东莞理工工程材料期末考试复习答案参考Word格式文档下载.doc
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5.组元:
组成合金的最基本、独立的物质。
6.相:
在金属和合金中具有相同化学成分、相同结构并以界面分开的各个均匀的组成部分.
7.合金相图:
在平衡状态下,合金的成分、温度、合金相之间的关系图解。
8.固溶体:
固态下,溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的合金相
9.铁素体(F):
碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体
10.奥氏体(A):
碳溶解在γ–Fe中的间隙固溶体
11.渗碳体(Fe3C):
铁与碳形成的具有复杂晶体结构的间隙化合物
12.珠光体(P):
在727℃时从A中析出两种不同的固相(F+Fe3C)成片层相间的复相组织。
13.莱氏体(Ld):
具有结晶点成分(碳含量为4.3%)的液相,冷却至1148℃时,从液相同时结晶出两种不同的固相(A+Fe3C)的复合组织。
14.马氏体:
当过冷A以极大的冷速冷却到室温时,形成的碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
15.淬透性:
钢在淬火冷却时,获得M组织深度的能力。
16.淬硬性:
钢在正常淬火条件下的M达到最高硬度的能力。
17.调质处理:
淬火后的高温回火。
18.同素异晶转变:
金属在固态下随温度的改变,由一种晶格转变为另一种晶格的现象。
19.冷变形强化:
随变形程度增大,金属的强度和硬度上升但塑性下降的现象。
三、问答题:
1.什么叫金属的结晶?
纯金属结晶的基本规律是什么?
纯金属结晶与合金结晶有何异同?
答:
金属由液态转变为固态金属晶体的过程。
晶核的形成和长大。
相同点:
均为有液态的金属转变为金属晶体的过程。
不同点:
纯金属结晶需在恒温和过冷条件下进行;
合金结晶是在一个温度区间完成的且可能形成多相组织
2.晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响?
结晶时哪些因素影响晶粒度的大小?
如何影响?
采取哪些方法可以细化晶粒?
晶粒愈小,金属材料的强度、塑性和韧性也愈高。
形核率N和长大速度G。
结晶时有较大的过冷度,形核率的增加比晶核的长大速度快则晶粒愈细
提高结晶冷速,增加过冷度;
进行变质处理;
附加振动。
3.什么是过冷度?
过冷度与冷速有何关系?
过冷度对金属结晶后的晶粒大小有何影响?
理论结晶温度与实际结晶温度之差。
冷速越大,相应地过冷度也越大。
金属结晶时若过冷度增大,则晶粒变细。
但过冷度过大时,对晶粒细化不利,结晶发生困难。
4.简述马氏体转变的特点。
为无扩散型的转变;
M晶核的长大速度极快;
转变的非等温性;
不彻底性而会有残余A。
5.钢在淬火后为什么一定要进行回火才可使用?
按回火温度的高低可将回火分为哪三类?
各自的所对应的回火组织是什么?
调整钢的组织和性能,使其满足工件的使用要求。
低温回火,中温回火,高温回火。
回火M,回火T,回火S。
6.试比较钢的淬透性与实际工件的淬硬层深度的区别。
钢的淬透性是钢本身固有的特性,对一定成分的钢种来说是完全确定的,其大小可在规定的条件下的淬硬层深度来表示。
而实际工件的淬硬层深度,是受许多条件制约的,是变化的。
7.试论述钢的普通热处理(退火、正火、淬火和回火)的工艺差别和各自的主要目的。
退火为炉冷,正火为空冷,淬火为激冷,回火为适冷。
各自主要目的分别为:
软化,硬化,刚化,韧化。
8.何谓调质钢?
为什么调质钢的含碳量均为中碳?
合金调质钢中常含哪些合金元素?
它们在调质钢中起什么作用?
为将调质后使用的中碳非合金钢和中碳合金钢。
由于其主要用于制造在重载和冲击载荷作用下的一些重要受力件,在要求高强度的同时,还需高的塑性、韧性的良好配合的综合性力学性能,只有中碳合金钢经调质才能满足要求。
合金元素为Mn、Si、Gr、Ni、B、V、Mo、W等。
提高淬透性,强化F和细化晶体,W、Mo可防止高温回火脆性产生。
9.什么是液态合金的充型能力?
它与合金流动性有何关系?
影响液态合金流动性的因素有哪些?
考虑铸型及工艺因素影响的熔融金属的流动性。
合金的流动愈好,充型能力就愈强。
结晶温度范围的宽窄,铸铁中的化学成分。
10.什么叫金属的可锻性?
衡量金属可锻性好坏的指标是哪些?
衡量材料在经受压力加工时获得制品难易程度的工艺性能。
塑性和变形抗力。
11.“趁热打铁”的含义何在?
加热到一定温度时,原子运动能力增加从而塑形提高,变形抗力减小,有利于滑移变形和再结晶而改善金属的晶相结构,提高韧性;
固溶体具有良好的塑性;
消除加工硬化.因此金属只有在热变形下才能以较小的功达到较大的变形,即"
趁热打铁"
的含义.
12、试述本门课程所介绍的金属材料强化的方法及其含义。
固溶强化;
溶质原子溶入溶剂晶格造成固溶体的晶格畸变,使塑性变形抗力增大,结果使材料强度、硬度增高。
弥散强化;
金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体的基体相上,使强度、硬度和耐磨性明显提高。
细晶强化:
通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法。
形变强化:
通过晶粒细化,晶格严重畸变,增大滑移阻力使金属的强度和硬度提高。
(强化相;
能在合金中提高合金的强度、硬度。
加工硬化;
随变形程度增大,强度和硬度上升而塑性下降的现象。
)
四、分析题:
1、下列热处理工艺路线是否合理?
如不合理请写出正确的工艺路线。
渗碳零件:
锻造→调质处理→粗加工→半精加工→渗碳→精加工
不合理。
应为下料→锻造→正火或退火→粗加工→半精加工→渗碳淬火→低温回火→精加工。
2、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。
钢丝绳是由单股细钢丝合股拧成的,而且放在1000度保温相当于奥氏体化,出炉后自然降温相当于正火处理,此时钢丝绳中的钢丝组织应该为珠光体,其强度降低,极易拉伸断裂,并且氧化变细,抗强度减弱,所以断裂。
(或冷拉钢丝绳是利用加工硬化来提高其强度,在这种状态下的晶体缺陷密度增大,强度增加,处于加工硬化状态。
而在1000℃时保温,钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程,组织和结构恢复到软化状态。
在这一系列变化中,冷拉钢丝的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,横截面积减少,强度比保温前低,发生断裂)
3.根据Fe-Fe3C相图,说明产生下列现象的原因:
1)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高;
因为铁碳合金是由比较软的F和比较硬的Fe3C两相组成,Fe3C是铁与碳的化合物,含碳量越高,碳化物越多,硬度就越高,所以含碳量高的铁碳合金硬度高。
2)在室温下,含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高;
含碳超越1%时,析出的二次渗碳体在晶界构成持续的收集状,使得刚脆性增加,强度降落,因此比1.2%的强度高或(室温下平均含碳量=0.8%的碳钢成分为:
少量的Fe3C和珠光体,其中的Fe3C颗粒小,弥散均匀分布。
平均含碳量=1.2%的碳钢成分为:
大量的Fe3C和珠光体,其中的Fe3C平衡状态下大量沿晶界网状分布,因而降低强度。
3)在1100℃,含碳0.4%的钢能进行锻造,含碳4.0%的铸铁不能锻造;
含碳0.4%的钢在1100℃下为单相A,塑性好,变形抗力低,可以锻造成形;
含碳4.0%的铸铁为P+FeC11+Ld,塑性和韧性差,不能锻造。
4)绑轧物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物却用钢丝绳(用60、65、70、75等钢制成);
绑轧物件要求有很好的韧性,因此选用低碳钢有很好的韧塑性,即镀锌低碳钢丝;
而起重机吊重物用钢丝绳除了要求一定的强度,还要很高的弹性极限,而60、65、70、75等钢有高的强度和高的弹性极限而使吊重物不断裂。
5)钳工锯T8,T10,T12等钢料时比锯10,20钢费力,锯条容易磨钝。
T8,T10,T12属于碳素工具钢,含碳量为0.8%、1.0%、1.2%,因而钢中Fe3C高,钢的硬度较高;
而10,20钢优质碳素结构钢,属于低碳钢,钢的硬度较低。
4.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→正火①
→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→ 喷丸→磨削加工
试分别说明上述①②③④四项热处理工艺的目的。
①使细化组织和碳化物分布均匀化,改善切削加工性。
②使碳原子渗入到钢表面层。
③得到M或下M组织,获得高的硬度和耐磨性及配合不同温度的回火。
④使表层得到回火M,消除内应力和脆性。
5.45钢调质后的硬度为240HBS,若再进行200℃回火,硬度能否提高?
为什么?
该钢经过淬火和低温回火后硬度为57HRC,若再进行高温回火,其硬度可否降低?
不能,因为回火温度越高,硬度下降越多,而调质工艺即为淬火+高温回火,碳化物已析出,F回复,硬度已下降而不能再升高。
可以,因为回火温度越高,硬度下降越多;
该钢经低温回火获得回火M,碳化物还未析出,碳存在过饱和,因此可以继续提高回火温度,使硬度降低。
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