金属学与热处理习题.doc

小结：第一章各种机械性能指标的物理意义、单位、应用： 强度（弹性极限e 、抗拉强度b 、屈服强度s） ；塑性（ ） ；硬度（HRA、 HRB 、HRC， HBS、HBW）；冲击韧性ak；疲劳强度-1 。 第二章 晶体结构与结晶 1、常见的金属晶格类型有哪几种？它们的原子排列有什么特点？2为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性？3在实际金属中存在哪几种晶体缺陷？对力学性能有何影响？4金属结晶的基本规律和必要条件是什么？（结晶时，冷却速度越大，实际结晶温度越低。过冷度T越大，N/G越大，晶粒越细小。）工业生产中采用哪些措施细化晶粒?举例说明（T，变质处理，振动，搅拌）。（细化晶粒：强、硬、塑、韧都提高）第三章 金属的塑性变形与再结晶1、多晶体的塑性变形与单晶体的塑性变形有何异同？答：相同塑性变形方式都以滑移或孪晶进行；都是在切应力作用下产生塑性变形的。 不同点在外力作用下，各晶粒因位向不同，受到的外力不一致，分切应力相差大，各晶粒不能同时开始变形，接近45软位向先滑移，且变形要受到周围临近晶粒制约相互要协调；晶粒之间的晶界也影响晶粒的塑性变形。多晶体的塑性变形逐次逐批发生，由少数开始，最后到全部，从不均匀到均匀。2已知金属Pb、Fe、Cu的熔点分别为327、1534、1083，试估算这些金属的再结晶温度范围?在室温下的变形属于冷加工还是热加工？ 3说明产生下列现象的原因：（1）滑移面和滑移方向是原子排列密度最大的晶面和晶向；（2）Zn、-Fe和Cu的塑性不同；（3）实际晶体滑移所需的临界切应力比理论计算的数值小的多。4何为塑性变形？塑性变形的基本方式有那些？对金属的组织与性能有何影响？5锡板在室温反复弯折，硬度增加，停止弯折一段时间后，硬度下降；而低碳钢板在室温反复弯折，硬度增加，停止弯折后硬度不下降，为什么？第四章 二元合金1解释下列名词：合金、组元、相、相图、组织、固溶体、金属间化合物、偏析。2指出下列名词的主要区别：（1）置换固溶体与间隙固溶体（2）间隙相与间隙固溶体（3）相组成物与组织组成物 答：相组成物：指构成显微组织的基本相，它有确定的成分与结构，但没有形态的概念。例：和组织组成物：指在结晶过程中形成的，有清晰轮廓，在显微镜下能清楚区别开的组成部分。例：、+。（4）共晶反应与共析反应3为什么铸造合金常选用有共晶成分或接近共晶成分的合金？用于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？ 答：铸造性能：取决于结晶的成分间隔与温度间隔，间隔越大，铸造性能越差。所以，共晶成分或接近共晶成分的合金铸造性能好压力加工性能好的合金通常是固溶体，应强度较低，塑性好，变形均匀不易开裂。所以，钢加热到A状态压力加工性能好。五章、铁碳合金室温平衡组织中基本组成物的力学性能Fb（MPa） 230HBS80%50AK（J）160Fe3C 3080000P 75018020502432讨论：一、 F -Fe3C 相图的分析总结： 1.F、A、P、Ld，性能和结构的比较； 2.室温时，各成分对应的相、组织（画图）； 3.相图与组织性能比较； 4.GS、ES、PSK、ECF线的意义。二、杠杆定律的应用（总结亚、过） 1、相组成物的计算： 在727T（ T0）（或共析转变后）时； 在室温时 2、组织组成物的计算： 亚共析钢 过共析钢思考题：根据FeFe3C相图说明产生下列现象的原因？ .1.0%C的钢比0.5%C的钢硬度高； 室温下，含0.8%C的钢其强度高；变态来氏体的塑性比珠光体的差；在1100，含0.4%C的钢能进行锻造，含4.0%C的生铁不能进行锻造；铁碳合金中，二次渗碳体的最大百分含量是多少？判断对错.铁碳合金中，只有过共析钢的平衡组织中才有二次渗碳体？在 FeFe3C相图中，含碳大于2.11%的成分合金，在结晶过程中均会发生共晶反应？只有共析成分的铁碳合金才能发生共析反应？铁碳合金发生共析反应的条件？ 对某退火碳钢进行金相分析，组织为P和Fe3C网，其中P占93%，问此钢含碳量大约是多少？并写出其钢号？1.说明下列材料牌号的含义： Q235A、Q275、20、45Mn、T8A、2.画出Fe-Fe3C相图，并用相组成和组织组成物填写相图各区。3.“高碳钢的质量比低碳钢好”，这种说法对吗？碳钢质量的好坏主要按照什么标准确定？为什么?4.根据Fe-C相图，说明下列现象的原因：（1）低碳钢具有较好的塑性，而高碳钢具有较好的耐磨性；（2）钢中碳含量一般不超过1.35%；第六章：重点掌握 1. 钢在加热时组织转变；2.控制晶粒度大小的因素；3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C曲线各种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。4.各种热处理的目的、工艺参数，用途。 例：45 T8 T10讨论：一、工艺在一批45钢制的螺栓中（要求头部淬硬到45-50HRC），混入少量20钢，若按45钢淬火处理，试问热处理后能否达到要求？为什么？二、C曲线的应用将共析钢加热到770，保温，问采用什么热处理工艺可得到下例组织P、S、T+M、B下、M+A，在C曲线画出各热处理工艺的冷却曲线，注明热处理工艺名称和所得组织。三、下例说法是否正确？为什么？ 1、过冷A的冷却速度大于Vk时，则冷却速度愈快，冷却后钢的硬度更高;2、钢中合金元素越多，则淬火后硬度就越高;3、淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度；1.说明共析碳钢C曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。4vk值大小与钢的淬透性有何关系？5.确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的组织：（1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；（2）锻造过热的60钢锻坯；（3）具有片（网）状渗碳体的T12 钢坯。6为什么淬火后的钢一般都要进行回火处理？按回火温度不同，回火可分为哪几种？指出各种回火后得到的组织、性能及应用范围。第七章 合金钢 (金属材料)一、合金元素在钢中的作用。1、几乎所有的合金元素(所有非碳化物形成元素和弱碳化物形成元素Cr、Mn、Fe)溶人铁中，形成合金铁素体或合金奥氏体强化了,钢的基体强度提高。其中Mn、Ni、 Cr、Si有提高了F韧性 例：16Mn2、碳化物形成元素有：Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe3、改变了相区位置: 如Ni或Mn类，均扩大r相区，使 r相区向左、向下移； Cr、Mo：缩小r相区，使 r相区向左、向上移。意味着，S点和E点左移,P量,GS线、ES线左移。4、强碳化物形成元素，减慢A的形成 。含这类T加保才能得到均匀A 。除（Mn、B）外，合金元素都使奥氏体晶粒细化。5、除Co外，几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，即淬透性。提高淬透性主要元素有 Mn、Cr、Ni、Si、B。6、影响M转变温度（除Co、Al外），几乎所有合金元素都使Ms ，Mf。含碳量越多Ms Mf也。7、碳化物形成元素和非的Si，都减慢回火过程中M的分解，使回火稳定性;红硬性。 强碳化物形成元素V、W、Mo，析出弥散细小碳化物产生二次硬化。耐磨性。二、合金钢的编号：数字元素数字质量级别1、碳的质量分数： 结构钢用两位数表示万分之几 工具钢1时，用一位数表示干分之几， 1时，不标。（但高速钢多少都不标，含钨高。） 特殊性能钢 用一位数表示含碳干分之几， 当含碳少时：0、08%C用0表示；0、03%C用00表示。2、合金元素的质量分数：（除滚动轴承钢中的Cr表示干分之几外）都表示百分之几。 1.5时，不标；1.5-2.49标2 ；2.5- 3.49标3 3、还有：GCr15-G表示滚动轴承钢；Y40Mn-Y表示易切削钢；ZGMn13-表示耐磨钢；三、其它：HT150- HT表示灰铸铁；QT40018，QT表示球墨铸铁；KTZ450-06或KTH300-06，KT表示可锻铸铁；ZL102 -ZL铸造铝合金；LF5- LF防锈铝合金、LY11-LY硬铝合金、LC4- LC超硬铝合金；LD7- LD锻铝合金。四、结构钢小结（工具钢自己总结） 2、根据高速钢的热处理特点，说明合金元素对高速钢性能的影响。3、 说明下列钢的类别，使用状态组织、性能特点、用途及做何热处理？20CrMnTi、60Si2Mn、 GCr15、CrWMn 、W18Cr4V、 Cr12MoV、5CrMnMo、4Cr13、ZGMn13、40Cr、 9SiCr、T11八章、1铸铁分为哪几类？其最基本区别是什么？2铸铁成分、组织与性能特点？3可锻铸铁可以锻造吗？铸铁的成分特点：除了有较高的C、Si外，还有较高的杂质元素S、P。铸铁的组织：相当于金属基体上分布着不同形态的石墨（灰铸铁-片状石墨；可锻铸铁-团絮状石墨；球墨铸铁：球状石墨）。铸铁性能特点：力学性能：（与钢比）强度低、塑、韧性差铸铁优点：切削加工性、耐磨性、消震性、铸造性和低的缺口敏感性5.影响石墨化的因素（两个）：化学成分和冷却速度。成分：C、Si-促进石墨化的元素。Mn、P、S、Mg-阻碍石墨化的元素。Mg又是促进石墨球化的元素。V冷：越慢，愈有利于C原子的扩散，对石墨化愈有利。6、石墨化过程，就是铸铁中碳原子以石墨形式析出的过程。九章、1解释下列名词：固溶处理，时效强化。2铝合金可通过哪些途径达到强化的目的？习题：1、淬透性与淬硬性有无关系？2、常用碳钢的退火、正火、淬火热处理加热工艺参数？5、说明共析碳钢C曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。6、vk值大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？7、将5mm的共析碳钢加热至760，保温足够时间，问采用什么热处理工艺可得到如下组织：P、S、T+M、B下、 M+A ，在C曲线上画出各热处理工艺的冷却曲线，注明热处理工艺名称和所得组织。8、何谓钢的淬透性、淬硬性？影响钢的淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素是什么？9、解释下列名词：（1）奥氏体的实际晶粒度、本质晶粒度（2）珠光体、马氏体；奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；（3）退火、正火、淬火、回火、调质处理；（4）淬火临界冷却速度（vk）、淬透性、淬硬性；12.珠光体类型组织有哪几种？组织形态和性能有何特点？ 答:珠光体类型组织有:P: A 1 650 ； S: 650600 ；T: 600 550 珠光体类型组织的形态均为片层状，只是片的粗细不同。形成温度越低，片越细，且强度硬度越高。13.工具钢淬火加热温度一般为AC1+(30-50),而W18Cr4V淬火加热温度远高于AC1，大致为多少？为什么？回火工艺？14、有一10mm 20钢制工件，经渗碳热处理后空冷，随后进行正常的淬火、回火处理，试分析工件在渗碳空冷后及淬火回火后,表面的组织。18.在下图中表示了常用的几种热处理方法。按图1、2、3、4线的冷却速度冷至室温，各获得何种组织？各属于何种热处理工艺？23、试比较下列材料不同热处理后硬度值的高低，并解释原因： 45钢分别加热到700，750，840后，水冷； T12钢分别加热到700、750、900后，水冷。24钢退火后的金相组织: 亚共析钢完全退火组织：等轴F+P片；过共析钢（或高碳钢）球化退火的金相组织:P粒+K粒。25.奥氏体 面心立方结构：在碳钢中，是C溶于-Fe中形成固溶体；合金钢中是C和Me溶于-Fe中形成固溶体。它在1148时含2.11%C,727时含0.77%C。淬火组织会残留A，它分布于M间隙中，不易受蚀，在光学显微镜下呈白色 。固溶体的晶体结构与溶剂的相同。固溶体中析出第二项越细小越好（弥散析出）。26.马氏体 体心正方结构：过饱和固溶体（在碳钢中，是C溶于a-Fe中的；在合金钢中是C和Me溶于-Fe中）。马氏体的形态和性能取决于M中的含C量。问答题：1.低碳钢进行正火处理是为了提高硬度以利于切削加工？中碳钢正火处理？高碳钢正火处理？3. 钢中合金元素越多，则淬火后硬度就越高？4低碳钢淬火，得到低碳马氏体，其组织形态为( )状，故称它为( )；高碳钢淬火后得到高碳马氏体，其组织形态为( )状，故称它为( )。5淬火后高温回火，得到回火索氏体组织，具有良好综合机械性能？645钢的淬火温度大致为（ ）7的硬度决定于（ ）8临界冷却速度是（ ）9、下例说法是否正确？为什么？、过冷A的冷却速度大于Vk时，则冷却速度愈快，冷却后钢的硬度更高;、钢中合金元素越多，则淬火后硬度就越高;、同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好；、冷速越快，马氏体转变点Ms、Mf 就愈低；、淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度；、为了改善碳素工具钢切削加工性，应采取完全退火。12、C曲线左移，则过冷奥氏体稳定性（ ），临界冷却速度（ ），钢的淬透性（ ）。1345钢在淬火后出现屈氏体组织是由于加热温度不够高造成的？14碳钢中高碳钢的含碳量为？15.工具钢为了提高硬度和耐磨性，其淬火回火的组织是什么？16. 当把亚共析钢加热到A1和