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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料科学基础石墨化加工硬化(共8篇)材料科学基础作业一、填空题1.弹簧钢加入元素可以提高屈强比。2.滚动轴承钢GCr15的最终热处理工艺是使用状态下的组织是。3.ZGMn13属于钢，其中Mn的含量为，Mn在钢中的作用是该种钢的热处理采用4.若要减少高碳钢淬火后过多的残余奥氏体可采用和的方法。5.为防止不锈钢的晶间腐蚀可在钢中添加元素。6.以为主要合金元素的铜合金称为黄铜，以为主要合金元素的铜合金称为白铜。7.Ti在固态下发生同素异构转变，以下为-Ti，具有晶格，以上直至熔点为-Ti，
2、具有晶格。8.轴承合金的组织特点是。重要概念P384固溶强化时效强化过时效二、选择题1.下列元素中能够扩大A相区的是。AWBMoCCrDNi2.属于强碳化物形成元素的是。AW，Mo,CrBMn,Fe,NiCZr,Ti,NbDSi,Be,Co3.不能提高钢的淬透性的合金元素是。ACoBCrCMoDMn4.调质钢中通常加入元素来抑制第二类回火脆性。ACrBNiCMoDV5.下列钢种属于高合金钢的是A40CrB20CrMnTiCGCr15DW18Cr4V6.选出全是促进石墨化的元素的一组AV、Cr、SBAl、Ni、SiCW、Mn、PDMg、B、Cu7、选出适合制作热作模具的材质A20CrMnTiBC
3、r12C2Cr13D5CrNiMo三、问答题1.合金钢中合金元素的强化机制有哪些？固溶于铁素体中起固溶强化作用、形成碳化物起弥散强化作用3.合金元素对回火转变有何影响？1）、提高耐回火性2）、产生二次硬化(含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A转变为M回，使硬度不仅不下降，反而升高的现象)3）、防止第二类回火脆性：W、Mo4.渗碳钢为何要采用低碳钢？合金渗碳钢常含有哪些合金元素，分别起什么作用？表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧。提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B强化铁素体：Cr、Mn、Ni细化晶粒：W、Mo、Ti、V5.为什
4、么调质钢的含碳量均为中碳？合金元素在调质钢中的作用是什么？获得良好的综合力学性能合金元素作用：提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B强化铁素体:Mn、Si、Cr、Ni细化晶粒:Ti、V防止第二类回火脆性:W、Mo6.为什么滚动轴承钢的含碳量均为高碳？铬元素起什么作用？淬火回火后形成高碳马氏体+碳化物+残余奥氏体的组织，具有硬度高耐磨的特性Cr可以提高淬透性、形成合金渗碳体、增强耐蚀性7.什么是高速钢的二次硬化现象？高速钢多次回火的目的是什么？P344高速钢在500600回火时，由于细小弥散的W2C和VC型特殊碳化物从马氏体析出而使钢的强度和硬度明显升高的现象。回火温度在在500600时，残余奥
5、氏体中碳和合金元素的含量由于大量碳化物的析出而降低，使其Ms点升高而转变成马氏体，这种由于残余奥氏体在回火过程中转变为马氏体而引起钢的硬度和强度升高的现象称为二次淬火。多次回火是尽量多得消除残余奥氏体的数量、消除内应力稳定组织。概念：二次硬化与二次淬火8.简述防止电化学腐蚀的措施？合金元素Cr在不锈钢中起什么作用？防止电化学腐蚀的措施：获得均匀的单相组织。提高合金的电极电位。使表面形成致密的钝化膜。Cr：是提高耐蚀性的主要元素，其租用机理为形成稳定致密的Cr2O3氧化膜.Cr含量大于13%时，形成单相铁素体组织。提高基体电极电位(n/8规律)9.有些量具钢在保存和使用的过程中会发生尺寸和形状的
6、变化，这是为什么？应采取哪些措施稳定尺寸？量具钢淬火组织中残余的奥氏体是亚稳相，在使用中有向马氏体转变的自发倾向，相变过程中产生的晶格膨胀会产生应力并引起尺寸和形状的变化。措施：下限温度淬火及冷处理。目的是减少A。长时间低温时效，以消除内应力，降低马氏体的正方度。四、分析题1.用40r制造发动机连杆螺栓，要求其具有良好的综合机械性能，试制定其加工工艺路线。指出其使用状态下组织.下料锻造退火粗加工调质精加工装配S回2.用40Cr制造一零件，要求其具有良好的耐磨性，试制定其加工工艺曲线。指出其使用状态下的组织。下料锻造退火粗加工调质精加工表面淬火低温回火装配心部：S回表层：M+A+颗粒状碳化物第六
7、章空位与位错一、名词解释空位平衡浓度，位错，柏氏回路，P-N力，扩展位错，堆垛层错，弗兰克-瑞德位错源，奥罗万机制，科垂耳气团，面角位错，铃木气团，多边形化空位平衡浓度：金属晶体中，空位是热力学稳定的晶体缺陷，在一定的空位下对应一定的空位浓度，通常用金属晶体中空位总数与结点总数的比值来表示。位错：晶体中的一种原子排列不规则的缺陷，它在某一个方向上的尺寸很大，另两个方向上尺寸很小。柏氏回路：确定柏氏族矢量的过程中围绕位错线作的一个闭合回路，回路的每一步均移动一个原子间距，使起点与终点重合。P-N力：周期点阵中移动单个位错时，克服位错移动阻力所需的临界切应力扩展位错：两个不全位错之间夹有层错的位错
8、组态堆垛层错：密排晶体结构中整层密排面上原子发生滑移错排而形成的一种晶体缺陷。弗兰克-瑞德位错源：两个结点被钉扎的位错线段在外力的作用下不断弯曲弓出后，互相邻近的位错线抵消后产生新位错，原被钉扎错位线段恢复到原状，不断重复产生新位错的，这个不断产生新位错、被钉扎的位错线即为弗兰克-瑞德位错源。Orowan机制：合金相中与基体非共格的较硬第二相粒子与位错线作用时不变形，位错绕过粒子，在粒子周围留下一个位错环使材料得到强化的机制。科垂尔气团：围绕刃型位错形成的溶质原子聚集物，通常阻碍位错运动，产生固溶强化效果。铃木气团：溶质原子在层错区偏聚，由于形成化学交互作用使金属强度升高。面角位错：在fcc晶
9、体中形成于两个111面的夹角上，由三个不全位错和两个层错构成的不能运动的位错组态。多边形化：连续弯曲的单晶体中由于在加热中通过位错的滑移和攀移运动，形成规律的位错壁，成为小角度倾斜晶界，单晶体因而变成多边形的过程。二、问答1fcc晶体中，层错能的高低对层错的形成、扩展位错的宽度和扩展位错运动有何影响？层错能对金属材料冷、热加工行为的影响如何？解答：层错能高，难于形成层错和扩展位错，形成的扩展位错宽度窄，易于发生束集，容易发生交滑移，冷变形中线性硬化阶段短，甚至被掩盖，而抛物线硬化阶段开始早，热变形中主要发生动态恢复软化；层错能低则反之，易于形成层错和扩展位错，形成的扩展位错宽度较宽，难于发生束
10、集和交滑移，冷变形中线性硬化阶段明显，热变形中主要发生动态再结晶软化。2.在铝单晶体中，aaa101122661）位错反应?+能否进行？写出反应后扩展位错宽度的表a10达式和式中各符号的含义；若反应前的2是刃位错，则反应后的扩展位错能进行何种a10运动？能在哪个晶面上进行运动？若反应前的2是螺位错，则反应后的扩展位错能进行何种运动？2）若面上有一位错反应，如图61。写出位错反应方程式，说明新位错的性质，是否可动。3）写出与两个滑移面上两全位错所分解为肖克莱不全位错的两个反应式。4）如果两扩展位错运动，当它们在两个滑移面交线AB相遇时，两领先不全位错为b?aa10b?011对于位错反应，需要同时
11、满足能量条件和几何条件，反应才能进行。aaaa222a210112?b前?22，在2?6+6中，2a2222a22?b后?2?b?b63，前后，满足能量条件；同时aaa?b前?10?b后?2?1）?10262，满足几何条件，22故反应能进行。G2?，G为切弹性模量，b1、b2为不全位错柏氏矢量，为层扩展位错宽度a102错能。若反应前的是刃位错，则反应后的扩展位错只能在原滑移面上进行滑移；a10若反应前的2是螺型位错，反应后形成的扩展位错可以进行束集，与其相交面如d?面相交处束集，而后过渡到面上进行运动，并有可能再次分解为扩展位错。aab?10b?011若面上位错与面上的位错相遇，它们之间能aa
12、a10?011?11022满足能量条件和几何条件，可以发生位错反应，反应式为：2。新位错位于面上，是纯刃型位错，由于不在其滑移面111面上，为不可动位错。3）与两个滑移面上全位错分解为肖克莱不全位错的两个反应式为：aaa10?2?1111面上的位错66晶面上：2，如果两扩展位错运动分解后的两个领先不全位错为和，两领先位错之a110间依据能量条件和几何条件要求，可以判断位错反应可以进行。新位错柏氏矢量为6；?新形成位错为在面上刃型位错，牵制到其它两个不全位错和两个层错均不能运动，会引起冷加工中的加工硬化。Gb2RES?ln4?r0。若金属材料亚晶尺寸为R=10-310-4cm，r0约为3螺旋位错
13、的能量公式为10-8cm，铜的G4106N/cm2，b108cm。试估算Es估算Cu中长度为1个柏氏矢量的螺型位错割阶的能量。解答：1）将各参数带入公式中可以计算得到Es；2）Cu中长度为1个柏氏矢量的螺型位错割阶的能量约为1011J/cm2。4平衡空位浓度与温度有何关系？高温淬火对低温扩散速度有何影响？解答：平衡空位浓度形成能。，即温度越高，空位浓度越大。高温淬火后由于高浓度空位被保留至低温，对低温加热扩散有促进作用。5已知Al的空位形成能为，问从27?升温到627?时空位浓度增加多少倍5平衡空位浓度1019J），k1023J/K，系数A=1。计算可得27?时空位浓度C11013，627?时
14、空位浓度为C2105，故从27?升温到627?时空位浓度增加C?AexpkT，A为材料常数，k1023J/K，Ev为空位C?AexpkT，Al的空位形成能为Fx?22?，G为切弹性模量，b，b?为两刃型位错的柏氏矢量，为泊松比。故位置1位错受斥力，位置2位错处于亚稳平衡，偏离该位置则远离或运动到与原点处位错垂直的地方。位置3处第二个位错处于与原点处位错垂直的上方，处于稳定态。7、位错对金属材料有何影响？解答：位错是晶体中的缺陷，对材料有许多重要影响。1）对变形影响。通过位错运动完成塑性变形；2）对性能影响，与第二相粒子，通过切过或绕过机制强化材料，冷加工中位错密度增加也能强化材料，或通过形成科垂尔气团强化材料，以及位错运动中相互交截，或形成割阶、面角位错等使材料强化；3）对再结晶中的晶核形成机制有影响；是优先扩散通道。第七章金属塑性变形一名词解释固溶强化，应变时效，孪生，临界分切应力，变形织构固溶强化：固溶体中的溶质原子溶入基体金属后使合金变形抗力提高，应力应变
