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1、第三套一、名词解释（共 15 分，每小题 3 分）1、过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。2、渗碳体（Fe3C）：铁和碳互相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，延伸率接近于零。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。3、淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。4、纤维组织：通过一定塑性变形后，金属组织（特别是晶界上存在的杂质）沿变形方向的流线分布叫纤维组织。5、再结晶：通过塑性变形的金属材料加热到较高的温度时，原子具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始变化。从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，
2、晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。四、简答题（共 16 分）1、（5分）答：实际常使用的硬度实验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度实验值有大体的换算关系，机械、机械工艺或金属材料的手册上面一般都有换算关系表。（2分）布氏硬度：布氏硬度的使用上限是HB450，合用于测定硬度较低的金属材料，如退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。洛氏硬度：是工业生产中最常用的硬度测量的方法，由于操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，缺陷是因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度有A、B、C等几种标尺，其中C标尺（即HRC）用的最多，该硬度有效范围是2
3、0-67(相称于HB230-700)，合用于测定硬度较高的金属材料，如淬火钢及调质钢。维氏硬度：实验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别合用于测量零件的表面淬硬层及通过表面化学解决的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的实验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。（3分）2、（5分）答：随着变形的增长，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的限度愈大，这样使位错密度显著增长；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增长，由于晶粒破碎和位错密度的增长，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高
4、，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。（3分）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，以致最后轧不动。另一方面人们可以运用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是运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可以实现的重要因素。如冷拉钢丝拉过模孔的部分，由于发生了加工硬化，不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分，这样钢丝才可以继续通过模孔而成形。（2分）3、（6分）答：与珠光体型转变和贝氏体转变相比，马氏体转变有以下特点：属于无扩散型转变。由于温度过低，铁和碳原子均不扩散。（1.5分）马氏体转变的速
5、度极快。马氏体形成一般不需要孕育期，马氏体量的增长不是靠已经形成的马氏体片的不断长大，而是靠新的马氏体片的不断形成。（1.5分） 在不断降温的过程中形成。即过冷奥氏体只有在Ms至Mf温度间连续冷却时，马氏体转变才干进行，如在Ms与Mf之间某一温度等温，马氏体转变将停止，此时组织中有一部分奥氏体被残留下来，这部分奥氏体称为残余奥氏体，残余奥氏体的存在会改变钢的性能，并使工件尺寸发生变化，因此，生产中，对一些高精度的工件（如精密量具、精密丝杠、精密轴承等），为了保证它们在使用期间的精度，可将淬火工件冷却到室温后，又随即放到零下温度的冷却介质中冷却（如干冰+酒精可冷却到-78，液态氧可冷却到-183
6、），以最大限度地消除残余奥氏体，达成增长硬度，耐磨性与稳定尺寸的目的，这种解决称为“冷解决”。 （1.5分）转变过程随着有体积的膨胀。与铁素体和奥氏体相比，马氏体的比容最大，由奥氏体转变为马氏体时，钢的体积有所膨胀，因此会产生应力（叫组织应力），它是导致淬火变形和开裂的因素之一。（1.5分）六、分析题（共24分）（2）20%A合金： 合金在1点以上所有为液相，当冷至1点时，开始从液相中析出固溶体，至2点结束，23点之间合金所有由固溶体所组成，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 相组成物: +A A%=（90-80/90
7、）*100%=11% %=1-A%=89%（3分） 45%A合金：合金在1点以上所有为液相，冷至1点时开始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，发生共晶反映，形成（A+）共晶体，合金自2点冷至室温过程中，自固溶体中析出二次相A，因而合金室温组织：A+(A+) 相组成物:A+组织：（A+）%=（70-55）/(70-40）*100%=50%A%=（55-40）/（70-40）*20/90*100%=11% %=（55-40）/（70-40）*70/90*100%=39% 或=50%-11%=39% 相：A%=（90-55）/90
8、*100%=39% %=1-A%=61%（3分）80%A合金如图：合金在1点以上所有为液相，冷至1点时开始从液相中析出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，发生共晶反映，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%（3分）2、（9分）答：（1）因其未达成相变温度，加热时组织未变化，故冷却后仍然是本来的晶粒大小不均匀的组织。（2分）（2）因其在退火温度范围内，加热时所有转化为晶粒细小的奥氏体，故冷
9、却后得到组织、晶粒均匀细小的铁素体和珠光体。（2分）（3）因其加热温度过高，加热时奥氏体晶粒剧烈长大，故冷却后得到晶粒粗大的铁素体和珠光体。（2分）要得到大小均匀的细小晶粒，选第二种工艺最合适。（3分）第四套一、名词解释（共 15 分，每小题 3 分）1、调质解决：淬火后加高温回火。2、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。3、加工硬化：随着塑性变形的增长，金属的强度、硬度迅速增长；塑性、韧性迅速下降的现象4、共析反映：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，具有一定晶体结构的固相的反映。5、马氏体：碳在
10、-Fe中的过饱和固溶体。五、简答题（共 25 分）1、（3分）答：改变零件载面形状的方法合理（1分）。用热解决方法和另选合金钢都不合理，由于零件的刚度取决于二个方面：一是材料的弹性模量，另一个是零件的载面形状，而材料的弹性模量是相对稳定的力学性能指标外（即这一指标对材料的组织状态不敏感），用热解决方法无法改变，对于同一合金系当成分改变时，材料的弹性模量也不变化。（2分）2、（4分）答：晶粒沿变形方向拉长，产生纤维组织，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等；（1分）晶粒破碎，位错密度增长，产生加工硬化，即随着变形量的增长，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降；（1分）织构现象的产生，
11、即随着变形的发生，不仅金属中的晶粒会被破碎拉长，并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；（1分）冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力。（1分）3、（6分）答：手锯锯条：它规定有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。（2分）普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q215、Q235。（2分）车床主轴：它规定有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、35、40、45、
12、50。（2分）六、分析题1、（12分）答：(1)：L+ : + : +(+)+ : +（4分） (2)匀晶转变；共析转变（4分） (3)合金在1点以上所有为液相,冷至1点时开始从液相中析出固溶体至2点结束,23点之间合金所有由固溶体所组成,3点以下,开始从固溶体中析出固溶体,冷至4点结束,45之间所有由固溶体所组成,冷到5点以下,由于固溶体的浓度超过了它的溶解度限度,从中析出第二相固溶体,最终得到室稳下的显微组织: +（4分）2、（15分）答：（1）下料锻造正火粗加工精加工局部表面淬火+低温回火精磨成品（5分）（2）下料锻造正火粗加工调质精加工局部表面淬火+低温回火精磨成品（5分）（3）下料锻
13、造退火粗加工调质精加工氮化研磨成品（5分）第五套一、名词解释（共 15 分，每小题 3 分）1、自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。2、加工硬化：随着塑性变形的增长，金属的强度、硬度迅速增长；塑性、韧性迅速下降的现象。3、变形强化：即运用加工硬化有利的一面：通过一定塑性变形来增长金属的强度、硬度的方法。4、组织组成物：通常把可以在显微镜下清楚地区别开，并具有一定形态特性的组成部分，称为组织组成物。5、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
14、。四、简答题（共 21 分）1、（5分）答：在结构上：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，它是以分子式来表达其组成。(2分)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，固溶体在合金中重要充当基体角色，占的比例大；而金属间化合物充当强化相角色，占的比例小。（3分）2、（7分）答：（1）为了改变钢材内部的组织结构，以满足对零件的加工性能和使用性能的规定所施加的一种综合的热加工工艺过程。（3分）（2）热解决涉及普通热解决和表面热解决；普通热解决里面涉及
15、 退火、正火、淬火和回火，表面热解决涉及表面淬火和化学热解决，表面淬火涉及火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火，化学热解决涉及渗碳、渗氮和碳氮共渗等。（4分）3、（9分）答：钢的淬透性与钢的淬硬性是两个完全不同的概念，两者没有必然的联系，（1分）钢的淬透性是指钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力，即获得马氏体多少的能力，（2分）重要取决于过冷奥氏体的稳定性，凡增长过冷奥氏体的稳定性的因素均提高钢的淬透性。1）合金成分因素：除元素Co以外，几乎所有合金元素溶入奥氏体后，都会增长奥氏体的稳定性，即C曲线向右移动，临界冷速减小，使钢在淬火时可以用较小的冷却方式冷却，从而得到更多的马氏体组织，淬透性提高；2）加热时的奥氏体化限度：加热温度越高、保温时间越长，则奥氏体的稳定性增长，淬透性提高。3）含碳量：共析成分比非共析成分碳钢的奥氏体的稳定性高，淬透性提高。（3分）而钢的淬硬性是指钢在淬火后获得马氏体的最高硬度，仅取决于马氏体的含碳量，含碳量越高则淬硬性越高。（3分）六（7分） 1、答：为了便于绑轧，规定有很好的塑性，因
