工程材料考试作业一

一、选择题1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（D）。A、均强烈阻止奥氏体晶粒长大B、均强烈促进奥氏体品粒长大C、无影响D、上述说法都不全面2、在Fe-Fe3C相图中，钢与白口铸铁的分界点的含碳量为（C）。A、2.0％B、4.3％C、2.11％D、0.77％3、40碳钢室温平衡组织是（D）。A、珠光体+渗碳体B、铁素体+渗碳体C、马氏体+铁素体D、珠光体+铁素体二、判断题（正确打√，错误打×）1、位错的滑移可沿晶体中的任意面和任意方向进行。（×）三、问答题1、试用金属键结合的方式，解释金属具有良好塑性、导电性、导热性等基本特性。答：（1）金属晶体具有良好的导电性、导热性。这是由于自由电子在外加电场的作用下发生定向移动，形成电流，使金属晶体具有良好的导电性；而自由电子在运动过程中通过碰撞进行能量传递，使金属晶体具有良好的导热性。（2）金属晶体具有良好的延展性。这是由于自由电子在金属晶体内可以自由运动，当金属受到外力作用，被拉成细丝或压成薄片时，虽然各层之间发生了相对滑动，但自由电子跟金属阳离子之间的较强的相互作用没有改变，因而不致发生断裂。（3）金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属晶体内部作用力越强。因而晶体熔点越高、硬度越大。说明：①金属的延展性是相对的，有限度的。②金属晶体的颜色不尽相同，大多数是银白色，有的为其他颜色。如铜为红色，铅为蓝白色，金为黄色。金属晶体的熔沸点、硬度更是多种多样。如碱金属的熔沸点和硬度都很低，像钨等熔点又很高。2、已知纯金属铝的原子直径为0.2863nm，试求其晶格常数。答：给出立方晶系的下列晶面与晶向：（011）、（231）；[111]，[231]相－－材料中结构相同、化学成分及性能均一的组成部分，相与相之间有界面；组织－－肉眼或者在显微镜下观察到的材料内部所具有的某种形态和形貌图；两者关系－－组织可以由单相固溶体或金属化合物组成，也可以由固溶体或一个金属间化合物和两个金属化合物组成；可以是多相或单相；10111213141516171819合金元素主加元素（Cr、Mn、Ni、Si），提高淬透性，强化铁素体；辅加元素（W、Mo、V、Ti），细化晶粒，进一步提高淬透性20钢的表示方法数字+元素符号+数字前面的数字表示钢的平均含碳量。结构钢以万分之一为单位；工具钢和特殊性能钢以干分之一为单位，若碳含量大于1％时不标出。中间是合金元素于1%时不标出。后面的数字表示合金元素的含量，以平均含量的百分之几表示。当含量小于1.5％时，只标出元素，不标出含量；含量等于或大于1.5％,2.5％,3.5％，相应地以2,4…等表示。21根据C含量22普通低合金钢、渗碳钢、低合金珠光体型耐热钢等的含碳量是万分之一为单位，标记两位数；普通低合金钢，加Mn（＜2％）＋Ti、V或N，如16Mn，15MnVN；合金渗碳钢，加Cr、Mn、Ni、B＋Ti、V、W、Mo，如20CrMnTi、20Mn2TiB；低合金珠光体型耐热钢，加Cr、Mo+V，如15CrMo、12CrMoV。232425低合金刃具钢成分特点高碳，加Cr、Mn、Si、V及W等，这些元素能提高淬透件、保证足够的硬度和耐磨件，高的回火抗力；热处理工艺球化退火＋淬火+低回，织织为回火马氏体＋少量未溶细小碳化物＋Ar。典型牌号9CrSi、CrWMn。高速钢有二次硬化现象用于低于600以下，高硬度、高耐磨、红硬性。成分特点高碳(0.7-1.1%),加Cr(淬透性);加W,Mo(红硬性);加V(高耐磨)。26合金模具钢冷作模具钢制造冷冲模、冲头、拉拔模、冷挤压模、冷成分特点高碳(＞1％)保证硬度和耐磨性；加入Cr、Mo、W、V等元素以提高抗拉强度疲劳强度、淬透性、耐热处理工艺淬火＋低回。组织为回火马氏体体＋碳化合物＋少量Ar。典型Cr12、Cr12MoV。热作模具钢制造热锻模、热压模、热挤压模、压铸模等；成分特点中C(0.3％-0.6％),保证较高的韧性及热疲劳抗力；加入Cr,Ni,Mn提高淬透性；加入W、Mo、V，提高热硬性和热强性。热处理工艺淬火＋中温或高温回火。组织回火屈氏体或回火索氏体。典型牌号5CrMnMo、5CrNiiMo、3Cr2W8V。2728293031分析：变速齿轮是传递动力的，要求一定的强度和心部硬度及韧性。转速较高，齿轮表面要求高的硬度和耐磨性。但与汽车、拖拉机相比，冲击载荷小，受力小。因此，不需要采用化学热处理。整体的强度、韧性调质即可达到，齿轮也不大，采用优质碳素钢水淬＋回火即可。3、为了得到细晶粒组织的铸件，可以采用哪些方法？答：(1)增加过冷度（2）进行变质处理(3)附加振动4、试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。答：渗碳钢成分特点：⑴低碳：0.1~0.25%C，⑵合金化特点：主加元素Cr、Mn、Ni、B，辅加元素Mo、W、V、Ti。①加入Cr、Mn、Ni、B、W、Mo提高淬透性，②加入Cr、Mn、Ni强化铁素体，③W、Mo、Ti、V细化晶粒。渗碳钢热处理特点：先正火，然后进行渗碳处理，随后直接经预冷后淬火、低温回火。调质钢的合金化特点是：⑴中碳：0.3~0.5%C；⑵合金化，合金元素作用：①加入Mn、Si、Cr、Ni、B提高淬透性，②加入Mn、Si、Cr、Ni强化铁素体，③加入Ti、V可细化晶粒，④加入W、Mo防止第二类回火脆性。调质钢热处理特点：为了改善切削加工性以及改善因轧、锻不适当而造成的晶粒粗大和带状组织，调质钢在切削加工前需进行预备热处理。对于合金元素含量较低的调质钢可进行正火或退火处理。对于合金元素含量较高的调质钢，因正火后可得到马氏体组织，尚需正火后再在Acl以下温度进行高温回火，使其组织转变为粒状珠光体，降低硬度，更于切削加工。调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。调质钢的最终性能取决于回火温度的选择。当要求高塑性、高韧性及一定的强度时，采用500—600℃回火，即调质处理，获得回火索氏体组织。如零件，还要求表面有良好耐磨性时，则再进行表面淬火或化学热处理如氮化处理。5、与碳钢相比，合金钢为什么它的力学性能好？热处理变形小?而且合金工具钢的耐磨性也比碳素工具钢高？答：合金钢里添加了钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性；铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度；氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性；钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力；钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能；钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力﹙长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变﹚。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红硬性；镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性。硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度；锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。