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考试复习笔记-机械工程材料

?一、填空题
1、强度:广义的强度是指材料在外力作用下对变形与断裂的抵抗能力

2、强度指标:比例极限、弹性极限、屈服点或屈服强度、抗拉强度

3、强度保证了材料不发生过量塑性变形甚至断裂,刚度保证了材料不发生过量弹性变形

4、单晶体塑性变形的主要方式是滑移和孪生

5、冷塑性变形后的金属加热时,随加热温度的升高会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程

7、α-Fe是体心立方晶格,β-Fe是面心立方晶格

8、在莱式体中,渗透体是连续分布的相,奥式体(在室温时为珠光体)呈现粒状或块状分布在渗透体上,珠光体中的渗透体一细片状分布在铁素体基体上

9、通常把PSK曲线称为A1线;GS线称为A3线;ES线称为Acm

11、一般的当Wc=0.03~1.0%时为板条马式体和片状马式体的混合组织,大于2.0%时则几乎全为片状马式体,小于0.3%时,钢中马式体形态几乎全为马式体

12、奥式体等温度转变图的位置和形状与奥式体的稳定性及分解特性有关,影响因素主要有奥式体的成分和加热条件

13、v1是相当于随炉冷却的速度,根据它与奥式体等温转变图相交的位置,可估计出奥式体将转变为珠光体;(秋魁注:以下按上面格式)v2是相当于空气中冷热速度……索式体;v3是相当于油冷的速度……一部分转为托式体,剩余的奥式体冷却到Ms线以下开始转变为马式体,最终得到托式体和马式体;v4是相当于水冷的速度,它不与奥式体等温转变图相交,一直过冷到Ms线以下开始转变为马式体;vK与奥式体等温转变图鼻尖相切,及马式体临界冷却速度

15、回火的分类、产物及应用:
(1)低温回火(150~250℃),低温回火获得的组织为回火马式体,适用于高碳钢和合金钢制作的各类刀具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件,如T12钢锉刀
(2)中温回火(350~500℃),中温回火获得的组织为回火马式体,适用于各种弹簧及锻模,如65钢弹簧。
(3)高温回火(500~650℃),高温回火获得的为回火索式体,使用于各种重要的中碳钢结构零件,特别是在交变载荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等,如45钢小轴

16、普通质量碳素结构钢Q235A?F
中Q代表钢的屈服强度,其后数字表示屈服强度值(Mpa),必要时数字后标出质量等级(A~E)和脱氧方法(F、b、Z);
碳素铸钢ZG200—400中ZG代表铸钢,第一组数字代表屈服强度值(Mpa),第二组代表抗拉强度值(Mpa)

二、名词解释
2、合金中的相:是指合金中具有同一化学成分、同一聚集状态、同一结构且界面互相分开的各个均匀的组成部分。

3、再结晶:是指冷变形的金属材料加热到足

够高的温度时,通过新晶核的形成及长大,最终形成无应变的新晶粒组织的过程。

4、热加工:在再结晶温度以上进行的塑性变形称为热加工。

5、弥散强化:材料通过基体中分布有细小弥散的第二相质而产生的强化

6、贝式体(用符号B表示):通过冷奥式体在贝式体转变温度区转变而成,由铁素体和碳化物所组成的非层状的亚稳组织。

7、退火:是将金属或合金加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却,以获得接近平衡态组织的热处理工艺

8、正火:是将钢加热到Ac3或Accm(秋魁注:cm是下标)以上30~50℃,保温适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺。

9、淬火:是将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度,保持一定时间后以适当速度冷却,获得马式体或下贝式体物质的热处理工艺。

10、回火:将淬硬后的钢重新加热到Ac1以下某一温度,以保持一定时间后冷却到室温的热处理工艺。

三、简答题
2、影响奥式体形成的因素?
(1)加热温度。随着加热温度升高,原子扩散能力增强,特别是碳在奥式体中的扩散能力增强;同时Fe-Fe3C相图中GS线和SE线间的距离加大,即增大了奥式体中的碳浓度梯度,这些都将加速奥式体的形成
(2)加热速度。在实际热处理中,加热速度越快,产生的过热度就越大,转变的温度范围则越宽,形成奥式体所需时间越短。
(3)钢的成分。随碳含量升高,铁素体和渗碳体相界面增多,有利于加速奥式体的形成;
(4)原始组织。钢成分相同时,组织中珠光体越细,则奥式体形成速度越快,层片状珠光体比粒状珠光体更容易形成奥式体

4、淬透性和淬硬性的主要区别和其影响因素?
(1)区别:
淬透性:钢在淬火后的淬硬层深度,表征钢在淬火后获得马式体的能力。
淬硬性:钢在理想条件下进行淬火硬化后所达到的最高硬度的能力。
淬硬性好的钢淬透性不一定好,淬透性好的钢淬硬性也不一定好。
(2)影响因素:
钢的淬透性主要由其临界速度来决定。vK越小,钢的淬透性越好。凡是影响奥式体稳定的因素,均影响淬透性,这些因素有:①合金因素,它是影响淬透性的最主要因素。②碳的质量分数,压共析钢的淬透性随碳含量增加而增大,过共析钢的淬透性随碳含量的增加而减小③奥式体化温度,提高奥式体的温度,使奥式体晶粒长大,成分均匀化,从而减小珠光体的形成率,降低钢的vK,增大其淬透性。④钢中未溶第二相,钢中未溶入奥式体的碳化物、氮化物及其他非金属杂物,可成为奥式体分解的非自发核心,使vK增大,从而降低淬透性。
淬硬性主要取决于马式体中碳含量,

碳含量越高,淬火硬度越高,合金含量的元素则对它无显著影响

?材料最直接的弹性指标
最大弹性变形量ε.e,弹性比功,滞弹性(弹性滞后)

?冷却速度/凝固结晶/过冷度大小
同一种金属,其纯度越高,则过冷度越大;冷却速度越快,则金属的实际结晶温度越低,过冷度越大。一旦液体金属的过冷度足够大,使其结晶的驱动力ΔG大于建立新界面所需要的表面能时,结晶过程就开始进行,过冷度越大。那么两相的自由能差越大,即结晶结晶驱动力越大,结晶速度便越快。

?金属结晶过程由哪两个过程交结在一起
形核与长大的过程相互重叠交织在一起,形核过程分为均质形核和异质形核。实际的液态金属主要是异质,长大的过程是液体金属原子向晶格表面迁移的过程。晶体生长最常见的方式是树枝状结晶。

?工业上采用哪三种方法细化已经铸定的晶粒
控制过冷度;变质处理;振动处理。

?结晶时每个晶粒都是由一个晶核长大而成,晶粒的大小通常用晶粒度来表示。晶粒度取决于形核速率N和长大速率。

?滑移的本质是什么
滑移是通过位错在切应力的作用下,沿着滑移面逐步移动的结果。

?α-Fe是体心立方结构,渗碳能力很小;γ-Fe的晶格结构类型是面心立方。

?马氏体的高、低碳的形态,上、下贝氏体的形态
当ω.c<0.3%时,钢中马氏体形态几乎全为板条马氏体;当ω.c>1.0%时几乎全为片状马氏体;ω.c在0.3%~1.0%之间为板条马氏体和片状马氏体的混合组织。

?退火分为哪几类,它属于何种退火方式
按照退火工艺特点和不同的处理目的,退火可分为均匀化退火,再结晶退火,去应力退火,完全退火,不完全退火、等温退火,球化退火等。

?刚度的含义
绝大多数机器零件在工作时基本上是处于弹性形变阶段,即会发生一定量的弹性形变,但若弹性形变量过大,则工件也不能正常工作,而应力与应变的比值即为材料的刚度。

?塑性
是指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。

?韧性
是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力,它是强度和塑性的综合表现。

?塑性变形的金属加热时,随温度的升高将依次发生回复、再结晶和晶粒长大等现象

?在常温和低温下,单晶体塑性变形的主要方式是滑移和孪生 。

?为了细化铸锭区的晶粒,在工业生产中常采用控制过冷度、变质处理和振动处理等三种方法。

?金属化合物分为正常价化合物、电子化合物和间隙相和间隙化合物三类。

?消除枝晶偏析的热处理方法是均匀化退火,而消除加工硬化的热处理方法是去应力退火。

?

过冷:晶体的实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称。

?钢中含有S、P等元素,其中S易引起刚的热脆性,而P易引起冷脆性。

?热处理是将金属材料在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷切以获得所需组织结构与性能的工艺。

?合金中的相分为固溶体和金属化合物。

?在光学显微镜下上贝氏体和下贝氏体分别呈羽毛状和黑色针片状的特征。

?大型工件,钢丝断裂的原因
经过冷拨后的钢丝发生塑性变现,使其强度增加,纤维组织使金属性能有明显的方向性,纵向强度和韧性升高,加热后发生回复、再结晶和晶粒长大,原来被拉长破碎的晶粒变成细小的等轴晶粒,使金属强度、硬度降低。所以吊装的工作会发生断裂。

?铁碳合金相图及应用
液相线是ABCD,固相线是AHJECF;

三条水平线:
HJB(包晶转变线)
L.B+δ.H ←1495℃→ A.J 或
L.0.53 +δ.0.09 ←1495℃→ A.0.17
(仅发生在0.09%~0.53%间的铁合金中)

ECF(共晶转变线)
L.C ←1148℃→ A.E+Fe3C 或
L.4.3 ←1148℃→ A.2.11+Fe3C
(产物称为莱氏体,表示为Ld。凡在2.11%~6.69%之间的铁合金,冷切到1148℃时都将发生共晶反应)

PSK(共析转变线)
A.S ←727℃→ F.P+Fe3C 或
A.0.77 ←727℃→ F.0.0218+Fe3C

三条重要特征线
ES:碳在奥氏体中的溶解度曲线,称为A.cm线。
PQ:碳在铁素体中的溶解度曲线
GS:A.3线,是冷切过程中由奥氏体中析出铁素体的开始线。

?几种渗碳体的异同点
冷切方法,所得组织
a:水冷(单介质淬火),M(M+Ar),马氏体,残留奥氏体。
b:分级淬火,M(M+Ar),马氏体,残留奥氏体。
c:油冷,T+M(T+M+Ar),托氏体,马氏体。
d:等温淬火,下B,下贝氏体。
e:空冷,S,索氏体。
f:炉冷,P,珠光体。
g:等温退火,P,珠光体。

?精密量具为什么进行冷处理
最大限度消除残留奥氏体,保证它们在使用期的强度,达到提高强度、耐磨性与尺寸稳定性的目的。
?轧制后的铜片,进行再结晶后长度方向晶粒大小如何变化?画出晶粒示意图。即变形量对再结晶后晶粒大小的影响。
答:⑴由于铜片宽度不同,退火后晶粒大小也不同。
a、最窄的一端基本无变形,退火后仍保持原始晶粒尺寸;
b、在较宽处处于临界变形范围,再结晶后晶粒粗大;
c、随宽度增大,变形增大,退火后晶粒变细,最后达到稳定值;
d、在最宽处,变形量很大,在局部地区形成形变结构,退火后形成异大晶粒。
⑵再结晶温度主要取决于变形度,变形越大,冷变形储存能越高,越易在结晶,因此在较低温度退火,较宽处优先发生再结晶。

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