机械工程材料作业2和答案 - 图文

机械工程材料作业（2）

一，填空题

1，在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（4.3% ），共析点的含碳量为（ 0.77% ）。 2.低温莱氏体是（ 珠光体 ）和（共晶渗碳体 ）组成的机械混合物。 3.金属结晶的过程包括 形核 和 长大 两个过程 。

4.晶核的形成包括 自发形核 和 非自发形核 两种形式。 5.晶核的长大包括 树枝状生长 和 平面生长 两种形式。

6.金属铸锭的宏观组织是由三个晶区组成，由外向内分别是 细等轴晶区 柱状晶区 、 和 中心等轴晶区 。

7..铸锭的缺陷包括 缩孔和缩松 、气孔 、非金属夹杂物 、和 成分偏析 8.焊缝的组织是 铸态组织柱状晶 。

9.焊接接头是由 焊缝 和 热影响区 构成。

10.冷变形后金属在加热中，随温度的升高或加热时间的延长，其组织和性能一般经历 回复 、再结晶 和 晶粒长大 三个阶段的变化。

11..细化晶粒的方法包括 增大过冷度 、 加入形核剂 和 机械方法 。 12改善和提高工程材料性能的主要途径有 热处理 、合金化 和 材料改性 。 13.预先热处理常用的工艺方法有 退火 、 正火 、 调质 。

14.根据钢中的高低分为（写出含碳量）： 高碳钢（≥0.6%）、 中碳钢（0.25~0.60%） 和 低碳钢（≤0.25%） 。

二，术语解释

1.正火将钢加热到Ac3或Accm以上30~500c，保温一段时间，随后取出置于静止空气中冷却。

2.调质 对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理

3.淬火将钢加热到AC3以上30~50度，保温一段时间，随后用大于临界冷却速度 的方法进行冷却，以获得马氏体组织的热处理方法。

4.回火 将淬火后的工件加热至低于A1的某一温度，保温一段时间，然后冷却至室 温的工艺。

5.淬透性 钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力，即获得马氏体多少的能力。 6.表面淬火 仅对工件表面做淬火处理的热处理工艺

7.表面形变强化 将冷变形强化用于提高金属材料的表面性能，成为提高工件疲劳强度、延长使用寿命的工艺措施

8.表面涂覆 将材料的表面用其他金属或者非金属涂覆后，可赋予零件表面强烈的光和热的反射性、表面着色装饰性、耐磨、耐腐蚀及其他电、磁功能之效果 9.渗碳钢 经渗碳、淬火、和低温回火后使用的结构钢 10.调制刚 经调质处理后使用的结构钢

11.弹簧钢 用于制造各种弹簧和弹性元件的专用结构钢

12.枝晶偏析 先结晶的枝干含熔点高组元较多，而后结晶的组元较少，这种现象成为枝晶偏析

13.弹性变形 外力去除后变形能完全恢复

三，选择题

1.在铁－碳合金中，当含碳量超过（B）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。

A．0.8％ B．0.9％ C．1.0％ D．1.1％

2.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（ ) A．细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区 B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区 C．等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区 D．等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区 3.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（ ）。 A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线 4.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（ ）。 A．724℃ B．725℃ C．726℃ D．727℃

5.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（ ）。

A．0.67％ B．0.77％ C．0.8％ D．0.87％

6.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（ ）。

A．均匀的基体组织 B．均匀的A体组织 C．均匀的P体组织 D．均匀的M体组织 7.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（ A ）（ D ）（B ）。 A．500℃ B．200℃ C．400℃ D．350℃ 8.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（ ）。 A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却

9.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（C ）。 A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却 10.完全退火主要用于（ ）。 A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种

11.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ ）。 A．P B．S C．B D．M

12.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（ ）。 A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却

13， 欲要提高18－8型铬镍不锈钢的强度，主要是通过（ ）。

A．时效强化方法 B．固溶强化方法 C．冷加工硬化方法 D．马氏体强化方法 14.20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（ ）使用。 A．合金渗碳钢 B．合金弹簧钢 C．合金调质钢 D．滚动轴承钢

15.大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有（ ）。

A．Mn,P B．Mn,Ti C．Ti,V D．V,P

16.除（ ）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 A．Co B．Cr C．Mn D．Ti

17.优质钢的含硫量应控制在下列（ ）范围内。

A．0.06％～0.05％ B．0.05％～0.035％ C．0.035％～0.02％ D．0.02％～0.015％ 18.优质钢的含磷量应控制在下列（ ）范围内。

A．0.055％～0.045％ B．0.045％～0.035％ C．0.035％～0.03％ D．0.03％～0.02％

四，判断题

1. 过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。

2. 在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高。

24. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148℃时，溶碳能力可达4.3%。

3.碳溶解在α-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727℃时为0.0218%。4.在铁碳合金相图中，铁素体在727℃时，溶碳能力可达2.11%。。0.0218% 5.在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。

28.碳溶解在γ-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727℃时为0.77%。2.11% 6.亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。（F+P） 7.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，其平衡组织为莱氏体（珠光体）。

8.在铁碳合金相图中，ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线。

9. 完全退火是将工件加热到Acm（Ac3）以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。

10合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 11 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。 12 马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。 13合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用。

14优质碳素结构钢的牌号用两位数字来表示，如45钢，该数字表示钢的1/10最低抗拉强度值。（含碳量）

15碳素工具钢的牌号，如T8，T12，该数字表示钢的最低冲击韧性值。（含碳量） 16，钢中的含硫量增加，其钢的热脆性增加。 17.钢中的含磷量增加，其钢的热脆性增加。(冷脆性) 18，Cr18Ni9钢是一种马氏体不锈钢。(奥氏体) 19.5CrNiMo钢是合金结构钢。 （合金工具钢） 20.40Cr钢是合金渗碳钢。 （合金调质钢） 21.20CrMnTi钢是合金调质钢（合金渗碳钢）。 22，GCr15是专用的合金工具钢（滚动轴承钢）。

23，1Cr13钢是奥氏体不锈钢（马氏体不锈钢） 24.W18Cr4V钢是不锈钢。（高速钢）

五，分析说明题

1，有四个小尺寸的碳素钢试样进行加热：○1wc=0.45%，加热至Ac1~Ac3;○2wc=0.45%，加热至Ac3以上30~500C；○3wc=1.2%，加热至Ac1以上20~300C；○4wc=1.2%，加热至Accm以上30~500C。适当保温后水中淬火，哪个试样硬度最高哪个试样硬度最低？说明其原因。 P112

2

试说明下列钢件应采用何种退火、退火的目的及退火后的组织： ○1经冷轧的15钢钢板，要求降低硬度； ○2铸造成形的机床床身；

○3经锻造过热（晶粒粗大）的wc=0.060%的锻件；

○4具有细片状渗碳体组织的高碳钢件，要求改善其切削加工性能。 P113 4-5

3，对零件的力学性能要求高时，为什么要选用淬透性大的钢材？ 因为决定钢材硬深度和硬度分布的特性叫做钢的淬透性。本特性是钢的固有特性，由钢的过冷奥氏体稳定性决定，表现为临界冷却速度的大小。一般情况下对钢进行表面淬火的目的是为了获得马氏体，即经常说钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。对零件力学性能高时，也就是对硬度、强度、韧度等等之类有更高要求而已。通过钢件淬火之后经深冷处理，就可以使残余奥氏体转变为马氏体，继而获得稳定的回火马氏体组织，简单说来就是让钢的硬度增加了，像精密零件之类的材料使用要求，也就是力学性能比较高要求达到了。 得出一个结论就是获得稳定马氏体组织越多越好的淬透性钢，也就是淬透性大的钢，继而能够满足零件较高的力学性能要求。

P114 4-8

4，指出下列碳钢常用的预先热处理方法，确定其最终热处理的淬火温度，并说明各自可能达到的最大硬度。

碳钢中的碳质量分数为：0.20%、0.40%、0.60%、0.80%及1.0%。

,,4-11

5，一批45钢试样（尺寸φ15×10mm）因其组织粗大，晶粒大小不均匀，而采用退火处理，拟采用以下几种退火工艺，问哪一种正确，试分析其原因。

0

1缓慢加热至700C，保温足够时间，随炉冷却至室温； ○

0

2缓慢加热至840C,保温足够时间，随炉冷却至室温； ○

0

3缓慢加热至1100C，保温足够时间，随炉冷却至室温。 ○

4-14方案1，温度过低，保持原始珠光体+铁素体组织

方案2，温度合适，保温后可得到较粗大的均匀等轴晶粒，珠光体+铁素体，硬度强度低，一般作为预备热处理

方案3，温度过高，过烧，得到极粗大的晶粒，魏氏体基体+氧化的晶界，报废品。力学性能差

若要得到大小均匀的细小晶粒，可以860保温后出炉风冷，较细珠光体+铁素体，：较高的硬度

6.试分析产生下列热处理缺陷的原因。

1一批35钢冷镦螺钉经再结晶退火后发现晶粒异常长大； ○

2一批45钢锻件完全退火后硬度偏高； ○

3一批T12手丝锥坯料经球化退火后发现下列缺陷：有Fe3C网，球化不完全，球化后 ○

硬度偏高。

4-15 （1）材料经再结晶退火后晶粒长大的原因有两个：1、退火时的加热温度过高；2、冷去速度太慢。

要让晶粒变细只要再进行一次正火处理即可。 (2)

(3) 温度过高或时间过长冷却过慢，温度过高时间长渗碳体会沿晶界析出成网状，冷却过慢同理。

7说明45钢试样（φ10mm）分别经7000C、7600C、8400C、11000C加热、保温，并在水中冷却得到的室温组织。 4-16

8甲乙两厂生产同一批零件、材料均选用45钢，硬度要求220~250HB甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。试分析甲、乙两厂产品组织和性能的差别。在何种情况下，正火可以代替调质？为什么？

4-17答：正火：组织，S或P（F＋Fe3C）

调质处理：组织，S回

组织形态：多边形铁素体之间分布细球状的Fe3C的混合组织。 性能：保持高硬度，降低脆性及残余应力

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