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材料科学基础复习总结填空1. 过冷奥氏体发生的马氏体转变属于(非扩散型相变 )。2. 碳钢淬火要得到马氏体组织,其冷却速度要( 大于 )临界冷却速度(vk)。3. 珠光体型的组织是由铁素体和渗碳体组成的( 机械混合物 )。4. 工件淬火后需立即回火处理,随着回火温度的提高,材料的硬度( 越低 )。5. 共析成分的液态铁碳合金缓慢冷却得到的平衡组织是P( 铁碳相图 )6. 表征材料表面局部区域内抵抗变形能力的指标为( 硬度 )。7. 下列原子结合键既具有方向性又具有饱和性的是( 共价键)。8. 下面哪个不属于大多数金属具有的晶体结构( 面心立方、体心立方、密排六方 )。9. 面心立方结构晶胞中原子数个数是( 4 )。10. 如图1所示的位错环中,属于刃型位错的是( )。11. A为右螺旋位错,B为左螺旋位错,C为正刃位错,D为负刃位错,E为混合位错。判断方法是根据柏氏矢量与位错线所形成的角度,图中位错环所标的方向为位错线的规定方向,柏氏矢量垂直于位错的是刃型位错,然后将柏氏矢量按顺时针方向旋转90,与位错方向相同的为正,相反的为负,叫做顺正逆负。柏氏矢量与位错方向平行的是螺型位错,方向相同的为右螺,方向相反为左螺,这叫做顺右逆左。除ABCD四点之外位错环上其他任意一点均是混合位错。12. 固体材料中物质传输的方式为( 扩散 )。液态是对流。13. 纯铁在室温下的晶体结构为( 面心立方 )。14. 由一种成分的液相同时凝固生成两种不同成分固相的过程称为( 共晶 )。15. 共析 包晶16. 碳原子溶于-Fe中形成的固溶体为( 铁素体 )。17. 钢铁材料的热加工通常需要加热到( 奥氏体 )相区。18. 成分三角形中标出了O材料的成分点( )。三元相图19. 白铜是以( 镍 )为主要合金元素的铜合金。20. 45钢和40Cr钢比较,45钢的(淬透性低(合金),淬硬性高(含碳量)。21. 金属塑性变形方式的是( 滑移 )。孪生22. 高分子大分子链的 柔顺性 决定了高分子材料独特的性能。23. 在置换型固溶体中,两组元原子扩散速率的差异引起的标记面漂移现象称为 柯肯达耳效应 。24. 为减少铸造缺陷,铸造合金需要熔点低、流动性好,因此一般选择 共晶点附近 的合金。25. 根据相律,对于三元合金,最大的平衡相数为 4 个 。26. 调质处理是 淬火+高温回火 的复合热处理工艺。27. 材料塑性常用 断后伸长率 和 断后收缩率 两个指标表示。28. 按溶质原子在晶格中的位置不同,固溶体可分为 间隙 和 置换 。29. 纯金属晶体中的点缺陷主要包括 空位 和 间隙原子、杂质原子 。线缺陷位错。面缺陷晶界、相界、堆垛层30. ( 扩散 )是固体材料中物质传输的唯一方式。31. 碳原子溶于-Fe中形成的固溶体为( 奥氏体 )。32. 过冷奥氏体发生的珠光体转变属于( 扩散性转变 )。贝氏体是半扩散33. 表征材料在外力作用下产生塑性变形能力的指标为 塑性。34. 结合键既无方向性又无饱和性的是( 金属键 )。35. 不属于大多数金属具有的晶体结构(体心、面心,六方 )。36. 体心立方结构晶胞中原子的个数是( 2)。37. 莱氏体是由( 奥氏体和渗碳体 )组成的共晶体。38. 工件淬火后需立即回火处理,随着回火温度的降低,材料的硬度( 提高 )。过共析成分的液态铁碳合金缓慢冷却得到的平衡组织是(珠光体+渗碳体 )。39. 黄铜是以( 锌 )为主要合金元素的铜合金。青铜除锌镍以外40. 常温下的塑料为玻璃态,而常温下的橡胶为 ( 高弹态 )。41. 铁碳合金贝氏体转变时,温度较高存在( 半扩散 /一种元素 )的扩散。42. 根据相律,对于二元合金,最大的平衡相数为 ( 3 ) 。43. 晶体中位错运动的方式有( 滑移 )和( 攀移 ) 。44. 按溶质原子在晶格中的位置不同,固溶体可分为 ( 置换 ) 和 (间隙) 。45. 晶体中产生刃型位错的位错线与柏氏矢量 ( 垂直 ) ,螺型位错的位错线与柏氏矢量 ( 平行 ) 。46. 扩散发生的驱动力是( 浓度梯度/浓度差异 )。47. -Fe在室温下的晶体结构为( 面心 )。48. ( 奥氏体 )是碳原子溶于-Fe中形成的间隙固溶体。49. 板条马氏体和针状马氏体相比,其特点是( )50. 常温下的塑料为 玻璃态 ,而常温下的橡胶为高弹态。51. 一般碳钢淬火后有残余奥氏体存在,可以通过 ( 冷处理 ) 处理,最大限度消除残余奥氏体。52. 锡基和铅基铸造轴承合金也称为 ( 巴氏合金 )。53. 材料的结晶过程是晶核 ( 形核 ) 与( 长大 ) 两个过程。54. 晶体中( 刃 ) 的位错线与柏氏矢量垂直,( 螺 ) 的位错线与柏氏矢量平行。55. 面心立方晶体中,可能潜在的滑移系有( 12个 )。56. 图中1、2、3合金在常温下凝固后,枝晶偏析最大的是(2)57. 残余奥氏体可以通过( 过冷 )处理进行最大限度的消除。针状马氏体和板条马氏体相比,其特点是(针状马氏体硬度高、脆性大。板条马氏体具有良好的强度和较好的塑性和韧性 )。58. 片状马氏体的亚结构( 位错 ),针状马氏体的亚结构是( 孪生 )59. 铁素体最高含碳量为( 0.0218% )。60. 铁碳合金相图中从奥氏体中开始析出铁素体的转变曲线又称为:61. 反应扩散的现象的热处理工艺是( )。由溶解度较低的固溶体转变成浓度更高的化合物,这种扩散叫反应扩散。62. 铁碳合金平衡凝固后,室温存在的低温莱氏体的组成相是( )。63. 密排六方结构的配位数是( 12 )。64. 灰铸铁力学性能主要取决于(基体)和( 石墨)。 65. 结构起伏和能量起伏是均匀形核的必要条件,同时,均匀形核还须在一定的 (过冷度)。66. 相律是在完全平衡状态下,系统的 (组元数)、(相数) 和温度压力之间的关系,是系统的平衡条件的数学表达式67. 位错沿滑移面的移动称为滑移,滑移面和滑移方向往往是(密排面) 和 (密排方向)。68. 钢铁材料能够进行热处理的根本原因是 ( 同素异构转变/相变 )。69. 钢加热时A的形成是由( 晶核形成 ) 、( 奥氏体晶粒长大 )、( 残余奥氏体的溶解 ) 、 ( 奥氏体成分的均匀化 )、等四个基本过程所组成的70. 钢的淬火加热温度越高,淬火后马氏体中含碳量越(高) ,马氏体晶粒越 (粗大),残余奥氏体的量 (多)。71. 马氏体的显微组织形态主要有( 板条状马氏体 、针状马氏体 ) 两种,其中 ( 板条状马氏体 ) 的韧性好。名词解释1. 加工硬化:在冷变形时, 随着变形程度的增加, 金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高, 但塑性和韧性有所下降。2.淬火: 将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间,然后以大于临界冷却速度冷却,以获得非扩散型转变组织,如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺。3.热硬性:高的耐热性耐热性通常用它在高温下保持较高硬度的性能即高 温硬度来衡量,或叫热硬性 4. 回复与再结晶:当加热温度不太高时,原子活动能力有所增加,原子已能作短距离的运动,此时,晶格畸变程度大为减轻,从而使内应力有所降低,这个阶段称为回复。5. 再结晶:当冷塑性变形金属加热到较高温度时,由畸变晶粒通过形核及晶核长大而形成新的无畸变的等轴晶粒的过程。5.成分过冷:在固溶体合金凝固时,由于固液界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷,称为成分过冷6.二次硬化:指含有Cr,Mo,V,Ti,Nb等碳化物的合金钢,经淬火并在500-600之间回火时,不仅硬度不降低,反而升高到接近淬火钢的高硬度值的现象。 7.时效处理:指金属或合金工件(如低碳钢等)经固溶处理,从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后,在较高的温度或室温放置保持其形状、尺寸,性能随时间而变化的热处理工艺。8.复合材料:人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。9.变形织构:多晶体中位向不同的晶粒取向变成大体一致,这个过程称为“择优取向”。择优取向后的晶体结构称为“织构”,由变形引起的织构称为变形织构。10.均匀形核(非均匀形核):晶体结晶时,晶核的形成不借助于任何的外界帮助、而仅靠液态金属内部存在的结构和能量及成分起伏来完成非均匀形核:液体形核时,依靠存在于液体金属中的各种固体颗粒 或依附于母相中某些界面上的形核过程12.伪共晶:在不平衡的结晶条件下,成分在共晶点附近的合金全部转变成共晶组织,这种非共晶成分的共晶组织称为伪共晶。13.热处理:指金属材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,改变材料表面或内部的化学成分与组织,获得所需性能的一种金属热加工工艺。14.弥散强化:是指将多相组织混合在一起所获得的材料强化效应。15.孪晶:是指两个晶体(或一个晶体的两部分)沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系,这两个晶体就称为孪晶16. 结构起伏:液态金属从宏观上看是原子作无规则排列的非晶体,但其中包含着许多类似晶体结构的、时大时小、时长时消的原子有序集团,这种现象称为“结构起伏”。17.柏氏矢量:用形成位错的滑移矢量定义位错矢量,并称为柏氏矢量。(以b表示,只有位错才有柏氏矢量,矢量的模b称为位错强度) 位错密度:指单位体积内位错线的总长度 单位位错:穿过单位面积的位错数目A 18.空间点阵:是一种表示晶体内部质点排列规律的几何图形。19.材料的工艺性能:是指材料在加工成零 件或构件过程中材料 应具备的适应加工的 性能,包括铸造性能、 锻造性能、切削加工 性能、焊接性能及热处理性能。20.热变形:材料在高于再结晶温度下进行的塑性变形过程。21. 非平衡凝固(平衡凝固):在液体结晶并析出固体的过程中,由于降温速度过快,使得液体中所析出固体分子扩散不均匀,导致结晶中固体分子各处浓度不均匀,当温度降到固相线时,仍存在液相的非均匀结晶现象。22. 离异共晶:有共晶反应的合金中,如果成分离共晶点较远,由于初晶数量较多,共晶数量很少,共晶组织中与初晶相相同的相依附初晶长大,共晶组织中另外一个相呈现单独分布,使得共晶组织失去其特有组织特征的现象。23.正(负)温度梯度:固态金属凝固时,由固液界面向未凝固的液体内部延伸时,越靠近液体中心温度越高的现象。然后负温度梯度就是反过来,越靠近中心温度越低。24.结晶度:用来表示聚合物中结晶区域所占的比例25.应变时效:应变力作用下,材料的组织性能随时间发生变化。当退火状态的低碳钢试样拉伸到超过屈服点发生少量塑性变形后卸载,然后立即重新加载拉伸,则可见其拉伸曲线不再出现屈服点,此时试样不会发生屈服现象。26.柯肯达尔效应:在置换固溶体中由于两组元的原子以不同的速率相对扩散从而引起相应的扩散偶之间的界面标记漂移的现象称为柯肯达尔效应。选择1.下列不同含碳量的钢中,强度最高的是( C )。A. WC=0.2% B. WC=0.45% C. WC=0.8% D. WC=1.2%2.-Fe在室温下的晶体结构为( B )。A. 面心立方 B. 体心立方 C. 密排六方 D. 正方结构3.恒温条件下,由一种成分的固相同时生成两种不同成分固相的转变称为 (B )。A. 匀晶转变 B. 共析转变 C. 包晶转变 D. 共晶转变4.下列不同含碳量的钢中,塑性最好的是( A )。A. WC=0.25% B. WC=0.50% C. WC=0.9% D. WC=1.4%5.45钢和40Cr钢比较,40Cr钢的( B )。A. 淬透性低,淬硬性高 B. 淬透性高,淬硬性低 C. 淬透性高,淬硬性高 D. 无法比较6.有反应扩散的现象的热处理工艺是( D )。A.回火 B. 退火 C. 表面淬火 D.渗碳7.属于扩散型转变的是( A )。A. 珠光体转变 B. 上贝氏体转变 C. 下贝氏体转变 D. 马氏体转变8.立方晶体的ABCD滑移面上有一正方形位错环(顺时针为正方向),指出CD段位错线的类型是( B )A. 正刃型 B. 负刃型 C. 右螺型 D. 左螺型9. 面心立方结构的原子最密排面的晶向族为( D )。A.111 B. C. 110 D. 10.生产中一般以( B )作为评定材料切削加工性能的主要参数。 A.强度 B.硬度 C. 韧性 D.塑性11.哪种材料不能锻造加工成型( A )。A.可锻铸铁 B. 铝合金 C. 铜合金 D.低碳钢12.图2所示的二元共晶型合金中,容易产生伪共晶组织的合金为( C ):容易产生离异共晶的合金为( B )。A. 合金A B. 合金B C. 合金C D. 合金D13.不同含碳量的钢中,硬度最高的是( D )。A. WC=0.3% B. WC=0.70% C. WC=0.8% D. WC=1.3%14.亚共析钢的平衡相组成是( B )。A. . F+A B F+P C. F+Fe3C D. A+Fe3C15.过共析碳钢的正常淬火加热温度为( A )。A. Ac1+3050 B. Ac3+3050 C. Ac3+50100 D. Accm+3050 16.反复弯折铁丝,铁丝会越来越硬,最后会断裂,这是由于产生了( C )。A.固溶强化现象B. 再结晶现象 C.加工硬化现象 D. 弥散强化现象17.为了改善碳素工具钢的切削加工性能,常采用的热处理工艺是( C )。 A.完全退火 B.扩散退火 C.球化退火 D.再结晶退火 18.灰铸铁具有良好的抗压、减震性能,常用于制造( D )。A.曲轴 B. 管接头 C.连杆 D.机床床身、底座、箱体19.下列钢淬透性高低排列顺序正确的是( D )。A. T820CrMnTi25 B. 20CrMnTi25T8 C. 25T820CrMnTi D. 20CrMnTiT825简答1.共析钢的等温冷却转变曲线(C曲线),如下图:共析钢等温冷却转变曲线共析钢加热超过线()时,其组织完全转变为奥氏体。亚共析钢和过共析钢必须加热到线()和线()以上才能全部转变为奥氏体。任何成分的碳钢加热到相变点以上都会发生珠光体向奥氏体转变,通常把这种转变过程称为奥氏体化。过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能 :珠光体转变高温转变( ) 在 温度区间,过冷奥氏体的转变产物为珠光体型组织,都是由铁素体和渗碳体的层片组成的机械混合物。A.珠光体 过冷奥氏体在之间等温转变,形成粗片状(片间距)珠光体B.索氏体 过冷奥氏体在之间等温转变为细片状( )珠光体,称为索氏体,以符号表示。C.屈氏体 过冷奥氏体在之间等温转变为极细片状()珠光体,称为屈氏体,以符号表示。贝氏体转变中温转变( ) 共析成分的奥氏体过冷到 曲线“鼻端”到线的区域,即的温度范围,将发生奥氏体向贝氏体转变。贝氏体以符号表示。贝氏体是由过饱和碳的铁素体与碳化物组成的两相机械混合物。上贝氏体(上) 过冷奥氏体在范围内的转变产物,在显微镜下呈羽毛状,称为上贝氏体(上)。它是由过饱和铁素体和渗碳体组成。其硬度约为,但强度低、塑性差、脆性大,生产上很少采用。 下贝氏体(下) 过冷奥氏体在 温度范围内的转变产物为下贝氏体,在显微镜下呈暗黑色针状或竹叶状,称为下贝氏体(下)。它是由过饱和铁素体和碳化物组成。下贝氏体具有高的强度和硬度(),好的塑性、韧性。生产中采用等温淬火获得高强韧性的。马氏体转变低温转变( ) 奥氏体被迅速冷却至 温度以下便发生马氏体转变。马氏体以符号 表示。应指出,马氏体转变不属于等温转变,而是在极快的连续冷却过程 正火:将钢材或钢件加热到或 以上,保温一定的时间,出炉后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。退火:完全退火首先是把亚共析钢加热到 以上,保温一段时间,随炉缓慢冷却(随炉或埋入干砂、石灰中),以获得接近平衡组织的热处理工艺。 淬火:将钢件加热到 或 以上,保温一定时间,然后以大于淬火临界冷却速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。回火:将淬火钢重新加热到点以下的某一温度,保温一定时间后冷却到室温的热处理工艺称为回火。一般淬火件必须经过回火才能使用。 2.制造某齿轮,要求齿轮表面有高的硬度(50HRC),而心部具有良好的韧性(Ak40J),原采用40钢材料,现因厂库存的40钢已用完,现只剩20钢,拟用20钢代替。试说明:(1)分别写出40钢和20钢的预先热处理和最终热处理方法(或者写出完整的加工工艺路线)(2)分别写出40钢和20钢的热处理方法的目及最终热处理后获得组织?答案:调质处理(淬火+高温回火):使40钢获得优良的综合力学性能。表面高频淬火+低温回火: 使表面获得高的硬度。改用20钢后,仍然按原热处理工序不能满足性能要求,20钢为低碳钢,调质处理后虽然可以得到较高的韧性,但随后的高频表面淬火+低温回火工艺并不能获得高的表面硬度。改用20钢后,在心部强度足够的的前提下应采用渗碳淬火+低温回火工艺。加工路线如下:备料锻造正火粗机械加工调质精机械加工高频感应加热淬火低温回火磨削,请说明各热处理工序的目的及热处理后的组织。 答:正火目的:消除锻造应力,改善切削加工性,同时均匀组织,细化晶粒,为后续热处理作组织准备。组织: 晶粒均匀细小的F和S。 调质目的:提高塑性、韧性,使零件获得较好的综合力学性能。组织: S回。 高频感应加热淬火目的:提高工件表面的硬度和耐磨性,而心部仍保持良好的塑性和韧性。 低温回火目的:降低内应力和脆性。表层组织: M回,心部组织:S回。 3.分别用40Cr和20Cr做某型号柴油机的凸轮轴,试说明(1)写出40Cr钢和20Cr钢的预先热处理和最终热处理方法(2)分别写出40Cr钢和20Cr钢的热处理方法的目及最终热处理后获得组织?要求凸轮表面有高的硬度(50HRC),而心部具有良好的韧性(Ak40J),原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火,最后低温回火,现因工厂库存的45钢已用完,只剩20Cr钢,拟用20Cr钢代替。回答下列问题。 (1)改用20Cr钢后,仍按原热处理工序进行能否满足性能要求?为什么? (2)改用20Cr钢后,为达到所要求的性能,应采用何种热处理工艺?分析所选工艺能满足所要求的性能的原因。 答:(1)不能。由于低碳钢调质后强度低,满足不了强度和硬度要求,凸轮表面经感应淬火低温回火后硬度和耐磨性低满足不了对耐磨性要求。 (2)渗碳预冷淬火加低温回火。经该处理后凸轮表面具有高硬度和高耐磨性,而心部为低碳回火马氏体具有较高强度和塑性、韧性。4.T10钢加热到A1+50,用图示的方法冷却。1.T10钢加热后得到什么组织?奥氏体2.分别写出转变完全后得到什么组织? a 水中淬火 MFe3C b 分级淬火 MFe3C c 油中淬火 MTFe3C d 等温淬火 B下Fe3C e 正火 SFe3C f 完全退火 PFe3C g 等温退火 PFe3C 5.下图所示的二元共晶相图,(1)在平衡凝固条件下、成份为wB=40%的合金在室温下的相组成和组织组成分别是什么?(2)如果希望得到共晶组织加上相对量为5%的初的合金,求该合金的成分。926.材料9SiCr(T12A)制造简单小型冷冲模。零件加工工艺路线。各热处理的目的和获得的组织。工艺路线为:下料锻成模坯球化退火机械粗加工去应力退火机械半精加工机械精加工淬火、回火研磨抛光装配。(1)调质:以高心部综合机械性能 ;高频淬火+低温回火:提高硬度,耐磨性,降低脆性,保证要求的硬度值 (2)不能,因为含碳量为0.15%,表面硬度不足,耐磨性不够 (3)表面渗碳+淬火+低温回火 除满足性能外,还改善机械性能 2、下列场合宜采用何种热处理方法(解释原因) 提高低碳钢的切削加工性能 答 :正火,获得一定的硬度,细化晶粒并获得比较均匀的组织,为机械加工做准备 降低高碳工模具钢的硬度,以便切削加工,且为最终淬火作组织准备。 答 :球化退火 球化退火主要用于过共析的碳钢和合金工具钢,主要目的是在于降低温度,改善切削加工性能,并为以后淬火做好准备 为表面淬火工件(要求心部具有良好的综合机械性能)作组织准备。 答 :调制处理 调质可以使钢的性能、材质得到很大程度的调整,其强度、塑性和韧性都良好,具有良好的中和机械性能 纠正60钢锻造过热的粗大组织,为切削加工作准备。 答 :正火 正火后可以消除某些缺陷如粗大组织,硬度略高于退火,韧性也很好,可作为切削加工的预处理 降低冷冲压件的硬度,提高塑性,以便进一步拉伸。 答 :再结晶对火 消除冷作硬化,提高延展性,改善切削性能及铸件内存在的残余应力 消除某量规在研磨过程中产生的应力,稳定尺寸 答 :去应力退火 可以消除由于形变加工、锻造、焊接等引起的及铸件内存在的残余应力 经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度 答 :球化退火 球化退火主要用于过共析的碳钢和合金工具钢,主要目的是在于降低温度,改善切削加工性能,并为以后淬火做好准备 3、淬火的目的是什么?亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度的一般原则应如何选择?试从获得的组织及性能等方面加以说明。 答 :【1】提高工具,渗碳零件的和其他高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性 【2】获得良好的机械性能【3】改善钢的物理化学性能 对亚共析钢,一般选用淬火加热温度为Ac3+ (30-50) 对过共析钢,则为Ac1+(30-50) 亚共析碳钢淬火加热温度ac3+(3050),淬火后的组织为均匀而细小的马氏体。因为如果亚共析碳钢加热温度在ac1ac3之间,淬火组织中除马氏体外,还保留一部分铁素体,使钢的强度、硬度降低。但温度不能超过ac3点过高,以防奥氏体晶粒粗化,淬火后获得粗大马氏体。 7.过冷奥氏体等温转变图:共析钢加热奥氏体化后,欲获得(P、S、T+M+Ar、B下、M+Ar)应采用怎样的冷却工艺?冷却曲线画在TTT曲线上,并指出其热处理工艺的名称。8.根据Fe-Fe3C相图1)各相区组织2) 含碳量Wc=0。9%合金从液态缓冷至室温的平衡结晶过程,并用杠杆定律计算其室温平衡组织组织相对量。钢的牌号写出钢的牌号代表的钢的种类:Q235 普通碳素结构钢 45 优质碳素结构钢 20CrMnTi 中淬透性渗碳钢 40Cr 低淬透性调制刚 60Si2Mn 合金弹簧钢 GCr15高碳铬轴承钢 T8 碳素工具钢 W18Cr4V 高速钢钨类 4Cr13 马氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 不锈轴承钢 HT200 灰铸铁 QT400-15 球墨铸铁 LF5 防锈铝合金 H80 普通黄铜钢的牌号代表的钢的种类:HT250 灰铸铁 1Cr13 马氏体不锈钢 1Cr18Ni9 奥氏体不锈钢

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