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《 機械工程材料 》復(fù)習(xí)題答案 一：名詞解釋 1． 晶胞：完全反應(yīng)晶格幾何特征的最小單元。 2． 固溶體：組元通過溶解形成一種成分和性能均勻的，且結(jié)構(gòu)與組元之一（溶劑）相同的固相。 3． 回復(fù)：變形后的金屬在較低溫度進行加熱，會發(fā)生回復(fù)過程。由于加熱溫度不高, 只是晶粒內(nèi)部位錯、空位、間隙原子等缺陷通過移動、復(fù)合消失而大大減少。此時光學(xué)組織未發(fā)生改變。 4． 奧氏體的本質(zhì)晶粒度：奧氏體晶粒長大的傾向性。鋼加熱到930℃10℃、保溫8小時、冷卻后測得的晶粒度叫本質(zhì)晶粒度。 5． 淬火臨界冷卻速度：獲得全部馬氏體的最小速度。 6． 金屬間化合物：組元相互作用形成的具有金屬特性的化合物。 7． 加工硬化：金屬經(jīng)過塑性變形后塑韌性下降，強硬度上升的現(xiàn)象。 8． 相：合金中具有同一聚集狀態(tài)、同一結(jié)構(gòu)、同一性能，并與其它部分有界面相隔的均勻組成部分。 9． 淬透性：在規(guī)定的條件下，獲得淬硬層深度大小的能力。 10． 石墨化：鑄鐵中石墨的形成過程。 11． 過冷度：理想結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差值。 12． 變質(zhì)處理：向液體中加入固態(tài)元素或化合物作為非均質(zhì)形核的核心，從而提高了形核率，細化了晶粒。 13． 再結(jié)晶：當(dāng)變形金屬加熱到某一溫度，破碎拉長的晶粒長大為等軸晶粒。 4．馬氏體：C在α－Fe中形成的過飽和間隙固溶體。 5．球化退火：過共析鋼加熱到不完全奧氏體化退火，使?jié)B碳體由片狀轉(zhuǎn)為球狀，提高了塑性和切削加工能力。 1．多晶型性：具有兩種或兩種以上的晶體結(jié)構(gòu)。 2．合金：一種金屬元素同另一種或幾種其它元素, 通過熔化或其它方法結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。 3．回復(fù)：變形后金屬加熱溫度比較低，只有點線缺陷的遷移與恢復(fù)，加工硬化保留，內(nèi)應(yīng)力下降，光學(xué)組織未發(fā)生改變前的變化。 4．珠光體：共析反應(yīng)的產(chǎn)物，為鐵素體和滲碳體的兩相機械混合物。 5．二次硬化：Mo、W、V等含量較高的高合金鋼回火時, 在溫度(一般為550℃左右) 析出特殊碳化物使硬度達到峰值。 二：填空（共20小題，每空1分，共35分） 1. 絕大多數(shù)金屬具有 體心立方 、 面心立方 、和 密排立方 三種類型，α－Fe是 體心立方 類型，其實際原子數(shù)為 2 。 2．晶體缺陷有 點缺陷 、 線缺陷 、和 面缺陷 。 3．固溶體按溶質(zhì)原子在晶格位置分為 置換固溶體、 間隙固溶體。 4．鑄造時常選用 接近共晶成分（接近共晶成分、單相固溶體）的合金。 5．金屬的塑性變形對金屬的組織與性能的影響 晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性、晶粒破碎，位錯密度增加，產(chǎn)生加工硬化、 織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生。 6．用下述三種方法制成齒輪， C 種方法較為理想。 （A）用厚鋼板切出圓餅，再加工成齒輪； （B）由粗鋼棒切下圓餅，再加工成齒輪； （C）由圓棒鍛成圓餅，再加工成齒輪。 7.金屬鑄件 否 （能、否）通過再結(jié)晶退火來細化晶粒。 8．疲勞斷裂的特點有應(yīng)力低于抗拉極限也會脆斷、 斷口呈粗糙帶和光滑帶 、塑性很好的材料也會脆斷 。 9．鋼中含硫量過高的最大危害是造成 熱脆 。 10．珠光體類型的組織有 粗珠光體 、 索氏體 、屈氏體 。 11．正火和退火的主要區(qū)別是退火獲得平衡組織；正火獲得珠光體組織 。 12. 淬火發(fā)生變形和開裂的原因是 淬火后造成很大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。 13. 甲、乙兩廠生產(chǎn)同一批零件，材料均選用45鋼，甲廠采用正火，乙廠采用調(diào)質(zhì)，都達到硬度要求。甲、乙兩廠產(chǎn)品的組織各是 鐵素體＋珠光體 、 回火索氏體 。 14．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中適合制造軸類零件的鋼為 40Cr 。 15．齒輪氮化后 否 （能、否）進行切削加工。 16．用T12鋼制造車刀，在切削加工前進行的預(yù)備熱處理為 正火 、 球化退火 。 17．量具鋼加工工藝中，在切削加工之后淬火處理之前可能的熱處理工序為 調(diào)質(zhì) （退火、調(diào)質(zhì)、回火）。 18．耐磨鋼的耐磨原理是 加工硬化 。 19．灰口鑄鐵鑄件薄壁處出現(xiàn)白口組織，造成切削加工困難采取的熱處理措施為 高溫退火 。 20．在牌號HT100、KT30-6、QT40-7中屬于球墨鑄鐵的是 QT40-7 。 21．純鐵的多晶型轉(zhuǎn)變是α-Fe→γ-Fe→δ-Fe 。 22．面心立方晶胞中實際原子數(shù)為 4 。 23．在立方晶格中，如果晶面指數(shù)和晶向指數(shù)的數(shù)值相同時，那么該晶面與晶向間存在著 晶面與晶向相互垂直 關(guān)系。 24．過冷度與冷卻速度的關(guān)系為 冷卻速度越大過冷度越大 。 25．固溶體按溶質(zhì)原子在晶格中位置可分為 間隙固溶體 、 置換固溶體 。 26．金屬單晶體滑移的特點是 滑移只能在切應(yīng)力下發(fā)生 、 滑移總是沿原子密度最大的晶面和晶向進行、 滑移時必伴隨著晶體向外力方向轉(zhuǎn)動 。 27．熱加工對金屬組織和性能的影響有 消除金屬鑄態(tài)組織的缺陷 、 改變內(nèi)部夾雜物的形態(tài)與分布。 28．金屬磨損的方式有 粘著磨損 、 磨粒磨損 、 腐蝕磨損 。 29．常見的普通熱處理有 退火 、 正火 、 淬火 、 回火 。 30．貝氏體類型的組織有 上貝氏體 、 下貝氏體 。 31．鋼獲得馬氏體的條件是 奧氏體化 、 冷卻速度大于臨界冷卻速度 。 32．鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后獲得的組織是 回火索氏體 。 33．合金元素Cr、Mo、V對C曲線的影響　C曲線右移并變?yōu)殡pC形 。 34．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中適合制造彈簧零件的鋼為 60Si2Mn 。 35．滲碳鋼 二次淬火 （直接淬火，一次淬火，二次淬火）后性能最好。 36．金屬腐蝕失效形式有 化學(xué)腐蝕 、 電化學(xué)腐蝕 。 37．W18Cr4V中W的主要作用是 細化晶粒、阻礙馬氏體分解、二次硬化 ，Cr的主要作用是 提高淬透性 ，V的主要作用是 提高耐磨性、細化晶粒、二次硬化 。 38．為了消除奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕采取的措施有 固溶處理 、 穩(wěn)定化處理 。 39．影響鑄鐵石墨化的因素是 化學(xué)成分 和 冷卻速度 。 41. 常用測定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度測試法。 42. 金屬材料的力學(xué)性能主要包括強度、硬度、彈性、塑性等；強度的主要判據(jù)有屈服強度和抗拉強度，強度和塑性可以用拉伸試驗來測定；壓入法測量方法簡便、不破壞試樣，并且能綜合反映其它性能，在生產(chǎn)中最常用。 43. 鐵碳合金在室溫下平衡組織組成物的基本相是鐵素體和滲碳體，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，滲碳體相的相對量增多，鐵素體相的相對量卻減少。 44. 珠光體是一種復(fù)相組織，它由鐵素體和滲碳體按一定比例組成。珠光體用符號P表示。 45. 鐵碳合金中，共析鋼的wc=0.77%,室溫平衡組織為珠光體；亞共析鋼的wc=0.0218%-0.77%，室溫平衡組織為鐵素體和珠光體；過共析鋼的wc=0.77%-2.11%,室溫平衡組織為珠光體和二次滲碳體。 46. 鐵碳合金結(jié)晶過程中，從液體中析出的滲碳體稱為一次滲碳體；從奧氏體中析出的滲碳體稱為二次滲碳體；從鐵素體中析出的滲碳體稱為三次滲碳體。 47. 低碳鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍是：Wc≤0.25%、中碳鋼：Wc=0.25%-0.6%、高碳鋼：Wc>0.6%。 48. 金屬的晶粒越細，強度、硬度越高，塑性、韌性越好。實際生產(chǎn)中可通過增加過冷度、變質(zhì)處理和附加振動來細化晶粒。 49. 常用金屬中，γ-Fe、Al、Cu 等金屬具有面心立方晶格，α-Fe具有體心立方晶格。 50. 金屬的結(jié)晶是在過冷的情況下結(jié)晶的,冷卻速度越快,過冷度越大，金屬結(jié)晶后的晶粒越細小,力學(xué)性能越好。 51. 鋼的熱處理工藝是由（加熱）、（保溫）和（冷卻）三個步驟組成的；熱處理基本不改變鋼件的（形狀和尺寸），只能改變鋼件的（結(jié)構(gòu)組織）和（力學(xué)性能）。 52. 完全退火適用于（亞共析碳）鋼，其加熱溫度為（Ac3以上30-50C），冷卻速度（緩慢），得到（鐵素體和珠光體）組織。 53. 球化退火又稱為（均勻化）退火，其加熱溫度在（Ac1）＋20-30℃，保溫后（隨爐緩慢）冷卻，獲得（球狀珠光體）組織；這種退火常用于高碳工具鋼等。 54. 中碳鋼淬火后，再經(jīng)低溫回火后的組織為（回火馬氏體），經(jīng)中溫回火后的組織為（回火托氏體），經(jīng)高溫回火后的組織為（回火索氏體）；淬火高溫回火后具有（綜合力學(xué)）性能。 55. 鋼的高溫回火的溫度范圍在（500-650C），回火后的組織為（回火索氏體）。 這里開始！??！ 56. 按化學(xué)成份分類， 就含碳量而言， 滲碳鋼屬低碳鋼, 調(diào)質(zhì)鋼屬中碳鋼, 滾動軸承鋼屬高碳鋼。 57. 高速鋼W18Cr4V 中合金元素W 的作用是提高鋼的紅硬性和回火穩(wěn)定性； Cr 的作用是提高鋼的淬透性；V 的作用是與C形成穩(wěn)定的VC，具有極高的硬度和耐磨性。 高速鋼的鍛造不僅是為了成型, 而且是為了使萊氏體中呈粗大魚骨狀的共晶合金碳化物均勻分布在基體上。 高速鋼淬火后需經(jīng)560℃三次回火， 回火后其組織由隱針馬氏體、粒狀碳化物及少量殘余奧氏體構(gòu)成， 其性能具有高硬度 、高強度、高耐磨性。 58. 按用途分，合金鋼可分為（合金結(jié)構(gòu)）鋼、（合金工具）鋼、（特殊性能）鋼。 59. 40Cr鋼中鉻的平均含量約為（Wcr<0.2%），GCr9鋼中鉻的平均含量約為（0.9%）。 60. 與鑄鋼相比，普通灰口鑄鐵具有以下優(yōu)異的使用性能：（鑄造性能）、（減震性）和（切削加工性），但是（塑性和韌性）差。 61. 可鍛鑄鐵的生產(chǎn)過程是首先鑄成（白口）鑄件，然后再經(jīng)過（石墨化退火或氧化脫碳），使其組織中的（滲碳體）轉(zhuǎn)變成為（團絮狀石墨）。 62.（化學(xué)成分）和（冷卻速度）是影響鑄鐵石墨化的主要因素。 63. 球墨鑄鐵是通過澆鑄前向鐵水中加入一定量的（球化劑）進行球化處理，并加入少量的（碳和硅）促使石墨化，在澆鑄后直接獲得球狀石墨結(jié)晶的鑄鐵。 64. 填出下列力學(xué)性能指標(biāo)的符號：屈服強度σs，洛氏硬度Ｃ標(biāo)尺HRC，沖擊韌性ak。（ak） 65. 碳素鋼除鐵、碳外，還常有錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)元素，其中錳是有益元素，硫、磷是有害元素。 66. 內(nèi)部原子雜亂排列的物質(zhì)叫做非晶體，內(nèi)部原子規(guī)則排列的物質(zhì)叫晶體，一般固態(tài)金屬都屬于晶體。 67. QT400-15表示名稱為鐵素體球墨鑄鐵的材料，其中兩組數(shù)字分別表示 和斷面伸長率，其石墨形態(tài)為球狀。 68. 自由鍛的基本工序有鐓粗、拔長、沖孔、擴孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移和切割等。 69. 在亞共析碳鋼中，鋼的力學(xué)性能隨含碳量的增加其強度提高而塑性下降，這是由于平衡組織中珠光體增多而鐵素體減少的緣故。 70.馬氏體是碳在α-Fe過飽和固溶體，其形態(tài)主要有板條狀、針片狀 。 其中， 針片狀馬氏體硬度高、塑性差。 72、W18Cr4V鋼的淬火加熱溫度為1270－1280℃ ，回火加熱溫度為560℃ ，回火次數(shù)3 ， W的主要作用 提高紅硬性 ，Cr的主要作用提高淬透性 ，V的主要作用提高硬度和韌性。 73、材料選擇的三個主要原則使用性原則， 工藝性原則，經(jīng)濟性原則。 74、合金結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，其突出優(yōu)點是淬透性好，強度高 。 75. 在工程圖學(xué)中,零件的力學(xué)性能通常用硬度表示。HBS測量范圍是≤450HBS ，HBW測量范圍是≤650HBW ，HRC測量范圍是 20－67HRC 。 76. 共析鋼淬火形成M+A后，在低溫、中溫、高溫回火后的產(chǎn)物分別為 回火馬氏體 ， 回火托氏體 ，回火索氏體 。 77. 鋼在淬火時，鋼的淬硬性取決于 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，轉(zhuǎn)鋼的淬透性取決于合金元素的含量 。 78. 45鋼正火后滲碳體呈片狀，調(diào)質(zhì)處理后滲碳體呈 粒狀。 81、共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物都屬于 兩 相混合物。 82、塑性變形后的金屬經(jīng)加熱將發(fā)生回復(fù)、 再結(jié)晶 、晶粒長大的變化。 83、共析鋼的含碳量為 0.77％ 。 84、Q235鋼的含義是為 屈服點數(shù)值（屈服強度）為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼 。 85、單晶體塑性變形中滑移的實質(zhì)是 在切應(yīng)力作用下，位錯沿滑移面的運動 。 86、體心立方晶格的致密度為 68％ 。 87、根據(jù)鋼的成分、退火的工藝與目的不同，退火常分為 完全退火 、 等溫退火 、 均勻化退火 、 球化退火 、 去應(yīng)力退火 等幾種。 88、鋼在奧氏體化后，冷卻的方式通常有 等溫冷卻 和 連續(xù)冷卻 兩種。 89、在鐵碳合金的室溫平衡組織中，強度最高的合金含碳量約為 0.9 %。 90、工具鋼按用途可分為 刃具鋼 鋼、 模具鋼 鋼、 量具鋼 鋼。 三：填圖（共2小題，第一題10分，第二題5分） 1． 在Fe－FeC相圖中指出A、B、C、D各是什么相區(qū)？寫出共析反應(yīng)式并指 出45、T8、T12鋼的室溫組織。 1． 解：A：γ、B：L＋γ、C：α＋γ、D：γ+二次滲碳體 共析反應(yīng)式：γ→α+Fe3C 45鋼的室溫組織: α＋P T8鋼的室溫組織：P T12鋼的室溫組織：P＋二次Fe3C 2． T12鋼加熱到Ac1以上，用下圖的各種方法冷卻，分析其所得到的組織。 解： a —— M + A′+ Fe3CⅡ b ——B下 + M +A′+ Fe3CⅡ c —— B下 + Fe3CⅡ 3、共析鋼加熱到相變點以上，用下圖的冷卻曲線冷卻，各應(yīng)得到什么組織？ 解：a —— M + A′；b —— M + A′；c —— T + M + A′ d —— B下 ； e —— S ； f —— P ； g —— P ； 四：問答題 1、鋼加熱時奧氏體的形成過程。 2、.簡述奧氏體晶粒對鋼在室溫下組織和性能的影響。 3、合金分為哪兩種結(jié)構(gòu)，各有何特點 4、低溫回火，中溫回火的溫度范圍及回火后的組織，高溫回火后的組織。 5、滲碳和表面淬火分別靠什么方法來提高鋼的性能？ 6、常見鑄鐵有哪幾種?其組織有何特點？ 7、退火的目的是什么？ 8、何謂碳鋼中的鐵素體、滲碳體、珠光體？他們的力學(xué)性能各有何特點？ 9、回火的目的是什么？ 10淬火的目的是什么？ 11、現(xiàn)有20鋼直軸和45鋼凸輪軸各一根，為使軸具有高硬度和耐磨性，各應(yīng)進行何種熱處理，最終獲得何種組織？ 12、什么是淬透性？淬硬性與淬透層有什么關(guān)系？ 13、正火的目的是什么？ 14、 金屬的晶粒大小對其力學(xué)性能有何影響？如何控制液態(tài)金屬的結(jié)晶過程，以獲得細小晶粒？ 15、 簡述晶體的結(jié)晶過程？ 16、生產(chǎn)中細化晶粒的常用方法有哪幾種？為什么要細化晶粒？ 17、Fe3CⅢ、Fe3CII、Fe3CI分別是從什么相中的過剩碳析出的。 18、實際晶體存在那些缺陷，對性能有哪些影響？ 19、鐵碳合金的基本相和基本組織有哪幾類。 20.影響金屬結(jié)晶過程的主要因素是什么？ 答：晶核形核率和長大率 21.何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？并以純鐵來說明。 答：有些物質(zhì)在固態(tài)下其晶格類型會隨溫度變化而發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 純鐵在固態(tài)下的冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化：d-Fe ? g-Fe ? a-Fe　d-Fe、γ-Fe、α-Fe是鐵在不同溫度下的同素異構(gòu)體，其中d-Fe和α-Fe都是體心立方晶格，分別存在于熔點到1394℃之間及912℃以下，γ-Fe是面心立方晶格，存在于1394℃到912℃之間。 22.試述晶粒大小對其機械性能有何影響？ 答：常溫下，晶粒越細，晶界面積越大，因而金屬強度、硬度越高，同時塑性、韌性越好。 高溫下，晶界呈黏滯狀態(tài)，在外力作用下易產(chǎn)生滑動和遷移，因而細晶粒無益，但晶粒太粗，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。因而高溫下晶粒過粗、過細都不好。 24.試述金屬中固溶體與金屬化合物的機械性能有何特點。 答：固溶體的強度、硬度高，塑性、韌性低；金屬化合物具有較高的熔點、硬度和較大的脆性。 25.合金中固溶體和金屬化合物的晶體結(jié)構(gòu)有何不同？ 1. 如果其他條件相同，試比較在下列鑄造條件下鑄件晶粒的大?。? （1） 金屬模澆注與砂模澆注； （2） 變質(zhì)處理與不變質(zhì)處理； （3） 鑄成薄件與鑄成厚件； （4） 澆注時采用震動與不采用震動。 1.解：金屬模澆注比砂模澆注鑄件晶粒細；變質(zhì)處理比不變質(zhì)處理晶粒細； 鑄成薄件比鑄成厚件鑄件晶粒細；澆注時采用震動比不采用震動晶粒細。 26．計算含碳量為 0.4 % 的亞共折鋼在室溫下組織組成物的相對重量。 2．解：組織組成物：F % =（0.77 - 0.4）/（0.77–0.0218）100 % ≈ 49 % P % = 1 - F % ≈ 1 - 49 % = 51 % 27．現(xiàn)要求用20鋼采取滲碳方法制造齒輪，其加工路線為：鍛造→預(yù)備熱處理→切削加工→最終熱處理→噴丸→精磨。試寫出各熱處理工藝名稱，并解釋其目的和所獲得的顯微組織。 3．解：預(yù)備熱處理：正火，提高硬度改善切削加工性能。組織為鐵素體＋珠光體。最終熱處理：滲碳＋淬火＋低溫回火，獲得表面硬，心部韌的特性。組織表層：回火馬氏體＋碳化物＋殘余奧氏體。心部：低C的回火馬氏體。 28．W18Cr4V鋼的Ac1約為820℃，若以一般工具鋼 Ac1+ 30～50℃ 的常規(guī)方法來確定其淬火加熱溫度，最終熱處理后能否達到高速切削工具所要求的性能？為什么？其實際淬火溫度是多少？ W18Cr4V鋼刀具在正常淬火后為什么要進行560℃三次回火？ 4．解：若以Ac1+ 30～50℃確定其淬火加熱溫度，合金元素不能充分溶入A，熱硬性不能有效提高，所以不能達到高速切削工具所要求的性能。實際淬火溫度是1270～1280℃。進行560℃三次回火的目的是，減少殘余A的含量，提高硬度。 29．試分析合金元素Cr在40 Cr、1Cr13和1Cr18Ni9Ti中的作用。 5．解：Cr在40Cr作用：提高淬透性；Cr在1Cr13作用：提高α的電極電位，形成氧化物保護膜，以獲得馬氏體不銹鋼；Cr在1Cr18Ni9Ti作用：形成氧化物保護膜，提高獲得奧氏體不銹鋼的耐化學(xué)腐蝕性。 30．試就下列四個鋼號： 20CrMnTi，65，T8，40Cr 在加熱溫度相同的情況下，比較其淬透性和淬硬性，并說明理由。 6．解：淬透性：通常合金含量高則淬透性好，碳鋼中共析鋼淬透性最好。 淬硬性：含碳量高則淬硬性好。 材料 淬透性 淬硬性 20CrMnTi 最好 最差 65 最差 次好 T8 次差 最好 40Cr 次好 次差 31．試述石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響。 7．解：按石墨形態(tài)可將鑄鐵分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵。灰鑄鐵石墨呈片狀，機械性能不高；可鍛鑄鐵石墨呈團絮狀，機械性能比灰鑄鐵高；球墨鑄鐵石墨呈球狀，機械性能高，通過熱處理可提高強度，在一定條件下可代替鋼。 32. 金相觀察測得，某種碳鋼在室溫組織中珠光體占70%，試問這種鋼的含碳量是多少？ 解： (1) 假定該碳鋼為亞共析鋼，則 　　C % = F% 0.0218% + P% 0.77% 　　　　=（1 - 70%） 0.0218% + 70% 0.77% ≈ 0.54 % (2) 假定該碳鋼為過共析鋼，則 　　C % = Fe3C% 6.69% + P%0.77% 　　　　=（1 - 70%） 6.69% + 70% 0.77% ≈ 2.55% ＞ 2.11% 顯然，(2)不符題意。所以，該碳鋼為含碳量 0.54 % 的亞共析鋼。 33．為什么細晶粒鋼強度高，塑性、韌性也好？ 解：晶粒越細晶界面積越大，每個晶粒周圍具有不同位向的晶粒越多，因而對位錯移動的阻力也越大，晶粒強度越高。同時晶粒越細，變形分散程度越高，局部應(yīng)力集中現(xiàn)象減少，塑韌性越好。 34.試述固溶強化、加工硬化和彌散強化的強化原理。 解：固溶強化：溶質(zhì)溶入溶劑晶格使溶劑晶格畸變，位錯移動受阻從而強化了材料。加工硬化：金屬經(jīng)過塑性變形，使位錯密度上升，位錯與位錯相遇造成位錯割階和位錯纏繞，阻礙了位錯的運動，使金屬強硬度上升。彌散強化：金屬間化合物顆粒彌散分布在固溶體基體上，對位錯運動起阻礙和釘扎的作用，使其硬度、強度上升，耐磨性提高。 35.用T10鋼制造形狀簡單的車刀，其加工路線為：鍛造→預(yù)備熱處理→切削加工→最終熱處理→磨加工。試寫出各熱處理工藝名稱及作用。 解：預(yù)備熱處理：正火＋球化退火。正火抑制網(wǎng)狀滲碳體析出為球化退火做準(zhǔn)備。球化退火使碳化物由片狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?，改善切削加工性能? 最終熱處理：不完全淬火＋低溫回火。獲得細小的回火馬氏體和粒狀碳化物具有很高的硬度和耐磨性。36．指出下列工件回火后獲得的組織。 （1）45鋼小軸（要求綜合機械性能好）； （2）60鋼彈簧； （3）T12鋼銼刀。 解：回火后獲得的組織：45鋼小軸為回火索氏體，60鋼彈簧為回火屈氏體，T12鋼銼刀為回火馬氏體和粒狀碳化物。 37．1Cr13和Cr12鋼的含鉻量差不多，但1Cr13屬于不銹鋼，而Cr12鋼為何不能作為不銹鋼使用？ ．解：Cr能提高鐵素體的電極電位使電化學(xué)反應(yīng)不易進行，但鐵素體的電極電位變化隨含Cr量的增加不是漸變的，而是突變的。只有Cr的含量超過12%，鐵素體的電極電位才有大幅提高，所以1Cr13屬于不銹鋼，而Cr12鋼不能作為不銹鋼使用。 38.出現(xiàn)下列不正常現(xiàn)象時，應(yīng)采取什么有效措施予以防止或改善？ 39.晶粒大小對金屬性能有何影響？如何細化晶粒？ ．解：晶粒越細，強度、硬度、塑性和韌性越大。細化晶粒采取提高過冷度、變質(zhì)處理、振動處理。 40.什么是熱處理？常見的熱處理方法有幾種？其目的是什么？ 解：把固態(tài)金屬材料通過一定的加熱，保溫和冷卻以獲得所需組織、結(jié)構(gòu)和性能的工藝稱熱處理。常見的熱處理方法有退火、正火、淬火和回火。 退火的目的：降低鋼的硬度，提高塑性；細化晶粒，消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷，均勻鋼的組織和成分；消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開裂。 正火的目的：細化晶粒，獲得比較均勻的組織和性能；對低碳鋼可提高硬度，改善切削加工性；對過共析鋼可抑制網(wǎng)狀滲碳體析出為球化退火作準(zhǔn)備。淬火的目的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強度和耐磨性?；鼗鸬哪康模褐饕窍摷诖慊饡r所產(chǎn)生的應(yīng)力；穩(wěn)定組織，使工件尺寸和性能穩(wěn)定；提高鋼的塑韌性。 41.淬火鋼回火時，組織發(fā)生哪幾個階段的變化？ 解：馬氏體分解；殘余奧氏體轉(zhuǎn)變；碳化物轉(zhuǎn)變；碳化物聚集長大及α回復(fù)與再結(jié)晶。 42已知某軸的材料為45鋼，其生產(chǎn)工藝路線為： 下料 →鍛造 →預(yù)備熱處理→ 切削加工→最終熱處理→精加工→裝配 請說明各道熱處理工序的名稱及作用。 5． 解：預(yù)備熱處理：完全退火，作用是細化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度， 提高塑性。最終熱處理：淬火＋高溫回火，作用是獲得良好的綜合機械性能。 43. 正火和退火的主要區(qū)別是什么？ 。 44. 為什么一般機器的支架、機床的床身常用灰口鑄鐵制造？ 解：鑄鐵的鑄造性能良好。鑄鐵具有良好的切削加工性能。鑄鐵具有優(yōu)良的減磨性。鑄鐵具有優(yōu)良的消震性。鑄鐵具有低的缺口敏感性。所以一般機器的支架、機床的床身常用灰口鑄鐵制造 45.結(jié)合Fe-Fe3C相圖指出A1、A3和Acm代表哪個線段，并說明該線段表示的意思。 答：A1為PSK水平線，即共析線，在該線溫度（727℃）下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變 A3為GS線，即γ?α固溶體轉(zhuǎn)變線 Acm為ES線，即碳在γ-Fe中的固溶線 46.簡述碳鋼中碳含量變化對機械性能的影響。 答：亞共析鋼隨含碳量增加，P 量增加，鋼的強度、硬度升高, 塑性、韌性下降. 0.77%C時, 組織為100% P, 鋼的性能即P的性能。 ＞0.9%C，F(xiàn)e3CⅡ為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，強度下降, 但硬度仍上升。 ＞2.11%C，組織中有以Fe3C為基的Le’,合金太脆 47.寫出鐵碳相圖上共晶和共析反應(yīng)式及反應(yīng)產(chǎn)物的名稱。 答：共晶:L4.3→γ2.11＋Fe3C,產(chǎn)物為奧氏體和滲碳體的機械混合物，即萊氏體。 共析：γ0.77→α0.0218+Fe3C,產(chǎn)物為鐵素體和滲碳體的機械混合物，即珠光體。 48.簡述Fe—Fe3C相圖應(yīng)用是在哪些方面？ 答：鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳鋼和鑄鐵成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造工藝的依據(jù)。 51.指出下列工件正火的主要作用及正火后的組織。 （1）20CrMnTi制造傳動齒輪 （2）T12鋼制造銑刀 答：⑴調(diào)整硬度，便于切削加工；細化晶粒，為淬火作準(zhǔn)備；消除殘余內(nèi)應(yīng)力。正火后組織為F和S.⑵正火是為了消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做組織準(zhǔn)備，同時正火可增加珠光體量并細化晶粒，提高強度、硬度和塑性，并作為最終熱處理。正火后組織為索氏體。 52.用45鋼制造主軸，其加工工藝的路線為：下料——鍛造——退火——粗加工——調(diào)質(zhì)處理 試問：（1）調(diào)質(zhì)處理的作用。（2）調(diào)質(zhì)處理加熱溫度范圍。 答：⑴調(diào)制處理可以使材料具有良好的綜合力學(xué)性能，在保持較高強度的同時，具有良好的塑性和韌性。⑵500～650℃ 53.熱處理的目是什么？有哪些基本類型？ 答：目的是改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要的性能。 根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點的不同，可分為下面幾類： ⑴普通熱處理。退火、正火、淬火和回火。 ⑵表面熱處理。表面淬火和化學(xué)熱處理。 ⑶其他熱處理。真空熱處理、形變熱處理、控制氣氛熱處理、激光熱處理等。 根據(jù)零件生產(chǎn)過程中所處的位置和作用，又可分為預(yù)備熱處理與最終熱處理。 54.簡述過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變組織的名稱及其性能。 答：隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生3種類型轉(zhuǎn)變，即珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變。⑴珠光體轉(zhuǎn)變根據(jù)片層厚薄不同可細分為珠光體、索氏體和托氏體。片間距越小，鋼的強度、硬度越高，同時塑性和韌性略有改善。 ⑵貝氏體轉(zhuǎn)變根據(jù)組織形態(tài)不同，分為上貝氏體和下貝氏體。上貝氏體強度與塑性都較低，而下貝氏體除了強度和硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能。 ⑶馬氏體根據(jù)組織形態(tài)可分為板條狀和針狀兩大類，高硬度是馬氏體性能的主要特點，含碳量增加硬度也提高。 55.氮化處理與滲碳處理相比有哪些特點。 答：與滲碳相比，滲氮的特點是： ①滲氮件表面硬度高（1000～2000HV）,耐磨性高，具有高的熱硬性。 ②滲氮件疲勞硬度高。 ③滲氮件變形小。 ④滲氮件耐蝕性好。 56.什么叫退火？其主要目的是什么？ 答：將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻（爐冷）的熱處理工藝叫做退火。 其主要目的有：①調(diào)整硬度，便于切削加工；②消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止在后續(xù)加工或熱處理中發(fā)生變形或開裂；③細化晶粒，提高力學(xué)性能，或未最終熱處理作組織準(zhǔn)備。 57.什么叫回火？淬火鋼為什么要進行回火處理？ 答：回火是將淬火鋼加熱到A1以下某溫度保溫后再冷卻的熱處理工藝。 為避免淬火件在放置過程中發(fā)生變形或開裂，鋼件經(jīng)淬火后應(yīng)及時進行回火。 58.什么叫淬火？其主要目的是什么？ 答：淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于VK的速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。 其目的就是為了獲得馬氏體，提高鋼的力學(xué)性能。 59.淬火鋼采用低溫或高溫回火各獲得什么組織？其主要應(yīng)用在什么場合？ 答：獲得回火馬氏體或回火索氏體。低溫回火主要用于處理各種工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火的工件；高溫回火可用于各種重要結(jié)構(gòu)件如連桿、軸、齒輪等的處理，也可作為某些要求較高的精密零件、量具等的預(yù)備熱處理。 60.指出過共析鋼淬火加熱溫度的范圍，并說明其理由。 答：溫度范圍是Ac1＋(30～60）℃。過共析鋼由于退火前經(jīng)過球化退火，因此淬火后組織為細馬氏體加顆粒狀滲碳體和少量殘余奧氏體。分散分布的顆粒狀滲碳體對提高鋼的硬度和耐磨性有利。如果將過共析鋼加熱到Ａｃｍ以上，則由于奧氏體晶粒粗大、含碳量提高，使淬火后馬氏體晶粒也粗大，且殘余奧氏體量增多，這使鋼的硬度、耐磨性下降，脆性和變形開裂傾向增加。 61.球化退火的目的是什么？主要應(yīng)用在什么場合？ 答：球化退火的目的在于降低硬度，改善切削加工性能，并為后續(xù)熱處理作組織準(zhǔn)備。 主要用于共析鋼和過共析鋼。 62.用10鋼制作一要求耐磨的小軸(直徑為20 mm),其工藝路線為:下料---鍛造---正火---機加工---滲碳---淬火---低溫回火---磨加工。說明各熱處理工序的目的及使用狀態(tài)下的組織。 答：正火是為了調(diào)整工件硬度，便于切削加工，同時可以細化晶粒，為淬火作準(zhǔn)備，還可以消除殘余內(nèi)應(yīng)力； 滲碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，同時可以保持心部良好的韌性和塑性； 淬火是為了提高鋼的力學(xué)性能； 低溫回火則可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。 63.指出下列牌號是哪種鋼？其含碳量約多少？ 20、9siCr、40Cr、5CrMnMo 牌號 類型 含碳量 20 碳素結(jié)構(gòu)鋼 0.2% 9siCr 合金工具鋼 0.9% 40Cr 低淬性調(diào)質(zhì)鋼 0.4% 5CrMnMo 模具鋼 0.5% 64.試說明下列合金鋼的名稱及其主要用途。 W18Cr4V、5CrNiMo 牌號 名稱 用途 W18Cr4V 高速工具鋼 用于制造高速切削工具 5CrNiMo 熱鍛模鋼 用于大型熱鍛模 65.指出下列牌號是哪類鋼？其含碳量約多少？ T9A、GCr15、30、20Cr 牌號 類型 含碳量 T9A 高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼 0.9% GCr15 滾動軸承鋼 0.95～1.05% 30 碳素結(jié)構(gòu)鋼 0.3% 20Cr 滲碳鋼 0.2% 66.合金元素在鋼中主要作用有哪些？ 1、對鋼中基本相的影響： A、溶于鐵素體，起固化作用（Si、Mn的固溶強化效果最明顯） B、形成碳化物（合金元素與碳的親和力從小到大的順序為：Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe）。 2、對鐵碳相圖的影響： A、對奧氏體相區(qū)的影響（擴大奧氏體相區(qū)的元素：Ni、Co、Mn、N等，縮小奧氏體相區(qū)的元素:Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等） B、對S點和E點位置的影響（幾乎所有合金元素都使S點和E點左移，使這兩點的含碳量下降）。 3、對鋼中相變過程的影響： A、對鋼加熱時奧氏體化過程的影響：對形成速度的影響（除Ni、Co外的大多數(shù)合金元素都減緩鋼的奧氏體化過程）；對晶粒長大傾向的影響（Mn、P促進奧氏體長大） B、對鋼冷卻時過冷奧氏體轉(zhuǎn)變過程的影響：對C曲線和淬透性德爾影響（除Co外凡溶于奧氏體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高）；對Ms、Mf點的影響（除Co、Al外所有溶于奧氏體的合金元素都使這兩點下降，使鋼在淬火后的殘余奧氏體量增加） C、對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變過程的影響：提高耐火性;產(chǎn)生二次硬化；防止第二類回火脆性（W、Mo）。 67.試說明下列牌號的名稱。 1Cr18Ni9、2Cr13、ZGMn13-1、4Cr9si12 牌號 名稱 1Cr18Ni9 奧氏體不銹鋼 2Cr13 馬氏體不銹鋼 ZGMn13-1 高錳鋼 4Cr9si12 馬氏體耐熱鋼