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工程材料综合复习资料一、解释概念1、固溶强化2、过冷度3、二次硬化4、共晶体5、C曲线6、热加工7、晶面8、共晶反应9、组织10、失效11、固溶处理12、金属化合物13、面缺陷14、珠光体15、调质处理二、填空题1、按照结合键的性质，可将工程材料分为（ ）、（ ）、（ ）等四大类。2、-Fe的晶格类型是（ ），-Fe的晶格类型是（ ）。3、铸铁如果第一阶段、第二阶段石墨化充分进行，第三阶段石墨化部分进行，得到的显微组织是（ ），铸铁类型为（ ）。4、机器零件选材的三大基本原则是（ ）、（ ）和（ ）。5、铁碳合金中，二次渗碳体由（ ）中产生，三次渗碳体由（ ）中产生。6、金属中晶粒越细小，晶界面积越（ ），强度和硬度越（ ）。7、钢的淬透性主要决定于（ ），钢的淬硬性主要决定于（ ）。8、合金钢按用途可分为（ ）、（ ）和（ ）。9、钢的热处理工艺是由（ ）、（ ）、（ ）三个阶段组成。一般来讲，它不改变被处理工件的（ ），但却改变其（ ）。10、材料中的结合键包括（ ）。11、结晶过程是依靠两个密切联系的过程来实现的，这两个过程是（ ）。12、共析反应的特点是（ ）。13、上贝氏体和下贝氏体的形态分别是（ ）。14、典型铸锭结构的三个晶区分别为（ ）。15、滑移的本质是（ ）。16、过冷度是指（ ）。17、片状珠光体的三种类型是（ ）。18、从外到内典型的铸锭组织可分为（ ）。19、马氏体按照显微组织形态分为（ ）。20、工具钢球化退火的主要目的是（ ）。21、按照几何特征，晶体缺陷主要可区分为（ ）。三、判断题1、调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性（ ）2、热处理可以改变铸铁中的石墨形态和基体组织（ ）3、可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。（ ）4、可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁（ ）5、杠杆定律只适用于两相区（ ）6、结晶是由液态凝固成固态的过程（ ）7、黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金。 （ ）8、零件失效的原因有设计不合理、选材错误、加工不当和安装使用不良等几个方面。 （ ） 9、所谓金属的加工硬化是指金属变形后强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。（ ） 10、T8钢比T12钢和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 （ ）11、在铁碳合金中，只有共析成分的合金结晶时，才能发生共析转变，形成共析组织。（ ） 12、回火索氏体比正火索氏体的力学性能优越。（ ） 13、间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。( )14、铁素体的本质是碳在中的固溶体。（ ）15、通过球化退火能使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。( )16、晶粒度级别数数值越大，晶粒越细。（ ）17、高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。( )18、金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（ ）19、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（ ）20、钢经加热奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中碳的含量均与钢中碳的含量相等。( )21、20钢比T12钢的碳质量分数要低。（ ）22、同一钢材，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透性好。( )23、滑移只能在切应力作用下发生。（ ）24、铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。( )四、选择题1、机床床身一般选用（ ）。A. Q235 B. HT150 C. T10A D. T82、在可锻铸铁的显微组织中，石墨的形态是（ ）A. 团絮状的 B. 球状的 C. 片状的 D. 蠕虫状的3、Fe3C是（ ）A. 电子化合物 B. 固溶体 C. 复杂结构的间隙化合物 D. 间隙相4、在立方晶系中指数相同的晶面和晶向的关系是（ ）A. 垂直 B. 平行 C. 呈45度角 D. 其晶向在晶面上5、下列钢种中，以球化退火作为预备热处理的钢种是（ ）A. 40Cr B. 20Cr C. GCr15 D. Q345（16Mn）6、下列钢中热处理时不产生二次硬化的是（ ）A. W18Cr4V B. Cr12MoV C. 3Cr2W8V D. 5CrNiMo7、在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是（ ）。（a）；（b）；（c）110；（d）111。8、在立方晶系中指数相同的晶面和晶向：（ ）。（a）互相平行；（b）互相垂直；（c）无必然联系；（d）其晶向在晶面上9、二元合金在发生L共晶转变时，其相组成是：（ ）。（a）液相；（b）单一固相；（c）两相共存；（d）三相共存。10、奥氏体是：（ ）。（a）碳在-Fe中的间隙固溶体；（b）碳在-Fe中的间隙固溶体；（c）碳在-Fe中的有限固溶体；（d）碳在-Fe中的间隙固溶体；11、珠光体是一种：（ ）。（a）单相固溶体；（b）两相混合物；（c）Fe与C的化合物；（d）金属间化合物12、铸造条件下，冷却速度越大，则：（ ）。（a）过冷度越大，晶粒越细；（b）过冷度越大，晶粒越粗；（c）过冷度越小，晶粒越细；（d）过冷度越小，晶粒越粗。13、若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将（ ）A、降低、 B、提高、 C、不改变14、钢的淬透性主要取决于（ ）。A、钢中的碳含量； B、冷却介质； C、钢中的合金元素15、奥氏体向马氏体转变属于（ ）相变。A、扩散型 B、半扩散型 C、非扩散型16、二元合金中，铸造性能最好的合金是（ ）。A、共晶合金 B、固溶体合金 C、共析合金17、二次渗碳体是从（ ）中析出的。A、铁素体 B、奥氏体 C、液相18、钢经过等温淬火处理后的组织是（ ）。A、马氏体 B、下贝氏体 C、珠光体19、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（）。A越高 B越低 C越接近理论结晶温度20、钢的回火处理是在（）。A、退火后进行 B、正火后进行 C、淬火后进行21、完全退火主要适用于（）。A、亚共析钢 B、共析钢 C、过共析钢22、钢经淬火+低温回火后得到的组织为（）。A、回火索氏体 B、回火马氏体 C、回火屈氏体23、奥氏体向贝氏体转变属于（）相变。A、扩散型 B、半扩散型 C、非扩散型24、共析钢经正火处理后的组织为（）。A、粗珠光体 B、索氏体 C、屈氏体五、简答题1、W18Cr4V是一种应用非常广泛的高速切削刀具用钢，这种钢的加工工艺流程为：铸造锻造预备热处理机加工最终热处理精磨，请问预备热处理工艺是什么，目的是什么，获得何种组织？最终热处理是何工艺？获得何种组织？ 2、画出立方晶系晶胞内的（112）、晶面和111、 210晶向3、为什么说马氏体相变加回火转变是钢最经济、最有效的强化手段？4、试述马氏体转变的基本特点。5、合金元素提高钢的回火稳定性的原因是什么？6、试述石墨形态对铸铁性能的影响。7、金属塑性变形后组织和性能会有什么变化？8、什么是细晶强化？造成细晶强化的原因是什么？9、金属结晶的基本规律是什么？六、综合分析题1、Fe-Fe3C相图分析题（1）画出Fe-Fe3C相图，标注出个区域的相组成。（2）画出碳含量为0.4%的合金冷却曲线和组织转变示意图。（3）用杠杆定律计算共析反应前后该合金的相组成和组织组成物的相对百分含量。2、作图表示立方晶系中的（110）、晶面，以及、211晶向。3、根据Fe-Fe3C相图分别回答或解释下列问题： （1）画出Fe-Fe3C相图，标注出各区域的组织；写出共析和共晶转变的反应式。（2）画出20钢从高温液体冷却到室温的冷却曲线及20钢在室温时的显微组织示意图。（3）计算20钢和T10钢在727共析反应后的相组成和组织组成物的百分含量。4、共析钢小试样加热到相变点以上30，用图中所示的冷却曲线进行冷却，分析所得到的组织，并指出各属于何种热处理方法。5、钢制造汽车齿轮，加工路线为：下料锻造正火切削加工渗碳、淬火及低温回火喷丸磨削加工，分析正火，渗碳、淬火及低温回火处理的目的。6、机床变速箱齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，工艺路线为：下料锻造正火粗加工调质精加工轮齿高频淬火及低温回火精磨，试分析正火处理、调质处理和高频淬火及低温回火的目的。7、标注说明共析钢的等温转变曲线图中各条线、各个区的物理意义。工程材料综合复习资料参考答案一、解释概念1、固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。2、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值。3、二次硬化：含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时残余A转变为回火M,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称二次硬化。4、共晶体：共晶反应后形成的组织，是两种以上的相组成的机械混合物。5、C曲线：过冷奥氏体的等温转变曲线。6、热加工：在再结晶温度以上进行的加工。7、晶面：通过晶体中原子中心的平面。8、共晶反应：由一种液相在恒温下同时结晶出两种固相（共晶体）的反应。9、组织：在显微镜下观察到的金属材料内部的微观形貌。10、失效：零件由于某种原因，导致其尺寸、形状或材料的组织与性能的变化而不能完成指定的功能。11、固溶处理：合金加热到高温状态得到单相固溶体之后，迅速冷却到室温以获得过饱和固溶体的处理工艺。12、金属化合物：合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相。13、面缺陷：指晶体中二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷，主要有晶界和亚晶界两种类型。14、珠光体：共析反应生成的由铁素体和渗碳体两种相组成的机械混合物。15、调质处理：钢淬火+高温回火获得回火索氏体的热处理工艺。二、填空题1、按照结合键的性质，可将工程材料分为（金属材料）、（陶瓷材料）、（高分子材料）、（复合材料）等四大类。2、-Fe的晶格类型是（体心立方），-Fe的晶格类型是（面心立方）。3、铸铁如果第一阶段、第二阶段石墨化充分进行，第三阶段石墨化部分进行，得到的显微组织是（F+P+G），铸铁类型为（灰口铸铁）。4、机器零件选材的三大基本原则是（使用性能原则）、（工艺性能原则）和（经济性原则）。5、铁碳合金中，二次渗碳体由（奥氏体）中产生，三次渗碳体由（铁素体）中产生。6、金属中晶粒越细小，晶界面积越（ 多 ），强度和硬度越（ 高 ）。7、钢的淬透性主要决定于（ 合金元素的含量 ），钢的淬硬性主要决定于（ 马氏体的含碳量 ）。8、合金钢按用途可分为（ 结构钢）、（ 工具钢 ）和（ 特殊性能钢 ）。9、钢的热处理工艺是由（ 加热 ）、（ 保温 ）、（ 冷却 ）三个阶段组成。一般来讲，它不改变被处理工件的（ 成分和形状 ），但却改变其（ 组织 ）。10、材料中的结合键包括（离子键、共价键、金属键、分子键）。11、结晶过程是依靠两个密切联系的过程来实现的，这两个过程是（形核和长大）。12、共晶反应的特点是（恒温进行、三相共存、三相成分确定）。13、上贝氏体和下贝氏体的形态分别是（羽毛状、针状）。14、典型铸锭结构的三个晶区分别为（表层细晶层、中间柱状晶、中心较粗的等轴晶）。15、滑移的本质是（在切应力作用下晶体内部位错运动的结果）。16、过冷度是指（理论结晶温度与开始结晶温度之差）。17、片状珠光体的三种类型是（珠光体、索氏体、屈氏体）。18、从外到内典型的铸锭组织可分为（细等轴晶区、柱状晶区、粗等轴晶区）。19、马氏体按照显微组织形态分为（板条状、针状）。20、工具钢球化退火的主要目的是（获得球状珠光体，降低硬度有利于切削加工）。21、按照几何特征，晶体缺陷主要可区分为（点缺陷、线缺陷、面缺陷）。三、判断题1、调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性（ ）2、热处理可以改变铸铁中的石墨形态和基体组织（ ）3、可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。（ ）4、可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁（ ）5、杠杆定律只适用于两相区（ ）6、结晶是由液态凝固成固态的过程（ ）7、铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金。 （）8、件失效的原因有设计不合理、选材错误、加工不当和安装使用不良等几个方面。（） 9、谓金属的加工硬化是指金属变形后强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。（） 10、钢比T12钢和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 （）11、碳合金中，只有共析成分的合金结晶时，才能发生共析转变，形成共析组织。（） 12、体比正火索氏体的力学性能优越。 （）13、间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。（ ）14、铁素体的本质是碳在中的固溶体。（ ）15、通过球化退火能使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。（ ）16、晶粒度级别数数值越大，晶粒越细。（ ）17、高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。（ ）18、金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（ ）19、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（ ）20、钢经加热奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中碳的含量均与钢中碳的含量相等。（ ）21、20钢比T12钢的碳质量分数要低。（ ）22、同一钢材，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透性好。（ ）23、滑移只能在切应力作用下发生。（ ）24、铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。（ ）四、选择题1、机床床身一般选用（ B ）。A. Q235 B. HT150 C. T10A D. T82、在可锻铸铁的显微组织中，石墨的形态是（ A ）A. 团絮状的 B. 球状的 C. 片状的 D. 蠕虫状的3、Fe3C是（ C ）A. 电子化合物 B. 固溶体 C. 复杂结构的间隙化合物 D. 间隙相4、在立方晶系中指数相同的晶面和晶向的关系是（ A ）A. 垂直 B. 平行 C. 呈45度角 D. 其晶向在晶面上5、下列钢种中，以球化退火作为预备热处理的钢种是（ C ）A. 40Cr B. 20Cr C. GCr15 D. Q345（16Mn）6、下列钢中热处理时不产生二次硬化的是（ D ）A. W18Cr4V B. Cr12MoV C. 3Cr2W8V D. 5CrNiMo7、在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是（ a ）。（a）；（b）；（c）110；（d）111。8、在立方晶系中指数相同的晶面和晶向：（ b ）。（a）互相平行；（b）互相垂直；（c）无必然联系；（d）其晶向在晶面上9、二元合金在发生L共晶转变时，其相组成是：（ d ）。（a）液相；（b）单一固相；（c）两相共存；（d）三相共存。10、奥氏体是：（ a ）。（a）碳在-Fe中的间隙固溶体；（b）碳在-Fe中的间隙固溶体；（c）碳在-Fe中的有限固溶体；（d）碳在-Fe中的间隙固溶体；11、珠光体是一种：（ b ）。（a）单相固溶体；（b）两相混合物；（c）Fe与C的化合物；（d）金属间化合物12、铸造条件下，冷却速度越大，则：（ a ）。（a）过冷度越大，晶粒越细；（b）过冷度越大，晶粒越粗；（c）过冷度越小，晶粒越细；（d）过冷度越小，晶粒越粗。13、若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将（降低、提高、不改变）。14、钢的淬透性主要取决于（工件的尺寸；冷却介质；钢中的合金元素）。15、奥氏体向马氏体转变属于（扩散型、半扩散型、非扩散型）相变。16、二元合金中，铸造性能最好的合金是（共晶合金、固溶体合金、共析合金）。17、二次渗碳体是从（铁素体、奥氏体、液相）中析出的。18、钢经过等温淬火处理后的组织是（马氏体；下贝氏体；珠光体）。19、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（越高；越低；越接近理论结晶温度）。20、钢的回火处理是在（退火后进行、正火后进行、淬火后进行）。21、完全退火主要适用于（亚共析钢；共析钢；过共析钢）。22、钢经淬火+低温回火后得到的组织为（回火索氏体、回火马氏体、回火屈氏体）。23、奥氏体向贝氏体转变属于（扩散型、半扩散型、非扩散型）相变。24、共析钢经正火处理后的组织为（粗珠光体、索氏体、屈氏体）。五、简答题1. 答：预备热处理：退火，目的在于既调整硬度便于切削加工，又调整组织为淬火作准备。组织：索氏体+颗粒状碳化物。最终热处理：高温淬火+三次高温回火。组织：马氏体（7065%）+碳化物(2025%)+残余奥氏体(5%)2. 111XYZ1/2（112）XY1/21/31/2210（12）3. 答：马氏体内部含有很高密度的位错，有很强的位错强化效应。a) 马氏体形成时，奥氏体被分割成许多较小的区域（马氏体束），产生细晶强化效果；溶质原子特别是碳原子溶入马氏体中造成了很强的固溶强化效应； b) 马氏体回火后碳化物析出，造成了强烈的第二相析出强化效应。4、试述马氏体转变的基本特点。答：马氏体转变是一种非扩散型转变，产生很强的固溶强化；马氏体的形成速度很快，无孕育期；马氏体转变是不彻底的，总要残留少量奥氏体；马氏体形成时体积膨胀。5、合金元素提高钢的回火稳定性的原因是什么？答：合金元素在回火过程中推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才开始分解和转变）；提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度，因此提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。6、试述石墨形态对铸铁性能的影响。答：石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。普通灰口和孕育铸铁的石墨呈片状，对基体的严重割裂作用使其抗拉强度和塑性都很低。球墨铸铁的石墨呈球状，对基体的割裂作用显著降低，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，其综合机械性能接近于钢。蠕墨铸铁的石墨形态为蠕虫状，虽与灰口铸铁的片状石墨类似，但石墨片的长度与厚度的比值较小，端部较钝，对基体的割裂作用小，它的强度接近于球墨铸铁，且有一定的韧性，较高的耐磨性。可锻铸铁的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小，具有较高的强度、一定的延伸率。7、金属塑性变形后组织和性能会有什么变化？答：金属发生塑性变形后，晶粒发生变形，沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒变成细长条，金属中的夹杂物也被拉长，形成纤维组织。金属经大的塑性变形时，由于位错的密度增大和发生相互作用，大量位错堆积在局部地区，并相互缠结形成不均匀分布，使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块，而在晶粒内产生亚晶粒。金属塑性变形到很大程度（70%以上）时，由于晶粒发生转动，使各晶粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向（形变织构）。金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，产生加工硬化现象。另外，由于纤维组织和形变织构的形成，使金属的性能产生各向异性。8、什么是细晶强化？造成细晶强化的原因是什么？答：金属多晶体中，晶粒越细，金属的硬度强度越高，塑性韧性也越高的现象称为细晶强化。金属晶粒越细，晶界数量越多，对位错运动的阻碍作用越大，变形抗力就越大，金属的硬度和强度越高；而且金属晶粒越细，金属的变形越分散，也就减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，从而使金属的塑性提高。由于细晶粒金属的强度高、塑性好，所以断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好。9、金属结晶的基本规律是什么？答：液体金属结晶需要过冷度，是由形核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。结晶时首先在液体金属中形成一些极微小的晶体（称为晶核），然后再以它们为核心不断地长大。在这些晶体长大的同时，又出现新的晶核并逐渐长大，直至液体金属消失。六、综合分析题答：（1）（2）（3）共析反应前：相组成A+F 相组成物含量：；组织A+F； 组织组成物含量；共析反应后：相组成：F+Fe3C；组织F+