工程材料及熱處理復(fù)習(xí)資料(已修改)

　

【正文】 工程材料及熱處理復(fù)習(xí)資料 一、名詞解釋 過冷度、臨界變形量 、淬透性、晶格 、固溶體、鐵素體、合金滲碳體、晶胞、巴氏合金、組元、相圖、球化退火、晶面、滑移、同素異構(gòu)（晶）轉(zhuǎn)變、勻晶相圖、相、正火、金屬化合物、細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化 、熱處理 、淬硬性、再結(jié)晶、晶內(nèi)偏析 、過冷現(xiàn)象、熱硬性 、 石墨化 、 點(diǎn)缺陷 、 退火 、 變質(zhì)（ 孕育 ） 鑄鐵 、奧氏體 、 面缺陷 、 回火 、結(jié)晶、熱加工、加工硬化、軸承合金、冷加工、變質(zhì)劑、面缺陷 二、問答題 擬用 T10 制造形狀簡單的車刀，工藝路線為：鍛造 — 熱處理 — 機(jī)加工 —熱處理 — 磨加工 ， 試寫出各 熱處 理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用。 與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？ 元素 Si、 C、 N、 Ni、 Mn 在α Fe 中形成哪幾種固溶體 ? 根據(jù) FeFe3C 相圖，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因： （ 1）在室溫下，含碳 % 的鋼其強(qiáng)度比含碳 % 的鋼高； （ 2）綁軋物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機(jī)吊重物卻用鋼絲繩（用 60 、 65 、 70 、 75 等鋼制成）； （ 3）鋼適宜于通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。 （ 4）含碳量為 % 的鋼比含碳 量為 % 的鋼硬度高； （ 5）在 1100℃ ，含碳 % 的鋼能進(jìn)行鍛造，含碳 % 的生鐵不能鍛造； （ 6）鉗工鋸 T8 ， T10,T12 等鋼料時(shí)比鋸 10,20 鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍 。 為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？ W18Cr4V 鋼的 Ac1約為 820℃，若以一般工具鋼 Ac1+3050℃常規(guī)方法來確定淬火加熱溫度，在最終熱處理后能否達(dá)到高速切削刃具所要求的性能？為什么？ W18Cr4V 鋼刀具在正常淬火后都要進(jìn)行 560℃三次回火，又是為什么？ 為何單晶體具有各 向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？ 滑動(dòng)軸承合金的性能和組織有何要求？ 確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織： （ 1） ZG310570 鑄造齒輪 （ 2）鍛造過熱 的 60 鋼鍛坯； （ 3）經(jīng)冷軋后的 15 鋼鋼板，要求降低硬度； （ 3 分） （ 4）具有片狀滲碳體的 T12 鋼坯； （ 3 分） 已知 A（熔點(diǎn) 600℃ ）與 B(500℃ ) 在液態(tài)無限互溶；在固態(tài) 300℃ 時(shí)A 溶于 B 的最大溶解度為 30% ， 室溫時(shí)為 10%， 但 B 不溶于 A；在 300℃ 時(shí)，含 40% B 的液態(tài)合金發(fā)生共晶 反應(yīng)。 現(xiàn)要求： 1） 作出 AB 合金相圖； 2） 確定 80%A 合金室溫下的 相組成物的相對(duì)量。 3） 確定 20%A 合金室溫下的 相組成物的相對(duì)量 1 常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？α Fe 、γ Fe 、 Al 、 Cu 、 Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、 Mg、 Zn 各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？ 1 在制造齒輪時(shí)，有時(shí)采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強(qiáng)化。試分析強(qiáng)化原因。 1 將 162。5mm 的 T8 鋼加熱至 760℃ 并保溫足夠時(shí)間，問采用什么樣的冷卻工藝可得到如下組織：珠光體，索氏體，屈氏體，上貝氏體， 下貝氏體，屈氏體 +馬氏體，馬氏體 +少量殘余奧氏體；在 C 曲線上描出工藝曲線示意圖。 1 已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點(diǎn)分別為 3380℃ 、 1538℃ 、 327℃ 、 232℃ ，試計(jì)算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢和鐵在 1100℃ 下的加工、鉛和錫在室溫（ 20℃ ）下的加工各為何種加工？ 1 在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生產(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理？ 1 示意畫出平衡態(tài)碳鋼的強(qiáng)度隨鋼的 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線，并定性解釋該曲線。 1固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別？ 1何謂調(diào)質(zhì)鋼？為 什么調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中碳？ 1 寫出 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的碳鋼室溫時(shí)的相組成物和組織組成物，并計(jì)算各相組成物和組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（ 10 分） 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(diǎn)？ 2某型號(hào)柴油機(jī)的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度（硬度 50 HRC），而心部具有良好的韌性（ Ak40J），原采用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進(jìn)行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫存的 45 鋼已用完，只剩 15鋼，擬用 15 鋼代替。試說明： （ 1）原 45 鋼各熱處理工序的作用； （ 2）改用 15 鋼后 ，應(yīng)按原熱處理工序進(jìn)行能否滿足性能要求？ （ 3）改用 15 鋼后，為達(dá)到所要求的性能，在心部強(qiáng)度足夠的前提下采用何種熱處理工藝？ 2為什么比較重要的大截面的結(jié)構(gòu)零件如重型運(yùn)輸機(jī)械和礦山機(jī)器的軸類，大 型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等都必須用合金鋼制造？與碳鋼比較，合金鋼有何優(yōu)點(diǎn)？ 2硬質(zhì)合金有何主要特性？ 2灰口鑄鐵為什么不進(jìn)行淬火和回火，而球墨鑄鐵可以進(jìn)行這類熱處理？ 2普通灰鑄鐵薄壁處常有一高硬度層，機(jī)加工困難，說明原因及消除辦法。 2 選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡明的工藝路線（各零件均選用鍛造 毛坯，并且鋼材具有足夠的淬透性）： （ 1）某汽車變速箱齒輪，要求齒面耐磨，心部強(qiáng)度和韌性要求較高，材料選用 20CrMnTi 鋼； （ 2）某機(jī)床主軸，要求有良好的綜合機(jī)械性能，軸徑部分要求耐磨（ HRC 5055），材料選用 45 鋼； （ 3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)。要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機(jī)械性能，材料選用38CrMoALA。 2回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能。 2 簡述 FeFe3C 相圖中 二 個(gè)基本反應(yīng) ：共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。 2為了改善碳素工具鋼的切削加工性，應(yīng)采用下面哪種預(yù)備熱處理？為什么？（ 1）完全退火（ 2）球化退火（ 3）再結(jié)晶退火 與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來的益處有哪些？ 3馬氏體組織形態(tài)分哪兩種？馬氏體的本質(zhì)是什么？這兩種馬氏體的性能特點(diǎn)如何？為什么高碳馬氏體硬而脆？ 3晶體在結(jié)晶時(shí)，晶核形成種類有哪幾種？什么是變質(zhì)處理？ 3機(jī)床主軸選用 45 鋼制造，其工藝路線一般為：備料→ 鍛造→ 正火→ 機(jī)械粗加工→ 調(diào)質(zhì)→ 機(jī)械半精加工→局部淬 火（軸頸、錐體） +低溫回火→粗磨→花鍵高頻淬火 +低溫回火→ 精磨。請(qǐng)寫出其中每一種熱處理（四種）后材料的組織及熱處理的作用或目的。 3 寫出 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的 白口鑄鐵在室溫時(shí) 的相組成物 和組織組成物 ，并計(jì)算 其相組成物和組織組成物的相對(duì)含量。 3合金結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比為什么力學(xué)性能較好？熱處理變形小？ 3鎢在室溫下變形是屬于熱變形還是冷變形？其組織和性能會(huì)有何種變化？ 3馬氏體組織形態(tài)分哪兩種？馬氏體的本質(zhì)是什么？這兩種馬氏體的性能特點(diǎn)如何？為什么高碳馬氏體硬而脆？ 3某一小齒輪選 用 20CrMnTi 鋼制造，其工藝路線一般為：備料→ 鍛造→ 正火→ 機(jī)械粗加工→ 滲碳→ 淬火→低溫回火→噴丸→ 磨削加工。請(qǐng)寫出其中每一種熱處理后的組織（滲碳后的組織不需寫，只需寫出其它三種）及作用。 3 寫出 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的 碳鋼在室溫時(shí) 的相組成物 和組織組成物 ，并計(jì)算 其相組成物和組織組成物的相對(duì)含量。 與工具鋼相比，硬質(zhì)合金的優(yōu)點(diǎn)有哪些？ 4在制造長的精密絲桿時(shí)，常在半精加工后將其吊掛起來，并用木錘沿全長輕擊 幾遍，再吊掛５～７天，然后再精加工，試解釋這樣做的目的和原因。 4 寫出 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的 白口鑄鐵在共晶反應(yīng)（ 1148℃）剛剛完畢 時(shí)的相組成物，并計(jì)算 其相組成物的相對(duì)含量。 三 、填空 三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)形式有 。 常見的金屬鑄錠組織呈現(xiàn)三層不同外形的晶粒，分別為 。 金屬冷塑性變形時(shí)的殘余內(nèi)應(yīng)力按作用范圍可分為 三類。 鋼中常存的雜質(zhì)元素 有 。 按含碳量的不同，碳鋼分為 三類。 鋼的淬火方法有 等幾種。 金屬材料表面的腐蝕可分為 兩類。 按碳存在的形式，鑄鐵可分為 等幾類。 經(jīng)冷軋后的 15 鋼板要求降低硬度，應(yīng)采用 退火，退火后的組織是 。 按石墨存在的形態(tài)，鑄鐵可分為 等幾類。 1共析碳鋼的奧氏體形成過程包括 四個(gè)連續(xù)的階段。 1鋼的退火方法有 等幾種。 1除鈷外，所有合金元素都不同程度 鋼的淬透性，使 C 曲線 移。 1珠光體類型的組織，根據(jù)片間距大小不同，可分為 、 、 。 1合金中相結(jié)構(gòu) （晶體結(jié)構(gòu)）的基本類型有 二種。 1室溫時(shí)，鐵碳合金中的相結(jié)構(gòu)有 二 種。 1金屬的晶體缺陷按幾何形態(tài)特征分為以下三類 。 1金屬晶體的結(jié)晶過程是 不斷形成和長大。 1冷塑性變形金屬在加熱時(shí)，其組織變化可分為 三個(gè)階段。 鐵碳合金相圖中的共析反應(yīng)式是 。 2按含碳量的不同，碳鋼分為 三類。 2共析鋼奧氏體化后 ,進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變時(shí) ,可得到 三種 等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。 2按碳鋼的質(zhì)量等級(jí)， 碳鋼分為 三類。 2淬火缺陷有 等幾種。 2感應(yīng)加熱表面淬火根據(jù)選用的頻率不同分為 等幾種。 2銅合金分為 三類。 2符號(hào)dHRCJ表示 。 2回火種類有 等三種。 2鋁合金的強(qiáng)化手段主要是 。 金屬鑄造時(shí) ,細(xì)化晶粒的主要途徑有 、 、 。 3從金屬學(xué)觀點(diǎn)看，熱加工與冷加工的區(qū)別是以 為界。 3根據(jù) Fe— Fe3C 相圖，鐵碳二元合金可分為 三大類材料。 3純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)有面心 結(jié)構(gòu)，體心 結(jié)構(gòu)和密排 結(jié)構(gòu)。金屬中常見的點(diǎn)缺陷為 ，線缺陷為 ，面缺陷為 ；工程實(shí)踐中，通常采用 晶體缺陷數(shù)量的方法強(qiáng)化金屬 3 石墨為片狀的灰口鑄鐵稱為 鑄鐵，石墨為團(tuán)絮狀的灰口鑄鐵稱為 （ 鑄鐵，石墨為球狀的灰口鑄鐵稱為 鑄鐵。其中， 鑄鐵的韌性最 ，因而可以鍛造。 3 鋁合金可分為 二大類。 3 鐵素體的 強(qiáng)度高于純鐵，是由于發(fā)生了 強(qiáng)化；孕育鑄鐵的強(qiáng)度高于普通灰口鑄鐵，是由于發(fā)生了 強(qiáng)化；冷變形鋼絲的強(qiáng)度高于退火態(tài)鋼絲，是由于發(fā)生了 強(qiáng)化。 3 滑動(dòng)軸承材料的顯微組織特征是： 粒子分布在軟 中，或 粒子分布在硬 中，前者的承載能力 于后者。 3α－ Fe、 Cr、 V 屬于 晶格；γ－ Fe 、 Al、 Cu、 Ni、 Pb 屬于 晶格； Mg、 Zn 屬于 晶格。 3變形鋁合金按照其主要性能特點(diǎn)分為 等 。 四、選擇題 Ni在 1Cr18Ni9Ti 鋼中的主要作用是 A、 提高淬透性； B、 固溶強(qiáng)化； C、 擴(kuò)大 FeFe3C 相圖中的 γ 相區(qū)； D、 細(xì)化晶粒 W18Cr4V 鋼鍛造后，在機(jī)械加工之前應(yīng)進(jìn)行 A、 完全退火； B、 球化退火； C、 去應(yīng)力退火； D、 再結(jié)晶退火 下列材料中，最適合制造機(jī)床床身的是 A、 40 鋼； B、 ]T12 鋼； C、 HT300； D、 KTH30006 只能使晶體產(chǎn)生彈性變形和斷裂。 A、正應(yīng)變 B、切應(yīng) 力 C、正應(yīng)力 D、切應(yīng)變 影響馬氏體硬度的主要因素是 。 A、合金元素的含量 B、冷卻速度 C、冷卻方法 D、奧氏體中的含碳量 40 鋼鋼錠在 1000℃左右軋制，有時(shí)會(huì)發(fā)生開裂，最可能的原因是 A、 溫度過低； B、 溫度過高； C、 鋼錠含磷量過高； D、 鋼錠含硫量過高 下列碳鋼中，淬透性最高的是 A、 20 鋼； B、 40 鋼； C、 T8 鋼； D、 T12 鋼 下列材料中，最適合制造汽車板彈簧的是 A、 60Si2Mn； B、 5CrNi