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工程材料复习资料答案版
一、判断题
1.金属铸件不可通过再结晶退火来细化晶粒。
(√)
P48只有工业纯铁、钢和铝及铝合金可以进行再结晶退火过程
2.细晶强化可以提高金属的强度降低其韧性。
(X)
P176细晶强化可以提高金属强度和韧度
3.凡由液体凝固成固体的过程都是结晶。
(X)
P62凝固的产物可以是晶体和非晶体,由液体转变为晶体的过程才称为结晶
4.共析钢加热为奥氏体后,冷却时所形成的组织主要取决于钢的加热温度。
(X)
P93取决于钢的冷却速度
5.奥氏体不锈钢不能淬火强化。
(√)
淬火的定义:
将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间,然后以大于临界冷却速度冷却,以获得非扩散型转变组织,如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺P227
6.Ti,V,Zr等元素主要是提高钢的淬透性。
(X)
P169钢中的弥散分布的特殊碳化物,将显著提高钢的强度、硬度和耐磨性,而不降低其韧度
7.铸铁都是硬而脆的。
P239(X)
8.T12与20CrMnTi相比,淬透性与淬硬性都较高。
(X)
P185、P189T12为碳素工具钢,优点是容易锻造、加工性能良好,而且价格便宜;缺点是淬透性低,Si、Mn含量略有改变,就会对淬透性产生较大的影响。
20CrMnTi为中淬透性渗碳钢,其淬透性和力学性能均较高
9.拖拉机齿轮,用45钢调质,以获得心部韧性,再表面淬火以获得表面的耐磨。
(X)
P185进行调质处理,以得到强度与韧度良好配合的综合力学性能
10.某弹簧,用60钢制造,淬火+中温回火。
(√)
P185热成形弹簧一般要进行淬火(~850°C)及中温回火(350°C~500°C)处理。
耐磨件则进行淬火(~850°C)及低温回火(200°C~250°C)处理
11.热加工后的显微组织是纤维组织。
(X)
P42冷变形加工(塑性变形)后会出现纤维组织和织构现象,强度、硬度提高,塑性韧度下降
12.金属结晶时,冷速愈大,则晶粒愈细。
(√)
P67冷却速度愈大,则金属的实际结晶温度愈低,因而过冷度愈大。
为了获得细晶组织,主要采用提高金属的过冷度和进行变质处理
13.当冷却速度非常缓慢时,不要过冷也可以结晶。
(X)
P63结晶的充分必要条件是液态金属具有一定的过冷度
14.钢的实际晶粒度取决于钢的加热温度。
(√)
P69用较低的浇注温度,减慢铸型温度升高的速度,使铸型温度不致升高太快,以获得较大的过冷度,进而得到较细的晶粒。
15.合金元素不能提高钢的回火稳定性。
(X)
P174合金元素对回火转变的影响有:
1、提高回火稳定性2、产生二次硬化
3、增大回火脆性
16.高速钢淬火后硬度较其它工具钢高,故能高速切削。
(X)
P185、P206、P209高速钢的硬度为62~65HRC其他工具钢的硬度为60~65HRC,高速钢区别于其他工具钢的显著优点是它具有良好的热硬性。
高速钢能比低合金工具钢具有更高的切削速度而不至于很快破坏,固有高速钢之称;其切削时能长期保持刃口锋利,俗称锋钢。
17.铸铁经热处理改变了其基体和石墨形态,从而改变了性能。
(X)
P242热处理不能改变石墨的形状和分布,对提高铸铁的力学性能作用不大,热处理可以改变其基体,不同基体的铸铁,性能差别很大。
要求表面耐磨的凸轮,用45钢淬火、回火HRC60~63。
HRC54~58(X)
18.直径30mm,要求良好综合机械性能的传动轴,用40Cr调质HBS220~250。
(√)
P193低淬透性调质钢的油淬临界淬透直径为30~40mm,调质后具有较好的力学性能及工艺性能,由于淬透性不太高,故多用于尺寸较小的较重要零件,如机床主轴,变速齿轮,传动轮等
20.可锻铸铁可以锻造。
(X)
P249任何一种铸铁都不可锻造。
1.冷热加工的差别是产不产生加工硬化。
(X)
P51热加工与冷加工以金属的再结晶温度为界限来区分
2.细晶强化可以提高金属的强度不降低其韧性。
(√)
P176细晶强化可以提高金属强度和韧度
3.当冷却速度非常缓慢时,不要过冷也可以结晶。
(X)
4.高碳钢为便于机加工,采用球化退火;低碳钢为便于机加工也常进行球化退。
(X)
P210高速钢锻造后的预先热处理一般也是采用等温退火工艺,其目的不仅是降低硬度,消除应力,以改善切削加工性能,而且也为以后淬火作组织上的准备(正火处理)
5.合金元素可提高钢的淬透性和回火稳定性。
(√)
P174合金元素对回火转变的影响有:
1)、提高回火稳定性2)、产生二次硬化
3)、增大回火脆性
6.高速钢淬火后硬度较其它工具钢高,故能高速切削。
(X)
7.铸铁经热处理改变了其基体和石墨形态,从而改变了性能。
(X)
8.表面要求耐磨的凸轮,选用45钢,淬火、回火、硬度HRC60~63。
(X)
9.直径30mm,要求良好综合机械性的传动轴,用40Cr,调质HBS220~250。
(√)
10.弹簧用60钢、调质处理。
(X)
P18560钢属于弹簧钢,经适当热处理后,可用来制造要求弹性好、强度较高的零件,如弹簧、弹簧垫圈等
11.热加工后的显微组织是纤维组织。
(X)
12.金属结晶时,冷速愈大,则晶粒愈细。
(√)
13.钢的实际晶粒度取决于钢的加热温度。
(√)
14.除Mn、P外,合金元素一般都是阻碍奥化体晶粒长大。
(X)
P172大多数合金元素有阻止奥氏体晶粒长大的作用,V、Ti、Nb、Zr、Al等属于强烈阻止晶粒长大的元素,W、Mo、Cr等属中等阻碍晶粒长大的元素,Si、Ni、Cu等对晶粒长大影响不大,Mn、P、B等则是促进晶粒长大
15.T12钢与20CrMnTi相比,淬透性与淬硬性都较低。
(√)
P185、P189T12为碳素工具钢,优点是容易锻造、加工性能良好,而且价格便宜;缺点是淬透性低,Si、Mn含量略有改变,就会对淬透性产生较大的影响。
20CrMnTi为中淬透性渗碳钢,其淬透性和力学性能均较高
16.可锻铸铁可以锻造。
(X)
17.传动轴(直径100mm,心部σb>500Mpa)选用45钢,调质HBS220~250。
(√)
18.直径5mm的塞规,用于大批量生产,检验零件内孔,选用T7钢,淬火、回火HRC62~64。
HRC56~62(X)
19.铸铁都是硬而脆的。
(X)
20.Ti、V、Zr等元素主要是用来提高钢的淬透性。
(√)二、填空题
1.下列符号代表什么具体钢种或合金
W18Cr4V(高速钢);GCr9(滚动轴承钢);
ZGMn13(耐磨钢);T8(碳素工具钢);
Cr12MoV(冷作模具钢);1Cr18Ni8Ti(不锈钢)。
2.铸铁的强度主要取决于(石墨形态),铸铁的硬度主要取决于(金属基体),热处理可以改变铸铁的(硬度)。
3.刨床上刨削灰铸铁零件,刨刀应选用(钨钴)类硬质合金,车床上车削不锈钢件时,车刀应选(通用)类硬质合金。
4.灰铸铁铸件薄壁处出现白口组织,难以切削加工,应采取(高温石墨化退火)措施予以改善。
5.其它条件相同时,在下列铸造条件下,哪种情况下的铸件晶粒细小。
铸件薄件与铸成厚件(铸件薄件);高温浇注与低温绕注(低温浇注);
金属模浇注与砂型浇注(金属模浇注);浇注时采用振动与不采用振动(采用振动)。
6.试选择合适方法来测定下列材料的硬度值。
被测件
钻头、锉刀
材料库钢材
渗碳层
硬度种类
洛氏硬度
布氏硬度
维氏硬度
符号
HRC
HBS
HV
7.机床床身铸造后,立即进行机加工,过后发现过量变形,应在床身铸后采取(人工时效)措施予以防止;灰铸铁件若铸后出现白口组织,应采取(高温石墨化退火)措施予以消除。
8.试选择合适方法来测定下列材料的硬度值。
被测件
钻头、锉刀
材料库钢材
渗碳层
硬度种类
洛氏硬度
布氏硬度
维氏硬度
符号
HRC
HBS
HV
9.其它条件相同,在下列铸造条件下,哪种情况下的铸件晶粒细小。
①金属模浇注与砂模浇注;(金属模浇注)
②高温浇注与低温浇注;(低温浇注)
③铸成薄件与铸成厚件;(铸成薄件)
④浇注时采用振动与不采用振动;(采用振动)
10.机床床身铸造后,立即进行机加工,过后发现过量变形,应在床身铸后采取(人工时效)措施予以防止;灰铸铁件若铸后出现白口组织,应采取(高温石墨化退火)措施予以消除。
11.在车床上车削钢制零件,车刀应采用(钨钴钛)类硬质合金;批量很大的硅钢片冲模,应选用(钢洁)类硬质合金。
12.下列符号代表什么具体钢种或合金。
T8(碳素工具钢);GCr15(铬轴承钢);
CrWMn(低合金刃具钢);1Cr18Ni9Ti(双相型不锈钢);
20CrMnTi(中淬透性渗碳钢);08F(优质碳素结构钢)。
13.铸铁的强度主要取决于(石墨形态),用(改变石墨形态)方法可提高强度;
铸铁的硬度取决于(金属基体),用(热处理)方法可提高硬度。
三、名词解释
1.冷加工:
用切削工具(包括刀具、磨具、磨料)把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑,使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。
2.亚共析钢:
含碳量在0.0218—0.77%之间的结构钢。
3.淬硬性:
以钢在理想条件下淬火所能达到的最高硬度来表征的材料特性。
4.双重铁碳状态图:
把描述铁碳合金组织转变的Fe-Fe3C系相图和Fe-C系相图叠合在一起的双重相图。
5.过烧:
烧结温度过高或烧结时间过长使产品最终性能变坏的烧结,制品超过烧成温度称为过烧。
6.马氏体:
碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
7.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。
8.二次淬火:
在高合金钢中回火冷却时残余奥氏体转变为M的现象。
9.淬透性:
一种热处理工艺性能,表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。
10.调质:
是指淬火+高温回火的热处理工艺。
11.热加工:
金属铸造、热轧、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。
12.共析钢:
具有共析成分含0.77%碳的碳素钢。
13.回火马氏体:
淬火马氏体回火时,碳已经部分地从固溶体中析出并形成了过渡碳化物的基体组织。
14.淬透性:
一种热处理工艺性能,表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。
15.二次淬火:
在高合金钢中回火冷却时残余奥氏体转变为M的现象。
16.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。
17.二次硬化:
淬火钢在较高温下回火,硬度不降低反升高。
18.黄铜:
以锌为主要合金元素的铜基合金。
19.马氏体:
碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
20.过热:
是钢在加热时,加热温度过高或加热时间过长引起奥氏体晶粒粗大的现象。
四、问答题
1.绘简化的铁碳合金状态图,填出各区域的组织。
P89
2.直径为10mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30℃,用图示的冷却曲线进行冷却,分析其所得组织,说明各属于什么热处理方法?
a
b
c
d
e
f
g
处理方法
单液淬火
分级淬火
油淬
等温淬火
正火
退火
等温退火
得到组织
马氏体
马氏体
屈氏体+马氏体
贝氏体
索氏体
珠光体
珠光体
3.手用丝锥,选用T12A钢,其加工工艺路线为:
下料→球化退火→机械加工→淬火→低温回火→柄部600℃硝盐炉中回火→防锈处理。
试说明各热处理工序的作用.
答:
球化退火:
改善切削加工性能
淬火、低温回火:
得到马氏体
柄部600℃硝盐炉中回火:
得到回火索氏体
4.指出下列零件在选材和制定热处理技术条件中的错误,并提出改进意见。
1表面耐磨的凸轮材料用45钢,热处理技术条件为淬火+回火、HRC60~63
2转速低、表面耐磨及心部强度要求不高的齿轮,材料用45钢,热处理技术条件为渗碳+淬火、HRC58~62
答:
(1)HRC54~58
(2)铸铁正火
5.亚共析钢和过共析钢淬火加热温度应如何选择?
答:
30~50以上,临界温度以下
6.对9Mn2V钢制精密淬硬丝杆进行热处理工艺分析,指出其热处理的主要目的。
(5分)
已知:
①技术要求:
较高硬度(约HRC56)及耐磨性、低变形和高的尺寸稳定性;
②工艺路线安排如下:
锻造→球化退火→切割金相试样检查→毛坯较直→粗车→消除应力退火→精车成光杆→整体淬火→热校直→回火→冷处理→清理,喷砂,检验→人工时效→半精磨→人工时效→精磨至达到全部尺寸要求。
答:
球化退火:
改善切削加工性能
消除应力退火:
消除应力
整体淬火:
得到淬火马氏体
回火:
得到回火马氏体
人工时效:
消除应力
人工时效:
消除半精磨内应力
7.何谓石墨化?
石墨化过程可以分成哪几个阶段?
答:
铁中碳原子析出并形成石墨的过程。
石墨化的过程可分为:
1、从液体中析出一次石墨;2、有共晶反应生成共晶石墨;3、有奥氏体中析出二次石墨;4、有共析反应生成共析石墨。
8.某工厂用T10钢制造钻头,给一批铸铁件打φ10mm的深孔,但打了几个孔后,钻头即很快磨损。
据检验,钻头的材质、热处理、金相组织和硬度都合格。
分析失效的原因,提出解决问答的方案。
答:
1、用冷却液;2、换刀,用红硬性更好的材料制成的刀
9.分析45,T8,T12钢从1200℃极其缓慢冷却到室温的组织转变过程。
答:
45钢:
A→A+F→(727℃)P+F
T8:
A→(727℃)P
T12:
A→A+Fe3CⅡ→(727℃)P+Fe3CⅡ
10.试绘共析钢连续冷却和等温冷却转变曲线,并用C曲线定性说明连续冷却时的转变情况。
P116
11.某工厂用CrWMn钢制造高精度块规,其工艺路线如下:
锻造→球化退火→机械粗加工→调质→机械精加工→淬火→冷处理→低温回火并人工时效→精磨→人工时效→研磨。
试说明各热处理工序的作用。
答:
球化退火:
改善切削加工性能
调质:
得到回火索氏体,减小变形
淬火:
得到马氏体
低温回火并人工时效:
得到回火马氏体,消除淬火内应力
人工时效:
消除精磨内应力
12.齿轮在下列情况下,宜选用何种材料制造?
(5分)
1当齿轮尺寸较大(d分>400~600mm),而齿坯形状较复杂,不宜锻造时;
2能够在缺乏润滑油条件下工作的低速无冲击的齿轮;
3当齿轮承受较大的载荷,要求坚硬的齿面和强韧的齿心时。
答:
1)铸铁或铸钢铸造;2)灰口铸铁铸造;3)渗碳钢淬火
12.已知A(熔点600℃)与B(熔点500℃)在液态无限互溶;在固态300℃时A在B中有最大的溶解度,WA为30%,室温时WA为10%。
但B不熔于A,在300℃时B的质量分数为40%的液态合金发生共晶反应。
(1)试作出A—B合金状态图;
(2)试分析WB为20%合金的结晶过程。
P88与作业第6题类似的图
答:
2)20%A合金如图:
合金在1点以上全部为液相,当冷到1点时,开始从液相中析出α固溶体,至2点结束,2→3点之间合金全部由α固溶体所组成,但当合金冷到3点以下,由于固溶体α的浓度超过了它的溶解度限度,于是从固溶体α中析出二次相A,因此最终显微组织为α+AⅡ,相组成物为α+A
A=(90-80)/90x100%=11%
α=1-A=89%
13.何谓石墨化?
石墨化过程可以分成哪几个阶段?
答:
铁中碳原子析出并形成石墨的过程。
石墨化的过程可分为:
1、从液体中析出一次石墨;2、有共晶反应生成共晶石墨;3、有奥氏体中析出二次石墨;4、有共析反应生成共析石墨。
14.为什么较重要的大截面的结构零件,如重型运输机械和矿山机器的轴类,大型发电机转子等都必需用合金钢制造?
与碳钢相比,合金钢有何优缺点?
答:
1)为保证淬透性;2)与碳钢相比合金钢的优点:
淬透性好,强度高
与碳钢相比合金钢的缺点:
价格昂贵
15.已知一轴尺寸为φ30×200mm,要求摩擦部分表面硬度为50~55HRC,现用30钢制作,经高频表面淬火(水冷)和低温回火,使用过程中发现摩擦部分严重磨损,试分析失效原因,如何解决?
答:
失效原因:
C的含量不够,耐磨性不足解决:
选用45钢
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