2022年工程材料复习资料与习题总结.docx

《2022年工程材料复习资料与习题总结.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年工程材料复习资料与习题总结.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一、名词说明题1、金属化合物 ；与组成元素晶体结构均不相同的固相2、固溶强化 ；随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象；3、铁素体 ；碳在 a-Fe 中的固溶体4、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；5、球化退火 ；将工件加热到 Ac1以上 30 50摄氏度保温肯定时间后随炉缓慢冷却至600 摄氏度后出炉空冷；6、金属键 ；金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键；7、再结晶 ；冷变形组织在加热时重新完全改组的过程.8、枝晶偏析 ；在一个枝晶范畴内或一个晶粒范畴内成分不匀称的现象；9、正火 ；是将工件加热至Ac3或 Accm以上

2、 3050 , 保温一段时间后, 从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺；10、固溶体 ；合金在固态时组元间会相互溶解,形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相,这种新相称为固溶体11、细晶强化 ：晶粒尺寸通过细化处理,使得金属强度提高的发放；12 、弥散强化 ：金中以固溶体为主再有适量的金属化合物弥散分布,会提高合金的强度、硬度及耐磨性,这种强化方式为弥散强化；13、固溶强化 ：随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象；14 、二次硬化 ：包括二次淬火（过冷奥氏体转变成马氏体）和二次相析出（过冷奥氏体和马氏体中析出弥散碳化物）使得材料回火后硬度提高；15、加工硬化 ：

3、位错数量急剧增加使得材料强度硬度提高16. 过冷度理论结晶温度与实际结晶温度之差17. 正火 将钢件加热到Ac3 或 Accm 以上 30-50 ,保温适当时间后在静止的空气中冷却的热处理工艺,称为正火；18. 奥氏体 碳固溶于 -Fe 中形成的间隙固溶体称为奥氏体,用 或 A 表示；19. 热加工 高于再结晶温度的塑性变形；20. 调质处理 将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理；21. 钢的淬硬性 ：钢在淬火时能达到的最高硬度称为淬硬性；22. 钢的淬透性 ：钢在淬火时获得 M的才能或接受淬火的才能称为淬透性；24. 二次硬化 ：合金钢在回火时由于析出细小弥散分布匀称的碳化物,使强度和

4、硬度重新上升的现象称为二次硬化；1. 铁素体（ F）（固溶体） ：铁素体是碳在 Fe 中形成的间隙固溶体,为体心立方晶格 ；块状或片状；塑性、韧性好,强度、硬度低；2. 奥氏体（ A）（固溶体） ： 奥氏体是碳在 Fe 中形成的间隙固溶体,面心立方晶格 ；块状,粒状；有很好的塑性；3. 渗碳体（ Fe3C）：铁和碳相互作用形成的金属化合物称为渗碳体；条状,网状；渗碳体具有很高的硬度,但塑性很差,延长率接近于零；4. 珠光体（ P）： 由铁素体（ F）和渗碳体（ Fe3C）组成的混合物；铁素体和渗碳体呈层片状；珠光体有较高的强度和硬度,但塑性较差；5. 莱氏体（ Le）：由奥氏体（ A）和渗碳体

5、（ Fe3C）组成的混合物；点状,短杆状；由于渗碳体很脆,所以莱氏体是塑性很差的组织；二辨析题1. 晶体类型2. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应.试较这三种反应的异同点 .答：共晶反应：指肯定成分的液体合金,在肯定温度下,同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应；包晶反应：指肯定成分的固相与肯定成分的液相作用,形成另外一种固相的反应过程；共析反应：由特定成分的单相固态合金,在恒定的温度下,分解成两个新的, 具有肯定晶体结构的固相的反应；共同点：反应都是在恒温下发生,反应物和产物都是具有特定成分的相,都处于三相平稳状态；不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析反应是一种固

6、相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应3. 亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点；答：亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成；其中铁素体呈块状；珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布；共析钢的组织由珠光体所组成；过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成,其中二次渗碳体在晶界形成连续的网络状； 共同点：钢的组织中都含有珠光体；不同点：亚共析钢的组织是铁素体和珠光体,共析钢的组织是珠光体,过共析钢的组织是珠光体和二次渗碳体；4、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同,而金属间化合物的晶体结构

7、不同于组成它的任 一组元,它是以分子 式来表示其组成；在性能上：形成固溶体和金属件化合物都能强化合金,但固溶体的强度,硬度比金属间化合物低, 塑性,韧性比金属间化合物好,也就是固溶体有更好的综合机械性能；5. 退火,正火,回火的区分；退火：将工件加热到临界点 （ Ac1 、Ac3 ）以上或以下某一温度经过适当保温后缓慢冷却,一般是随炉冷却的一种工艺操作过程；目的：（ 1）改善组织和使成分匀称化,以提高钢的性能；（ 2）排除不平稳的强化状态；（ 3）经过重结晶以细化晶粒、改善组织,为最终热处理做好组织上的预备；正火： 将钢加热到Ac3 或 Accm 以上 30 50,经适当保温后在空气中冷却的一

8、种操作工艺；目的：（ 1）一般构件的最终热处理,正火可使粗大组织细化、匀称化；（ 2）重要零件的预先热处理；（ 3）对于过共析钢、轴承钢和工具钢等用正火排除钢状Fe3C,以利于球化退火,同时细化晶粒,并为淬火做组织预备；正火和退火的挑选： 低碳钢（正火） ,中、高碳钢（退火）淬火： 将钢加热到Ac3 或 Ac1 以上 30 50,经保温烧透后快冷,使A 向 M 转变的一种操作工艺过程；目的： 提高钢的强度和硬度,得到的组织是M（ 淬火温度不能过低和太高） 冷却介质的确定：水：用于外形简洁和大截面碳钢零件的淬火；盐水：用于外形简洁和截面尺寸较大的碳钢工件的淬火；油：用于合金钢和小尺寸碳钢工件的淬

9、火；熔融盐碱 ：用于外形复杂、 尺寸较小和变形要求较严格的零件,常常用于分级淬火和等温淬火的工艺；回火： 将淬火钢加热到 Ac 1 以下某一温度,经适当保温后冷却到室温的一种操作工艺过程；目的：（ 1）使淬火后的 M 和 A 残转变为稳固的组织,防止零件在使用过程中发生尺寸和形状的变化,特殊是精密零件；（ 2）防止变形和开裂,降低脆性；（ 3）通过回火调整零件的强度、 硬度、塑性和韧性, 以满意对零件设计和使用的要求；回火时性能的变化： 随回火温度上升,强度和硬度下降,塑性和韧性增加；5. 什么是铝合金的固溶处理和时效处理；答：当铝合金加热到相区, 保温后在水中快冷 , 其强度和硬度并没有明显

10、上升, 而塑性却得到改善 , 这种热处理称为固溶处理；固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象, 称为时效处理；5、实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？假如金属中无晶体缺陷时,通过理论运算具有极高的强度,随着晶体中缺陷的增加,金属的强度快速下降, 当缺陷增加到肯定值后, 金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加；因此,无论点缺陷, 线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变,从而使晶体强度增加； 同时晶体缺陷的存在仍会增加金属的电阻,降低金属的抗腐蚀性能；三简洁题1.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？结晶的基本过程晶核形成与晶核长大结晶时的冷却速度

11、 （即过冷度） 随着过冷度的增大, 晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增长比成长率的增长快,同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率2、手锯锯条、一般螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？手 锯 锯 条 ： 它 要 求 有 较 高 的 硬 度 和 耐 磨 性 , 因 此 用 碳 素 工 具 钢 制 造 ； 如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A一般螺钉：它要保证有肯定的机械性能,用一般碳素结构钢制造,如Q195,Q215,Q235车床主轴：它要求有较高的综合机械性能,用优质碳素结构钢,如30 , 35 , 40, 45, 503、金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什

12、么变化？1晶粒沿变形方向拉长, 性能趋于各向异性,如纵向的强度和塑性远大于横向等；2晶粒破裂, 位错密度增加, 产生加工硬化, 即随着变形量的增加,强度和硬度显著提高, 而塑性和韧性下降, 3织构现象的产生, 即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破裂拉长,而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动,转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一样,产生织构现象, 4冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不匀称或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不匀称,金属内部会形成残余的内应力,这在一般情形下都是不利的,会引起零件尺寸不稳固；4、高分子材料的主要性能特点是什么？答：高分子材料性能特点：具有高弹性和粘

13、弹性； 强度低,比强度高；耐磨、减磨性能好； 绝缘、绝热、绝声；耐热性不高,耐蚀性能好；存在老化问题；5. 低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何依据含碳量划分的？举例说明他们的用途？答：低碳钢：含碳量小于或等于0.25%的钢； 08、 10、钢,塑性、韧性好,具有优良的冷成型性能和焊接性能,常冷轧成薄板,用于制作外表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件,如汽车车身,拖拉机驾驶室等；15、20、25 钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件,如活塞钢、样板等；中碳钢：含碳量为 0.300.55% 的钢 ； 30、 35、40、 45、50 钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的

14、综合机械性能,即具有较高的强度和较高的塑性、韧性,用于制作轴类零件；高碳钢：含碳量大于 0.6%的钢； 60、65 钢热处理（淬火 +高温回火）后具有高的弹性极限,常用作弹簧；T7、T8、用于制造要求较高韧性、承担冲击负荷的工具,如小型冲头、凿子、锤子等； T9、T10、T11、用于制造要求中韧性的工具,如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条； T12、T13、钢具有高硬度、高耐磨性,但韧性低,用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等；6. 指出以下各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途：Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、

15、20、20R、20G、T8、T10A、T12A答： Q235-AF：一般碳素结构钢,屈服强度为 235MPa的 A 级沸腾钢；Q235-C: 屈服强度为 235MPa的 C级一般碳素结构钢,Q195-B:屈服强度为 195MPa的 B 级一般碳素结构钢,Q255-D:屈服强度为 255MPa的 D级一般碳素结构钢, Q195、Q235含碳量低, 有肯定强度, 常扎制成薄板、 钢筋、焊接钢管等, 用于桥梁、建筑等钢结构, 也可制造一般的铆钉、 螺钉、 螺母、垫圈、地脚螺栓、 轴套、销轴等等,Q255钢强度较高,塑性、韧性较好,可进行焊接；通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简

16、洁机械上的齿轮、轴节等；40: 含碳量为 0.4%的优质碳素结构钢；45 含碳量为 0.45%的优质碳素结构钢；40、45 钢经热处理（淬火 +高温回火）后具有良好的综合机械性能,即具有较高的强度和较高的塑性、韧性,用于制作轴类零件；08：含碳量为 0.08%的优质碳素结构钢；塑性、韧性好,具有优良的冷成型性能和焊接性能, 常冷轧成薄板, 用于制作外表外壳、 汽车和拖拉机上的冷冲压件, 如汽车车身,拖拉机驾驶室等；20：含碳量为 0.2%的优质碳素结构钢；用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、 心部强度要求不高的渗碳零件,如活塞钢、 样板等；20R：含碳量为0.2%的优质碳素结构钢,容器专

17、用钢；20G：含碳量为 0.2%的优质碳素结构钢,锅炉专用钢；T8：含碳量为 0.8%的碳素工具钢；用于制造要求较高韧性、承担冲击负荷的工具,如小型冲头、凿子、锤子等；T10A：含碳量为 1.0%的高级优质碳素工具钢；用于制造要求中韧性的工具, 如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条；T12A：含碳量为 1.2%的高级优质碳素工具钢；具有高硬度、高耐磨性,但韧性低,用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀；7. 说明共析钢C曲线各个区 , 各条线的物理意义,并指出影响C曲线外形和位置的主要因素；答：过冷奥氏体等温转变曲线说明：1 由过冷奥氏体开头转变点连接起来的曲线称为转变

18、开头线; 由转变终了点连接起来的曲线称为转变终了线； A1 线以右转变开头线以左的区域是过冷奥氏体区;A1 线以下, 转变终了线以右和Ms 点以上的区域为转变产物区 ; 在转变开头线与转变终了线之间的区域为过冷奥氏体和转变产物共存区；2 过冷奥氏体在各个温度等温转变时, 都要经过一段孕育期 （它以转变开头线与纵坐标之间的水平距离来表示）；对共析碳钢来说 , 转变开头线在 550显现拐弯, 该处被称为 C曲线的鼻尖 , 它所对应的温度称为鼻温；3 共析碳钢的过冷奥氏体在三个不同温度区间, 可发生三种不同的转变 : 在 C曲线鼻尖以上部分 , 即 A1550之间过冷奥氏体发生珠光体转变, 转变产物

19、是珠光体 , 故又称珠光体转变 ; 在 C 曲线鼻尖以下部分 , 即 550Ms之间 , 过冷奥氏体发生贝氏体转变, 转变产物是贝氏体 , 故又称贝氏体转变 ; 在 Ms 点: 以下, 过冷奥氏体发生马氏体转变, 转变产物是马氏体 , 故又称马氏体转变；亚共析和过共析钢的等温转变C曲线 , 与共析钢的不同是 , 亚共析钢的 C 曲线上多一条代表析出铁素体的线；过共析钢的C 曲线上多一条代表二次渗碳体的析出线；影响C曲线外形和位置的主要因素有：（1） ）含碳量（亚共析钢中 , 随着含碳量的增加 , 钢的 C 曲线位置右移；在过共析钢中, 随着含碳量的增加 ,c 曲线又向左移；）（2） ）合金元素

20、（除 Co 和 Al 质量分数为 2.5%以上外,全部溶入 A 的合金元素都使 C曲线右移,同时使 Ms 和 Mf 点下降；）（3） ）加热温度和保温时间（钢的奥氏体化温度愈高, 保温时间愈长 , 奥氏体晶粒愈粗大 , 就 C曲线的位置愈右移） ；凡是提高奥氏体稳固性的因素, 都使孕育期延长 , 转变减慢 , 因而使 C曲线右移； - 反之, 使 C曲线左移；四、钢的分类与热处理工艺钢的表面热处理（钢的表面淬火）： 利用快速加热将表面层化后喷水冷却使表面层获得 组织的方法,以达到转变表面层性能的目的；表面热处理用钢： 一般采纳中碳钢和中碳合金钢；1H68黄铜2W18Cr4V高速钢3Q235-A

21、.F一般碳钢41Cr18Ni9Ti不锈钢5GCr15滚动轴承钢QT600-02球墨铸铁745优质碳素结构钢8HT200灰口铸铁955Si2Mn合金弹簧钢10KTH350-06可锻铸铁11T10A优碳素工具钢1240Cr合金调质钢1320优质碳素结构钢14ChSnSb11-6轴承合金15Q235C一般碳钢16QSn4-3锡青铜17QAl7铝青铜1708优质碳素结构钢19T12碳素工具钢20Y30易切削钢21HT150灰口铸铁2235优质碳素结构钢2316Mn低合金结构钢2420Cr合金渗碳钢材料排号QT600类别球墨铸铁典型热处理工艺应用举例等温淬火 高温回火曲轴 ,齿轮箱1Cr18Ni9Ti不

22、锈钢固溶处理耐蚀罐体,炉条5CrMnMo热作模具钢淬火中温回火热锻模热挤压模65Mn碳素钢淬火中温回火弹簧 发条GCr15滚动轴承钢淬火低温回火滚珠 套圈齿轮： 20CrMnTi渗碳钢；渗碳淬火低温回火；组织为回火马氏体；连杆： 40Cr 调质钢；调质处理（淬火高温回火）；组织为回火索氏体；弹簧： 65Mn 弹簧钢；淬火中温回火；组织为回火托氏体；冷冲压模具： Cr12MoV冷变形模具钢；淬火低温回火；组织为回火马氏体； 滚动轴承： GCr15Mo轴承钢；球化退火淬火低温回火；组织为回火马氏体；车刀： W6Mo5Cr4V2高速钢；淬火 560 三次回火；组织为回火马氏体碳化物；锉刀： T10

23、碳素工具钢；淬火低温回火；组织为回火马氏体碳化物；热锻模具： 5CrMnMo 热变形模具钢；淬火高温回火；组织为回火索氏体；机床床身： HT300 灰口铁；无需热处理；从以下钢号中选取合适的钢号填入表中,并说明其热处理工艺；65Mn、20CrMnTi 、GCr9、45、Q345零件名称钢号热处理汽车变速齿轮20CrMnTi渗碳 +淬火 +低温回火弹簧65Mn淬火 +中温回火滚动轴承GCr9球化退火 +淬火 +低温回火压力容器Q345热轧状态或正火状态机床主轴45淬火 +高温回火五铁碳合金相图问题（ 1）写出 Fe-Fe 3C 相图上 - 区的组织组成物,标明A,E, C, S, P, K各点的

24、含碳量；区： F+P _ 区： P 区： P+Fe3C区： P+ Fe 3C +Ld区： _ L d 区： _Fe3 C+Ld A 点：0 4.3%E 点： 2.14%C 点：S点：0.8%P 点：0.02%K 点：6.69%_（ 2） 运算室温下含碳0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少？（ 3）说明含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高；答： 1空格中斜体部分为答案； （ 6 分,每空格0.5 分）（2）（ 5 分）由杠杆定律得：室温下含碳0.6%的钢中珠光体为： （ 0.6-0.02） / （ 0.8-0.02） *100%=74.4 室温下含碳0.6%的钢中铁素体为： 100%

25、-74.4%=25.6%（3） 含碳量 1.0%的钢中含有硬度高的渗碳体,而含碳量为0.5%的含有较硬度较低的铁素体,故含碳量 1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高； （ 4 分）1. 在铸造生产中,采纳哪些措施获得细晶粒组织？1增加过冷度（ 2）进行变质处理3附加振动；四、指出以下金属材料的类别（12 分） （每空格 0.5 分）C：共晶点 1148 4.30%C ,在这一点上发生共晶转变,反应式：LcAEFe3C,当冷到 1148时具有 C 点成分的液体中同时结晶出具有E 点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物莱氏体LeAEFe3CE：碳在Fe 中的最大溶解度点11482.11%CG：F

26、eFe 同素异构转变点（A 3）9120%CH：碳在Fe 中的最大溶解度为14950.09%C J：包晶转变点 14950.17%C在这一点上发生包晶转变,反应式：LBHAJ当冷却到 1495时具有 B 点成分的液相与具有H 点成分的固相 反应生成具有 J 点成分的固相 A ；N：FeFe 同素异构转变点（A 4） 13940%CP：碳在Fe 中的最大溶解度点0.0218%C727S：共析点 7270.77%C 在这一点上发生共析转变,反应式：AsFpFe3c ,当冷却到 727时从具有 S 点成分的奥氏体中同时析出具有P 点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物珠光体P（ FpFe3c ）ES 线

27、：碳在奥氏体中的溶解度曲线,又称Acm 温度线,随温度的降低,碳在奥化体中的溶解度削减,余外的碳以Fe3C形式析出,所以具有 0.77% 2.11%C 的钢冷却到 Acm 线与 PSK线之间时的组织AFe3C ,从 A 中析出的Fe3C称为二次渗碳体；GS 线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开头线称A 3 线, GP 线就是铁素体析出的终了线,所以GSP 区的显微组织是 FA；PQ 线：碳在铁素体中的溶解度曲线,随温度的降低,碳在铁素体中的溶解度削减,余外的碳以 Fe3C 形式析出, 从 F 中析出的Fe3C称为三次渗碳体Fe3C ,由于铁素体含碳很少,析出的Fe3 C 很少,一般忽视,认为从727冷却到室温的显微组织不变；HJB 线：包晶反应线, LB+ H . J ,产物 A ,仅在含碳量在0.090.53% 的合金中产生；ECF 线：共晶反应线, LC. E+Fe3C,产物 Le,在含碳量 2.116.69% 的合金中产生；PSK 线：共析转变线,在这条线上发生共析转变ASFPFe3C ,产物（ P）珠光体,含碳量在 0.0218 6.69% 的铁碳合金冷却到727时都有共析转变发生；