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工程材料及其成型技术基础期末复习整理丁世斌-2012/11/201一．填空题。1.把晶体中的原子想象成几何结点，并用直线从其中心连接起来而构成的空间格架，称为晶格。2.当材料处于固体状态时，若组成它的离子，原子或分子在三维空间呈有规则的长距离的周期性重复排列，即具有长程有序，这一类固态物质称为晶体。3.晶体方位完全一致的晶体称为单晶体。4.每个小晶体具有不规则的颗粒状外形，故称为晶粒。晶粒与晶粒间的界面叫做晶界。5.晶体缺陷：点缺陷，线缺陷，面缺陷。6.点缺陷分为：空位，间隙原子，置换原子。7.线缺陷主要类型是位错。8.面缺陷最常见的是晶界和亚晶界。9.由两种或两种以上的金属元素，或金属元素和非金属元素组成的具有金属性质的物质，称为合金。组成合金的独立的，最基本的单元称为组元，组元可以是纯元素或是稳定的化合物。由两个组元组成的合金称为二元合金。10.晶体相简称晶相。晶相是陶瓷的主要组成相，陶瓷是多相多晶体。11.硅酸盐是传统陶瓷的主要原料，同时也是陶瓷中的重要的晶相。12.布氏硬度符号为HBW。采用直径D的硬质合金球作压头，在相应的实验力F的作用下压入试样的表面。13.洛氏硬度符号为HR。14.维氏硬度符号为HV。采用锥面夹角为136°的金属合金钢石正四棱锥体，压痕为正四方锥形。15.物质从一种原子排列状态过渡为另一种原子规则排列状态过程称为结晶。16.影响形核和长大的因素：过冷度的影响、难溶杂质的影响。17.控制晶粒大小的方法：増大过冷度、变质处理。18.铁素体：碳在a-Fe中的间隙固溶体。常用符号为F或a表示。铁素体强度差、硬度低、塑性好。19.奥氏体：碳在r-Fe中得间隙固溶体。常用符号为A或r表示。强度低、塑性高。20.渗碳体：碳与铁的化合物（Fe3C）。硬度高、极脆、塑性几乎为零。21.莱氏体：奥氏体和渗碳体两相的机械混合物。22.珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。23.单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生两种方式进行。24.材料牌号QT600-3中,QT表示球墨铸铁,600表示最低抗拉强度为600MPa,3表示最低伸长率为3%。25.冷变形金属在加热时发生的三个过程依次为回复，再结晶，晶粒长大。26.利用再结晶退火消除加工硬化现象。27.钢的表面淬火目前应用较多的是感应加热淬火、火焰加热淬火。28.低温回火温度范围为150-250℃，回火组织是回火马氏体。29.中温回火温度范围为350-500℃，回火组织是回火托氏体。30.低温回火温度范围为500-650℃，回火组织是回火索氏体。31.钢中含有的杂质主要有锰、硅、硫、磷。32.钢按WC分低碳钢、中碳钢、高碳钢按用途分为结构钢、工具钢、特殊钢。48.铸铁分为灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁。56.淬火常用的冷却介质分为水，盐（碱）水和油三类。二．选择题。1．布氏硬度值用A表示。A.HBWB.HBSC.HRAD.HRC2．在图纸上出现以下几种硬度技术条件的标注，其中B是正确的。工程材料及其成型技术基础期末复习整理丁世斌-2012/11/202A.500HBSB.230HBWC.12～15HRCD.799HV3．布氏硬度测量压痕的A。A.直径B.深度C.对角线长度4．强度是金属材料的A。A.力学性能B.物理性能C.化学性能5．塑性是指金属材料在静载荷作用于下，产生B而不破坏的能力。A.弹性变形B.塑性变形7．为细化晶粒，可采用C。A．快速浇注B.低温浇注C.加变质剂D.以砂型代金属型8．金属实际结晶温度C理论结晶温度。A.高于B.等于C.小于10．铁素体的力学性能特点是＿C。A.强度高，塑性好，硬度低B.强度低，塑性差，硬度低C.强度低，塑性好，硬度低D.强度高，塑性好，硬度高11．渗碳体的力学性能特点是B。A．硬而韧B.硬而脆C.软而韧D.软而脆12．为使低碳钢便于机械加工，常预先进行＿B。A.淬火B.正火C.球化退火D.回火13．在Fe-Fe3C合金中，其平衡组织中含有二次渗碳量最多的合金的含碳量为D。A.0.0008%B.0.021%C.0.77%D.2.11%14.在Fe-Fe3C合金的退火组织中，含珠光体量最多的合金的碳含量为B。A.0.02%B.0.77%C.2.11%D.4.3%15.金属随温度的改变，由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程，称为C转变。A．物理B．化学C．同素异构16.晶体中的位错属于C。A.体缺陷B.面缺陷C.线缺陷D.点缺陷20.铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为A。A．珠光体B.奥氏体C.莱氏体D.铁素体21.蠕墨铸铁牌号以D表示。A．HTB．QTC．KTD．RuT22.灰口铸铁中，石墨的形态是A。A.片状B.球状C.团絮状23．可锻铸铁中，石墨的形态是C。A.片状B.球状C.团絮状26.对过共析钢不能进行下列哪种退火处理A。A.完全退火B.再结晶退火C.等温退火D.去应力退火27.感应加热表面淬火的淬硬深度,主要决定于因素D。A.淬透性B.冷却速度29．40Cr钢的碳含量范围是C。A.约40%B.约4%C.约0.4%D.约0.04%工程材料及其成型技术基础期末复习整理丁世斌-2012/11/20330..白口铸铁件不具有下列哪个性能A。A.高强度B.高硬度C.高耐磨性D.高脆性三．简答题。1晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响？采取哪些方法可以细化晶粒？答：晶粒越细小，综合力学性能越好,即金属的强度，塑性，韧性愈好。细化晶粒的方法有：增大过冷度,变质处理2．指出下列牌号所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。Q235——碳素结构钢，Q代表屈服强度；235代表最低屈服强度为235MPa。40Cr——合金结构钢，40代表含碳量为0.4%;Cr代表含合金元素Cr，含量小于1.5%。T8——碳素工具钢，含碳量为0.8%。9SiCr——合金工具钢，含碳量为0.9%；Cr、Si含量小于1.5%。HT250——灰口铸铁，最低抗拉强度为250Mpa。3.晶粒大小如何控制？答：方法有两种①增大过冷度②变质处理5.晶核的成核率和长大速度受到哪些因素的影响？答：影响晶核的因素是（1）冷却速度（2）难溶杂质7.碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有形变强化现象？为什么？答：碳钢在锻造温度范围内变形时不会发生变形强化现象。因为碳钢的锻造温度超过了碳钢的再结晶温度，故碳钢在锻造温度范围内变形时产生了再结晶现象，消除了冷变形强化现象。8.钢材的退火、正火、淬火、回火的目的是什么？各种热处理加热温度范围和冷却方法如何选择？各应用在什么场合？热处理后形成的组织是什么？答：退火目的：1）降低硬度，改善切削加工性能。（2）消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与开裂倾向。（3）细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。正火目的：（1）对普通碳素钢和力学性能要求不高的结构件，可作为最终热处理。（2）对低碳素钢用来调整硬度，避免切削加工中“粘刀”现象，改善切削加工性能。（3）对共析、过共析钢用来消除网状二次渗碳体，为球化退火作好组织上的准备。淬火目的：（1）淬火可以使钢件获得马氏体，以提高钢的力学性能。（2）可以提高硬度和耐磨性。回火目的：（1）消除或降低内应力，降低脆性，防止变形和开裂。（2）稳定组织，稳定尺寸和形状，保证零件使用精度和性能。（3）通过不同回火方法，来调整零件的强度、硬度，获得所需要的韧性和塑性。18．常见的合金结构钢有哪些?写出其牌号,说明其一般使用时的热处理状态(即最终热处理)和用途。答：常见的合金结构钢有：（1）低合金高强度结构钢：其中Q345是最常用的低合金高强度结构钢，一般不进行热处理，广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件。（2）合金渗碳钢：20CrMnTi是最常用的合金渗碳钢，一般是渗碳后淬火、低温回火，用来工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件下的渗碳零件。（3）合金调质钢：40Cr是最常用的合金调质钢，其热处理工艺是调质，用来制造一些受力复杂的重要零件，如机床的主轴等。（4）合金弹簧钢：常用的合金弹簧钢的牌号有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA，热成形弹簧钢进行淬火、中温回火，冷成形弹簧钢只需进行依次去应力退火，合金弹簧钢主要用于制造各种弹性元件，如制作汽车的减震板弹簧等。（5）滚动轴承钢：目前应用最多的有：GCr15主要用于中小型滚动轴承；GCr15SiMn主要用于较大的滚动工程材料及其成型技术基础期末复习整理丁世斌-2012/11/204轴承，滚动轴承钢的热处理包括预备热处理（球化退火）和最终热处理（淬火+低温回火）。四．名词解释。2.什么是铸铁的石墨化？答：铸铁的石墨化就是铸铁中碳原子析出和形成石墨的过程。五．分析题。1、铁碳合金相图（1）、五个重要的成份点:P：0.0218%、碳在α–Fe中的最大溶解度；S：0.77%、共析点；E：2.11%、碳在γ–Fe中的最大溶解度；C：4.3%、共晶点；K：6.69%渗碳体。（2）、重要的线:ECF:共晶线ES：Acm线GS：A3线HJB-包晶线AHJECF-固相线PSK:共析线又称A1线PQ：碳在铁素铁中的固溶线（3）、三个重要转变:包晶转变反应式：L+δ——A共晶转变反应式：L——A+Fe3C共析转变反应式：A——F+Fe3C（4）、二个重要温度:ECF1148℃、PSK727℃。（5）、公式：F+Fe3C→P(珠光体)A+Fe3C→Ld(高温莱氏体)种类工业纯铁钢白口铸铁亚共析钢共析钢过共析钢亚共晶白口铸铁共晶过共晶白口铸铁含碳量0.02180.0218~0.770.770.77~2.112.11~4.34.34.3~6.69平衡组织FP+FPP+Fe3CⅡFe3CⅡ+P+Ld’Ld’Ld’+Fe3CI工程材料及其成型技术基础期末复习整理丁世斌-2012/11/2052.指出下列牌号所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。Q235——碳素结构钢，Q代表屈服强度；235代表最低屈服强度为235MPa。40Cr——合金结构钢，40代表含碳量为0.4%;Cr代表含合金元素Cr，含量小于1.5%。T8——碳素工具钢，含碳量为0.8%。9SiCr——合金工具钢，名义含碳量为0.9%；Cr、Si含量小于1.5%。HT250——灰口铸铁，最低抗拉强度为250Mpa。3.有一传动轴(最大直径φ20mm)受中等交变拉压载荷作用要求沿截面性能均匀一致,(1)选择合适的材料,(2)编制简明工艺路线,(3)说明各热处理工艺的主要作用:(4)指出最终组织.可供选择材料:16Mn,20CrMnTi,45,40Cr,40CrNiMo,T12,答：（1）选用20CrMnTi（2）简明工艺路线：备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火、低温回火→机械加工。（3）热处理工艺的主要作用如下：正火：主要为了消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性，同时也均匀组织，细化晶粒，为以后的热处理做组织准备。渗碳：为了保证传动轴表层的含碳量及渗碳层深度的要求。淬火+低温回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足够的韧性，其中低温回火的作用是消除淬火应力及减少脆性。4.已知A（熔点650℃）与B（熔点560℃）二组元在液态时无限互溶；在320℃时，A溶于B的最大溶解度为31%，室温时12%，但B不溶于A；在320℃，B质量分数为42%的液态合金发生共晶反应。要求：（1）作出A—B合金相图。（2）分析A质量分数为25%时合金的结晶过程。答：（1）A—B合金相图（2）AB42%B65032056031%A12%A℃L+ALβL+βAβ+AⅡ