金属材料及热处理1-2作业答案

《金属材料及热处理1-2》作业答案作业一一、测量金属硬度常用的试验方法有哪些？并指出各自的优缺点？并回答下列问题：下列零件选择哪种硬度法来检查其硬度比较合适？（1）库存钢材；（2）硬质合金刀头；（3）锻件。答：测量金属硬度常用的试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。布氏硬度的优点是压痕面积大，不受微小不均匀硬度的影响，试验数据稳定，重复性能好，但是，由于压痕面积大，又不适合成品零件和薄壁器件的硬度试验。洛氏硬度测定操作迅速、简便，压痕面积小，适用于成品检验，硬度范围广，由于接触面积小，当硬度不均匀时，数据波动较大，需多打几个点取平均值。维氏硬度试验的压痕是正方形，轮廓清晰，对角线测量准确，因此维氏硬度试验是常用硬度试验方法中精度最高的，同时它的重复性好，这一点比布氏硬度优越，维氏硬度测量范围宽，可以从几个到三千个维氏硬度单位都可以测量，以及可以测量薄的零件，维氏硬度最大的优点是测量值与所加载荷无关。维氏硬度试验效率低，要求较高的试验技术，对于试样表面的光洁度要求较高，操作麻烦费时，通常在实验室使用较多。（1）库存钢材，由于牌号多，种类多，所以硬度值会分布在一个比较大的范围，用洛氏硬度较为合适；（2）硬质合金刀头，该材料硬度值高，一般洛氏硬度测量范围偏小，用维氏硬度较为合适，有时也用洛氏硬度HRA测试；（3）锻件，由于锻件组织粗大，强度硬度偏低，用布氏硬度较为合适。二、测量硬度时，为什么要求两个压痕之间有一定的距离？如果两点距离太近，会对硬度有何影响？答：测量硬度时，为了排除材料硬度不均匀性的影响以及第一次测试部位及附近发生了变形的影响，两个压痕之间应有一定的距离。如果两点距离太近，第一次测试后发生变形的部位的硬度会高于原硬度，即发生加工硬化现象。三、可否通过增加零件的尺寸来提高其弹性模量，为什么？答：弹性模量主要取决于材料内部原子间的作用力，如材料的晶格类型、原子间距，其它工艺及尺寸对其影响极小，所以不能通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。四、简述屈服强度的工程意义。答：屈服强度是工程上最重要的力学性能指标之一。其工程意义在于：①屈服强度是防止材料因过量塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据；②根据屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）的大小，衡量材料进一步产生塑性变形的倾向，作为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆性断裂的参考依据。五、如何从材料的应力-应变曲线判断材料的韧性？答：材料的韧性即为冲击韧性，是指材料在冲击载荷下抵抗变形和断裂的能力，是表征冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak，单位为焦耳（J）。材料在静载下进行拉伸实验，拉断后外力对材料所做的功可以表征材料冲击韧性的大小，该大小用曲线下面盖住的面积来表示。作业二一、有形状、尺寸相同的两个Cu－Ni合金铸件，一个含质量分数为90％Ni，另一个含质量分数为50％Ni，铸后自然冷却，问哪个铸件偏析更严重？答：50%Ni偏析严重。晶内偏析的程度主要取决于凝固时的冷却条件和原子扩散能力，还与相图的形状有密切关系。在其他条件相同情况下，认为偏析和相图的关系是：若相图中液相线和固相线之间的水平距离越大，即结晶的成分间隔越大，先结晶出来的枝干和后结晶出来枝晶间的成分差别也越大，偏析越严重。若相图中液相线和固相线之间的垂直距离越大，即结晶的温度间隔越大，则偏析越严重。二、退火状态下，含碳量为0.77％的钢比含碳量为1.2％的钢的强度高，为什么？答：强度是对组织形态很敏感的一个力学性能指标，随着钢材含碳量的提高,钢材的强度和硬度提高,而塑性降低，当钢中含碳量超过0.9%以后,含碳量为1.2%的钢组织中的二次渗碳体网趋于完整、变粗,钢的强度这时不但不会增强,反而会迅速降低。三、在铁碳合金平衡相图中有哪些渗碳体以及它们的区别和联系？答：铁碳合金平衡相图中有五种渗碳体：Fe3CI、Fe3CII、Fe3CIII、Fe3C共晶、Fe3C共析。它们都属于渗碳体相，分属于不同的组织。根据形成条件可将渗碳体分为：一次渗碳体：从液态中直接析出，呈长条状，用Fe3CI表示。二次渗碳体：从奥氏体中析出，沿晶界呈网状，用Fe3CII表示。三次渗碳体：从铁素体中析出，呈细小片状、颗粒状，用Fe3CIII表示。共晶渗碳体：发生共晶反应时析出，作为基体，用Fe3C共晶表示。共析渗碳体：发生共析反应时析出，呈层片状，用Fe3C共析表示。四、在铁碳合金中，画出简化的Fe-Fe3C相图（以组织分区）。以组织标注的Fe-Fe3C平衡相图如下图所示：