工程材料课后习题(1)
工程材料 习题及答案
工程材料作业答案作业1 材料结构基础1.实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷?它们对性能有什么影响?实际金属晶体存在点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
（1）点缺陷使周围晶格发生畸变，提高晶体内能量，降低电导率，提高强度；（2）线缺陷越多，其运动越困难，材料的强度、硬度越高，脆性越大，塑性越差；（3）面缺陷越多，晶粒越细，强度越高，塑性也越好；（4）体缺陷：孔洞影响材料的力学、光学、热学性能；裂纹影响材料的力学性能；夹杂影响材料的力学、光学、电学性能。
2.金属常见的3种晶体结构是什么？画出结构示意图。
（1）体心立方（bcc）（2）面心立方（fcc）（3）密排六方（hcp）3.按价键结构对材料进行分类，简述各类材料的性能特点。
种类价键结构性能特点金属材料金属键有光泽、塑性、导电、导热、较高强度和刚度无机非金属材料离子键、共价键耐高温、高强、脆、无塑性高分子材料共价键、分子键密度小、热胀性大、耐磨耐腐、易老化复合材料取决于组成物结合键比强度和比模量搞、抗疲劳、高温减震性能好4.简述构成材料的5种化学键及其对一般性能的影响。
离子键，共价键，金属键，范德华力，氢键。
（1）离子键组成的离子晶体硬度高，强度高，脆性大，绝缘，塑性差；（2）由共价键组成的晶体熔点高，强度高，脆性大；（3）由金属键组成的金属有：a.良好的导电、导热性；b.良好的塑性变形能力；c.不透明、呈现金属光泽；d.电阻随温度升高而增大；（4）由分子键组成的材料熔点低、硬度低、绝缘；（5）有氢键的材料熔点沸点比分子晶体高。
5.简述钢的3种热力学平衡相。
（1）铁素体：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。
铁素体由于溶碳量小，力学性能与纯铁相似。
塑性、冲击韧性较好，强度、硬度较低；（2）奥氏体：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
奥氏体的强度、硬度较低，但有良好的塑性；（3）渗碳体：铁碳组成的具有复杂斜方结构的间隙化合物。
渗碳体硬度高，塑性和韧性很低。
6.什么是钢的珠光体、屈氏体、索氏体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体？珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的？1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为5%-10%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。
2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04%,S≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。
3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？奥氏体稳定化元素, 主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？1) 碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。
2) 形成碳化物的规律a) 合金渗碳体—— Mn与碳的亲和力小，大部分溶入α-Fe或γ-Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe）3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体b) 合金碳化物——Mo、W 、Cr含量高时，形成M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6 Fe2W21C6)合金碳化物c) 特殊碳化物——Ti 、V 等与碳亲和力较强时i. 当rc/rMe<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）MC、M2C。
ii. 当rc/rMe>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。
★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度；3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。
工程材料作业习题及答案全
1、下列各种工件应该采用何种硬度实验方法来测定其硬度？锉刀、黄铜轴套、供应状态的各种非合金钢材、硬质合金刀片、耐磨工件的表面硬化层、调质态的机床主轴。
2、已知Cu（f.c.c）的原子直径为2.56A，求Cu的晶格常数a，并计算1mm3Cu中的原子数。
3、已知金属Ａ（熔点６００℃）与金属Ｂ（熔点５００℃）在液态无限互溶；在固态３００℃时Ａ溶于Ｂ的最大溶解度为３０％，室温时为１０％，但Ｂ不溶于Ａ；在３００℃时，含４０％Ｂ的液态合金发生共晶反应。
求：①作出Ａ－Ｂ合金相图（请用尺子等工具，标出横纵座标系，相图各区域名称，规范作图）②写出共晶反应式。
③分析２０％Ａ，４５％Ａ，８０％Ａ等合金的结晶过程，用结晶表达式表达。
４．一个二元共晶反应如下：Ｌ（７５％）←→α（１５％Ｂ）＋β（９５％Ｂ）（１）计算含５０％Ｂ的合金完全凝固时①初晶α与共晶（α＋β）的重量百分数。
②α相和β相的重量百分数。
③共晶体中的α相和β相的重量百分数。
（２）若显微组织中，测出初晶β相与（α＋β）共晶各占一半，求该合金的成分。
５．有形状，尺寸相同的两个Ｃｕ－Ｎｉ合金铸件，一个含Ｎｉ９０％，另一个含Ｎｉ５０％，铸件自然冷却，问哪个铸件的偏析严重，为什么？1.何谓铁素体，奥氏体，渗碳体，珠光体和莱氏体，它们的结构，组织形态，性能等各有何特点？2.分析含碳量为0.3%，1.3%，3.0%和5.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。
3.指出下列名词的主要区别：一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体和共析渗碳体。
4.写出铁碳合金的共晶反应式和共析反应式。
5.根据铁碳相图：①分析0.6%C的钢室温下的组织，并计算其相对量。
②分析1.2%C的钢室温下的相组成，并计算其相对量。
③计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大含量。
6．对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93%，问此钢的含碳量大约为多少？7．依据铁碳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0.4%的钢硬度高。
工程材料习题与辅导第四版答案(1)(1)
c. 10％
(8)铁素体的机械性能特点是
a．强度高、塑性好、硬度低 硬度低
b. 强度低、塑性差、
c．强度低、塑性好、硬度低
(9)面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是
a.﹛100﹜
b.﹛111﹜
c.﹛110﹜
(10)体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是
a．〈100〉
b．〈111〉
c.〈110〉
(5) 典型铸锭结构的三个晶区分别为( 表面细晶区 )、( 柱 状晶区 )和（ 中心等轴晶 ）。
(6) 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( 高 )。
(7) 固溶体出现枝晶偏析后，可用(扩散退火)加以消除。
(8) 一合金发生共晶反应，液相 L 生成共晶体( )。共晶 反应式为( L—（α+β）)，共晶反应的特点是( 在恒温下进行， 三相共存 )。
(19) 用光学显微镜观察，上贝氏体呈( 氏体呈( 黑色针状 )状。
羽毛
)状，下贝
(20) 马氏体的显微组织形态主要有（ 板条状 ）、（ 针状 ） 两种。其中（ 板条马氏体 ） 的
韧性较好。
.6
一、填空
(21)钢的淬透性越高，则其 C 曲线的位置越（ 靠右 ）, 说明临界冷却速度越（ 小 ）
(22)马氏体是一种( 铁 )磁相，在磁场中呈现磁性；而奥 氏体是一种( 顺 )磁相，在磁
(12) 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体体积分 数为 80%，则此钢的碳的质量 分数为( 0.62%C )。
(13) 钢在常温下的变形加工称为( 冷 )加工，而铅在常 温下的变形加工称为( 热 )加工
(14) 造成加工硬化的根本原因是( 性变形抗力增加 )。
位错运动受阻,引起塑
工程材料与成形技术基础课后部分习题及答案
第一章2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：①45钢，②铝青铜，③35钢，④硬铝，⑤纯铜。
试问：（1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？（2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？（3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？答：（1）①45钢：弹性变形②铝青铜：塑性变形③35钢：屈服状态④硬铝：塑性变形⑤纯铜：断裂。
（2）不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=ζ/ε可以看出在同样的条件下45钢的弹性模量要大，所以不能减少弹性变形。
（3）能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处在弹性或塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低于35钢，所以能减少塑性变形。
4．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？σb 、σｓ、σ0.2、σ-1、δ、αｋ、HRC、HBS、HBW答：σｂ抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。
σs屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最低应力。
σ0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。
σ-1疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳断裂的交变应力值。
δ伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。
HRC洛氏硬度，表示用金刚石圆锥为压头测定的硬度值。
HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。
HBW布氏硬度，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。
8．什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象称为固溶强化。
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
9．将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图1-80所示温度T1，求此时：（1）两相的成分；（2）两相的重量比；（3）各相的相对重量（4）各相的重量。
工程材料课后答案(部分)
热固性: 聚合物加热加压成型固化后，不能再加热熔化和软化，称为热固性。
柔性: 在拉力作用下，呈卷曲状或线团状的线型大分子链可以伸展拉直，外力去除后，又缩回到原来的卷曲状和线团状。这种能拉伸、回缩的性能称为分子链的柔性。
解: r原子=34a=34×2.87×10-10≈1.24×10-10(m)
43πr3原子×2a3=43π34a3×2a3≈0.68=68%
(5) 在常温下,已知铜原子的直径d=2.55×10-10m，求铜的晶源自常数。 解: r原子=24a
(4) γ-Fe的一个晶胞内的原子数为（4个) .
(5) 高分子材料大分子链的化学组成以（C、H、O）为主要元素，根据组成元素的不同，可分为三类，即（碳链大分子) 、 (杂链大分子）和（元素链大分子) .
(6) 大分子链的几何形状主要为（线型) 、 (支化型）和（体型) 。热塑性聚合物主要是（线型和支化型）分子链，热固性聚合物主要是（体型）分子链。
答: ab段为右螺型位错。
bc段为刃型位错，半原子面过bc线且垂直于纸面，在纸面外。
cd段为混合位错。
de段为左螺型位错。
ea段为刃型位错，半原子面过ea线且垂直于纸面，在纸面里。 (8) 什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？
答: 形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
(7) 高分子材料的凝聚状态有（晶态) 、 (部分晶态）和（非晶态）三种。
(8) 线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是（玻璃态) 、 (高弹态）和（粘流态) .
(9) 与金属材料比较，高分子材料的主要力学性能特点是强度（低) 、弹性（高) 、弹性模量（低）等。
2-机械工程材料 课后答案 西北工业大学
工程材料习题 <习题一>1、抗拉强度是材料在破断前所能承受的最大应力。
屈服强度是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力。
塑性是指材料在载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力韧性材料变形时吸收变形力的能力硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标材料表面抵抗更硬物体压入的能力。
刚度材料抵抗弹性变形的能力。
疲劳强度经无限次循环而不发生疲劳破坏的最大应力。
冲击韧性材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
断裂韧性材料抵抗裂纹扩展的能力。
2 、材料的弹性模量与塑性无关。
3 、四种不同材料的应力应变曲线试比较抗拉强度屈服强度刚度和塑性。
由大到小的顺序抗拉强度 2 、 1 、 3 、 4 。
屈服强度 1 、 3 、 2 、 4 。
刚度 1 、 3 、 2 、 4 。
塑性 3 、 2 、 4 、 1 。
4、常用的硬度测试方法有几种这些方法测出的硬度值能否进行比较布氏、洛氏、维氏和显微硬度。
由于各种硬度测试方法的原理不同所以测出的硬度值不能直接进行比较。
5、以下工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度1锉刀洛氏或维氏硬度2黄铜轴套布氏硬度3供应状态的各种碳钢钢材布氏硬度4硬质合金刀片洛氏或维氏硬度5耐磨工件的表面硬化层显微硬度6、反映材料承受冲击载荷的性能指标是什么不同条件下测得的这些指标能否进行比较怎样应用这些性能指标冲击功或冲击韧性。
由于冲击功或冲击韧性代表了在指定温度下材料在缺口和冲击载荷共同作用下脆化的趋势及其程度所以不同条件下测得的这种指标不能进行比较。
冲击韧性是一个对成分、组织、结构极敏感的参数在冲击试验中很容易揭示出材料中的某些物理现象如晶粒粗化、冷脆、热脆和回火脆性等故目前常用冲击试验来检验冶炼、热处理以及各种加工工艺的质量。
此外不同温度下的冲击试验可以测定材料的冷脆转变温度。
同时冲击韧性对某些零件如装甲板等抵抗少数几次大能量冲击的设计有一定的参考意义。
7、疲劳破坏时怎样形成的提高零件疲劳寿命的方法有哪些产生疲劳断裂的原因一般认为是由于在零件应力集中的部位或材料本身强度较低的部位如原有裂纹、软点、脱碳、夹杂、刀痕等缺陷在交变应力的作用下产生了疲劳裂纹随着应力循环周次的增加疲劳裂纹不断扩展使零件承受载荷的有效面积不断减小当减小到不能承受外加载荷的作用时零件即发生突然断裂。
材料工程基础习题 (1)
3-17 （如图）输水管路三通各段的直径为：d1=400mm,d2=300mm,d3=200mm,流量Q1=500 l/s, Q2=300 l/s,Q3=200 l/s,压力表读数p g=77KN/m2,求另外两管段的压力？（不计损失，三通水平放置）（68.89KN/m2,57.64KN/m2）3-21 （如图）一虹吸管直径100mm各管段垂直距离如图，求流量，A、B点压力，画管道总水头线，不计水头损失。
（0.0738m2/s）题3-17图题3-21图4-3 已知管径d=150mm，流量Q=15 l/s,液体温度为10℃，其运动粘性系数v=0.415cm2/s,试确定：○1在此温度下的流动状态；○2在此温度下的临界流速；○3若过流断面积改为面积相等的正方形管道，则其流态如何？4-15直径d=300mm的铁皮风管，通过20℃空气，平均流速V=20m/s，沿程压力损失△p=5mm 水柱，若流速加大一倍，沿程压力损失将增大为多少？（16.82mm水柱）4-18（如图）水泵抽水系统，流量Q=0.0628m3/s水的粘度ν=1.519×10-6㎡/s,管径d=200mm,ε=0.4mm,h1=3m,h2=17m,h3=15m,l2=12m,各处局部系数ζ1=3，ζ2（直角弯管d/R=0.8）,ζ3(光滑折管θ=30⁰)，ζ4=1.求：1）管道的沿程阻力系数λ（用莫迪图）2）水泵的扬程H。
3）水泵的有效功率Nε。
(Nε=γQH) （21.99m,13.54Kw）题4-18图题4-22图4-21 如图所示，管路由油库将油放出，出口处为大气压力。
已知H=9m,l1=l2=50m,d=0.1m, λ=0.02,局部阻力系数：进口ζ1=0.5，弯头ζ2=0.5，阀门ζ3=3.0，求：○1管中流量;○2画出管路总水头线及测压管水头线；○3若下游是流入另一个油池如图（b）,上下游池面高度差为9m，则上述两项结果将如何？（0.021m3/s）4-22 虹吸管自水箱吸引水流入大气。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、试分析说明铁素体钢、奥氏体钢、莱氏体钢的形成原因。
答：①某些合金元素的加入会是奥氏体区缩小，特别是Cr、Si含量高时将限制奥氏体区，甚至完全消失，使得室温下只有单相铁素体组织存在。
如高Cr含量的铬不锈钢。
②某些合金元素的加入会使奥氏体相区扩大，特别是Ni、Mn。
当钢中加入大量这类元素时，甚至可使A1、A2、Acm线将至室温一下，从而获得在室温下只有单相奥氏体存在的所谓奥氏体钢。
如高Mn含量的耐磨钢。
③大部分合金元素可使Fe-Fe3C相图中E点左移，因此，含碳量相同的碳钢和合金钢具有不同的显微组织。
某些高碳合金钢中就会出现莱氏体组织，称为莱氏体钢。
如高速钢。
3、试根据合金元素与碳的相互作用进行分类，并指出：（1）哪些元素是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？Ti、V、Cr、Mo、W、Mn、Zr、Nb;Co、Ni、Cu、B、Al、Si（2）哪些元素为弱碳化合物形成元素？性能特点如何？Mn除少量可溶于渗碳体中形成合金渗碳体外，几乎都溶于铁素土和奥氏体中（3）哪些元素为强碳化物形成元素？性能特点如何？答：Ti、V、Zr、Nb；和碳有极强的亲和力，只要有足够的碳，在适当的条件下，节能形成他们自己特殊的碳化物，仅在缺少碳的情况下，才以原子状态溶于固溶体中。
（4）何为合金渗碳体，与渗碳体相比，其性能如何？合金元素溶于渗碳体中即为合金渗碳体。
铁原子可以被其他金属原子所置换，形成以间隙化合物为基体的固溶体，一般把它们称为合金渗碳体。
5、合金元素提高钢挥霍稳定性的原因是什么？常用以提高回火稳定性的回火稳定性的合金元素有哪些？答是指钢对回火时发生软化过程的抵抗能力。
由于合金元素强碳化物形成元素能使铁、碳原子扩散速度减慢，使淬火钢回火加热时马氏体不易分解，析出的碳化物也不易聚集长大，保持一种较细小、分散的组织状态，。
合金元素在回火过程中推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才开始分解和转变）;提高铁元素的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度，从而使钢的硬度随回火温度的升高而下降的程度减弱，即提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。
6、分析碳及合金元素在低合金高强度钢中的作用，提高低合金高强度钢韧性的途径是什么？答：（1）碳的质量分数一般低于0.2%，以保证良好的焊接性、冷成型性和低温韧性；（2）合金元素以Mn为主（国外以Cr、Ni为主），锰的质量分数最高可达1.8%，并辅以少量的V、Ti、Mo、Nb、B等元素。
合金元素主要作用是强化铁素体，细化铁素体晶粒，使钢的强度与韧性都得到改善；（3）长加入少量的P、Cu元素以提高钢的耐大气腐蚀能力；（4）部分钢中加入少量的稀土元素，以减少钢中有害杂质的影响，改善夹杂物的形状和分布，从而提高钢的工艺性能和机械性能；（5）对S、P的质量分数要求不太高，可使用平炉或转炉生产，十分经济。
途径：第313页最后七行8、有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么意义？答：所有的合金元素（Mn、P、N、C除外）都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用，但作用的强弱程度有所不同。
一些强碳化物形成元素，如Ti、Nb、V、Zr等都有强烈阻止奥氏体晶粒长大的作用。
（好处）：能够细化晶粒，从而使钢具有良好的强韧度配合，提高了钢的综合力学性能9、就合金元素对铁素体力学性能、碳化物形成倾向、奥氏体晶粒长大倾向、淬透性、回火稳定性和回火脆性等几个方面总结下列元素的作用：Si、Mn、Cr、Mo、W、V、Ni。
答：Si：①S i是铁素体形成元素，固溶强化效果显著；（强度增加，韧性减小）②Si是非碳化物形成元素，钢中的碳活度，所以含Si钢的脱C倾向和石墨化倾向较大；③Si量少时，如果以化合物形式存在，则阻止奥氏体晶粒长大，从而细化A晶粒，同时增大了钢的强度和韧性；④Si提高了钢的淬透性，使工件得到均匀而良好的力学性能。
在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。
⑤Si提高钢的低温回火稳定性，使相同回火温度下的合金钢的硬度高于碳钢；⑥Si能够防止第一类回火脆性。
Mn: ①Mn强化铁素体，在低合金普通结构钢中固溶强化效果较好；（强度增加，韧性减小）②Mn是奥氏体形成元素，促进A晶粒长大，增大钢的过热敏感性；③Mn使A等温转变曲线右移，提高钢的淬透性；④Mn 提高钢的回火稳定性，使相同回火温度下的合金钢的硬度高于碳钢；⑤M n促进有害元素在晶界上的偏聚，增大钢回火脆性的倾向。
Cr：①Cr是铁素体形成元素，固溶强化效果显著；（强度增加，韧性减小）②Cr是碳化物形成元素，能细化晶粒，改善碳化物的均匀性；③Cr阻止相变时碳化物的形核长大，所以提高钢的淬透性；④Cr提高回火稳定性，使相同回火温度下的合金钢的硬度高于碳钢；⑤Cr促进杂质原子偏聚，增大回火脆性倾向；Mo:（W类似于Mo）①是铁素体形成元素，固溶强化效果显著；（强度增加，韧性减小）②是较强碳化物形成元素，所以能细化晶粒，改善碳化物的均匀性，大大提高钢的回火稳定性；③阻止奥氏体晶粒长大，细化A晶粒，同时增大了钢的强度和韧性；④能提高钢的淬透性，使工件得到均匀而良好的力学性能。
在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。
⑤能有效地抑制有害元素的偏聚，是消除或减轻钢第二类回火脆性的有效元素。
V:（Ti、Nb类似于V）①是铁素体形成元素，固溶强化效果显著；（强度增加，韧性减小）②是强碳化物形成元素，形成的VC质点稳定性好，弥散分布，能有效提高钢的热强性和回火稳定性；③阻止A晶粒长大的作用显著，细化晶粒，同时增大了钢的强度和韧性；④提高钢的淬透性，消除回火脆性。
Ni:①是奥氏体形成元素，促进晶粒长大，增大钢的过热敏感性；（强度增加，韧性增加）②是非碳化物形成元素，增大钢中的碳活度，所以含Ni钢的脱C倾向和石墨化倾向较大；③对晶粒长大的影响不大；④能提高钢的淬透性，使工件得到均匀而良好的力学性能。
在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。
⑤提高回火稳定性，使相同回火温度下的合金钢的硬度高于碳钢；⑥促进钢中有害元素的偏聚，增大钢的回火脆性。
总结：10、根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性、回火稳定性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能：40Cr、40CrMn、40CrNi、40CrNiMo 答：因为Cr能够提高钢的淬透性、回火稳定性，中等程度阻碍A晶粒长大。
能细化晶粒，提高韧性，同时他也可以增加钢的第二类回火脆性Ni 能够提高钢的淬透性、韧性，增加钢的第二类回火脆性。
同时他是非碳化合物形成元素，不能阻止奥氏体晶粒长大，对回火稳定性影响也不大。
Mn 能够提高钢的淬透性、回火稳定性。
同时他是弱碳化合物形成元素，能促进奥氏体晶粒长大，会增加第二类回火脆性。
固溶强化效应大，韧性差。
Mo 能够提高钢的淬透性、回火稳定性。
细化晶粒，提高韧性，同时他也中等程度的阻碍了奥氏体的长大，抑制回火脆性。
所40Cr、40CrMn、40CrNi、40CrNiMo中，淬透性最好的是40CrNiMo，其次是40CrMn、40CrN，最差的是40Cr。
回火稳定性最好的是40CrNiMo，其次是40Cr、40CrMn、40CrNi。
奥氏体晶粒最大的是40CrMn，40Cr、40CrNi大小适中，、40CrNiMo最小。
韧性最好的是40CrNiMo，然后是40CrNi、40Cr，40CrMn最差。
回火脆性最强的是40CrMn、40CrNi，40Cr 和40CrNiMo不是很明显。
12、机器零件用钢和构件用钢对使用性能和工艺性能上的要求有何不同？答：机械零件永刚要求有较高的强度或较好的韧性，零件在整个截面上有均匀良好的综合机械性能，构件用钢由于工作表面承受很强烈的摩擦磨损，以及交变应力作用，要求具有很高的耐磨性跟耐疲劳性能。
同时又经常承受较高的载荷，所以心部要求具有很高的强度和适当的韧性。
工艺性能上：构件零件用钢要使其表面获得高的硬度和耐磨性，我们可以对零件进行渗碳处理，渗碳后进行淬火+低温回火热处理，渗碳前要进行正火预备热处理机器零件也要进行预备热处理，预备热处理的方法可采用退火，正火或正火+高温回火。
随后进行调质处理。
即淬火+高温回火，消除内应力。
增加韧性，调整强度，获得良好的综合力学性能。
21、通过对45钢和40Cr钢的性能分析，说明化学成分对钢的性能、热处理工艺的影响。
答：性能45钢小截面零件调质后具有良好的综合力学性能，水淬是容易开裂，40Cr 钢调质后具有良好的综合力学性能，由于加入了Cr元素，提高了钢的淬透性，使钢的强度提高，热处理：45钢在调质处理后淬火温度在一定范围内，而加入合金元素后，如40Cr钢在进行淬火时，淬火温度必须按照规定的温度加热，一般采用水淬；如40Cr钢淬火温度为500度，且淬火介质应该根据零件的尺寸大小及钢的淬透性高低来选择，一般采用油淬。
17、比较热作模具钢和合金调质钢的合金化和热处理特点，并分析合金元素作用的异同。
答：合金调质钢中加入元素为Cr、Mn、Si、Ni，它们大多溶于铁素体，使铁素体强化，并且提高了钢的淬透性；热作磨具钢主要加入元素为Cr、Mn、Mo、Ni，合金元素作用主要是为了强化铁素体，提高钢的淬透性，热处理是合金调质钢锻造后要进行正火，退火或正火+高温回火的预备热处理，便于机加工。
为随后调质处理组织做准备，热作磨具钢，锻造后要进行退火处理，便于后面的机加工，随后进行淬火+高温回火的调质热处理。
所以，这两种钢合金作用相同点为：合金元素都能强化铁素体，提高淬透性；热处理是在锻造后都要进行预备热处理过程不同，合金调质钢为正火，退火或正火+高温回火，而热作磨具钢则需要退火。
27、今有以拖拉机曲轴，根据其工作条件如何选材？其热处理工艺如何制定？答:由于轴是机器中的重要零部件，在其工作是要承受较大的载荷，且该轴的制造截面又较大，所以要求轴具有较高的强度和韧性，在整个截面上，力学性能良好，均匀。
所以对该曲轴我们选用合金调质钢中的4CrNi；热处理如下：下料---锻造---退火（或正火）---机加工---调质---机加工---装配退火或正火作为预备热处理，其主要目的是为了改善锻造组织、细化晶粒，有利于切削加工，并为随后的调质热处理做好组织准备。
调制热处理---淬火，油淬，获得马氏体。
回火水冷（防止第二类回火脆性）。
经调质后金相组织为回火索氏体。
26、为什么硬质合金采用粉末冶金生产？YG8、YT30的成分和用途有何不同？答：粉末冶金是用金属粉末或非金属粉末的混合物作原料，经压制成型后烧结，以获得金属零件和金属材料的方法。
它可以生产其他工艺无法制造或难以制造的零件或材料。
硬质合金原料为高硬度、高熔点的碳化物粉末和粘结剂，所以可以用粉末冶金生产YG8：成分为Co 8%、Wc 92%的钨钴类硬质合金，有较高的强度和韧性，一般都用与粗加工及加工表面比较粗糙的工件。