同浙大二工程材料期末重点习题及答案

工程材料习题答案2-2常见的金属晶格有哪几种？试画出它们的晶胞草图。α-Fe和Y-Fe属于何种晶体结构？常见的金属晶格：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格α－Fe属于体心立方晶格；γ－Fe属于面心立方晶格2-9结晶的基本条件是什么？基本规律是什么？基本条件：金属温度降到理论结晶温度T。以下；基本规律：当金属温度低于理论结晶温度时，小集团会形成晶核；晶核不断长大，当相邻晶体相互接触时，只能向尚未凝固的液体部分伸展，直至全部结晶完毕。2-11铸造生产中常采用哪些措施控制晶粒大小？试举例说明。=1\*GB3①提高过冷度。降低浇注温度，如钢模制造以及砂模加冷铁以加快冷却速度减小晶粒。=2\*GB3②变质处理。向液态金属中加入变质剂，如在灰口铸造中加入硅钙合金可以细化组织中的石墨。=3\*GB3③震动、搅动。对即将凝固的金属进行机械振动、超声波振动和电磁搅拌。通过振动，可以使生长中的枝晶破碎，从而增加形核率减小晶粒。3-4有形状相同的两个Cu-Ni合金铸件，一个含90％Ni，另一个含50％Ni，铸件自然冷却后，问哪一个铸件的偏析严重？含50%Ni的Cu-Ni合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中，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。3-7为什么铸造合金常选用共晶成分或接近共晶成分的合金？共晶体结晶温度区间为零，流动性好，结晶时容易集中缩孔使铸件致密性好，同时熔点最低。4-1何谓铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体和变态莱氏体？分别写出它们的符号和性能特点。=1\*GB3①铁素体（F）：碳溶于α－Fe中形成的间隙固溶体，塑性、韧性好，强度、硬度低。=2\*GB3②奥氏体（A）：碳溶于γ－Fe中形成的间隙固溶体，塑性好，硬度较低，变形抗力低。

=3\*GB3③渗碳体（Fe3C）：铁和碳形成的具有复杂晶格的金属化合物，硬度高，强度低，塑性韧性接近于零。

=4\*GB3④珠光体（P）：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，强度较高，硬度适中，塑性较差。

=5\*GB3⑤莱氏体（Le）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，硬度较大，塑性差。=6\*GB3⑥变态莱氏体（Le’）：珠光体和渗碳体的机械混合物，脆而硬。4-8根据Fe-Fe3C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和硬度；（2）在室温下，含碳量0.8％的钢的强度比含碳量1.2％的钢高；（3）钢适宜于锻压成形，而铸铁不能锻压，只能铸造成形；（4）绑扎物体一般用铁丝（镀锌低碳钢丝）；而起重机吊重物用的钢丝绳（用60、65、70、75）等钢制成。（1）根据Fe-Fe3C相图，\t"http://3/_blank"低碳钢的含碳量比\t"http://3/_blank"高碳钢低，其平衡组织中铁素体量相对较多，而Fe3C相对较少。铁素体是一种\t"http://3/_blank"塑性好的相，而Fe3C又硬又脆，因此低碳钢具有较好的塑性，而高碳钢具有较好的耐磨性和硬度。（2）含碳量0.8﹪的碳钢室温时的平衡组织为珠光体，珠光体在平衡的组织组成物中的强度几乎是最高的。根据Fe-Fe3C相图，室温时，含碳量从0.8﹪增至1.2﹪时，碳钢的原奥氏体晶界将形成完整的网状Fe3CⅡ，即含碳量1.2﹪的碳钢室温时的平衡组织为P+完整的网状Fe3CⅡ。完整的网状Fe3CⅡ降低了珠光体P各领域之间结合力，使强度下降，所以在平衡条件下含碳量0.8﹪的碳钢的强度高于含碳量1.2﹪的碳钢的强度。（3）根据Fe-Fe3C相图，含碳量0.4﹪的\t"http://3/_blank"碳钢高温时可获单相奥氏体组织，其强度低，\t"http://3/_blank"塑性好，可以锻造；而含碳量4﹪的生铁不论在高温下或在室温下，都含有大量的基体相Fe3C，Fe3C硬而脆，无塑性，所以含碳量4﹪的生铁不能锻造；含碳量4﹪的生铁接近共晶成分。共晶体或接近共晶成分的合金的铸造性能最好，这是因为它在恒温下结晶(即结晶温度区间为零)，没有偏析，流动性好，结晶时容易形成集中缩孔，铸件的致密性好，同时熔点又最低。因此含碳量4﹪的生铁只能适宜铸造成形。根据Fe-Fe3C相图，\t"http://3/_blank"低碳钢铁丝和\t"http://3/_blank"高碳钢钢丝绳(用60、65、70、75等)的平衡组织均为F+P组织。但低碳钢铁丝的含碳量比高碳钢钢丝绳(用60、65、70、75等亚共析高碳钢)低，因此低碳钢铁丝中塑性较好的先析F组织相对亚共析高碳钢钢丝绳多，而亚共析高碳钢钢丝绳中强度较高P体组织相对低碳钢铁丝多。这使得低碳钢铁丝具有较好的塑性和低的塑性变形抗力，可用于绑扎物体，而高碳钢钢丝绳具有较高的强度和较低但足够防止脆断的塑性，可用作起重机吊重物用的钢丝绳。4-12说明下列材料牌号的含义：Q235-A·F，45,45Mn，T12，T12A,ZG200-400=1\*GB3①Q235-A·F:屈服强度为235MPa,质量等级为A的沸腾钢。=2\*GB3②45：含碳量为0.45%的普通含锰量优质碳素结构钢。=3\*GB3③45Mn：含碳量为0.45%的较高含锰量优质碳素结构钢。=4\*GB3④T12：含碳量为1.2%的优质碳素工具钢。=5\*GB3⑤T12A：含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。=6\*GB3⑥ZG200-400：最低屈服强度为200MPa，最低抗拉强度为400MPa的碳素铸钢。补充题：碳钢中的P,S对钢的性能有何影响？①P是会使钢在室温下塑性急剧下降，脆性增加，特别是在低温时更加严重，使产生冷脆；②S以FeS形式存在钢中，使钢塑性变差。硫含量越多，钢脆性越大。特别是FeS与Fe形成低熔点共晶体分布于晶界上，在1000℃-1200℃进行热加工时，共晶体融化，刚才变脆，沿晶界开裂，产生热脆现象。5-3为什么细晶粒金属的强度高，塑性、韧性又好？①强度高：晶粒越细，不仅晶界总面积越大，而且每个晶粒周围不同尾箱的晶粒越多，因此对塑性变形抵抗力越大，则强度越高。②塑性、韧性好：晶粒越细，单位面积中的晶粒越多，金属的总变形量分散到更多的晶粒中去，使得变形均匀。同时减少了应力集中，也能有效阻碍裂纹扩展，因此塑性好。5-5什么是加工硬化现象？加工硬化有什么利弊？①加工硬化：金属在发生塑性变形时，随着冷变形量的增加，金属的强度和硬度提高，而塑性韧性下降的现象。②利：可利用加工硬化提高金属的强度和硬度；有利于金属进行均匀的塑性变形；在一定程度上提高金属零件和构件在使用过程中的安全性。弊：使金属的塑性降低，变形抗力增加，给金属的进一步加工带来困难。例如，钢丝在冷拉过程中会越拉越硬，以至于再拉就会断裂。6-9正火和退火的主要区别是什么？在生产中如何选择正火和退火？①正火比退火冷却速度快，不仅获得片层距较小的珠光体，而且发生伪共析转变，时组织中的珠光体数量增多，使中低碳钢正火后的强度硬度韧性均比退火后高，而且塑性也不降低。②对于中低碳钢一般选择正火，对于高碳钢和中碳以上合金钢一般选择退火。6-13为什么淬火后的钢一般都要进行回火？按回火时温度的不同，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。①回火目的：降低火消除淬火的应力和脆性，防工件进一步变形或开裂；稳定组织，以稳定工件的尺寸和形状；获得工件所需的组织和性能。②低温回火：回火组织为回火马氏体。主要目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性前提下，减低其淬火内应力和脆性，提高韧性。主要处理各种中、高碳钢的各种工模具、机械零件，如切削刃具、量具、冷冲模、滚动轴承以及渗碳、碳氮共渗和表面淬火的零件。中温回火：回火组织为回火屈氏体。目的是获得高屈强比，弹性极限和高韧性。主要用于弹簧和热作模具的热处理。高温回火：回火组织为回火索氏体。目的是获得