工程材料-复习课件-201512

考试题型一、判断题二、单项选择题三、简答及计算题四、综合分析题2016年01月15日(19:00-21:00)工程材料包装1401(1)车辆1405(1)车辆gj1301(2)车辆gj1302(2)车辆gj1401(26)车辆gj1402(24)车辆gj1403(22)车辆zm1201(1)车辆zm1202(1)车辆zy1401(1)81新1-206考试时间及地点P4材料的力学性能强度指标：σe弹性极限；σs屈服极限；σb抗拉强度；σ-1疲劳强度。设计零件结构选材的依据，根据材料力学的强度理论。强度：金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。塑性指标：ψ断面收缩率；δ延伸率。压力加工所依赖的基本性质。硬度指标：HB布氏硬度，HR(A、B、C)洛氏硬度。硬度越高耐磨性越好；因是衡量材料对局部塑性变形的抗力故硬度高强度也高。没有专门的耐磨指标。韧性指标：ak冲击韧性。设计承受冲击载荷所需要考虑的性能，但其数值不作为设计依据P22结晶：凡具有形核长大过程的都叫结晶纯金属的结晶条件：能量起伏；结构起伏；合金的结晶条件：能量起伏和结构起伏一般情况下，晶粒愈小，金属的强度、塑性愈好材料从液态变成固态的过程叫结晶？？？P26区别液固结晶，同素异晶转变称重结晶过冷度的影响：可以冷速控制，过冷度越大晶粒越细材料的强度和硬度越高。P35匀晶相图：匀晶过程中，结晶出来的固溶体高熔点组元的含量总是高于低熔点组元。P59滑移系原子排列最密集面是滑移面，它们彼此间的面间距最大故晶面间结合力最弱最易滑移。加工硬化使金属强度增大、塑性降低。同素异晶（构）(allomorph)转变同样一种金属，随着温度的变化，从一种晶体结构转变到另外一种晶体结构的现象。同素异构转变属于相变之一（固态相变）。纯铁的同素异构反应式BCCCFCCCBCCFeFeFe009121394同素异晶转变和纯金属的结晶一样，也具有形核和长大的特征。具有固态相变特点的合金材料可以用热处理的方法改变其性能。晶体缺陷(crystaldefect)晶格的不完整部位称晶体缺陷。实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形状可分三类,即点、线、面缺陷。晶体中原子发生某种有规律的错排现象。（刃型位错、螺旋型位错）线缺陷（位错dislocation）LabcdefgαβL+αL+βABωB(%)→α+β1）哪一点成分的合金共晶体最多？c2）哪一点成分的合金αII最多？d3）哪一点成分的合金βII最多？e4）在该相图中，从液相中结晶出来的β相与从α中析出的β相是否是同一个组织状态？它们的晶体结构相同吗？组织形态不同；晶体结构相同P43铁碳合金相图铁素体，奥氏体，珠光体，莱氏体，渗碳体定义并碳含量及其存在区间；其中珠光体和莱氏体是机械混合物，铁素体和奥氏体是固溶体，渗碳体是金属化合物。区分单相，单相区；两相区；单相和机械混合物；相和组织组成物；三项共存区；共晶和共析反应及其反应式（开始瞬间；过程中；结束瞬间的平衡相及其成分，并计算相对量）；熟悉亚共析钢，共析钢，过共析钢的成分范围；熟悉典型金相图谱；熟悉杠杆定律的应用原则并熟练运用其计算（已知支点求二组元相对量；已知某组元相对量求支点；求相组成相对量和组织组成相对量）；共析钢亚共析钢过共析钢相图分析ACDGS1148℃727℃LAL+AL+Fe3CFA+Fe3CKEPFQC%→Fe3CFeF+Fe3C4.30.772.116.69℃二条水平线构成合金中的所有组织四个基本相共晶相图共析相图铁碳合金平衡结晶时，只有成分为4.3%的铸铁才能发生共晶反应?铁碳合金随含碳量增加，硬度上升，塑性、韧性下降，强度先上升，到达0.9%后逐渐下降。用相组成物填写相区写出铁碳合金相图中的两条水平线上发生的反应式平衡状态下，碳钢在室温下的相组成物?具有共晶反应的二元合金，锻造性能好。三次渗碳体来源？按铁碳平衡相图，钢与铸铁在成分上的分界点指的是碳的质量分数（含碳量）是？莱氏体是共晶反应的产物。Fe-Fe3C相图中的GS线(A3温度线)是？碳在α-Fe中形成的有限间隙固溶体？亚共析钢平衡状态下的室温组织是？室温下共晶组织最多的铁碳合金：4.3%室温下共析组织最多的铁碳合金：0.77%室温下二次渗碳体最多的铁碳合金：2.11%室温下三次渗碳体最多的铁碳合金：0.0218%过共析钢白色网络状：Fe3CII暗黑色指纹状：P相组成物的名称：F、Fe3C金相分析表明，其中白色网络状的组成物占材料总质量分数大约为7.3%。合金的碳含量？该合金的相组成物及其计算？奥氏体晶粒长大及影响因素1奥氏体的晶粒度1）起始晶粒度珠光体刚刚转变成奥氏体时的晶粒大小。2）实际晶粒度具体的热处理加热条件下所获得的奥氏体晶粒的大小。在规定的加热条件下奥氏体晶粒长大倾向性的高低。3）本质晶粒度随加热温度升高或保温时间延长，A晶粒将进一步长大，这是一个自发的过程。2020/1/110本质细晶粒钢加热后的实际晶粒度一定比本质粗晶粒钢的细?P86淬火淬火加热温度（30～50℃）钢种加热温度组织亚共析钢Ac3+（30～50）℃A共析钢Ac1+（30～50）℃A过共析钢Ac1+（30～50）℃A+Fe3C球过共析钢淬火正确加热温度为Ac1+（30～50）℃，如果完全奥氏体化将导致淬火后马氏体晶粒粗大；淬火后马氏体含碳量较多；淬火后残余奥氏体较多；淬火后未溶碳化物较少。淬火冷却组织（≥0.5C%有残余奥氏体）钢种加热温度加热组织淬火组织亚共析＜0.5C%Ac3+(30～50)℃AM亚共析≥0.5C%Ac3+(30～50)℃AM+A’共析钢Ac1+(30～50)℃AM+A’过共析钢Ac1+(30～50)℃A+Fe3C球M+A’+Fe3C球P89淬透性：其大小取决于临界冷却速度Vk，合金钢的淬透性通常大于碳素钢淬硬性：其大小取决于含碳量，碳含量高则淬硬性大表面淬火不仅改变了工件表层的化学成分，还改变了表层的组织?P90回火四阶段1.马氏体分解100-200℃；350℃完成；2.残余奥氏体的转变200-300℃；、3.回火屈氏体形成250-500℃；4.回火索氏体的形成450℃以上。调质：淬火+高温回火（S回）；（C=0.6～1.4%）正火S伪共析转变表面淬火(高频淬火)：中碳钢0.4-0.5C%；（调质，回火索氏体；表面高频淬火+低温回火，心部回火索氏体，表层回火马氏体）渗碳：低碳钢渗碳提高表层碳含量；渗碳→淬火+低温回火淬火加热不完全奥氏体化：合金渗碳钢淬火完全奥氏体化心部回火低碳马氏体+少许铁素体，心部低碳M回表层回火高碳马氏体+球状渗碳体+残余奥氏体。表层高碳M回+K+A’预备HT淬火组织回火组织过共析钢球退P球M+A’+Fe3C球低回M回+A’+Fe3C球共析钢球退P球M+A’低回M回+A’亚0.5~0.77C%退火F+PM+A’中回T回亚0.25~0.5C%正火F+SM高回S回亚﹤0.25C%正火F+S表层M+A’+Fe3C表层M回+A’+Fe3C（渗碳淬火）中心M+F中心M回+F回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体，组织形态和性能是不相同。马氏体属于固溶体组织。马氏体具有高强度的原因是固溶强化。淬火钢中，当含碳量增加到0.6％以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢。随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多。马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c），轴比c/a称马氏体的正方度。马氏体中的C%越高，正方度越？P112合金钢Me对热处理的影响：1.A晶粒度小；2.提高淬透性；3.Mf下降残余奥氏体增多；4.回火抗力增大1.渗碳钢：20CrMnTi（汽车齿轮）（15、20Cr、20CrMnTi）低碳；下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火热处理顺序：正火→渗碳→淬火→低温回火预备热处理组织：F+S（齿面、心部）缓冷至室温：心部：F+P；表层：P+K；淬火组织：心部：低碳M；表层：M+K+A’（完全奥氏体化）最终热处理心部：低碳M回；表层：M回+K+A’2.调质钢：40Cr（机床主轴）（调质钢的含碳量通常在0.25-0.50区间。）中碳；下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→装配使用状态下的组织为：S回为提高表面耐磨性，调质后可进行高频淬火或氮化。下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→(高频淬火+低温回火)→装配最终热处理：表面：M回；心部：S回3.工具钢：9CrSi（板牙）；W18Cr4V高碳；球化退火→球状珠光体淬火+低温回火M回+K粒+A’W18Cr4V钢锻造→退火→机加工→淬火+三次回火→磨削加工奥氏体不锈钢能通过热处理强化?作业问题习题集P10第12题关键点：回火保温半小时以上才开始发生马氏体分解，通常回火3-4小时。分析：碳素工具钢，高碳，过共析钢。原始组织M回+A’+Fe3C加热分析：950℃粗大A780℃A+Fe3C700℃原始组织600℃原始组织20℃原始组织最终分析：950℃粗大M780℃M+Fe3C+A’其余全部原始组织扩展分析亚共析钢原始热处理：淬火+低温回火加热分析：必须完全奥氏体化，加热到Ac3线以上30-50℃，淬火组织：M；最终组织：M回加热分析：950℃温度过高，粗大A；Ac3线以上30-50℃正确，细小A；不完全奥氏体化，F+A；相变温度以下，原始组织水冷分析：950℃粗大的M；正确加热细小的M；不完全奥氏体化F+M；相变温度以下原始组织A950oCB840oCC750oCD550oCE150oC一根Φ6mm的45钢圆棒，先经840oC加热淬火，硬度为55HRC，然后从一端加热，依靠热传导使圆棒各点达到如图所示的温度，提示：45钢的Ac3=785℃，Ac1=735℃）试问：1）图中所示各点的组织是什么？2）整个圆棒自图所示各温度缓冷至室温后各点的组织如何？3）若在水中冷至室温后各点的组织是什么？有两个T10钢小试样（φ≤9mm）A和B，A试样加热到780℃，B试样加热到880℃，充分保温后在水中冷却（提示：T10钢的Ac1=730℃Accm=820℃）1）两个小试样加热之后的组织分别是什么？2）两个小试样在水中冷却之后的组织分别是什么？3）哪个试样的残余奥氏体含量多？4）哪个试样的硬度高？钢号钢种热处理特点T12A（锉刀）工具钢淬火+低温回火60Si2Mn（弹簧）弹簧钢淬火+中温回火ZGMn13耐磨钢（推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击）水韧处理20CrMnTi（汽车齿轮）渗碳钢渗碳+淬火+低温回火40Cr（机床主轴）调质钢调质+局部高频淬火9CrSi（板牙）低合金工具钢等温淬火+低温回火GCr15滚动轴承钢淬火+低温回火1Cr13马氏体不锈钢淬火+高温回火5CrNiMo热作模具钢淬火+高温回火Cr12MoV冷作模具钢淬火+低温回火W18Cr4V高速钢淬火+低温回火4Cr9Si2汽阀钢淬火＋高温回火1Cr18Ni9Ti不锈钢固溶处理钢号识别及应用：35CrMo;Q235A（普通碳素结构钢）;45;20Cr;38CrMoAl；18Cr2Ni4WA；42SiMnB；9Mn2V;W6Mo5Cr4V2;T10A;3Cr2W8V；6Mo5Cr4V3；W18Cr4V；ZGMn13;0Cr18Ni9；4Cr13；40Cr（机床主轴），9CrSi（板牙），T12A（锉刀），20CrMnTi（汽车齿轮），60Si2Mn、65、65Mn、50CrV等属于（弹簧类钢，热处理特点？（淬火+中温回火））。分类方法：按金相；按化学成分（含碳量高低）；按用途。结构钢，工具钢，特殊用途钢；典型热处理工艺及其用途；元素符号Cr前面的数字1表示的是钢中含碳量的千分数名称候选材料选用材料热处理方法变速器壳体T10A、15、HT200HT200去应力退火汽车后桥齿轮40Cr、20CrMnTi、65Mn20CrMnTi渗碳、淬火＋低回滚动轴承GCr15、Cr12、45GCr15淬火＋低回发动机汽阀40Cr，15，4Cr9Si2，4Cr9Si2淬火＋高回车厢弹簧45、60Si2Mn、T1060Si2Mn淬火＋中回高速车刀W18Cr4V、65Mn、20CrW18Cr4V淬