機械工程材料課后答案西北工業(yè)大學(xué)出版社.doc

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1、工程材料習(xí)題 <習(xí)題一> 1、抗拉強度： 是材料在破斷前所能承受的最大應(yīng)力。 屈服強度：是材料開始產(chǎn)生明顯塑性變形時的最低應(yīng)力。 塑性：是指材料在載荷作用下，產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力 韌性：材料變形時吸收變形力的能力 硬度：硬度是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，材料表面抵抗更硬物體壓入的能力。 剛度：材料抵抗彈性變形的能力。 疲勞強度：經(jīng)無限次循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力。 沖擊韌性：材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力。 斷裂韌性：材料抵抗裂紋擴展的能力。 2 、材料的彈性模量與塑性無關(guān)。 3 、四種不同材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線，試比較抗拉強度，屈服強度，剛度和塑性。 由

2、大到小的順序，抗拉強度： 2 、 1 、 3 、 4 。屈服強度： 1 、 3 、 2 、 4 。剛度： 1 、 3 、 2 、 4 。塑性： 3 、 2 、 4 、 1 。 4、常用的硬度測試方法有幾種？這些方法測出的硬度值能否進行比較？ 布氏、洛氏、維氏和顯微硬度。由于各種硬度測試方法的原理不同，所以測出的硬度值不能直接進行比較。 5、以下工件應(yīng)該采用何種硬度試驗法測定其硬度？ （1）銼刀：洛氏或維氏硬度 （2）黃銅軸套：布氏硬度 （3）供應(yīng)狀態(tài)的各種碳鋼鋼材：布氏硬度 （4）硬質(zhì)合金刀片：洛氏或維氏硬度 （5）耐磨工件的表面硬化層：顯微硬度 6、反映材料承受沖擊載荷的性能指標(biāo)是

3、什么？不同條件下測得的這些指標(biāo)能否進行比較？怎樣應(yīng)用這些性能指標(biāo)？ 沖擊功或沖擊韌性。 由于沖擊功或沖擊韌性代表了在指定溫度下，材料在缺口和沖擊載荷共同作用下脆化的趨勢及其程度，所以不同條件下測得的這種指標(biāo)不能進行比較。沖擊韌性是一個對成分、組織、結(jié)構(gòu)極敏感的參數(shù)，在沖擊試驗中很容易揭示出材料中的某些物理現(xiàn)象，如晶粒粗化、冷脆、熱脆和回火脆性等，故目前常用沖擊試驗來檢驗冶煉、熱處理以及各種加工工藝的質(zhì)量。此外，不同溫度下的沖擊試驗可以測定材料的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。同時，沖擊韌性對某些零件（如裝甲板等）抵抗少數(shù)幾次大能量沖擊的設(shè)計有一定的參考意義。 7、疲勞破壞時怎樣形成的？提高零件疲勞壽命的方法

4、有哪些？ 產(chǎn)生疲勞斷裂的原因一般認為是由于在零件應(yīng)力集中的部位或材料本身強度較低的部位，如原有裂紋、軟點、脫碳、夾雜、刀痕等缺陷，在交變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生了疲勞裂紋，隨著應(yīng)力循環(huán)周次的增加，疲勞裂紋不斷擴展，使零件承受載荷的有效面積不斷減小，當(dāng)減小到不能承受外加載荷的作用時，零件即發(fā)生突然斷裂。 可以通過以下途徑來提高其疲勞抗力。改善零件的結(jié)構(gòu)形狀以避免應(yīng)力集中；提高零件表面加工光潔度；盡可能減少各種熱處理缺陷 (如脫碳、氧化、淬火裂紋等)；采用表面強化處理，如化學(xué)熱處理、表面淬火、表面噴丸和表面滾壓等強化處理，使零件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，從而能顯著提高零件的疲勞抗力。 8、斷裂韌性是表

5、示材料何種性能的指標(biāo)？為什么要在設(shè)計中要考慮這些指標(biāo)？ 斷裂韌性表示材料抵抗裂紋擴展的能力。 斷裂韌性的實用意義在于：只要測出材料的斷裂韌性 ，用無損探傷法確定零件中實際存在的缺陷尺寸，就可以判斷零件在工作過程中有無脆性開裂的危險；測得斷裂韌性和半裂紋長度后,就可以確定材料的實際承載能力。所以，斷裂韌性為設(shè)計、無損傷探傷提供了定量的依據(jù)。 <習(xí)題二> 1、晶體：物質(zhì)的質(zhì)點（分子，原子或離子）在三維空間作有規(guī)律的周期性重復(fù)排列所形成的物質(zhì)的晶體 非晶體：是指組成物質(zhì)的質(zhì)點不呈空間有規(guī)則周期性排列的的固體。 晶格：表示晶體中原子排列形式的空間格子叫做晶格 晶胞：從晶格中確定一個最基

6、本的幾何單元來表達其排列形式的特征，組成晶格的這種最基本的幾何單元。叫做晶胞 晶格常數(shù)：晶胞的各邊尺寸a，b，c叫做晶格常數(shù) 致密度：致密度是指晶胞中原子所占體積與該晶胞體積之比。 晶面指數(shù)：表示晶面的符號叫做晶面指數(shù) 晶向指數(shù)：表示晶向的符號叫做晶向指數(shù) 晶體的各向異性：由于晶體中不同晶面和晶向上原子的密度不同，因此在晶體上不同晶面和晶向上原子結(jié)合力就不同，從而在不同晶面和晶向上顯示出不同的性能。 點缺陷:是指在晶體中形成的空位和間隙原子 面缺陷:其特征是在一個方向尺寸上很小，另外兩個方向上擴展很大，也稱二維缺陷，晶界、相界、孿晶界和堆垛層錯都屬于面缺陷。 線缺陷:晶格中一部

7、分晶體相對另一部分晶體局部滑移，已滑移部分的交界線為位錯線，即線缺陷。 亞晶界:相鄰亞晶粒之間的界面稱為亞晶界。 位錯: 晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的局部滑移。已滑移部分和未滑移部分的交界線成為位錯 亞晶粒：是實際金屬晶體中，一個晶粒的內(nèi)部，其晶格位向并不是像理想晶體那樣完全一致，而是存在許多尺寸更小，位向差也很小的小晶塊，它們相互鑲嵌成一顆晶粒，這些小晶塊稱為亞晶粒。 單晶體: 當(dāng)一塊晶體內(nèi)部位向完全一致時。我們稱這塊晶體為單晶體 多晶體 :由許多彼此位向不同的晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)成為多晶體 固溶體: 當(dāng)合金由液態(tài)結(jié)晶為固態(tài)時，組成元素間會像合金溶液那樣相互溶解。形成一種在

8、某種元素的晶格結(jié)構(gòu)中包含有其他元素原子的新相，成為固溶體 金屬間化合物: 凡是由相當(dāng)程度的金屬鍵結(jié)合，并具有明顯金屬特性的化合物，成為金屬化合物 固溶強化：通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的強度，硬度升高的現(xiàn)象叫做固溶強化 結(jié)合鍵:是指由原子結(jié)合成分子或固體的方式和結(jié)合力的大小，結(jié)合鍵分為化學(xué)鍵和物理鍵兩大類，化學(xué)鍵包括金屬鍵、離子鍵和共價鍵；物理鍵即范德華力。 2、金屬鍵，離子鍵，共價鍵及分子鍵結(jié)合的材料其性能有何特點？ 金屬鍵，大量自由電子，良好導(dǎo)電導(dǎo)熱性，又因金屬鍵的飽和性無方向性，結(jié)構(gòu)高度對，故有良好的延展性。 離子鍵，正負離子的較強電吸引，導(dǎo)致高硬度，高熔點，高

9、脆性，因無自由電子，固態(tài)導(dǎo)電性差。 共價鍵，通過共用電子對實現(xiàn)搭橋聯(lián)系，鍵能高，高硬度，高熔點，高介電性。 分子鍵，因其結(jié)合鍵能低，低熔點，低強度，高柔順性。 3、常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？它們的原子排列和晶格常數(shù)有什么特點？α-Fe，δ-Fe，Cr，V ，γ-Fe，Cu，Ni，Pb ，Mg，Zn各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？ 有體心立方，面心立方，密排六方三種， 體心立方晶格的晶胞通常只用一個晶格常數(shù)a表示，它的每個角上和晶胞中心都排列一個原子，面心立方晶格也只用一個晶格常數(shù)表示，它的每個角上和晶胞的六個面的中心都排列一個原子。密排六方晶格有兩個晶格常數(shù)，一個是柱體的高度c，另一個是六邊形的

10、邊長a，它的每個角上和下，下底面的中心都排列一個原子，另外在晶胞中心還有三個原子。 α-Fe，δ-Fe，Cr，V屬體心， γ-Fe，Cu，Ni，Pb屬面心， Mg，Zn屬密排六方。 4、已知Fe的原子直徑為2.54*10-10m，求Fe的晶格常數(shù)。并計算1mm3Fe中的原子數(shù)。 由√3/4a=r有a=（2.54*10-10/2）/√3/4=2.933*10-10（m）故α-Fe的晶格常數(shù)為2.933*10-10m。 1mm3中α-Fe的原子數(shù) （1*10-3）3*2/（2.933*10-10）3 =7.927*1019 個。 5、注意晶面指數(shù)與晶向指數(shù)的求法：晶面對各軸的

11、截距，倒數(shù)，比例 晶向在原點引出，隨意一點坐標(biāo)，比例 6、畫出立方晶格中（110）晶面與（111）晶面。并畫出在晶格中和（110）（111）晶面上原子排列情況完全相同而空間位向不同的幾個晶面。 7、為什么單晶體具有各向異性？而多晶體在一般情況下不顯示各向異性？ 這是因為單晶體在各個晶面和晶向上原子排列密度是有差異的，所以在晶體中不同晶面和晶向上原子結(jié)合力不同，從而在不同晶面和晶向上顯示出晶體的各向異性。 而多晶體是由眾多細小的晶粒所構(gòu)成的集合體，各個晶粒的晶軸取向是隨機分布的。這樣，通常測出多晶體的性能在各個方向上表示是不同晶粒的平均性能，所以不顯示各向異性的。 8、試比較

12、α-Fe與γ-Fe晶格的原子排列緊密程度和容碳能力。 α-Fe的原子排列密度為0.68， γ-Fe的原子排列密度為0.74， 由于γ-Fe的晶格間隙較大，所以，γ-Fe的滲碳能力大于α-Fe。 9、金屬的晶體結(jié)構(gòu)由面心立方轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方時，其體積變化如何？為什么？ 體積會膨脹，這是因為α-Fe的體心致密度小于γ-Fe。 10、實際金屬晶體中存在那些晶體缺陷，對性能有什么影響？ 有點缺陷（空位、間隙原子），是金屬中原子擴散的主要方式之一，對熱處理過程很重要 線缺陷（位錯）金屬晶體中的位錯線往往大量存在，相互連接呈網(wǎng)狀分布 面缺陷（晶界、亞晶界）會引起晶格能量的提高，并使金屬的物

13、理化學(xué)和機械性能發(fā)生顯著地變化。 一般來說，缺陷密度越高，位錯滑移阻力越大，材料強度、硬度越高，塑性、韌性越低。 11、簡述固溶體和金屬間化合物在晶體結(jié)構(gòu)與機械性能方面的區(qū)別。 固溶體形成的是一種在某種元素的晶格結(jié)構(gòu)中包含有其他元素原子的新相，金屬間化合物是由相當(dāng)程度的金屬間結(jié)合，并具有明顯金屬特性的化合物。 固溶體的強度 韌性和塑性之間能有較好的配合，所以對綜合機械性能要求較高的結(jié)構(gòu)材料，金屬化合物通常能提高合金的強度，硬度和耐磨性，會降低塑性和韌性。 12、固溶體可分為幾種類型？形成固溶體后對合金的性能有什么影響？為什么？ 兩種。置換型和間隙型。 形成固溶體后，由于溶質(zhì)原子造

14、成的晶格畸變，固溶體會產(chǎn)生所謂固溶強化現(xiàn)象，即強度、硬度上升，塑性、韌性下降。電阻率逐漸升高，導(dǎo)電性逐漸下降，磁矯頑力升高等等。 固溶強化的產(chǎn)生是由于溶質(zhì)原子融入后，要引起溶劑金屬的晶格產(chǎn)生畸變，進而使位錯移動時所收到的阻力增大的緣故。 13、金屬間化合物有幾種類型？它們在鋼中起什么作用？ 有正常價化合物（離子化合物、共價化合物），電子化合物和間隙化合物。正常價化合物和電子化合物在合金中一般可作為強化相。能提高鋼的強度，硬度和耐磨性，但會降低塑性和韌性。間隙化合物起細化晶粒的作用 14、高分子化合物在結(jié)構(gòu)上有哪些特點？ 1.一般高分子化合物的分子量都十分巨大，2.。高分子化合物的分子

15、是由許許多多結(jié)構(gòu)相同的鏈節(jié)所組成。3組成高分子鏈的所有原子之間的結(jié)合鍵都屬共價鍵 15、陶瓷材料的主要鍵性有哪些？各有什么特點？ 主要鍵型有離子鍵與共價鍵的混合鍵，構(gòu)成陶瓷的的是晶相，玻璃相，氣相 晶相：由某些固溶體或化合物組成，晶向常常不止一個，而是多相多晶體 玻璃相：非晶態(tài)的低熔點固體相 氣相：陶瓷內(nèi)孔隙中的氣體 晶相分類及特點：氧化物的特點是較大的氧離子緊密堆積（如六角緊密堆積和立方緊密堆積），較小的正離子則填充它們的孔隙內(nèi)。數(shù)目相等的氧離子和金屬離子組成的氧化物結(jié)構(gòu)（如MgO，CaO等）屬簡單的面心立方晶格，當(dāng)兩種離子的數(shù)目不等時，則可形成其他類的晶體結(jié)構(gòu)。 常見的含氧酸

16、鹽為硅酸鹽，特點是不論何種硅酸鹽，硅總是在四個氧離子形成的四面體的中心，形成（SiO4）四面體。四面體之間又都以共有頂點氧離子相互連接起來。 <習(xí)題三> 1、解釋下列名詞的涵義： 過冷度，晶核形核率N，生長速率G，凝固，結(jié)晶，自由能差△F；變質(zhì)處理，變質(zhì)劑；合金，組元，相，相圖；機械混合物；枝晶偏析，比重偏析，相組成物，組織組成物；平衡狀態(tài)，平衡相。 答：過冷度：實際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之間的溫度差叫過冷度； 晶核形核率N：單位時間，單位體積液態(tài)金屬中生成的晶核數(shù)目（晶核形核數(shù)目∕smm3）； 生長速率G：表示晶核形成過程和晶體生長過程的快慢(單位時間內(nèi)晶核長大的線長度mm

17、∕s）； 凝固：物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程統(tǒng)稱為凝固； 結(jié)晶：通過凝固形成晶體結(jié)構(gòu)，可稱為結(jié)晶； 自由能：物質(zhì)中能夠自動向外界釋放出其多余的或能夠?qū)ν庾龉Φ倪@一部分能量叫做自由能； 自由能差△F；液體結(jié)晶時，其溫度低于理論結(jié)晶溫度，造成液體與晶體間的自由能差（△F=F液-F晶） 變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，加入一些細小的變質(zhì)劑使金屬結(jié)晶時的晶核形核率N增加或生長速率G降低，這種細化晶粒的方法，稱為變質(zhì)處理； 變質(zhì)劑：能夠使物質(zhì)變質(zhì)的其它物質(zhì)叫做變質(zhì)劑 合金：合金是指由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素經(jīng)一定方法所組成的具有金屬特性的物質(zhì)； 組元：通常把組成合金的最簡單、

18、最基本、能夠獨立存在的物質(zhì)稱為組元； 相：指在沒有外力作用下，物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同，成分相同的均勻物質(zhì)的聚焦態(tài)。 相圖：用來表示合金系中各個合金的結(jié)晶過程的簡明圖解稱為相圖，又稱狀態(tài)圖或平衡圖。 機械混合物：通過共晶或共析反應(yīng)形成的混合物叫機械混合物。 枝晶偏析：固溶體的結(jié)晶一般是按樹枝狀方式成長的，這就使先結(jié)晶的枝干成分與后結(jié)晶的分枝成分不同，由于這種偏析呈樹枝狀分布，故又稱枝晶偏析； 比重偏析：亞共晶或過共晶合金結(jié)晶時，若初晶的比重與剩余液相的比重相差很大時，則比重小的初晶將上浮，比重大的初晶將下沉。這種由于比重不同而引起的偏析，稱為比重偏析或區(qū)域偏析； 相組成物：有三種，鐵

19、素體，奧氏體，滲碳體； 組織：通常把在鏡像顯微鏡下觀察到的具有某種形貌或形態(tài)特征的部分，稱為組織； 組織組成物：由相組成物組成的物質(zhì)，也可以是單一相夠成。 平衡狀態(tài)物質(zhì)達到的一種穩(wěn)定的狀態(tài)。： 平衡相：指在合金系中，達到平衡狀態(tài)時，相對質(zhì)量和相的濃度不再改變的參與或相變過程的各相。 2、技術(shù)結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形核率和生長速率受到哪些因素的影響？ 答：金屬潔凈的基本規(guī)律是形核與長大。 受到過冷度的影響，隨著過冷度的增大，晶核的形核率和成長率都增大，但形成率的增長率比成長率的增長快；同時外來難溶雜質(zhì)以及振動和攪拌的方法也會增大形核率。 3、在鑄造生產(chǎn)中，采取哪

20、些措施控制晶粒大??？如果其他條件相同，試比較在下列鑄造條件下，鑄件晶粒的大小。 （1）、金屬模澆注和砂模澆注； （2）、高溫澆注與低溫澆注； （3）。澆注時采用震動與不采用震動； 答：鑄造生產(chǎn)中，控制晶粒大小的措施有：1）、增加過冷度，2）、孕育處理（變質(zhì)處理），3）、附加振動等。 （1）金屬模鑄件晶粒小， （2）低溫澆注的晶粒小， （3）采用振動的晶粒小。 4、何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)？試比較三種反應(yīng)的異同點。 答：共晶反應(yīng)：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時結(jié)晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應(yīng)。 包晶反應(yīng)：指一定成分的固相與一定成分的

21、液相作用，形成另一種固相的反應(yīng)過程。 共析反應(yīng)：有特定成分的單相固態(tài)合金，在恒定的溫度下，分解成兩個新的，具有一定晶體結(jié)構(gòu)的固相反應(yīng)。 共同點：反應(yīng)都是在恒溫下發(fā)生，反應(yīng)物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。 不同點：共晶反應(yīng)是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；共析是一種固相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)；而包晶反應(yīng)是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應(yīng)。 5 、現(xiàn)有 A 、 B 兩元素組成如圖所示的二元勻晶相圖，試分析以下幾種說法是否正確 ? 為什么 ? （ l ）形成二元勻晶相圖的 A 和 B 兩個組元的晶格類型可以不同，但原子大小一定要相等。 （

22、2 ） K 合金結(jié)晶過程中，由于固相成分隨固相線變化，故已結(jié)晶出來的固溶體中含 B 量總是高于原液相中含 B 量。 （ 3 ）溶體合金按勻晶相圖進行結(jié)晶時，由于不同溫度下結(jié)晶出來的固溶體成分和剩余液相成分都不相同，故在平衡狀態(tài)下固溶體的成分是不均勻的。 答：（1）錯 （2）對：在同一溫度下做溫度線，分別與固液相交于一點，過交點，做垂直線可以看出與固相線交點處B含量冥想高于另一點。 （3）錯：雖然結(jié)晶出來成份不同，但平衡液體中成份是平衡的。 6、分析部分 Mg-Cu 相圖 ( 如圖所示 ) ： (1) 填入各區(qū)域的組織組成物和相組成物，在各區(qū)域中是否會有純 Mg 相存在 ?

23、為什么 ? (2) 求出 30%Cu 合金冷卻到 500 ℃、 400 ℃時各相的成分和重量百分比。 (3) 畫出 30%Cu 合金自液相冷到室溫的冷卻曲線，并注明各階段的相與相變過程。 答：（1）不會，應(yīng)為Mg與Gu發(fā)生化學(xué)反應(yīng) （2） ?。。。。。。。。?！ （3） 7 、二元勻晶相圖、共晶相圖與合金的機械性能、物理性能和工藝性能存在什么關(guān)系 ? 答： 8 、為什么鑄造合金常選用接近共晶成分的合金？為什么要進行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金 ? 答：①因為共晶體在恒溫下進行結(jié)晶，同時熔點又最低，具有較好的流動性，在結(jié)晶時易形成集中縮孔，鑄件的

24、致密度好，所以常選用接近共晶成份的合金。 ②因為單相固溶體通過選擇適當(dāng)?shù)慕M成元素和適量的組成關(guān)系，可以是合金獲得較純金屬高得多的強度和硬度，并保持較高的塑性和韌性，具有良好的壓力加工性能。 9 、已知組元 A （熔點 700 ℃）與 B （熔點 600 ℃）在液態(tài)無限互溶；在固態(tài) 400 ℃時 A 溶于 B 中的最大溶解度為 20% ，室溫時為 10% ，而 B 卻不溶于 A ；在 400 ℃時，含 30%B 的液態(tài)合全發(fā)生共晶反應(yīng)，現(xiàn)要求： (1) 繪制 A-B 合金相圖，并標(biāo)注各區(qū)域的相組成物和組織組成物； (2) 分析 15%A 、 50%A 、 80%A 合金的結(jié)晶過

25、程，并確定室溫下相組成物及組織組成物的對量； <習(xí)題四> 1、 解釋下列名詞 ⑴一次滲碳體：由液相中直接析出來的滲碳體 二次滲碳體：從A中析出的Fe3C稱為二次滲碳體 三次滲碳體：從F中析出的Fe3C稱為三次滲碳體 共晶滲碳體：經(jīng)共晶反應(yīng)形成的滲碳體即萊氏體中的滲碳體 共析滲碳體：經(jīng)共析反應(yīng)形成的滲碳體即珠光體中的滲碳體 ⑵鐵素體：碳在a-Fe中形成的間隙固溶體 奧氏體：碳在y-Fe中形成的間隙固溶體 珠光體：由鐵素體和滲碳體組成的共析混合物 萊氏體：Ld是由奧氏體和滲碳體組成的共晶混合物 Ld’(P+Fe3Cii+Fe3C)是樹枝狀的珠

26、光體分布在共晶滲碳體的基體上 ⑶熱脆：S在鋼中以FeS形式存在，F(xiàn)eS會與Fe形成低熔點共晶，當(dāng)鋼材在1000-1200壓力加工時，會沿著這些低熔點共晶體的邊界開裂，鋼材將變得極脆，這種脆性現(xiàn)象稱為熱脆 冷脆：P使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇下降，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化、溫度有所升高。使鋼變脆，稱為冷脆 2簡述Fe3C相圖中的三個基本反應(yīng)：包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫出反應(yīng)式，注出含碳量和溫度。 共析反應(yīng)：冷卻到727℃時具有S點成分的奧氏體中同時折出具有P點，成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物 r0.77→(727℃)F0.0218+Fe3C6.69 包晶反應(yīng)：冷卻到1495℃時具有

27、B點成分的液相與具有H點成分的固相δ反應(yīng)生成具有J點成分的固相A L0.77+δ0.09→（1495℃）r0.16 共晶反應(yīng)：1148℃時具有C點成分的液體中同時結(jié)晶出具有E點成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物 L4.3→（1148℃）r2.11+Fe3C6.69 3、畫出 Fe-Fe 3 C 相圖，并進行以下分析： (1) 標(biāo)注出相圖中各區(qū)域的組織組成物和相組成物； (2) 分析 0.4%C 亞共析鋼的結(jié)晶過程及其在室溫下組織組成物與相組成物的相對重量； (2) 4 、現(xiàn)有兩種鐵碳合金 ( 退火狀態(tài) ) ；其中一種合金的顯微組織為珠光體占 80% ，鐵素體占 20% ；另一

28、種合金的顯微組織為珠光體占 94% ，二次滲碳體占 6% ，問這兩種合金各屬于那一類合金 ? 其含碳量各為多少 ? 5 、根據(jù) Fe-Fe 3 C 相圖；計算： (1) 室溫下，含碳 0.6% 的鋼中鐵素體和珠光體各占多少 ? (2) 室溫下，含碳 1.2% 的鋼中珠光體和二次滲碳體各占。多少 ? (3) 鐵碳含金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。 6 、現(xiàn)有形狀尺寸完全相同的四塊平衡狀態(tài)的鐵碳合金，它們分別為 0.20%C ； 0.4%C ； 1.2%C ； 3.5%C 合金。根據(jù)所學(xué)知識，可有哪些方法來區(qū)別它們 ?、 可以金相法區(qū)分。 一是看有無萊氏體或石

29、墨組織，有即為3.5%C的鐵碳合金。 二是看有無二次滲碳體，有即為1.2%C的過共析鋼。 剩下的兩種合金只要比較珠光體的數(shù)量即可，多者為0.4%C少者為0.2%C的合金。 7根據(jù) Fe-Fe 3 C 相圖，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因： (1) 含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高；。 (2) 低溫萊氏體的塑性比珠光體的塑性差； (3) 在 l100 ℃，含碳 0.4% 的鋼能進行鍛造，含碳 4.0% 的生鐵不能鍛造； (4) 鋼錠在 950 ～ 1100 ℃正常溫度下軋制，有時會造成錠坯開裂； (5) 一般要把鋼材加熱到高溫 ( 約 1000 ～ 12

30、50 ℃ ) 下進行熱軋或鍛造； (6) 鋼鉚釘一般用低碳鋼制成； (7) 綁扎物件一般用鐵絲 ( 鍍鋅低碳鋼絲 ) ，而起重機吊重物卻用 60 、 65 、 70 、 75 等鋼制成的鋼絲繩； (8) 鉗工鋸 T8 、 T10 、 T12 等鋼料時比鋸 10 、 20 鋼費力，鋸條易磨鈍； (9) 鋼適宜于通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。 （1）因為滲碳體的體積分?jǐn)?shù)大，材料就硬； （2）低溫萊氏體中有大量共晶滲碳體，故材料的差； （3）0.4%C的鋼在1100℃時為單相奧氏體，塑性好，故可鍛造。而4.0%C的生鐵在1100℃時為高溫萊氏體，有共晶滲碳體，故不

31、可鍛造。 （4）這是因為有時因冶金質(zhì)量不高，鋼中留有低熔點的三元硫共晶在晶界上分布。在950～1100℃時，硫共晶會熔化，形成所謂“熱脆”現(xiàn)象。 （5）對低碳鋼而言，確是如此。這樣可以保證是在單相奧氏體相區(qū)內(nèi)進行壓力加工。 （6）塑性好。 （7）鋼絲中碳量越高，鋼絲的強度就越大（在共析成分以下）。 （8）T8，T10，T12是工具鋼，材料中有大量二次滲碳體，故難鋸。 （9）鑄鐵因其成分接近共晶點，有良好的流動性，故適合鑄造；而鋼因其基體相為α.Fe（鐵素體），塑性好，且高溫下可轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，塑性更好，故適合壓力加工。 8鋼中常存的雜質(zhì)元素有哪些，對鋼的性能有何影響？ 主要有Si

32、，Mn，P，S等. Si是有益于提高鋼的鐵素體的強度，主要是固溶強化。 Mn也是有益于提高鋼的鐵素體的強度，主要是固溶強化和形成合金滲碳體。 P提高鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度范圍，不利于鋼的韌性。 S主要是引起鋼的熱脆性，這是因為S會在鋼中形成低熔點三元硫共晶。 9在平衡條件下， 45 鋼、 T 8 鋼和 T12 鋼的強度、硬度、塑性和韌性哪個大，哪個小，變化規(guī)律是什么，原因何在？ 強度：T8>T12>45#，碳素鋼中以珠光體的綜合機械性能為最好，強度最好，T8鋼中珠光體的體積分?jǐn)?shù)最大，其次為T12和45#鋼； 硬度：T12>T8>45#，碳素鋼中以滲碳體相的硬度為最高，T12鋼中滲碳體的

33、體積分?jǐn)?shù)最大，其次為T8和45#鋼。 塑性：45#> T8>T12，碳素鋼中以鐵素體相的塑性最好，45#鋼中鐵素體的體積分?jǐn)?shù)最大，其次為T8鋼和T12鋼。 10指出下列各類鋼的類別、主要特點及用途： (1)A3 ； (2)45 ； (3)T12A （1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼對雜質(zhì)元素控制不嚴(yán)，用于各種熱軋型材和要求不高的機械結(jié)構(gòu)。 （2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼對雜質(zhì)元素控制嚴(yán)格，用于制造一般的機械零件。 （3）高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼對雜質(zhì)元素控制非常嚴(yán)格，用于制造一般形狀簡單且速度不高的工具和刃具。 11名稱 晶體 結(jié)構(gòu)的特征 采用符號

34、 含碳量（%） 鐵素體 體心立方晶格 F 0.008-0.0218 奧氏體 面心立方晶格 A 0.77-2.11 滲碳體 復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu) Fe3C 6.69 顯微組織的特征 機械性能 其它 碳溶在α-Fe中間隙固溶體

35、 良好的塑性 良好的導(dǎo)磁性能 碳溶在γ-Fe中的間隙固溶體 塑性好，變形抗力小 無磁性 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙固溶體 硬度高，塑性和沖擊韌性差 亞穩(wěn)定的化合物 <習(xí)題五> 1、（1）滑移：所謂滑移是晶體的一部分相對于另一部分沿一定晶面發(fā)生相對的滑動。孿生：晶體的一部分相對于另一部分沿著一定的晶面(孿生面)產(chǎn)生一定角度的切變(即轉(zhuǎn)動)，這種變形方式叫做“孿生”。 （2）再結(jié)晶：變形金屬加熱到較高溫度時，原子具有較強的活動能力，有可能在破碎的亞晶界處重新形核和長大，使原來破碎拉長的晶粒變

36、成新的、內(nèi)部缺陷較少的等軸晶粒。這一過程，使晶粒的外形發(fā)生了變化，而晶格的類型無任何改變，故稱為“再結(jié)晶”。二次再結(jié)晶：通常再結(jié)晶后獲得細而均勻的等軸狀晶粒。如果溫度繼續(xù)升高或保溫較長時間后，少數(shù)晶粒會吞并周圍許多晶粒而急劇長大，形成極粗的晶粒，為了與通常晶粒的正常長大相區(qū)別，把這種現(xiàn)象稱為“二次再結(jié)晶”。再結(jié)晶溫度：變形金屬開始進行再結(jié)晶的最低溫度稱為金屬的再結(jié)晶溫度。 （3）熱加工：凡在再結(jié)晶溫度以上的加工過程稱為熱加工。冷加工：凡在再結(jié)晶溫度以下的加工過程稱為冷加工。 （4）加工硬化：晶粒破碎和位錯密度增加，使金屬的強度和硬度提高，塑性和韌性下降，產(chǎn)生了所謂加工硬化(或冷作硬化)現(xiàn)象

37、。 （5）回復(fù)：加熱溫度較低時，變形金屬中的一些點缺陷和位錯，在某些晶內(nèi)發(fā)生遷移變化的過程，稱為回復(fù)。 （6）再結(jié)晶：變形金屬加熱到較高溫度時，原子具有較強的活動能力，有可能在破碎的亞晶界處重新形核和長大，使原來破碎拉長的晶粒變成新的、內(nèi)部缺陷較少的等軸晶粒。這一過程，使晶粒的外形發(fā)生了變化，而晶格的類型無任何改變，故稱為“再結(jié)晶”。 （7）織構(gòu)：當(dāng)金屬變形量達到一定值(70～90％以上)時，金屬中的每個晶粒的位向都趨于大體一致，這種現(xiàn)象稱為“織構(gòu)”現(xiàn)象，或稱“擇優(yōu)取向”。 2、一般條件下進行塑性變形時，為什么在鋅、鎂中易出現(xiàn)孿晶？而在純銅中易產(chǎn)生滑移帶？ 因為鋅、鎂屬于密排六方晶格

38、，純銅屬于面心立方晶格。孿生變形僅在滑移系較少而不易產(chǎn)生滑移的密排六方金屬 (如Mg、Zn、Cd等)中易于發(fā)生，而面心立方晶格金屬（如Al、Cu等）中由于滑移系較多，故易產(chǎn)生滑移。 3、用手來回彎折一根鐵絲時，開始感覺省勁，后來逐漸感到有些費勁，最后鐵絲被彎斷。試解釋過程演變的原因？ 彎折一根鐵絲時，開始感覺省勁，后來逐漸感到有些費勁，是由于在外力的作用下，鐵絲隨著外形的變化，其內(nèi)部組織也要發(fā)生變化，晶粒破碎和位錯密度增加，使金屬的強度和硬度提高，塑性和韌性下降，產(chǎn)生了所謂加工硬化 (或冷作硬化)現(xiàn)象，金屬的加工硬化，給進一步加工帶來困難，所以后來逐漸感到有些費勁。再進一步變形時，由于金屬

39、的強度和硬度提高，塑性和韌性下降，很快鐵絲就因為疲勞而發(fā)生斷裂。 4、為什么細晶粒鋼強度高，塑性，韌性也好？ 金屬的晶粒粗細，對其機械性能的影響是很大的。晶粒愈細，晶界總面積愈大，每個晶粒周圍不同位向的晶粒數(shù)愈多。因此，塑性變形抗力也愈大。另外，晶粒的愈細，不僅使強度增高，而且也增加其塑性和韌性。因為晶粒愈細，金屬單位體積中的晶粒數(shù)愈多，變形可以分散在更多的晶粒內(nèi)進行，各晶粒滑移量的總和增大，故塑性好。同時，由于變形分散在更多的晶粒內(nèi)進行，引起裂紋過早產(chǎn)生和發(fā)展的應(yīng)力集中得到緩和，從而具有較高的沖擊載荷抗力。所以，工業(yè)上常用細化晶粒的方法來使金屬材料強韌化。 5、冷塑性變形對金屬組織和

40、性能有何影響？ 在外力的作用下，金屬隨著外形的變化，其內(nèi)部組織也要發(fā)生如下的變化： (一)晶粒形狀的變化。 塑性變形后晶粒的外形沿著變形方向被壓扁或拉長，形成細條狀或纖維狀，晶界變得模糊不清，且隨變形量增大而加劇。這種組織通常叫做“纖維組織”。 (二)亞結(jié)構(gòu)的形成。 在未變形的晶粒內(nèi)部存在著大量的位錯壁 (亞晶界)和位錯網(wǎng)，隨著塑性變形的發(fā)生，即位錯運動，在位錯之間產(chǎn)生一系列復(fù)雜的交互作用，使大量的位錯在位錯壁和位錯網(wǎng)旁邊造成堆積和相互糾纏，產(chǎn)生了位錯纏結(jié)現(xiàn)象。隨著變形的增加，位錯纏結(jié)現(xiàn)象的進一步發(fā)展，便會把各晶粒破碎成為細碎的亞晶粒。變形愈大，晶粒的碎細程度便愈大，亞晶界也愈多，位錯密

41、度顯著增加。同時，細碎的亞晶粒也隨著變形的方向被拉長。 (三)形變織構(gòu)的產(chǎn)生。 在定向變形情況下，金屬中的晶粒不僅被破碎拉長，而且各晶粒的位向也會朝著變形的方向逐步發(fā)生轉(zhuǎn)動。當(dāng)變形量達到一定值 (70～90％以上)時，金屬中的每個晶粒的位向都趨于大體一致，這種現(xiàn)象稱為“織構(gòu)”現(xiàn)象，或稱“擇優(yōu)取向”。 塑性變形對金屬性能的影響：組織上的變化，必然引起性能上的變化。如纖維組織的形成，使金屬的性能具有方向性，縱向的強度和塑性高于橫向。晶粒破碎和位錯密度增加，使金屬的強度和硬度提高，塑性和韌性下降，產(chǎn)生了所謂加工硬化 (或冷作硬化)現(xiàn)象。 6、金屬的再結(jié)晶溫度受哪些因素的影響？能否通過在結(jié)晶退

42、火來消除粗大鑄造組織？為什么？ 影響再結(jié)晶溫度的因素是： （1）預(yù)先的變形程度。 變形程度愈大，金屬畸變能愈高，向低能量狀態(tài)變化的傾向也愈大，因此再結(jié)晶溫度愈低。 (2)原始晶粒大小。 金屬原始晶粒越小，則變形的抗力越大，變形后儲存的能量較高，再結(jié)晶溫度則較低。 (3)金屬的純度及成分。 金屬的化學(xué)成分對再結(jié)晶溫度的影響比較復(fù)雜。當(dāng)金屬中含有少量元素，特別是高熔點元素時，常會阻礙原子擴散或晶界的遷移，而使再結(jié)晶溫度升高。如純鐵的再結(jié)晶溫度約為 450℃，加入少量碳變成鋼時，其再結(jié)晶溫度提高至500～650℃。在鋼中再加入少量的W、Mo、V等，還會更進一步提高再結(jié)晶溫度。當(dāng)合金元素含量較

43、高時，可能提高也可能降低再結(jié)晶溫度，這要看合金元素對基體金屬原子擴散速度比對再結(jié)晶形核時的表面能的影響而定。有利于原子擴散和降低表面能的則降低再結(jié)晶溫度；反之，則升高再結(jié)晶溫度。 (4)加熱速度和保溫時間。 再結(jié)晶過程需要有一定時間才能完成，故加熱速度的增加會使再結(jié)晶推遲到較高溫度才發(fā)生；而保溫時間延長，原子擴散充分，可使再結(jié)晶過程在較低溫度下完成。 由于鑄造組織沒有經(jīng)過塑性變形所以不能通過再結(jié)晶退火來消除粗大鑄造組織。 7、 當(dāng)金屬繼續(xù)冷拔有困難時，通常需要進行什么熱處理？為什么？ 金屬在冷拔過程中會產(chǎn)生加工硬化，金屬的加工硬化，給進一步加工帶來困難。為此，在其加工過程中必須安排一

44、些中間退火工序，來消除加工硬化現(xiàn)象。 8、試述纖維組織的形成及其對材料性能的影響。 塑性變形后晶粒的外形沿著變形方向被壓扁或拉長，形成細條狀或纖維狀，晶界變得模糊不清，且隨變形量增大而加劇。這種組織通常叫做“纖維組織”。纖維組織的形成，使金屬的性能具有方向性，縱向的強度和塑性高于橫向。晶粒破碎和位錯密度增加，使金屬的強度和硬度提高，塑性和韌性下降，產(chǎn)生了所謂加工硬化 (或冷作硬化)現(xiàn)象。 9、何謂臨界變形度？為什么實際生產(chǎn)中要避免在這一范圍內(nèi)進行變形加工？ 變形度的影響實際上是一個變形均勻的問題。變形度愈大，變形便愈均勻，再結(jié)晶后的晶粒度便愈細。當(dāng)變形度很小時，由于晶格畸變小，不足以

45、引起再結(jié)晶，故晶粒度保持原樣。當(dāng)變形度在 2～l0％時再結(jié)晶后的晶粒十分粗大，因此時金屬中只有部分晶粒發(fā)生變形，變形很不均勻，再結(jié)晶時的形核數(shù)目少，再結(jié)晶后的晶粒度很不均勻，故晶粒極易吞并長大。這個變形度稱為“臨界變形度”，生產(chǎn)中應(yīng)設(shè)法避免。 10、熱加工對金屬組織和性能有何影響？鋼材在熱加工（如鍛造）時，為什么不產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象？ 熱加工雖然不致引起加工硬化，但仍能使金屬的組織和性能發(fā)生顯著的變化： (一)可使鋼中的氣孔焊合，分散縮孔壓實，從而使材料的致密度增加。 (二)可使鋼中的粗大枝晶和柱狀晶破碎，從而使晶粒細化，機械性能提高。 (三)可使鋼中的各種夾雜物沿著變形方向伸長(塑性

46、夾雜物如FeS和細碎脆性夾雜物如氧化物等)，但晶粒通過再結(jié)晶變成細等軸晶，而夾雜物卻被保留下來，形成了“纖維組織”，在宏觀試樣上呈現(xiàn)為條狀(塑性夾雜物)和鏈狀(脆性夾雜物)。這種組織使鋼的機械性能有了方向性，在沿著纖維的方向上(縱向)具有較高的機械性能，而且在垂直纖維方向上(橫向)性能較低。 鋼材在熱加工（如鍛造）時，加工溫度處于其再結(jié)晶溫度以上，即使發(fā)生加工硬化，也會通過再結(jié)晶而消除，故不產(chǎn)生加工硬化。 11 、如圖所示，用細棒料壓制的齒輪毛胚和直接用粗料毛胚（與齒輪外徑相等）來加工成齒輪，試問用哪種方法制造出的齒輪質(zhì)量好？為什么？ 用細棒料壓制的齒輪好。 <習(xí)題六> 1（1）奧氏

47、體的起始晶粒度：起始晶粒度事指珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛剛終了時的奧氏體晶粒度。 實際晶粒度：鋼在具體加熱條件下實際得到的奧氏體晶粒尺寸。 本質(zhì)晶粒度：鋼加熱到930℃10℃，保溫8h，冷卻后得到的晶粒度。 （2） 珠光體：層比較大的鐵素體與滲碳體的機械混合物。 索氏體：層片間距較小的鐵素體與滲碳體的機械混合物。 屈氏體：層片間距較小的鐵素體與滲碳體的機械混合物。 貝氏體：過飽和的鐵素體和碳化物的機械混合物。 馬氏體：碳在α—Fe中的過飽和固溶體。 （3）奧氏體：碳溶在γ—Fe中的間隙固溶體。 過冷奧氏體：鋼在高溫時所形成的奧氏體，過冷到A r1以下，成為熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)的過冷奧氏

48、體。 殘余奧氏體：過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時，冷至室溫或Mf點尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體。 （4）退火：鋼的退火是把鋼加熱到高于或低于臨界點（Ac1或Ac3）的某一溫度，保溫一定時間，然后隨爐緩慢冷卻以獲得接近平衡組織的一種熱處理工藝。 正火：正火時把亞共析鋼加熱到以上30—50℃，過共析鋼加熱到 上30—50℃，保溫后在空氣中冷卻的工藝。 淬火：將鋼加熱到Ac1或Ac3以上30-50℃，保溫后快速的操作，稱為淬火。 回火：將淬火鋼加熱到A1以下某一溫度，保溫一定時間，然后快速冷卻到室溫的熱處理工藝。 冷處理：將退火鋼繼續(xù)冷卻帶室溫以下某一溫度并停留一定時間，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，然后在恢

49、復(fù)到室溫。 臨界淬火冷卻速度（Vk）： 使獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度。 淬透性：淬透性表示鋼在淬火時或得馬氏體的能力。 淬硬性：淬硬性使指鋼在理想條件下進行淬火硬化（即得到馬氏體組織）所能達到的最高硬度的能力。 2 珠光體類型組織有哪幾種？他們在形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何特點？ 珠光體組織使按層間距大小分為珠光體，索氏體，屈氏體三種。 珠光體在等溫溫度在 制650溫度范圍內(nèi)獲得，層片較大（>0.4μm）硬度為170—200HBS，索氏體在等溫溫度在650—600范圍內(nèi)得到層片間距較?。?.2—0.4μm） 硬度為230-320HBS，屈氏體在等溫溫度在600-550范圍

50、內(nèi)得到，層間距更?。?0.2μm），硬度為330-400HBS。 3 貝氏體類型組織有哪幾種？他們在形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何特點？ 貝氏體組織最為常見的是上貝氏體和下貝氏體 上貝氏體使過冷奧氏體在550-350℃ 溫度范圍內(nèi)等溫度形成的。呈羽毛狀，有粗大的片狀鐵素體和粗大的，分布不均勻的滲碳體組成。韌性顯著降低，硬度為HBC35~45。下貝氏體使是過冷奧氏體在350~230℃溫度范圍內(nèi)等溫形成的，下貝氏體中的鐵素體針細小，滲碳體彌散度大。分布更均勻，強度，硬度進一步提高。塑性，韌性有所改善，具有更好的綜合機械性能。 4、馬氏體組織有哪幾種基本類型？他們的形成條件、晶體結(jié)構(gòu)、組織

51、形態(tài)、性能有何特點？馬氏體的硬度與含碳量關(guān)系如何？ 馬氏體的組織形態(tài)主要有兩種：板條狀馬氏體和片狀馬氏體。 高溫奧氏體中含碳量大于1.0%時，淬火組織中馬氏體的 形態(tài)是片狀的，亞結(jié)構(gòu)主要是欒晶，在片體邊界上沿[111]m方向呈點狀規(guī)則排列有螺形位錯。片狀馬氏體韌性和塑性差。高溫奧氏體中含碳量小于0.30%時，淬火組織中馬氏體的形態(tài)是板條狀的，體內(nèi)有高容度位錯，{111}r為其慣習(xí)面。板條狀馬氏體的韌性和塑性好。 馬氏體的硬度主要取決于含碳量，隨著馬氏體含碳量的增高，硬度隨之提高，當(dāng)含碳量超過0.6%以后硬度增加趨于平緩。 5、何謂連續(xù)冷卻及等溫冷卻？試?yán)L出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。

52、 連續(xù)冷卻是以某一速度連續(xù)冷卻到室溫，使過冷奧氏體在 連續(xù)冷需冷卻過程中發(fā)生轉(zhuǎn)變，等溫冷卻是快速冷卻到Ar1以下某一溫度，并等溫停留一段時間，使過冷奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后在冷卻到室溫。 6、說明共析碳鋼C曲線各個區(qū)、各條線的物理意義，并指出影響C曲線形狀和位置的主要因素。 共析鋼C曲線中，過冷奧氏體開始轉(zhuǎn)變點的連線稱為轉(zhuǎn)變開始線；過冷奧氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束點的連線稱為轉(zhuǎn)變結(jié)束線。水平線A1表示奧氏體與珠光體的平衡溫度。在A1線以上是奧氏體穩(wěn)定存在的區(qū)域，A1線以下，轉(zhuǎn)變開始線以左是過冷奧氏體區(qū)，轉(zhuǎn)變結(jié)束線以右是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)，轉(zhuǎn)變開始線和結(jié)束線之間是過冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。 影響C曲線形狀和位置

53、的主要因素有：（1）碳的影響。在亞共析鋼中，隨含碳量增加，C曲線向右移動；在過共析鋼中，隨含碳量的增加，C曲線則向右移動。（2）合金元素的影響：除鈷外，所有的合金元素使C曲線位置右移，碳化物形成元素含量較多時，不僅影響C曲線位置，還會改變C曲線的形狀。（3）加熱溫度和保溫時間的影響：隨著加熱溫度的提高和保溫時間的延長，C曲線右移。 8、確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織 （1）經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度（2）ZG35的鑄造齒輪（3）鍛造后熱的60鋼鍛坯（4）具有片狀滲碳體的T12鋼坯 （1）完全退火，目的是消除軋制工藝不合要求而產(chǎn)生的帶狀組織缺陷，并適當(dāng)降低硬度，

54、提高塑性和改善切屑加工性能。退火后組織為珠光體+鐵素體 （2）去應(yīng)力退火：目的是消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，退火后組織為珠光體+鐵素體 （3）去應(yīng)力退火，目的是消除段柸的熱應(yīng)力，避免使用工程中變形和開裂，退火后組織為珠光體+鐵素體。 （4）球化退火，目的是將珠光體的滲碳體由片狀轉(zhuǎn)化為球狀，得到球狀珠光體，降低鋼的硬度，改善切削加工性能，得到的組織為球狀珠光體+球狀滲碳體 9、 共析鋼加熱奧氏體化后，按圖中V1~V7的方式冷卻，（1）指出圖中①~⑩各點處的組織（2）寫出V1~V5的熱處理工藝名稱。 ①過冷奧氏體+珠光體②過冷奧氏體③ 鐵素體 ④過冷奧氏體+屈氏體⑤ 過冷奧氏體+屈氏體+貝氏體

55、⑥下貝氏體 ⑦過冷奧氏體+下貝氏體 ⑧下貝氏體+馬氏體+殘余奧氏體⑨ 過冷奧氏體 ⑩馬氏體+殘余奧氏體 （2）V1：退火V2：正火V3：等溫淬火V4：分級淬火V5：雙液淬火 10、（a）馬氏體(b)貝氏體+馬氏體(c)屈氏體+貝氏體+馬氏體(d)屈氏體+索氏體+珠光體 11、淬火的目的是什么？亞共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度應(yīng)如何選擇？ 淬火的目的是為了獲得馬氏體或貝氏體組織。提高鋼的機械性能。 為了防止奧氏體晶粒粗化，一般淬火溫度不宜太高，只允許超出臨界點30-50℃。亞共析鋼的淬火加熱溫度是Ac3+30-50℃。過共析鋼的淬火溫度是Ac1+30-50℃。 12、冷卻后組織加熱后

56、組織 700℃： 珠光體+鐵素體珠光體+鐵素體 760℃： 馬氏體+鐵素體奧氏體+鐵素體 840℃： 馬氏體+殘余奧氏體馬氏體+奧氏體 1100℃：粗大的馬氏體+粗大的殘余奧氏體粗大的奧氏體 13、淬透性與淬硬層深度兩者有何聯(lián)系和區(qū)別？影響鋼淬透性的因素有哪些？影響鋼制零件淬硬層深度的因素有哪些？ 淬透性表示鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。而淬硬層深度為鋼的表面至半馬氏體區(qū)的距離。淬透性是鋼在規(guī)定條件下的一種工藝性能，是確定的可以比較的，為鋼材本身固有的屬性。淬硬層深度是實際工件在具體條件下淬得的馬氏體和半馬氏體的深度，是變化的，與鋼的淬透性及外在因素（如淬火介質(zhì)，零件尺寸）有關(guān)。

57、影響鋼淬透性的因素：鋼的臨界冷卻速度（VK）。凡是影響C曲線位置的因素均能影響鋼的淬透性。 淬硬性主要與馬氏體的含碳量有關(guān)，含碳量愈高，淬火后硬度愈高。 14、機械設(shè)計中應(yīng)如何考慮鋼的淬透性？ 機械設(shè)計中應(yīng)考慮鋼的淬透性。界面較大或形狀復(fù)雜以及受力情況特殊的重要零件，要求界面的力學(xué)性能均勻的零件，應(yīng)選用淬透性好的鋼：而陳壽扭轉(zhuǎn)或彎曲再和的軸類零件，外層受力較大，心不受力較小，可選用淬透性較低的鋼種，只要淬透性深度為軸半徑的1/3-1/2即可，這樣，既滿足了性能的要求降低了成本。 15、指出下列組織的主要區(qū)別：（1）索氏體與回火索氏體（2）屈氏體與回火屈氏體（3）馬氏體與回火馬氏體 索

58、氏體：正火所得，層片狀，HB和回火索氏體相當(dāng)，屈服強度，沖擊韌性都比或會索氏體略低。 回火索氏體：調(diào)質(zhì)所得，鐵素體+細小顆粒碳化物，綜合機械性能優(yōu)越。 屈氏體：6000-500℃范圍內(nèi)所得，層片狀，硬度330-400HBS。 回火屈氏體：350-500℃回火所得，硬度為35-45HRC，又較高的彈性和屈服極限，同時有一定韌性。 馬氏體：鋼在Ms點以下發(fā)生無擴散轉(zhuǎn)變所得，高強度高硬度，塑性、韌性較差。 回火馬氏體易于腐蝕，金相顯微鏡下為暗黑針片狀，HRC58-64. 16、甲廠產(chǎn)品的組織為珠光體+鐵素體。乙廠產(chǎn)品的組織為回火索氏體，與甲廠產(chǎn)品相比，乙廠產(chǎn)品具有良好的綜合機械性能。

59、17、對低碳鋼齒輪進行滲碳，滲碳后表面組織從珠光體+鐵素體變成馬氏體+殘余奧氏體，硬度和耐磨性大幅提高。 對中碳鋼齒輪進行表面淬火，表面淬火后表面組織從珠光體+鐵素體變成馬氏體+殘余奧氏體，硬度和耐磨性提高。 18、表面淬火一般用中碳鋼和中碳合金鋼，也可用高碳工具鋼和低合金工具鋼以及鑄鐵等。滲碳用鋼通常為含碳量0.15-0.25%的低碳鋼和低碳合金鋼。氮化用鋼通常是含有Al、Cr、Mo等合金元素的鋼。 表面淬火后，表面硬度，耐磨性和疲勞強度均提高。三者相比較，淬火后硬度值一般在HRC45-60之間，滲碳后硬度值在HRC58-60之間，滲氮后硬度值在67-74之間。滲碳與滲氮相比，工件變形

60、大，滲層厚。 表面淬火可用于齒輪、軋輥等；滲碳可用于齒輪、大小軸、凸輪軸、活塞銷及機床零件、大型軸承等；滲氮主要用于各種高速傳動精密齒輪，高精度機床主軸（如鏜床鏜桿，磨床主軸），在交變載荷條件下要求疲勞強度很高的零件，以及要求變形很小和具有一定抗熱、耐蝕能力的耐磨零件。 <習(xí)題七> 1、合金鋼中經(jīng)常加入哪些合金元素？如何分類？ 合金鋼中的合金元素通常分為以下幾類： 碳化物形成元素：Mn, Cr, W，Mo, V, Ti, Nb ,Zr 非碳化物形成元素：Ni, Cu, Co, Si, Al。 2、合金元素Mn Cr W Mo V Ti對過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變有哪些影響？ 除 Co外，

61、所有合金元素溶于奧氏體后，都增大其穩(wěn)定性，使奧氏體分解轉(zhuǎn)變速度減慢，即C曲線右移，從而提高鋼的淬透性。碳化物形成碳化物形成元素，如Mo、W、V、Ti等，當(dāng)它們含量較多時，不僅使C曲線右移，而且還會使C曲線的形狀發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)兩組C曲線，上部的C曲線反映了奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變，而下部的C曲線反映了奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變。 3、合金元素對鋼中基本相有何影響？對鋼的回火轉(zhuǎn)變有什么影響？ （ 1）合金元素溶入鐵素體中形成合金鐵素體，由于與鐵的晶格類型和原子半徑不同而造成晶格畸變，產(chǎn)生固溶強化效應(yīng)。①非碳化物形成元素：如Ni、Si、Al、Co等，它們不與碳形成化合物，基本上都溶于鐵素體內(nèi)，以合金鐵

62、素體形式存在；碳化物形成元素，基本上是置換滲碳體內(nèi)的鐵原子而形成合金滲碳體或合金碳化物，如：Cr7 C3 等。 （2）鋼在淬火后回火時的組織轉(zhuǎn)變主要是馬氏體分解、殘余奧氏體的分解及碳化物形成、析出和聚集的過程，這個過程也是依靠元素之間的擴散來進行的。由于合金元素擴散速度小，而又阻礙碳原子擴散，從而使馬氏體的分解及碳化物的析出和聚集速度減慢，將這些轉(zhuǎn)變推遲到更高的溫度，導(dǎo)致合金鋼的硬度隨回火溫度的升高而下降的速度比碳鋼慢。這種現(xiàn)象稱之為回火穩(wěn)定性。合金元素一般都能提高殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍。在碳化物形成元素含量較高的高合金鋼中，淬火后殘余奧氏體十分穩(wěn)定，甚至加熱到500～600℃仍不分解，而

63、是在回火冷卻過程中部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使鋼的硬度反而增加，這種現(xiàn)象稱之為二次硬化。其次，在高合金鋼中，由于Ti、V、W、Mo等在500～600℃溫度范圍內(nèi)回火時，將沉淀析出特殊碳化物，這些碳化物以細小彌散的顆粒狀存在，因此，這時硬度不但不降低，反而再次增加，這種現(xiàn)象稱之為“沉淀型”的二次硬化，亦稱為彌散硬化或沉淀硬化。合金元素對淬火及回火后鋼的機械性能的不利影響是回火脆性問題。 4、區(qū)別下列名詞的基本概念 （ 1）奧氏體：碳在γ-Fe中的一種間隙固溶體。合金奧氏體：溶在合金元素中的奧氏體。奧氏體鋼：鋼的組織為奧氏體的鋼。 （2）鐵素體：碳在α-Fe中的一種間隙固溶體。合金鐵素體：溶在合金元

64、素中的鐵素體。鐵素體鋼：鋼的組織為鐵素體的鋼。 （3）滲碳體即碳化三鐵Fe 3 C。合金滲碳體：溶有合金元素的滲碳體，如(Fe、Cr) 3 C等。特殊碳化物：指穩(wěn)定性特高的碳化物，如：WC等。 5、解釋下列現(xiàn)象： （ 1）在含碳量相同的情況下，含碳除Mn、Ni等擴大γ相區(qū)的元素外，大多合金元素與鐵相互作用能縮小γ相區(qū)，使A 4 下降，A 3 上升，因此使鋼的淬火加熱溫度高于碳鋼。 （2）鋼在淬火后回火時的組織轉(zhuǎn)變主要是馬氏體分解、殘余奧氏體的分解及碳化物形成、析出和聚集的過程，這個過程也是依靠元素之間的擴散來進行的。由于合金元素擴散速度小，而又阻礙碳原子擴散，從而使馬氏體的分解及碳化物

65、的析出和聚集速度減慢，將這些轉(zhuǎn)變推遲到更高的溫度，導(dǎo)致合金鋼的硬度隨回火溫度的升高而下降的速度比碳鋼慢。這種現(xiàn)象稱之為回火穩(wěn)定性。 （3）含碳量大于等于0.40%，含鉻量為12%的鋼屬于過共析鋼。，而含碳量1.5%，含鉻量12%的鋼屬于萊氏體鋼 從合金元素對鐵碳相圖的影響可知，由于合金元素均使相圖中的S點和E點左移，因此使共析點和奧氏體的最大溶碳量相應(yīng)地減小，出現(xiàn)了當(dāng)含Cr量為12％時，共析點地含碳量小于0.4％,含碳量12％時奧氏體最大含碳量小于1.5％。 （4）高速鋼在熱鍛或熱扎后，經(jīng)空冷獲得馬氏體組織 由于高速鋼中含有大量地合金元素，使其具有很高的淬透性，在空氣中冷卻即可得到馬氏體組織。 6、何謂滲碳鋼？為什么滲碳鋼的含碳量均為低碳？合金滲碳鋼中常加入哪些合金元素？它們在鋼中起什么作用？ 用于制造滲碳零件的鋼稱為滲碳鋼。滲碳鋼的含碳量一般都很低 (在0.15～0.25％之間)，屬于低碳鋼，這樣的碳含量保證了滲碳零件的心部具有良好的韌性和塑性。為了提高鋼的心部的強度，可在鋼中加入一定數(shù)量的合金元素，如Cr、Ni、Mn、Mo、W、Ti、B等。其中Cr、Mn、Ni等合金元素所起的主要作用是增