過飽和的a固溶體雖有強(qiáng)化作用,但是單相的固溶強(qiáng)化作用是有限的,所以鋁合金固溶處理強(qiáng)度、硬度提高并不明顯,而塑性卻有明顯提高。鋁合金經(jīng)固溶處理后,獲得過飽和固溶體。在隨后的室溫放置或低溫加熱保溫時(shí),第二相從過飽和固溶體中析出,引起溫度、硬度以及物理和化學(xué)性能的顯著變化,這一過程稱為時(shí)效。鋁合金的熱處理強(qiáng)化實(shí)際上包括了固溶處理與時(shí)效處理兩部分。3.鋁合金的固溶處理與退火相比有什么不同?兩者加熱溫度相同，只是冷卻方式不同。4.鋁合金時(shí)效強(qiáng)化對(duì)其強(qiáng)度、硬度、延展性有什么影響?強(qiáng)度、硬度提高,延展性降低。5.什么是人工時(shí)效強(qiáng)化?什么是自然時(shí)效強(qiáng)化?它們的主要區(qū)別是什么?略。6.7xxx的合金元素是什么?2xxx的合金元素是什么?7xxx系鋁合金是以鋅為主要合金元素的鋁合金,主要由Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu系合金組成,有些合金還有少量的Mn、Cr、Zr、V、Ag、Ti等,屬于熱處理可強(qiáng)化鋁合金。2xxx以銅元素為主要合金元素的鋁合金。7.什么是外場(chǎng)鉚釘?什么是冰箱鉚釘?M鉚釘成可以它的熱處理已在制造廠完成，鉚接前無需再進(jìn)行熱處理，使用非常方便，適合用于外場(chǎng)修理，也稱為外場(chǎng)鉚釘冰箱鉚釘是冰箱在鉚接中,利用自身形變或過盈連接被鉚接件的零件,通常為2024鉚釘。使用前應(yīng)經(jīng)熱處理,淬火后放在冰箱內(nèi)冷凍保存,施工時(shí)從冰箱中取出。8.簡(jiǎn)述鋁合金的分類及牌號(hào)表示方法。例：2000系列鋁合金代表是2024、2A16（LY16）、2A02（LY6）。9.簡(jiǎn)述鋁合金的牌號(hào)、性能及在飛機(jī)上的應(yīng)用。鋁是元素周期表中第三周期主族元素,原子序數(shù)為13,原子量為26.9815。鋁具有一系列比其他有色金屬、鋼鐵、塑料和木材等更優(yōu)良的特性,如密度小,僅為2.7g/cm3,約為銅或鋼的1/3;良好的耐蝕性和耐候性;良好的塑性和加工性能;良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性;良好的耐低溫性能,對(duì)光熱電波的反射率高、表面性能好;無磁性;基本無毒;有吸音性;耐酸性好;抗核輻射性能好;彈性系數(shù)小;良好的力學(xué)性能;優(yōu)良的鑄造性能和焊接性能、10.簡(jiǎn)述鎂合金的分類及牌號(hào)表示方法。分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩大類。變形鎂合金主要合金系為:Mg-Zn-Zr系,Mg-Al-Zn系、Mg-Re-Zr系、Mg-Mn系和Mg-Li系牌號(hào)有MB1,MB2,MB3等；鑄造鎂合金中主要合金系:Mg-Zn-Zr系;Mg-Al-Zn系;Mg-Re-Zr系;Mg-Th-Zr系Mg-Al-Ag系等牌號(hào)有ZM1,ZM2,ZM5等。11.簡(jiǎn)述鈦合金的牌號(hào)、性能及飛機(jī)上的應(yīng)用。鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件,其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。牌號(hào):TC15牌號(hào):TC16屬馬氏體+型鈦合金,準(zhǔn)高強(qiáng)鈦合金。鈦合金具有高強(qiáng)度、耐腐蝕等優(yōu)異性能,可以保證連接件的可靠性和安全性。鈦合金在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛,可以用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、螺栓、螺母等。12.簡(jiǎn)迷鎂合金的性能特點(diǎn)及應(yīng)用。鎂合金的強(qiáng)度不如鋁合金，但密度小，只有鋁的1/3，故比強(qiáng)度仍比鋁合金高，并且剛度好，抗震能力強(qiáng)，切削性能好。用鎂合金壓鑄的零部件輕薄，具有表面光亮，質(zhì)量輕，強(qiáng)度重量比高，尺寸穩(wěn)定，吸震性好，散熱快，抗靜電等特點(diǎn)。鎂合金廣泛用于航空（發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)匣、機(jī)匣蓋等）、航天、國防工業(yè)，汽車工業(yè)及制作各種鎂合金型材?？梢杂糜诟邫n家用電器，如壁掛式電視機(jī)外殼、筆記本電腦外殼、通訊電子產(chǎn)品、汽車零、部件的制造。13.什么是黃銅?什么是青銅?黃銅是一種銅合金,它的合金成分主要是Zn(鋅元素),有的特殊黃銅也會(huì)包含Pb(鉛元素)、Al(鋁元素)、Si(硅元素)等等。青銅指的則是銅錫合金,包括鑄造青銅和壓力加工青銅這兩類。14.鍍青銅有哪些優(yōu)異性能及應(yīng)用?其熱處理強(qiáng)化方法是什么?其熱處理特點(diǎn)是:固溶處理后具有良好的塑性,可進(jìn)行冷加工變形。但再進(jìn)行時(shí)效處理后,卻具有極好的彈性極限,同時(shí)硬度、強(qiáng)度也得到提高。熱處理強(qiáng)化方法略。15.說明下列合金牌號(hào)分別屬于哪種類型的合金。2A12201460617A09-6A1-4V(TC4)T-5A1-25Sh(TA7)MB15ZM5H70ZCuZn16Si40Sn6.5-0.10A110-4-4略。模塊7高分子材料1.什么是高分子材料?它有怎樣的結(jié)構(gòu)特征?高分子材料：macromolecularmaterial，以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。2.如何確定高分子材料的分子量?按用途和熱行為分別可以將高分子材料分為哪幾類?高分子材料按用途分類高分子材料按用途又分為普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力學(xué)性能、絕緣性能和熱性能外，還具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲(chǔ)存等特殊功能。已實(shí)用的有高分子信息轉(zhuǎn)換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料等。3.簡(jiǎn)述高分子材料性能的主要特點(diǎn)及應(yīng)用。主要特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)(1)質(zhì)輕,有透明品種;(2)具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,大多數(shù)能耐酸堿鹽侵蝕,并耐水/抗氧化;(3)大多數(shù)與鋼構(gòu)成摩擦副的摩擦系數(shù)小、易滑動(dòng);(4)有緩沖作用,能吸收振動(dòng)和聲音;(5)導(dǎo)熱系數(shù)較低,可用作隔熱材料。缺點(diǎn)(1)容易發(fā)生蠕變、應(yīng)力松弛現(xiàn)象,所以對(duì)施工要求嚴(yán)格規(guī)范;(2)熱膨脹系數(shù)較大;(3)某些材料具有低溫脆性;(4)耐熱溫度低(5)使用過程中會(huì)出現(xiàn)”老化”現(xiàn)象。應(yīng)用:纖維、塑料、橡膠、涂料、粘合劑、功能高分子。4.塑料是由哪些成分組成的?它們各起什么作用?塑料的組成成分為合成樹脂、填充料、增塑劑、固化劑、著色劑和穩(wěn)定劑等。合成樹脂。合成樹脂是塑料的基本組成材料,在塑料中起粘結(jié)作用。塑料的性質(zhì)主要決定于合成樹脂的種類、性質(zhì)和數(shù)量。合成樹脂在塑料中的含量約為30%~60%。填充料。在合成樹脂中加入填充料可以降低分子鏈間的流淌性,可提高塑料的強(qiáng)度、硬度及耐熱性,減少塑料制品的收縮,并能有效地降低塑料的成本。增塑劑。增塑劑可降低樹脂的流動(dòng)溫度Tf,使樹脂具有較大的可塑性以利于塑料加工成型,由于增塑劑的加入降低了大分子鏈間的作用力,因此能降低塑料的硬度和脆性,使塑料具有較好的塑性、韌性和柔順性等機(jī)械性質(zhì)。固化劑。固化劑也稱硬化劑或熟化劑。它的主要作用是使線性高聚物交聯(lián)成體型高聚物,使樹脂具有熱固性,形成穩(wěn)定而堅(jiān)硬的塑料制品。著色劑。著色劑的加入使塑料具有鮮艷的色彩和光彩,改善塑料制品的裝飾性。穩(wěn)定劑。為防止塑料在熱、光及其他條件下過早老化而加入的少量物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。5.簡(jiǎn)述有機(jī)玻璃材料的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):有機(jī)玻璃是繼陶瓷之后能夠制造衛(wèi)生潔具的最好的新型材料。與傳統(tǒng)的陶瓷材料相比，有機(jī)玻璃除了無與倫比的高光亮度外，還有下列優(yōu)點(diǎn):韌性好，不易破損:修復(fù)性強(qiáng)，只要用軟泡沫蘸點(diǎn)牙膏就可以將潔具擦拭一新;質(zhì)地柔和，冬季沒有冰涼刺骨之;色彩鮮艷，可滿足不同品位的個(gè)性追求。用有機(jī)玻璃制作臺(tái)盆、浴缸、坐便器，不僅款式精美，經(jīng)久耐用，而且具有環(huán)保作用，其輻射線與人體自身骨骼的輻射程度相差無幾。有機(jī)玻璃潔具最早出現(xiàn)于美國，已占據(jù)整個(gè)國際市場(chǎng)的70%以上。缺點(diǎn):由于有機(jī)玻璃生產(chǎn)難度大、成本高，故市場(chǎng)上有不少質(zhì)低價(jià)廉的代用品。這些代用品也被稱為“有機(jī)玻璃”，其實(shí)是普通有機(jī)板或復(fù)合板(又稱夾心板)普通有機(jī)板用普通有機(jī)玻璃裂解料加色素澆鑄而成，表面硬度低，易褪色，用細(xì)砂打磨后拋光效果差。復(fù)合板只有表面很薄一層有機(jī)玻璃，中間是ABS塑料，使用中受熱脹冷縮影響容易脫層。6.塑料王具有哪些特點(diǎn)?簡(jiǎn)述其在航空工程中的用途。優(yōu)異的耐腐蝕性；高溫穩(wěn)定性。用于行李艙架、地板、襯墊、座椅、窗框等。7.為什么飛機(jī)上使用酚醛塑料制作剎車塊?原理是通過材料本身的熱容來吸熱;再后來防熱用上了利用材料的熱解、熔化、蒸發(fā)等方式散熱的燒蝕材料,包括石棉或玻璃等與一種叫酚醛的物質(zhì)組成的無機(jī)復(fù)合材料。8.膠黏劑是由哪些成分組成的?這些成分對(duì)每一種膠黏劑來說是否都是必需的?膠粘劑主要由基料、固化劑和促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑、稀釋劑、填料、增塑劑與增韌劑及其他組分（添加劑）組成。①基料：是膠粘劑的主要成分，大多為合成高聚物，起粘合作用，要求有良好的粘附性與濕潤(rùn)性。②固化劑和促進(jìn)劑：固化劑直接或者通過催化劑與主體聚合物反應(yīng)，把固化劑分子引進(jìn)樹脂中，使分子間距離、形態(tài)、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等都發(fā)生了明顯的變化。使樹脂由熱塑型轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。促進(jìn)劑是一種可加速膠粘劑中主體聚合物與固化劑的反應(yīng)，縮短固化時(shí)間、降低固化溫度。③偶聯(lián)劑：能與被粘物表面形成共價(jià)鍵使粘接界面堅(jiān)固。④稀釋劑：用于降低膠粘劑的粘度，增加流動(dòng)性和滲透性。⑤填料：改善樹脂的某些性能，例如可降低樹脂固化后的收縮率和膨脹系數(shù)，提高膠接強(qiáng)度和耐熱性，增加機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性等。⑥增塑劑與增韌劑：增塑劑能增加樹脂的流動(dòng)性，有利于浸潤(rùn)、擴(kuò)散與吸附，能改善膠粘劑的彈性和耐寒性。增韌劑能與主體聚合物起反應(yīng)成為固化體系的一部分，從而改變膠粘劑的剪切強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、低溫性能與柔韌性。⑦其他組分：防老化劑、防霉變劑、阻聚劑、阻燃劑、著色劑等。9.簡(jiǎn)述膠黏劑的特點(diǎn)及在維護(hù)使用過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。1.在刷膠過程中,攝入小量各種膠可引起胃腸功能失調(diào);2.過熱的熱熔粘結(jié)劑會(huì)引起一氧化碳中毒;3.接觸含有表氯醇、氯化溶劑、甲苯或二甲苯的膠或者蒸氣刺激眼睛;4.接觸含有甲苯、三氯乙烯或二甲苯的膠刺激口、喉和鼻腔。10.簡(jiǎn)述橡膠的分類及其性質(zhì)。橡膠分類按形態(tài)分為塊狀生膠、乳膠、液體橡膠和粉末橡膠。乳膠為橡膠的膠體狀水分散體；液體橡膠為橡膠的低聚物，未硫化前一般為粘稠的液體；粉末橡膠是將乳膠加工成粉末狀，以利配料和加工制作。20世紀(jì)60年代開發(fā)的熱塑性橡膠，無需化學(xué)硫化，而采用熱塑性塑料的加工方法成形。橡膠按使用又分為通用型和特種型兩類。是絕緣體，不容易導(dǎo)電，但如果沾水或不同的溫度的話，有可能變成導(dǎo)體。導(dǎo)電是關(guān)于物質(zhì)內(nèi)部分子或離子的電子的傳導(dǎo)容易情況。11.對(duì)航空輪胎進(jìn)行維護(hù)時(shí)應(yīng)注意哪此問題?在輪胎使用過程中，應(yīng)當(dāng)在輪胎表現(xiàn)不良狀態(tài)的情況下對(duì)輪胎及時(shí)更換。（1）胎面損傷需要保養(yǎng)的情況有：胎面變形或鼓包而引起內(nèi)部簾布層出現(xiàn)分離；胎面花紋條底部出現(xiàn)部分割口，且在鄰近割口處的橡膠材料已經(jīng)發(fā)生翹起；胎面出現(xiàn)明顯的橫向裂口，其在裂口方向有沿一定角度擴(kuò)大的跡象。（2）胎面損傷需要撤換的情況有：外層的帶束層或簾布層出現(xiàn)嚴(yán)重破損或輪胎發(fā)生平點(diǎn)問題；在胎體鼓包的影響下出現(xiàn)內(nèi)部脫層；胎側(cè)的割口延伸到外層簾布；由于滑移或溫度過熱的影響造成輪緣橡膠焦燒或發(fā)生顯著的硫化返原。在將輪胎輪輞等組件進(jìn)行拆卸前應(yīng)當(dāng)先對(duì)損傷部位進(jìn)行記號(hào)標(biāo)記然后再充分放氣；對(duì)于確定報(bào)廢使用的輪胎不能再進(jìn)行充氣，因?yàn)檩喬サ难貓A周線可能已經(jīng)出現(xiàn)爆裂；在拆卸壓力損失的輪胎錢應(yīng)當(dāng)先對(duì)輪胎壓力下降的原因進(jìn)行分析檢查；