辽宁工业大学 工程材料 习题课

《工程材料》习题课

习题类型：包括名词解释题、填空题、选择题和综合分析题四大类型。 综合分析题：包括Fe-C相图（第3章 材料的凝固）、C曲线（第4章 钢的热处理）、钢号（第5章 金属材料）和选材（第9章 零件失效与选材）四大类型

1、Fe-C相图

画出Fe—Fe3C合金相图（要求标明P、S、Ｋ点的成分及共晶线和共析线的温度），分析含碳量为0.45%（0.6、0.77、0.9和1.2等）的铁碳合金从液态缓冷到室温时结晶过程(要利用文字和冷却曲线加以说明)，画出室温组织的示意图并利用杠杆定律计算其组织组成物的相对重量百分比。

分析：分为亚共析钢（0.09%≤ C ＜0.77%）、共析钢（0.77%C）和过共析钢

（0.77 %＜C ≤2.11%）三大类型。 （1）共析钢（0.77%C）： 1）Fe—Fe3C合金相图：

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2）结晶过程分析：

表示合金成分的垂线及其上要标明点的顺序；

冷却曲线（点的顺序和垂线一致，恒温转变为水平线）；

1点以上为液态，

1-2点：匀晶转变L→γ， 2-3点间为γ降温阶段，

3-3`点发生共析反应 γ→α+Fe3C（P）， 3`点到室温，α中析出Fe3CⅢ。 3）室温组织为珠光体，示意图要表明珠光体为层片状； 4）Qα=(6.69–0.77)/(6.69-0.0008)×100% = 88.5%

QFe3C = 100% － 88.5% = 11.5%

（2）亚共析钢（0.09%≤ C ＜0.77%）

珠又分为发生包晶反应（0.09%≤ C ＜0.53%）和不发生包晶反应（0.53%≤ C ＜0.77%）两类。

发生包晶反应亚共析钢（0.09%≤ C ＜0.53%）： 以0.45%钢为例： 与共析钢不同之处： 1）结晶过程：

三点不同：多“匀晶转变（L→ δ）、包晶反应（L +δ →γ）和从γ中析出α”。 2）室温组织：珠光体+铁素体，示意图要表明珠光体为层片状，铁素体为等轴状。

3）QP = （0.45﹣0.0008）/（0.77﹣0.0008）×100% = 58.40%

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Qα= 100% ﹣ 58.40% = 41.60% 不发生包晶反应亚共析钢（0.53%≤ C ＜0.77%）： 以0.60%钢为例： 与共析钢不同之处： 结晶过程：

一点不同：多“从γ中析出α”。

A Ⅲ

H J

B

G

S

P

?+Fe3C

（3）过共析钢（0.77 %＜C ≤2.11%）：

以0.90%钢为例： 与共析钢不同之处： 1）结晶过程：

一点不同：多“从γ中析出二次Fe3C”。

2）室温组织为珠光体+二次渗碳体，示意图要表明珠光体为层片状，二次渗

碳体呈网状；

3）计算该合金室温下组织组成物的相对量： QFe3CⅡ=(0.9－0.77)/(6.69－0.77)*100%=2.20% QP=(6.69－0.9)/(6.69－0.77) *100%=97.80%；

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2、C曲线

画出共析钢的C曲线，并在其上示意地绘出共析钢正火、等温淬火、水冷和油冷淬火的热处理工艺曲线，并写出室温组织。

退火 空冷 等温淬火 淬火（水冷） 淬火（油冷）

C曲线：坐标、开始线、结束线、A1 、Ms、Mf 退火：曲线如图，珠光体 正火：曲线如图，索氏体 等温淬火：曲线如图，下贝氏体

油冷淬火：曲线如图，马氏体+残余奥氏体。 水冷淬火：曲线如图，托氏体+马氏体

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3、钢号

说明下列各金属材料所属类别（钢按用途分类），指出牌号中汉语拼音字母、元素符号和数字的含义，并回答第（13）和（14）最终热处理的工艺名称及获得的组织。

（1）Q195 Q235 Q275 （2）08F 20 45 （3）T7 T10 T10A （4）Q345 Q390 Q420

（5）20Cr 20CrMnTi 18Cr2Ni4W （6）40Cr 42CrMo 40CrNiMo （7）65Mn 60Si2Mn 50CrV （8）GCr15 GCr15SiMn

（9）9SiCr W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 Cr12MoV 5CrMnMo （10）1Cr13 1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti （11）ZGMn13

（12）HT150 HT250 HT350 （13）KTH330-08 KTZ550-04 （14）QT400-18 QT600-3 QT800-2 （15）RuT260 RuT340 RuT420

（16）ZAlSi12 ZAlCu5Mn ZAlMg10 ZAlZn11Si7 （17）H68 HPb59-1 HSn62-1 碳素钢和合金钢

碳素钢：

碳素结构钢（1），σS≥ 195MPa；优质碳素结构钢（2），0.20%C 碳素工具钢（3）, T10A 高级优质碳素工具钢 1.0%C， 淬火+低温回火，

回火马氏体+颗粒状碳化物及少量残余奥氏体

合金钢：合金结构钢和合金工具钢 合金结构钢：

低合金高强度结构钢（4）,Q420,σS≥ 420MPa， 渗碳钢（5），20Cr：0.20%C，1%Cr， 调质钢（6），40Cr：0.4%C，1%Cr

淬火+高温回火，回火索氏体

弹簧钢（7），65Mn：0.65%C，1%Mn 滚动轴承钢（8），GCr15：1.5%Cr 合金工具钢:

低合金刃具钢（9），9SiCr：0.9%C，SiCr 高速工具钢（9），W18Cr4V：18%W，4%Cr

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/s6jd.html