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1、工程材料答案汇总第一章-金属材料的力学性能 1.什么是弹性变形？什么是塑性变形？ 弹性变形：试样的伸长量随拉力成比例增加，若去除拉力后试样 恢复原状； 塑性变形：试样的伸长量随拉力成比例增加，若去除拉力后试样 不能恢复原状，尚有一部分伸长量保留下来，这部分 保留下来的变形称为塑性变形。 2.一根标准拉伸试样的直径为10mm，标距长度为50mm，拉伸试验 时测出试样在26000N时屈服，出现的最大载荷为45000N，拉断 后的标距长度为58mm，断口处直径为7.75mm，计算s、b、 s、。 s=Fs/Ao=26000/（5X5X）=331MPa b=Fb/Ao=45000/（5X5X）=573

2、MPa s=（L1-L0）/L0X100%=（58-50）/50X100%=16% =（Ao-A1）/AoX100%=（10-7.75）/10X100%=22.5% 3.说明HBS和HRC两种硬度指标在测试方法、适用硬度范围及应用 范围上的区别？ HBS是用一定的实验力F（N)，将直径为D（mm）的钢球压入金属表面，保持一定时间（S）后卸去试验力，然后测出金属表 面的压痕直径得的商，计算公式为HBS（w）=0.102F/A适用于布氏硬度小于450的材料； HRB是用钢球做压头，在测定硬度时，先加预试验力，将压头压至b点，然后再加主试验力，进一步将压头压至C点。最后卸除主试验力，在弹性作用下使压

3、痕深度从C点回到d点。这时，bd之间的距离h即为由主试验力所引起的压痕深度。 HRA、HRC都是用金刚石圆锥做压头，分别施加588N、1470N总试验力，其硬度值计算公式中的常数K为0.2，用于测量硬材料或工件的硬度。 HRB是用钢球做压头，施加980N的总试验力，计算公式中的常数K为0.26，主要用于测定软材料或毛坯的硬度。第2章-金属及合金的结构与结晶 1.晶 胞： 能够完全反映晶格特征的最小几何单元； 晶 格： 晶胞堆砌而成的单元； 晶 粒： 内部原子呈规则排列，晶格位向基本一致的小晶体； 晶 界： 晶粒之间的界面称为晶界； 多晶体：由许多小晶体组成；亚晶体：晶粒内部的晶格位向也不是完全

4、一致的，其中，不同小 区的晶格位向相差大约10-20,这些小区称为亚晶粒； 空 位： 有的晶格结点上没有原子存在，这就是晶格空位； 位 错： 晶体中一列或数列原子发生有规则的错排； 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差； 变质处理：在浇注前向金属液体中加入变质剂，促使晶粒细化； 组 元： 组成合金的元素，但也可以是稳定的化合物； 相： 一种聚集状态，是合金中结构相同，成分和性能均一 并以界面相互分开的组成部分； 固溶体： 溶质原子溶入溶剂晶格所形成的合金相，称为固溶体； 化合物：合金中的两组元相互作用而形成的一种新相，它的晶 体结构、性能、熔点与两组元不同，并且具有金属特 性，这种相称为金属

5、化合物。 2.固溶强化：由于溶质原子溶入溶剂中形成固溶体，使金属的强度、 硬度升高的现象，称为固溶强化。原 因： 由于溶质原子处在溶剂晶格间隙时会造成较大的晶格 畸变所致。另外，这类原子半径很小容易扩散到位错 处与其发生作，从而造成更大的强化效果。 3.下列情况是否有相的改变1）液态金属液固 有2）同素异构转变 无3）晶粒由粗变细 无第三章-铁碳合金相图 1. 铁碳合金状态图中，那条线与铁的同素异形体转变有关？为什 么？ GS线，因为此时出现-Fe-Fe的同素异构转变。 2.用铁碳合金状态、图分析，室温下的铁碳合金有哪些相？它们构成哪些组织？哪种组织强度最高？有Fe3C和铁素体（固溶体）两相；

6、组 织：珠光体、铁素体、二次渗碳体；二次渗碳体强度最高。 3.根据白口铸铁的组织特征，分析其机械性能与钢不同的原因？原 因：铁碳合金室温下的组织有F+Fe3C 、F+P 、P、 P+Fe3C、P+Fe3C+Ld、Ld、Ld+Fe3C。它们都是 由铁素体和渗碳体两相组成的。其中，渗碳体有Fe3C 、Fe3C、Fe3C、Fe3C共析、Fe3C共晶，它们的化学成分、 晶体结构和性能完全相同，只是形态不同。白口铸铁 由于含碳量c2.11%，组织中以Fe3C共晶为基体的 莱氏体、网状的Fe3C或条状的Fe3C，故硬而脆。第四章-钢的热处理1.指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织。（1）20CrMnT

7、i制造传动齿轮作 用：提高硬度，便于后续的机械加工，正火后的组织是F+P，即铁素体+珠光体组织；（2）T12钢制造铣刀 作 用：消除网状碳化物，细化组织为最终热处理做准备，正火后的组织是索氏体+碳化物。2.用45钢制造主轴，其加工工艺的路线为：下料锻造退火粗加工调质处理试问：（1）调质处理的作用。 作 用：改变主轴的机械性能，使其强度和韧性得到综合提高，从而更加耐用；（2）调质处理加热温度范围。 范 围：90050淬火，68020回火。3.热处理的目是什么？有哪些基本类型？目 的：为了获得所需要的组织结构和性能，提高材料使用性能，延长寿命，改善工艺性能；类 型：整体热处理、表面热处理、化学热处

8、理。4.简述过冷奥氏体等温转变组织的名称及其性能。 （1）珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物，分为片状和 球状，球状强度硬度低，但塑性和韧性高； (2) 贝氏体：1）上贝氏体，记为B上，硬度高，强度低，塑性韧性差； 2）下贝氏体，记为B下，硬度高，强度高，塑性韧性较好； （3）马氏体：其亚结构为位错，有较高强度和良好的韧性，具有良好的综合机械性能。5.氮化处理与渗碳处理相比有哪些特点。特 点：1）渗氮层具有更高的硬度和耐磨性；2）渗氮层具有一定的耐蚀性；3）渗氮后工件变形小；4）因渗层较薄，故承受冲击不能过大。6.什么叫退火？其主要目的是什么？退 火：将工件加热到Ac3以上3050，保温一

9、段时间后随炉缓冷的过程。目 的：细化晶粒，去除残余应力，降低硬度，为切削加工和最终热处理做准备。7.什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？回 火：将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温 度，保温一段时间后在空气、水或油等介质中冷却的金属热处理过程。原 因：1）获得需要的组织和性能； 2）稳定钢件尺寸； 3）消除淬火内应力。8.么叫淬火？其主要目的是什么？淬 火：将工件加热到Ac3或Ac13050，保温一段时间，然后快速冷却以获得马氏体和贝氏体组织的热处理工艺；目 的：为了获得马氏体组织，提高工件的硬度和耐磨性。9.钢采用低温或高温回火各获得什么组织？其主要应用在什 么场合？低温回火

10、得到回火马氏体，主要用于高碳钢的切削刃具、量具、冷冲模具、滚动轴承等；高温回火得回火索氏体，主要用于连杆、螺栓、齿轮及轴类。10.指出过共析钢的淬火加热的温度范围，并说明理由？ 温 度：Ac1+3050； 加热温度过高，由于渗碳体全部溶于奥氏体，提高了奥氏体含碳量，会使Ms下降，淬火后残留奥氏体增多，反而钢的硬度，还会使马氏体体积比增大，淬火应力增加，同时，还会引起晶粒粗大，韧性下降，工件淬火时易变形开裂。11.球化退火的目的是什么？主要应用在什么场合？ 目 的：是钢中所有的渗碳体都发生球状化，得到铁素体基本上均匀分布着球状渗碳体组织，即球状珠光体，以降低硬度，改善切削加工性能。 应 用：主要

11、用于工具钢的锻件和型材。12.共析钢的奥氏体形成过程可归纳为几个阶段？ 1）奥氏体晶核的形成与长大； 2）残留渗碳体的溶解； 3）奥氏体成分的均匀化。第五章-工业用钢一、填空题1.工业用钢包括_碳素_钢和_合金_钢。2.特殊性能钢包括_不锈_钢、_耐热_钢、_耐磨_钢。3.滚动轴承钢的热处理首先采用_退火_，以降低锻造后钢的硬度，便于切削加工然后采用_淬火_，以提高轴承的硬度和耐磨性。4.钢的耐热性包括_高温抗氧化_性和_高温_强度两个方面。二、将下列材料与用途连线 Q195 GCr15 HT200 20Cr 1Cr13地脚螺栓 滚动轴承 齿轮 传动轴 汽轮机叶片 三、试解释下列铁碳合金的牌号

12、的含义：并注明属于哪种钢材，及热处理工艺要求。Q235-AF：屈服点为235MPa、A等级质量的沸腾钢 ； 20： 平均c=0.20%的优质碳素结构钢；45： 平均c=0.20%的优质碳素结构钢；60： 平均c=0.60%的优质碳素结构钢； T10： 平均c=0.10%的优质碳素工具钢； T12A： 平均c=0.10%的高级优质碳素工具钢； Q195： 屈服点Qs=195MPa低合金高强度结构钢； ZG310-570：屈服点Qs=310MPa、抗拉强度Qb=570MPa的铸造碳钢件。四、判断题1.大部分低合金钢和合金钢的淬透性比碳素钢好。 （）2.合金渗碳钢渗碳后不用热处理就能使用。 （）3.

13、不锈钢是不生锈的钢，所以适于在腐蚀条件下工作。 （）4.Crl2MoV钢是不锈钢。 （）5.40Cr钢是最常用的合金调质钢。 （）6.合金钢只有经过热处理，才能显著提高其力学性能。 （）五、选择题1.GCrl5钢的铬的质量分数为( B )。A0.15 B.1.5 C.152.60Si2Mn钢属于合金弹簧钢，它的最终热处理是( B )。A淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火3.合金渗碳钢渗碳后必须进行( A )热处理才能使用。A淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火五、问答题1.合金元素对钢的回火转变有何影响? 影 响：1）提高回火稳定性 2）产生二次硬化 3）

14、引起回火脆性2.试举例说明低合金高强度结构钢的性能和用途。 性 能：1）较高的强度、良好的韧性 2）良好的冷弯性能和焊接性能 用 途：主要用来制造强度要求较高的工程结构，如桥梁、船舶、压力容器、汽车、拖拉机等。3.合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢的牌号是如何表示的? 合金渗碳钢：20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4 合金调质钢：40Cr、40CrNi、40CrNiMoA 合金弹簧钢：65Mn、60Si2Mn、50CrVA。4.为什么滚动轴承钢应具有高的含碳量?合金元素在钢中有哪些作用? 原 因：保证钢在淬火后，具有高的硬度和耐磨性； 作 用：提高钢的淬透性，并且还与碳形成细小而均匀分

15、布的碳化物，以提高钢的接触疲劳强度和耐磨性。5.高速钢有何性能特点?其热处理有何特点?回火后为什么硬度会增加? 特 点：具有高的硬度和热硬性； 热处理：1）退火 球化退火，降低钢的硬度，消除残余应力； 2）淬火 W18Cr4V钢淬火加热温度为12701285，W6Mo5Cr4V2为12101230； 为了防止产生变形开裂，淬火加热前应进行预热； 为了防止产生氧化、脱碳，高速钢刃具常用盐浴炉加热。 3）回火 三次回火，消除残余奥氏体。 原 因：回火后的组织主要是回火马氏体+粒状碳化物。6.为什么合金工具钢9SiCr制造的刃具比T9钢制造的刃具使用寿命长? 原 因：合金工具钢9SiCr是在碳素工具钢T9钢的基础上加入合金元素形成的钢，合金元素的主