机械参考资料工程材料复习资料1Word下载.docx
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组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.
●晶界:
晶粒之间的交界面。
●⑵晶体缺陷—晶格不完整的部位
●①点缺陷
●空位:
晶格中的空结点。
●间隙原子:
挤进晶格间隙中的原子。
●置换原子:
取代原来原子位置的外来原子。
●②线缺陷——位错
●晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移,滑移面上滑移区与未滑移区的交接线.
●③面缺陷——晶界和亚晶界
●亚晶粒:
组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。
亚晶界:
亚晶粒之间的交界面。
●④晶界的特点:
●原子排列不规则;
阻碍位错运动;
熔点低;
耐蚀性低;
产生内吸附;
是相变的优先形核部位。
●金属的晶粒越细,晶界总面积越大,位错障碍越多;
需要协调的具有不同位向的晶粒越多,使得金属塑性变形的抗力越高。
●晶粒越细,单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀,在断裂前将发生较大塑性变形。
强度和塑性同时增加,在断裂前消耗的功大,因而韧性也好.
●细晶强化:
通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。
●㈡合金的晶体结构
●合金:
由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。
如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。
●相:
金属或合金中凡成分相同、结构相同,并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。
●1、固溶体:
与组成元素之一的晶体结构相同的固相.
●⑴置换固溶体:
溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。
多为金属元素之间形成的固溶体。
●⑵间隙固溶体:
溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体。
●为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。
●铁素体:
碳在α-Fe中的固溶体。
●奥氏体:
碳在γ-Fe中的固溶体。
●马氏体:
碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
●固溶强化:
随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。
●马氏体的硬度主要取决于其含碳量,并随含碳量增加而提高。
●⑵金属化合物:
与组成元素晶体结构均不相同的固相.
●①正常价化合物如Mg2Si
●②电子化合物如Cu3Sn
●③间隙化合物:
由过度族元素与C、N、H、B等小原子半径的非金属元素组成。
●分为结构简单的间隙相和复杂结构的间隙化合物。
●强碳化物形成元素:
Ti、Nb、V如TiC、VC
●中碳化物形成元素:
W、Mo、Cr如Cr23C6
●弱碳化物形成元素:
Mn、Fe如Fe3C
●⑶性能比较:
强度:
固溶体>
纯金属
●硬度:
化合物>
●塑性:
化合物<
固溶体<
●⑷金属化合物形态对性能的影响
●①基体、晶界网状:
强韧性低
●②晶内片状:
强硬度提高,塑韧性降低
●③颗粒状:
●弥散强化:
第二相颗粒越细,数量越多,分布越均匀,合金的强度、硬度越高,塑韧性略有下降的现象。
●⑸固溶体与化合物的区别:
①结构;
②性能;
③表达方式
∙合金元素在钢中的作用
●1、强化铁素体;
●2、形成化合物——第二相强化
●3、扩大(C,Mn,Ni,Co)或缩小(Cr,Si,W,Mo)A相区
●4、使S、E点左移
●5、影响A化
●6、溶于A(除Co外),使C曲线右移,Vk减小,淬透性提高.
●7、除Co、Al外,使Ms、Mf点下降。
●8、提高耐回火性(淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力)
●9、产生二次硬化(含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时,由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回,使硬度不仅不下降,反而升高的现象)
●10、防止第二类回火脆性:
W、Mo
●(回火脆性:
淬火钢在某些温度范围内回火时,出现的冲击韧性下降的现象。
)
三、组织
●㈠纯金属的组织
●1、结晶:
金属由液态转变为晶体的过程
●⑴结晶的条件——过冷:
在理论结晶温度以下发生结晶的现象。
●过冷度:
理论结晶温度与实际结晶温度的差。
●⑵结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大
●形核——自发形核与非自发形核
●长大——均匀长大与树枝状长大
●⑶结晶晶粒度控制方法:
①增加过冷度;
②变质处理;
③机械振动、搅拌
●2、纯金属中的固态转变
●同素异构转变:
物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。
●固态转变的特点:
①形核部位特殊;
②过冷倾向大;
③伴随着体积变化。
●3、再结晶
●⑴再结晶条件:
冷塑性变形
●⑵加热时的变化:
回复→再结晶→晶粒长大
●再结晶:
冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.再结晶不是相变过程。
●⑶再结晶温度:
发生再结晶的最低温度。
●纯金属的最低再结晶温度T再≈0.4T熔
●⑷影响再结晶晶粒度的因素:
①加热温度和时间;
●②预先变形程度
●4、塑性变形:
●金属塑性变形方式:
滑移和孪生
●⑴滑移的特点:
●①只能在切应力的作用下发生;
●②沿密排面和密排方向发生;
●③位移量是原子间距整数倍;
●④伴随着转动
●滑移的机理:
通过位错运动实现。
●孪生特点:
●①孪生使晶格位向发生改变;
②所需切应力比滑移大得多,变形速度极快,接近于声速;
③孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。
●⑵冷热加工:
以再结晶温度划分
●①冷加工组织:
晶粒被拉长压扁、亚结构细化、
●织构:
变形量大时,大部分晶粒的某一位向与外力趋于一致的现象。
●加工硬化:
随冷塑性变形量增加,金属的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。
●冷加工使内应力增加,耐蚀性下降,ρ提高。
●②热加工:
形成纤维组织、带状组织
●纤维组织使热加工金属产生各向异性,加工零件时应考虑使流线方向与拉应力方向一致。
㈡合金的组织
●1、相图
匀晶L→α共晶L→α+β共析γ→α+β包晶L+α→β
●杠杆定律:
只适用于两相区。
●枝晶偏析:
在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。
●2、合金中的固态相变
●⑴固溶体转变:
A→F
●⑵共析转变:
A→P(F+Fe3C)
●⑶二次析出:
A→Fe3CⅡ
●⑷奥氏体化
●⑸过冷奥氏体转变
●⑹固溶处理+时效:
●固溶处理是指将合金加热到固溶线以上,保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。
●时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温,以析出弥散强化相的热处理。
3、铁碳合金相图
●点:
符号、成分、温度
典型合金的结晶过程(以共析钢为例)
杠杆定律的应用
四、钢的热处理
●㈠热处理原理
●1、加热时的转变
●奥氏体化步骤:
A形核;
A晶核长大;
残余渗碳体溶解;
A成分均匀化。
●奥氏体化后的晶粒度:
●初始晶粒度:
奥氏体化刚结束时的晶粒度。
●实际晶粒度:
给定温度下奥氏体的晶粒度。
●本质晶粒度:
加热时奥氏体晶粒的长大倾向。
2、冷却时的转变
●⑴等温转变曲线及产物
⑵用C曲线定性说明连续冷却转变产物
●根据与C曲线交点位置判断转变产物
●3、回火时的转变
●碳钢:
马氏体的分解;
残余奥氏体分解;
ε-碳化物转变为Fe3C;
Fe3C聚集长大和铁素体多边形化。
●W18Cr4V钢:
560℃三次回火。
析出W、Mo、V的碳化物,产生二次硬化。
回火冷却时,A’转变为M。
每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。
●强化钢铁材料最经济有效的热处理工艺是淬火+回火,它包含了四种基本强化方法。
㈡热处理工艺
热处理工艺(续)
五、工业用金属材料
●㈠工业用钢
工业用钢(续)
㈡铸铁
●石墨化:
铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程。
㈢有色金属及其合金
一.填空题(共30分,每空1分)
1.液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。
2.铁素体(F)是碳溶于
α-Fe
所形成的间隙固溶体,其晶格类型
是:
体心立方。
3.检测淬火钢件的硬度一般用洛氏(HRC)硬度;
而检测退火和正火钢件的硬度常用
布氏(HRB)
硬度。
4.GCr15钢是
滚动轴承钢
,其Cr的质量分数是
1.5%
。
5.16Mn钢是
合金结构钢,其碳的质量分数是
0.16%
。
6.QT600-03中的“03”的含义是:
最低伸长率为3%
7.钢与铸铁含碳量的分界点是:
2.11%
8.贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下
两种,其中
B下
的综合性能好。
9.钢的淬火加热温度越高,淬火后马氏体中含碳量越
高
,马氏体晶
粒越
粗大
,残余奥氏体的量越
越多
10.钢加热时A的形成是由A晶核的形成
、A晶核向F和Fe3C两侧长大
、
残余Fe3C的溶解
、
A的均匀化
等四个基本过程所组成的。
11.一般表面淬火应选
中碳成分
钢,调质件应选用
中碳成分
钢。
13.碳钢常用的淬火介质是
水
,而合金钢是
油
14.T10钢(Ac1≈727℃,Accm≈800℃)退火试样经700℃、780℃、860℃加热保温,并在水中冷却得到的组织分别是:
P+Fe3C,Fe3C+M+Ar
,
M+Ar
15.渗碳钢在渗碳后缓慢冷却,由表面向心部的组织分布依次为:
P+Fe3CⅡ(网状)
P
,
P+F
得分
二.判断题(共10分,每小题1分)
(正确
√
错误
×
答案填入表格)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
1.
在其他条件相同时,砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。
2.
固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。
3.
珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
4.
碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是:
随着钢中碳的质量分数的增加,
硬度、强度增加,塑性、韧性也随着增加。
5.淬火临界冷却速度是钢获得马氏体的最小冷却速度。
6.淬透性好的钢,其淬硬性也一定好。
7.大部分合金钢的淬透性比碳钢好。
8.正火的冷却速度比退火快,故同一钢种经正火处理后的组织较细,其强度、硬
度比退火高。
9.由于淬火钢回火时的加热温度在A1以下,所以淬火钢在回火时没有组织变化。
10.可锻铸铁具有一定的塑性,可以进行锻造加工。
三.单项选择题(共15分,每小题1分)
(请将答案填入表格)
11
12
13
14
15
b
a
c
1.表示金属材料屈服点的符号是:
a.σe
b.σS
c.σb
2.引起钢的冷脆性的有害杂质元素是:
a.硫
b.磷
c.硫和磷
3.固溶体的晶体结构特点是:
a.与溶剂相同
b.与溶质相同
c.形成新的晶体类型
4.钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于:
a.A的本质晶粒度
b.A的实际晶粒度
c.A的起始晶粒度
5.高速钢的红硬性取决于:
a.马氏体的多少
b.
淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量c.钢的含碳量
6.室温下金属的晶粒越细,则:
a.强度越高,塑性越差
b.强度越高,塑性越好
c.强度越低,塑性越好
7.反复弯折铁丝,铁丝会越来越硬,最后会断裂,这是由于产生了:
a.加工硬化现象
b.再结晶现象
c.去应力退火
8.为了改善碳素工具钢的切削加工性,常采用的热处理是:
a.完全退火
b.球化退火
c.再结晶退火
9.形状简单的工件淬火应选用
a.
单液淬火
b.双液淬火
c.分级淬火
10.回火索氏体与索氏体相比
a.塑性韧性好
b.强度硬度高
c.塑性韧性差
11.灰铸铁具有良好的抗压、减震性能,常用于制造
a.曲轴
b.管接头
c.机床床身、底座、箱体
12.绑扎物件宜选用
a.低碳钢
b.中碳钢
c.高碳钢
13.灰铸铁的石墨形态是
a.片状
b.团絮状
c.球状
14.钢的淬硬性主要取决于:
含碳量
b.冷却介质
c.合金元素
15.下列说法错误的是
a.金属材料的强度、塑性等可通过拉伸试验来测定
b.调质处理是淬火+低温回火
c.布氏硬度实验测定的数据准确、稳定、数据重复性好
四.综合分析题(共25分)
1.(4分)根据Fe-Fe3C相图,分析下列现象:
(1)wC=1.2%的钢比wC=0.8%的钢强度低;
(2)加热到1100℃,wC=0.4%的钢能进行锻造,wC=4%的铸铁不能锻造;
答:
(1)wC=0.8%的钢的室温平衡组织为100%P,而wC=1.2%的钢的室温平衡组织为P+Fe3CⅡ,Fe3CⅡ硬而脆、呈网状使合金强度降低。
(2)1100℃时,wC=0.4%的钢为单相A,塑性好,变形抗力低,能进行锻造;
wC=4%的铸铁为P+Fe3CⅡ+L’d,脆性大,不能锻造。
机械工程材料期末迎考复习题(2010-10-0817:
20:
04)
标签:
马氏体铁素体奥氏体不锈钢灰口铸铁淬透性分类:
学习、娱乐、电影、电视
一、填空
1.纯金属常见的晶体结构有面心 结构,体心 结构和密排 _____ 结构。
金属中常见的点缺陷为 ,线缺陷为 ,面缺陷为 ;
工程实践中,通常采用 晶体缺陷数量的方法强化金属
2.铁素体的强度高于纯铁,是由于发生了 强化;
孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁,是由于发生了 强化;
冷变形钢丝的强度高于退火态钢丝,是由于发生了 强化;
珠光体的强度高于铁素体,是由于发生了 强化。
3.石墨为片状的灰口铸铁称为 铸铁,石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁,石墨为球状的灰口铸铁称为 铸铁。
其中, 铸铁的韧性最 ,因而可以锻造。
4.高分子材料中分子链的形状有三种,其中的 型具有热固性,而 具有热 性。
按照物理状态,室温下处于 态的高分子材料称为塑料,处于 __ 态的称为橡胶。
高分子材料的加工成型是在其 态下进行的。
5.滑动轴承材料的显微组织特征是:
粒子分布在软 中,或 粒子分布在硬 中,前者的承载能力 于后者。
6.陶瓷材料中的气相是指 ,它是在 过程中形成的,它 了陶瓷的强度。
7.根据采用的渗碳剂的不同,将渗碳分为__________、__________和__________三种。
8、普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为__________、__________、__________和__________。
9、陶瓷材料中的气相是指 __ ,它是在 ________过程中形成的,
它 了陶瓷的强度。
10、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。
11、金属的断裂形式有__________和__________两种。
12、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分,碳钢分为_________、_________、_________和_________。
13、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
14、常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
15、合金常见的相图有__________、__________、__________和具有稳定化合物的二元相图。
16、感应表面淬火的技术条件主要包括__________、_________及__________。
二、判断
1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成的组织,因而其性能相同。
2.冷却速度越快,钢的淬透性越高。
3.钢的淬透性越高,产生焊接裂纹的倾向越大。
4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。
5.所有强化金属的手段,都在提高强度的同时降低了韧性。
6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。
7.一定加热温度下,奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。
8.所谓过量弹性变形,是指零件发生了塑性变形。
9.铝极易氧化,故铝制品的抗氧化失效能力极差。
10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。
1.40钢钢锭在1000℃左右轧制,有时会发生开裂,最可能的原因是
(a)温度过低;
(b)温度过高;
(c)钢锭含磷量过高;
(d)钢锭含硫量过高
2.下列碳钢中,淬透性最高的是
(a)20钢;
(b)40钢;
(c)T8钢;
(d)T12钢
3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是
(a)提高淬透性;
(b)固溶强化;
(c)扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区;
(d)细化晶粒;
三、选择
4.W18Cr4V钢锻造后,在机械加工之前应进行
(a)完全退火;
(b)球化退火;
(c)去应力退火;
(d)再结晶退火
5.下列材料中,最适合制造机床床身的是
(a)40钢;
(b)T12钢;
(c)HT300;
(d)KTH300-06
6.下列材料中,最适合制造气轮机叶片的是
(a)1Cr13钢;
(b)1Cr17钢;
(c)3Cr13钢;
(d)4Cr13钢7.
7.下列材料中,最适合制造飞机蒙皮的是
(a)ZAlSi12;
(b)2A50(旧牌号LD5);
(c)ZAlMg10;
(d)2A12(旧牌号LY12)
8.下列材料中,最适合制造盛放氢氟酸容器的是
(a)1Cr17;
(b)1Cr18Ni9Ti;
(c)聚四氟乙烯;
(d)SiO2
9.下列材料中,最适合制造汽车板弹簧的是
(a)60Si2Mn;
(b)5CrNiMo;
(c)Cr12MoV;
(d)GCr15
10.下列材料中,最适合制造汽车火花塞绝缘体的是
(a)Al2O3;
(b)聚苯乙烯;
(c)聚丙烯;
(d)饱和聚酯
11、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化,而铁则不需冷加工,只
需加热到一定温度即使晶粒细化,其原因是()
A铁总是存在加工硬化,而铜没有B铜有加工硬化现象,而铁没有
C铁在固态下有同素异构转变,而铜没有D铁和铜的再结晶温度不同
12、常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和()
A铁素体-奥氏体不锈钢B马氏体-奥氏体不锈钢
C莱氏体不锈钢D贝氏体不锈钢
13、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色?
()
A马口铁B白口铸铁C麻口铸铁D灰铸铁
14、用于制造渗碳零件的钢称为()。
A结构钢B合金钢C渗碳钢D工具钢
15、马氏体组织有两种形态()。
A板条、树状B板条、针状C树状、针状D索状、树状
16、实际生产中,金属冷却时()。
A理论结晶温度总是低于实际结晶温度
B理论结晶温度总是等于实际结晶温度
C理论结晶温度总是大于实际结晶温度
D实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17、零件渗碳后,一般需经过()才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A淬火+低温回火B正火C调质D淬火+高温回火
18、C曲线右移使淬火临界冷却速度(),淬透性()。
A减小、增大B减小、减小C增大、减小D、增大、增大
19、机械制造中,T10钢常用来制造()
A容器B刀具C轴承D齿轮
20、钢经表面淬火后将获得()。
A一定深度的马氏体B全部马氏体C下贝氏体D上贝氏体
21、GCrl5SiMn钢的含铬量是:
A15%B1.5%C0.15%D0.015%
22、铅在常温下的变形属:
A冷变形B弹性变形C热变形D既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以()为主加元素的铜合金。
A铅B铁C锡D锌
24、在Fe-Fe3C和图中,奥氏体冷却到ES线时开始析出()。
A铁素体B珠光体C二次渗碳体D莱氏体
25、从金属学的观点来看,冷加工和热加工是以()温度为界限区分的。
A结晶B再结晶C相变D25℃
四、名词解释
1、加工硬化
2、回复
3、固溶体
4、自然时效
5、结晶
6、稀有金属
五、简答
1、简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
2、写出下列牌号数字及文字的含意:
(1)Q235-F;
(2)KT
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