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1、工程材料与热加工复习资料第 1章 材料的力学性能一、选择题1金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力称为_C。A. 塑性 B. 硬度 C. 强度 D. 弹性2在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是_C_。A. HBS B. HRC C. HV D. HBW3做疲劳试验时，试样承受的载荷为_B。A. 静载荷 B. 交变载荷 C. 冲击载荷 D. 动载荷二、填空题1. 金属塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率两种。2. 金属的性能包括物理性能、化学性能、工艺性能和力学性能。3. 常用测定硬度的方法有压入法、刻划法和回跳法测试法。4材料的工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能
2、、切削加工性、热处理性等。5 零件的疲劳失效过程可分为疲劳裂纹产生、疲劳裂纹扩展、瞬时断裂三个阶段。三、判断题1. 用布氏硬度测试法测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。（“）2. 材料的断裂韧度大于材料的应力场强度因子的，材料的宏观裂纹就会扩展而导致材料的断裂。（X ）四、概念及思考题1. 硬度，硬度的表示方法。答：（1）硬度：材料在表面局部体积内抵抗变形（特别是塑性变形）、压痕或刻痕的能力；（2）硬度的表示方法：布氏硬度：HBS（钢头：淬火钢球）或HBW （钢头：硬质合 金球）洛氏硬度：HR维氏硬度:HV2. 韧性，冲击韧性。 3.疲劳断裂 4.提高疲劳强度的途径。第 2 章 金属的晶
3、体结构与结晶一、名词解释晶体：是指原子（离子、分子）在三维空间有规则地周期性重复排列的物体； 晶格：是指原子（离子、分子）在空间无规则排列的物体； 晶胞：通常只从晶格中选取一个能完全反应晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体 中原子的排列规律，这个最小的几何单元成为晶胞；晶粒：多晶体中每个外形不规则的小晶体；晶界：晶粒与晶粒间的界面；共晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的过程； 结晶：原子从排列不规则的液态转变为排列规则的晶态的过程。二、问答题1. 金属中常见的晶体结构有哪几种？答：（1）体心立方晶格 （2）面心立方晶格 （3）密排六方晶格2. 实际晶体的晶体缺陷
4、有哪几种类型？答：（1）点缺陷（2）线缺陷（3）面缺陷3. 固溶体的类型有哪几种?答：（1）间隙固溶体 （2） 置换固溶体4. 纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的？答：（1）晶核的形成（2）晶核的长大5. 何谓过冷现象和过冷度？过冷度与冷却速度有何关系？答：（1）过冷现象：金属的实际结晶温度低于理论结晶温度； 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差；（2）结晶时冷却速度越大，过冷度就越大，金属的实际结晶温度就越低。6. 晶粒大小对金属的力学性能有何影响？细化晶粒的常用方法有哪几种？答：（1） 一般情况下，晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性就越好；增加过冷度变质处理振动或搅拌7. 什么是共析转变
5、？共晶转变与共析转变有何异同？答：（1） 共析转变：在恒定的温度下，由一 特定成分的固相同时分解成两个成 分和结构均不同的新固相的转变（2）共晶反应母相是液相，而共析反应的是固相；共析反应较共晶反应需要 更大的过冷度：共析反应常出现母相与子相的比容不同而产生容积的变化，从而引 起大的内应力。LLI Ld+FeaC |P+Ld +FejC|r :&共春粕閔/if :匀晶和图0.02l S-iC O.T7%C 2 lliCFe6 69-aCFeCLJM 旳L第3章铁碳合金状态图（重点熟悉铁碳合金状态图）（A十FrC）共M相图 IkI Ld+FcaC A+Ld hFejCr ； 称屯1妙iEC一、名
6、词解释1. 同素异构转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象2. 铁素体（F）:铁素体是碳在 aFe中形成的间隙固溶体，体心立方晶格。性能与纯铁 相近，塑性、韧性好，强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或片状。奥氏体 （A）：奥氏体是碳在Y-Fe中形成的间隙固溶体，面心立方晶格。因其晶格间隙 尺寸较大，故碳在Y-Fe中的溶解度较大，有很好的塑性。渗碳体（FejC）:铁和碳相互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。珠光体 （P）：由铁素体和渗碳体组
7、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。莱氏体 （Ld）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。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。二、填空题1. 珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物共析组织）。2莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物（共晶组织）。3.奥氏体在1148C时碳的质量分数可达211%，在727C时碳的质量分数为0.77%。4. 根据室温组织的不同，钢可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。.共析钢的室温组织为珠光体；亚共析钢的室温组织为铁素体+珠光体；过共析钢的室温组
8、织为珠光体+Fe3C。6.碳的质量分数为0.77%的铁碳合金称为共析钢，其奥氏体冷却到S点（727C）时会 发生共析转变，从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的混合物，称为珠光体。7奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为莱氏体，其碳的质量分数为6.69% o8. 亚共晶白口铸铁碳的质量分数为2.11%4.3%，其室温组织为P+Fe3C +Ld 。9. 过共晶白口铸铁碳的质量分数为43%669%,其室温组织为Ld+Fe3C。10. 过共析钢碳的质量分数为077%211%,其室温组织为P+Fe3C。111. 亚共析钢碳的质量分数为00218%077%,其室温组织为F+P。三、选择题铁素体为A晶格，奥氏体为_
9、B晶格。A. 体心立方 B. 面心立方 C. 密排六方 D. 复杂的Fe-Fe3C状态图上的ES线，用代号_B表示，PSK线用代号_A表示。A. A1B. AcmC. A3Fe-Fe3C 状态图上的共析线是C，共晶线是A。A. ECF 线 B. ACD 线 C. PSK 线23四、判断题1金属化合物的特性是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆，故莱氏体属于金属化合 物。2渗碳体中碳的质量分数为 6.69%。3. Fe-Fe3C状态图中，A3温度是随碳的质量分数增加而上升的。4. 碳溶于a-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。第4章钢的热处理（重点掌握C曲线中各区域和温度点的意义）1. 何谓钢的热处理
10、？常用的热处理工艺有哪些？ 答：（1）将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却( ( ( (XVXX) ) ) )以获得所需要的1.组织与性能的工艺。（2）整体热处理：退火、正火、淬火和回火;表面热处理:感 应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和激光加热表面淬火； 化学热处理：渗碳、 渗氮、碳氮共渗等2. 简述共析钢加热时奥氏体形成的过程。答：共析钢加热时奥氏体的形成过程可分为以下 4个阶段：奥氏体晶核的形成 奥氏体的长大 残余渗碳体的溶解 奥氏体成分的均匀化3. 为什么要控制奥氏体晶粒大小？如何控制奥氏体晶粒的大小？答：（1）奥氏体晶粒的大小将影响冷却形成后钢的组织和性能（2）钢在加热
11、过程 中，加热温度和保温时间必须限制在一定的范围内，以获得更细小而均匀的奥氏体晶 粒；快速加热和短时间保温4. 解释下列名词： （1） 索氏体、托氏体、贝氏体、马氏体；索氏体：在650600匕温度范围内形成层片较细的珠光体。托氏体:在 600550匕温度范围内形成片层极细的珠光体。贝氏体：在含碳量过饱和的a相基体上弥散分布的细小的碳化物亚稳组织； 马氏体：奥氏体以大于vc的冷却速度冷却时，过冷奥氏体直接冷却到 Ms线以下，奥氏体就转变为了马氏体。（2） 过冷奥氏体、残余奥氏体；过冷奥氏体：当温度降到 A1 以下的时候，处于过冷状态的奥氏体 残余奥氏体： Mf 转变结束后剩余的奥氏体。(3)退火
12、、正火、淬火、回火、表面淬火；退火：将钢加热到适当的温度后，保温一定的时间，然后缓慢冷却，以获得近似平衡组 织的热处理工艺；正火：将工件加热到A 或 A 以上3050匕，保温一定时间后从炉中取出在空气中冷却Cc3Ccm的热处理工艺。淬火：将钢加热到临界温度以上的适当温度，经保温后，以大于该钢的淬火临界冷却速 度进行冷却，以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。回火：将淬火钢重新加热到A以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。1表面淬火：通过对零件表面的快速加热，使其很快达到淬火温度，在热量尚未充分传到 心部时 立即进行淬火。(4)淬透性、淬硬性；淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。淬
13、硬性：钢在淬火后获得最高硬度的能力。WcX ICJOAE艮共京相图 卜.-/ C3C匀晶相圏；(F-WeiC)FPF ?!P+F 岀 6：0.0218%C 0.77%C 2.LLFe共析碳钢T门曲线的分析k8W一Al7WAi凶口髙覆強变区.颐扩社空转股；P$?变区.颐詔3W-IJ01C;申程转变400区;半旷散世甘吏;304Mi占向产h區Jf、物转变姑縊町対吐X;2M)1M-SK；低iffi轄1临如北扩般甲轴变：0一旳马离熾鬧、箱磴区“侧IIIII*110lll:1 庐10*讪町1+理想淬犬冷却介质5. 珠光体类型组织有哪几种？它们的形成条件和性能方面有何特点?答: (1)三种。分别是珠光体、
14、索氏体和屈氏体。(2) 珠光体:是 A至650匕之间范围 内等温转变所获得的粗层片状的渗碳体和铁素体构成的共析体；索氏体：是在650600匕温度之间等温转变所得的层片较细的珠光体。屈氏体：是在600550匕温度范围内形等温转变所获得的更细的层片状珠光体。珠光体片间距越小，相界面积越多，塑性变形的抗力越大，即强度、硬度越高，同 时，塑性和韧性也有所改善。6简述贝氏体的性能特点。 答：上贝氏体：强度、硬度较高，较易引起脆断；下贝氏体：强度、硬度、塑性和韧性均高于上贝氏体，具有良好的综合力学性能 7生产中常用的退火方法有哪几种？各适用于什么场合？ 答：(1)生产上常用的退火操作有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应 力退火 。(2)完全退火和等温退火用于亚共析钢成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧 型材；有时也用于焊接结构。球化退火主要用于共析或过共析成分的碳钢及合金 钢。扩散退火主要用于合金钢铸锭和铸件；去应力退火主要用于消除铸件、锻 件、焊接件、冷冲压件(或冷拔件)及机加工的残余内应力。8举例说明钢的淬透性、淬硬深度和淬硬性三者之间的区别。 9回火的目的是什么？淬火钢在回火过程中显微组织发生哪些变化?答：(1)回火的目的是降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，使组织趋于稳定并获得所需要的性能。(2)
