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1、工程材料学习题一、解释下列名词1 .淬透性与淬硬性；2.相与组织；3.组织应力与热应力；4.过热与过烧；5,回火脆性与回火稳定性 6.马氏体与回火马氏体7.实际晶粒度与本质晶粒度8,化学热处理与表面热处理淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的均匀组成部分称为相 组织：显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体(Y或A)向马氏体(M)转变时间不一致而产生的应力 热应
2、力：由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象过烧：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性回火稳定性：又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。马氏体：碳在a -Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。回火马氏体在回火时，从马氏体中析出的 -碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体。本质晶粒度：钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度实际晶粒度：在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢的性能。化学热处理：将工件置于待定介质中加热
3、保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学 成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。表面淬火：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以 强化零件表面的热处理方法。二、判断题1. ()合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。 错。根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。2. ()实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。对。3. ()为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。对。对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力 学性
4、能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。对于过共析 钢而言，正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。对于普通话结构钢而言，正火可增加 珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和韧性，作为最终热处理。4. ()在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金元素少量多元化方向发展。对。不同的元素对于钢有不同的效果。5. ( )不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。错。马氏体的硬度主要取决于其含碳 量，含碳增加，其硬度也随之提高。合金元素对马氏体的硬度影响不大，马氏体强化的主要原因是过饱和 引起的固溶体强化。6. () 4
5、0Cr钢的淬透性与淬硬性都比T10钢要高。错。C曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。40Cr为含碳量为0.4%，含Cr量为1.5%左右的调质钢。T10为含碳量为1%左右的碳素工具钢。但是淬火后 45钢香到马氏体，T10钢得到马氏体加少量残余奥氏体，硬度比45钢高。7. ( )马氏体是碳在a -Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏体与转变前的奥 氏体含碳量相同。对。当奥氏体过冷到Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变时，奥氏体 中的碳全部保留在马氏休中。马氏体转变的特点是高速长大、不扩散、共格切变性、降温形成、转变不完 全。8. ()铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进
6、行锻造的。错。所有的铸铁都不可以进行锻造。9. () 45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性，韧性下降，强度，硬度上升。错。钢是随回火温度上升，塑性，韧性上升，强度，硬度提高。10. ()淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。错。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体 区(50%马氏体+50%非马氏体组织)的深度。11. ()钢的回火温度应在Ac1以上。错。回火是指将淬火钢加热到A1以下保温后再冷却的热处理 工艺。12. ()热处理可改变铸铁中的石墨形态。错。热处理只能改变铸铁的基休组织，而不能改变石黑的 状态和分布。13. ( 一)奥氏体是碳在a -Fe中的间隙式固溶体。错。奥氏体
7、是碳在Y -Fe中的间隙固溶体。用符号A 或Y表示。14. ( )高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。对。高频表面淬火属于 表面淬火的一种。表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休 化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。15. ()过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。错。过冷度( T)是指理论结晶 温度(T0)与实际结晶温度(T1)的差值，即 T=T0-T1。但是冷却速度越大，则过冷度越大，。16. ()所谓的本质细晶粒钢，是说它在任何条件下晶粒均不粗化。错。本质晶粒度是指钢在加热时 奥氏体晶粒的长大倾向称为实际晶粒度
8、，通常把钢加热到94010。奥氏体化后，设法把奥氏体保留到室 温来判断钢的本质晶粒度。17. ()因为单晶体是各项异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不同的。错。18. ()钢中的杂质元素“硫”会引起钢的“冷脆”。错。钢中硫会引起热脆性，而磷有固溶强化作 用，右提高强度硬度，但是却显著降低了钢的韧性塑性(叫冷脆性)19. ()硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，根据测量的硬度值还可以估计近似的强度值，因 而是生产上常用的一种机械性能试验方法。对。20. ()含碳量低于0.25%的碳钢，退火后硬度低，切削时易粘刀并影响刀具寿命，工件表面光洁度 差，所以常采用正火。对。21. (
9、)三种金属晶格类型中，体心立方晶格中原子排列最为紧密。错。原子排列紧密度与晶包的致密度有关，致密度越高，原子排列越紧密。休心立方的致密度为0.68，而面心立方和密排六方的为0.74。22. ()金属中的固溶体一般说塑性比较好，而金属化合物的硬度比较高。 对。与纯金属相比，固溶休的强度硬度高，塑性韧性低，但与金属化全物相比其硬度要低得多，而塑性韧性要高得多。23. ()高速钢反复锻造的目的是为了锻造成型。错。高速工具钢是莱氏体钢，其铸态组织为亚共晶组织，由鱼骨状的莱氏休与树枝状的马氏体加托氏体组成。反复锻打是为了击碎鱼骨状碳化物，使其均匀 的人布于基休中。24. ()金属发生多晶型转变时，不仅晶
10、格要发生变化，组织与性能也要发生变化。对。多晶型转变即同互异构转变，热处理的依据，25. ()发生过烧的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过热的工件只能报废。错。发生过热的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过烧的工件只能报废。26 .()含Mo、W等合金元素的合金钢，其回火脆性倾向较小。对。在钢中加入W (约1%)、Mo (约0.5% )可以有效的抑制回火脆性。27.()铸钢的铸造性能比铸铁差，但常用于制造形状复杂，锻造有困难，要求有较高强度和塑性并受冲击载荷，铸铁不易达到的零件。对。三、回答下列问题1. 零件设计时图纸上为什么常以其硬度值来表示材料力学性能的要求？
11、答：(1)硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力。(2) 硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，可用于成品件的检测，(3) 硬度是一个综合力学性能指数，根据测量的硬度值还可以估计近似的强度值等。2. 说明WSn=25%的PbSn合金在下列各温度时有哪些相组成物？有哪些组织组成物？(1)高于300C；(2) 刚冷却至180C，共晶转变尚未开始；(3)在183C共晶转变刚完；(4)室温。答：(1)高于300C :相：液相，组织为PbSn溶化物(2) 刚冷却至180C，共晶转变尚未开始：相为液相+a相，组织为PbSn溶化物+a回溶体(3) 在183C共晶转变刚完：相为a相和月相，组织为(a +p )共晶
12、组织(4) 室温：相为a相和月相，组织为a + (a +p ) +p II。3. 图22为简化的铁碳合金状态图。试回答下列问题：(1) 以相组成物填写相图。(标注见课本P51)(2) 填空： 碳在a -Fe中的固溶体称铁素体，其符号为F或a ，晶格类型是体心立方晶格，性能特点是强度硬度低，塑性韧性好。(3) 碳在Y -Fe中的固溶体称奥氏体，其符号为A或y ，晶格类型是面心立方晶格，性能 特点是强度低，塑性好。(4) 渗碳体是铁 与 碳 的间隙固溶体，含碳量为6.69 %，性能特点是硬度很高，脆性韧性几乎为“零”。(5) ECF称 共晶线 线，所发生的反应称 共晶 反应，其反应式是 L4.3-
13、Y 2.11+Fe3C得到的组织为 莱氏体(Le)。(6) PSK称 共析 线，所发生的反应称 共析 反应，其反应式是Y 0.77-a 0.0218+Fe3C 得到的组织为珠光体(P)。(7) E是碳在中的a -Fe最大溶解度点P是碳在Y -Fe中的最大溶解度点，A1即PSK线A3即GS 线，Acm即ES 线。4. 过共析钢的淬火温度是多少？为什么要选择在这一温度？答：对于过共析钢而言，淬火温度为AC1+ (3050)C5. 如下图所示，确定不同冷却速度下可能获得的组织，并比较其硬度值。答：V1线是炉冷后空冷，得到的是珠光体(P)，V2是加热后空冷，得到的是索氏体(S)或回火索氏体(S 回)；
14、V3得到的是下贝氏体、马氏体和过冷奥氏体(B下+M+A)； V4为水冷，得到的是马氏体和残余奥 氏体(M+A)。硬度值:PS B T830C，即加热温度大于AC cm由于奥氏体晶粒粗大，含碳量提 高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多，使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开裂倾向 增加。780C下未溶碳化物较多，）860C下残余奥氏体量较多。780C更适合淬火。T12是含碳量为1.2%的碳素工具钢，是过共析钢，其淬火火为AC1+ （3050）（2）（3）（4）Co8. 45钢及T10钢小试件经850C水冷、850C空冷、760C水冷、720C水冷处理后的组织各是什么？（45 钢：Ac1=730，Ac3=780C; 10 钢：Ac1=730C，Accm=800C）答：850 C水冷850 C空冷760 C水冷720 C水冷45钢（淬炎）马氏体（正火）索氏体回炎索氏体组织不变
