西华大学工程材料学习题答案新模板

第一章材料的性能

一、解释名词

疲劳强度屈服强度抗拉强度冲击韧性延伸率断面收缩率

疲劳强度: 当材料承受的交变应力低于某一值时, 虽经无数次循环, 材料都不会产生疲劳断裂, 这个应力值, 即材料的疲劳强度(疲劳极限)。

屈服强度: 表示材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。

二、判断正误

1、×

2、×

3、√

4、×

5、×

第二章金属的晶体结构

一、解释名词

组织晶格晶体结构晶体空位

组织: 在显微镜下观察到的金属内部的微观形貌, 如组成相及晶粒的种类、大小、形态和分布。

晶格: 为了便于研究, 常把原子抽象为几何点, 并用许多假象的直线连接起来, 形成的三维空间的几何格架。

晶体: 原子或分子在三维空间按照一定的规则作周期性重复排列的物质。

二、判断正误

1、×

2、×

3、×

4、×

5、×

三、选择题

1、ｃ

2、d

四、填空

1、__点___、__线____、___面___, __线_ 、__面_

2、刃( 型) 位错和螺( 型) 位错, __刃( 型) ___

3、体心立方、面心立方、密排六方。｛１１０｝、｛１１１｝、｛０００１｝

第三章金属的结晶

一、解释名词

过冷度

过冷度: 实际结晶温度与理论结晶温度之差。

二、判断正误

1、×

2、×

3、√

4、√

三、选择题

1、c 4、ｂ

四、填空

1、____α－Ｆｅ_____、___γ－Ｆｅ_____和δ－Ｆｅ

2、_大__, 细( 小) , __高__, __好__。

3、晶核的形成( 形核) 和晶体的长大( 长大)

4、增大过冷度、变质( 孕育) 处理和振动或搅拌

第四章合金结构与相图

一、解释名词

固溶强化弥散强化合金金属化合物固溶体间隙相相枝晶偏析

固溶强化: 经过溶入某种溶质元素来形成固熔体而使金属强度、硬度升高的现象。

弥散强化: 金属化合物硬而脆, 当其以极小的粒子均匀分布在固溶体基体上时, 能提高合金的强度、硬度和耐磨性, 而其塑性和韧性下降不多的现象。

金属化合物: 合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。

固溶体: 各组元相互溶解形成的与某一组元晶格相同, 并包含有其它组元的合金固相。

相: 在金属或合金中, 凡成分相同、晶体结构相同, 并与其它部分有明显界面分开的均匀组成部分。

二、判断正误

1、×

2、√

3、√

4、×

5、√

三、选择题

1、ｂ

2、ａ

3、ａ

四、填空

1、固溶体和金属( 间) 化合物, 两者的晶体结构不同( 固溶体与溶剂晶格类型相同, 而金属化合物与任一组元晶格类型都不相同) 。

第五章铁碳合金

一、解释名词

珠光体奥氏体低温莱氏体

珠光体: 铁碳合金共析转变的产物, 是铁素体与渗碳体的均匀机械混合物。

奥氏体: 碳溶解在面心立方的γ-Fe中形成的间隙固溶体。

二、判断正误

1、×

2、×

3、×

4、×

5、√

6、×

7、×

三、选择题

1、ａ

2、ａ

3、ｂ

4、ｃ

四、填空

1、___Ｐ___, Ｆ＋Ｆe3C

2、___P___和Ｆe3C

五、

P ％=218

.00-7.70218.00-5.40= 57.2% F ％=1－Ｐ％＝1－57.2％＝42.8％ 六、 正确画出铁－渗碳体相图, 标出全部组织组成物, 分析说明

T12钢的平衡结晶过程, 并计算T12钢的平衡结晶后, 室温时

其铁素体相与渗碳体相的相对量。

T12钢平衡结晶时, 该合金在1点以上的温度为液相, 缓冷至1点开始结晶出奥氏体( A) , 缓冷至2点温度, 液相全部结晶为奥氏体。2－3点为单相奥氏体组织。继续冷至3点, 将从奥氏体中沿晶界开始析出二次渗碳体, 随着温度的降低, 奥氏体的含碳量沿ES 线逐渐减少, 同时奥氏体沿晶界不断析出渗碳体。冷至A1线( 即4点) , 奥氏体成分为共析成分, 发生共析转变转变为珠光体。最终室温平衡组织为P ＋Fe 3C Ⅱ。 Ｆ％＝008.00-9.66.21-9.66＝82.1％ Fe 3C ％＝１－Ｆ％＝1－82.1％

＝17.9％

七、

硬度: 随含碳量增加, 高硬度的渗碳体逐渐增多, 硬度逐渐提高。 强度: 随含碳量增加, 珠光体增多, 强度逐渐提高, 含碳量达到

0.9％, 强度达到最大, 继续增加含碳量, 网状二次渗碳体, 割

裂了基体, 强度逐渐下降。

塑性、 韧性: 随含碳量增加, 脆性的渗碳体增多, 塑性好的铁素体

减少, 塑性、 韧性变差。

八、

ECF 线: 共晶反应线, 凡是成分位于E 点和F 点之间的铁碳合金, 冷

却时经过该线对应温度均要发生三相平衡共晶反应:

PSK 线: 共析反应线, 凡是成分位于P 点和K 点之间的铁碳合金,

冷却时经过该线对应温度均要发生三相平衡共析反应:

Ｆ％＝.00080-9.66077-9.66＝88.5％ Fe 3C ％＝１－Ｆ％＝1－88.5％

＝11.5％

九、

45钢的合金在4点以前经过匀晶—包晶—匀晶反应全部转变为A 。到4点, 由A 中析出F 。到5点, A 成分沿GS 线变到S 点, A 发生共析反应转变为珠光体。温度继续下降, F 中析出Fe3C Ⅲ, 由于与共析Fe3C 结合,且量少,忽略不计。45钢室温下的组织为F+P 。

温

45钢平衡冷却至室温时的组织

示意图

十、 Ｆ％＝.00080-9.66077-9.66＝88.5％ Fe 3C ％＝１－Ｆ％＝1－88.5％

＝11.5％

十一、

剩下液体成分: 4.3%

重量: 10×

1

.12-.341.12-.53＝6.35Kg 十二、 ∵Ｐ％＝%218.00-%7.70%218.00-C%≈%7.70C% ∴Ｃ％≈P%×0.77％＝56%×0.77％＝0.43％

十三、

P ％=218

.00-7.70218.00-6.0= 77.3％ F ％=1－Ｐ％＝1－77.3％＝22.7％

0.0218~0.77为亚共析钢, 组织为F+P, 随含碳量增加, F 减少, 珠光体增加, 到含碳量0.77%的共析钢组织全部是P, 超过0.77%共析成

分, 为过共析钢, 组织为P+Fe3CⅡ, 随含碳量增高, P减少, P+Fe3CⅡ增加。

第六章金属的塑性变形与再结晶

一、解释名词

再结晶加工硬化冷加工热加工滑移

再结晶: 冷塑性变形金属在加热过程中, 经过晶核的形成及随后的生长, 最终形成与变形前的晶粒形状、大小大致相同的无畸变的新晶粒的过程。

加工硬化: 在塑性变形中随着变形度的增加, 金属的强度和硬度提高而塑性下降的现象。

热加工: 再结晶温度以上的变形加工。

滑移: 在切应力的作用下, 晶体的相邻两部分沿着一定的晶面和一定的晶向发生相对滑动的过程。

二、判断正误

1、×

2、×

3、×

4、×

5、×

6、×

7、√

8、×

三、选择题

6、钢丝在室温下重复弯折, 会越弯越硬, 直至断裂, 而铅丝在室温下重复弯折, 则始终处于软态, 其原因是( )

a. Pb不发生加工硬化, 不发生再结晶, Fe发生加工硬化, 不发生

再结晶;

b. Fe不发生加工硬化, 不发生再结晶, Pb发生加工硬化, 不发生

再结晶;

c. Pb发生加工硬化, 发生再结晶, Fe发生加工硬化, 不发生再结

晶;

d. Fe发生加工硬化, 发生再结晶, Pb发生加工硬化, 不发生再结

晶;

1、ｂ

2、ａ

3、ｂ

4、ａ

5、ｂ

6、c

四、填空

1、___晶界__和晶粒位向( 取向)

2、__提高__, 硬度___提高__, 塑性__降低__, __降低; 加工硬化( 形变强化)

3、细晶强化、固溶强化和弥散强化、加工硬化( 形变强化)

4、去应力再结晶

5、__冷__ _热__

6、切, 原子排列最紧密( 密排) 原子排列最紧密( 密排)

第七章钢的热处理

一、解释名词

马氏体淬硬性淬透性回火脆性二次硬化调质处理

马氏体: 碳在α－Fe中的过饱和固溶体。

淬透性: 钢淬火时获得马氏体的能力, 是钢本身的属性。

淬硬性: 钢在正常淬火条件下, 形成的马氏体组织所能达到的最高硬度。

回火脆性: 在250～350℃和450～650℃温度区间回火, 冲击韧性明显下降的脆化现象。

调质: 淬火加高温回火的热处理工艺。

二、判断正误

1、×

2、√3 、√4、√5、√6、×7、×8、×

9、×10、×11、√12、√13、×

三、选择题

1、ｄ

2、ｃ

3、ｃ

4、c

5、ｄ

6、ｃ

7、ｂ

8、ａ

9、ｃ

四、填空

1、__细片__, __粒__, __低于__

2、Ａ形核、Ａ长大、残余渗碳体溶解和Ａ成分的均匀化

3、__加热__、___保温__、冷却, 形状, 组织( 结构)

4、__靠右__, __小__

5、__水__ __差__

6、形态不同( 一般Ｓ是细片状, 回火Ｓ是粒状) , 回火

7、回火马氏体、回火屈氏体和回火索氏体

8、球状( 粒状) , 共析、过共析

9、过冷奥氏体的稳定性, 马氏体的含碳量

10、其它条件相同, T8钢( 退火态) 分别在700℃和800℃加热后水冷, 其水冷后的硬度为: 前者低于后者, 硬度不同的原因是

前者仍为退火组织( P) , 后者为淬火组织( M+A′) 。

五、

1——M+A’２——T+M+A’3——B下4——P

低温回火后: 1——M回+A’２——T+M回3——B下4——P 六、

1——过冷A 2——M+A’3——过冷A 4——M+A’5——过冷A’+B下6——M+A’+B下7——B下8——T+过冷A 9——T+过冷A 10——T+M+A’11——P+过冷A 12——P

七、

八、

1、900℃

2、900℃

3、900℃

4、780℃

5、780℃更合适。因为在正常Ac3+30~50℃淬火加热, 限制了奥氏体的含碳量, 获得细小均匀的奥氏体, 淬火后, 减少了残余奥氏体量, 可获得均匀细小的马氏体和未溶粒状渗碳体, 有利于提高硬度和耐磨性。

九、

700℃: F+P, 加热温度＜Ac1, 组织未变化

760℃: M+F+A’, Ac1＜加热温度＜Ac3, 加热得到A+F, 冷却后A →M

850℃: M+A’, 加热温度＞Ac3, 加热得到全部A, 冷却A→M

十、

700℃: P+Fe3CⅡ, 加热温度＜Ac1, 组织未变化

760℃: M+A’+Fe3CⅡ, Ac1＜加热温度＜Accm, 加热得到A+Fe3CⅡ, 冷却后A→M

850℃: M+A’, 加热温度＞Accm, 加热得到全部A, 冷却A→M

十一、

1、再结晶退火

2、完全退火

3、完全退火

4、球化退火

十二、

1、正火

2、球化退火

3、调质

4、完全退火

5、再结晶退火

6、去应力退火

7、调质

8、正火

9、消除灰口铸铁的白口组织, 降低其硬度。退火

10、为到下贝氏体组织。等温淬火

十三、

1——Ｍ＋Ａ＇２——Ｔ＋Ｍ＋Ａ＇３——Ｂ下４——Ｍ回５——Ｐ

十四、

不能。

W18Cr4V钢为高速钢, 工作时切削速度快, 要求高的硬度和热硬性, 故加入了大量的强碳化物形成元素, 形成大量的合金碳化物。只有在极高的加热温度下, 才能使大量的合金碳化物分解, 合金元素与碳溶入奥氏体, 以保证淬火、回火后的二次硬化和高的热硬性。故以一般工具钢的方法确定其淬火加热温度显然不行。

十五、

( 1) 有三种热处理工序:

球化退火: 使钢中的碳化物球状化, 提高钢的塑性、韧性, 改进切削加工性能; 并为随后的淬火作好组织准备, 减小最终热处理时的

变形开裂倾向。

淬火: 获得马氏体组织, 提高钢的强度、硬度和耐磨性

低温回火: 降低钢的淬火应力及脆性, 保持淬火得到的高硬度和高耐磨性

( 2) 1点: A＋未溶粒状碳化物, 2点: 球状P, 3点: A＋未溶粒状碳化物, 4点: M＋未溶粒状碳化物＋A′, 5点: 回火M＋未溶粒状碳化物＋A′

第八章工业用钢

一、解释名词

热硬性

热硬性: 材料在高温时抵抗硬度下降的能力。

二、判断正误

1、×

2、×

3、×

4、√

5、√

6、√

7、√

8、×

9、×

三、选择题

1、ａ

2、ｄ

3、ｂ

四、填空

1、__0.25( 0.3) ～0.5%__, 提高淬透性, 细化晶粒

2、_ P_和__S_

3、预热、淬火温度高( 1270~1280℃) , 油冷或分级淬火, 560℃三次( 多次) 回火

五、

1、载重汽车传动齿轮; 要求齿表面高硬度、高耐磨和良好的抗疲

劳强度, 齿芯部高强韧性。20CrMnTi; 渗碳+淬火+低温回火; 表层: 高碳M回+A’+粒状碳化物心部: 低碳M回+F( 淬透) , 低碳M回+F+T( 未淬透)

2、盘形铣刀; 要求高硬度、高耐磨和良好的热硬性。W18Cr4V 球化退火+高温淬火+三次高温( 560℃) 回火; M回+颗粒状碳化物+A’

3、装载机铲斗齿; 要求抗强烈的冲击磨损。ZGMn13 水韧处理; A

4、车床主轴; 要求轴颈部高硬度和耐磨性, 轴主体良好的综合机械性能。40CrNi; 调质+表面淬火+低温回火; 表面: M回心部: S回六、

一次硬化法: 淬火: 950~1000℃, 回火: 150～180℃使钢具有较好的耐磨性和韧性, 适合重载模具。

二次硬化法: 淬火: 1100～1150℃, 回火: 510～520℃多次回火, 产生二次硬化, 有较高的红硬性和耐磨性, 但韧性较

差。

七、

轻载冷模具一般选用低合金工具钢制作, 如: 9Mn2V、9SiCr等。球化退火的作用是: 降低硬度, 改进切削加工性能, 并为以后的淬火作组织准备; 组织为粒状珠光体。

淬火的作用是: 获得马氏体组织, 以使模具具有高的硬度和耐磨性; 组织为马氏体+碳化物+少量残余奥氏体

低温回火的作用是: 消除淬火应力, 稳定组织, 提高韧性, 保证淬火

后的高硬度和高耐磨性; 组织为回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体;

八、

正火: 消除锻造缺陷, 细化晶粒, 调整硬度, 改进切削加工性能, 850～870℃, 空冷

淬火: 获得高硬度、高耐磨性的马氏体, 为回火做准备, 830～860℃, 油冷

高温回火: 降低脆性, 消除淬火应力, 稳定组织获得良好的综合力学性能, 510～530℃。

使用态的组织: 回火索氏体

九、

退火: 调整硬度, 改进切削加工性能, 心部获得需要的组织: Ｆ＋Ｐ高频表面淬火: 为了得到马氏体组织, 提高零件表面的硬度和耐磨性, 为回火做准备, Ｍ

低温回火: 降低脆性, 消除淬火应力, 稳定组织, 表面保持高硬度和高耐磨性。

室温组织: 表面: 回火马氏体, 心部: Ｆ＋Ｐ

十、

正火: 消除锻造缺陷, 细化晶粒, 调整硬度, 改进切削加工性能, Ｆ＋Ｓ

调质: 获得具有良好综合机械性能的心部组织, 为淬火作组织准备, Ｓ回

轴颈表面感应淬火＋低温回火: 感应淬火为提高轴颈表面的硬度和耐磨性获得马氏体组织; 低温回火是为降低脆性, 消除淬火应力, 稳定组织, 表面保持高硬度和高耐磨性, 表面: Ｍ回, 心部: Ｓ回。

十一

加热特点: 加热温度高( 1270～１280℃) ,其目的是使大量的合金碳化物溶入奥氏体, 以保证淬火、回火后的二次硬化和高的热硬性。高速钢导热性差, 淬火温度又高, 一般需进行1～2次预热, 以避免加热时的变形和开裂。

冷却特点: 缓慢冷却, 油冷或分级淬火, 以减少变形。

回火特点: 多次( 一般三次) 高温回火, 析出特殊碳化物, 并使Ａ＇转变为回火马氏体, 产生二次硬化, 具有高的红硬性, 高的硬度和耐磨性。

十二、

球化退火: 降低硬度, 改进切削加工性能; 为淬火作组织准备

淬火: 获得高硬度、高耐磨性的马氏体, 为回火做准备

低温回火: 降低脆性, 消除淬火应力, 稳定组织, 表面保持高硬度和高耐磨性。

最终组织: Ｍ回＋颗粒状渗碳体＋Ａ＇

十三、

正火: 消除锻造缺陷, 细化晶粒, 调整硬度, 改进切削加工性能

渗碳: 提高表面的含碳量, 为获得表面高硬度和高耐磨性作准备

预冷淬火: 表面获得高硬度、高耐磨性的马氏体, 为回火作准备

低温回火: 降低脆性, 消除淬火应力, 稳定组织, 表面保持高硬度和高耐磨性。

组织: 表层: 高碳M回+A’+粒状碳化物心部: 低碳M回+F( 淬透) , 低碳M回+F+T( 未淬透)

十四、

1、主轴应采用何种材料;

2、热处理工序的作用;

3、轴颈表面和心部的组织。

1、选择调质钢( 45或40Cr)

2、调质: 得回火索氏体组织, 使工件硬度为30～35HRC, 获得具有良好综合机械性能的心部组织; 为淬火作组织准备;

轴颈表面感应淬火: 为提高轴颈表面的硬度和耐磨性获得马氏体组织;

低温回火: 降低脆性, 消除淬火应力, 稳定组织, 表面保持高硬度和高耐磨性,

轴颈表面: Ｍ回, 心部: Ｓ回。

十五、

球化退火: 降低硬度, 改进切削加工性能; 为淬火作组织准备

淬火: 获得高硬度、高耐磨性德尔马氏体, 为回火做准备

低温回火: 降低脆性, 消除淬火应力, 稳定组织, 表面保持高硬度和高耐磨性。

最终组织: Ｍ回＋颗粒状渗碳体＋Ａ＇

十六、

正火: 获得珠光体基体( 或大部分为珠光体) , 细化组织, 提高强度和耐磨性, 为淬火作准备。

去应力退火: 消除: 铸造成型产生的残余内应力

轴颈表面淬火: 为提高轴颈表面的硬度和耐磨性获得马氏体基体组织

低温回火: 降低脆性, 消除淬火应力, 稳定组织, 表面保持高硬度和高耐磨性。

十七、

第九章铸铁

一、解释名词

石墨化石墨化退火球墨铸铁

石墨化: 铸铁组织中石墨的结晶过程。

石墨化退火: 将白口铸铁加热到一定的温度, 在长时间的保温和缓慢冷却过程中, 使渗碳体分解成石墨的工艺。

球墨铸铁: 石墨呈球状的灰口铸铁。

二、判断正误