2022年机械工程材料期末复习 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 工程材料复习摸索题参考答案第一章 金属的晶体结构与结晶 1说明以下名词 点缺陷,线缺陷,面缺陷,亚晶粒,亚晶界,刃型位错,单晶体,多晶体,过冷度,自发形核,非自发形核,变质处理,变质剂；答：点缺陷： 原子排列不规章的区域在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位间 隙原子、置换原子等；线缺陷： 原子排列的不规章区域在空间一个方向上的尺寸很大,而在其余两个方向上的尺寸很小；如位错；面缺陷：原子排列不规章的区域在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向 上的尺寸很小；如晶界和亚晶界；亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并非完全一样,而是存在着 很多尺寸

2、很小、位向差很小的小晶块,它们相互镶嵌而成晶粒,称 亚晶粒；亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界；刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移 而造成；滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线；假如相对 滑移的结果上半部分多出一半原子面,余外半原子面的边缘好像 插入晶体中的一把刀的刃口,故称“ 刃型位错” ；单晶体：假如一块晶体,其内部的晶格位向完全一样,就称这块晶体为单晶 体；多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“ 多晶体” ；过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度；自发形核：在肯定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规章排列的结晶 核心；非自发形核：是液态金

3、属依附在一些未溶颗粒外表所形成的晶核；变质处理：在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以 成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从 而提高了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为变质处理；变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂；2.常见的金属晶体结构有哪几种？-Fe 、 - Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、V 、Mg 、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - Fe、Cr、V 属于

4、体心立方晶格； Fe 、Al 、Cu、Ni、Pb 属于面心立方晶格；Mg、Zn 属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度；晶体中配位数和致密度越大,就晶体中原子排列越紧密；4.晶面指数和晶向指数有什么不同？答 ：晶向是指晶格中各种原子列的位向,用晶向指数来表示,形式为；晶面是指晶格中不同方位上的原子面,用晶面指数来表示,形式为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？答：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

5、增加； 因此,无论点缺陷, 线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎 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；6.为何单晶体具有各向异性,而多晶体在一般情形下不显示出各向异性？答：由于单晶体内各个方向上原子排列密度不同,造成原子间结合力不同,因 而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成,它在各个方向上 的力相互抵消平稳,因而表现各向同性；7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小 有何影响？答：冷却速度越大,就过冷度也越大；随着冷却速度的增大,就晶体内形核 率和长大速度都加快, 加速结晶过程的进行, 但当冷速到达肯定值以后

6、就结 F 大,结 晶过程将减慢,由于这时原子的扩散才能减弱；过冷度增大,晶驱动力大,形核率和长大速度都大,且N 的增加比 G 增加得快,提高了N 与 G 的比值,晶粒变细,但过冷度过大,对晶粒细化不利,结晶发生困 难；8.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？答：金属结晶的基本规律是形核和核长大；受到过冷度的影响, 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；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率；9.在铸造生产中,采纳哪些措施掌握晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？答：采纳的方法： 变质处理, 钢模铸造以及在砂模中加

7、冷铁以加快冷却速度的 方法来掌握晶粒大小； 变质处理： 在液态金属结晶前, 特意加入某些难熔2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒；机械振动、搅拌；其次章 金属的塑性变形与再结晶 1说明以下名词：加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工；答：加工硬化：随着塑性变形的增加,金属的强度、硬度快速增加；塑性、韧性 快速下降的现象；回复：为了排除金属的加工硬化现象,将变形金属加热到某一温度,以使其组织和性能发生变化； 在加热

8、温度较低时, 原子的活动才能不大, 这时金属的晶粒大小和外形没有明显的变化,只是在晶内发生点缺陷的消逝以及位错的迁移等变化, 因此,这时金属的强度、 硬度和塑性等 机械性能变化不大, 而只是使内应力及电阻率等性能显著降低；此阶 段为回复阶段；再结晶：被加热到较高的温度时, 原子也具有较大的活动才能,使晶粒的外 形开头变化； 从破裂拉长的晶粒变成新的等轴晶粒；和变形前的晶 粒外形相像,晶格类型相同,把这一阶段称为“ 再结晶” ；热加工：将金属加热到再结晶温度以上肯定温度进行压力加工；冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工；2产生加工硬化的缘由是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？答：随着变形的

9、增加,晶粒逐步被拉长,直至破裂,这样使各晶粒都破裂成细 碎的亚晶粒, 变形愈大, 晶粒破裂的程度愈大, 这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长；因此,随着变形量的增加,由于晶粒破裂和位错密度的增加,金属的塑性变形抗力将快速增大,即强 度和硬度显著提高,而塑性和韧性下降产生所谓“ 加工硬化” 现象；金 属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难,如钢板在冷轧过程中 会越轧越硬,以致最终轧不动；另一方面人们可以利用加工硬化现象,来 提高金属强度和硬度,如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工 硬化来提高钢丝的强度的；加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重 要因素；

10、如冷拉钢丝拉过模孔的部分,由于发生了加工硬化,不再连续变 形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分,这样钢丝才可以连续通过模孔而 成形；3划分冷加工和热加工的主要条件是什么？3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答：主要是再结晶温度； 在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工,产生加工 硬化现象；反之为热加工,产生的加工硬化现象被再结晶所排除；4与冷加工比较,热加工给金属件带来的好处有哪些？答：1通过热加工,可使铸态金属中的气孔焊合,从而使其致密度得以提高；2通过热加工,可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破裂,从而使晶粒细化,机

11、械性能提高；3通过热加工,可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生转变,使它们沿着变形的方向细碎拉长,形成热压力加工 “ 纤维组织” 流线,使纵向的强度、 塑性和韧性显著大于横向； 假如合理利用热加工流线, 尽量使流线与零件工作时承担的最大拉应力方向一样,击力相垂直,可提高零件使用寿命；5为什么细晶粒钢强度高,塑性,韧性也好？而与外加切应力或冲答：晶界是阻碍位错运动的, 而各晶粒位向不同, 相互约束, 也阻碍晶粒的变形；因此,金属的晶粒愈细, 其晶界总面积愈大, 每个晶粒四周不同取向的晶粒数便愈多,对塑性变形的抗力也愈大；因此,时晶粒愈细, 金属单位体积中的晶粒数便越多,金属的晶粒愈细强度

12、愈高；同 变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生,产生较匀称的变形,而不致造成局部的应力集中,引起裂纹的过早产生和进展；因此,塑性,韧性也越好；6金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什么变化？答：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；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； 织构现象的产生, 即随着变形的发生,不仅金属中的晶粒会被破裂拉长,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 致,产生织构现象； 冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不匀

13、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 定；7分析加工硬化对金属材料的强化作用？答：随着塑性变形的进行,位错密度不断增加,因此位错在运动时的相互交割、位错缠结加剧,使位错运动的阻力增大,引起变形抗力的增加；这样,金属 的塑性变形就变得困难,要连续变形就必需增大外力,因此提高了金属的强 度；4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 8已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380、1538、327、 232,试运算这些金属的最低再结晶温度,并分析钨和

14、铁在 1100下的加工、铅和锡在 室温 20下的加工各为何种加工？答：T 再熔；钨 T 再=0.4*3380+273-273=; 铁 T 再=0.4*1538+273-273=;铅 T再=0.4*327+273-273=-33;锡 T再=0.4*232+273-273=-71.由于钨 T 再为 1100,因此属于热加工；铁 T 再为 1100,因此属于冷加工；铅 T 再为-33 20,属于冷加工；锡 冷加工；T 再为-71 20,属于9在制造齿轮时,有时采纳喷丸法即将金属丸喷射到零件外表上使齿面得 以强化；试分析强化缘由；答：高速金属丸喷射到零件外表上,使工件外表层产生塑性变形,形成肯定厚度的

15、加工硬化层,使齿面的强度、硬度上升；第三章 合金的结构与二元状态图 1说明以下名词：合金,组元,相,相图；固溶体,金属间化合物,机械混合物；枝晶偏析,比重偏析；固溶强化,弥散强化；答：合金：通过熔炼,烧结或其它方法,将一种金属元素同一种或几种其它元素 结合在一起所形成的具有金属特性的新物质,称为合金；组元：组成合金的最基本的、独立的物质称为组元；相：在金属或合金中,凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均 匀组成部分,均称之为相；相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图；固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合,混合后形成的固相的晶格结构 与组成合金的某一组元的相同,这种

16、相称为固溶体；金属间化合物：合金的组元间发生相互作用形成的一种具有金属性质的新相,称为金属间化合物；它的晶体结构不同于任一组元,用分子 式来表示其组成；机械混合物：合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起,称机 械混合物；枝晶偏析：实际生产中,合金冷却速度快,原子扩散不充分,使得先结晶出 来的固溶体合金含高熔点组元较多,后结晶含低熔点组元较 多,这种在晶粒内化学成分不匀称的现象称为枝晶偏析；5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 比重偏析：比重偏析是由组成相与溶液之间的密度差异所引起的；假如先共 晶相与溶液之

17、间的密度差异较大,就在缓慢冷却条件下凝固时,先共晶相便会在液体中上浮或下沉,从而导致结晶后铸件上下部 分的化学成分不一样,产生比重偏析；固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度上升的 现象称为固溶强化；会提高 弥散强化：合金中以固溶体为主再有适量的金属间化合物弥散分布,合金的强度、硬度及耐磨性,这种强化方式为弥散强化；2指出以下名词的主要区分：1置换固溶体与间隙固溶体；答：置换固溶体： 溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固溶体称 置换固溶体；间隙固溶体：溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体,即间隙固溶 体；2相组成物与组织组成物；相组成物：合金的基本组成相

18、；组织组成物：合金显微组织中的独立组成部分；3以下元素在-Fe 中形成哪几种固溶体 .Si 、C、N、Cr、Mn 答： Si 、Cr、Mn形成置换固溶体； C、N形成间隙固溶体；4试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理, 并说明三者的区分 .答：固溶强化：溶质原子溶入后,要引起溶剂金属的晶格产生畸变,进而位错运 动时受到阻力增大；弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度,因此合金中以固溶体为基体再有 适量的金属间化合物匀称细小弥散分布时,会提高合金的强度、硬度及耐磨性；这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强 化；加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度,从而增大位错运动阻力,引 起塑性变形

19、抗力的增加,提高合金的强度和硬度；区分：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金,固溶强化是 通过产生晶格畸变,使位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利 用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加工强化是通过力 的作用产生塑性变形, 增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比,通过固溶强化得到的强度、硬度最低,但塑性、韧性最好,6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 加工强化得到的强度、硬度最高,但塑韧性最差,弥散强化介于两者之间；5固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差异？答：在结构上

20、： 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：形成固溶体和金属间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；6. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应.试比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

21、；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；7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7二元合金相图表达了合金的哪些关系？答：二元合金相图表达了合金的状态与温度和成分之间的关系；8在二元合金相图中应用杠杆定律可以运算什么？答：应用杠杆定律可以运算合金相互平稳两相的成分和相对含量；9. 已知 A熔点 600 与 B

22、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；现要求：1作出 A-B 合金相图；2分析 20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程,并确定室温下的组织组成物和 相组成物的相对量；答： 1220%A合金如图：合金在 1 点以上全部为液相,当冷至1 点时,开头从液相中析出固溶体,至 2 点终止, 23 点之间合金全部由 固溶体所组成,但当合金冷到 3 点以下,由于固溶体 的浓度超过了它的溶解度限度,于是从 固溶体 中析出二次相 A,因此最终显微组织： +A 相组

23、成物 : +A A=90-80/90 *100%=11% =1-A%=89% 45%A合金如图：合金在 1 点以上全部为液相,冷至 1 点时开头从液相中析出 固溶体,此时液相线成分沿线 BE变化,固相线成分沿 BD线变化,当冷至 2 点时,液相线成分到达 E点,发生共晶反应,形成 A+共晶体,合金自 2 点冷至室温过程中,自中析出二次相 A+ +A+ 相组成物 :A+A,因而合金室温组织：组织： A=70-55/70*100%=21% =1- A =79% A+ =70-55/70-40*100%=50%相：A=90-55/90*100%=50% =1-A%=50%80%A合金如图：8 名师归

24、纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 合金在 1 点以上全部为液相, 冷至 1 点时开头从液相中析出 A,此时液相 线成分沿 AE线变化,冷至 2 点时,液相线成分到达点,发生共晶反应,形成A+ 共晶体,因而合金的室温组织：A+A+ 相组成物： A+组织： A=40-20/40*100%=50% A+ =1-A%=50%相： A=90-20 /90*100%=78% =1-A%=22%10某合金相图如下图；1试标注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说明合金的平稳结晶过程及室温下的显微组织；答： 1 ：

25、 L+: +: + : +2 匀晶转变；共析转变 3 合金在 1 点以上全部为液相 , 冷至 1 点时开头从液相中析出 固溶体 至 2 点终止 ,2 3 点之间合金全部由 固溶体所组成 ,3 点以下 , 开头从 固溶体中析出 固溶体 , 冷至 4 点时合金全部由 固溶体所组成 ,4 5 之 间全部由 固溶体所组成 , 冷到 5 点以下 , 由于 固溶体的浓度超过了它 的溶解度限度 , 从 中析出其次相 固溶体 , 最终得到室稳下的显微组织 : + 11有外形、尺寸相同的两个 Cu-Ni 合金铸件, 一个含 90% Ni ,另一个含 50% Ni, 铸后自然冷却,问哪个铸件的偏析较严峻？答：含

26、50% Ni 的 Cu-Ni 合金铸件偏析较严峻；在实际冷却过程中,由于冷速较快,使得先结晶部分含高熔点组元多,后结晶部分含低熔点组元多,由于含50% Ni 的 Cu-Ni 合金铸件固相线与液相线范畴比含 90% Ni 铸件宽,因此它所造成的化学成分不匀称现象要比含 90% Ni 的 Cu-Ni 合金铸件严峻；第四章 铁碳合金1何谓金属的同素异构转变？试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图；答：由于条件温度或压力变化引起金属晶体结构的转变,称同素异构转变；2为什么-Fe 和 - Fe 的比容不同？一块质量肯定的铁发生-Fe -Fe 转变时,其体积如何变化？答：由于 -Fe 和 - Fe 原子

27、排列的紧密程度不同, -Fe 的致密度为 74%, - Fe的致密度为 68%,因此一块质量肯定的铁发生 积将发生膨胀；9 -Fe -Fe 转变时体名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3. 何谓铁素体 F, 奥氏体A,渗碳体Fe3C,珠光体P, 莱氏体Ld？它们的结构、组织外形、性能等各有何特点？答：铁素体 F：铁素体是碳在中形成的间隙固溶体,为体心立方晶格；由于碳在 中的溶解度 很小,它的性能与纯铁相近；塑性、韧性好,强度、硬度低；它在钢中一般呈块状或片状；奥氏体 A：奥氏体是碳在中形成的间隙固溶体,面心立方晶格；

28、因其晶格间隙尺寸较大,故碳在 中的溶解度较大；有很好的塑性；渗碳体 Fe3C：铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物；渗碳体 具有很高的硬度,但塑性很差,延长率接近于零；在钢中以片状存在或网络状存在于晶界；在莱氏体中为连续的基体,有时 呈鱼骨状；珠光体 P：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物；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；莱氏体 Ld：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物；在莱氏体中,渗碳体是 连续分布的相,奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上；由于渗 碳体很脆,所以莱氏体是塑性很差的组织；3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？答：碳钢和铸

29、铁都是铁碳合金,是使用最广泛的金属材料； 铁碳合金相图是研究铁碳合金的重要工具, 明白与把握铁碳合金相图, 对于钢铁材料的讨论和 使用,各种热加工工艺的制订以及工艺废品缘由的分析等方面都有重要指导意义；为选材供应成分依据：相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律,合金的性能打算于合金的组织, 这样依据零件的性能要求来挑选不 同成分的铁碳合金； 为制定热加工工艺供应依据： 对铸造, 依据相图可以找 出不同成分的钢或铸铁的熔点, 确定铸造温度； 依据相图上液相线和固相线 间距离估量铸造性能的好坏； 对于锻造： 依据相图可以确定锻造温度；对焊 接：依据相图来分析碳钢焊缝组织,并用适当热处理方法来减

30、轻或排除组织不均匀性；对热处理：相图更为重要,如退火、正火、淬火的加热温度都要参 考铁碳相图加以挑选； 由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到 的,而在实际加热和冷却通常都有不同程度的滞后现象；5. 画出 Fe-Fe 3C 相图,指出图中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各点、线的意义,并标出各相区的相组成物和组织组成物；答:10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - C：共晶点 1148 4 .30%C,在这一点上发生共晶转变,反应式：,当冷到 1148时具有 C点成分的液

31、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E：碳在 中的最大溶解度点1148 2.11%C 0.09%CG： 同素异构转变点 A3912 0%CH：碳在 中的最大溶解度为1495J：包晶转变点 1495 0 .17%C 在这一点上发生包晶转变,反应式： 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： 同素异构转变点 A41394 0%CP：碳在 中的最大溶解度点 0.0218%C 727 S：共析点 727 0.77%C 在这一点上发生共析转变,反应式：,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

32、成分的铁素体和渗碳体的两相混合物珠光体 P ES线：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 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,从 A中析出的 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；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 形式析出,从 中析出的 称为三次渗碳体,由于铁素体含碳很少,析出的 很少,一般忽视,认为从 727冷却到室温的显微组织

33、不变；PSK 线：共析转变线,在这条线上发生共析转变 碳量在 0.02 6.69%的铁碳合金冷却到,产物 P珠光体,含 727时都有共析转变发生；6. 简述 Fe-Fe3C 相图中三个基本反应： 包晶反应 , 共晶反应及共析反应, 写出反 应式,标出含碳量及温度；答：共析反应：冷却到 727时具有 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； F+Fe 3C H点成分的固相 反 包晶反应：冷却到 1495时具有 B点成分的液相与具有 应生成具有 J 点成分的固相 A； L+ 共晶反应： 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

34、的两相混合物； L + Fe 3C11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7. 何谓碳素钢？何谓白口铁？两者的成分组织和性能有何差异？答：碳素钢：含有 0.02%2.14%C的铁碳合金；白口铁：含大于 2.14%C的铁碳合金；碳素钢中亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成,其中珠光体中的渗碳体以细片状分布在铁素体基体上,随着含碳量的增加, 珠光体的含量增加, 就 钢的强度、硬度增加,塑性、韧性降低；当含碳量到达 0.8%时就是珠光体 的性能；过共析钢组织由珠光体和二次渗碳体所组成,含碳量接近 1.0%时,强度到达最

35、大值, 含碳量连续增加, 强度下降； 由于二次渗碳体在晶界形成 连续的网络,导致钢的脆性增加；白口铁中由于其组织中存在大量的渗碳体,削加工；具有很高的硬度和脆性, 难以切8. 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,络状；其中二次渗碳体在晶界形成连续的网共同点：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；9. 分析含碳量分别为 0.20%

36、、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的铁碳合金从液态缓 冷至室温时的结晶过程和室温组织 .答： 0.80%C:在 12 点间合金按匀晶转变结晶出A,在 2 点结晶终止,全部转变为奥氏体；冷到 3 点时 727,在恒温下发生共析转变,转变结 束时全部为珠光体 P,珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体,当温度 连续下降时,珠光体中铁素体溶碳量削减,其成分沿固溶度线 PQ变化,析出三次渗碳体 且数量少,可忽视；室温时组织 P；,它常与共析渗碳体长在一起, 彼此分不出,0.60% C：合金在 12 点间按匀晶转变结晶出 A,在 2 点结晶终止,全部转变 为奥氏体；冷到 3 点时开头析出 F,3-4

37、 点 A 成分沿 GS 线变化,铁素体成分沿 GP 线变化,当温度到4 点时,奥氏体的成分到达S 点成分含碳 0.8%,便发生共析转变,形成珠光体,此时,原先析 出的铁素体保持不变,称为先共析铁素体,其成分为 0.02%C,所以 共析转变终止后,合金的组织为先共析铁素体和珠光体,当温度继12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 续下降时,铁素体的溶碳量沿 很少,可忽视；PQ 线变化,析出三次渗碳体, 同样 量所以含碳 0.40%的亚共析钢的室温组织为：F+P1.0% C：合金在 12 点间按匀晶转变结晶出奥氏体,2

38、 点结晶终止,合金为单相奥氏体,冷却到 3 点,开头从奥氏体中析出二次渗碳体, 沿奥氏体的晶界析出,呈网状分布,3-4 间 不断析出,奥氏体成分沿 ES 线变化,当温度到达 4 点 727时,其含碳量降为 0.77%,在恒温下发生共析转变,形成珠光体,此时先析出的保持不变,称为先共析渗碳体,所以共析转变终止时的组织为先共析二次渗碳体和珠光 体,忽视 ；室温组织为二次渗碳体和珠光体；10指出以下名词的主要区分：1一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体；答：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体；二次渗碳体：从 A中析出的 称为二次渗碳体；三次渗碳体：从中析出的

39、称为三次渗碳体；共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳 体；共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳 体；2 热脆与冷脆；答：热脆： S 在钢中以 FeS形成存在, FeS 会与 Fe形成低熔点共晶,当钢材在 10001200压力加工时,会沿着这些低熔点共晶体的边界开裂,钢材将变得极脆,这种脆性现象称为热脆；冷脆： P使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低,并使钢的脆性转化温度有所 上升,使钢变脆,这种现象称为“ 冷脆” ；11依据 Fe-Fe3C 相图,运算：1室温下,含碳 0.6% 的钢中珠光体和铁素体各占多少；2室温下,含碳 1.2% 的钢中珠

40、光体和二次渗碳体各占多少；3铁碳合金中,二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量；答： 1Wp=0.6-0.02/0.8-0.02*100%=74% 2W p=2.14-1.2/2.14-0.8*100%=70% W =1-74%=26% WFe3C=1-70%=30%3W Fe3C=2.14-0.8/6.69-0.8*100%=23% W Fe3C=0.02/6.69*100%=33%13 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 12某工厂仓库积压了很多碳钢退火状态,由于钢材混杂,不知道钢的化 学成分,现找出其中一根,经

41、金相分析后,发觉其组织为珠光体 +铁素体,其中 铁素体占 80% ,问此钢材的含碳量大约是多少？答：由于组织为珠光体 +铁素体,说明此钢为亚共析钢； W C/0.8-0.02*100% WC=0.18% +渗碳体粒状,13对某退火碳素钢进行金相分析, 其组织的相组成物为铁素体 其中渗碳体占 18% ,问此碳钢的含碳量大约是多少？答： WFe3C=18% = WC-0.02/6.69-0.02*100% WC=1.22%14对某退火碳素钢进行金相分析,其组织为珠光体 光体占 93% ,问此碳钢的含碳量大约为多少？+渗碳体网状,其中珠答： Wp=93% =2.14- WC/2.14-0.8*100

42、%=70% WC=0.89%15. 运算 Fe-1.4%C 合金在 700下各个相及其组分数量和成分；答：含1.4%C合金属于过共析钢,其组织为珠光体 体；W p=2.14-1.4/2.14-0.8*100%=55% +二次渗碳体,相为铁素体和渗碳 WFe3C=1-55%=45%W =6.69-1.4 / 6.69-0.02 *100%=79% WFe3C=1-79%=21%16依据 Fe-Fe 3C 相图,说明产生以下现象的缘由：1含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高；答：钢中随着含碳量的增加,渗碳体的含量增加,渗碳体是硬脆相,因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.

43、5% 的钢硬度高；2在室温下,含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；答：由于在钢中当含碳量超过1.0%时,所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状,使钢的脆性增加, 导致强度下降； 因此含碳 0.8% 的钢其强度比含 碳 1.2% 的钢高；3在 1100 ,含碳 0.4% 的钢能进行锻造,含碳 4.0% 的生铁不能锻造；答：在 1100 时,含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体,奥氏体的塑性很好,因此 适合于锻造； 含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体,渗碳体的硬度很高,不适合于锻造；4绑轧物件一般用铁丝镀锌低碳钢丝,而起重机吊重物却用钢丝绳用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成；答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性,因此选用低碳钢有很好的塑韧性,镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有肯定的强度,仍要有很高的弹 性极限,而 60 、 65 、