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1、一、名词解释题1、金属化合物 ;与组成元素晶体结构均不相同的固相2、固溶强化 ;随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。3、铁素体 ;碳在 a-Fe 中的固溶体4、加工硬化 ;随冷塑性变形量增加,金属的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。5、球化退火 ;将工件加热到Ac1以上 30 50摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉空冷。6、金属键 ;金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。7、再结晶 ;冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程. 8、枝晶偏析 ;在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。9、正火 ;是将工件加热至Ac3或 Accm以上
2、3050, 保温一段时间后, 从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。10、固溶体 。合金在固态时组元间会相互溶解,形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相,这种新相称为固溶体11、细晶强化 :晶粒尺寸通过细化处理,使得金属强度提高的发放。 12 、弥散强化 :金中以固溶体为主再有适量的金属化合物弥散分布,会提高合金的强度、硬度及耐磨性,这种强化方式为弥散强化。13、固溶强化 :随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。14、二次硬化 :包括二次淬火(过冷奥氏体转变成马氏体)和二次相析出(过冷奥氏体和马氏体中析出弥散碳化物)使得材料回火后硬度提高。15、加工硬化 :位错
3、数量急剧增加使得材料强度硬度提高16. 过冷度理论结晶温度与实际结晶温度之差17. 正火 将钢件加热到Ac3或 Accm以上 30-50 ,保温适当时间后在静止的空气中冷却的热处理工艺,称为正火。18. 奥氏体 碳固溶于-Fe 中形成的间隙固溶体称为奥氏体,用 或 A表示。19. 热加工 高于再结晶温度的塑性变形。20. 调质处理 将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。21.钢的淬硬性:钢在淬火时能达到的最高硬度称为淬硬性。22.钢的淬透性:钢在淬火时获得M的能力或接受淬火的能力称为淬透性。24.二次硬化:合金钢在回火时由于析出细小弥散分布均匀的碳化物,使强度和硬度重新升高的现象称为二次
4、硬化。1. 铁素体( F) (固溶体):铁素体是碳在 Fe中形成的间隙固溶体,为体心立方晶格。块状或片状。塑性、韧性好,强度、硬度低。2奥氏体( A) ( 固溶体):奥氏体是碳在 Fe 中形成的间隙固溶体,面心立方晶格。块状,粒状。有很好的塑性。3渗碳体(Fe3C):铁和碳相互作用形成的金属化合物称为渗碳体。条状,网状。渗碳体具有很高的硬度,但塑性很差,延伸率接近于零。4珠光体( P):由铁素体( F)和渗碳体( Fe3C )组成的混合物。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。5莱氏体( Le):由奥氏体( A)和渗碳体(Fe3C )组成的混合物。点状,短杆状。由于渗碳
5、体很脆,所以莱氏体是塑性很差的组织。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页二辨析题1. 晶体类型2. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试较这三种反应的异同点.答:共晶反应:指一定成分的液体合金,在一定温度下,同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。包晶反应:指一定成分的固相与一定成分的液相作用,形成另外一种固相的反应过程。共析反应: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应。共同点:反应都是在恒温下发生,反应物和产物都是具有特定成分的相,都处于三相平衡状态。不同点:共
6、晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应;共析反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应;而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应3亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。答:亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成。其中铁素体呈块状。珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布。共析钢的组织由珠光体所组成。过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成,其中二次渗碳体在晶界形成连续的网络状。共同点:钢的组织中都含有珠光体。不同点:亚共析钢的组织是铁素体和珠光体,共析钢的组织是珠光体,过共析钢的组织是珠光体和二次渗碳体。4、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别?在结构上:固溶
7、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,它是以分子式来表示其组成。在性能上:形成固溶体和金属件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。5. 退火,正火,回火的区别。退火:将工件加热到临界点(Ac1、Ac3 )以上或以下某一温度经过适当保温后缓慢冷却,一般是随炉冷却的一种工艺操作过程。目的:(1)改善组织和使成分均匀化,以提高钢的性能。( 2)消除不平衡的强化状态。( 3)经过重结晶以细化晶粒、改善组织,为最终热处理做好组织上的准备。正火:将钢加热到Ac3 或 Accm 以上 3
8、050,经适当保温后在空气中冷却的一精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页种操作工艺。目的: (1)普通构件的最终热处理,正火可使粗大组织细化、均匀化。(2)重要零件的预先热处理。(3)对于过共析钢、轴承钢和工具钢等用正火消除钢状Fe3C,以利于球化退火,同时细化晶粒,并为淬火做组织准备。正火和退火的选择:低碳钢(正火) ,中、高碳钢(退火)淬火:将钢加热到Ac3 或 Ac1 以上 3050,经保温烧透后快冷,使A 向 M 转变的一种操作工艺过程。目的: 提高钢的强度和硬度,得到的组织是M( 淬火温度不能过低和太高)冷
9、却介质的确定:水:用于形状简单和大截面碳钢零件的淬火。盐水:用于形状简单和截面尺寸较大的碳钢工件的淬火。油:用于合金钢和小尺寸碳钢工件的淬火。熔融盐碱 :用于形状复杂、 尺寸较小和变形要求较严格的零件,经常用于分级淬火和等温淬火的工艺。回火: 将淬火钢加热到Ac1以下某一温度,经适当保温后冷却到室温的一种操作工艺过程。目的: (1)使淬火后的M 和 A残转变为稳定的组织,防止零件在使用过程中发生尺寸和形状的变化,特别是精密零件。(2)防止变形和开裂,降低脆性。(3) 通过回火调整零件的强度、硬度、塑性和韧性, 以满足对零件设计和使用的要求。回火时性能的变化:随回火温度升高,强度和硬度下降,塑性
10、和韧性增加。5. 什么是铝合金的固溶处理和时效处理。答:当铝合金加热到相区 , 保温后在水中快冷, 其强度和硬度并没有明显升高, 而塑性却得到改善 , 这种热处理称为固溶处理。固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象, 称为时效处理。5、实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响?如果金属中无晶体缺陷时,通过理论计算具有极高的强度,随着晶体中缺陷的增加,金属的强度迅速下降, 当缺陷增加到一定值后,金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此,无论点缺陷,线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变,从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻,降低金属的抗腐蚀性能。精选学习资
11、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页三简单题1. 金属结晶的基本规律是什么?晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响?结晶的基本过程晶核形成与晶核长大结晶时的冷却速度(即过冷度)随着过冷度的增大,晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增长比成长率的增长快,同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率2、手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造?手 锯 锯 条 : 它 要 求 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
12、 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 车床主轴:它要求有较高的综合机械性能,用优质碳素结构钢,如30,35,40,45,50 3、金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什么变化?1晶粒沿变形方向拉长,性能趋于各向异性,如纵向的强度和塑性远大于横向等。2晶粒破碎, 位错密度增加,产生加工硬化,即随着变形量的增加,强度和硬度显著提高,而塑性和韧性下降,3织构现象的产生,即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破碎拉长,而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, 4冷压力加工过程中由于材
13、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,这在一般情况下都是不利的,会引起零件尺寸不稳定。4、高分子材料的主要性能特点是什么?答:高分子材料性能特点:具有高弹性和粘弹性;强度低,比强度高;耐磨、减磨性能好;绝缘、绝热、绝声;耐热性不高,耐蚀性能好;存在老化问题。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页5. 低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何根据含碳量划分的?举例说明他们的用途?答:低碳钢:含碳量小于或等于0.25%的钢; 08、10、钢,塑性、韧性好,具有优良的冷成型性能和焊接性能,
14、常冷轧成薄板,用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件,如汽车车身,拖拉机驾驶室等;15、20、25 钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件,如活塞钢、样板等。中碳钢:含碳量为0.300.55% 的钢;30、35、40、45、50 钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合机械性能,即具有较高的强度和较高的塑性、韧性,用于制作轴类零件;高碳钢:含碳量大于0.6%的钢;60、65 钢热处理(淬火 +高温回火)后具有高的弹性极限,常用作弹簧。T7、T8、用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具,如小型冲头、凿子、锤子等。T9、T10、T11、用于制造要求中韧性的
15、工具,如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条。T12、T13、钢具有高硬度、高耐磨性,但韧性低,用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等。6. 指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途:Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、20、20R、20G 、T8、T10A 、T12A 答: Q235-AF:普通碳素结构钢,屈服强度为235MPa的 A 级沸腾钢。Q235-C: 屈服强度为 235MPa 的 C级普通碳素结构钢,Q195-B: 屈服强度为 195MPa的 B 级普通碳素结构钢,Q255-D: 屈服强度为 255MPa
16、的 D级普通碳素结构钢,Q195 、Q235含碳量低, 有一定强度, 常扎制成薄板、 钢筋、焊接钢管等, 用于桥梁、建筑等钢结构, 也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、 轴套、销轴等等,Q255 钢强度较高,塑性、韧性较好,可进行焊接。通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。40: 含碳量为 0.4%的优质碳素结构钢。45 含碳量为 0.45%的优质碳素结构钢。40、45 钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合机械性能,即具有较高的强度和较高的塑性、韧性,用于制作轴类零件。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
17、 - - - - - - -第 5 页,共 10 页08:含碳量为0.08%的优质碳素结构钢。塑性、韧性好,具有优良的冷成型性能和焊接性能, 常冷轧成薄板, 用于制作仪表外壳、 汽车和拖拉机上的冷冲压件,如汽车车身,拖拉机驾驶室等。20:含碳量为0.2%的优质碳素结构钢。用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件,如活塞钢、样板等。20R:含碳量为 0.2%的优质碳素结构钢,容器专用钢。20G :含碳量为 0.2%的优质碳素结构钢,锅炉专用钢。T8:含碳量为0.8%的碳素工具钢。用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具,如小型冲头、凿子、锤子等。T10A :含碳量为1
18、.0%的高级优质碳素工具钢。用于制造要求中韧性的工具,如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条。T12A :含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。具有高硬度、高耐磨性,但韧性低,用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀。7. 说明共析钢C 曲线各个区 , 各条线的物理意义,并指出影响C 曲线形状和位置的主要因素。答:过冷奥氏体等温转变曲线说明:1) 由过冷奥氏体开始转变点连接起来的曲线称为转变开始线; 由转变终了点连接起来的曲线称为转变终了线。A 1 线以右转变开始线以左的区域是过冷奥氏体区;A1 线以下, 转变终了线以右和Ms点以上的区域为转变产物区; 在转变开始线与转变终
19、了线之间的区域为过冷奥氏体和转变产物共存区。2) 过冷奥氏体在各个温度等温转变时, 都要经过一段孕育期 (它以转变开始线与纵坐标之间的水平距离来表示)。对共析碳钢来说 ,转变开始线在550出现拐弯, 该处被称为C曲线的鼻尖 , 它所对应的温度称为鼻温。3) 共析碳钢的过冷奥氏体在三个不同温度区间, 可发生三种不同的转变: 在 C曲线鼻尖以上部分 , 即 A1550之间过冷奥氏体发生珠光体转变, 转变产物是珠光体, 故又称珠光体转变 ; 在 C曲线鼻尖以下部分, 即 550Ms之间 , 过冷奥氏体发生贝氏体转变, 转变产物是贝氏体 , 故又称贝氏体转变; 在 Ms点: 以下, 过冷奥氏体发生马氏
20、体转变, 转变产物是马氏体 , 故又称马氏体转变。亚共析和过共析钢的等温转变C曲线 , 与共析钢的不同是, 亚共析钢的C 曲线上多一条代表析出铁素体的线。过共析钢的C 曲线上多一条代表二次渗碳体的析出线。影响C 曲线形状和位置的主要因素有:(1)含碳量(亚共析钢中, 随着含碳量的增加, 钢的 C 曲线位置右移。在过共析钢中, 随着含碳量的增加,c 曲线又向左移。)(2)合金元素(除Co和 Al 质量分数为2.5%以上外,所有溶入A的合金元素都使C曲线右移,同时使Ms和 Mf 点下降。)(3)加热温度和保温时间(钢的奥氏体化温度愈高, 保温时间愈长 , 奥氏体晶粒愈粗大 , 则 C曲线的位置愈右
21、移) 。凡是提高奥氏体稳定性的因素, 都使孕育期延长 , 转变减慢 , 因而使 C曲线右移。 -反之, 使 C曲线左移。四、钢的分类与热处理工艺钢的表面热处理(钢的表面淬火):利用快速加热将表面层化后喷水冷却使表面层获得组织的方法,以达到改变表面层性能的目的。表面热处理用钢:一般采用中碳钢和中碳合金钢。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页(1)H68 黄铜(2)W18Cr4V 高速钢(3)Q235-A.F 普通碳钢(4)1Cr18Ni9Ti 不锈钢(5)GCr15 滚动轴承钢QT600-02 球墨铸铁(7)45 优质
22、碳素结构钢(8)HT200 灰口铸铁(9)55Si2Mn 合金弹簧钢(10)KTH350-06 可锻铸铁(11)T10A 优碳素工具钢(12)40Cr 合金调质钢(13)20 优质碳素结构钢(14)ChSnSb11-6 轴承合金(15)Q235C 普通碳钢(16)QSn4-3 锡青铜(17)QAl7 铝青铜(17)08 优质碳素结构钢(19)T12 碳素工具钢(20)Y30 易切削钢(21)HT150 灰口铸铁(22)35 优质碳素结构钢(23)16Mn 低合金结构钢(24)20Cr 合金渗碳钢材料排号类别典型热处理工艺应用举例QT600 球墨铸铁等温淬火高温回火曲轴,齿轮箱1Cr18Ni9T
23、i 不锈钢固溶处理耐蚀罐体,炉条5CrMnMo 热作模具钢淬火中温回火热锻模热挤压模65Mn 碳素钢淬火中温回火弹簧发条GCr15 滚动轴承钢淬火低温回火滚珠套圈齿轮: 20CrMnTi渗碳钢;渗碳淬火低温回火;组织为回火马氏体。连杆: 40Cr 调质钢;调质处理(淬火高温回火);组织为回火索氏体。弹簧: 65Mn 弹簧钢;淬火中温回火;组织为回火托氏体。冷冲压模具: Cr12MoV 冷变形模具钢;淬火低温回火;组织为回火马氏体。滚动轴承: GCr15Mo轴承钢;球化退火淬火低温回火;组织为回火马氏体。车刀: W6Mo5Cr4V2高速钢;淬火560三次回火;组织为回火马氏体碳化物。锉刀: T1
24、0 碳素工具钢;淬火低温回火;组织为回火马氏体碳化物。热锻模具: 5CrMnMo 热变形模具钢;淬火高温回火;组织为回火索氏体。机床床身: HT300 灰口铁;无需热处理。从下列钢号中选取合适的钢号填入表中,并说明其热处理工艺。65Mn 、20CrMnTi、GCr9、45、Q345 零件名称钢号热处理汽车变速齿轮20CrMnTi 渗碳 +淬火 +低温回火弹簧65Mn 淬火 +中温回火滚动轴承GCr9 球化退火 +淬火 +低温回火压力容器Q345 热轧状态或正火状态精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页五铁碳合金相图问题
25、(1)写出 Fe-Fe3C相图上 -区的组织组成物,标明A,E,C,S,P, K各点的含碳量。区: _F+P_ 区: _P_区: P+Fe3C _区:P+ Fe3C+Ld区: _ Ld_区: _Fe3C+LdA 点: _0_ E点: _2.14%_ C点:_4.3%_ S点: _0.8%_ P点: _0.02%_ K点: _6.69%_ 机床主轴45 淬火 +高温回火精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页(2)计算室温下含碳0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少?(3)说明含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高
26、。答: (1) 空格中斜体部分为答案。(6 分,每空格0.5 分)(2) ( 5 分)由杠杆定律得:室温下含碳0.6%的钢中珠光体为: (0.6-0.02)/ (0.8-0.02)*100%=74.4 室温下含碳0.6%的钢中铁素体为:100%-74.4%=25.6% (3)含碳量 1.0%的钢中含有硬度高的渗碳体,而含碳量为0.5%的含有较硬度较低的铁素体,故含碳量 1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。 (4 分)1. 在铸造生产中,采用哪些措施获得细晶粒组织?(1) 增加过冷度(2)进行变质处理 (3) 附加振动。四、指出下列金属材料的类别(12 分)(每空格 0.5 分)C:共晶
27、点1148 4.30%C,在这一点上发生共晶转变,反应式:CFeALcE3,当冷到 1148时具有C 点成分的液体中同时结晶出具有E 点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物莱氏体CFeALeE3E:碳在Fe中的最大溶解度点11482.11%C G:FeFe同素异构转变点(A3)9120%C H:碳在Fe中的最大溶解度为14950.09%C J: 包晶转变点14950.17%C 在这一点上发生包晶转变,反应式:JHBAL当精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页冷却到 1495时具有B 点成分的液相与具有H 点成分的固相 反应
28、生成具有J 点成分的固相 A。N:FeFe同素异构转变点(A4)13940%C P:碳在Fe中的最大溶解度点0.0218%C 727S:共析点 7270.77%C 在这一点上发生共析转变,反应式:cFeFAps3,当冷却到 727时从具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物珠光体P(cFeFp3)ES 线:碳在奥氏体中的溶解度曲线,又称Acm 温度线,随温度的降低,碳在奥化体中的溶解度减少,多余的碳以CFe3形式析出,所以具有 0.77% 2.11%C 的钢冷却到Acm 线与 PSK线之间时的组织CFeA3,从 A 中析出的CFe3称为二次渗碳体。GS 线:不同含
29、碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A3线, GP 线则是铁素体析出的终了线,所以GSP 区的显微组织是AF。PQ 线:碳在铁素体中的溶解度曲线,随温度的降低,碳在铁素体中的溶解度减少,多余的碳以CFe3形式析出, 从F中析出的CFe3称为三次渗碳体CFe3,由于铁素体含碳很少,析出的CFe3很少,一般忽略,认为从727冷却到室温的显微组织不变。HJB 线:包晶反应线,LB+H ? J,产物 A,仅在含碳量在0.090.53%的合金中产生。ECF 线:共晶反应线,LC? E+Fe3C,产物 Le,在含碳量2.116.69%的合金中产生。PSK 线:共析转变线,在这条线上发生共析转变CFeFAPS3,产物( P)珠光体,含碳量在 0.02186.69%的铁碳合金冷却到727时都有共析转变发生。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页