金属材料与热处理第四章作业
- 格式:doc
- 大小:192.00 KB
- 文档页数:4
金属材料与热处理习题册答案绪论一、填空题 1成分组织热处理性能 2.光泽延展性导电性导热性合金 3.成分热处理性能性能二、思考题 答:机械工人所使用的工具、刀、夹、量具以及加工的零件大都是金属材料,所以了解金属材料与热处理的相关知识。
对我们工作中正确合理地使用这些工具;根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数;选择适当的切削用量;正确选择改善零件工艺性能的方法等都具有非常重要的指导意义。
第一章金属的结构与结晶一、填空题 1.非晶体晶体晶体 2.体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方 3.晶体缺陷间隙空位置代刃位错晶界亚晶界 4.无序液态有序固态 5.过冷度 6.冷却速度冷却速度低 7.形核长大 8.强度硬度塑性 9.固一种晶格另一种晶格 10.静冲击交变 11.弹性塑性塑性 12.材料内部与外力相对抗 13.内力不同 14.外部形状内部的结构二、判断题 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.√ 9.√ 10.√ 11.× 12.√ 13.√ 14.× 15.√三、选择题 1.A 2.C B A 3.B四、名词解释 1.答:晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架;晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。
2.答:只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体;由很多的小晶体组成的晶体称为多晶体。
3.答:弹性变形是指外力消除后,能够恢复的变形;塑性变形是指外力消除后,无法恢复的永久性的变形。
4.答:材料在受到外部载荷作用时,为保持其不变形,在材料内部产生的一种与外力相对抗的力,称为内力;单位面积上所受的内力就称为应力。
五、思考与练习 1.冷却曲线上有一段水平线,是说明在这一时间段中温度是恒定的。
结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程,所以在结晶时会放出一定的结晶潜热,结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡,所以纯金属结晶是在恒温下进行的。
金属材料及热处理(高起专)阶段性作业4总分: 100分考试时间:分钟判断题1. 普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。
(_____)(6分)正确错误参考答案:正确解题思路:2. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。
(_____)(6分)正确错误参考答案:错误解题思路:3. 高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性。
(_____)(6分)正确错误参考答案:错误解题思路:4. 硬铝合金经固溶处理后,强度明显提高。
(_____)(6分)正确错误参考答案:正确解题思路:5. 所谓白口铸铁是指碳全部以石墨形式存在的铸铁。
(_____)(6分)正确错误参考答案:错误解题思路:6. 铸件可用再结晶退火细化晶粒。
(_____)(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:7. 工具钢淬火时,冷却速度越快,则所得组织中的残余奥氏体越多。
(_____)(5分)正确错误参考答案:错误解题思路:8. 可锻铸铁是一种可以锻造的铸铁。
(_____)(5分)正确错误参考答案:错误解题思路:9. 灰铸铁的力学性能特点是抗压不抗拉。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:10. 通过热处理可以改变铸铁中石墨的形状,从而改变性能。
(_____)(5分)正确错误参考答案:错误解题思路:11. 变质处理可以有效提高铸造铝合金的力学性能。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:填空题12. 灰铸铁能否充分石墨化,主要决定于其碳当量和铸后冷却速度,一般而言,碳当量越___ (1)___ ,越有利于石墨化,冷却速度越___(2)___ ,越容易形成白口。
(5分)(1). 参考答案: 高(2). 快(1). : 锡(1). 硅(2). 铸造(1). 锌(2). 参考答案: 锡(3). 参考答案: 铝,16. 紫铜、青铜在大气,海水中的耐蚀性___(10)___ 于黄铜(5分)优(1). 渗碳体(2). 石墨(1). : 碳硅(1). :(2). 参考答案: 淬火和中温回火(3). 参考答案: 回火托氏体。
金属材料与热处理习题册答案绪论一、填空题1、成分、组织、热处理、性能之间。
2、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、人工合成材料时代。
3、成分、热处理、性能、性能。
二、选择题:1、A2、B3、C三、简答题1、掌握金属材料与热处理的相关知识对机械加工有什么现实意义?答:机械工人所使用的工具、刀夹、量具以及加工的零件大都是金属材料.所以了解金属材料与热处理后相关知识.对我们工作中正确合理地使用这些工具.根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数;选择适当的切削用量;正确选择改善零件工艺必能的方法都具有非常的现实意义。
2、如何学好《金属材料与热热处理》这门课程?答:在学习过程中.只要认真掌握重要的概念和基本理论.按照材料的成分和热处理决定组织.组织决定其性能.性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆;注意理论联系实际.认真完成作业和实验等教学环节.是完全可以学好这门课程的。
第一章金属的结构和结晶1-1金属的晶体结构一、填空题1、非晶体晶体晶体2、体心立方面心立方密排立方体心立方面心立方密排立方3、晶体缺陷点缺陷面缺陷二、判断题1、√2、√3、×4、√三、选择题1、A2、C3、C四、名词解释1、晶格与晶胞:P5答:将原子简化为一个质点.再用假想的线将它们连接起来.这样就形成了一个能反映原子排列规律的空间格架.称为晶格;晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。
3、单晶体与多晶体答:只由一个晶粒组成称为单晶格.多晶格是由很多大小.外形和晶格排列方向均不相同的小晶格组成的。
五、简答题书P6□1-2纯金属的结晶一、填空题1、液体状态固体状态2、过冷度3、冷却速度冷却速度4、晶核的产生长大5、强度硬度塑性二、判断题1、×2、×3、×4、×5、√6、√三、选择题1、C、B、A2、B3、A4、A四、名词解释1、结晶与结晶潜热 (P8)答:(1)结晶:是金属从高温液体状态.冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。
1.滑移和孪晶的变形机制有何不同?为什么在一般条件下进行塑性变形时锌中容易出现孪晶,而纯铁中容易出现滑移带?主要的不同:(1)晶体位向在滑移前后不改变,而在孪生前后晶体位向改变,形成镜面对称关系。
(2)滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍,而孪生过程中的位移量正比于该层至孪晶面的距离。
(3)孪生是一部分晶体发生了均匀的切变,而滑移是不均匀的。
锌的晶体结构为密排六方,密排六方金属滑移系少,所以容易出现孪晶,而纯铁为体心立方结构,滑移系多,所以容易出现滑移带。
2.多晶体塑性变形与单晶体塑性变形有何不同?多晶体的每一晶粒滑移变形的规律与单晶体相同,但由于多晶体中存在晶界,且各晶体的取向也不相同,多晶体的塑性变形具有以下特点:(1)各晶粒不同同时变形;(2)各晶粒变形的不均匀性;(3)各变形晶粒相互协调。
3.什么是滑移、滑移线、滑移带和滑移系?滑移线和滑移带是如何在金属表面形成的?列举金属中常见晶体结构最重要的滑移系,并在其晶胞内画出一个滑移系。
哪种晶体的塑性最好?哪个次之?为什么?所谓滑移是指在切应力的作用下,晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对滑动,滑动后原子处于新的稳定位置。
晶体材料的滑移面与晶体表面的交线称为滑移线。
由数目不等的滑移线或滑移台阶组成的条带称为滑移带。
一个滑移面和该面上的一个滑移方向组成一个滑移系。
滑移线是由于晶体的滑移变形使试样的抛光表面产生高低不一的台阶所造成的;相互靠近的小台阶在宏观上反映的是一个大台阶,所以形成了滑移带。
滑移系越多,金属发生滑移的可能性越大,塑性就越好。
滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大,所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。
密排六方由于滑移少,塑性最差。
4.简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力,并说明如何区分冷、热加工。
动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么?一次再结晶的驱动力是冷变形所产生的储存能的释放。
二次再结晶的驱动力是由于界面能变化引起的。
第二部分 机械基础第四章 金属材料和热处理本章重点1.掌握:强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。
2.了解:工艺性能的含义。
3.了解:热处理的概念及目的。
4.熟悉:退火、正火、淬火、回火,表面热处理的方法。
5.掌握:碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。
6.掌握:合金钢的牌号及表示方法。
7.熟悉:铸铁分类牌号及用途。
本章内容提要一.金属材料的性能1.物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。
化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。
如:耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。
2.金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。
主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
(1)强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。
常用的强度是抗拉强度。
工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。
(2)塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。
常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率:是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。
式中,L 0表示试样原长度(mm ),L 1表示试样拉断时的长度(mm )。
断面收缩率:是指试样拉断后,缩颈处横截面积(A 1)的最大缩减量与原始横截面积(A 0)的百分比。
(3)硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力;是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。
目前最常用的硬度是布氏硬度(HB )、洛氏硬度(HRC 、HRB 、HRA )和维氏硬度(HV )。
(4)韧性1o o 100%L L L -=⨯δ010A A 100%A -=⨯ψ韧性是脆性的反意,指金属材料抵抗冲击载荷的能力。
工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。
(5)疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。
一般规定,钢铁材料的应力循环次数取108,有色金属取107。
金属学与热处理第一章习题1.作图表示出立方晶系(1 2 3)、(0 -1 -2)、(4 2 1)等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上,其晶格常数a=b≠c,c=2/3a。
今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距,2个原子间距和3个原子间距,求该晶面的晶面参数。
解:设X方向的截距为5a,Y方向的截距为2a,则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a,取截距的倒数,分别为1/5a,1/2a,1/2a化为最小简单整数分别为2,5,5故该晶面的晶面指数为(2 5 5)4.体心立方晶格的晶格常数为a,试求出(1 0 0)、(1 1 0)、(1 1 1)晶面的晶面间距,并指出面间距最大的晶面解:(1 0 0)面间距为a/2,(1 1 0)面间距为√2a/2,(1 1 1)面间距为√3a/3三个晶面晶面中面间距最大的晶面为(1 1 0)7.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633证明:理想密排六方晶格配位数为12,即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切,成正四面体,如图所示则OD=c/2,AB=BC=CA=CD=a因△ABC是等边三角形,所以有OC=2/3CE由于(BC)2=(CE)2+(BE)2则有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2,即因此c/a=√8/3=1.6338.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R解:面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a面心立方原子半径R=√2a/4,则a=4R/√2,代入上式有R=0.146X4R/√2=0.414R9.a)设有一刚球模型,球的直径不变,当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时,试计算其体积膨胀。
b)经X射线测定,在912℃时γ-Fe的晶格常数为0.3633nm,α-Fe的晶格常数为0.2892nm,当由γ-Fe转化为α-Fe时,求其体积膨胀,并与a)比较,说明其差别的原因。
金属材料与热处理第五版练习题及答案第一章金属的结构与结晶一、判断题1、非晶体具有各同性的特点; √2、金属结晶时,过冷度越大,结晶后晶粒越粗; √3、一般情况下,金属的晶粒越细,其力学性能越差; ×4、多晶体中,各晶粒的位向是完全相同的; ×5、单晶体具有各向异性的特点; √6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的; √7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体,就是同素异构体; √8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律; √9、钢水浇铸前加入钛、硼、铝等会增加金属结晶核,从而可细化晶粒; ×10、非晶体具有各异性的特点; ×11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质; √12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质; √13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科; √14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质; √15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金; √16、金属材料是金属及其合金的总称; √17、材料的成分和热处理决定组织,组织决定其性能,性能又决定其用途; √18、金是属于面心立方晶格; √19、银是属于面心立方晶格; √20、铜是属于面心立方晶格; √21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体; √22、晶粒间交接的地方称为晶界; √23、晶界越多,金属材料的性能越好; √24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程;√25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的; √26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成; √27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体; √28、晶体缺陷有点、线、面缺陷; √29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种; √30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成; √31、晶体有规则的几何图形; √32、非晶体没有规则的几何图形; √33、晶胞不是一个立方体; ×34、晶胞是一个立方体; √35、晶胞是一个正六棱柱; √36、物质是由原子和分子构成的; √37、所有金属都是晶体; √38、金属的同素异构转变也是一种结晶过程,故又称为重结;√39、常见的三种金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格; √40、即使是相同的原子构成的晶体,只要原子排列的晶格形式不同,则他们之间的性能就会存在很大的差别; ×41、晶粒间交界的地方称为晶粒; ×42、小晶体称为晶粒; √43、点缺陷分有间隙原子,空位原子和置代原子3大类; √44、铝具有密度小熔点低导电性导热性好的性能特点; √45、面缺陷有晶界和亚晶界两大类; √46、普通金属都是多晶体; √47、最常用的细化晶粒的方法是变质处理; √48、金属分为黑色金属和有色金属; √49、大多数晶格的晶粒都是固定不变得; √50、金属的同素异构转变也是一种结晶过程; √二、选择题1、a-Fe是具有 A 晶格的铁;A、体心立方B、面心立方C、密排立方2、纯铁在1450摄氏度是具有 C 晶格,在1000摄氏度时具有 B 晶格,在600摄氏度时具有 A 晶格;A、a-FeB、y-FeC、&-Fe3、a-Fe转变为y-Fe时的温度为 B 摄氏度;A、770B、912C、15384、物质是由原子和 B 构成;A、质子B、分子C、铜子5、原子其存在形式为液态、气态和 A ;A、固态B、气态C、物态6、所有金属都是 B ;A、非晶体B、晶体C、固晶体7、 A 是原子程有序;有规则排列的物质;A、晶体B、非晶体C、晶格8、 A 具有规则的几何图形;A、晶体B、非晶体C、晶格9、晶胞是一个 A ;A、立方体B、正方体C、不规则图形10、的原子呈无序、无规则堆积的物质;A、晶体B、非晶体C、晶格11、非晶体没有规则的 A ;A、几何图形B、几何元素C、几何位置12、体心立方晶格有 B 个顶点;A、6B、8C、1013、面心立方晶格有 B 个顶点;A、6B、8C、1014、常见的晶体缺陷不包括 D ;A、点缺陷B、线缺陷C面缺陷D断裂15、晶粒间交界的地方称为 B ;A、晶粒B、晶界C、晶格16、小晶体称为 A ;A、晶粒B、晶格C、晶界17、只有一个 A 组成的晶体称为单晶体;A、晶粒B、晶格C、晶界18、晶体缺陷有 A 大类;A、3B、4C、519、点缺陷有 A 大类;A、4B、4C、520、线缺陷有 A 大类;A、1B、2C、322、石英属于 A ;A、晶体B、非晶体C、晶格23、云母属于 A ;A、晶体B、非晶体C、晶格24、明矾属于 A ;A、晶体B、非晶体C、晶格25、食盐属于 A ;A、晶体B、非晶体C、晶格26、蔗糖属于 A ;A、晶体B、非晶体C、晶格27、味精属于 A ;A、晶体B、非晶体C、晶格28、玻璃属于 B ;A、晶体B、非晶体C、晶格29、蜂蜡属于 B ;A、晶体B、非晶体C、晶格30、松香属于 B ;A、晶体B、非晶体C、晶格31、沥青属于 B ;A、晶体B、非晶体C、晶格32、橡胶属于 B ;A、晶体B、非晶体C、晶格33、铁是 A ;A体心立方晶格B、面心立方晶格、C、密排六方方晶格34、银是 B ;A体心立方晶格B、面心立方晶格、C、密排六方方晶格35、金Au是 B ;A体心立方晶格B、面心立方晶格C、密排六方方晶格36、原子的最小单元是 C ;A、晶格B、晶体C、晶胞第二章金属材料的性能一、判断题1、常用的塑性材料在使用时,一般不允许有塑性变形; √2、所有金属材料在拉伸实验时都会出现显著的屈服现象; ×3、材料的屈服强度越低,则允许的工作应力越高; ×4、做布氏硬度试验时,在相同试验条件下,压痕直径越小说明材料的硬度越低; ×5、洛氏硬度值无单位; √6、在实际应用中,维氏硬度值是根据测定压痕对角线长度,再查表得到的; √7、布氏硬度测量法不宜用于测量成品及较薄零件; √8、洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的压痕深度得出; √9、铸铁的铸造性能好,故常用来铸造形状复杂的工作; √10、通常说钢比铸铁抗拉强度高,是指单位截面积的承力能力前者高,后者低; √11、一般用洛氏硬度机而不用布氏硬度机来检测淬火钢成品工件的硬度; √12、一般来说,硬度高的材料其强度也较高; √13、选材时,只要满足工件使用要求即可,并非各项性能指标越高越好; √14、弹性变形不能随载荷的去除而消失; ×15、金属在外力作用下的变形可分为弹性变形、弹塑性变形和断裂三个价段; √16、单晶体的塑性变形主要是以滑移的方式进行的; √17、多晶体的塑性变形受晶界的影响,晶界越多,变形越容易;×18、形变强化可以提高金属的强度; √19、金属在外力作用下产生的变形都不能恢复; ×20、所有金属在拉仲试验过程中都会产生“屈服”现象和“颈缩”现象; √21、一般低碳钢的塑性优于高碳钢,而硬度低于高碳钢; √22、低碳钢、变形铝合金等塑性良好的金属适合于各种塑性加工; ×23、布氏硬度试验法适合于成品的硬度测量; ×24、硬度试验测试简便,属非破坏性试验,且能反映其他力学性能,因此是生产最常见的力学性能测试法; √25、一般金属材料在低温时比高温时脆性大; √26、钢具有良好的力学性能,适宜制造飞机机身、航天飞机机身等结构件; √27、金属的综艺性能好,表明加工容易,加工质景容易保证,加工成本也较低; √28、金属在固态下具有同素异构转变; ×29、金属都能用热处理的方法来强化; ×30、由一种成分的固溶体,在一恒定的温度下同时析出两个一定成分的新的不同同相的过程,称为共析转变; √31、由于共析转变前后相的晶体构造、晶格的致密度小同,所以转变时常伴随着体积的变化,从而引起内心力; ×32、所谓共晶转变,是指在一定的温度下,已结晶的一定成分的同相与剩余的一定成分的液相一起,生成另一新的同相的转变; √33、靠近共晶成分的铁碳合金熔点低,而且凝固温度也较小,故具有良好的铸造性,这类合金适用于铸造; √34、由于奥氏体组织具有强度低、塑性好,便于塑性变形的特点,因此,钢材轧制和锻造多在单一奥氏体组织温度范围内; √33、晶粒的数目越多,境界越多; √34、形变强化是一种重要的金属强化手段; √35、晶界越多晶粒不一定细; √36、滑移是借助位错的移动来实现的; √37、金属弹性变形后其组织和性能将不发生变化; √38、塑性变形会使金属的物理性质发生变化; √39、熔融金属的流动能力称为流动性; √40、晶粒的数目越多,境界越少; ×41、形变强化不是一种重要的金属强化手段; ×42、晶界越多晶粒一定细; ×43、滑移不是借助位错的移动来实现的; ×44、金属弹性变形后其组织和性能将发生变化; ×45、塑性变形会使金属的物理性质发生不变化; ×46、熔融金属的流动能力称为滚动性; ×47、用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻压性能; √48、切削金属材料的难易程度称为切削加工烛能; √49、热处理是改善钠切削加工性能的重要途径; √50、金属在静载荷作用下抵抗塑性变形的能力称为强度; √二、选择题1、拉伸实验时,试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的 A ;A、屈服强度B、抗拉强度C、弹性极限2、疲劳试验时,试样承受的载荷为 A ;A、静载荷B、冲击载荷C、交变载荷3、洛氏硬度C标尺所用的压头是 C ;A、淬硬钢球B、金刚石圆锥体C、硬质合金球4、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为 A ;A、塑性B、硬度C、强度5、用拉伸试验可测定材料的 C 性能指标;A、强度B、硬度C、韧性6、金属抵抗塑性变形和断裂的能力称为 B ;A、硬度B、强度7、拉伸试验可用于测定金属的 A ;A、强度B、硬度8、一般工程图样上常标注材料的 B ,作为零件检验和验收的主要依据;A、强度B、硬度C、塑性9、金属的流动性 B ,收缩率小,表明材料的铸造性能好;A、大B、好C、小10、金属的流动性好,收缩率 C ,表明材料的铸造性能好;A、大B、好C、小11、纯铁在常温下具有 B 的晶格;A、面心立方B、密排六方C、体心立方12、加快冷却速度可 A 过冷度;A、增加B、减小C、小影响13、下列组织中塑性最好的是 B ;A、铁素体B、珠光体C、渗碳体14铁碳合金相图上的ES线,其代号用 C 表示;A、A1B、A3C、Acm15、下列组织中脆性最大的是 C ;A、铁素体B、珠光体C、渗碳体16、下列属于有色金属的是 C ;A、碳素结构钢B、碳素工具钢C、钛合金17、要求高硬度和耐磨性的公具,必选用 B 的钢;A、低碳成分B、高碳成分C、中碳成分18、零件在外力作用下形状和尺寸所发生的变化称为 A ;A、变形B、断裂C、磨损19、零件在外力作用下发生开裂或折断称为 AA、断裂B、变形C、磨损20、因摩擦而使零件尺寸、表面形状和表面质量发生变化的现象称为C ;A、变形B、断裂C、磨损21、 A 载荷:指大小不变或变化过程缓慢的载荷;A、静B、冲击C、交变22、 B 载荷:在短时间内以较高速度作用于零件的载荷;A、静B、冲击C、交变23、 C 载荷:指大小、方向或大小和方向随时间变化周期性变化的载荷;A、静B、冲击C、交变24、金属在外部载荷作用下,首先放生 A 变形;A、弹性B、塑性C、强化25、金属材料都是 B ;A、单晶体B、多晶体C、晶格26、晶界越多,则晶体的塑性变形抗力越 A ;A、大B、小C、不变27、 A 是一种重要的金属强化手段;A、形变强化B、塑性变形C、弹性变形28、材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力称为 B ;A、强度B、塑性C、硬度29、金属材料断后伸长率和断面收缩率越高,其塑性越 A ;A、好B、中C、差30、材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力成为C ;A、强度B、塑性C、硬度31、铁碳合金相图上的PSK线用 B 表示;A、A1B、A3C、Acm32、硬度越高,材料的耐磨性越 A ;A、好B、中C、差33、金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力成为 B ;A、抗拉强度B、疲劳强度C、屈服强度34、机械零件产生疲劳现象的原因是材料表面或 B 有缺陷;A、中间B、内部C、底部35、熔融金属得出流动能力称为 B ;A、收缩性B、流动性C、铸造性36、铸造合金由液态凝固和冷却至温室的过程中,体积和尺寸减小的现象称为 A ;A、收缩性B、流动性C、铸造性37、金属凝固后,内部化学成分和组织不均匀的现象称为 C ;A、流动B、伸缩C、偏析38、用锻压成型方法获得优良锻件的难易程度称为 C 性能;A、焊接B、切削加工C、锻压39、 B 是改善刚切削加工性能的重要途径;A、铸造B、热处理C、焊接40、铁碳合金相图上的GS线用代号 A 表示;A、A1B、A3C、Acm41、铁碳合金相图上的共析线是 C ;A、ACDB、ECFC、PSK42、将含碳量为0、77%的铁碳合金加热到65摄氏度时,其组织为A ;A、珠光体B、奥氏体C、珠光体+渗碳体43、共析钢冷却到PSK线时,要发生共析转变,奥氏体转变为 BA、珠光体+铁素体B、珠光体C、铁素体44、共析钢冷却到GS线时,要从奥氏体中析出 CA、铁素体B、渗碳体C、珠光体45、08F钢的平均含碳量为 A ;A、0、08 %B、0、8 %C、8 %46、下列牌号中,属于优质碳素结构钢的有 B ;A、T8AB、08FC、Q235-A`F47、下列牌号中,属于工具钢的是 C ;A、20B、65MnC、T10A48、选择制造的手工锯条 B 的材料A、T8B、T10C、T1249、选择制造下列零件的材料:齿轮 C ;A、08FB、65MnC、4550、下列排号中,最适合制造车床主轴的是 C ;A、T8B、Q195C、45第三章铁碳合金一、判断题1、固溶体的晶格类型与其溶剂的晶格类型相同; √2、金属化合物晶格类型完全不同于任一组元的晶格类型; √3、金属化合物一般具有复杂的晶体结构; √4、碳在r一Fe中的溶解度比a―Fe中的溶解度低; √5、奥氏体的强度、硬度不高、但具有良好的塑性; √6、渗碳体是铁与碳的混合物; ×7、过共晶白口铸铁的室温组织是低温莱氏体加一次渗碳体; ×8、碳在奥氏体中的溶解度随温度的提高而减小; ×9、渗碳体的性能特点是硬度高、脆性大; √10、奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结果; √11、含碳量为0、15%和0、35%的钢属于亚共析钢,在室温下的组织由珠光体和铁素体组成,所以它们的力学性能相同; ×12、莱氏体的平均含碳量为2、11%; ×13、T10钢中的平均含碳量为10%; ×14、由于锰、硅都是有益元素,适当增加其含量,能提高钢的强度; √15、硫是钢中的有益元素,它能使钢的脆性降低; ×16、碳素工具钢都是优质或高级优质钢,其含碳量一般大于0、7%;√17、Q215钢适用于制造桥梁、船舶等; √18、65Mn等含碳量大于0、6%的碳素钢适用于制造弹簧; √19、铸钢可用于铸造形状复杂、力学性能较高的零件; √20、低碳钢的强度、硬度较低,但塑性、韧性及焊接性能较好;√21、一般情况下,金属的晶粒越细,力学性能越好; √22、奥氏体和铁素体都是碳溶于铁的同溶体; ×23、珠光体是奥氏体和渗碳体组成的机械混合物; √24、共析钢中碳的质量分数为0.77%; √25、由于铸铁中存在过多的渗碳体,其脆性大,所以较少直接使用; ×26、由液体转变为固体的过程都叫结晶; √27、接近共晶成分的合金,一般铸造性能较好; √28、随着过冷度的增加,过冷奥氏体的珠光体型转变产物越来越细,其强度越来越高; ×29、钢中随着碳质龄分数由小到大,渗碳体量逐渐增多,铁素体量逐渐减少,铁碳合金的硬度越来越高,而塑性、韧性越来越低; √30、靠近共晶成分的铁碳合金熔点低,而且凝固温度也较小,故具有良好的铸造性,这类合金适用于铸造; ×31、硅是钢中的有益元素它能使钢的强度和质量; √32、由于奥氏体组织具有强度低、塑性好,便于塑性变形的特点,因此,钢材轧制和锻造多在单一奥氏体组织温度范围内; ×33、磷是钢中的有害杂质,磷能导致钢的冷脆性; √34、磷是钢中的有害杂质,硫能导致钢的冷脆性; ×35、Q235-A.F表示抗拉强度为235Mpa的A级沸腾钢; √36、碳素工具钢都是优质或高级优质钢; ×37、ZG200-400表示该铸造碳钢的屈服强度为200Mpa、而其抗拉强度为400Mpa; √38、除Fe和C外还有其他元素的钢就是合金钢; √10、奥氏体等温转变图可以被用来估计钢的淬透性大小和选择适当的淬火介质12、晶体中的原子在空气是有序排列的; ×39、金属结晶时冷却速度越大,结晶晶粒越细; √40、同溶体的强度一般比构成它的纯金属高; √41、形变强化不是一种重要的金属强化手段; ×42、晶界越多晶粒一定细; ×43、滑移不是借助位错的移动来实现的; ×44、金属弹性变形后其组织和性能将发生变化; ×45、塑性变形会使金属的物理性质发生不变化; ×46、熔融金属的流动能力称为滚动性; ×47、用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻压性能√48、切削金属材料的难易程度称为切削加工烛能; √49、热处理是改善钠切削加工性能的重要途径; √50、金属在静载荷作风下抵抗塑性变形的能力称为强度; √二、选择题1、组成合金的最基本的独立物质称为 B ;A、相B、组元C、组织2、金属发生结构改变的温度称为 A ;A、临界点B、凝定点C、过冷度3、合金发生固溶强化的主要原因是 C ;A、晶格类型发生了变化B、晶粒细化C、晶格发生了畸变4、铁素体为 B 晶格,奥氏体为 A 晶格;A、面心立方B、体心立方C、密排立方5、渗碳体的含碳量为 C %;A、0、77B、2、11C、6、696、珠光体的含碳量为 A %;A、0、77B、2、11C、6、697、共晶白口铸铁的含碳量为 B %;A、2、11B、4、3C、6、698、铁碳合金共晶转变的温度是 B 摄氏度;A、727B、1148C、12279、含碳量为0.77%的铁碳合金,在室温下的组织为 A ;A、珠光体B、珠光体+铁素体C、珠光体+二次渗碳体10、铁碳合金相图上PSK线用 A 表示;A、A1B、A3C、Acm11、铁碳合金相图上的共析线是 C ;A、ACDB、ECFC、PSK12、将含碳量为1、5%的铁碳合金加热到65摄氏度时,其组织为 C ,加热到1100摄氏度时其组织为 B ;A、珠光体B、奥氏体C、珠光体+渗碳体13、亚共析钢冷却到PSK线时,要发生共析转变,奥氏体转变为 A ;A、珠光体+铁素体B、珠光体C、铁素体14、亚共析钢冷却到GS线时,要从奥氏体中析出 B ;A、铁素体B、渗碳体C、珠光体15、08F钢的平均含碳量为 A %;A、0、08B、0、8C、816、下列牌号中,属于优质碳素结构钢的有 B ;A、T8AB、08FC、Q235-A`F17、下列牌号中,属于工具钢的是 C ;A、20B、65MnC、C、T10A18、选择制造锉刀 C 的材料;A、T8B、T10C、T1219、选择制造小弹簧 B 的材料;A、08FB、65MnC、4520、下列排号中,最适合制造车床主轴的是 C ;A、T8B、Q195C、4521、 B 是不能提高淬透性的合金元素;A、铬B、锰C、钴22、铸铁中强烈阻碍石墨化的元素是 C ;A、碳B、硅C、锰23、根据Fe-Fe3相图可以看出钢的熔化与浇注温度都要比铸铁A ;A、低B、高C、相当24、 C 是指一定成分的液态合金,在一定的温度下同时结晶出两种不同同相的转变;A、匀晶B、共晶C、共析25、变质处理的目的是 A ;A、细化晶粒B、改变晶体结构C、改善治炼质晕,减少杂26、钢的淬火加热温度都应在 A 奥氏体区;A、单相B、多相C、双相27、奥氏体在A1线以上是 A 相;A、稳定相B、不稳定相C、半稳定相28、正火工件出炉后,可以堆积在 B 空冷A、潮湿处B、干燥处C、阴冷处29、等温转变可以获得A ;A、马氏体B、贝氏体C、渗碳体30、对过烧的工件可以用A 或 B 的返修办法来消除A、正火B、退火C、回火31、对于淬火温度过高而造成淬火硬度不足的工件,可在较低温度下重新 A 进行补救;A、淬火B、回火C、正火32、决定钢淬硬性高低的主要因素是钢的 B ;A、含锰量B、含碳量C、含硅量33、渗碳零件一般需要选择 A 碳成分的钢;A、高B、中C、底34、 C 都是硬而脆的相;A、贝氏体B、奥氏体C、马氏体35、淬火后的钢一般需要进行及时 B ;A、正火B、退火C、回火36、钢的最高淬火硬度,只要取决于钢中 B 的含碳量、A、贝氏体B、奥氏体C、渗碳体37、完全退火不适用于 C ;A、低碳钢B、中碳钢C、高碳钢38、钢回火的加热温度在 A 以下,因此在回火过程中无组织变化;A、Ac1B、A C2C、A139、 A 组织具有良好的综合机械性能;A、上贝氏体B、下贝氏体40、钢 B 后,无需淬火既有很高的硬度及耐磨性;A、渗碳B、渗氮C、渗透41、钢的晶粒因过热而粗化时,就有 B 倾向;A、变硬B、变脆C、变软42、 C 是日前广泛应用于碳钢和碳合金钢的铸、蚪、轧制件等的退火工艺;A、球化退火B、去应力退火C、完全退火43、45钢的含碳量是;A、45%B、4.5%C、0.45%44、 A 具有较高的强度、硬度和较好的塑性、韧性、A、贝氏体B奥氏体、C渗碳体、45、淬硬性是指在规定条件下,决定钢材淬硬深度和 C 分布的特性;即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力;A、深度B、脆度C、硬度46、合金钢由于合金元素的加入,提高了钢的 C ,因此和碳钢相比显著的减少了淬火引起的变形;A、韧性B、硬度C、屈服强度47、由于正火较退火冷却速度快,过冷独度大,转变温度较低,获得组织较细,因此同一种钢, A 要比 B 的强度和硬度高;A、正火B、退火C、回火48、对过烧的工件可以用 C 或退火的返修办法来消除;A、淬火B、回火C、正火49、对于火性敏感的材料,可以采用快冷的方式用 A 或 B 冷,以避免发生脆性;A、水B、油C、冰50、铁碳合金的组织可分为 C 大类;A、3B、4C、5第四章钢的热处理一、判断题1.实际加热时的临界点总是低于像图上的临界点; ×2.珠光体向奥氏体转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的;√3.渗透性好的钢,淬火后温度一定高; ×4.淬火后的钢,回火时随温度的变化组织会发生不同的转变;√5.下贝氏体是热处理后一种比较理想的组织; √6.马氏体组织是一种非稳定的组织; ×7.A1线以下仍未转变的奥氏体称为残余奥氏体; ×8.珠光体、索氏体、屈氏体都是片层状的铁素体和渗碳体混合物所以他们的力学性能相同; √9.贝氏体具有较高的强度、硬度和较好的塑性、韧性; √10.钢的晶粒因过热而粗化时,就有变脆倾向; √11.索氏体和回火索氏体的性能没有多大的区别; ×12.完全退火不适用于高碳钢; √13.在去应力退火过程中,刚的组织不发生变化; √14、钢的最高淬火硬度,只要取决于钢中奥氏体的含碳量;√15、淬火后的钢其回火温度越高,回火后的强度和硬度也越高; ×16、钢回火的加热温度在Ac1以下,因此在回火过程中无组织变化;√17、感应加热表面淬火,淬硬层深度取决于电流频率;频率越低,淬硬层越浅;反之频率越高,硬层越深; ×18、钢渗氮后,无需淬火既有很高的硬度及耐磨性; √19、高速钢的热硬性可达600℃,常用于制造切削速度较高的刀具,且在切削时能长期保持刀口锋利,故又称锋钢; √20、白口铸铁中的碳绝人多数足以渗碳体的形式存在,所以其具有高硬度、抗磨性和低脆性; √21、在切削加工前先排预先热处理,一般说来低碳钢采用正火,而高碳钢及合金钢正火硬度太高,必须采用退火; √22、一般清况下碳钢淬火用油,合金钢淬火用水; ×23、双介质淬火就是将钢奥氏体化历,先浸入一种冷却能力弱的介质,在钢件还未达到该淬火介质温度之前即取出,马上浸入另一种冷却能力强的介质中冷却; √24、下贝氏体组织具有良好的综合机械性能; √25、马氏体都是硬而脆的相; √26、等温转变可以获得马氏体,连续冷却可以获得贝氏体;√27、消除过共析钢中的网状渗碳体可以用完全退火; ×28、对于火性敏感的材料,可以采用快冷的方式用水或油冷,以避免发生脆性; √29、钢的淬火加热温度都应在单相奥氏体区; √30、淬火冷却速度越大,钢淬火后的硬度越高,因此淬火的冷却速度越快越好; ×31、钢中合金元素越多,淬火历硬度越高; ×32、淬火后的钢一般需要进行及时退火; √33、渗碳零件一般需要选择低碳成分的钢; √34、钢的淬火温度越高,得到的硬度越高、韧性越低; ×35、淬透性是钢在理想条件下进行淬火所能达到的最高硬度的能力; ×36、淬硬性是指在规定条件下,决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性;即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力; √37、决定钢淬硬性高低的主要因素是钢的含碳量; √38、淬火后硬度高的钢,淬透性就高;而硬度低的钢也可能具有很高的淬透性; √39、完全退火是日前广泛应用于碳钢和碳合金钢的铸、轧制件等的退火工艺; ×40、等温球化退火是主要适用于共析钢和过共析钢的退火工艺;√41、去心力退火的温度通常比最后一次退火高20-30℃,以免降低硬度及力学性能; √42、正火工件出炉后,可以堆积在潮湿处空冷; ×43、对于淬火温度过高而造成淬火硬度不足的工件,可在较低温度下重新淬火进行补救; √44、碳钢及合金钢一般采用完全退火或等温球化退火,获得铁索体加片状或球状珠光体组织; ×45、对过烧的工件可以用正火或退火的返修办法来消除; √46、合金钢由于合金元素的加入,提高了钢的屈服强度,因此和碳钢相比显著的减少了淬火引起的变形; √47、对于淬火温度过高而造成淬火硬度不足的工件,可在较低温度。
《金属材料与热处理》教材习题答案作者:陈志毅绪论1.金属材料与热处理是一门怎样的课程?答:金属材料与热处理这门课程的内容主要包括金属材料的基本知识、金属的性能、金属学基础知识和热处理的基本知识等。
2.什么是从属与从属材料?答:所谓金属是指由单一元素构成的具有特殊的光泽、延展性、导电性、导热性的物质。
如金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。
而合金是指由一种金属元素与其它金属元素或非金属元素通过熔炼或其它方法合成的具有金属特性的材料,所以金属材料是金属及其合金的总称,即指金属元素或以金属元素为主构成的,并具有金属特性的物质。
3.怎样才能学好金属材料与热处理这门课程?答:金属材料与热处理是一门从生产实践中发展起来,又直接为生产服务的专业基础课,具有很强的实践性,因此在学习时应结合生产实际,弄清楚重要的概念和基本理论,按照材料的成分和热处理决定其组织,组织决定其性能,性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆;认真完成作业和实验等教学环节,就完全可以学好这门课程的。
第一章金属的结构与结晶1.什么是晶体和非晶体?它们在性能上有什么不同?想一想,除了金属,你在生活中还见过哪些晶体?答:原子呈有序、有规则排列的物质称为晶体;而原子呈无序、无规则堆积状态的物质称为非晶体。
晶体一般具有规则的几何形状、有一定的熔点,性能呈各向异性;而非晶体一般没有规则的几何形状和一定的熔点,性能呈各向同性。
生活中常见的食盐、冰糖、明矾等都有是典型的晶体。
2.什么是晶格和晶胞?金属中主要有哪三种晶格类型?它们的晶胞各有何特点?答:假想的能反映原子排列规律的空间格架,称为晶格。
晶格是由许多形状、大小相同的小几何单元重复堆积而成的。
我们把其中能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元称为晶胞。
金属中主要有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格等三种晶格类型,体心立方晶格的晶胞是一个立方体,原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心;面心立方晶格的晶胞也是一个立方体,原子位于立方体的八个顶点和立方体六个面的中心;密排六方晶格的晶胞是一个正六棱柱,原子除排列于柱体的每个顶点和上、下两个底面的中心外,正六棱柱的中心还有三个原子。
第一章金属材料基础知识1、什么是强度?材料强度设计的两个重要指标分别是什么?2、什么是塑性?塑性对材料的使用有何实际意义?3、绘出简化后的Fe-Fe3C相图。
4、根据Fe-Fe3C相图,说明下列现象的原因。
(1)含碳量1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高。
(2)一般要把钢材加热到1000~1250℃高温下进行锻轧加工。
(3)靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好。
5、随着含碳量的增加,钢的组织性能如何变化?6、铁碳相图中的几个单相分别是什么?其本质及性能如何?第二章钢的热处理原理1、何谓奥氏体?简述奥氏体转变的形成过程及影响奥氏体晶粒长大的因素。
奥氏体晶粒的大小对钢热处理后的性能有何影响?2、什么是过冷奥氏体与残余奥氏体。
3、为什么相同含碳量的合金钢比碳素钢热处理的加热温度要高、保温时间要长?4、画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。
并标出:(1)各区的组织和临界点(线)代表的意义;(2)临界冷却曲线;,S,T+M组织的冷却曲线。
(3)分别获得M、P、B下5、什么是第一类回火脆性和第二类回火脆性?如何消除?6、说明45钢试样(Φ10mm)经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织:700℃,780℃,860℃,1100℃。
7、马氏体的本质是什么?它的硬度为什么很高?是什么因素决定了它的脆性?8、简述随回火温度升高,淬火钢在回火过程中的组织转变过程与性能的变化趋势。
第三章钢的热处理工艺1、简述退火的种类、目的、用途。
2、什么是正火?正火有哪些应用?3、什么是淬火,淬火的主要目的是什么?4、什么是临界冷却速度?它与钢的淬透性有何关系?5、什么是表面淬火?表面淬火的方法有哪几种?表面淬火适应于什么钢?简述钢的表面淬火的目的及应用。
6、有一具有网状渗碳体的T12钢坯,应进行哪些热处理才能达到改善切削加工性能的目的?试说明热处理后的组织状态。
7、简述化学热处理的几个基本过程。
渗碳缓冷后和再经淬火回火后由表面到心部是由什么组织组成?8、什么是钢的淬透性和淬硬性?影响钢的淬透性的因素有哪些?如何影响?9、过共析钢一般在什么温度下淬火?为什么?10、将共析钢加热至780℃,经保温后,请回答:(1)若以图示的V1、V2、V3、V4、V5和V6的速度进行冷却,各得到什么组织?(2)如将V1冷却后的钢重新加热至530℃,经保温后冷却又将得到什么组织?力学性能有何变化?11、甲、乙两厂生产同一种零件,均选用 45 钢,硬度要求 220 ~ 250HBS 。
金属材料与热处理(少学时)(第二版)答案绪论一、填空题(将正确答案填写在横线上)1.材料能源信息2.40多万 5%左右金属3.石器青铜器铁器水泥钢铁硅新材料4.成分热处理金属材料性能5. 成分热处理用途二、简答题1.答:为了能够正确的认识和使用金属材料,合理地确定不同金属材料的加工方法,充分发挥它们的作用,我们必须比较深入地学习有关金属材料的知识。
2.答:第一章金属材料及其性能§1-1 金属材料的基本知识一、填空题(将正确答案填写在横线上)1.合金金属特性2.黑色金属有色金属3. 静冲击交变4. 弹性塑性5.使用性能工艺性能二、选择题(将正确答案的序号填在括号内)1.A2.B3. C三、名词解释1. 答:弹性变形是指外力消除后,能够恢复的变形;塑性变形是指外力消除后,无法恢复的永久性的变形。
2.答:物体受外力作用后所导致物体内部之间的相互作用力称为内力。
单位横截面积上的内力称为应力。
四、简答题1.答:(略)2.金属材料是如何分类的?答:金属材料种类繁多,通常分为黑色金属和有色金属两大类。
黑色金属指铁、锰、铬及其合金,而把除铁、锰、铬以外的其他金属及合金称为有色金属(或××合金)。
另外,通常将硬质合金也作为一个类别来单独划分。
§1—2金属材料的力学性能一、填空题(将正确答案填写在横线上)1.强度塑性硬度冲击韧性疲劳强度2.抗拉强度抗压强度抗扭强度抗弯强度抗剪强度3.静永久(塑性)变形断裂4.断后伸长率(A)断面收缩率(Z)5.硬度6.布氏硬度洛氏硬度维氏硬度7.试验力测量表面压痕直径8.平均压力 HBW9.冲击不破坏10. 107 108二、判断题(正确的打“√”,错误的打“×”)1. ×2. ×3. ×4. √5. √6. √7. √8. √9. √10. √三、选择题(将正确答案的序号填在括号内)1.C2.A3. A4. A5.C四、名词解释1.答:屈服强度是金属材料呈现屈服现象时,材料发生塑性变形而力不增加的应力点,用R eL表示。
金属材料与热处理习题册答案绪论填空题1.成分组织热处理性能2.光泽延展性导电性导热性合金3.成分热处理性能性能思考题答:机械工人所使用的工具、刀、夹、量具以及加工的零件大都是金属材料,所以了解金属材料与热处理的相关知识。
对我们工作中正确合理地使用这些工具;根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数;选择适当的切削用量;正确选择改善零件工艺性能的方法等都具有非常重要的指导意义。
第一章金属的结构与结晶填空题1.非晶体晶体晶体2.体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方3.晶体缺陷间隙空位置代刃位错晶界亚晶界4.无序液态有序固态5.过冷度6.冷却速度冷却速度低7.形核长大8.强度硬度塑性9.固一种晶格另一种晶格判断题1.√2.×3.×4.×5.×6.√7.√8.√9.√10.√11.×12.√13.√14.×15.√选择题1.A2.C B A名词解释1.答:晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架;晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。
2.答:只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体;由很多的小晶体组成的晶体称为多晶体。
思考与练习1.冷却曲线上有一段水平线,是说明在这一时间段中温度是恒定的。
结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程,所以在结晶时会放出一定的结晶潜热,结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡,所以纯金属结晶是在恒温下进行的。
2.生产中常用的细化晶粒的方法有:增加过冷度、采用变质处理和采用变质处理等。
金属结晶后,一般是晶粒愈细,强度、硬度愈高,塑性、韧性也愈好,所以控制材料的晶粒大小具有重要的实际意义。
3.(1)金属模浇铸的晶粒小于砂型浇铸的晶粒(2)铸成薄件的晶粒小于铸成厚件的晶粒(3)浇铸时采用振动的晶粒小于不采用振动的晶粒4.味精、冰糖、云母、食盐及各类金属均是晶体。
5.(略)6.反复弯折处逐渐变硬,弯折越来越困难直至断裂。
第一章金属及合金的晶体结构一、名词解释:1.晶体:原子(分子、离子或原子集团)在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2.非晶体:指原子呈不规则排列的固态物质。
3.晶格:一个能反映原子排列规律的空间格架。
4.晶胞:构成晶格的最基本单元。
5.单晶体:只有一个晶粒组成的晶体。
6.多晶体:由许多取向不同,形状和大小甚至成分不同的单晶体(晶粒)通过晶界结合在一起的聚合体。
7.晶界:晶粒和晶粒之间的界面。
8.合金:是以一种金属为基础,加入其他金属或非金属,经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
9.组元:组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
10.相:金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
11.组织:用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。
12.固溶体:合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
二、填空题:1.晶体与非晶体的根本区别在于原子(分子、离子或原子集团)是否在三维空间做有规则的周期性重复排列。
2.常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。
3.实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
4.根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同,固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
5.置换固溶体按照溶解度不同,又分为无限固溶体和有限固溶体。
6.合金相的种类繁多,根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。
7.同非金属相比,金属的主要特征是良好的导电性、导热性,良好的塑性,不透明,有光泽,正的电阻温度系数。
8.金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
9.位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错,多余半原子面是刃型位错所特有的。
10.在立方晶系中,{120}晶面族包括(120)、(120)、(102)、(102)、(210)、(210)、(201)、(201)、(012)、(012)、(021)、(021)、等晶面。
《金属材料学》习题第一章金属材料的性能1.在设计机械零件时多用哪两种强度指标?为什么?2.在设计刚度好的零件,应根据何种指标选择材料。
采用何种材料为宜?材料的E越大,其塑性越差,这种说法是否正确?为什么?3.常用的硬度试验方法有几种?其应用范围如何?这些方法测出的硬度值能否进行比较?4.标锯不相同的伸长率能否进行比较?为什么?5.反映材料的受冲击载荷的性能指标是什么?不同条件下测得的这种指标能否比较?怎样应用这种性能指标?6.疲劳破坏是怎样形成的?提高零件疲劳寿命的方法有哪些?为什么表面粗糙和零件尺寸增大能使材料的疲劳强度值减小?7.断裂韧度是表明材料何种性能的指标?为什么要求在设计零件时考虑这种指标?第二章金属的结构与结晶1.解释下列名词:晶体,非晶体,金属键;晶格,晶胞,晶格常数,致密度,配位数;晶面指数,晶向指数;晶体的各向异性,同素异构(晶)转变;点缺陷,线缺陷,面缺陷,亚晶粒,亚晶界,位错;单晶体,多晶体;过冷度,形核率,成长率,自由能差;变质处理,变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种?它们的原子排列和晶格常数有什么特点?α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构?3.已知Cu的原子直径为,求Cu的晶格常数,并计算1mm3Cu中的原子数。
4.在立方晶体结构中,一平面通过y=1/2、z=3并平行于X轴,它的晶面指数是多少?试绘图表示。
5.在面心立方晶格中,哪个晶面和晶向的原子密度最大?6.为何单晶体具有各向异性,而多晶体在一般情况下不显示出各向异性?7.过冷度与冷却速度有何关系?它对金属结晶过程有何影响?对铸件晶粒大小有何影响?8.金属结晶的基本规律试什么?晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响?9.在铸造生产中,采用哪些措施控制晶粒大小?在生产中如何应用变质处理?举例说明。
10.简述铸钢锭的组织和缺陷。
11.为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区?而铜锭、铝锭往往希望扩大柱状晶区?12.如果其他条件相同,试比较在下列铸造条件下,铸件晶粒的大小:(1)金属模浇注与沙模浇注;(2)高温浇注与低温浇注;(3)铸成薄件与铸成厚件;(4)浇注时采用震动与不采用震动。
第四单元铁碳合金相图一、名词解释1. 铁素体铁素体是指α-Fe或其内固溶有一种或数种其他元素所形成的晶体点阵为体心立方的固溶体,用符号F(或α)表示。
2.奥氏体奥氏体是指γ-Fe内固溶有碳和(或)其它元素所形成的晶体点阵为面心立方的固溶体,常用符号A(或γ)表示。
3.珠光体珠光体是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的,其立体形状为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相组织。
或珠光体是铁素体(软)和渗碳体(硬)组成的机械混合物。
4.莱氏体莱氏体是指高碳的铁基合金在凝固过程中发生共晶转变时所形成的奥氏体和碳化物渗碳体所组成的共晶体。
5.渗碳体渗碳体是指晶体点阵为正交点阵、化学成分近似于Fe3C的一种间隙式化合物。
6. 铁碳合金相图合金状态图是表示在极缓慢冷却(或加热)条件下,不同化学成分的合金,在不同温度下所具有的组织状态的一种图形。
7.低温莱氏体在727℃以下的莱氏体称为低温莱氏体(L′d),或称变态莱氏体。
二、填空题1.分别填出下列铁碳合金组织的符号:奥氏体 A ;铁素体 F ;渗碳体Fe3C ;珠光体P ;高温莱氏体Ld ;低温莱氏体L′d 。
2.珠光体是由 F 和Fe3C 组成的机械混合物。
3.莱氏体是由 A 和Fe3C 组成的机械混合物。
4.奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达2.11% ,在727℃时碳的质量分数为0.77% 。
5.根据室温组织的不同,钢分为三种,其中亚共析钢,其室温组织为 F 和P ;共析钢,其室温组织为P ;过共析钢,其室温组织为P 和Fe3C II。
6.碳的质量分数为0.77% 的铁碳合金称为共析钢,当加热后冷却到S点( 727℃)时会发生共析转变,从奥氏体中同时析出 F 和Fe3C 的混合物,称为P 。
7.奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为Ld ,其碳的质量分数为 4.3% 。
8.亚共晶白口铸铁碳的质量分数为2.11%<ωC<4.3% ,其室温组织为P+ Ld’+ Fe3C II。
2 一堆钢材由于混杂,不知道化学成分,现抽出一根进行金相分析,其组织为铁素体加珠光体,其中珠光体的面积大约占40%,由于珠光体与铁素体的比容相近,可用显微组织中珠光体与铁素体的面积百分数替代二者的重量百分数,试估算该钢材的含碳量。
答:由于二者比容相近,可用面积百分数代替质量百分数,那么该刚才中珠光体质量占40%,铁素体质量占60%。
根据杠杆定律可知该刚才的碳含量为:
W C%= 0.0218%+(0.77-0.0218)%×40%=0.321%
3 已知珠光体的HBS=180,δ=20%,铁素体的HBS=80,δ=50%,试计算含碳量为0.45%的碳钢的硬度和伸长率。
(提示:合金的性能值大约是它的各组织组成物的性能值与它的各组织组成物在合金中的含量的乘积和,或称为加权平均值)。
答:根据杠杆定律,含碳量为0.45%的碳钢室温组织为珠光体和铁素体。
他们的质量分数为W F%=(0.77-0.45)/(0.77-0.0218)=42.77%
W P%=1-W F%=57.23%
因此,它的硬度HBS=180×57.23%+80×42.77%=137.23
它的延伸率δ=20%×57.23%+50%×42.77%=137.23=32.8%
4 何谓共析转变和共晶转变?写出它们的反应式
答:共析转变由某一固相同时转变成两种不同的固相的转变,反应式γ→α+β
共晶转变由某一液相同时转变成两种不同的固相的转变,反应式L→α+β
5 指出下列名词的主要区别:一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体。
答:一次渗碳体:在共晶转变之前,直接从液相中结晶出来的渗碳体
二次渗碳体:在共析转变之前,直接从奥氏体中析出渗碳体
三次渗碳体:从过饱和铁素体中析出的渗碳体
共晶渗碳体:在共晶点附近,经过共晶反应得到的渗碳体
共析渗碳体:在共析点附近,经过共析反应得到的渗碳体
6 Si、Mn、S、P对碳钢性能有何主要影响?碳钢分类及编号方法。
答:硅和锰是脱氧剂,冷却后溶于铁素体中,形成固溶体,提高碳钢的强度和硬度。
含量不高时,提高钢的塑性和韧性,含量太高时将降低其塑性和韧性。
此外,锰还是脱硫剂,很大程度上消除硫的有害影响。
硫是碳钢中有害元素,引起钢在热加工时开裂,在铸造应力作用下产生热裂纹,也会使焊缝中产生热裂纹。
焊接时产生SO2气体,还使焊缝产生气孔和缩松。
但硫能提高钢的切削性能。
磷是有害元素,在钢中具有很高的溶解度,具有很强的固熔强化作用,使钢的强度、硬度显著提高,韧性明显降低。
磷还具有严重的偏析倾向,在铁素体和奥氏体中扩散速度小,难以用热处理方法消除。
磷可以提高钢的切削性能,与铜一起可以提高钢的耐大气腐蚀能力。
按钢中的含碳量,碳素钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
按合金元素的多少分为低合金钢、中合金钢和高合金钢。
按用途可分为结构钢、工具钢和特殊用钢。
按退火状态的组织可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢和莱氏体钢;按正火组织可分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢;按室温时的显微组织可分为铁素体钢、奥氏体钢和双相钢。
编号方法:对于结构用钢采用Q+屈服点数值+质量。
质量由A到E,磷硫含量降低,钢的质量提高。
碳素工具钢采用T+数字,数字表示千分之几的含碳量。
合金结构钢的牌号由三部分组成:数字+合金元素符号+数字。
前面的两位数字表示碳含量的万分之几,合金元素后面的数字表示合金元素的平均含量,以百分之几表示。
7 教材4-1,4-2, 4-4,4-6
4-1 Wc=0.6%的铁碳合金属于亚共析钢。
冷却曲线和组织示意图略。
室温下的相组成为:铁素体和渗碳体。
铁素体含量为(6.69-0.6)/(6.69-0.0218)=91.3%
渗碳体含量为8.7%。
室温下的组织为先共析铁素体和珠光体组织。
其中先共析铁素体组织含量为(0.77-0.6)/(0.77-0.0218)=22.7%,珠光体组织含量为1-22.7%=77.3%
4-2 Wc=3.5 %的铁碳合金属于亚共晶白口铁,冷却曲线和组织示意图略。
室温下相组成为:铁素体和渗碳体。
其中铁素体含量为(6.69-3.5)/(6.69-0.0218)=47.8%
渗碳体含量为52.2%。
室温下的组织为先共析渗碳体和珠光体组织。
其中先共析渗碳体组织含量为(3.5-0.77)/(6.69-0.77)=46.96%,珠光体组织含量为1-22.7%=53.04%
4-4莱氏体中共晶渗碳体含量(4.3-2.11)/(6.69-2.11)=47.8%
二次渗碳体含量(2.11-0.77)/(6.69-0.77)×(1-47.8%)=11.8%
共析渗碳体含量(0.77-0.0218)/(6.69-0.0218) ×(1-47.8%-11.8%)=4.5%
4-6铁碳合金在室温下的组织构成如下图所示。
当Wc%<0.0218时是铁素体组织,组织较软,强度较低,塑性较好。
0.0218%<Wc%<0.77%时是先共析铁素体和珠光体组织,随着珠光体的增多,强度硬度逐渐升高,塑性韧性下降。
当Wc%=0.77%时,其性能就是珠光体性能,强度硬度较高,塑性较差。
在过共析钢0.77%<Wc%<2.11%中,组织为珠光体和二次渗碳体组织,在含碳量接近1%时,强度达到最高值,此后随着含碳量的增加,由于脆性相Fe3C形成连续网络,强度下降,脆性增加,而硬度继续增大。
亚共晶白口铁的成分2.11%<Wc%<4.3%,组织为珠光体、二次渗碳体和变态莱氏体,共晶白口铁为变态莱氏体,过共晶白口铁 4.3%<Wc%<6.69%为一次渗碳体和变态莱氏体组织,在白口铁中,渗碳体逐渐增多,脆性很大,强度很低,硬度不断增加。
12 默写画出简化的铁碳相图:
①写出主要点(P、Q、S、E、C)、线(PK、EF、PQ、ES)的意义;
②标出亚共析钢、共析钢、过共析钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁室温下的平衡组织;
③运用杠杆定律计算0.4%C、1.0%C的钢中先共析相和珠光体的相对重量。
有一碳素钢退火后在室温下测得先共析相占5%,求该钢的成分;
④钢中最重要的强化元素是什么?说明含碳量对退火钢机械性能的影响规律,解释原因。
⑤为什么绑扎物体一般用镀锌低碳钢丝,而起重机调重物用60、65、70、76等钢制成的钢丝。
答:(1)如图所示。
P为共析温度下铁素体中碳的最大的固溶度。
Q为室温下铁素体中碳的固溶度。
S共析点。
E碳在奥氏体钢中的最大固溶度。
C共晶点。
PK为共析线,改线上的点都会发生共析反应。
EF线为共晶线,该线上的点都会发生共晶反应,PQ线为碳在铁素体中的溶解度曲线,ES线为碳在奥氏体中的溶解度曲线。
(2)亚共析钢的平衡组织为先共析铁素体和珠光体;共析钢的平衡组织为珠光体;过共析钢的平衡组织为二次渗碳体和珠光体;亚共晶钢的平衡组织为二次渗碳体、珠光体和变态莱氏体;共晶体的平衡组织为变态莱氏体;过共晶钢的平衡组织为一次渗碳体和变态莱氏体。
(3)0.4%C钢:先共析铁素体:W F=(0.77-0.4)/(0.77-0.0218)=49.45%,Wp=1-W F=51.55%。
1.0%C钢先共析渗碳体W Fe3C=(1.0-0.77)/(6.69-0.77)=38.85%,Wp=1-WFe3C=61.15%
若先共析相位铁素体,则钢的成分为0.77-(0.77-0.0218)×5%=0.73%
若先共析相为渗碳体,则钢的成分为0.77+(6.69-0.77)×5%=1.03%
(4)钢中最重要的强化元素是碳,在亚共析钢中,随着含碳量的增加,珠光体逐渐增多,强度硬度升高,韧性塑性下降。
当碳量达到0.77%时,其性能就是珠光体性能,强度硬度较高,塑性较差。
在过共析钢中,在含碳量接近1%时,强度达到最高值,此后随着含碳量的增加,由于脆性相Fe3C形成连续网络,强度下降,脆性增加,而硬度继续增大。
(5)因为捆绑物体的钢丝要求具有良好的塑性和适当的强度,低碳钢正好满足这些要求。
镀锌能降低低碳钢化学腐蚀。
起重机调重物需要强度高和塑性适中的材料,珠光体组织的性能正好满足要求,所以选用共晶点附近的60、65、70、76钢。