工程材料习题与答案27

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,中南大学机电工程学院,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Good,Better,Best,机械工程材料,习题及参考解答,（一）,解释名词,致密度,晶格,晶胞,单晶体,多晶体,晶粒,亚晶粒,晶界,晶体的各向异性,刃型位错,空位,间隙原子,机械工程材料 第二章 金属的结构,（二）,填空题,1,同非金属相比，金属的主要特征是,2,晶体与非金属最根本的区别是,。,3,金属晶体中最主要的面缺陷是 和 。,4,错位分两种，它们是 和 ，多余半原子面是 位错所特有的。,5,在立方晶系中，,120,晶面族包括,等,6,点缺陷 有 和 两种；面缺陷中存在大量的 。,7,-Fe,、,-Fe,的一个晶胞内的原子数分别为 和 。,8,当原子在金属晶体中扩散时，它们在内、外表面上的扩散速度较在体内的扩散速度 。,机械工程材料 第二章 金属的结构,晶界,亚晶界,空位,间隙原子,刃型位错,螺旋位错,晶体内部的原子（或离子）,是按一定几何形状规则排列的，而非晶体则不是,位错,快得多,良好的导电性、导热性，,良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。,刃型,4,2,( 20),、,(1 0),、,(12 ),、,( 0),、,(1 ),、,( ),、,( 2 ),、,(120),（三）,是非题,1,因为单晶体是各乡异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。,2,金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。,3,因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数，所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。,4,在立方晶系中，（,123,）晶面与,12,晶向垂直。,5,在立方晶系中，（,111,）与（,11,）是相互平行的两个晶面。,6,在立方晶系中，（,123,）晶面与（,12,）晶面属同一晶面族。,7,在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。,8,在金属晶体中，当存在原子浓度梯度时，原子向各个方向都具有相同的跃迁几率。,9,因为固态金属的扩散系数比液态金属的扩散系数小得多，所以固态下的扩散比液态下的慢得多。,10,金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。,11,晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。,机械工程材料 第二章 金属的结构,（,）,（）,（,）,（）,（,）,（）,（,）,（,）,（）,（）,（四）,选择正确答案,1,正的电阻温度系数的含义是：,a,随温度升高导电性增大；,b,随温度降低电阻降低；,c,随温度增高电阻减小。,2,晶体中的位错属于：,a,体缺陷；,b,面缺陷；,c,线缺陷；,d,点缺陷。,3,亚晶界是由：,a,点缺陷堆积而成；,b,位错垂直排列成位错墙而构成；,c,晶界间的相互作用构成。,4,在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：,a,；,b,；,c,。,5,在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：,a,100,；,b,110,；,c,111,。,6,-Fe,和,-Fe,分别属于什么晶格类型：,a,面心立方和体心立方；,b,体心立方和面心立方；,c,均为面心立方,d,均为体心立方。,机械工程材料 第二章 金属的结构,（五）,综合分析题,1,标出图,2-1,中给定的晶面与晶向：,OOBB,： ；,OB,： ；,ODC,： ；,OC,： ；,AACC,： ；,OD,； ；,AADD,： ；,OD,： 。,2,作图表示立方晶系中的（,110,）、（,112,）、（,120,）、（,234,）、（,132,）晶面和,111,、,132,、,210,、,12 ,晶向。,略。,3,常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？,-Fe,、,-Fe,、,Al,、,Cu,、,Ni,、,Pb,、,Cr,、,V,、,Mg,、,Zn,各属于何种晶体结构？,见,习题,P3,4,画出体心立方、面心立方和密排六方晶体中原子最密的晶面和晶向、写出它们的晶面和晶向指数并求出单位面积及单位长度上的原子数。,略。,机械工程材料 第二章 金属的结构,（,10,）,110,（,1 2,）,010,（,110,）,120,（,120,）,122,6,已知,-Fe,的晶格常数，,-Fe,的晶格常数，试求出,-Fe,和,-Fe,的原子半径和致密度。,略。,7,在常温下，已知铁的原子直径，铜的原子直径，求铁和铜的晶格常数。,略。,8,实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？,见,习题,P3,9,立方晶系中，下列各晶面、晶向表示法是否正确？不正确的请改正：（,1,，,-1,，,2,）、（,1/2,，,1,，,1/3,）、,-1,1.5,2,、,1 1,。,解： （,1 2,）、 （,3 6 2,） 、, 3 4,机械工程材料 第二章 金属的结构,晶格类型,晶胞内平均原子数,和,的关系,配位数,晶格致密度,B,C,C,2,3a/4,8,68%,F,C,C,4,2a/4,12,79%,H,C,P,6,1/2,12,74%,5,填出表,2-2,中三种典型金属的基本参量：,（一）,解释名词,结晶,过冷度,自发生核,非自发生核,晶粒度,变质处理,机械工程材料 第三章 金属的结晶,（二）,填空题,1,结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是 和 。,2,在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为 ；而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为 。,3,当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是,4,液态金属结晶时，结晶过程的推动力是 ，阻力是 。,5,能起非自发生核作用的杂质，必须符合 的原则。,6,过冷度是指 ，其表示符号为 。,7,过冷是结晶的 条件。,8,细化晶粒可以通过 和 两种途径实现。,9,典型铸锭结构的三个晶区分别为：,机械工程材料 第三章 金属的结晶,形核,长大,结 晶,同素异构转变,促进形核，细化晶粒 。,自由能差降低（,F,）,自由能增加,结构相似，尺寸相当,T,理论结晶温度与实际结晶温度之差,必要,增加过冷度,加变质剂,细晶区、柱状晶区和等轴晶区。,（三）,是非题,1,凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。,2,室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。,3,金属由液态转变成固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。,4,在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。,5,纯金属结晶时，生核率随冷度的增加而不断增加。,6,当晶核长大时，随过冷度增大，晶核的长大速度增大。但当过冷度很大时，晶核长大的速度很快减小。,7,当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。,8,当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是一个多面体。,9,在工程上评定晶粒度的方法是在放大,100,倍的条件，与标准晶粒度图作比较，级数越高、晶粒越细。,10,过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。,机械工程材料 第三章 金属的结晶,（,）,（）,（,）,（）,（）,（,）,（,）,（）,（）,（四）,选择正确答案,1,金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：,a,越高；,b,越低；,c,越接近理论结晶温度。,2,为细化晶粒，可采用：,a,快速浇注；,b,加变质剂；,c,以砂型代金属型。,3,实际金属结晶时，通过控制生核速率,N,和长大速度,G,的比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得粗大晶粒：,a,N/G,很大时；,b,N/G,很小时；,c,N/G,居中时。,机械工程材料 第三章 金属的结晶,（五）,综合分析题,1,试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。,2,金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？,3,在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，试从过冷度对结晶基本过程的影响，分析细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施。,机械工程材料 第三章 金属的结晶,解,:,曲线中出现“平台”是因为在结晶过程中放出的结晶潜热与散失的热量平衡，因而结晶过程是在同一个温度下进行的。,答：（,P27,）金属由液体转变为固体的过程，实质上就是原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程。晶核的形成率受,T,和杂质的影响，成长速度受,T,的影响。,解：由于过冷度越大，晶粒越细，因而能增加过冷度的措施均有利于细化晶粒，主要是增加冷却速度。,4,如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小：,1,）,金属模浇注与砂型浇注；,2,）,变质处理与不变质处理；,3,）,铸成薄件与铸成厚件；,4,）,浇注时采用震动与不采用震动。,5.,为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？,机械工程材料 第三章 金属的结晶,金属模浇注比砂型浇注晶粒细小；,变质处理晶粒细小；,铸成薄件的晶粒细小；,浇注时采用震动的晶粒较细小。,柱状晶区具有方向性，使金属存在各向异性，且存在弱面部夹杂及低熔点杂质富集于晶面，降低了金属的性能。,（一）,解释名词,塑性变形,塑性,强度,滑移,加工硬化,回复,再结晶,热加工,滑移系,硬位向,第四章 金属的塑性变形与再结晶,（二）,填空题,1,加工硬化现象是指,加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是,2,滑移的实质是 。,3,金属塑性变形的基本方式是 。,4,- Fe,发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别是,和 。,5,影响多晶体塑性变形的两个主要因素是 和 。,6,变形金属的最低再结晶温度是指,，其数值与熔点间的大致关系为 。,7,钢在常温下的变形加工称为 加工，而铅在常温下的变形加工称为 加工。,8,影响再结晶开始温度的因素,。,9,再结晶后晶粒的大小主要取决于 和,。,第四章 金属的塑性变形与再结晶,随变形度的增大，金属强度和硬度显著,提高而塑性和韧性显著下降的现象，,位错密度提高，变形抗力增大。,位错的运动,滑移和孪生,110,111,晶界,晶粒,当变形度达到一定大小,后，金属的再结晶温度趋于某一稳定值时的温度,T,R,（）,Tm,冷,热,预变形度、金属的熔点和微量,杂质和合金元素、加热速度、保温时间,预变形度,加热温度,（三）,是非题,1,在体心立方晶格中，滑移面为,111,6,，而滑移方向为,1102,，所以滑移系为,12,。,2,滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。,3,因为,B,C,C,晶格与,F,C,C,晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。,4,孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。,5,金属的预先变形度越大，其开始再结晶的温度越高。,6,变形金属的再结晶退火温度越高，退火后得到的晶粒越粗大。,7,金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。,8,热加工是指在室温以上的塑性变形加工。,9,再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。,10,再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。,第四章 金属的塑性变形与再结晶,（,）,（）,（,）,（,）,（,）,（）,（,）,（,）,（）,（,）,（四）,选择正确答案,1,能使单晶体产生塑性变形的应力为：,a,正应力；,b,切应力；,c,复合应力。,2,面心立方晶格的晶体在受力时的滑移方向：,a,111,；,b,110,；,c,100,。,3,体心立方与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，但其塑性变形能力是不同的，其原因是面心立方晶格的滑移方向较体心立方晶格的滑移方向：,a,少；,b,多；,c,相等。,4,金属的最低再结晶温度可用下式计算,a,b,c,5,变形金属再加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型是：,a,与变形前的金属相同；,b,与变形后的金属相同；,c,形成新的晶型。,6,加工硬化使：,a,强度增大，塑性降低；,b,强度增大，塑性增大；,c,强度减小，塑性增大；,d,强度减小，塑性减小。,7,再结晶后：,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，强度升高；,d,形成等轴晶，塑性升高。,第四章 金属的塑性变形与再结晶,（五）,综合分析题,1,指出下列名词的主要区别：,1,）,弹性变形与塑性变形；,2,）,韧性断裂与脆性断裂；,前者在断裂前产生了大量的塑性变形；且,在正应力的作用下，金属晶体常发生脆性断裂；在切应力的作用下，则发生韧性断裂。,3,）,再结晶与二次再结晶；,略,4,）,加工硬化与变质处理；,前者是由于变形使强度硬度提高，而塑性韧性降低，后者使晶粒细化，使强度硬度提高，且塑性韧性增加。,2,说明下列现象产生的原因：,1,）,晶界处滑移的阻力最大；,见,P41,2,）,实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比理论计算得到的数值小；,见,P39,用位错分析,3,）,Zn, -Fe,Cu,的塑性不同。,Zn,为密排六方晶格, -Fe,为体心立方晶格,Cu,为面心立方晶格，所以,Zn,的塑性最差，,-Fe,其次，,Cu,的塑性最好，因为密排六方晶格的滑移系最少，而体心立方晶格与面心立方晶格虽然滑移系相同，但前者的滑移方向较多，因而塑性最好。,第四章 金属的塑性变形与再结晶,在外力的作用下产生变形，当外力拆去后前者可恢复原来的形状及尺寸，而后者却不能。,3,说明滑移变形与孪生变形的主要区别。,4,为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？,第四章 金属的塑性变形与再结晶,答：,晶粒越细,，强度硬度逾高，这是因为,晶粒越小，单位面积上晶粒的数量越多，晶界的总面积越大，因晶界变形的抗力较大，所以整个金属的强度水平较高,。,晶粒越细,，,塑性韧性逾好,，这是因为,晶粒数愈多，金属的总变形量可分布在更多的晶粒内，晶粒间的变形不均匀性减小,，使塑性较好,；晶界的影响较大，晶粒内部和晶界附近的变形量差减小，晶粒变形也较均匀，所以减小了应力集中，推迟了裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形。,由于细晶粒金属的强度较高，塑性较好，所以断裂时需要消耗较大的功，所以韧性较好。,见,P37,（五）,综合分析题（续）,5,与单晶体的塑性变形比较，说明多晶体塑性变形的特点。,略,6,金属塑性变形后组织和性能有什么变化？,见,P42-45,7,在图,4-1,所式的晶面、晶向中，哪些是滑移面哪些是滑移方向？就图中情况能否构成滑移系？,略,8,用低碳钢板冷冲压形成的零件，冲压后发现各部位的硬度不同，为什么？如何解决？,硬度高的地方变形较大，产生了加工硬发，可用再结晶退火的方法解决。,9,拉制半成品铜丝的过程如图,4-2,所式，试画出不同阶段的组织与性能变化示意图，并对图形加以解释。,略,第四章 金属的塑性变形与再结晶,（五）,综合分析题（续）,10,已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为,3380,，,1528,，,327,和,232,，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在,1100,下的加工，锡和铅在室温（,20,）下的加工各为何种加工？,略,11,铜的熔点为,1083,，试求其再结晶退火温度。,略,12,何谓临界变形度？分析造成临界变形度的原因。,略,13,热加工对金属的组织和性能有何影响？钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？,见,P50,钢材在热变形加工（如锻造）时，塑性变形产生的加工硬化被随即发生的回复、再结晶的软化作用所消除，使金属不产生硬化。,14,在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。试分析强化原因。,略,第四章 金属的塑性变形与再结晶,（一）,解释名词,组元,相,组织,组织组成物,固溶体,金属间化合物,间隙相,枝晶偏析,固溶强化,机械工程材料 第五章 二元合金相图,（二）,填空题,1,固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度 。,2,Cu-Ni,合金进行塑性变形时，其滑移面为 。,3,固溶体出现枝晶偏析后，可用 加以消除。,4,以电子浓度因素起主导作用而生成的化合物称 。,5,共晶反应式为，共晶反应的特点是,。,机械工程材料 第五章 二元合金相图,高,扩散退火,电子化合物,发生共晶反应时三相共存，它们各自的成分是确定,的，反应在恒温下平衡的进行。,111,L,d,c,+,e,（三）,是非题,1,间隙固溶体一定是无限固溶体。,2,间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。,3,平衡结晶获得的,20%Ni,的,Cu-Ni,合金比,40%,的,Cu-Ni,合 金的硬度和强度要高。,4,在共晶相图中，从,L,中结晶出来的,晶粒与从,中析出的,晶粒具有相同的晶体结构。,5,一个合金的室温组织为,+,+,（,+,），它由三相组成。,机械工程材料 第五章 二元合金相图,（,）,（）,（）,（,）,（,）,（四）,选择正确答案,1,固溶体的晶体结构与,相同。,a,溶剂；,b,溶质；,c,其它晶型,2,间隙相的性能特点是：,a,熔点高，硬度低；,b,硬度高，熔点低；,c,硬度高，熔点高。,3,在发生,L+,共晶反应时，三相的成分：,a,相同；,b,确定；,c,不定。,4,共析成分的合金在共析反应,+,刚结束时，其组,成相为：,a,+,；,b,+,；,c,（,+,）,5,一个合金的组织为,+,+,（,+,），其组织组成物为,: a,、,；,b,、,、（,+,）；,c,、,、,。,机械工程材料 第五章 二元合金相图,（五）综合题,1,什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？,P52,2,间隙固溶体和间隙相有什么不同？,P52,3,将,20,纯铜与,30,纯镍熔化后慢冷至如图,5-1,温度，求此时：,1,）两相的成分；,L,：,50%Ni,、,C,：,80%Ni,2,）两相的重量比；,Q,L,/Q,=,（,80-60,）,/,（,60-50,）,=2,3,）各相的相对重量；,L% =,（,80-60,）,/,（,80-50,）,=67%,% = 1- L% =33%,4,）各相的重量。,Q,L,Q,机械工程材料 第五章 二元合金相图,（五）综合题（续,略,）,4,图,5-2,为,Pb-Sn,相图，,1,）,用冷却曲线表示,96%Pb,的,Pb-Sn,合金的平衡结晶过程，画出室温平衡组织式意图，标上各组织组成物。,2,）,计算该合金室温组织中组成相的相对重量。,3,）,计算该合金室温组织中组织组成物的相对重量。,4,）,指出该合金系室温组织中含最多的合金成分。,5,）,指出该合金系室温组织中共晶体最多和最少的合金的成分或成分范围。,5,某合金相图如图,5-3,所示，,1,）,标上（,1,）,（,3,）区域中存在的相。,2,）,标上（,4,），（,5,）区域中的组织。,3,）,相图中包括哪几种转变？写出它们的反应式。,6,发动机活塞用,Al-Si,合金铸件制成，根据相图（图,5-4,），选择铸造用,Al-Si,合金的合适成分，简述原因。,机械工程材料 第五章 二元合金相图,（一）,名词解释,同素异构转变,-Fe,铁素体,珠光体,机械工程材料 第六章 铁碳合金图,（二）,填空题,1,珠光体的本质是 。,2,FeC,3,的本质是,3,一块纯铁在,912,发生,-Fe,-Fe,转变时，体积将,4,F,的晶体结构为 ；,A,的晶体结构为 。,5,共析成分的铁碳合金室温平衡组织是 ，其组成相是 。,6,在铁碳合金室温平衡组织中，含最多的合金成分点为 ，含最多的合金成分点为 。,7,用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为,80%,，则此钢的碳含量为 。,机械工程材料 第六章 铁碳合金图,铁素体与渗碳体的共析混合物,Fe,与,C,的一种具有复杂结构的间隙化合物,共晶成份,缩小,体心立方,面心立方,F+Fe,3,C,P,62%,E,（三）,是非题,1,铁素体的本质是碳在,-Fe,中的间隙相。,2,20,钢比,T12,钢的碳含量要高。,3,与的形态与晶体结构均不相同。,4,在退火状态（接近平衡组织），,45,钢比,20,钢的硬度和强度都高。,5,在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为,4.3%C,的铁碳合金才能发生共晶反应。,机械工程材料 第六章 铁碳合金图,（,）,（）,（,）,（）,（,）,（四）,选择正确答案,1,奥氏体是：,a,碳在,-Fe,中的间隙固溶体；,b,碳在,-Fe,中的间隙固溶体；,c,碳在,-Fe,中的有限固溶体。,2,珠光体是一种：,a,单相固溶体,；,b,两相混合物,；,c,Fe,与,C,的混合物,。,3,T10,钢的含碳量为：,a,0.10%,；,b,1.0%,；,c,10%,。,4,铁素体的机械性能特点是：,a,强度高、塑性好、硬度低,；,b,强度低、塑性差、硬度低,；,c,强度低、塑性好、硬度低,。,5,能进行锻造的铁碳合金有：,a,亚共析钢,；,b,共析钢,；,c,亚共析白口铁,。,机械工程材料 第六章 铁碳合金图,（五）,综合题,1,对某一碳钢（平衡状态）进行相分析，得知其组成相为,80%F,和,20%,FeC3,，求此钢的成分及其硬度。,提示：用杠杆定理计算。,2,用冷却曲线表示,E,点成分的铁碳合金的平衡结晶过程，画出室温组织示意图，标上组织组成物，计算室温平衡组织中组成相和组织组成物的相对质量。,略。请自已分析。,3,10,含,3.5%C,的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度（但尚未发生共晶反应）时所剩下的液体的成分及重量。,4,比较退火状态下的,45,钢、,T8,钢、,T12,钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。,机械工程材料 第六章 铁碳合金图,（五）,综合题（续）,5,同样状态的两块铁碳合金，其中一块是,15,钢，一块是白口铸铁，用什么简便方法可迅速区分它们？,用尖锤敲击，易敲出坑的是,15,钢。,6,为什么碳钢进行热锻、热轧时都加热到奥氏体区？,因为,A,的塑性好。,7,说出,Q235A,，,15,，,45,，,65,，,T8,，,T12,等钢的钢类、含碳量，各举出一个应用实例。,8,下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。,机械工程材料 第六章 铁碳合金图,（一）解释名词,本质晶粒度,临界冷却速度,马氏体,淬透性,淬硬性,调制处理,机械工程材料 第七章 钢的热处理,（二）,填空题,1,钢加热时奥氏体形成是由,等四个基本过程所组成。,2,在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是 ，不同点是,。,3,用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈 状，而下贝氏体则呈 状。,4,与共析钢相比，非共析钢,C,曲线的特征是,。,5,马氏体的显微组织形态主要有 两种。其中 的韧性较好。,6,高碳淬火马氏体和回火马氏体在形成条件上的区别是,，在金相显微镜下观察二者的区别是 。,7,目前较普遍采用的测定钢的淬透性的方法是,。,8,钢的淬透性越高，则其,C,曲线的位置越 ，说明临界冷却速度越 。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,形核、长大，剩余渗碳体的熔解，,奥氏体的均匀化,都是 渗碳体的机械混合物,层间距不同 ，珠光体,较细，屈似体较粗,羽毛,针,C,曲线靠左，非共,析钢左上部多一条共析铁素体析出线，过共析钢多一条二次渗,碳体析出线,板条状马氏体,板条状、针状马氏体,前者是在淬火中形成，后者在低温回火时形成,前者为竹叶形，后者为黑色针状,“,端淬试验”即结构钢末端淬透性试验,靠右,慢,（二）填空题,(,续,)9,钢的热处理工艺由 三个阶段所速成。,10,利用,Fe-,相图确定钢完全退火的正常温度范围是,，它只适,应于 钢。,11,球化退火的主要目的是,，它主要试用于 。,12,钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上,，对过共析钢是 。,13,当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则点越,，转变后的残余奥氏体量就越 。,14,在正常淬火温度下，碳素钢中共亚析钢的临界冷却速度比亚析钢和过共析钢的临界冷却速度都,。,15,钢的临界冷却速度与奥氏体化温度的关系是,。,16,淬火钢进行回火的目的是 ，回火温度越高，钢的强度与硬度越 。,17,钢在回火时的组织转变过程是由,等四个阶段所组成。,18,化学热处理的基本过程包括介质 等三个阶段。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,加热、保温、冷却,A,C3,+20 30,亚共析,降低硬度，改善切削加工性，改善组织，提高,塑性,共析钢、过共析钢的锻压件，结构钢的冷挤压件,A,C3,+3050,A,C1,+30-50,低,多,慢,奥氏体化温度越高，临界冷,却速度越慢,消除内应力，获得所要求的组织与性能,低,马氏体分解，残余傲氏体分解，回火屈,氏体形成，碳化物聚集长大,分解、吸收、扩散,（三）,是非题,1,钢经加热奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中踏步的含量均与钢中碳的含量相等。,2,所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。,3,马氏体是碳在,-Fe,中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。,4,当把亚共析钢加热到和之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳旱含量总是大于钢的碳含量。,5,当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。,6,当共亚析成分的奥式体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。,7,贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁原子不能进行扩散。,8,不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。,9,在正常热处理加热条件下，随碳含量的增高，过共析钢的过冷奥氏体越稳定。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,（三）是非题,(,续,),10,因为过冷奥氏体的连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方，所以连续冷却转变曲线的临界冷却速度比等温转变曲线的大。,11,高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。,12,经退火后再高温回火的钢，能得到回火马氏体组织，具有良好的综合机械性能。,13,钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。,14,钢中未溶碳化物的存在，将使钢的淬透性降低。,15,在正常加热淬火条件下，亚共析钢的淬透性随碳的增高而增大，过共析钢的淬透性随碳的增高而减小。,16,表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织和性能。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,（四）选择正确答案,1.,钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于：,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。,2.,奥氏体向珠光体的转变是：,a,扩散型转变；,b,非扩散型转变；,c,半扩散型转变。,3.,钢经调制处理后获得的组织是：,a,回火马氏体；,b,回火屈氏体；,c,回火索氏体。,4.,过共析钢的正常淬火加热温度是：,a,+30,-50,；,b,+30,-50,；,c,+30,-50,。,5.,影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是：,a,钢材本身的碳含量；,b,钢中奥氏体的碳含量；,c,钢中碳化物的含量。,6.,共析钢过冷奥氏体在,550-350,的温度区间等温转变时，所形成的组织是：,a,索氏体；,b,下贝氏体；,c,上贝氏体；,d,珠光体。,7.,若合金元素能使,C,曲线右移，钢的淬透性将：,a,降低；,b,提高；,c,不改变。,8.,马氏体的硬度取决于：,a,冷却速度；,b,转变温度；,c,碳含量。,9.,淬硬性好的钢：,a,具有高的合金元素含量；,b,具有高的碳含量；,c,具有低的碳含量。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,（四）选择正确答案,10.,对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用：,a,高淬透性钢；,b,中淬透性钢；,c,低淬透性钢。,11.,对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应采用：,a,水中淬火；,b,油中淬火；,c,盐水中淬火。,12.,若要提高淬火时的淬硬层深度，应采取：,a,选择高淬透性钢；,b,增大工件的截面尺寸；,c,选用比较缓和的冷却介质。,13.,直径为,10,的,40,钢的常规淬火温度为：,a,750,；,b,850,；,c,920,。,14.,45,钢为得到回火马氏体组织，应进行：,a,马氏体；,b,铁素体,+,马氏体；,c,马氏体,+,残余奥氏体。,15.,完全退火主要适用与：,a,亚共析钢；,b,共析钢；,c,过共析钢。,16.,扩散退火的目的是：,a,消除和改善晶内偏析；,b,消除冷塑性变形后产生的加工硬化；,c,降低硬度以便于加工。,17.,钢的回火处理是在：,a,退火后进行；,b,正火后进行；,c,淬火后进行。,18.,钢的渗碳温度范围是：,a,600-650,；,b,800-850,；,c,900-950,；,d,1000-1050,。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,（五）,综合分析题,1,指出，各临界点的意义。,2,本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细，为什么？,3,何谓冷处理？,4,奥氏体的其始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度的含义是什么？,5,奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体有何异同？,6,再结晶和重结晶有何不同？,7,指出影响奥氏体形成速度和奥氏体实际晶粒度的因素。,8,说明共析钢,C,曲线各个区、各条线的物理意义，指出影响,C,曲线形状和位置的主要因素。,9,试比较共析钢过冷奥氏体等温转变曲线和连续转变曲线的异同点。,10,何谓钢的临界冷却速度？它的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？,机械工程材料 第七章 钢的热处理,（五）综合分析题,(,续,),11,亚共析钢热处理时快速加热可显著地提高屈服强度和冲击韧性，是何道理？,12,加热使钢完全转变为奥氏体时，原始组织是粗粒状珠光体为好，还是以细片状珠光体为好？为什么？,13,热轧空冷的,45,钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能细化？,14,简述各种淬火方法及其使用范围。,15,用示意图表示珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体和马氏体在显微镜下的形态特征。,16,试述马氏体转变的基本特点。,17,试比较屈氏体、上贝氏体、马氏体和回火屈氏体、回火上贝氏体、回火马氏体之间在形成条件、金相形态与性能上的主要区别。,18,马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？,19,淬透性和淬透层深度有何联系与区别？影响钢件淬透层深度的主要因素是什么？,20,分析图,7-2,的实验曲线中硬度随碳含量变化的原因。图中曲线,1,为亚共析钢加热到以上，过共析钢加热到以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线,2,为亚共析钢加热到以上，过共析钢加热到以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线,3,表示随碳含量增加，马氏体硬度的变化曲线。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,（五）综合分析题,(,续,),21,共析钢加热到相变点以上，用图,7-3,所示的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？,22,T12,钢加热到以上，用图,7-4,所示各种方法冷却，分析其所得到的组织。,23,正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火与退火？,24,确定下列岗件的退火方法，并指出退火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,）,ZG35,发铸造齿轮；,3,）,锻造过热的,60,钢锻坯；,4,）,改善,T12,钢的切削加工性能。,25,说明直径为,10,的,45,钢试件经下列温度加热、保温并在冷水中冷却得到的室温组织：,700,，,840,，,1100,。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,（五）综合分析题,(,续,),26,两个碳含量为,1.2%,的碳钢薄试样，分别加热到,780,和,900,并保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的冷却速度冷至室温。试分析,1,）,那个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？,2,）,那个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？,3,）,那个温度加热淬火后残余奥氏体较多？,4,）,那个温度加热淬火后未溶碳化物较多？,5,）,你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？,27,指出下列工件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织。,1,）,45,钢小轴（要求综合机械性能好）；,2,）,60,弹簧；,3,）,T12,钢锉刀。,28,两根,45,钢制造的轴，直径分别为,10,和,100,，在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的？,29,用,T10,钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造热处理机加工,热处理,磨加工。,1,）,写出其中热处理工序的名称及其作用。,2,）,制定最终热处理（即磨加工前发热处理）的工艺规范，并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。,30,甲、乙两厂生产同一种零件，均采用,45,钢，硬度要求,220250HB,，甲厂采用正火，乙厂采用调制处理，均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织 和性能差别。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,（五）综合分析题,(,续,),31,试说明表面淬火、渗碳、淡化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围等方面的差别。,32,两个,45,钢工作，一个用电炉加热（加热温度约为,/s,），问两者淬火温度有何不同？淬火后组织和机械性能有何差别？,33,低碳钢（,0.2%C,）小件经,930,，,5h,渗碳后，表面碳含量增至,1.0%,，试分析以下处理后表面层和心部的组织：,1,）,渗碳后慢冷；,2,）,渗碳后直接水淬并低温回火；,3,）,有渗碳温度预冷到,820,，保温后水淬，再低温回火；,4,）,渗碳后慢冷至室温，再加热到,780,，保温后水淬，再低温回火。,34,调质处理后的,40,钢齿轮，经高频加热后的温度分布如图,7-5,所示，试分析高频加热水淬后，齿轮由表面到中心各区（,I,，,II,，,III,）的组织变化。,机械工程材料 第七章 钢的热处理,