第二章碳钢-3

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实验三碳钢的热处理

实验三碳钢的热处理一、实验目的1.了解碳素钢的基本热处理(退火、正火、淬火及回火)的工艺方法。

2.研究冷却条件与钢性能的关系。

..3.分析淬火及回火温度对钢性能的影响。

4.学会洛氏硬度计的使用。

二、实验设备和材料设备: 箱式电炉和控温仪表, 洛氏硬度计, 皮手套, 夹钳, 淬火矿物油, 水, 砂纸等。

材料: 45号钢、T12 钢样若干。

三、热处理工艺及其设计碳素钢普通热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。

加热温度、保温时间和冷却速度, 是达到热处理良好效果的最重要工艺参数。

（一）设计、制定热处理工艺规范钢的热处理是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织, 而获得所需性能的一种热加工工艺, 它的基本过程包括: 将钢加热到选定温度, 在该温度下保持一段时间, 然后用选定的速度冷却。

由于工件的成份、形状、大小不同, 所以应该选择不同的加热温度、保温时间和冷却速度。

热处理的工艺参数主要包括: 加热温度、保温时间、冷却速度。

1. 加热温度的选择（1）退火：亚共析钢加热至Ac3+(20(C～30(C)(完全退火)；共析钢, 过共析钢加热至Acl+(20(C～30(C)(球化退火), 得到粒状渗碳体, 硬度降低, 以利切削加工。

由于退化时间较长, 本次不做退火实验。

（2）正火: 亚共析钢加热至Ac3+(30(C～50(C)；过共析钢加热至Accm+ (30(C～50(C)。

即加热到奥氏体单相区。

（3）淬火: 亚共析钢加热至Ac3+(30(C～50(C)；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30(C～50(C)。

（4）回火: 碳素钢淬火后需尽快回火, 按加热温度的不同, 可分为三种:低温回火: 加热温度150(C～250(C, 目的是得到回火马氏体, 降低淬火应力, 减少脆性并保持淬火碳素钢的高硬度。

用于切削工具、冷作模具、滚动轴承等。

中温回火：加热温度350(C～500(C, 目的是得到回火托氏体, 较多地降低淬火应力, 有高的韧性和弹性极限。

汽车材料习题集及答案

汽车材料习题集及答案目录第一章金属材料的力学性能--------------------------------（3）第二章钢铁材料----------------------------------------------------------------（4）第三章有色金属及其合金---------------------------------（8）第四章非金属材料-------------------------------------------------------------（9）第五章汽车零件的选材------------------------------------------------------（11）第六章汽车燃料---------------------------------------------------------------（11）第七章车用润滑油及特种液------------------------------------------------（13）第八章汽车轮胎---------------------------------------------------------------（15）第九章汽车美容材料---------------------------------------------------------（16）习题答案------------------------------------------------------------------------（16）第一章金属材料的力学性能一、名词解释1.金属的使用性能：1.指金属材料在正常使用条件下所具备的性能。

它包括力学、物理、化学三方面的性能2.金属的工艺性能：指机械零件在制造加工过程中，金属材料所具备的性能。

它包括铸造、压力加工、焊接、切削、热处理等加工过程中的性能。

传热学第二章热传导习题

传热学第二章热传导习题一、名词解释1．温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。

一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。

2．等温面(线)：由物体内温度相同的点所连成的面（或线）。

3．温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。

4．热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于1 K／m的温度梯度作用下产生的热流密度。

热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热能力的大小。

5．导温系数：材料传播温度变化能力大小的指标。

6．稳态导热：物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。

7．非稳态导热：物体中各点温度随时间而改变的导热过程。

8．傅里叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。

9．保温(隔热)材料：λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)的材料。

10．肋效率：肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。

11．接触热阻：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻。

12．定解条件(单值性条件)：使微分方程获得适合某一特定问题解的附加条件，包括初始条件和边界条件。

二、填空题1．导热基本定律是_____定律，可表述为。

（傅立叶，）2．非稳态导热时，物体内的_____场和热流量随_____而变化。

（温度，时间）3．导温系数的表达式为_____，单位是_____，其物理意义为_____。

（a=λ/cρ,m2/s,材料传播温度变化能力的指标）4．肋效率的定义为_______。

（肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。

）5．按照导热机理，水的气、液、固三种状态中_______态下的导热系数最小。

（气）6．一般，材料的导热系数与_____和_____有关。

（种类，温度）7．保温材料是指_____的材料.（λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)）8．已知材料的导热系数与温度的关系为λ＝λ0(1+bt)，当材料两侧壁温分别为t1、t2时，其平均导热系数可取下的导热系数。

第二章铁碳合金第三节铁碳合金状态图

L
6.67％
1538℃
A
铁碳合金状态图 2
D
Y
A+Y Y +Fe3CⅠ
C F 1148℃ 912℃ G
A
A3
F+A
P S
E
Fe3C
Acm
A+Fe3CⅡ A+Fe3CⅡ+L’ L’ L’ +Fe3CⅠ
K
727℃
F
F+P
Q
C％ 0.218%
P
P+Fe3CⅡ
P+Fe3CⅡ+L’’
L’’
L’’ +Fe3CⅠ
2013-7-25
1-3 铁碳合金状态图
7
铁碳合金状态图的作用

铁碳合金状态图主要是用来分析铁碳合金的成分、温度、组织三者之间的关系。
当含碳量增加时，铁素体的比例减少，珠光体比例
增大，故而碳钢的机械强度和硬度增大，塑性和韧性降低；当含碳量超过0.9%时，碳钢中C的含量增多，硬度增加，强度、塑性、韧性均下降；当温度一定时，控制了碳钢的含碳量就控制了碳钢的组织和性能；碳钢的机械性能又决定了碳钢的用途。
过共析钢结晶过程
液态金属冷却至点1时开始生成A晶核；冷却至点2后，液体金属全部结晶为A；冷却至点3后，在GS至PSK间随温度下降不断析出Fe3CⅡ，同时剩余A中的含碳量沿ES 线不断减少而得到珠光体P。

2013-7-25
1-3 铁碳合金状态图
22
共晶生铁结晶过程
冷却至点1时发生共晶反应生成莱氏体Ld；点1至点2间的莱氏体称为高温莱氏体L d ；冷却至点3后则称为低温莱氏体L d’。

西安交大复试机械工程材料

沈莲主编《机械工程材料》（第2版）习题与思考题第一章机械零件的失效分析1. 何谓失效？零件失效方式有哪些？2. 静载性能指标有哪些？并说明它们各自的含义。

3. 过量弹性变形、过量塑性变形而失效的原因是什么？如何预防？4. 何谓韧性断裂和脆性断裂的因素的哪些？5. 何谓冲击韧性？如何根据冲击韧性来判断材料的低温脆性倾向？6. 何谓断裂韧性？如何根据材料的断裂韧度KIC、零件的工作应力σ和零件中裂纹半长度a 来判断零件是否会发生低应力脆断？7. 压力容器钢的1000s MPa s =，1/2170IC K MPa m =；铝合金的400s MPa s =，1/225IC K MPa m =。

试问这两种材料制作压力容器时发生低应力脆断时裂纹的临界尺寸各是多少（设裂纹的几何形状因子Y =8. 说明典型疲劳断口的特征。

如何根据疲劳断口形态大致判断：1）循环应力大小；2）应力特循环周次多少；3）应力集中程度大小。

9. 疲劳抗力指标有哪些？影响疲劳抗力的因素有哪些？10.磨损失效类型有几种？如何防止零件的各类磨损失效？11.腐蚀失效类型有几种？如何防止零件的各类磨损失效？12.何谓蠕变极限和持久强度？零件在高温下的失效形式有哪些？如何防止？13.有一根轴向尺寸很大的轴，在500℃温度下工作，承受交变扭转载荷和交变弯曲载荷，轴颈处承受摩擦力和接触应力，试分析此轴的失效形式可能有哪几种？设计时需要考核哪几个力学性能指标？第二章碳钢1. 何谓过冷度?为什么结晶需要过冷度?它对结晶后晶粒大小有何影响?2. 何谓晶体、单晶体、多晶体、晶体结构、点阵、晶格、晶胞?3. 金属中常见的晶体结构类型有哪几种?α-Fe、γ-Fe、A1、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn 各属何种晶体结构?4. 何谓同素异构转变?纯铁在常压下有哪几种同素异构体?各具有何种晶体结构?5. 实际晶体中的晶体缺陷有哪几种类型?它们对晶体的性能有何影响?6. 固溶体和化合物有何区别?固溶体类型有哪几种? Si、N、Cr、Mn、Ni、B、V、Ti、W 与铁和碳形成何种固溶体或化合物?7. 何谓匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变、固溶体的二次析出转变?根据Fe-Fe 3C 相图写出它们的转变反应式，并说明转变产物的名称、形态及对铁碳合金力学性能的影响。

GB50236-98_焊接要求规范[1]

现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GBJ236－82目录第一章总则第一节概述第二节一般规定第二章碳素钢及合金钢的焊接第一节材料第二节焊前准备第三节焊接工艺要求第四节焊前预热及焊后热处理第三章铝及铝合金的焊接第一节材料第二节焊前准备第三节焊接工艺要求第四章铜及铜合金的焊接第一节材料第二节焊前准备第三节焊接工艺要求第五章焊接工艺试验第一节试验原则第二节试验要求第三节试验评定第六章焊工考试第一节一般规定第二节焊工操作技能考试第三节附则第七章焊接检验第一节焊接前检查第二节焊接中间检查第三节焊接后检查第四节焊接工程交工验收附录附表1附表1-1附表1-2附表2附表3附表4附表5附表6附表7附表8附表9附表10附表11附表12附表13附表14附表15编制说明主编部门：化学工业部批准部门：国家基本建设委员会实行日期：1982年8月1日国家基本建设委员会文件(82)建发施字25号关于颁发《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》的通知国务院有关部、总局，各省、市、自治区建委，基建工程兵：由我委委托化学工业部负责组织有关单位编写的《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》，经有关部门会审,现批准为国家标准施工及验收规范，编号为GBJ236—82，自一九八二年八月一日起实行。

本规范由化学工业部基建局管理和解释。

一九八二年一月二十日第一章总则第一节概述第1.1.1条为指导设备和工业管道的焊接工程特制定本规范。

它适用于石油、化工、电力、冶金、机械和轻纺等行业工程建设的施工现场。

第1.1.2条本规范适用于碳素钢(含碳量小于或等于0.3%)、合金钢(普通低合金结构钢、低温用钢、耐热钢及奥氏体不锈钢)、铝及铝合金(工业纯铝及防锈铝合金)、铜及铜合金(紫铜及黄铜)的手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊和氧－乙炔焊。

第 1.1.3条用于现场焊接作业的其他标准和设计文件中的技术要求和规定，不得低于本规范。

第1.1.4条焊接作业的安全技术、劳动保护等应按现行有关规定执行。

碳钢钝化现象实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 研究碳钢在阳极极化过程中钝化现象的产生机理。

2. 探究不同电解液、电流密度、温度等因素对碳钢钝化现象的影响。

3. 分析钝化膜的成分和结构，了解钝化膜的形成过程。

二、实验原理碳钢在阳极极化过程中，当电位达到一定值时，会发生钝化现象。

钝化是指金属表面形成一层致密的氧化膜，从而阻止金属继续发生腐蚀。

钝化膜通常由金属氧化物、水合氧化物等组成，其成分和结构受多种因素影响。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：碳钢电极（Φ10mm×100mm）2. 实验仪器：电化学工作站、三电极体系（碳钢电极、铂电极、饱和甘汞电极）、数字万用表、恒温箱、磁力搅拌器四、实验方法1. 准备实验溶液：将0.5mol/L的硫酸亚铁溶液作为电解液，并控制溶液温度为25℃。

2. 设置三电极体系：将碳钢电极作为工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极。

3. 改变实验条件：分别设置不同的电流密度（0.1A/dm²、0.5A/dm²、1A/dm²）和温度（25℃、40℃、60℃）。

4. 测量电位：在电化学工作站上，以0.01V/s的扫描速度，从开路电位开始扫描至-1.0V，记录电位变化曲线。

5. 分析钝化膜：采用X射线光电子能谱（XPS）分析钝化膜的成分和结构。

五、实验结果与分析1. 随着电流密度的增加，碳钢电极的钝化电位逐渐降低。

在0.1A/dm²的电流密度下，钝化电位约为-0.6V；在1A/dm²的电流密度下，钝化电位约为-0.8V。

2. 随着温度的升高，碳钢电极的钝化电位逐渐升高。

在25℃的温度下，钝化电位约为-0.6V；在60℃的温度下，钝化电位约为-0.4V。

3. 通过XPS分析，发现钝化膜主要由Fe2O3、Fe3O4和FeO组成，其中Fe2O3含量最高。

六、结论1. 碳钢在阳极极化过程中，随着电流密度和温度的增加，钝化电位逐渐降低，表明钝化现象更容易发生。

机械设计习题及答案(邱宣怀)

机械设计习题及答案第一篇总论第一章绪论一．分析与思考题1-1 机器的基本组成要素是什么?1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。

1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。

第二章机械设计总论一．选择题2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______。

(1) 专用零件的部件 (2) 在高速，高压，环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 (3) 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 (4) 标准化的零件和部件2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。

其中有_____是专用零件。

(1) 3种 (2) 4种 (3) 5种 (4) 6种2-3变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意_____来描述。

(1) 一个 (2) 两个 (3) 三个 (4) 四个2-4 零件的工作安全系数为____。

(1) 零件的极限应力比许用应力 (2) 零件的极限应力比零件的工作应力(3) 零件的工作应力比许用应力 (4) 零件的工作应力比零件的极限应力2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。

(1) 屈服点 (2) 疲劳极限 (3) 强度极限 (4) 弹性极限二．分析与思考题2-1 一台完整2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?2-2 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?2-3 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?2-4 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些?2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么?2-6 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?第三章机械零件的强度一．选择题3-1 零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之_____。

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0.77%
1538 A
0.09
L+ B 1495 J 0.17
0.53
1394 N
H +
L L+ E C L+Fe3 C
D
1227
912 G Fe3C(III) P P P PFe3C(II) PFe3C(II)+Ld' Ld' Ld'+Fe3C(I) S Fe3C(II) Fe3C(II)+Ld Ld Ld+Fe3C(I)
0.53
1394 N
H +
L L+ E C L+Fe3 C
D
1227
912 G Fe3C(III) P P P PFe3C(II) PFe3C(II)+Ld' Ld' Ld'+Fe3C(I) S Fe3C(II) Fe3C(II)+Ld Ld Ld+Fe3C(I)
1538 A
0.09
L+ B 1495 J 0.17
0.53
1394 N
H +
L L+ E C L+Fe3 C
D
1227
912 G Fe3C(III) P P P PFe3C(II) PFe3C(II)+Ld' Ld' Ld'+Fe3C(I) S Fe3C(II) Fe3C(II)+Ld Ld Ld+Fe3C(I)
合理选材
低碳钢(0.1-0.25%) 塑性、韧性好建筑结构、容器中碳钢(0.25-0.6%) 强度、塑性、韧性好轴类零件高碳钢(0.6-1.3%) 高硬度、耐磨工具类零件白口铁（2.11-6.69%）高硬度、耐磨、高脆性不受冲击的耐磨件
2、为制定热加工工艺提供依据铸造：1)分析铸造性能优劣；2)确定铸造温度（过热度）；锻造：1)确定锻造温度；2)分析加热缺陷；焊接：1)分析焊接组织；2)分析焊接缺陷和应力；热处理：确定热处理加热温度；
WFe3CII=1-92.7%=7.3%
2.11%
1538 A
0.09
L+ B 1495 J 0.17
0.53
1394 N
H +
L L+ E C L+Fe3 C
D
1227
912 G Fe3C(III) P P P PFe3C(II) PFe3C(II)+Ld' Ld' Ld'+Fe3C(I) S Fe3C(II) Fe3C(II)+Ld Ld Ld+Fe3C(I)
某优质碳素结构钢在显微镜下观查到某钢的金相组织F和P各占50%，此钢的碳含量是多少？
WP=(X-0.0218)/(0.77-0.0218)=50% X＝0.4 %
F 1148
K 727
Q Fe 0.0218
0.77 2.11 4.3 6.69
Fe3C
过共析钢（ 0.77%<C<2.11% ）
L→
L+A→
A→
A+ Fe3CⅡ→ P+ Fe3CⅡ
Wc＝1.2％时
相组成: WF=(6.69-1.2)/6.69
=82% 组织组成：WP=(6.69-1.2)/ (6.69-0.77)=92.7%
2，合金工艺性能与相图的关系
铸造性能:共晶成分或接近共晶成分

流动性：结晶间隔越大，流动性越差；缩孔倾向：结晶间隔越大，分散缩孔多；
塑性：单相组织塑性好；两相混合物塑性差。
热处理性能：在相图中存在如下变化的合金才能进行热处理： a）同素异构转变； b）共析转变； c）固溶度变化。
课堂讨论：
Fe3C(II)+Ld
Ld
Ld+Fe3C(I) K 727
A1
PFe3C(II) PFe3C(II)+Ld' Ld' Ld'+Fe3C(I)
Q Fe 0.0218
0.77 2.11 4.3 6.69
Fe3C
六、合金性能与相图的关系
1，合金使用性能与相图的关系合金形成单相固容体时：溶质量↑ ，硬度、强度↑ 电导率↓ 合金形成两相混合物时：成分变化，合金强度、硬度、电导率在两个组分间线性变化，对共晶和共析成分合金，其性能还与两组成相的致密程度有关，组织越细，性能越好。
WFe3CI=29.3%
1538 A
0.09
L+ B 1495 J 0.17
0.53
1394 N
H +
L L+ E C L+Fe3 C
D
1227
912 G Fe3C(III) P P P PFe3C(II) PFe3C(II)+Ld' Ld' Ld'+Fe3C(I) S Fe3C(II) Fe3C(II)+Ld Ld Ld+Fe3C(I)
F 1148
K 727
Q Fe 0.0218
0.77 2.11 4.3 6.69
Fe3C
共析钢（C＝0.77%） L→L+A→A→P
Wc＝0.44％时相组成：WF= (6.69-0.77)/6.69=88.4 组织组成：WP=100%
1.2%
1538 A
0.09
L+ B 1495 J 0.17
Q Fe 0.0218
0.77 2.11 4.3 6.69
Fe3C
过共晶白口生铁（4.3%<C<6.69%）： L→L+ Fe3CⅠ→Ld+ Fe3CⅠ→Ld′+ Fe3CⅠ
Wc=5.0%时相组成：WF=(6.69-5.0)/6.69=25.3% 组织组成 WLd’=(6.69-5.0)/(6.69-4.3)=70.7%
WP=(6.69-2.11)/(6.69-0.77)*(140.6%)=59.4%*77%=45.7%
WFe3CII=1-40.6%-45.7%=13.7%
4.3%
1538 A
0.09
L+ B 1495 J 0.17
0.53
1394 N
H +
L L+ E C L+Fe3 C
D
1227
912 G Fe3C(III) P P P PFe3C(II) PFe3C(II)+Ld' Ld' Ld'+Fe3C(I) S Fe3C(II) Fe3C(II)+Ld Ld Ld+Fe3C(I)
F 1148
K 727
Q Fe 0.0218
0.77 2.11 4.3 6.69
Fe3C
Wc＝2.11％时相组成：WF=(6.69-2.11)/6.69=68.5%
组织组成：WP=(6.69-2.11)/(6.69-0.77)=77%
WFe CII=1-WF=23%
3
3.0%
1538 A
0.09
四、碳含量对Fe-C合金组织和性能的影响
1、碳含量对平衡组织的影响
0.02% 0.40% 0.77% 1.2% 2.11% 3.0% 4.3% 5.0%
1538 A
0.09
L+ B 1495 J 0.17
0.53
1394 N
H +
L L+ E C L+Fe3 C
D
1227
912 G Fe3C(III) P P P PFe3C(II) PFe3C(II)+Ld' Ld' Ld'+Fe3C(I) S Fe3C(II) Fe3C(II)+Ld Ld Ld+Fe3C(I)
C含量的增加 Fe3C 分布和形态发生变化
铁素体晶界薄片
珠光体中的层片状
沿原奥氏体晶界分布的网状
莱氏体中的基体
分布在莱氏体上的粗大片状
碳含量的增加对机械性能的影响
F↓ Fe3C↑ HBS↑ σ b↑ ↓ ↓
y↓
ak ↓
五、Fe-Fe3C相图的实际应用
1、为选材提供依据：
碳含量对组织和性能的影响规律
F 1148
K 727
Q Fe 0.0218
0.77 2.11 4.3 6.69
Fe3C
共晶白口铁（C＝4.3%） L→Ld→Ld′
相组成：WF=(6.69-4.3)/6.69 =35.7% 组织组成：Ld’=100%
5.0%
1538 A
0.09
L+ B 1495 J 0.17
0.53
1394 N
L+ B 1495 J 0.17
0.53
1394 N
H +
L L+ E C L+Fe3 C
D
1227
912 G Fe3C(III) P P P PFe3C(II) PFe3C(II)+Ld' Ld' Ld'+Fe3C(I) S Fe3C(II) Fe3C(II)+Ld Ld Ld+Fe3C(I)
F 1148
K 727
Q Fe 0.0218
0.77 2.11 4.3 6.69
Fe3C
0.01%
1538 A
0.09
L+ B 1495 J 0.17
0.53
1394 N
H +
L L+ E C L+Fe3 C