机械工程材料期末复习.docx
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机械工程材料期末复习
一、名词解释:
刚度:
金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力叫做刚度
疲劳强度:
在规定的循环应力幅值和大量重复次数下,材料所能承受的最大交变应力
单晶体:
由一个晶粒构成的晶体叫做单晶体
多晶体:
由许多晶粒构成的晶体叫做多晶体
各向异性:
材料在各方向的力学和物理性能呈现差异的特性
各向同性:
材料在各个方向上的力学性能和物理性能指标都相同的特性
结晶:
液态金属转变为固态的过程称之为结晶
固溶体:
所谓固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相
金属化合物:
合金组元件发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物
相图:
相图是表示合金中合金的状态与温度、成分间的关系的图解,是表示合金系在平衡条件下,在不同温度,成分下的各相关系的图解
匀晶转变:
晶体材料从高温液相冷却下来的凝固转变产物包括多相混合物晶体和单相固溶体两种,其中由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变
共晶转变:
合金系中某一定化学成分的合金在一定温度下,同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程称为共晶转变
铁素体:
碳在α-Fe中形成的间隙固溶体叫做铁素体
奥氏体:
γ铁内固溶有碳和(或)其他元素的、晶体结构为面心立方的固溶体
珠光体:
珠光体是铁素体和渗碳体的两相层片状机械混合物
莱氏体:
由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物
马氏体:
碳在α-Fe中的过饱和固溶体
贝氏体:
贝氏体是由过饱和铁素体和碳化物组成的机械混合物
过冷奥氏体转变曲线:
用来表示过冷奥氏体转变产物、转变数量与温度及时间关系的曲线称为过冷奥氏体曲线
特殊性能钢:
是指具有特殊物理、化学和力学性能的钢种,包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等
晶粒度:
晶粒度是衡量晶粒大小的一种尺寸
退火:
退火是将钢件加热到高于或低于钢的临界点,保温一定时间,随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却,以获得接近平衡组织状态的一种热处理工艺
正火:
正火是将钢件加热至Ac3或Accm以上适当温度,保温一定时间后在空气中冷却,从而得到珠光体型组织的热处理工艺
淬火:
将钢加热到Ac1或Ac3以上某一温度,保温一段时间后,采用适当的冷却速度冷却而获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺
回火:
回火是将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度,保温一定时间,然后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺
淬透性:
从组织上讲,是指钢在规定条件下淬火时全部或部分地获得马氏体组织的难易程度;从硬度上讲,是指钢淬火时获得较深硬度或中心被淬硬(淬透)的能力
碳素钢:
碳素钢主要指碳的质量分数小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的钢
合金钢:
为了提高钢的力学性能或获得某些特殊性能,有目的地在冶炼钢的过程中加入一些元素,这种钢就称为合金钢
铸铁:
铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁-碳-硅组成的多元铁基合金
表面热处理:
表面热处理是在不改变零件心部的组织和性能的前提下对工件表面进行强化的金属热处理工艺
塑料:
塑料是以合成树脂为主要成分,加入一些用来改善使用性能和工艺性能的添加剂而制成的分子材料
陶瓷:
经原料配制、坯料成型和高温烧结而制成的固体无机非金属材料都叫做陶瓷
复合材料:
由两种或两种以上性质不同的物质,经人工组合而成的多相固体材料
过冷奥氏体:
在临界点以下存在且不稳定的,将要发生转变的奥氏体
残余奥氏体:
奥氏体在冷却过程中发生相变后在环境温度下残存的奥氏体
临界淬火冷却速度(Vk):
得到全部马氏体组织的最小冷却速度
二、问答题:
1、2、3章习题与思考题
1.材料的概念?
工程材料的分类?
材料是人类用于制造各种有用器件的物质
按其属性可分为金属材料、非金属材料、复合材料。
2.常见的金属晶体结构有哪几种?
它们的原子排列和晶格常数有什么特点?
面心六方结构、体心立方结构、密排六方结构
3.试比较α-Fe与γ-Fe晶格的原子排列紧密程度与溶碳能力。
4.单晶体的性能特点?
实际应用的金属是单晶体还是多晶体?
多晶体的性能特点?
非金属材料的性能特点?
单晶体的性能在不同的方向上是不同的,这是单晶体的各向异性现象。
实际应用的金属为多晶体,它在各个方向上的性能是相同(或一致)的,这是实际金属在性能方面所具有的伪各向同性现象,而非金属材料的性能在各个方向上是相同(或一致),它称作非金属材料的各向同性。
5.固溶体可分为几种类型?
形成固溶对合金有何影响?
1.按溶质原子在晶格中所占位置分类:
a.置换固溶体b.间隙固溶体
2.按固溶度分类:
a.有限固溶体b.无限固溶体
3.按溶质原子与溶剂原子的相对分布分类:
a.无序固溶体b.有序固溶体
固溶体比纯金属和化合物具有较为优越的综合力学性能
6.金属结晶的基本规律是什么?
晶核的形核率和生长速率受到哪些因素的影响?
纯金属的结晶实在恒温下完成的,合金的结晶实在一定温度范围内完成的1)形核温度。
2)形核时间.3)内部杂质
7.什么是结晶?
其过程是什么?
影响该过程的最主要因素是什么?
液态金属转变为固态的过程称之为结晶。
这个过程是在液体中先形成晶核,然后它再长大而成。
影响该过程的最主要因素是冷却时的过冷度,它是理论结晶与实际结晶温度之差。
8.在铸造生产中,采取哪些措施控制晶粒大小?
如果其它条件相同,试比较在下列铸造条件下,铸件晶粒的大小。
1.固溶强化2.时效强化3.第二相强化4.细晶强化5.加工硬化6.冷变形强化
金属模浇注和砂模浇注;a高温浇注与低温浇注;b浇注时采用震动与不采用震动.a
9.何谓共晶反应和共析反应?
试比较两种反应的异同点。
共晶反应是指在一定的温度下,一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应;由特定成分的单相固态合金,在恒定温度下,分解成两个新的,具有一定晶体结构的固相反应.共析相图中各种成分合金的结晶过程的分析与共晶相图相似,但因共析反应是在固态下进行的,所以共析产物比共析产物要细密的多
10.二元匀晶相图、共晶相图与合金的机械性能、物理性能和工艺性能存在什么关系?
11.为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金?
为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金?
第一,结晶温度范围窄,属于逐层凝固方式,容易产生集中性缩孔,一般通过设计冒口就可以让缺陷到冒口上;第二,熔点低,很容易就熔化,相同温度下,过热度高,流动性好;第三,减少了Fe3C相,减少其对集体的割裂作用.(铸造合金是液态成型,接近共晶成分的合金流动性好、补缩好....成品率高。
压力加工的合金需要塑性好,单相固溶体成分的合金正好能满足这一要求。
)
12.某合金相图如图所示。
1)试标注①—④空白区域中存在相的名称;
2)指出此相图包括哪几种转变类型;
3)说明合金Ⅰ的平衡结晶过程及室温下的显微组织。
答:
(1)①:
L+γ②:
γ+β③:
β+(α+β)④:
β+αⅡ
(2)匀晶转变;共析转变
(3)合金①在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出γ固溶体至2点结束,2~3点之间合金全部由γ固溶体所组成,3点以下,开始从γ固溶体中析出α固溶体,冷至4点时合金全部由α固溶体所组成,4~5之间全部由α固溶体所组成,冷到5点以下,由于α固溶体的浓度超过了它的溶解度限度,从α中析出第二相β固溶体,最终得到室稳下的显微组织:
α+βⅡ
13.简述Fe-Fe3C相图中的三个基本反应:
包晶反应、共晶反应及共析反应,写出反应式,注出含碳量和温度。
14.画出Fe-Fe3C相图,并进行以下分析:
(1)P、S、E、C点的含碳量及共晶反应线和共析反应线。
(2)各相区的组织.
(3)分析0.4%C亚共析钢的结晶过程及其在室温下组织组成物与相组成物
15.现有形状尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金,它们分别为0.20%C;0.4%C;1.2%C;3.5%C合金。
根据所学知识,可有哪些方法来区别它们?
15.金相法、硬度试验法、测试拉伸图等。
16.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;。
(2)低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差;
(3)在l100℃,含碳0.4%的钢能进行锻造,含碳4.0%的生铁不能锻造;
(4)钢锭在950~1100℃正常温度下轧制,有时会造成锭坯开裂;
(5)一般要把钢材加热到高温(约1000~1250℃)下进行热轧或锻造;
(6)钢铆钉一般用低碳钢制成;
(7)绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物却用60、65、70、75等钢制成的钢丝绳;
(8)钳工锯T8、T10、T12等钢料时比锯10、20钢费力,锯条易磨钝;
(9)钢适宜于通过压力加工成形,而铸铁适宜于通过铸造成形。
17.钢中常存的杂质元素有哪些,对钢的性能有何影响?
18.在平衡条件下,45钢、T8钢和T12钢的强度、硬度、塑性和韧性哪个大,哪个小,变化规律是什么,原因何在?
部分参考答案
19.珠光体类型组织有哪几种?
它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?
珠光体,屈氏体,索氏体
20.贝氏体类型组织有哪几种?
它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?
21.马氏体组织有哪几种基本类型?
它们的形成条件、晶体结构、组织形态,性能有何特点?
马氏体的硬度与含碳量关系如何?
22.何谓连续冷却及等温冷却?
试绘出奥氏体这两种冷却方式的示意图。
23.说明共析碳钢C曲线各个区、各条线的物理意义,并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。
24.将φ5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间,问采用什么样的冷却工艺可得到如下的组织:
珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体、屈氏体+马氏体、马氏体+少量残余奥氏体;
在C曲线上画出工艺曲线示意图。
25共析钢加热奥氏体化后,按图中V1~V7,的方式冷却,1)指出图中①~⑩各点处的组织;2)写出Vl~V5的热处理工艺名称。
26.某钢的连续冷却转变曲线如图所示,试指出该钢按图中(a)、(b)、(c)、(d)速度冷却后得到的室温组织。
第25题图第26题图
25.P+A,A,P,A+P,P+B+A,B,B+A,A,M+A。
26.淬火的目的是什么?
亚共析钢和过共析钢淬火加热温度应如何选择?
28.说明45钢试样(φl0mm)经下列温度加热,保温并在水中冷却得到的室温组织:
700℃,760℃,840℃,1100℃。
28.F+P,F+M+A′,M+A′,M+A′(粗大)。
29.淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别?
影响钢淬透性的因素有哪些?
影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些?
30.甲、乙两厂生产同一批零件,材料均选用45钢,硬度要求HB220~250。
甲厂采用正火,乙厂采用调质,都达到硬度要求。
试分析甲、乙两厂产品的组织和性能的差别。
(参考书79页表3-5)
31.化学热处理最常用的方法有渗碳、渗氮和碳氮共渗及氮碳共渗。
32.共析钢过冷奥氏体在不同温度范围内发生转变产物?
33.常用的高速钢的钢种?
34.常用铸铁的组织组成?
35.铸铁的组织一般是由金属基体+石墨两部分组成。
36.白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁中碳的存在形式?
37.影响钢淬透性的因素?
主要是过冷奥氏体的稳定性和临界冷却速度(VK)。
VK越小钢的淬透性越好。
因此,凡是增加过冷
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