材料成型作业答案

1/25作业1一、思考题1．什么是机械性能？（材料受力作用时反映出来的性能）它包含哪些指标？（弹性、强度、塑性、韧性、硬度等）各指标的含意是什么？如何测得?2．硬度和强度有没有一定的关系?为什么?（有，强度越高，硬度越高）为什么？（都反映材料抵抗变形及断裂的能力）3．名词解释：过冷度，晶格，晶胞，晶粒与晶界，同素异晶转变，固溶体，金属化合物，机械混合物。4．过冷度与冷却速度有什么关系?对晶粒大小有什么影响?（冷却速度越大过冷度越大，晶粒越细。）5.晶粒大小对金属机械性能有何影响?常见的细化晶粒的方法有哪些?（晶粒越细，金属的强度硬度越高，塑韧性越好。孕育处理、提高液体金属结晶时的冷却速度、压力加工、热处理等）6．说明铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体的合金结构和机械性能。7．默绘出简化的铁碳合金状态图，并填人各区域内的结晶组织。8．含碳量对钢的机械性能有何影响?随含碳量的增加，钢的硬度升高、塑韧性下降；钢的强度先升高，当含碳量约为0.9%时，强度达到最大值，随后，强度随含碳量的增加而下降。二、填表说明下列符号所代表的机械性能指标符号名称单位Rel下屈服强度MpaReH上屈服强度MpaRp0.2规定非比例延伸强度MpaRm抗拉强度MpaA断后伸长率HBW布氏硬度kgf/mm2HRC洛氏硬度ak冲击韧性J/cm2σ—1疲劳极限Mpa三、填空1.碳溶解在体心立方的α-Fe中形成的固溶体称铁素体，其符号为F，晶格类型是体心立方，性能特点是强度低，塑性好。2.碳溶解在面心立方的γ-Fe中形成的固溶体称奥氏体，其符号为A，晶格类型是面心立方，性能特点是强度低，塑性高。3.渗碳体是铁与碳的金属化合物，含碳量为6.69％，性能特点是硬度高，脆性大。4.ECF称共晶线线，所发生的反应称共晶反应，其反应式是得到的组织为L（4.3%1148℃）=A（2.11%）+Fe3C。2/255.PSK称共析线线，所发生的反应称共析反应，其反应式是A(0.77%727℃)=F(0.0218%)+Fe3C得到的组织为珠光体。6.E是共晶点点，P是共析点点，Al线即PSK，A3线即GS，Acm线即ES。7.45钢在退火状态下，其组织中珠光体的含碳量是0.77%。8．钢和生铁在成分上的主要区别是钢的含碳量小于2.11%，生铁2.11-6.69%在组织上的主要区别是生铁中有莱氏体，钢中没有，在性能上的主要区别是钢的机械性能好，生铁硬而脆。9铝的晶体结构/晶格类型是面心立方10α－Ｆｅ和γ－Fｅ的晶格类型分别属于体心立方、面心立方11Aｌ和Zｎ的晶格类型分别属于面心立方、密排六方1245钢在平衡结晶过程中冷却到共析温度时发生共析反应，A、F、Fe3C的碳含量分别为0.77%0.0218%6.69%13金属结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是形核与长大，自发生核的生核率与过冷度的关系是过冷度大，形核率高14金属结晶时，依附于杂质而生成的晶核叫异质形核（非自发形核）15晶粒的大小称晶粒度，工程上通常把晶粒分成1、2、……8等级别。8级晶粒度的晶粒比1级晶粒度的晶粒要细小16正的电阻温度系数的含义是随温度的升高，电阻增加。四、判断题(正确的打√，错误的打×)l.布氏硬度计通常用于测定退火钢、正火钢的硬度，而洛氏硬度计用于测定淬火钢的硬度。如测试结果为450HBW、18HRC。(×)2.纯铁在降温过程中，912℃发生同素异构转变，由面心立方晶格的γ—Fe转变为体心立方晶格的。α—Fe。这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。(√)3.钢和生铁都是铁碳合金。其中，碳的质量分数(又称含碳量)小于0.77％(0.8％)的叫钢，碳的质量分数大于2.06％(2.11％)的叫生铁。(×)4.奥氏体是碳溶解在γ—Fe中所形成的固溶体，而铁素体和马氏体都是碳溶解在α—Fe中所形成的固溶体。(√)5.珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的机械性能介于铁素体和渗碳体之间。√6当碳的质量分数为0.77％(0.8％)，由高温冷却到727℃时，铁碳合金中的奥氏体发生共晶转变，形成珠光体。(×)7.冲击韧性不能直接用于设计计算。(√)8.硬度与强度有一定关系，材料硬度越高，强度也越高。(×)9晶体中的位错是一种线缺陷(√)10在共晶相图中，从L中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βII晶粒有相同的晶体结构。(√)11凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。(×)五、选择题1.低碳钢所受到的拉应力(C)时，开始出现明显的塑性变形；所受到的拉应力(F)时，将发生断裂。A．＞σbB．＜σbC．＞σsD．＜σsE．达到σsF．达到σb3/252.晶粒大小对钢的机械性能影响很大。通过()可以获得细晶粒的钢。A．变质处理B．加快钢液的冷却速度C．完全退火D．A、B和C3.在下列牌号的正火态钢中，(C)的σb值最高，(D)的HBS值最高，(A)的δ和ak值最高。在它们的组织中，(D)的二次渗碳体最多，(C)珠光体最多。(A)的铁素体最多。A．20钢B，45钢C．T8钢D．T13钢4晶体的特性是（)。A有确定的熔点，有各向异性；B无确定的熔点，有各向异性；C无确定的熔点，无各向异性；D确定的熔点，无各向异性5固溶体的晶体结构（)A与溶剂相同；B与溶质相同；C与溶剂、溶质都不相同；D与溶剂相同、也可能与溶剂不同6间隙固溶体一定是：A无限固溶体;B有序固溶体;C有限固溶体7下列说法正确的是（)。A铜锌合金为二元合金，所以它的组织由两相组成；B合金的组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成；C间隙固溶体一定是无限固溶体8固溶体出现枝晶偏析后可用（)加以消除。A塑性变形B再结晶C扩散退火D回火9共晶反应是（）。A一种固相同时转变为二种固相B二种固相同时转变为一种固相C一种液相同时转变为二种固相D一种液相转变为一种固相10一个合金的室温组织为α+二次β+(α+β)，它由（)。A二相组成B三相组成C四相组成D两种组织组成物组成11在铁碳合金平衡组织中，塑性最好的是()。A奥氏体B铁素体C渗碳体D珠光体12下列物质由液体凝固成固体的过程是结晶过程。A铜、氯化钠、玻璃、水银B石蜡、玻璃、铜、铝C铜、铝、水银、氯化钠D铜、铝、氯化钠、石蜡13实际金属结晶时，生核和晶体长大的方式主要是()。A自发生核和平面长大B自发生核和树枝状长大C非自发生核和平面长大D非自发生核和树枝状长大14在实际生产中，细化铸造金属晶粒的主要措施是()。A降低金属的过冷度和变质处理B降低金属的过冷度和调质处理C提高金属的过冷度和变质处理D提高金属的过冷度和调质处理15在室温平衡组织中，Ｔ10钢中的（）相的质量分数比Ｔ12钢中的多。A珠光体B渗碳体C二次渗碳体D铁素体16在一般情况下,若金属的晶粒细,则()。A金属的强度高，塑性好，韧性好B金属的强度高，塑性好，韧性差C金属的强度高，塑性差，韧性好D金属的强度低，塑性好，韧性好17为使铝锭晶粒细小，浇铸时应采用的模子是()。4/25A冷砂型B热砂型C冷金属型D热金属型18在发生L→α+β共晶反应时，三相的成分（)。A相同B确定C不定D只有L相确定19一个合金的组织为β+二次α+(α+β)，其组织组成物为（)。Aβ、α;Bβ、二次α、α;Cβ、二次α、(α+β)；Dβ、α、(α+β)20含40％Ｎｉ的Ｃｕ－Ｎｉ合金平衡结晶到二相区内时（)。A固相与液相的含Ｎｉ量都是40％B固相比液相含Ｎｉ量高C液相比固相含Ｎｉ量高D液相含Ｎｉ量大于40％21含60％Ｂ的Ａ-B合金（A、B为两种元素)平衡组织由α相和β相组成。此时α相中含5％B，β相中含10％A，则（)。Aα相的质量分数为5％，β相的质量分数为95％Bα相的质量分数为９0％，β相的质量分数为10％Cα相的质量分数为64.7％，β相的质量分数为35.3％Dα相的质量分数为35.3％，β相的质量分数为64.7％22珠光体是一种（）。A固溶体B机械混合物C共晶体23低温莱氏体是由()两相组成的。A奥氏体和渗碳体B铁素体和奥氏体C渗碳体和珠光体D渗碳体和铁素体24Ｔ12钢室温平衡组织中，二次渗碳体呈（）。A层片状B网状C球状D块状5/25作业2（热处理）一、思考题1.退火的工艺特点是什么？缓慢冷却。能达到什么目的？（细化晶粒、降低硬度、消除应力、均匀成分。）试举例说明其用途。（工具钢球化退火后硬度下降，方便切削。）2.正火的工艺特点是什么？（空冷）。能达到什么目的？（细化晶粒、消除网状二次渗碳体。）试举例说明其用途。（工具钢球化退火前如果存在网状二次渗碳体，应先进行正火。）3.淬火的工艺特点是什么？（快速冷却。）能达到什么目的？（获得高硬度的马氏体）为什么淬火钢必须再进行回火处理?试举例说明不同回火温度的应用和达到的目的。4.表面热处理能达到什么目的?指出常用的表面热处理方法。表面热处理能达到什么目的？（通过改变零件表面层的组织或同时改变表面层的化学成分而改善零件的耐磨性、耐蚀性等）指出常用的表面热处理方法。（表面淬火、化学热处理（渗碳、氮化））5.轴、锯条、弹簧各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理?试述其理由：轴（中碳钢，调质、表面淬火等，要求综合机械性能好，耐磨）、锯条（工具钢，淬火加低温回火，要求高硬度高耐磨性）、弹簧（c0.5-0.9，淬火加中温回火，要求高弹性）各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理？试述其理由：6.某齿轮要求具有良好的综合机械性能，表面硬度HRC50~60，用45钢制造，加工路线为：锻造→热处理→粗加工→热处理→精加工→热处理→磨。试说明工艺路线中各个热处理的名称、目的。正火，去应力、细化晶粒、提高切削加工性能；调质，提高综合机械性能；表面淬火，提高表面硬度，耐磨性。7.某厂要生产一批锉刀，选T13A钢。经金相检验发现材料有较多网状Fe3C，试问应采用哪种热处理消除？（正火）应进行何种中间（调质）及最终热处理？（淬火加低温回火）二、填写下表钢材组织变化碳钢含碳量0.2％℃0.77％℃1.2％℃原始组织F+PPP+Fe3C加热温度760℃920℃680℃760℃700℃780℃加热后组织F+AAPAP+Fe3CA+Fe3C三、填写下表组织变化，并定性比较硬度大小(材料加热前为平衡组织)材料名称及热处理加热、保温后的组织水中冷却后组织硬度大小(热处理前后的硬度的定性比较)45钢加热到710℃水中速冷F+PF+P545钢加热到750℃水中速冷F+AF+M345钢加热到840℃水中速冷AM2T10钢加热到710℃水中速冷P+Fe3CP+Fe3C4T10钢加热到750℃水中速冷A+Fe3CM+Fe3C1四、判断题(正确的打√，错误的打×)6/251.奥氏体是碳溶解在γ—Fe中所形成的固溶体，而铁素体和马氏体都是碳溶解在α—Fe中所形成的固溶体。(√)2.为了改善15钢、20钢的切削加工性能，可以用正火代替退火。因为正火后的硬度比退火的低，而且正火周期短，成本低。(×)3.珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的机械性能介于铁素体和渗碳体之间。(√)4.淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。因此，淬火钢可以不经过回火而直接使用。(×)5.回火钢的机械性能与回火温度有关，而与冷却速度无关。(×)6.马氏体是一种金属化合物。(×)7.退火的冷却速度慢于正火，正火的冷却速度慢于淬火。(√)8.钢的淬透性主要取决其合金元素的含量，钢的淬硬性则主要取决于其含碳量。(√)9.表面淬火常用于高碳钢。(×)10.除（Co）以外，其它合金元素溶入A体中，都能使C曲线右移，提高钢的淬透性。√11.钢的渗碳是在低碳钢或低碳合金钢的表面层渗入碳以提高钢的表面硬度及耐磨性的一种工艺方法。√五、选择题1.T8钢加热到（），保温后水冷能获得细小马氏体和残余奥氏体。A700℃B780℃C900℃D1000℃2.45钢加热到F＋A两相区保温，A中的碳质量分数（）钢中的碳质量分数。A小于B等于C大于D可能小于也可能大于3.T8钢（共析钢）过冷奥氏体高温转变产物为（）。A珠光体、索氏体、上贝氏体B珠光体、上贝氏体、下贝氏体C珠光体、索氏体