机械工程材料复习题-全_图文

1、工程材料学习题一、解释下列名词1.淬透性与淬硬性 ; 2.相与组织 ; 3.组织应力与热应力;4.过热与过烧; 5. 回火脆性与回火稳定性 6. 马氏体与回火马氏体7. 实际晶粒度与本质晶粒度 8.化学热处理与表面热处理淬透性:钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性,其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示淬硬性:指钢淬火后所能达到的最高硬度,即硬化能力相:金属或合金中,凡成分相同、结构相同,并与其它部分有晶只界分开的均匀组成部分称为相组织:显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。组织应力:由于工件内外温差而引起的奥氏体(或 A 向马氏体(M 转变时间不一致而产

2、生的应力 热应力:由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力过热:由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象过烧:由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象回火脆性:在某些温度范围内回火时,会出现冲击韧性下降的现象,称为回火脆性回火稳定性:又叫耐回火性,即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。马氏体:碳在 -Fe 中的过饱和固溶体称为马氏体。回火马氏体 :在回火时 , 从马氏体中析出的 -碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体 。 本质晶粒度:钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度实际晶粒度:在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度,它直接影响钢的性能。化学热处理

3、:将工件置于待定介质中加热保温,使介质中活性原子渗入工件表层,从而改变工件表层化学 成分与组织,进而改变其性能的热处理工艺。表面淬火:指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下,利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以 强化零件表面的热处理方法。二、判断题1. 合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。(×错。根据结构特点不同,可将合金中相分为固溶体和金属化合物两类。2. 实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。( 3. 为调整硬度,便于机械加工,低碳钢,中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。( 对。对于低、中碳的亚共析钢而言,正火与退火的目的相同;即调整硬度,便于切

4、削加工,细化晶粒,提高 力学性能,为淬火作组织准备,消除残余内应力,防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。对于过共析钢 而言,正火是为了消除网状二次渗碳体,为球化退火作组织准备。对于普通结构钢而言,正火可增加珠光体量 并细化晶粒,提高强度、硬度和韧性,作为最终热处理。4. 在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些,因而合金钢将向合金元素少量多元化方向发展。 ( 对。不同的元素对于钢有不同的效果。5. 不论含碳量高低,马氏体的硬度都很高,脆性都很大。(×错 。 马氏体的硬度主要取决于其含碳量 , 含碳增加 , 其硬度也随之提高 。 合金元素对马氏体的硬度影响不大, 马氏体强

5、化的主要原因是过饱和引起的固溶体强化。6. 40Cr钢的淬透性与淬硬性都比 T10钢要高。(×1错。 C 曲线越靠右,含碳量越低,淬透性越好。 40Cr 为含碳量为 0.4%,含 Cr 量为 1.5%左右的调质钢。 T10为含碳量为 1%左右的碳素工具钢。但是淬火后 45钢得到马氏体, T10钢得到马氏体加少量残余奥氏体,硬度比 45钢高。7.马氏体是碳在 -Fe 中的过饱和固溶体,由奥氏体直接转变而来的,因此马氏体与转变前的奥氏体含碳量相 同。(对。当奥氏体过冷到 Ms 以下时,将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变时,奥氏体中的碳全部保留在马氏 休中。马氏体转变的特点是高速长大、

6、不扩散、共格切变性、降温形成、转变不完全。8.铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。(×错。所有的铸铁都不可以进行锻造。9. 45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升,塑性 , 韧性下降,强度 , 硬度上升。(×错。钢是随回火温度上升,塑性 , 韧性上升,强度 , 硬度提高。10.淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。(×错。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%马氏体 +50%非马氏体组织的深度。11.钢的回火温度应在 Ac 1以上。(×错。回火是指将淬火钢加热到 A 1以下保温后再冷却的热处理工艺。12.热处理可改变铸铁中的石墨形态。

7、(×错。热处理只能改变铸铁的基体组织,而不能改变石黑的状态和分布。13. 奥氏体是碳在 -Fe 中的间隙固溶体。(×错。奥氏体是碳在 -Fe 中的间隙固溶体。用符号 A 或 表示。14.高频表面淬火只改变工件表面组织,而不改变工件表面的化学成份。( 对。高频表面淬火属于表面淬火的一种。表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下,利用快 速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。15.过冷度与冷却速度有关,冷却速度越大,则过冷度越小。(×错。过冷度(T 是指理论结晶温度(T 0与实际结晶温度(T 1的差值,即 T=T0-T1。但是冷却 速度越

8、大,则过冷度越大,。16.所谓的本质细晶粒钢,是说它在任何条件下晶粒均不粗化。(×错。本质晶粒度是指钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为实际晶粒度, 通常把钢加热到 940±10奥氏体 化后,设法把奥氏体保留到室温来判断钢的本质晶粒度。17.因为单晶体是各向异性的,所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不同的。(×18.钢中的杂质元素“硫”会引起钢的“冷脆”。 (×错。钢中硫会引起热脆性,而磷有固溶强化作用,可提高强度硬度,但是却显著降低了钢的韧性塑性(叫冷 脆性19.硬度试验操作简便,迅速,不会破坏零件,根据测量的硬度值还可以估计近似的强度值,因而

9、是生产上常用 的一种机械性能试验方法。( 20.含碳量低于 0.25%的碳钢,退火后硬度低,切削时易粘刀并影响刀具寿命,工件表面光洁度差,所以常采用 正火。( 21. 三种金属晶格类型中,体心立方晶格中原子排列最为紧密。(×错。原子排列紧密度与晶包的致密度有关,致密度越高,原子排列越紧密。休心立方的致密度为 0.68, 而面 心立方和密排六方的为 0.74。23 4 5 一、名词解释(3分×101. 空间点阵:将晶体内部结构抽象成无数个点按一定方式在空间作有规则的周期性分布, 这些点的总体为空间点 阵2. 结晶潜热:伴随着液态向固态转变而释放的热量称结晶潜热3. 细晶强化:

10、晶粒尺寸越小,金属的强度、硬度越高,塑性、韧性越好3. 固溶强化:固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加,塑性、韧性稍有下降的现象2、加工硬化:金属塑性变形后,强度硬度提高的现象。3、合金强化:在钢液中有选择地加入合金元素,提高材料强度和硬度4、热处理:钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺 。5、细晶强化:晶粒尺寸通过细化处理,使得金属强度提高的方法。4. 固溶体:溶质原子溶入金属熔剂中形成的合金相称为固溶体5. 共晶相图:液相组元无限互溶,固相组元有限溶解的合金系,当溶质超出固溶体溶解极限时,冷却过程中发 生共晶转变,这类合金构成的相图称为共晶相图

11、5. 包晶相图:液相组元无限互溶,固相组元有限溶解的合金系,当溶质超出固溶体溶解极限时,冷却过程中发 生包晶转变,这类合金构成的相图称为包晶相图。2. 过冷:液态金属必须冷却到理论结晶温度 T m 以下某个温度 T 时才开始结晶,这种现象成为过冷6. 过冷奥氏体:在临界点以下存在的将要发生转变的不稳定的奥氏体 。7. 珠光体转变:过冷奥氏体在 A1550区间发生的扩散型相变称为珠光体转变,产物称为珠光体7. 马氏体转变:经奥氏体化的钢快速冷却,原子来不及进行扩散而发生的一种无扩散型相变称为马氏体转变, 转 8. 淬透性 : 奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力, 其大小可用钢在一定条件下淬火

12、获得淬透层的深度 表示 。9. 起始晶粒度:奥氏体形成刚结束,奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小9. 本质晶粒度:特定条件下钢的奥氏体晶粒长大的倾向性,并不代表具体的晶粒大小10. 正火:将工件加热到 Ac3或 Accm 以上 3080,保温后从炉中取出在 空气中 冷却。10. 淬火:淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一定时间使之奥氏体化后,以大于临界冷却速度进行冷却,使 奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。二、填空(1分×201. 金属晶体中常见的点缺陷有 空位 、 间隙原子 和 置换原子 等1. 金属中常见的三种晶体结构 _fcc_、 _bcc_和 _hcp_。2.

13、 液态金属结晶的宏观现象 过冷 和 潜热释放 ,微观过程 形核 和 长大 。3. 固溶体按照溶质原子所处位置可分为 间隙固溶体 和 置换固溶体 两类。4. 碳素钢按用途分 碳素结构钢、碳素工具钢 和 特殊性能钢 。4. 碳素钢按质量分为 普通碳素钢 、 优质碳素钢、高级优质碳素钢 和 特殊优质碳素钢。5. 滑移的本质是 位错在切应力作用下的移动6. 片状珠光体按照其片层间距可分为 珠光体 、 索氏体 和 托氏体 。7. 珠光体片间距越小, 其强硬度 高 , 塑韧性 好 , 随着含碳量的增加, 珠光体的强硬度 上升 , 塑韧性 下降 。 1、马氏体是 碳在 a-相中的过饱和固溶体 ,其形态主要有

14、 板条马氏体 、 针状马氏体 。其中, 针状 马氏体硬度 高、塑性差2、 W18Cr4V 钢的淬火加热温度为 1270-1280 ,回火加热温度为 560 ,回火次数 3次3、材料选择的三原则 使用性能原则,工艺性原则, 经济性原则 。4、合金结构钢与碳素结构钢相比,其突出优点是 强度高,淬透性好 。5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是 P B M。6. 共析钢淬火形成 M+A'后,在低温、中温、高温回火后的产物分别为 M 回+A 、 T 回、 S回 。7. 45钢正火后渗碳体呈 片 状,调质处理后渗碳体呈 球 状。四、选择填空(20分1.合金元素对奥氏体晶粒长大的

15、影响是(d (a 均强烈阻止奥氏体晶粒长大 碳化物、氮化物 (b 均强烈促进奥氏体晶粒长大 Mn 、 P(c 无影响 (d 上述说法都不全面2.适合制造渗碳零件的钢有( c 。(a 16Mn 、 15、 20Cr 、 1Cr13、 12Cr2Ni4A (b 45、 40Cr 调质钢 、 65Mn 弹簧钢 、 T12工具钢(c 15、 20Cr 、 18Cr2Ni4WA 、 20CrMnTi3.要制造直径 16mm 的螺栓,要求整个截面上具有良好的综合机械性能,应选用(c (a 45钢经正火处理 (b 60Si2Mn 经淬火和中温回火 (c 40Cr 钢经调质处理4.制造手用锯条应当选用(a (

16、a T12钢经淬火和低温回火 (b Cr12Mo 钢经淬火和低温回火 (c 65钢淬火后中温回火5.高速钢的红硬性取决于(b (a 马氏体的多少 (b 淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量 (c 钢中的碳含量6.汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性,中心有良好的强韧性,应选用(c (a 60钢渗碳淬火后低温回火 (b 40Cr 淬火后高温回火 (c 20CrMnTi 渗碳淬火后低温回火 7. 65、 65Mn 、 50CrV 等属于哪类钢,其热处理特点是(c (a 工具钢,淬火 +低温回火 (b 轴承钢,渗碳 +淬火 +低温回火 (c 弹簧钢,淬火 +中温回火 8. 二次硬化属于( d(a 固溶

17、强化 (b 细晶强化 (c 位错强化 (d 第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢,进行固溶处理的目的是( b(a 获得单一的马氏体组织,提高硬度和耐磨性(b 获得单一的奥氏体组织,提高抗腐蚀性,防止晶间腐蚀 (c 降低硬度,便于切削加工 10. 推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击,应选择用(b (a 20Cr 渗碳淬火后低温回火 (b ZGMn13 3经水韧处理 (c W18Cr4V 淬火后低温回火二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法(30分 Cm :颗粒状碳化物 答:驱动力:两相自由能之差 阻力:界面能条件:能量条件,总能量变化小于零,能量起伏来满足结构条件,结构起

18、伏五、请指出下述牌号钢的具体种类,并写出其主要成分(15分45钢 优质碳素钢, w (C =0.45%20CrMnTi 渗碳钢, w (C =0.2%, Cr , Mn , Ti 含量低于 1.5%W18Cr4V 高速钢, W :17.5-18.4%, Cr :3.5-4.4%, V :低于 1.5%0Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢, w (C =0.03-0.08%, Cr :17.5-18.4%, Ni :8.5-9.4%, Ti :低于 1.5%T12 碳素工具钢, w (C =1.2%40CrMnTi 调质钢 w (C =0.4%, Cr , Mn , Ti 含量低于 1.5%60S

19、i2Mn 弹簧钢, w (C =0.6%, Si :1.5-2.4%, Mn 低于 1.5%GCr15 滚动轴承钢, Cr :1.5%四、根据 Fe-Fe 3C 平衡相图,分析含碳 1.0%的碳钢的平衡结晶过程,并写出其室温组织(共 10分平衡结晶过程:单相液体的冷却,匀晶反应 L 相中析出 相(奥氏体 A , 单相固溶体的冷却, 相中析出二次渗碳体,剩余 相发生共析反应生成珠光体 P 室温组织:P+二次渗碳体六、共析钢加热到相变点以上,用下图的冷却曲线(任选其中 5条冷却,各应得到什么组织?各属于何种热 处理方法?(共 15分 答:钢在高温处于面心立方结构,低温处于体心立方结构,这两种晶体结

20、构的滑移系数相同,但面心立方结构的 滑移方向为 3而体心立方的滑移方向为 2,故前者的塑性变形能力强于后者,所以打铁是会将其加热到高温面心 立方结构。六、一根 10的含碳量为 0.45%的圆钢棒,初始状态为退火态。然后从一端加热,依靠热传导使圆棒上各点达 到如图所示的温度。试问(15分 :1. 初始状态的组织是什么,加热后各点所在部位的组织是什么?1 23 2. 整个圆棒自图示各温度缓慢冷却到室温后,各点部位的组织是什么? 3. 整个圆棒自图示各温度水淬快冷到室温后,各点部位的组织是什么? 三、 (20分车床主轴要求轴颈部位硬度为 HRC54 58,其余地方为 HRC20 25,其加工路线为:锻造 正火 调质 机加工(精 轴颈表面淬火 低温回火 磨加工 指出:1、主轴应用的材料:45钢2