本文格式为Word版，下载可任意编辑《工程材料及机械制造基础》部分习题参考答案 14、为什么铸造合金常选用接近共晶点的合金？为什么要举行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？ 近共晶点的合金熔点低，结晶范围小，铸造性能好单相固溶体成分的合金具有良好的塑性和小的变形抗力，可锻性好 15、何谓α、γ、Fe3C、C、P、A、Ld、（Ld `）？它们的布局、组织形态、力学性能有何特点？ α为铁素体，Fe3C为渗碳体，C为碳元素，P为珠光体，γ、A为奥氏体，Ld为高莱氏体，（Ld `）为低温莱氏体 α为体心立方布局，溶碳量低，强度、硬度低，塑性、韧性好γ、A是碳在γ—Fe中形成的间隙固溶体，为面心立方布局，溶碳量较大，是高温组织，硬度较低，塑性较高，易于成形Fe3C是铁和碳的金属化合物，含碳量6.69%，硬度很高，脆性很大，塑性和韧性几乎为零P是铁素体与渗碳体的机械混合物，碳的分数为0.77%，具有良好的力学性能Ld是奥氏体与渗碳体的机械混合物，（Ld `）是珠光体与渗碳体的机械混合物，含碳量4.3%，力学性能与渗碳体接近 16、碳钢与铸铁两者的成分、组织和性能有何区别？并说明理由。
碳含量小于2.11%是碳钢，大于2.11%是铸铁；碳钢中的碳与铁以金属化合物的形式存在，而铸铁中的碳以游离石墨的形式存在；碳钢的力学性能较好，其硬度、强度随含碳量的增加而增加，塑性、韧性随含碳量的增加而下降，铸铁的力学性能取决于石墨的外形、大小及分布；铸铁的铸造性能优于碳钢；铸铁不能举行压力加工，其焊接性能远不及碳钢 17、分析碳的质量分数分别为0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的铁碳合金从液态缓慢冷至室温时的结晶过程和室温组织指出这四种成分组织与性能的识别 碳的质量分数为0.20%、0.60%的铁碳合金均属于亚共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过AC线时从液态中结晶出A，经过AE线时全部结晶为A，经过GS线时由于贫碳有F析出，经过PSK线时剩余的A转变为P，室温组织为P+F并随碳的质量分数的增加P增加，F裁减 碳的质量成分分别为0.80%、1.0%的铁碳合金均属于过共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过AC线时从液态中结晶出A，经过AE线时全部结晶为A，经过ES线时由于富碳有Fe3CⅡ析出，经过PSK线时剩余的A转变为P，室温组织为P+ Fe3CⅡ。
并随碳的质量分数的增加Fe3CⅡ增加，P裁减 由于F、P、Fe3CⅡ，的力学性能上的差异，随碳的质量分数的增加铁碳合金的强度和硬度增加，而塑性和韧性下降 18、渗碳体有哪5种根本形态，它们的来源和形态有何识别？ 一次渗碳体是从液体中直接析出，呈长条形；二次渗碳体从奥氏体中析出，沿晶界呈网状；三次渗碳体从铁素体中析出，沿晶界呈小片或粒状；共晶渗碳体是同奥氏体相关形成，在莱氏体中为连续的机体；共析渗碳体同铁素体相关形成，呈交替片状 19、根据Fe- Fe3C相图，说明产生以下现象的理由 （1）碳的质量分数为1.0%的钢比碳的质量分数为0.5%的钢硬度高 （2）低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差 （3）捆扎物体一般用铁丝，而起重机起吊重物却用钢丝绳 （4）一般要把钢材加热到高温下（1000~1250℃）举行热轧或锻造 （5）钢适合于通过压力成形，而铸铁适合于通过铸造成形 （1）钢随碳的质量分数的增加铁素体裁减，而渗碳体增加渗碳体的硬度比铁素体的硬度高 （2）低温莱氏体由珠光体和渗碳体组成，珠光体塑性较好，而渗碳体的塑性几乎为零 （3）捆扎物体需材料有确定的塑性，而起吊重物需材料有确定的强度和硬度。
钢材随碳的质量分数的增加强度、硬度增加，塑性、韧性下降 （4）把钢材加热到高温下（1000~1250℃），钢为单相奥氏体组织其塑性好，变形抗力小 （5）加热到高温下（1000~1250℃），钢为单相奥氏体组织其塑性好，变形抗力小利于压力成形；而钢的滚动性差，在冷却的过程中收缩率大，铸造性能比铸铁差铸铁结晶温度范围窄，滚动性好，在冷却的过程中收缩率小，铸造性能好；但其属于脆性材料，不能压力成形 第三章 金属热处理及外观改性（40） 1、钢的热处理的根本原理是什么？其目的和作用是什么？ 1 钢的热处理是将钢在固态下、在确定的介质中施以不同的加热、保温柔冷却来变更钢的组织，从而获得所需性能的一种工艺原理：同素异构转变；其目的和作用：充分发挥材料的潜力，提高零件使用性能，延长使用寿命改善材料的加工性能 2、什么是连续冷却与等温冷却？两种冷却方式有何差异？试画出共析钢过冷奥氏体的这两种冷却方式的示意图，并说明图中各个区域、各条线的含义 等温冷却：先将已奥氏体化的钢快冷至A1线以下确定温度，成为过冷奥氏体举行保温，使奥氏体在等温下举行组织转变。
转变完后再冷却至室温 连续冷却：将已奥氏体化的钢冷却，使其在温度连续下降的过程中发生组织转变 等温冷却所得组织单一，分为珠光体、贝氏体和马氏体连续冷却所得组织不平匀，是几种转变产物的复合 示意图见书P30、P32 3、A在等温冷却转变时，按过冷度的不同可以获得哪些组织？ 可以获得：珠光体、索氏体、托氏体（屈氏体）、贝氏体和马氏体 4、退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？ 退火的主要目的（1）降低钢的硬度，使其易于切削加工；（2）提高钢的塑性和韧性，以易于切削和冷变形加工；（3）消释钢中的组织缺陷，为热锻、热轧或热处理作好组织打定；（4）消释前一工序中所产生的内应力，以防变形或开裂 常用的退火方法：完全退火、等温退火、球化退火（不完全退火）、平匀化退火（分散退火）、去应力退火和再结晶退火等 5、完全退火与不完全退火在加热模范、组织转变和运用上有何不同？为什么亚共析钢一般不采用不完全退火，共析钢不采用完全退火？ 完全退火：将钢加热至Ac3以上30℃—50℃，保温确定时间，缓慢冷却的工艺奥氏体转变为珠光体和铁素体适用于亚共折成分的中碳钢和中碳合金钢的铸、锻件及热轧型材。
目的：细化晶粒，消释内应力，降低硬度和改善切削加工性能 不完全退火：将钢加热到Ac1以上20℃—30℃ ，保温后，缓慢冷却的工艺共析或过共析钢使P中的片状Fe3C和网状二次Fe3C球化，转变成球状Fe3C目的：降低钢的硬度，改善切削加工性，并裁减随后淬火时的形变、开裂倾向，为淬火作组织打定 6、正火与退火的主要识别是什么？如何选用？ 正火的冷却速度比退火稍快，过冷度稍大组织较细，强度、硬度较高 选用：（1） 从切削加工性方面考虑，低碳钢用正火提高硬度，而高碳钢用退火降低硬度，以便于切削加工2）从使用性能上考虑，对零件性能要求不高，可用正火作为最终热处理；当零件外形繁杂、厚薄不均时，采用退火；对中、低碳钢，正火比退火力学性能好3）从经济上考虑，正火冷却不占用设备，操作简便，生产周期短，能耗少，故在可能条件下，应优先考虑正火处理 7、淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪几种？ 淬火目的：提高钢的强度、硬度和耐磨性方法有：单液淬火 、双液淬火 、分级淬火 、等温淬火 等 8、为什么要举行外观淬火？常用的淬火方法有哪些？各用在什么场合？ 为使零件外观具有高的硬度和耐磨性。
分为感应加热淬火和火焰淬火感应加热淬火适合大批量生产，火焰淬火适合单件或小批量生产的大型零件和需要局部外观淬火的零件 9、淬透性与淬硬深度、淬硬性有哪些识别？影响淬透性的因素有哪些？ 淬透性指钢在淬火时获得M的才能，在规定的淬火条件下抉择着钢材淬硬深度和硬度分布而淬硬深度虽然取决于钢的淬透性，但规定条件变更，淬硬深度变更淬硬性是指钢在淬火时所获得的最高硬度，反映钢材在淬火时的硬化才能取决于M的碳的质量分数影响淬透性的因素有钢材的化学成分和A化条件（临界冷却速度） 10、回火的目的是什么？常用的回火操作有哪些？试指出各种回火操作得到的组织、性能及运用范围？ 回火的目的：（1）降低脆性；（2）消释或裁减内应力，防止变形和开裂；（3）获得工件所要求的使用性能 ；（4）稳定组织； 低温回火：150 ～ 250 ℃回火马氏体高硬耐磨刃具，轴承，冷作磨具等 中温回火：350 ～ 500 ℃回火屈氏体高的屈服极限，弹性极限和韧性弹簧，热作磨具 2 高温回火 （调质处理） ：500 ～ 650 ℃回火索氏体较好的综合机械性能连杆，轴，齿轮等 11、什么是调质？调质的主要目的是什么？钢在调质后是什么组织？ 调质：淬火后高温回火。
目的：使钢得到综合的力学性能调质后的组织为索氏体 12、指出以下工件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织及其大致硬度 （1）45钢小轴（要求综合性能） 淬火温度Ac3以上30~50℃，回火温度500~650℃，回火后获得的组织为索氏体，硬度大致为25~30HRC （2）60弹簧钢 淬火温度Ac3以上30~50℃，回火温度250~500℃，回火后获得的组织为贝氏体，硬度大致为40~50HRC （3）T12锉刀 淬火温度Ac1以上30~50℃，回火温度150~250℃，回火后获得的组织为马氏体，硬度大致为62~65HRC 13、化学热处理的根本过程是什么？常用的化学热处理方法有哪些？其目的是什么？ 过程：奖工件放在确定的活性介质中加热，保温，使介质中的活性原子渗入工件的表层，从而变更表层的化学成分、组织和性能常用的化学热处理方法有渗碳、渗氮和碳氮共渗目的是使工件心部有足够的强度和韧性，而外观具有高的硬度和耐磨性；提高工件的疲乏强度和外观耐蚀性、耐热性等 14、渗碳、渗氮的目的是什么？试述其应用范围 渗碳的目的：提高工件外观的硬度、耐磨性和疲乏强度等多用于低碳钢和低碳合金钢制成的齿轮、活塞销、轴类零件等重要零件。
渗氮的目的：提高工件外观的硬度、耐磨性、耐蚀性和疲乏强度等常用于在交变应力下工作的各种布局件 15、机床摩擦片用于传动或主轴刹车，要求耐磨性好选用15钢渗碳后淬火，要求渗碳层0.4~0.5mm，淬火后硬度为40~45HRC加工工艺路线如下，试说明其中各热处理工序的目的 下料→机加工→先渗碳后淬火及回火→机加工→回火 渗碳后淬火提高外观的硬度和耐磨性；第一次回火得到回火索氏体，得到所需的力学性能；；其次次回火消释加工硬化和剩余应力并使摩擦片定型 16、金属的氧化处理、磷化处理和钝化处理的目的是什么？试述他们在工业上的实际运用处境 氧化处理目的是：防止金属腐蚀及机械磨损，装饰产品；消释内应力用于细致仪器、仪表、工具、模具 磷化处理目的是：使金属外观的吸附性、耐蚀性及减摩性得到改善用于钢铁制品油漆层的底层、冷加工过程中的减摩及零件的防锈 钝化处理的目的是：提高金属外观耐蚀性及装饰效果用于电镀层的处理工艺 17、电火花外观强化和喷丸外观强化的目的和根本原理是什么？ 电火花外观强化 的目的：使金属外观物理和化学性能得到改善根本原理：在电极与工件间接上电源，由于振动器的作用使电极与工件间的放电间隙频繁变化，电极与工件间不断产生火花放电，从而使使电机电极的材料黏结、笼罩在工件上，在工件外观形成强化层。
喷丸外观强化的目的：提高材料的屈服强度及抗疲乏性能根本原理：将大量高运动的弹丸喷射到工件。