工程材料复习

第1章材料的结构与性能特点1.1金属材料的结构与组织1.纯金属的晶体结构重点掌握FCC,BCC结构特点，单胞原子数，致密度，密排面及密排方向2.晶面及晶向掌握立方晶体中晶面指数及晶向指数画法2.实际金属中的晶体缺陷掌握点缺陷、线缺陷及面缺陷特点3、合金的晶体结构掌握固溶体、间隙相等概念及特点1.2理解金属材料力学性能指标第2章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属结晶1、理解纯金属结晶的条件及过程2、掌握均匀形核及非均匀形核概念3、掌握细化铸锭晶粒的途径2.2合金的结晶1、理解均匀相图、共晶相图及包晶相图特点及共晶反应、包晶反应特点2、掌握杠杆定律3、掌握枝晶偏析概念及其消除办法2.2.3铁碳合金相图1、掌握奥氏体、铁素体、珠光体、渗碳体结构特点及性能特点2、掌握亚共析钢冷却过程中组织转变特点，室温下组织及相组成，会画出给定合金冷却曲线，及室温组织示意图3、掌握利用杠杆定律计算室温下相的相对百分含量及组织相对量2.3金属的塑性加工1、掌握单晶体塑性变形的基本方式2、滑移的本质是什么3、多晶体塑性变形特点4、塑性变形对组织和性能影响、加工硬化概念5、冷变形金属高温加热再结晶以后组织性能特点6、理解热加工概念2.4钢的热处理1、理解影响奥氏体转变因素及晶粒度概念2、过冷奥氏体在不同温度及冷却速度下转变组织及其特点（TTT曲线及CCT曲线）3、珠光体、索氏体、屈氏体，贝氏体及马氏体形成温度特点、形貌及性能特点；4、理解钢的退火、正火目的及特点5、掌握淬火、淬透性、淬硬性相关概念及其影响因素6、钢淬火以后回火的原因7、钢表面淬火及渗碳的原因2.5钢的合金化1、合金元素在钢中存在形式及其对Fe－Fe3C相图、钢的热处理及性能影响第3章金属材料3.1.碳钢碳素结构钢及碳素工具钢及其应用3.2.合金钢1.掌握不同钢种应用，性能要求、主加合金元素作用、热处理工艺及组织特点2.主要掌握典型钢种牌号及其应用低合金高强度钢：Q235;Q345;Q460渗碳钢:20,20Cr，20MnV，20CrMnTi，调质钢:45,40NnB，35CrMo，40CrNiMoA弹簧钢：65,65Mn,60Si2Mn,55CrMnA工具钢:T8,T12,9SiCr,W18Cr4V模具钢:Cr12MoV,5CrNiMo不锈钢:4Cr13,1Cr17,Cr18Ni9Ti铸钢及铸铁：ZG200-400,ZG35MnHT100,QT400-17，RuT4208-10章工程材料失效、选材及其应用1、掌握机械零件失效形式和断裂形式有哪些？2、重点掌握齿轮类、轴类零件选材及工艺路线制定：如机床变速箱齿轮、机床齿轮、机床主轴等作业1参考答案P42.1)同非金属相比，金属的主要特性是(P7)①热和电的良导体②正的电阻温度系数③不透明、有金属光泽④塑性高、强韧性好2)晶体内原子排列是有规则、周期性的。3)(120)(102)(012)4)43.cbbac作业1参考答案P54.2)-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn的晶体结构①体心立方：-Fe、V②面心立方：Al、Cu、Ni③密排六方：Mg、Zn6)实际金属晶体中存在：点、线、面缺陷，引起晶格畸变。a.点缺陷：使电阻率和强度增加。b.面缺陷：使塑性、强度增加。c.线缺陷（位错）：在冷变形时，使强度增加、塑性降低。8)固溶强化：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象固溶强化原因：溶质原子引起晶格畸变，使变形抗力增加。9)间隙固溶体：晶格类型与溶剂相同间隙相：晶格类型与任一组元都不相同作业2参考答案P10-11形核和晶核长大增加晶核数量，或阻碍晶粒长大。3)能量差，表面能4)过冷度是指为：理论结晶温度-开始结晶温度其表示符号为：T5）表面细晶区，柱状晶区，中心等轴晶6）高7）扩散退火8）L——（α+β）；在恒温下进行，三相共存9)收缩；10）铁素体与渗碳体机械混合物11）2.11%C；4.3%C12）0.62%C13)(冷加工)(热加工)14)(位错运动受阻,引起塑性变形抗力增加)15)(位错的运动)16)T再=(0.35~0.4)T熔17)(加热温度)(预先变形度)18)F+Fe3C的两相混合物,屈氏体的片层间距小19)羽毛,黑色针状20)20)板条状,针状,板条马氏体21)21)靠右,小22)22)铁；顺23)23）未溶碳化物粒子；碳浓度分布不均匀24)24）降低硬度,过共析钢25)25)AC3以上30+50℃,AC1以上30+50℃26)26）消除应力，低27)27）Mo，W，V，Nb，Ti28)28）Mn，P，B29)29）Co,Al;多;下降30)30）Mn，Cr，Ni；快冷及加入Mo元素3是非题1)×;(2)×;(3)×;(4)×;(5)√;(6)×7)×;8)×;(9)×;(10)×;(11)×;(12)√(13)×;(14)×;(15)×;(16)×;(17)×;(18)×（19）×（20）×（21）√（22）×（23）√（24）×（25）×（26）×（27）√（28）√（29）×（30）×（31）√（32）×（33）×（34）×4.选择题1~5:bbbba6~10:bbcbb11~15:daccb16~20:cbaba21~26:accca;5综合分析题4）题（1）金属模浇注晶粒尺寸小于砂模浇注，原因是金属模冷却速度大，过冷度大，形核率高。（2）变质处理晶粒细小，原因是变质处理增加了非自发形核率，促进形核；（3）铸成薄件晶粒细小，原因是薄件散热速度大，增加形核率；（4）采用振动晶粒细小，振动打碎粗大枝晶，促进非均匀形核。27)a-单液淬火M+A’b-分级淬火M+A’c-油冷淬火T+M+A’d-等温淬火下Be-正火Sf-完全退火Pg-等温退火P5-29)1)再结晶退火2)扩散退火3)完全退火4)球化退火5-30)700℃F+P760℃F+M840℃M1100℃:粗大M+A’5-32)1)AC3+30~50℃高温回火回火S2)AC3+30~50℃中温回火回火T3)AC1+30~50℃低温回火回火M5-43):T10工艺路线:锻造----热处理-----机加工---------热处理1)热处理名称:球化退火2)最终热处理:淬火+低温回火使用状态组织:回火M+Fe3C+A’2填空题1)碳素结构钢,轴,销2）碳素工具钢;扳牙,丝锥3）低合金钢,中合金钢,高合金钢4)低合金高强度钢，桥梁5)合金渗碳钢，提高淬透性，细化晶粒，渗碳—+淬火低温回火6）调质钢;齿轮,轴7）弹簧钢8）滚珠轴承钢9）低合金工具钢;钻头，板牙10)量具用钢；量规热作模具钢;锻模,热挤压模11)冷作模具钢;冷冲压模,冷挤压模12）热作模具钢，锻模13)高速工具钢；0.9-1.1%C，W2C二次硬化，Cr提高淬透性，V细化晶粒，提高硬度及耐磨性热处理：球化退火+淬火+三次回火组织：马氏体+碳化物+残余奥氏体14）马氏体不锈钢;汽轮机叶片15）奥氏体不锈钢；Cr提高基体电极电位;扩大A相区;减轻晶界腐蚀1）×；2）×；3）×；4）×；5）√；6）√；7）×；2.综合分析题1)正火目的:均匀组织，降低硬度，改善切削性能调质处理:获得索氏体组织，使钢具有综合力学性能高频淬火及回火：使表面获得回火马氏体组织，提高表面的硬度和耐磨性能，抗疲劳性能3)正火目的:均匀组织，降低硬度，改善切削性能渗碳:提高工件表面的碳含量淬火及低温回火：使表面获得回火马氏体＋渗碳体＋残余奥氏体组织，提高表面的硬度，耐磨性能和抗疲劳性能喷丸处理:提高表面的抗疲劳性能1．零件的使用性能取决于零件的a_和_______热处理a、选材b、设计c、安装；d、预先，e、最终2．大功率内燃机曲轴选用_______，中吨位汽车曲轴选用_______，C620车床主轴选用_______，精密镗床主轴选用_______。a、45钢，b、球墨铸铁，c、38CrMoAld、合金球墨铸铁3．汽车变速齿轮选用20CrMnTi钢制造，试在其加工工艺路线上填入热处理工序名称：下料→锻造→_______→切削加工→_______→喷丸→磨削加工。a、退火，b、正火，c、凋质，d、渗碳，淬火及低温回火4．高精度磨床用38CrMoAl钢制造，试在其加工工艺路线上填入热处理工序名称：下料→锻造→_______→粗加工→_______→精加工→_______→粗磨→_______→精磨。a、调质，b、渗氮，c、消除应力，d、退火5．弹簧用材要有高的_______极限和_______比以及高的_______强度。a、屈服极限，b、弹性极限，c、屈强，d、疲劳6．汽车板簧选用_______制造，成形后需进行_______处理以使其具有高的弹性极限，然后迸行喷丸强化，以提高其_______。a、45，b、20Cr，c、60Si2Mn，d、38CrMoAl；e、淬火，f、淬火＋中温回火，g、调质，h、正火；i、抗拉强度，g、屈服强度，k、耐磨性，l、疲劳强度7．汽车发动机的活塞销要求有较高的疲劳强度和冲击韧性且表面耐磨，一般应选用_______制造，并进行_______处理。a、45，b、T8，c、QT700-2，d、20Cr；e、调质，f、正火，g、淬火，h、渗碳，淬火＋低温回火）综合题1．选材设计一个车床主轴。要求：该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力，载荷和转速均不高，冲击载荷也不大，请选材并设计热处理工序。2．有Q235A、65、16Mn、40Cr、20CrMnTi、60Si2Mn、T12、W18Cr4V等钢材，请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮（高速重载受冲击），并写出工艺路线，说明各热处理工序的作用。3.拖拉机变速器齿轮要求有高的耐磨性和疲劳强度，心部有足够的强度和冲击韧性。试为其选材并确定加工工艺路线。4.试为下列机械零件选择合适的材料。5CrMnMo、ZL102、W18Cr4V、9SiCr、HT200、16Mn、60Si2Mn、T12机床床身手术刀电风扇机壳车辆缓冲弹簧高速粗车铸铁的车刀5.识别下列各钢的种类：①65Mn②1Cr18Ni9Ti③GCr15④T10⑤ZG15⑥9SiCr⑦W18Cr4V⑧60Si2Mn⑨16Mn⑩HT2006．高精度磨床主轴，要求变形小，表面硬度高（HV900），心部强度好，并有一定的韧性。问应选用什么材料？采用什么样的加工工艺路线？