机械工程材料复习题(含答案)_图文

1、第一章金属学基础一、名词解释1.过冷度:实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。2.均质成核:在一定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规则排列的结晶核心。3.非均质成核:是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。4.冷变形:金属在再结晶温度以下一定温度进行的塑性变形。5.热变性:金属加在再结晶温度以上一定温度进行的塑性变形。6.加工硬化:随着冷变形的增加,金属的强度、硬度增加;塑性、韧性下降的现象。7.再结晶:冷变形后的金属被加热到较高的温度时,破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似,晶格类型相同,把这一阶段称为“再结晶”。8.纤维组织:在塑性变形中,随着变形量的增加,

2、其内部各晶粒的形状将沿受力方向伸长,由等轴晶粒变为扁平形或长条形晶粒。当变形量较大时,晶粒被拉成纤维状,此时的组织称为“纤维组织”。9.锻造流线:在锻造时,金属的脆性杂质被打碎,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布;塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布, 这样热锻后的金属组织称为锻造流线。10.同素异构转变:某些金属,在固态下随温度或压力的改变,发生晶体结构的变化,即由一种晶格转变为另一种晶格的变化,称为同素异构转变。11.变质处理:在液态金属结晶前,人为加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒,这种处理方法即

3、为变质处理。二、单选题1. 表示金属材料延伸率的符号是( A A.B.C.eD.b2. 表示金属材料弹性极限的符号是( A A.eB.sC.bD.-13. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫(AA.强度B.韧性C.塑性D.弹性4. 晶体中的位错属于( C A.体缺陷B.面缺陷C.线缺陷D.点缺陷5. 在晶体缺陷中,属于线缺陷的有( B A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔6. 变形金属再结晶后,( D A.形成等轴晶,强度增大B.形成柱状晶,塑性下降C.形成柱状晶,强度增大D.形成等轴晶,塑性升高7.表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做( B A.晶胞B.晶格C.晶粒D.晶向8. 晶格

4、中的最小单元叫做( A A.晶胞B.晶体C.晶粒D.晶向9. 属于( B 的金属有-Fe、铝、铜等A.体心立方晶格B.面心立方晶格C.密排六方晶格D.简单立方晶格10. 晶体结构属于体心立方的金属有( C A.-Fe、金、银、铜等B.镁、锌、钒、-Fe等C.- Fe、铬、钨、钼等D.- Fe、铜、钨、铝等11 晶体结构属于面心立方的金属有( A A.-Fe、铝、铜、镍等B.镁、锌、钒、- Fe等C.铬、钨、钼、铝等D.铬、铜、钼、铝等12. 属于密排六方晶格的金属是( D A.-FeB.-FeC.FeD.Mg13. 属于( A 的金属有-Fe、钨、铬等A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.简

5、单立方14 Cu属于( C A.密排六方结构金属B.体心立方结构金属C.面心立方结构金属D.复杂立方结构金属15. 实际金属的结晶温度一般都( C 理论结晶温度A.高于B.等于C.低于D.都有可能16. -Fe、铝、铜的晶格类型属于( D A.体心立方B.简单立方C.密排六方D.面心立方17. 属于面心立方晶格的金属是( B A.-FeB. CuC.-FeD.Zn18. 在金属结晶时,向液体金属中加入某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒,以达到改善其机械性能的目的,这种细化晶粒的方法叫做( B A.时效处理B.变质处理C.加工硬化D.调质19. 金属的滑移总是沿着晶体中原子密度( B 进行A.最小

6、的晶面和其上原子密度最大的晶向B.最大的晶面和其上原子密度最大的晶向C.最小的晶面和其上原子密度最小的晶向D.最大的晶面和其上原子密度最小的晶向20. 下面关于加工硬化的说法中正确的是( B A.由于塑性变形而使金属材料强度和韧性升高的现象B.加工硬化是强化金属的重要工艺手段之一;C.钢的加工硬化可通过500550的低温去应力退火消除;D.加工硬化对冷变形工件成形没有什么影响。21. 每个体心立方晶胞中包含有(B个原子。A.1B.2C.3D.422. 每个面心立方晶胞中包含有(D个原子。A.1B.2C.3D.423. 属于面心立方晶格的金属有(C 。A.-Fe,铜B.-Fe,钒C.-Fe,铜D

7、.-Fe,钒24. 属于体心立方晶格的金属有(B 。A.-Fe,铝B.-Fe,铬C.-Fe,铝D.-Fe,铬25. 在晶体缺陷中,属于点缺陷的有(A 。A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔26. 金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将:BA.越高B.越低C.越接近理论结晶温度D.没变化27. 为细化晶粒,可采用: BA.快速浇注B.加变质剂C.以砂型代金属型D.时效处理28. 铸锭剖面由表面到中心的晶粒特点依次为:AA.表面等轴粗晶粒层,中间柱状晶粒层,心部细晶粒层。B.表面细晶粒层,中间柱状晶粒层,心部等轴粗晶粒层。C.表面等轴粗晶粒层,中间细晶粒层,心部柱状晶粒层。D.表面等轴粗晶粒层

8、,中间柱状晶粒层,心部等轴粗晶粒层。29. 下列三种方法制造紧固螺栓,哪一种比较理想( B 。A.直接用圆钢切削加工而成;B.将圆钢局部镦粗,然后再加工;C.用一厚钢板切削加工而成。30. 对重要受力零件,纤维组织的方向应该是与( C 。A.最大正应力和最大剪应力平行;B.最大正应力垂直和最大剪应力平行;C.最大正应力平行和最大剪应力垂直。D.最大正应力和最大剪应力垂直31. 表示金属材料屈服强度的符号是( B A.eB.sC.bD.-132 表示金属材料抗拉强度的符号是( D A.B.C.eD.b三、填空题(本大题共18小题,每小题2分,共36分1.常见金属的晶体结构有(体心立方晶格、(面心

9、立方晶格与密排六方晶格。2.晶体缺陷主要可分为(点缺陷,(线缺陷和面缺陷三类。3.每个面心立方晶胞在晶核中实际含有( 4 原子,致密度为(0.74 。4.面缺陷主要指的是(晶界和(亚晶界。5.最常见的线缺陷有(位错和(挛晶。6.每个体心立方晶胞在晶核中实际含有( 2 原子,致密度为(0.68 。7.随着过冷度的增大,晶核形核率N(增大,长大率G(增大。8.细化晶粒的主要方法有(提高过冷度、(变质处理和机械振动。9.纯铁在1200时晶体结构为(面心立方晶格,在800时晶体结构为(体心立方晶格。10.金属的结晶过程是(形核与(长大的过程。11.在工业生产中,金属的晶粒形状大都呈(等轴状。12.晶粒

10、的大小取决于(形核速率与(长大速率。13.钨在1000变形加工属于(冷加工,锡在室温下变形加工属于(热加工。(钨的熔点3410、锡的熔点23214.随着冷变形程度的增加,金属材料的强度、硬度(升高,塑性、韧性(下降。15.铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成,即(表面等轴粗晶粒区,(中间柱状晶粒区和心部等轴晶粒区。16.金属塑性的指标主要有(延伸率和(断面收缩率两种。17.常用测定硬度的方法有(布氏硬度、(洛氏硬度和维氏硬度测试法。18.对重要受力零件,纤维组织的方向应该是与最大正应力(平行,与最大剪应力的剪切平面(垂直。四、判断题(本大题共30小题,每小题1分,共30分1. 金属的同素异构转变

11、同样是通过金属原子的重新排列来完成的,故称其为再结晶。本题答案:错误2. 室温下,金属晶粒越细,则强度越高,塑性越低。本题答案:错误3. 在一般情况下,金属结晶后晶粒越细小,则其强度越好,而塑性和韧性越差。本题答案:错误4. 晶粒度级数数值越大,晶粒越细。本题答案:正确5. 间隙相的性能特点是硬度高,熔点低。本题答案:错误6. 晶粒度级数数值越大,晶粒越粗。本题答案:错误7. 再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。本题答案:错误8. 同一金属,结晶时冷却速度愈大,则过冷度愈大,晶粒越细小。本题答案:正确9. 把在实际晶体中出现的刃型位错和螺型位错的缺陷叫做面缺陷。本题答案:错误10. 把在实际

12、晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做线缺陷。本题答案:正确11. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率。本题答案:正确12. 钨、铁、锡的熔点分别为3410、1538、232,钨在1000、铁在900、锡在100OC下的变形加工均属于热加工。本题答案:错误13. 冷变形强化是指金属材料在冷变形后,产生碎晶,位错密度增加,使其强度、硬度提高的现象。本题答案:正确14. 体心立方晶格的致密度为0.74,面心立方晶格的致密度为0.68。所以,纯铁在发生同素异晶转变时,体积发生变化,从而产生一定的内应力。本题答案:错误15.在实际金属的结晶过程中,自发形核比非自发形核更重要,往往起优先的主导的

13、作用。本题答案:错误16. 金属结晶的必要条件是要有一定的过冷度。本题答案:正确17. 非晶体具有各向异性。本题答案:正确18. 每个体心立方晶胞中实际包含有2个原子。本题答案:正确19. 每个面心立方晶胞中实际包含有2个原子。本题答案:错误20. 每个面心立方晶胞中实际包含有4个原子。本题答案:正确21. 每个体心立方晶胞中实际包含有4个原子。本题答案:错误22. 单晶体具有各向异性,多晶体具有各向同性。本题答案:正确23. 晶体具有各向同性。本题答案:错误24. 单晶体具有各向同性,多晶体具有各向异性。本题答案:错误25. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。本题答案:错误26.

14、金属结晶后晶体结构不再发生变化。本题答案:错误27. 在金属的结晶中,随着过冷度的增大,晶核的形核率N和长大率G都增大,在N/G增大的情况下晶粒细化。本题答案:正确28. 液态金属结晶时的冷却速度越快,过冷度就越大,形核率和长大率都增大,故晶粒就粗大。本题答案:错误29. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为凝固。本题答案:正确30. 液态金属冷却到结晶温度时,液态金属中立即就有固态金属结晶出来。本题答案:错误六、简答题1.液态金属结晶的必要条件是什么?细化晶粒的途径有哪些?晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响?答案:液态金属结晶的必要条件是:过冷度细化晶粒的途径有:提高过冷度,如提高冷却速

15、度和降低浇注温度。变质处理。机械振动、搅拌。晶粒大小对金属材料的机械性能的影响:晶粒越细,金属材料的强度硬度越高,塑性和韧性越好2.什么是加工硬化?试分析加工硬化的利与弊。答案:随着变形的增加,晶粒逐渐被拉长,直至破碎,这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒,变形愈大,晶粒破碎的程度愈大,这样使位错密度显著增加;同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此,随着变形量的增加,由于晶粒破碎和位错密度的增加,金属的塑性变形抗力将迅速增大,即强度和硬度显著提高,而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难,如钢板在冷轧过程中会越轧越硬,以致最后轧不动。另一方面

16、人们可以利用加工硬化现象,来提高金属强度和硬度,如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的。加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。3.何谓金属的同素异构转变?并以纯铁来说明。答案:同一种金属元素随着外界条件(如温度、压力的变化而转变成不同晶格类型的晶体结构,称为同素异构转变。如,纯铁,从液态经1538结晶后是体心立方晶格,称为-Fe。在1394以下转变为面心立方晶格,称为-Fe。冷却912到时又转变为体心立方晶格,称为-Fe。4.用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉,并随工件一起加热到1000保温,保温后再次吊装工件时,钢丝绳发生断裂,试分析原因。答案:因为钢丝绳

17、经冷拔后发生了加工硬化,具有很高的强度和硬度,故可以用来吊装工件。当它随工件一起加热到1000保温后,钢丝绳内部发生了再结晶,其强度和硬度大幅度下降,塑性和韧性恢复到冷拔前的状态,因而当其再次吊装工件时,钢丝绳发生断裂。5.分析铸锭结晶后可形成三个不同晶粒区的成因。答案:金属浇入铸锭时,铸锭结液体金属注入锭模时,由于锭模温度不高,传热快,外层金属受到激冷,过冷度大,生成大量的晶核。同时模壁也能起非自发成核的作用。结果,在金属的表层形成一层厚度不大、晶粒很细的等轴细晶区;细晶区形成的同时,锭模温度升高,液态金属的冷却速度降低,过冷度减小,生核速度降低,但此时长大速度受到的影响较小,结晶过程进行的

18、方式主要是,优先长大方向(即一次晶轴方向与散热最快方向(一般为往外垂直模壁的方向的反方向一致的晶核,向液体内部平行长大,结果形成柱状晶区;结晶进行到铸锭中心时,液相内外温度差减小,锭模已成为高温外壳,加上放出结晶潜热,使液态金属的冷却速度很快降低,过冷度大大减小,内部温度趋于均匀,散热逐渐失去方向性,进入过冷状态后,凝固成了等轴的粗晶粒。第二章合金相图一、名词解释1.珠光体:由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。2.奥氏体:奥氏体是碳在-Fe 中形成的间隙固溶体3.铁素体:铁素体是碳在-Fe中形成的间隙固溶体4.固溶体:合金组元通过相互溶解形成一种成分和性能均匀且结构与组元

19、之一相同的固相称为固溶体。5.固溶强化:溶质原子溶入到溶剂晶格中形成固溶体,并使溶剂晶格产生畸变,而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。6.金属化合物:合金的组元间发生相互作用形成的一种具有金属性质的新相,称为金属间化合物。7.共晶反应:指一定成分的液体合金,在一定温度下,同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。8.共析反应:由特定成分的单相固态合金,在恒定的温度下,分解成两个新的,具有一定晶体结构的固相的反应。9.匀晶:组成合金的组元在液态时无限互溶,在固态时也无限互溶,并形成单一的固溶体。二、选择题1. 铁素体是碳溶解在(A 中所形成的间隙固溶体。A.-Fe B .-Fe C.

20、-Fe D.-Fe2.奥氏体是碳溶解在(B 中所形成的间隙固溶体。A.-FeB.-FeC.-FeD.-Fe3.渗碳体是一种(C 。A.固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.非金属化合物4.在Fe-Fe3C相图中,钢与铁的分界点的含碳量为(C。A.2%5.莱氏体是一种(C。A.固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组织金属6.在Fe-Fe3C相图中,ES线也称为(D 。A.共晶线B.共析线C.A3线D.Acm线7.在Fe-Fe3C相图中,GS线也称为(C 。A.共晶线B.共析线C.A3线D.Acm线8. 在Fe-Fe3C相图中,共析线也称为(D。A.A1线B.ECF线C.Acm线D.PSK线

21、9.珠光体是一种(C 。A.固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组织金属10.在Fe-Fe3C相图中,PSK线也称为(B 。A.共晶线B.共析线C.A3线D.Acm线11.Fe-Fe3C相图中,共析线的温度为(D。A.724B.725C.726D.72712.在铁碳合金中,共析钢的含碳量为(B。13.根据Fe-Fe3C平衡相图,含碳量为3.0%的合金平衡冷却至750时的组织为( C A P+Fe3C+Ld B A+Fe3C+Ld C A+Fe3C+Ld D.P+Fe3C+Ld14.40钢中,珠光体的含量大约 C 。A.20%B.35%C.50%D.70%15. 固溶体的晶体结构(A A.

22、与溶剂相同B.与溶质相同C.为其他晶型D.都有可能16. 根据Fe-Fe3C平衡相图,含碳量为3.0%的合金平衡冷却至室温的组织为(D A.P+Fe3C+LdB.A+Fe3C+LdC.A+Fe3C+LdD.P+Fe3C+Ld17. 根据Fe-Fe3C平衡相图,含碳量为4.3%的合金平衡冷却至室温的组织为(C A.P+Fe3C+LdB.A+Fe3C+LdC.Ld'D.Ld18. 共晶成分的铁碳合金发生共晶反应时,其反应式为(C A.L+FAB.AF+Fe3CC. LA+Fe3CD. AP19. 铁素体的机械性能特点是(C A.强度高、塑性好、硬度低B.强度低、塑性差、硬度低C.强度低、塑

23、性好、硬度低D.强度高、塑性好、硬度低三、填空题1. 根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同,可将固溶体分为(置换固溶体和(间隙固溶体。2. 相是指合金中(具有相同的物理和化学性能与(其他部分以界面分开的均匀一致的组成部分。3. 合金的晶体结构大致可以有三种类型:(固溶体,化合物和(机械混合物。合金的基本相结构有(固溶体和(化合物两种类型。4. 组成合金的(,(物质称为组元。5. 珠光体是(铁素体和(渗碳体混合在一起形成的机械混合物。6. 碳溶解在( -Fe 中所形成的(固溶体称为铁素体。7. 在Fe-Fe3C相图中,共晶点的含碳量为(4.3,共析点的含碳量为(0.77 。8. 低温莱氏体是(

24、珠光体和(渗碳体组成的机械混合物。9. 高温莱氏体是(奥氏体和(渗碳体组成的机械混合物。10. 在Fe-Fe3C相图中,共晶转变温度是(1148,共析转变温度是(727。11.碳在奥氏体中的溶解度随温度而变化,在1148时溶解度为( 2.11%,在727时达(0.77 %。12.填写下列组织的符号:奥氏体(A,、铁素体(F、渗碳体(Fe3C、珠光体(P、高温莱氏体(Ld13.奥氏体和渗碳体组成的共晶组织称为(高温莱氏体,其含碳量为(4.3%,当温度低于723. 7,转变为珠光体加渗碳体,又称为(低温莱氏体。14.碳在-Fe中的固溶体称为(铁素体,在-Fe中的固溶体称为(奥氏体。其中溶碳能力大的

25、是(奥氏体四.判断题1. 在铁碳合金平衡结晶过程中,只有碳质量分数为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。本题答案:错误2. 合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解,而形成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合物。本题答案:错误3. 铁素体是碳溶解在-Fe中所形成的置换固溶体。本题答案:错误4. 铁素体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。本题答案:错误5. 渗碳体是一种不稳定化合物,容易分解成铁和石墨。本题答案:错误6. GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线,通称Acm线。本题答案:错误7. 奥氏体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。本题答案:正确8.ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲

26、线,通称Acm线。本题答案:正确9. ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线,通称A1线。本题答案:错误10. 奥氏体是碳溶解在-Fe中所形成的置换固溶体。本题答案:错误11. 在Fe-Fe3C相图中的ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线,通常称为A3线。本题答案:错误12共析钢结晶的过程是:LL+AAP。本题答案:正确13. GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线,通称A1线。本题答案:错误14. 铸铁在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。本题答案:正确15. 铁素体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。本题答案:正确16. 过共析钢缓冷到室温时,其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。本题答案

27、:错误17. 过共析钢缓冷到室温时,其平衡组织由珠光体和二次渗碳体组成。本题答案:正确18. 奥氏体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。本题答案:错误19. ES线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线,通称Acm线。本题答案:错误20. GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线,通称A3线。本题答案:正确21. 金属化合物的性能特点时硬度高,熔点低、脆性大。本题答案:错误22. 在亚共析钢平衡组织中,随含碳量的增加,则珠光体量增加,而二次渗碳体量在减少本题答案:错误23. 合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶体。本题答案:错误24. 在铁碳合金

28、平衡结晶过程中,只有碳质量分数为0.77%的铁碳合金才能发生共析反应。本题答案:错误25. 在亚共析钢中含碳量越多,则其组织中的珠光体量减少,而铁素体量在增多。本题答案:错误26. 铁碳合金的室温的相组成为铁素体和渗碳体。本题答案:正确27. 在过共析钢中含碳量越多,则其组织中的珠光体量减少,而铁素体量在增多。本题答案:错误28. 一个合金的室温组织为+ + (+ ,它由三相组成。本题答案:错误29. 亚共析钢的冷却转变过程是:LL+AAA+Fe3CP+ Fe3C本题答案:错误30. 45钢冷却过程中组织转变是:LL+AAA+FP+ F本题答案:正确31. 过共析钢结晶的过程是:LL+AAA+

29、Fe3CP+ Fe3C。本题答案:正确32. T12钢冷却过程中组织转变是:LL+AAA+Fe3CP+ Fe3C本题答案:正确33. 莱氏体的含碳量为6.69%。本题答案:错误34. 珠光体的含碳量为0.77%。本题答案:正确35. 珠光体的含碳量为6.69%。本题答案:错误36. 铁素体是碳在- Fe 中的间隙固溶体。本题答案:错误37. 亚共析钢缓冷到室温时,其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。本题答案:错误五.简答题(本大题共24小题,每小题10分,共240分1、根据铁碳合金相图填表本题答案:钢号温度显微组织温度显微组织温度显微组织20 700 F+P 800 F+A 920 A45 7

30、00 F+P 750 F+A 850 AT12 700 P+Fe3C 780 A+Fe3C 920 A2.合金中固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别?答案:在结构上:固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同,而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元,它是以分子式来表示其组成。在性能上:形成固溶体和金属间化合物都能强化合金,但固溶体的强度、硬度比金属间化合物低,塑性、韧性比金属间化合物好,也就是固溶体有更好的综合机械性能。3.铁碳合金中基本相有哪几相?答案:铁碳合金中基本相有3个:铁素体(F,奥氏体(A,渗碳体(Fe3C4.铁碳合金中基本组织是哪些?并指出哪个是单相组织、哪个是双相混合

31、组织。答案:铁碳合金中基本组织有6个:F,A,Fe3C,P,Ld,Ld单相组织有3个:F,A,Fe3C 双相混合组织有3个:P,Ld,Ld5.试写出T12钢冷却时的结晶过程转变表达式,计算该钢在室温下的组织组成物的相对百分含量,并估算此钢的大致硬度。(已知:珠光体的大致硬度是240HB,渗碳体的大致硬度是800HB答案:(1结晶过程转变表达式:LL+AAA+ Fe3CP+ Fe3C(2T12钢室温下组织为:P,Fe3C计算珠光体和二次渗碳体的相对百分含量:mp=(6.67-1.2/(6.67-0.77*100%=93% mFe3C = 1-93%=7%(3此碳钢的大致硬度为:93%*240+7

32、%*800=279.2HB6.二块钢样,退火后经显微组织分析,其组织组成物的相对含量如下:第一块:珠光体占40%,铁素体60%。第二块:珠光体占95%,二次渗碳体占5%。试问它们的含碳量约为多少?(铁素体含碳量可思略不计答案:第一块:Wc=40%*0.77%=0.308%第二块:Wc=95%*0.77%+5%*6.67%=1.08%7.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。答案:共晶反应:LE®Ld(A+Fe3C。产物名称:高温莱氏体共析反应:AS®P(F+Fe3C。产物名称:珠光体8.请填写出FeFe3C相图上1-7处的组织。 本题答案:1:L+A;2:L+Fe

33、3C;3:A;4:P+F;5:P+Fe3C;6:Ld´+P+Fe3C;7:Ld´+Fe3C本题答案:(1室温下组织为:P和F mp=0.6/0.77*100%=78% mF= 1-78%=22%(2室温下相为:F和Fe3C mF=(6.67-0.6/6.67*100%=91%mFe3C = 1-91%=9%10.结合Fe-Fe3C相图指出A1、A3和Acm代表哪个线段,并说明该线段表示的意思。答案:A1:即PSK线,共析转变线,在这条线上发生共析转变,转变产物为珠光体A3:即GS线,奥氏体冷却时析出铁素体的开始线Acm:即ES线,碳在奥氏体中的溶解度曲线11.试计算退火状态

34、的T10钢珠光体和二次渗碳体的相对含量,并估算此碳钢的大致硬度。(已知:珠光体的大致硬度是240HB,渗碳体的大致硬度是800HB答案:(1T10钢室温下组织为:P,Fe3C(2计算退火状态的T10钢珠光体和二次渗碳体的相对含量mp=(6.67-1.0/(6.67-0.77*100%=96%mFe3C = 1-96%=4%(2此碳钢的大致硬度为:96%*240+4%*800=262.4HB12.二块钢样,退火后经显微组织分析,其组织组成物的相对含量如下:第一块:珠光体占30%,铁素体70%;第二块:珠光体占93%,二次渗碳体占7%。试问它们的含碳量约为多少?(铁素体中含碳量可忽略不计答案:(1

35、第一块:Wc=30%*0.77%=0.23%(2第二块:Wc=80%*0.77%+20%*6.67%=1.2%13.一块钢样,退火后经显微组织分析,其组织组成物的相对含量如下:珠光体占40%,铁素体60%。请问它的含碳量约为多少?试写出该钢在冷却过程中的组织转变表达式。(铁素体含碳量可忽略不计本题答案:(1此钢含碳量大约为:Wc=40%*0.77%=0.308%(2转变表达式:LL+AAA+FP+F14.根据Fe Fe3C相图计算:20钢和T12钢室温下组织组成物的相对质量百分比(铁素体含碳量忽略不计。答案:(120钢:室温下组织为:P和Fmp=0.2/0.77*100%=21% mF= 1-

36、21%=79%(2T12钢:室温下组织为:P和Fe3Cmp=(6.67-1.2/(6.67-0.77*100%=93% mFe3C = 1-93%=7%15.根据Fe Fe3C相图计算:60钢和T10钢室温下组织组成物的相对质量百分比(10分 (铁素体含碳量忽略不计答案:(160钢:室温下组织为:P和F mp=0.6/0.77*100%=78% mF= 1-78%=22%(2T10钢:室温下组织为:P和Fe3C mp=(6.67-1.0/(6.67-0.77*100%=96% mFe3C = 1-96%=4%16.45钢退火状态,已知其珠光体硬度240HB,试计算45钢的硬度并估算其强度。本题

37、答案:(1室温下组织为:P和Fmp=0.45/0.77*100%=58%mF= 1-58%=42%(2此碳钢的大致硬度为:58%*240+42%*80=172.8HB(3此碳钢的大致强度为:b=3.5×172.8=605MPa17.某退火态的碳钢,经金相分析,其组织为珠光体和二次渗碳体,二次渗碳体约占7.5%,问此钢材含碳量大约是多少?可能是哪种牌号的钢?(10分本题答案:(1此钢含碳量大约为:Wc=92.5%*0.77%+7.5%*6.67%=1.212%(2可能是T12钢18.试计算20钢退火态室温下组织相对含量,并估算其硬度。已知:铁素体的硬度80HB, 珠光体的硬度240HB

38、。(10分本题答案:20钢:(1室温下组织为:P和F mp=0.2/0.77*100%=21% mF= 1-21%=79% (2大此钢致硬度为:21%*240+79%*80=113.6HB19.铁碳合金室温基本相有哪几相?铁碳合金室温基本组织是哪些?本题答案:(1室温基本相:F和Fe3C(2室温基本组织:F,P,Fe3C,Ld20.下图为铁碳合金相图,请回答下列问题:(共10分 1相图中液相线为,固相线为。(2分2图中ECF线为线,成分在EF范围间的合金在会发生反应,反应产物叫。(4分3图中PSK线为线,成分在PK范围间的合金在会发生反应,反应产物叫。(4分答案:1ACD,AECF 2共晶,1

39、148,共晶,高温莱氏体3共析,727,共析,珠光体21.已知A(熔点600与B(500 在液态无限互溶;在固态300时A溶于B 的最大溶解度为30% ,室温时为10%,但B不溶于A;在300时,含40% B 的液态合金发生共晶反应。现要求:1作出A-B 合金相图;2分析20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程,并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量。本题答案:(1(220%A合金如图中:合金在1点以上全部为液相,当冷至1点时,开始从液相中析出固溶体,至2点结束,23点之间合金全部由固溶体所组成,但当合金冷到3点以下,由于固溶体的浓度超过了它的溶解度限度,于是从固溶体中析出二次相A

40、,因此最终显微组织:+AmA=(90-80/90*100%=11% m=1-A%=89% 相组成物: +AmA=(90-80/90*100%=11% m=1-A%=89%45%A合金如图中:合金在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出固溶体,此时液相线成分沿线BE变化,固相线成分沿BD线变化,当冷至2点时,液相线成分到达E点,发生共晶反应,形成(A+共晶体,合金自2点冷至室温过程中,自中析出二次相A,因而合金室温组织:A+(A+ 相组成物:A+组织:m(A+=(70-55/(70-40*100%=50%m= 1- m(A+*70/100*100%=50%×70%×1

41、00%=35%A=1- m(A+- m=1-50%-35%=15%相:mA=(90-55/90*100%=50% m=1-A%=50%80%A合金如图中:合金在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出A,此时液相线成分沿AE线变化,冷至2点时,液相线成分到达点,发生共晶反应,形成(A+共晶体,因而合金的室温组织:A+ (A+相组成物:A+组织:mA=(40-20/40*100%=50% m(A+=1-A%=50%相A=(90-20/90*100%=78% =1-A%=22%22.某合金相图如图所示。 1试标注空白区域中存在相的名称;2指出此相图包括哪几种转变类型;3说明合金的平衡结晶过程

42、及室温下的显微组织。本题答案:1:L+: +: +(+ : +2匀晶转变;共析转变3合金在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出固溶体至2点结束,23点之间合金全部由固溶体所组成,3点以下,开始从固溶体中析出固溶体,冷至4点时合金全部由固溶体所组成,45之间全部由固溶体所组成,冷到5点以下,由于固溶体的浓度超过了它的溶解度限度, 从中析出第二相固溶体,最终得到室稳下的显微组织: +23.有形状、尺寸相同的两个Cu-Ni 合金铸件,一个含90% Ni ,另一个含50% Ni,铸后自然冷却,问哪个铸件的偏析较严重?本题答案:含50% Ni的Cu-Ni 合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中,

43、由于冷速较快,使得先结晶部分含高熔点组元多,后结晶部分含低熔点组元多,因为含50% Ni的Cu-Ni 合金铸件固相线与液相线范围比含90% Ni铸件宽,因此它所造成的化学成分不均匀现象要比含90% Ni的Cu-Ni 合金铸件严重。24.根据Fe-Fe3C 相图,说明产生下列现象的原因:1含碳量为1.0% 的钢比含碳量为0.5% 的钢硬度高;2在室温下,含碳0.8% 的钢其强度比含碳1.2% 的钢高;3在1100,含碳0.4% 的钢能进行锻造,含碳4.0% 的生铁不能锻造;4绑轧物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝,而起重机吊重物却用钢丝绳(用60 、65 、70 、75 等钢制成;5钳工锯T8 ,T1

44、0,T12 等钢料时比锯10,20 钢费力,锯条容易磨钝;6钢适宜于通过压力加工成形,而铸铁适宜于通过铸造成形。本题答案:1含碳量为1.0% 的钢比含碳量为0.5% 的钢硬度高;钢中随着含碳量的增加,渗碳体的含量增加,渗碳体是硬脆相,因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为0.5% 的钢硬度高。2在室温下,含碳0.8% 的钢其强度比含碳1.2% 的钢高;答:因为在钢中当含碳量超过1.0%时,所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状,使钢的脆性增加,导致强度下降。因此含碳0.8% 的钢其强度比含碳1.2% 的钢高。3在1100,含碳0.4% 的钢能进行锻造,含碳4.0% 的生铁不能锻造;答:在11

45、00时,含碳0.4% 的钢的组织为奥氏体,奥氏体的塑性很好,因此适合于锻造;含碳4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体,渗碳体的硬度很高,不适合于锻造。4绑轧物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝,而起重机吊重物却用钢丝绳(用60 、65 、70 、75 等钢制成;答:绑轧物件的性能要求有很好的韧性,因此选用低碳钢有很好的塑韧性,镀锌低碳钢丝;而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度,还要有很高的弹性极限,而60 、65 、70 、75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。5钳工锯T8 ,T10,T12 等钢料时比锯10,20 钢费力,锯条容易磨钝;答:T8 ,T10,T12属于碳素工具

46、钢,含碳量为0.8%,1.0%,1.2%,因而钢中渗碳体含量高,钢的硬度较高;而10,20钢为优质碳素结构钢,属于低碳钢,钢的硬度较低,因此钳工锯T8 ,T10,T12 等钢料时比锯10,20 钢费力,锯条容易磨钝。6钢适宜于通过压力加工成形,而铸铁适宜于通过铸造成形。答:因为钢的含碳量范围在0.02%2.14%之间,渗碳体含量较少,铁素体含量较多,而铁素体有较好的塑韧性,因而钢适宜于压力加工;而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体,渗碳体是硬脆相,因而铸铁适宜于通过铸造成形。六、实验分析题1.实验中观察了20钢、45钢、T8钢金相组织,其金相照片如下,试指出各照片的钢号,并用箭头标明图中

47、各组织名称,分析比较三种钢的力学性能(b、HB、k。(15分本题答案:(1金相照片对应的钢号及各组织如下图:(2三种钢的力学性能比较如下:b和HB由大到小依次为:T8,45,20和k由大到小依次为:20,45,T82.实验中观察了工业纯铁、45钢、T12钢金相组织,其金相照片如下,试指出各照片的钢号,并用箭头标明图中各组织名称(10分,并计算T12钢中珠光体和Fe3C的相对含量(10。 本题答案:(1金相照片对应的钢号及各组织如下图: (2计算T12钢中珠光体和Fe3C的相对含量mp=(6.67-1.2/(6.67-0.77*100%=93% mFe3C = 1-93%=7%第三章钢的热处理自

48、主测试一、名词解释(本大题共13小题,每小题3分,共39分1.淬透性:钢在淬火时获得马氏体的能力,也反映了钢在一定条件下淬火时获得淬透层深度大小的能力,它是钢的固有属性。2.调质处理:淬火加高温回火以获得综合力学性能好的回火索氏体的热处理工艺操作即为调质处理。3.本质晶粒度:本质晶粒度:根据标准试验方法,在930±10保温足够时间(3-5小时后测定的钢中晶粒的大小。4.马氏体:马氏体是碳在Fe中的过饱和固溶体。5.回火索氏体:回火索氏体是马氏体在高温回火时形成的铁素体和粒状碳化物(包括渗碳体的机械混合物。1.过冷奥氏体:在临界温度(A1以下存在的不稳定的且将要发生转变的奥氏体,称为过

49、冷奥氏体。2.淬火临界冷却速度:保证过冷奥氏体不发生分解而全部转变成马氏体的最小冷却速度。3.正火:正火就是将钢加热至Ac3(亚共析钢或Accm(过共析钢以上30-50保温,完成奥氏体转变,然后在空气中冷却并完成组织转变的一种热处理操作。4.完全退火:完全退火是将亚共析钢工件加热至Ac3以上30-50保温,完成奥氏体转变,然后随炉缓慢冷却至500以下取出,在空气中冷至室温的一种操作。5.球化退火:球化退火是将过共析钢工件加热至Ac1以上20-40保温后,随炉缓慢冷却至500再出炉空冷的一种热处理操作。1.淬硬性:淬硬性是指钢在淬火时的硬化能力,用淬火后马氏体所能达到的最高硬度表示。2.冷处理:

50、冷处理是指钢件淬火冷却到室温后,继续在0以下的介质中冷却以减少残余奥氏体的热处理工艺。3.回火:将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度,保温一定时间后,冷却到室温的一种热处理工艺即为回火。二、选择题1. 钢的低温回火的温度为(D 。A.550B.450C.350D.2502. 可逆回火脆性的温度范围是(D 。A.150200B.250400C.400500D.5006503. 不可逆回火脆性的温度范围是(B 。A.150200B.250400C.400550D.5506504. 加热是钢进行热处理的第一步,其目的是使钢获得(B 。A.均匀的基体组织B.奥氏体组织C.均匀的珠光体组织D.均匀的马

51、氏体组织1. 钢的高温回火的温度为(A 。A.500B.450C.400D.3502. 碳钢的中温回火的温度为(A 。A.400B.300C.250D.2003. 碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度,保温一段时间,然后采用的冷却方式是(D 。A.随炉冷却B.在风中冷却C.在空气中冷却D.在水中冷却4. 正火是将工件加热到一定温度,保温一段时间,然后采用的冷却方式是(C 。A.随炉冷却B.在油中冷却C.在空气中冷却D.在水中冷却1. 完全退火主要用于(A 。A.亚共析钢B.共析钢C.过共析钢D.所有钢种2. 共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中,不可能出现的组织是(C 。A.PB.SC.BD.

52、M3. 退火是将工件加热到一定温度,保温一段时间,然后采用的冷却方式是(A 。A.随炉冷却B.在油中冷却C.在空气中冷却D.在水中冷却4. 钢的本质晶粒度是指(C 。A.钢在加热过程中刚完成奥氏体转变时的奥氏体晶粒大小B.钢在各种具体热加工后的奥氏体晶粒大小C.钢在规定加热条件下奥氏体晶粒长大倾向性的高低D.钢在供应状态下的晶粒大小1. T8钢加热为奥氏体后,在580等温转变完成后的组织为( B 。A.贝氏体B.托氏体C.马氏体D.珠光体2. 下面几种说法中正确的是(C 。A.软氮化又称低温氮碳共渗,是以渗碳为主的一种热处理工艺。B.调质处理就是调整钢的成分,从而改变钢的性能的一种热处理工艺。

53、C.生产中对精密量具采用冷处理,即将工件淬火冷却至室温后,随即放在零度以下的冷却介质中冷却的一种处理方法。D.渗碳工件渗碳之后必须进行淬火+高温回火才能保证心部的高韧性和表面的高硬度。3. 若合金元素能使C曲线右移,钢的淬透性将( C 。A.有时提高有时降低B.降低C.提高D.不变4. 奥氏体向珠光体的转变是( B 。A.非扩散型转变B.扩散型转变C.半扩散型转变D.切变型转变1. 钢经调质处理后获得的组织是( D 。A.回火马氏体B.回火托氏体C.下贝氏体D.回火索氏体2. 下贝氏体是由( B 转变来的。A.珠光体B.奥氏体C.马氏体D.索氏体3. 马氏体的硬度主要取决于(C 。A.冷却介质B.加热温度C.碳含量D.合金元素含量4. 亚共析钢的正常淬火加热温度是(C 。A.Ac1以上30-50B.Ac3以下30-50C.Ac3以上30-50D.Accm以上30-501. 球化退火主要用于( C 。A.低碳钢B.中碳钢C.高碳钢D.各种含碳量的钢2. 钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于( B 。A.奥氏体的本质晶粒度B.奥氏体的实际晶粒度C.奥氏体的起始晶粒度D.奥氏体的含碳量3. 过共析钢的正常淬火加热温度是(C 。A.Accm以上30-50B.Ac1以下30-50C.Ac1以上3