机械工程材料综合作业题

一、名词解释1、回火稳定性:淬火钢抵抗回火软化的能力2、固溶强化：形成固溶体后强度硬度升高现象3、淬硬性：钢在淬火时能够达到的最高硬度4、红硬性：钢在较高温度下保持高硬度的能力5、接触疲劳：在交变载荷作用下材料表面产生麻点和小块剥落现象6、加工硬化：材料塑性变形过程中强度硬度升高塑性韧性下降现象7、析出硬化：合金钢在回火过程中由于析出细小弥散特殊碳化物使硬度显著上升现象8、细化强化：通过细化晶粒提高金属强度的方法10、热疲劳：热模具钢在急冷急热交替作用下材料表面产生龟状裂纹和小块剥落现象11、马氏体：C在a-Fe中的过饱和间隙固溶体12、贝氏体：过饱和的F和Fe3C的机械混合物13、硬度：材料表面不大体积内抵抗塑性变形和刻划破裂的能力14淬透性：钢在淬火时获得M的能力或接受淬火的能力二、指出下列钢号中带下划线合金元素在钢中主要作用16MnNbMn：①使固溶强化②晶粒细化,提高珠光体数量ZGMn13Mn：扩大r相区、形成单相A40CrMnMoMo:抑制第二类回火脆性3Cr2W8VV:使钢产生二次硬化提高钢的热硬性，细化晶粒4Cr13Cr:提高耐蚀性20CrMnTi细化晶粒1Cr18Ni9TiTi：提高了钢的耐腐蚀性能W18Cr4VV:细化晶粒，增加红硬性40MnBB:提高淬透性40CrNiMoCr：提高淬透性60Si2MnSi:提高淬透性和强化FGCr15Cr:提高淬透性，耐磨性38CrMoAlAl:细化晶粒Y12PbPb:提高钢的切削性能9SiCrSi:提高淬透性和增加回火稳定性五、叙述题1、试述金属晶体缺陷类型及对机械性能的影响1金属晶体缺陷类型包括：点缺陷、线缺陷、面缺陷。2这些缺陷都使金属晶体中产生晶格畸变，阻碍位错运动，使金属强度上升，塑性下降，对金属的性能起着重要作用。2、试述金属结晶的必要条件及金属结晶的基本过程1液态金属必须产生过冷2金属结晶过程分两步，即晶核的形成与晶核的长大。金属的结晶是以自发或非自发形式形成晶核。晶核的长大方式是以树枝状的方式进行为主3、充分说明细晶粒金属不但强度高而且塑性韧性好的原因1晶粒越细，晶界总面积越大，阻碍位错运动，致使材料强度升高。2同时金属晶粒越细，有利于滑移位向的晶粒就越多，滑移晶粒多的同时也会使变形分散到较多的晶粒内，而不易产生应力集中，使其能承受较大的塑性变形，表征材料塑性比较好，3当强度、塑性都好时，韧性也好4、试述金相样品的制备过程及显微组织显示原理金相样品的制备过程包括：1取样2磨制3抛光4浸蚀显微组织显示原理：运用电化学腐蚀基本原理试样经腐蚀后表面呈现凹凸不平状态，在可见光的照射下会发生反射和漫反射现象，在目镜进行观察时会呈现出明暗不同状态，不同明区和暗区表征不同组织，即为显微组织显示原理5、简述合金元素对钢在加热时组织转变的影响1刚在加热时对A的形成和长大的影响。合金元素的溶入和它所形成的碳化物减慢了碳在刚中的扩散速度，其结果是A的形成速度减慢。2对A过转变的影响。①几乎所有合金元素都延缓A向B或P的转变②对A向M转变的影响是：除Co和Al外，所有溶入A的合金元素都使Ms和Mf下降，增加A残量3，对回火转变的影响，合金元素一般都使M分解，A残转变，碳化物形成和长大，F相回复和再结晶过程减慢或将它们推迟到较高温度进行，使淬火钢强度和硬度下降缓慢。6、㈠什么叫钢的热处理？钢的热处理是将钢通过加热、保温和冷却的办法，以改变其结构和组织，从而获得所需性能的一种综合操作工艺过程。㈡钢为什么能热处理？钢具有固态相变特性，在对金属材料加热、保温和冷却时其内部要发生结构和组织的变化。㈢钢为什么要热处理？提高和改善它们的性能，提高零件使用寿命，充分发挥其性能的潜力，同时也扩大了适用范围。7、试述共析钢奥氏体化基本过程？(P99)共分四步，1、A晶核的形成2、A晶核的长大3、剩余Fe3C的溶解4、A的均匀化8、试述回火温度对淬火钢性能的影响？(P125)淬火钢在回火时随温度的升高强度硬度下降塑性韧性上升。9、试说明马氏体高硬度、脆性大的原因？(P112)高硬度：①固溶强化效果显著②加工硬化③析出硬化④亚结构硬化脆性大：①存在大量微小的裂纹②F、C原子之间结合力弱③残余内应力较大10、试述马氏体转变的基本特点?(P110)①M转变需要很大的过冷度，即冷却速度很大，为无扩散性转变②M转变只是晶格改组③M转变速度极快④M转变的温度范围，即MS、Mf的位置只与成分有关⑤M转变不完全11、为什么合金钢比碳钢淬透性高?(P119)钢的淬透性决定于“C”曲线的位置，凡是使“C”曲线右移的因素都增加钢的淬透性，而合金元素的作用是最主要的因素。合金元素使C曲线右移，Vk减小，增加A过的稳定性，在钢件内形成M的深度愈大，钢的淬透性就越好。12、为什么强碳化合物形成元素均能起到细化晶粒作用？(P138)强碳化合物形成元素V、Nb、Ti、W、Mo等，可形成简单碳化物VC、NbC、TiC、WC和Mo2C等，由于这些合金元素于碳的亲和力较强，使Fe原子自由扩散减慢，但它们所形成的碳化物稳定，弥散分布在A晶界上，起着阻碍A晶粒长大的作用，使晶粒细化。13、充分说明合金元素在工程结构钢中的作用？(P144)Mn:固溶强化、细化强化、增加P%Nb、V、Ti：细化强化、析出强化、Cu、P：通过钝化膜的形成来提高刚的抗腐蚀性Re：能消除部分有害杂质，使钢材净化，还能改变夹杂物的分布形态，使热轧后的钢材性能更均匀。14、试说明金属滑移为什么在原子排列密度最大的晶面和晶向上进行?（P26）因为在原排列密度最大的晶面和晶向上，原子间距小，原子团结合力强，要分开这样的原子就需用较大的外力，因此在该方向上原子只能做相对移动，即滑移。15、高速钢制作的刃具，为什么能在较高温度条件下进行正常切削？（P170）由于有C、W、Cr、V等合金元素的存在，可使A晶粒细化，产生二次硬化现象，提高了钢的淬硬性，使合金钢具有较高的硬度、耐磨性和热硬性。16、试说明合金元素在合金调质钢中作用（P151）？①提高淬透性和强化F②降低钢的过热敏感性，细化晶粒，增加回火稳定性和消除回火脆性。17、为什么不锈钢耐腐蚀性都比较高?①加入合金元素使钢的组织成单向②加入Cr、Al等元素形成钝化薄膜③提高电极电位18、试述影响铸铁石墨化的主要因素？铸铁的化学成分和结晶时的冷却速度是影响石墨化的主要因素。①C和Si是强烈促进石墨化元素。除C和Si外，铸铁中常见元素又分为促进石墨化元素和阻止石墨化元素。②冷速愈慢，愈有利于石墨化，而快冷则阻止石墨化。19、指出铸铁中强度最高和最低的是哪一种？并充分说明为什么？①铸铁中强度最高的是球墨铸铁,强度最低的是灰口铸铁②在灰口铸铁中由于有片状石墨的存在，割裂作用显著，灰口铸铁的脆性很大。与灰口铸铁片状石墨相比，球墨铸铁由于以球状形式存在，对基体组织的割裂程度很小，基体利用率最高，且不易发生应力集中现象。20、试述铝合金时效硬化过程固溶处理后的铝合金在自然放置或人工加热时会产生溶质原子的偏聚，并逐渐形成溶质原子的富集区，由于溶质原子富集区的形成增大晶格畸变，阻碍错位运动使铝合金强度显著上升产生强化现象。21、为什么普通铸铁耐热性不好普通铸铁在高温加热时，由于空气中的氧通过石墨边界和裂纹渗入铸铁内部生成密度小、比容大的FeO或者与石墨作用生成气体和在高温下Fe3C分解，生成密度小、体积大的石墨，结果使体积长大。又由于气体的作用，是铸件表面产生龟裂，导致进一步被氧化，因此普通铸铁不耐热。（含炭量太高，膨胀系数小。）22、试述感应加热基本原理将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场。交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流──涡流。感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小,这种现象称为集肤效应。工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，从而实现交变电能——磁能——感应电能——热能的过程。从而实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却，即可实现表面淬火。23、以固体渗碳法为例说明渗碳基本原理向钢件表面渗入碳原子的过程称为渗碳。分为三个过程即介质的分解、活性碳原子的吸收和碳原子的扩散。固体渗碳法原理——将工件埋在固体渗碳剂（木炭）和催渗剂（BaCO3-5%和Na2CO3-10%）混合组成。由于渗碳箱中有空气和水分，加热时，炽热的木炭和氧气、水分发生反应：C+O2——CO|，c+H2O——CO|+H2|。在炽热木炭表面：CO2+C——CO|，CO|——（高温）[C]+CO2|，从而使[C]易被工件吸附并溶解在钢中，随着[C]向工件内部的迁移，使扩散的结果形成一定深度的渗碳层。24、试述高锰钢为什么耐磨性能特别好高锰钢中平均含锰量13%，含有大量的锰元素，锰对钢起到固溶强化作用，使钢的强度和硬度增加，还可溶入渗碳体中形成合金渗碳体（FeMn）3C，提高钢的强度，同时由于锰使A向F和P转变温度降低，增加过冷度，是组织晶粒细化，钢的强度和硬度提高，同时增加了珠光体的含量。高锰钢塑性、韧性较好，且易产生加工硬化，他在经受很高的的压力冲击条件下进行摩擦而产生强化（加工强化），经微小变形后硬度提升至450-550HB，从而使钢的耐磨性很高。六识别题：指出下列材料的类别及表示意义1、08F:优质碳素结构钢0.08%C沸腾钢2、Q235:普通碳素结构钢屈服极限强度235Mpa3、15MnTi合金结构钢0.15%C1.5%MnTi4、ZoCrMn合金渗碳钢0.2%C1.5%CrMn5、40Mn2合金结构钢0.4%C2.0%Mn6、60Si2Mn合金弹簧钢0.6%C2.0%Si1.5%Mn7、GCr15SiMn滚动轴承钢0.95-1.05%C1.5%Cr1.5%SiMn8、9CrZMo合金工具钢0.9%C2.0%Cr1.5%Mo9、W6Mo5Cr4V2高速工具钢0.8-0.9%C6%W5%Mo4%Cr2%V10、4Cr5MoV1Si合金工具钢0.4%C5%Cr1.0%V1.5%MoSi11、1Cr18Ni9Ti高Cr不锈轴承钢1.0%C18%Cr9%Ni1.5%Ti12、ZGMn13高锰钢1.0-1.3%C13%Mn13、Y45Ca易切削钢0.45%C1.5%Ca14、YT15氧化钛类硬质合金，15%TiC15、QT450-10球墨铸铁抗拉极限强度450Mpa最低延伸率10%