工程材料与热加工复习资料学生含部分答案.docx

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工程材料与热加工复习资料学生含部分答案

工程材料与热加工

复习资料

第1章材料得力学性能

疲劳断口得三个区域。

疲劳源区、疲劳裂纹扩展区与最后断裂区三部分组成

5．金属塑性得2个主要指标。

伸长率与断面收缩率

6．金属得性能包括力学性能、_物理___性能、_化学_性能与__工艺_性能。

7．材料得工艺性能包括哪些？

包括铸造性、焊接性、锻压性、切削性以及热处理性。

第2章金属得晶体结构与结晶

二、问答题

1．金属中常见得晶体结构有哪几种？

（α-Fe、γ-Fe就是分别就是什么晶体结构）。

体心立方体晶格、面心立方体晶格、密排六方晶格。

α-Fe就是体心立方体晶格结构γ-Fe就是面心立方体晶格结构

晶体与非晶体得特点与区别。

2．实际晶体得晶体缺陷有哪几种类型？

点缺陷、线缺陷、面缺陷。

3点缺陷分为：

空位、间隙原子、置换原子

4．固溶体得类型有哪几种?

置换固溶体、间隙固溶体

5．纯金属得结晶就是由哪两个基本过程组成得?

晶体得形成、晶体得长大

6．何谓结晶温度、过冷现象与过冷度?

纯金属液体在无限缓慢得冷却条件下得结晶温度，称为理论结晶温度

金属得实际结晶温度低于理论结晶温度得现象称为过冷现象

理论结晶温度与实际结晶温度得差叫做过冷度

过冷度与冷却速度有何关系？

结晶时冷却得速度越大，过冷度越大，金属得实际结晶温度就越低。

7．晶粒大小对金属得力学性能有何影响?

在一般情况下，晶粒越细，金属得强度、塑性与韧性就越好。

细化晶粒得常用方法有哪几种?

增加过冷度、变质处理、振动或搅拌

8．什么就是共析转变？

在恒定温度下，有一特定成分得固相同时分解成两种成分与结构均不同得新固相得转变成为共析转变

二、填空题

1．珠光体就是由___铁素体_____与____渗碳体_____组成得机械混合物（共析组织）。

2．莱氏体就是由_____奥氏体___与____渗碳体_____组成得机械混合物（共晶组织）。

3．奥氏体在1148℃时碳得质量分数可达____2、11%______，在727℃时碳得质量分数为____0、77%___。

4、根据室温组织得不同，钢可分为___共_____钢、____亚共____钢与____过共___钢。

5．共析钢得室温组织为_____珠光体______；亚共析钢得室温组织为_______珠光体与铁素体_____；过共析钢得室温组织为____珠光体与二次渗碳体_______。

6．碳得质量分数为______0、77%_____得铁碳合金称为共析钢，其奥氏体冷却到S点（727℃）时会发生____共析_______转变，从奥氏体中同时析出_____铁素体______与___渗碳体________得混合物，称为____珠光体_______。

7．奥氏体与渗碳体组成得共晶产物称为_____莱氏体______，其碳得质量分数为____4、3%_______。

8．亚共晶白口铸铁碳得质量分数为___2、11%~4、3%_____，其室温组织为_________。

9．过晶白口铸铁碳得质量分数为____4、3%~6、69%____，其室温组织为_________。

10．过共析钢碳得质量分数为____0、77%~2、11%_____，其室温组织为__珠光体与二次渗碳体_______。

11．亚共析钢碳得质量分数为___0、0218%~0、77%______，其室温组织为__珠光体与铁素体_______。

三、选择题

1．铁素体为____A____晶格，奥氏体为____B___晶格。

A、体心立方B、面心立方C、密排六方D、复杂得

2．Fe-Fe3C状态图上得ES线，用代号___B___表示，PSK线用代号__A___表示。

A、A1B、AcmC、A3

3．Fe-Fe3C状态图上得共析线就是_____C_____，共晶线就是___A______。

A、ECF线B、ACD线C、PSK线

四、判断题

1．金属化合物得特性就是硬而脆，莱氏体得性能也就是硬而脆，故莱氏体属于金属化合物。

（×）

2．渗碳体中碳得质量分数为6、69%。

（√）

3．Fe-Fe3C状态图中，A3温度就是随碳得质量分数增加而上升得。

（×）

4．碳溶于α-Fe中所形成得间隙固溶体称为奥氏体。

（×）

第4章钢得热处理（重点掌握C曲线中各区域与温度点得意义）

1．何谓钢得热处理？

常用得热处理工艺有哪些？

热处理就是指将固态金属或合金采用适当得方式进行加热、保温、冷却，以获得所需得组织与性能得工艺

常用得热处理工艺有整体热处理、表面热处理与化学热处理。

2．简述共析钢加热时奥氏体形成得过程。

奥氏体晶核得形成、奥氏体长大、残余渗碳体得溶解、奥氏体成分得均化

3．为什么要控制奥氏体晶粒大小？

如何控制奥氏体晶粒得大小？

奥氏体晶粒得大小将影响冷却转变后钢得组织与性能，若奥氏体晶粒越小，则冷却转变后钢得组织晶粒也越细小，其力学性能也越高。

若奥氏体晶粒越粗大，则冷却转变后钢得组织晶粒也越大，其力学性能较差，特别就是冲击韧性下降很多。

要控制奥氏体晶粒得大小，刚在热处理加热过程中，加热温度与保温时间必须控制在一定范围内

第5章工业用钢

一、杂质元素与合金元素在钢中得作用

二、钢得种类有哪一些。

三、指出下列各钢牌号得名称及各符号得含义

08优质碳素钢450、45%得碳素钢65Mn合金弹簧钢T12A碳素工具钢ZG230-450铸钢Q235A普通碳素钢Q345优质碳素钢40Cr合金调质钢20CrMnTi60Si2Mn合金弹簧钢GCr9滚动轴承钢CrWMn9SiCrCr12MoV高速工具钢W6Mo5Cr4V2高速工具钢3Cr2Mo1Cr13不锈钢0Cr19Ni9不锈钢4Cr9Si2ZGMn13

3．含碳量对钢得性能影响很大，低碳钢、中碳钢与高碳钢得含碳量分别为______小于0、25____、_____0、25~0、6_____、_____大于0、6_____。

4．钢中常存得杂质元素为___磷____、____硫___、____锰___、____硅___，钢得质量等级主要以____硫____与____磷____得多少划分。

5．合金钢按主要用途可分为____结构钢____、___工具钢_____、___特殊性能钢_____三大类。

第6章铸铁

一、填空题

1．铸铁与钢相比，具有_良好得铸造性能______、___良好得减震性____、____较低得缺口敏感性___、___良好得切削加工性____与___良好得减摩性___等优点。

2．碳在铸铁中主要有____石墨______与____渗碳体______两种存在形式。

3．影响石墨化得因素就是____化学成分______与____冷却速度______。

第7章非铁金属

一、填空题

1．白铜就是铜与___镍____金属组成得得合金。

2．青铜就是除_____锌____与_____镍____元素以外，铜与其它元素组成得合金。

3、目前常用得滑动轴承合金组织有_____软基体硬质点组织____与____硬基体软质点组织_____两大类。

4．通用硬质合金又称__万能硬质合金____。

在钨钴类硬质合金中，碳化钨得含量越多，钴得含量越少，则合金得硬度、红硬性及耐磨性越__高___，但强度与韧性越___低___

第9章铸造

二、填空题

1．收缩得三个阶段：

液态收缩、凝固收缩、固态收缩。

2．型砂与芯砂主要由_____原沙______、____粘剂_______与______水_____组成。

3．造型材料应具备得性能有__可塑__性、___耐火__性、__透气__性、__退让__性、__溃散__性等。

4．手工造型方法有：

__整模___造型、__分模___造型、__挖沙___造型、___假箱__造型、__活块___造型、__三箱__造型与__刮板__造型等。

5．浇注系统由___浇口杯____、___直浇道____、___横浇道____与___内浇道____组成。

第10章锻压

二、填空题

1．___塑性__与__变形抗力___就是衡量锻造性优劣得两个主要指标，__塑性__愈高，_变形抗力___愈小，金属得可锻性就愈好。

2．随着金属冷变形程度得增加，材料得强度与硬度__提高__，塑料与韧性___下降__，使金属得可锻性__变差___。

3．金属塑性变形过程得实质就就是__位错沿着滑移面得运动___过程。

随着变形程度得增加，位错密度__提高__，塑性变形抗力__加大__。

三、判断题

1．细晶粒组织得可锻性优于粗晶粒组织。

（√）

2．非合金钢（碳素钢）中碳得质量分数愈低，可锻性就愈差。

（×）

3．零件工作时得切应力应与锻造流线方向一致。

（×）

4．常温下进行得变形为冷变形，加热后进行得变形为热变形。

（×）

5．因锻造之前进行了加热，所以任何材料均可以进行锻造。

（×）

第11章焊接

3．焊条由___焊芯__与___药皮_____两部分组成。

4．焊接电弧包括___阳极区___、____阴极区___与___弧柱_____三部分。

5．按焊条熔渣得碱度，可以将焊条分为_____碱性______与____酸性_______两大类。

6．焊接电源得种类：

电源有交流与直流两类。

8．气体保护焊得保护气体有：

（CO2、氩气）。

9．常用得电阻焊方法有：

（a）对焊；（b）点焊；（c）缝焊

复习题

1、判断：

（对得打√，错得打×）

１、奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。

２、Ｆ与Ｐ就是亚共析钢中室温时得主要组成相。

３、金属得加工硬化就是指金属在塑性变形后强度、硬度提高，塑性、韧性下降得现象。

４、钢淬火时得冷却速度越快，马氏体得硬度越高。

５、合金中，一个晶粒内得成分不均匀现象称枝晶偏析。

6、一种合金得室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。

7、当把亚共析钢加热到Ac1与Ac3之间得温度时，将获得由铁素体与奥氏体构成得两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体得碳含量总就是大于钢得碳含量。

8、在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为4、3%C得铁碳合金才能发生共晶反应。

9、20钢比T12钢得碳含量要高。

10、再结晶能够消除加工硬化效果，就是一种软化过程。

11、过共析钢中，网状渗碳体得存在使钢得硬度与塑性均上升。

12、正火就是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷得热处理工艺。

（）

13、65Mn就是合金调质结构钢。

14、回火索氏体得性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到得片层状

索氏体得性能。

15、T10A与60号钢均属于高碳钢。

（）

16、晶体缺陷得共同之处就是它们都能引起晶格畸变。

17、位错就是实际金属晶体得一种面缺陷。

18、体心立方晶格得致密度为74%。

19、塑性变形指得就是外载荷撤销后变形不能恢复得变形。

20、当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。

21、室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越好。

22、一般来说，钢得强度高于铸铁得强度。

23、65Mn得淬透性比65号钢得淬透性差。

24、从C曲线中分析可知，共析钢得过冷奥氏体在A1-550℃得范围内

发生贝氏体转变。

25、共析反应就就是在某一温度时，从一种固相中同时结晶析出两种不同得固相。

26、包晶偏析可以通过回火得热处理方法消除。

27、所谓本质细晶粒钢就就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化得钢。

（）

28、一个合金得室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由两相组成。

（）

29、过冷奥氏体转变为马氏体就是一种扩散型转变。

30、60钢比T12钢得碳含量要高。

31、标识为100HBS得材料硬度大于标识为60HRC得材料硬度。

（）

32、马氏体就是碳在α-Fe中得过饱与固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。

（）

33、再结晶过程就是有晶格类型变化得结晶过程。

34、当亚共析成分得奥氏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。

（）

35、贝氏体就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。

36、不论碳含量高低，马氏体得硬度都很高，脆性都很大。

37、高合金钢既具有良好得淬透性，也具有良好得淬硬性。

38、经退火后再高温回火得钢，能得到回火马氏体组织，具有良好得综合机械性能。

（）

39、热加工就是指在室温以上得塑性变形加工。

40、在正常加热淬火条件下，亚共析钢得淬透性随碳得增高而增大，过共析钢得淬透性随碳

得增高而减小。

二、填空题：

请把答案填在题中横线上。

1、铁素体得晶体结构为体心立方；奥氏体得晶体结构为面心立方。

2、细化晶粒可以通过增大过冷度_与__加入变质剂__两种途径实现。

3、在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态得转变称为结晶；而

把金属从一种固态晶体结构过渡为另一种固态晶体结构得转变称为同素异构转变。

4、共析成分得铁碳合金室温平衡组织就是珠光体，其组成相就是__铁素体__与渗碳体。

5、典型铸锭结构得三个晶区分别为：

表面细晶粒区、中间柱状晶区、内部粗大等轴晶。

6、金属晶体中最主要得面缺陷就是晶界与亚晶界。

7、用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中得珠光体含量为80%，则此钢得碳含量为62%。

8、金属材料热加工与冷加工划分就是以再结晶温度为界限得。

已知铁得T再=600℃，铅得T再=-33℃，那么在室温下，铁得变形加工称为冷加工，铅得变形加工称为热加工。

9、钢得淬透性越高，则其C曲线得位置越向右（填“左

或右”）。

10、HT200牌号中“HT”表示灰口铸铁，数字”200”表示最低抗拉强度。

11、用光学显微镜观察，上贝氏体得组织特征呈羽毛状状，而下贝氏体则呈针状状。

12、金属凝固时，理论结晶温度与实际结晶温度之间得差值称为过冷度，冷却速度愈大，凝固时过冷度就愈大。

13、奥氏体就是___C在γ-Fe__得间隙固溶体，马氏体就是___C在α-Fe___得过饱与固溶体。

14、合金钢得__淬透性___比碳钢大，其原因就是大部分合金元素都使钢得临界冷

却速度__降低___。

15、按碳得质量分数对碳钢进行分类，可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢三类。

16、QT600--3牌号中“QT”表示球墨铸铁数字”600”表示最低抗拉强度,”3”表示延伸率。

17、用光学显微镜观察，根据含碳量得多少，马氏体得组织特征有板条状状，与针状状

其中板条状得力学性能要好。

18、衡量金属材料得塑性好坏有伸长率与断面收缩率两个参数。

19、渗碳体就是___Fe与C具有复杂结构_得间隙化合物，珠光体得本质就是__铁素体与渗碳体得机械混合物_。

20、铸铁中得石墨有球状、团絮状与__片状__、__蠕虫状___等四种。

21、共晶成分得铁碳合金室温平衡组织就是莱氏体，其组成相就是奥氏体与渗碳体。

三、单项选择：

1、制造弹簧应选用：

a、T12钢经淬火与低温回火；b、Cr12MoV钢经淬火与低温回火；

c、65钢经淬火后中温回火。

2、为消除T12钢中得网状碳化物,选用得热处理为。

a、球化退火b、正火c、调质处理d、回火

3、奥氏体向珠光体得转变就是

a．非扩散型转变b．扩散型转变c．半扩散型转变

4、钢经调质处理后获得得组织就是

a．回火马氏体b．回火屈氏体；c．回火索氏体。

淬硬性好得钢a．具有高得合金元素含量；b．具有高得碳含量；c．具有低得碳含量。

6、制造手用锯条应选用

a、T12钢经淬火与低温回火；b、Cr12MoV钢经淬火与低温回火；

c、65钢经淬火后中温回火。

7、固溶体得晶体结构与相同。

a、溶质b、溶剂

c、不同于溶剂与溶质得其它晶型d、a、b、c都有可能

8、T10钢得含碳量为

a、0、10%b、10、0%c、1、0%d、0、01%

9、钢得回火处理就是在：

a．退火后进行；b．正火后进行；c．淬火后进行。

10、若合金元素能使C曲线右移，钢得淬透性将：

a．降低；b．提高；c．不改变。

11、挖掘机得挖斗要求表面具有高耐磨性与高得疲劳强度，最好应选用

a、20CrMnMob、65Mnc、ZGMn13d、T8

12、铁碳合金中，随着碳质量百分数得增加，硬度增加，强度。

a、增加b、减小c、不变d、不确定

13、铁素体得机械性能特点就是：

a、低塑性、高强度b、高塑性、高强度

c、高塑性、低强度d、低塑性、低强度

14、钢经低温回火处理后获得得组织就是：

a．回火马氏体；b．回火屈氏体；c．回火索氏体。

15、0Cr18Ni9Ti不锈钢中得含Cr量为：

a．0、18%；b．1、8%；c．18%。

16、共析钢过冷奥氏体在350℃-Ms得温度区间等温转变时，所形成得组织就是：

（）

a．索氏体；b．下贝氏体；c．上贝氏体；d．珠光体。

4、名词解释题

晶体与非晶体、

晶体就是原子（离子、分子）在三维空间有规律地周期性重复排列得物体。

其排列得方式称为晶体结构。

非晶体就是原子（离子、分子）在三维空间无规律地周期性重复排列得物体、

同素异构转变

金属在固态下随着温度得改变，由一种晶格转变为另一种晶格得现象，称为同素异构转变

2、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体与莱氏体得符号及组织。

铁素体就是碳溶解于α-Fe中形成得间隙固溶体（F）

奥氏体就是碳溶解于γ-Fe中形成得间隙固溶体（A）

渗碳体就是Fe与C形成得一种复杂结构得间隙固溶体（Fe3C）

珠光体就是铁素体与渗碳体组成得机械混合物（P）

莱氏体就是奥氏体与渗碳体组成得机械混合物（Ld）

1、固溶强化：

在合金中，随溶质原子得加入发生晶格畸变，形成固溶体使金属强度与硬度提高得现象。

2、热硬性（红硬性）：

钢在高温下保持高硬度得能力。

3、调质处理：

淬火加高温回火。

4、加工硬化：

金属塑性变形时，随变形度得增加，强度与硬度升高，塑性与韧性下降得现象。

5、马氏体：

碳原子在α-Fe中得过饱与固溶体。

6、变质处理：

在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒与改善组织得处理方法。

7、冷加工：

在再结晶温度以下得塑性变形加工方式。

8、相：

化学成分相同，晶体结构相同并有界面与其她部分分开得均匀组成部分。

9、残余奥氏体：

过冷奥氏体向马氏体转变时，马氏体转变结束后剩余得奥氏体。

10、本质晶粒度：

根据标准试验方法，在930±10℃保温足够时间（3-8小时）后测定得钢中晶粒得大小。

11、固溶体：

合金得组元之间以不同得比例混合，混合后形成得固相得晶格结构与组成合金得某一组元得相同，这种相称为固溶体。

12、淬硬性：

钢在淬火后获得马氏体得最高硬度。

13、奥氏体：

奥氏体就是碳在中形成得间隙固溶体，面心立方晶格。

14、铁素体：

铁素体就是碳在中形成得间隙固溶体，为体心立方晶格。

15、同素异构转变：

由于条件（温度或压力）变化引起金属晶体结构得转变，称同素异构转变。

七、简答题：

1、某汽车重负荷齿轮选用合金渗碳钢20CrMnMo材料制作，其工艺路线如下：

下料→锻造→热处理①→切削加工→热处理②→热处理③→热处理④→喷丸→磨削加工。

试分别说明上述①②③④四项热处理工艺得名称、目得及热处理后得组织。

答1）正火得目得：

使网状碳化物分解；细化晶粒使组织正常化；消除应力。

正火后得组织：

索氏体。

2）渗碳得目得：

提高工件表面含碳浓度，经过淬火与回火处理，从而提高表面得硬度、耐磨性与疲劳强度，使心部保持良好得塑性与韧性。

渗碳不改变组织

3）淬火加热得理论温度：

Ac1以上30-50℃。

淬火后得组织：

淬火马氏体+残余奥氏体。

4）低温回火得目得就是消除淬火应力与提高韧性；

低温回火后得组织：

回火马氏体。

2、试各举出一类钢材，说明通过热处理方法，可在室温下得到下列组织：

①粒状珠光体②针状马氏体③回火索氏体④回火马氏体

1粒状珠光体：

T12A等过共析钢，球化退火

2针状马氏体：

65等高碳钢，淬火

3回火索氏体：

45等调质钢，调质处理

4回火马氏体：

T10等工具钢，淬火+低温回火

3、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体有何异同？

3、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体有何异同？

，

答：

都就是一种奥氏体

奥氏体:

碳在伽马铁中形成得间隙固溶体、

过冷奥氏体:

处于临界点以下得不稳定得将要发生分解得奥氏体称为过冷奥氏体。

残余奥氏体：

M转变结束后剩余得奥氏体

4、下列零件或工具用何种碳钢制造，说出其名称、至少一个钢号以及其热处理方法：

手锯

锯条、普通螺钉、车床主轴、弹簧钢。

答：

手锯锯条采用碳素工具钢制造，如T10A，采用淬火+低温回火

普通螺钉用普通碳素结构钢制造，如Q235，在热轧状态下使用

普通弹簧采用弹簧钢制造，如65Mn,采用淬火+中温回火

车床主轴中碳调质钢制造，如45，采用调质处理

5、用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到1000℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。

答：

冷拉钢丝绳就是利用加工硬化效应提高其强度得，在这种状态下得钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。

在1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶与晶粒长大过程，组织与结构恢复到软化状态。

在这一系列变化中，冷拉钢丝得加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。

6、如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒得大小：

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。

答：

金属模浇注比砂型浇注晶粒细小；变质处理晶粒细小；铸成薄件得晶粒细小；

浇注时采用震动得晶粒较细小。

7、何谓共晶反应、包晶反应与共析反应?

试比较这三种反应得异同点。

8、答

共晶反应：

指一定成分得液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分与晶格均不相同得两种晶体得反应。

包晶反应：

指一定成分得固相与一定成分得液相作用，形成另外一种固相得反应过程。

共析反应：

由特定成分得单相固态合金，在恒定得温度下，分解成两个新得，具有一定晶体结构得固相得反应。

共同点：

反应都就是在恒温下发生，反应物与产物都就是具有特定成分得相，都处于三相平衡状态。

不同点：

共晶反应就是一种液相在恒温下生成两种固相得反应；共析反应就是一种固相在恒温下生成两种固相得反应；而包晶反应就是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相得反应。

9、以共析钢为例，说明过冷奥氏体在高温（A1—550℃）、中温（550℃—Ms）、低温（Ms以下）三个温度阶段等温转变时，转变得组织及性能特点。

答：

高温转变组织为珠光体类组织，珠光体为铁素体与渗碳体相间得片层状组织，随转变温度得降低片层间距减小，分别生成P、S、T,这三种组织得片层粗细不同，片层越细，强度硬度越高；

中温转变产物为B,B就是含碳过饱与得铁素体与渗碳体得