金属材料学第章课后习题答案.docx

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金属材料学第章课后习题答案

金属材料学习题与思考题铸铁第七章

在成分、组织和性能上有什么区别、铸铁与碳钢相比1故称白口因断口呈亮白色.Fe3c）形式存在,1）白口铸铁：

含碳量约%,硅在1%以下白口铸铁中地碳全部以渗透碳体（（只用于少数要在工业应用方面很少直接使用,.因此,铸铁,由于有大量硬而脆地Fe3c,白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工大多用作炼钢和可锻铸铁地坯料,如拔丝模、球磨机铁球等.求耐磨而不受冲击地制件它具有良好铸造性能、切.铸铁中地碳大部或全部以自由状态片状石墨存在.断口呈灰色2（）灰口铸铁；含碳量大于％,.耐磨性好、加上它熔化配料简单,成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件削加工性好,减磨性,我们通常将其与铁合称为钢.钢是含碳量在%%之间地铁碳合金（3）钢地成分要复杂地多,而且性能也是各不相同而且钢还根据品质分,钢地主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等,为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过%.铁低碳.①碳素钢：

S≤%）按照化学成分又分优质钢（P、S均≤%）③高级优质钢（P≤%S≤%类为①普通钢（P≤%,）②

中合金钢（合金元素总含量.≤5%）高碳钢（C≤%）.②合金钢：

低合金钢（合金元素总含量钢（C≤%）.中碳钢（C≤~%）..10%）＞5~10%）.高合金钢（合金元素总含量＞高）地铸铁易SMn低）一高（C、Si、、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响为什么三低（2、C出现白口顺序为：

）合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素,（1,,向左促进程度加强其中,Nb为中性元素等、Mg、Ce、B.、、Zr、Nb、WMn、S、Cr、V、Fe、、Al、CSi、Ti、Ni、PCo向右阻碍程度加强.C和Si是铸铁中主要地强烈促进石墨化元素,为综合考虑它们地影响,引入碳当量CE=C%+1/3Si%,一般CE≈4%,接近共晶点.S是强烈阻碍石墨化元素,降低铸铁地铸造和力学性能,控制其含量.

（2）铸铁地含碳量高,脆性大,焊接性很差,在焊接过程中易产生白口组织和裂纹.

白口组织是由于在铸铁补焊时,碳、硅等促进石墨化元素大量烧损,且补焊区冷速快,在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生地.白口铸铁硬而脆,切削加工性能很差.采用含碳、硅量高地铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料,或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出,或采用钎焊,可避免出现白口组织,.

3、铸铁壁厚对石墨化有什么影响冷速越快,不利于铸铁地石墨化,这主要取决于浇注温度、铸型材料地导热能力及.第二阶段石墨化难以充分进行冷速过快,铸件壁厚等因素.4、石墨形态是铸铁性能特点地主要矛盾因素,试分别比较说明石墨形态对灰铸铁和球墨铸铁力学性能及热处理工艺地影响.墨地数量、大小和分布对铸铁地性能有显着影响.如片状石墨,数量越多对基体地削弱作用和应力集中程度越大.

石墨形状影响铸铁性能：

片状、团絮状、球状.对于灰铸铁,热处理仅能改变基体组织,改变不了石墨形态,热处理不能明显改善灰铸铁地力学性能.

球墨铸铁是石墨呈球体地灰铸铁,简称球铁.由于球墨铸铁中地石墨呈球状,对基体地割裂作用大为减少,球铁比灰铸铁及可锻铸铁具有高得多地强度、塑性和韧性.

5、球墨铸铁地性能特点及用途是什么

球墨铸铁.将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出地石墨呈球状,简称球铁.比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性.用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等..

珠光体型球墨铸铁——柴油机地曲轴、连杆、齿轮；机床主轴、蜗轮、蜗杆；轧钢机地轧辊；水压机地工作缸、缸套、活塞等.铁素体型球墨铸铁——受压阀门、机器底座、汽车后桥壳等.

6、和刚相比,球墨铸铁地热处理原理有什么异同

球墨铸铁地热处理主要有退火、正火、淬火加回火、等温淬火等.

7、HT200、HT350、KTH300-06、QT400、QT600各是什么铸铁数字代表什么意义各具有什么样地基体和石墨形态说明他们地力学性能特点及用途.

HT100/HT150/HT200/HT250/HT300/HT350）灰铸铁常用型号为（1球墨铸铁常用型号为QT400-18/QT400-15/QT450-10/QT500-7/QT600-3/QT700-2/QT800-2/QT900-2

黑心可锻铸铁常用牌号为KTH300-06/KTH350-10/KTZ450-06/KTZ550-04/KTZ650-02/KTZ700-02,其中KTH300-06适用于气密.适用于阀门、汽车底盘,KTH350-10适用于水暖件,KTH380-08性零件．

（2）牌号中代号后面只有一组数字时,表示抗拉强度值；有两组数字时,第一组表示抗拉强度值,第二组表示延伸率值.两组数字中间用“一”隔开.抗拉强度随壁厚而变化,壁厚越大抗拉强度越小.3）①灰口铸铁：

灰铸铁是指石墨呈片状分布地灰口铸铁.灰铸铁价格便宜,应用广泛,其产量约占铸铁总产量地80%以上.

1.牌号：

常用地牌号为HT100、HT150、HT200、……、HT350

2.组织

灰铸铁地组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成地,其基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种.灰铸铁地显微组织如下图所示.为提高灰铸铁地性能,常对灰铸铁进行孕育处理,以细化片状石墨,常用地孕育剂有硅铁和硅钙合金.经孕育处理地灰铸铁称为孕育铸铁.

3.热处理

热处理只能改变铸铁地基体组织,但不能改变石墨地形态和分布.由于石墨片对基体地连续性地破坏严重,产生应力集中大,因而热处理对灰铸铁地强化效果不大,其基体强度利用率只有30%-50%.灰铸铁常用地热处理有：

消除内应力退火、消除白口组织退火和表面淬火.

4.用途

灰铸铁主要用于制造承受压力和振动地零部件,如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等.

②球墨铸铁：

球墨铸铁是指石墨呈球形地灰口铸铁,是由液态铁水经石墨化后得到地.与灰铸铁相比,它地碳当量较高,一般为过共晶成分,这有利于石墨球化.

1.牌号：

QT400-17、QT420-10、QT500-05、QT600-02、QT700-02、QT800-02、QT1200-01

2.组织

球墨铸铁是由基体+球状石墨组成,铸态下地基体组织有铁素体、铁素体加珠光体和珠光体3种.球状石墨是液态铁水经球化处理得到地.加入到铁水中能使石墨结晶成球形地物质称为球化剂,常用地球化剂为镁、稀土和稀土镁.镁是阻碍石墨化地元素,为了避免白口,并使石墨细小且分布均匀,在球化处理地同时还必须进行孕育处理,常用地孕育剂为硅铁和硅钙合金.

3.性能

由于球状石墨圆整程度高,对基体地割裂作用和产生地应力集中更小,基体强度利用率可达70%-90%.接近于碳钢,塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁都高.

4.热处理

由于球状石墨危害程度小,因而可以对球墨铸铁进行各种热处理强化.球墨铸铁地热处理主要有退火、正火、淬火加回火、等温淬火等.

5.用途

球墨铸铁在汽车、机车、机床、矿山机械、动力机械、工程机械、冶金机械、机械工具、管道等方面得到广泛应用,可代替部分碳钢制造受力复杂,强度、韧性和耐磨性要求高地零件.

③可锻铸铁：

可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火后获得地,其石墨呈团絮状.可锻铸铁中要求碳、硅含量不能太高,以保证浇注后获得白口组织,但又不能太低,否则将延长石墨化退火周期.

1.牌号：

KTHKTBKTZ分别表示黑心、白心、珠光体可锻铸铁代号

组织2.在共,当第一阶段石墨化充分进行后（组织为奥氏体+团絮状石墨）可锻铸铁地组织与第二阶段石墨化退火地程度有关.由于表层脱碳而使心部地石墨多,则得到铁素体+团絮状石墨组织析温度附近长时间保温,使第二阶段石墨化也充分进行,第二阶段石墨化未能进,若通过共析转变区时,冷却较快,表层呈灰白色,故称为黑心可锻铸铁.于表层,断口心部呈灰黑色.称为珠光体可锻铸铁+团絮状石墨地组织,行,使奥氏体转变为珠光体,得到珠光体性能3.因而其强度、塑性和韧性均比灰铸铁,由于可锻铸铁中地团絮状石墨对基体地割裂程度及引起地应力集中比灰铸铁要小40%-70%.其强度利用率达到基体地但不能锻造,高,接近于铸钢,用途4.这些零.,如汽车、拖拉机地前后轮壳、管接头、低压阀门等可锻铸铁常用于制造形状复杂且承受振动载荷地薄壁小型件.,用灰铸铁则韧性等性能达不到要求件如用铸钢制造则铸造性能差石墨参与相变,但是热处理并不能改变石墨地形态和分布.8、如何理解铸铁在一般地热处理过程中,

铸铁地热处理目地在于两方面：

一是改变基体组织,改善铸铁性能,二是消除铸件应力.值得注意地是：

铸件地热处理不能改变铸件原来地石墨形态及分布,即原来是片状或球状地石墨热处理后仍为片状或球状,同时它地尺寸不会变化,分布状况不会变化.

铸铁件热处理只能改变基体组织,不能改变石墨地形态及分布,机械性能地变化是基体组织地变化所致.普通灰口铸铁（包括孕育铸铁）石墨片对机械性能（强度、延性）影响很大,灰口铸铁经热处理改善机械性能不显着.还需要注意地是铸铁.）要严格控制,因此铸铁热处理中冷却速度（尤其淬火地导热性较钢差,石墨地存在导致缺口敏感性较钢高9、某厂生产球墨铸铁曲拐.经浇注后,表面常出现“白口”,为什么为消除白口,并希望得到珠光体基体组织,应采用什么样地热处理工艺

铸件冷却时,表层及薄截面处,往往产生白口.白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落.因此必须采用退火（或正火）地方法消除白口组织.退火工艺为：

加热到550－950℃保温2～5h,随后炉冷到500—550℃再出炉空冷.在高温保温期间,游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A,在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解,发生石墨化过程.由于渗碳体地分解,导致硬度下降,从而提高了切削加工性.

10、解释机床底座常用灰铸铁制造地原因.

工艺问题,这些零件形状复杂,除铸造用其他方法难以得到毛坯,而灰口铸铁具有十分优秀地铸造性能.而钢地铸造性很差.其一,价格便宜,这些产品地重量很重.其二,减震,灰铸铁中含碳量比较高,石墨在铸铁中地吸振能力或阻止振动传播地作用,使灰铸铁有优良地减振性,钢材没有这个特性.其三,减磨.灰铸铁中石墨有储油地作用,在有润滑地条件下,加上石墨本身是良好地润滑剂和冷却剂,所以灰铸铁有很好地减磨作用,从而灰铸铁比结构钢耐.其四,对缺口敏感性很低,灰铸铁本身地显微结构石墨是呈现细片状结构,千疮百孔地,再加几个缺口不要紧.钢要是有缺口,十分容易在缺口处疲劳破坏.

11、影响铸态组织地主要因素是什么

铸铁地组织取决于石墨化进行地程度,为了获得所需要地组织,关键在于控制石墨化进行地程度.实践表明,铸铁地化学成分和结晶时地冷却速度是主要因素.

第八章铝合金

1、试述铝合金地合金化原则.为什么以硅、铜、镁、锰、锌等元素为主加元素,而以钛、硼、稀土等作为辅加元素.

铝具有一系列比其他有色金属、钢铁和塑性等更优良地性能,如密度小,仅为,约为钢或铜地1/3；优良地导电性、导热性；良好地耐蚀性；优良地塑性和加工性能等.但纯铝地力学性能不高,不适合作为承受较大载何地结构零件.为了提高铝地力学性能,在纯铝中加入某些合金元素,制成铝合金.铝合金仍保持纯铝地密度小和耐蚀性好地特点,且力学性能比纯铝高得多.经热处理后地铝合金地力学性能可以和钢铁材料相媲美.铝合金中常加入地元素为硅、铜、镁、锰、锌元素等.这些合金元素在固态铝中地溶解度一般都是有限地.

2、铝合金热处理强化和钢淬火强化地主要区别是什么

铝合金地热处理强化不发生同素异构转变.铝合金地淬火处理称为固溶处理,由于硬脆地第二相消失,所以塑性有所,硬度提高并不明显所以铝合金固溶处理强度、,但是单相地固溶强化作用是有限地,过饱和地ａ固溶体虽有强化作用.提高．

而塑性却有明显提高.铝合金经固溶