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1、复习题答案0910绪论2、材料可怎样加以分类？答：材料可按其化学键特点加以分类：金属材料、无机非金属材料（陶瓷材料）、高分子材料、复合材料。材料还可按其应用特点加以分类：结构材料、功能材料第二章 金属材料的力学性能2、画出退火的低碳钢的拉伸图，并根据拉伸图说明金属拉伸时的变形和断裂过程。答：分为四个阶段：阶段I（oab）弹性变形阶段oa段：直线阶段ab段：极微量塑性变形阶段II（bcd）段屈服变形阶段III（dB）段均匀塑性变形阶段阶段IV(BK) 段局部集中塑性变形（颈缩)3、金属弹性模量的大小主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：弹性模量与原子间相互作用力有

2、关，决定于金属原子本性和晶格类型，故与其组织变化无关，与热处理状态无关，是一个对组织不敏感的力学性能指标。4、何谓金属材料疲劳？疲劳极限的定义？答：金属材料疲劳金属材料承受交变循环应力和应变长期作用，由于积累损伤而引起断裂的现象。疲劳极限在疲劳试验中，试样经无限次应力循环仍不发生疲劳断裂所对应的最大应力。第三章 金属的结构1、 -Fe、Al、Cu、Zn各属何种晶体结构？答：-Febcc；Alfcc；Cufcc；Znhcp。2、 实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？举例说明它们对性能有哪些影响？答：点缺陷空位、置换原子、间隙原子；线缺陷位错（刃型、螺型）；面缺陷晶界、亚晶界、表面。晶体缺陷对晶体的性

3、能有很大影响。 特别是对那些结构敏感的性能，如屈服强度、断裂强度、塑性、电阻率、磁导率等；另外晶体缺陷还与扩散、相变、塑性变形、再结晶、氧化、烧结等有密切关系。如：晶体中的原子正是由于空位和间隙原子不断地产生与复合才不停地由一处向另一处运动，这就是晶体中原子的自扩散，是固态相变、表面化学热处理、蠕变、烧结等物理化学过程的基础。面缺陷处原子的扩散能力强，因此面缺陷对固态相变、表面化学热处理、蠕变、烧结等物理化学过程有影响。对电阻率、磁导率等物理性能有强烈的影响。又如：金属的塑性变形是借助位错的运动实现的，因此金属的强度与塑性等力学性能均与位错有密切关系。任何阻碍位错运动的因素可能提高金属的强度，

4、晶界阻碍位错的运动引起位错的塞积，晶粒细化可以提高多晶体金属的强度。异类合金原子（以置换原子、间隙原子存在）与位错交互作用会引起固溶强化效应；间隙原子和位错的交互作用是形成金属屈服现象的重要原因。3、 在常温下，已知铜的原子直径为2.5510-10m，求铜的晶格常数。答：常温下铜为fcc结构，原子直径2d=21/2a，a=3.6110-10m4、 什么是过冷度？为什么金属结晶时一定要有过冷度？答：实验证明，纯金属液体被冷却到熔点Tm（理论结晶温度）时保温，无论保温多长时间结晶都不会进行，只有当温度明显低于Tm时，结晶才开始。也就是说，金属要在过冷 (Undercooled)的条件下才能结晶。理

5、论结晶温度与实际结晶温度的差值即为过冷度。从结晶热力学分析：结晶驱动力为体系的自由能差G0，结晶阻力为结晶出的新生液固界面能。当温度TTm时，G0，液相稳定；当温度T=Tm时，G=0，液固平衡状态；当温度TTm时，G0, 固相稳定。因此，只有当T400），形成回火索氏体S(等轴晶F+ Fe3C粒) ，S 综合机械性能好11、为什么钢淬火后回火是钢最有效的强化手段？答：淬火形成：固溶强化：过饱和C和Me，位错强化：高密度位错细晶强化：极细小、不同取向的马氏体束 回火：第二相强化：析出细小碳化物粒子。基本保持了淬火态的细小晶粒、高密度位错及一定的固溶强化作用。12、确定下列钢件的退火方法及退火后的

6、组织1) 经冷轧后的15钢钢板。要求降低硬度2) ZG35的铸造齿轮3) 改善T12钢的切削加工性能答：1）再结晶退火，退火后的组织F+P2）完全退火，退火后的组织F+P3）球化退火，退火后的组织球状渗碳体分布于铁素体基体上13、 指出下列工件的回火温度，并说明回火后的组织1) 45钢轴 2 60钢弹簧 3，T12钢锉刀答：1）560600，回火后的组织S2）350-500，回火后的组织T3）150-250，回火后的组织M15、什么是钢的回火脆性？如何避免？答：回火脆性是指淬火钢回火后出现韧性下降的现象。回火脆性可分为第一类回火脆性（250400）和第二类回火脆性（450650）。第一类回火脆

7、性与碳化物片沿M晶界析出有关，具有不可逆性，与回火后的冷却速度无关。因此只能避免在此温度回火。第二类回火脆性与P等元素在原A晶界偏聚有关，具有可逆性，与回火后的冷却速度有关，回火保温后，缓冷出现，快冷不出现，出现脆化后可重新加热后快冷消除。因此可提高钢材的纯度（P等杂质元素含量）；加入适量的Mo、W等有益的合金元素；采用回火后快冷的方法。16、为什么过共析钢的淬火温度不选择在ACCM以上？答：如过共析钢的淬火温度选择在ACCM以上，（1）淬火温度过高A粗大M粗大，从而力学性能，淬火应力变形，开裂； （2）A中C%M中C%残余AM脆性、HRC、耐磨性。因此过共析钢的淬火温度不选择在ACCM以上。

8、第六章 钢铁材料试分析金属的主要强化机制。答：（1）固溶强化：溶质原子 晶格畸度 与位错相互作用 阻碍位错运动强化。（2）细晶强化：晶界 阻碍位错运动 强化（3）位错强化：位错 增殖并相互作用 阻碍位错运动 强化（4）第二相强化：第二相粒子 阻碍位错运动 强化 1、 合金元素对奥氏体相区有什么影响？它们怎样改变E、S点和A1、A3线的位置？答：扩大相区元素（奥氏体稳定化元素）：A4，A3（Mn,Ni,Co作用最强，使相消失，相扩大至室温；Co, C, N, Cu作用次之。）缩小 相区元素（F稳定化元素）：A3，A4（Cr,Mo,W,V,Ti,Al,Si作用强，可使相区完全封闭；B,Nb,Zr作

9、用次之。）几乎所有合金元素使S、E点大大左移。2、 合金元素对钢的等温转变“C”曲线有哪些影响？又是如何影响淬透性的？答：“C”曲线位置：除Co以外的合金元素均使“C”曲线右移，因此提高淬透性。“C”曲线形状：碳化物形成元素(Mn,Cr,Mo,W,V,Nb,Zr,Ti)使“C”曲线上下分离成两个C形转变临界温度：除Co、Al以外的合金元素均使转变临界温度下降。3、 合金元素对钢的回火转变温度有哪些影响？答：（1）提高回火稳定性：V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co；（2）产生二次硬化：沉淀硬化：V、Mo、W、Cr (Ni、Co协同）；（3）影响回火脆性：（第二类回火脆性450-600oC高温，

10、与P有关）：增大第二类回火脆性：Mn、Cr、Ni，消除第二类回火脆性：Mo(0.5%)、W(1%)4、 为何要向不锈钢中加入大量的Cr和Ni？答：加入Cr：电极电位含量12.5%电极电位跃升(如马氏体不锈钢)；形成单相F Cr量12.7%单相F(如铁素体不锈钢)；加入Ni：形成单相A（如奥氏体不锈钢）5、 手工锯条、普通螺钉、机床主轴分别用何种碳钢制造？答：手工锯条T12；普通螺钉Q235；机床主轴456、 试述渗碳钢和调质钢的合金化和热处理特点答：合金化特点热处理特点渗碳钢低C：0.1%0.25%加入提高淬透性元素：Cr，Ni，Mn，B加入Mo、W、V、Nb、Ti等阻碍A晶粒长大和形成(碳化

11、物)提高耐磨性Ni增加渗层塑、韧性 正火渗碳淬火低温回火调质钢中C：0.25%0.50%，以0.4左右为主主：加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,Si,B辅：加入Mo,W消除回火脆性正火淬火高温回火（表面淬火）10、简述高速钢的热处理和性能特点，并说明合金元素的作用。答：高速钢的性能特点：高硬度：HRC60；高耐磨性；高热硬性；足够塑性和韧性。靠加入的合金元素的作用来保证：高C:0.7 %1.5%M硬度，形成高硬度的碳化物；加入Cr（4）提高淬透性保证获得M；加入W,Mo,形成二次硬化保证高的热硬性；加入V形成高硬度的碳化物提高耐磨性。如W系W18Cr4V热硬性突出；W-Mo系W6Mo5Cr4

12、V2热塑性、韧性突出。高速钢的热处理特点：锻造（莱氏体碎化）球化退火(预热)淬火(1220-1280oC)回火(550-570oC，三次) 由于合金元素的作用使S、E点大大左移，高速钢中有莱氏体组织，因此通过锻造使莱氏体碎化，降低脆性。由于合金元素含量多，热应力大，采用预热；加热至1220-1280oC高温使合金元素充分溶解于奥氏体中，以利于回火时提高回火稳定性和形成二次硬化。采用三次回火，保证高硬度的碳化物的析出，形成二次硬化效应。11、试述石墨形态对铸铁性能的影响，与钢相比铸铁有哪些优缺点？答：石墨相当于钢基体上的裂纹或空洞，减少基体有效截面积，引起应力集中，因此铸铁的承载能力通常不如钢，

13、但也具有比钢低的缺口敏感性。与钢相比铸铁还具有更小的摩擦系数，更好的抗振性能，更好的铸造性能和切削性能。由于热处理不能改变石墨形态，因此热处理通常不能有效地调控铸铁的性能。片状石墨引起严重应力集中，团絮状和球状作用轻。变质处理后，石墨片细化，割裂作用减轻，强度提高。 铸铁的强度、韧性、塑性一般低于钢；但铸铁的铸造性能优于钢，与钢相比铸铁有更好的减振性、减摩性，以及较低的缺口敏感性。12、如何使球墨铸铁的基体组织为珠光体和下贝氏体？答：球墨铸铁正火可增加基体中珠光体的数量，细化基体组织，提高强度和耐磨性。 球墨铸铁等温淬火可获得下贝氏体基体，获得很高的强度，良好的塑性和韧性13、试比较灰口铸铁和

14、球墨铸铁的机械性能和主要用途。第八章 选材概述1、一项合理的选材应满足哪些基本要求？遵循怎样的基本程序进行？答：一项合理的选材应满足：使用性能原则首要原则；工艺性能原则；经济性原则根本原则；环境与资源原则基本程序：见书。 2、如何确定零件使用性能要求？在利用具体性能指标进行选材时应注意哪些问题？答：确定零件使用性能要求：（1）分析零件的工作条件：首先应判断零件在工作中所受载荷的性质和大小，计算载荷引起的应力分布。 载荷的性质是决定材料使用性能的主要依据之一计算应力是确定材料使用性能的数量依据考虑零件的工作环境：环境因素会与零件的力学状态综合作用，提出更为复杂的性能要求。最后还应充分考虑材料的某

15、些特殊要求。（2）进行失效分析 失效抗力取决于材料的性能，对零件主要失效形式的分析常常可以综合出零件所要求的主要使用性能（3）零件性能要求的指标化将零件对使用性能的要求具体转化为实验室力学性能指标（如强度、韧性、塑性、硬度等）；再根据工作应力 、使用寿命或安全性确定性能指标的具体数值。 受力状况不同，设计依据的性能指标、计算公式不同。 在利用具体性能指标进行选材时应注意：（1）应综合考虑塑性、韧性和强度指标，并加以合理的配合。（2）在利用具体性能指标进行选材时，必须注意实验室指标、手册性能数据、经验关系式的局限性。 如：塑性、韧性过剩而降低零件寿命。 例：用35CrMo制造的10t模锻锤锤杆调

16、质处理（高塑性、韧性、承受较大的冲击载荷）-疲劳断裂；淬火+中温回火（表面硬度提高）-寿命提高320倍以上。如：追求强度越高越好，贸然将零件置于低应力脆断的危险中。 例：高周疲劳断裂：材料的强度在b1400MPa范围内-强度越高，疲劳强度亦高；若材料的强度在b1400Mpa范围-疲劳寿命随强度的增加反而降低4、试述轴类零件的选材原理。答：（1）性能要求 工作条件（传动） 失效形式 性能要求 交变扭转、旋转弯曲应力 疲劳断裂 较高疲劳抗力 轴颈摩擦 磨损 轴颈耐磨性冲击 过载或冲击断裂 较高强度与较好韧、塑性配合（2）选材依据：受力分析和强度计算（3）选材分析：主要使用钢材，如下表：速度载荷冲击

17、磨损 大 钢种类别 热处理工艺 中碳钢 调质处理（淬火+高温回火）+表面淬火+低温回火 合金调质钢 调质处理（淬火+高温回火）+表面淬火+低温回火合金渗碳钢 渗碳+淬火+低温回火 5、 试述齿轮类零件的选材原理。答：（1）性能要求 工作条件 失效形式 性能要求 齿根交变弯曲应力 疲劳断裂 高弯曲疲劳强度 齿面接触压应力、滑动摩擦 表面损伤 高接触疲劳强度和耐磨性 轮齿冲击、应力 过载变形、断裂 较高强度及冲击韧性 （2）选材依据 弯曲疲劳强度 接触疲劳强度 其 他SB=k（HV）mSB ：弯曲疲劳强度HV：齿面维氏硬度k 、m：材料有关的常数 Sc=0.2(HV/100)2Sc：接触疲劳强度HV：齿面维氏硬度 A、齿心强度和硬度， 如重载齿轮要求心部淬硬。B、硬化