第4章金属材料热处理
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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。
金属材料与热处理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。
( √)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。
金属材料热处理方法有几种?各有什么特点?金属材料热处理方法有退火、谇火及回火,渗碳、氮化及氰化等。
(1) 退火处理退火处理按工艺温度条件的不同,可分为完全退火、低温退火和正火处理。
①完全退火是把钢材加热到Ac3 (此时铁素体开始溶解到奥氏体中,指铁碳合金平衡图中Ac3,即临界温度)以上20〜30℃,保温一段时间后,随炉温缓冷到400〜500(,然后在空气中冷却。
完全退火适用于含碳量小于0.83%的铸造、锻造和焊接件。
目的是为了通过相变发生重结晶,使晶粒细化,减少或消除组织的不均匀性,适当降低硬度,改善切削加工性,提高材料的韧性和塑性,消除内应力。
② 低温退火是一种消除内应力的退火方法。
对钢材进行低温退火时.先以缓慢速度加热升温至500〜600匸,然后经充分的保温后缓慢降温冷却。
低温退火(消除内应力退火)主要适用于铸件和焊接件,是为了消除零件铸造和焊接过程中产生的内应力,以防止零件在使用工作中变形。
采用这种退火方法,钢材的结晶组织不发生变化。
③ 正火是退火处理中的一种变态,它与完全退火不同之处在于零件的冷却是在静止的空气中,而不是随炉缓慢降温冷却。
正火处理后的晶粒比完全退火更细,增加了材料的强度和韧性,减少内应力,改善低碳钢的切削性能。
正火处理主要适合那些无需调质和淬火处理的一般零件和不能进行淬火和调质处理的大型结构零件。
正火时钢的加热温度为753〜900°C。
(2) 淬火及回火处理淬火可分整体淬火和表面淬火,淬火后的钢一般都要进行回火。
回火是为了消除或降低淬火钢的残余应力,以使淬火后的钢内纟且织趋于稳定。
钢材淬火后为了得到不同的硬度,回火温度可采用几种温度段。
① 淬火后低温回火目的是为了降低钢中残余应力和脆性、而保持钢淬火后的高硬度和耐磨性,硬度在HRC58〜64范围内。
适合于各种工具、渗碳零件和滚动轴承。
回火温度为150〜250匸。
② 淬火后中温回火目的是为了保持钢材有一定的韧性、在此基础上提高其弹性和屈服极限。
金属材料热处理技术手册第一章:引言金属材料热处理技术是一种通过加热、保温和冷却等步骤来改变金属材料的组织和性能的方法。
本手册旨在向读者介绍金属材料热处理技术的基本原理和常用方法,并提供实际操作指导。
第二章:金属材料热处理基础知识2.1 金属材料组织与性能的关系金属材料的组织对其性能有着重要影响。
不同的组织状态会导致材料具有不同的力学性能、耐腐蚀性以及导电导热性能。
热处理可以改变金属材料的晶格结构和相对应的组织状态,从而调控其性能。
2.2 热处理工艺的分类热处理工艺可分为退火、淬火、回火、时效等多种类型。
每种类型的热处理工艺都有不同的加热温度、保温时间和冷却速率等操作要求,以达到预期的效果。
第三章:常见金属材料热处理工艺3.1 碳钢的热处理碳钢是最常见的金属材料之一,其常见的热处理工艺包括正火、球化退火和淬火等。
不同的热处理工艺可以使碳钢材料获得不同的硬度和延展性。
3.2 不锈钢的热处理不锈钢是一类具有高耐腐蚀性的金属材料,其常见的热处理工艺包括固溶处理、时效处理和回火等。
这些工艺可以调整不锈钢材料的抗拉强度和耐腐蚀性能。
3.3 铝合金的热处理铝合金具有轻质、良好的导热性和机械性能等特点,在航空、汽车等领域得到广泛应用。
其常见的热处理工艺包括固溶处理、时效处理和淬火等,这些工艺可以提高铝合金材料的强度和硬度。
第四章:热处理设备与工艺控制4.1 热处理设备的分类热处理设备可以分为电阻炉、盐浴炉、气体炉等多种类型。
不同的热处理设备适用于不同的金属材料和工艺要求。
本节将介绍各种热处理设备的特点和适用范围。
4.2 热处理工艺控制热处理过程中的温度、时间和冷却速率等参数的控制对最终的热处理效果至关重要。
本节将介绍热处理工艺控制的方法和技巧,以确保热处理的准确性和可重复性。
第五章:热处理质量控制与检测5.1 热处理质量控制热处理质量控制包括原材料的质量控制、热处理过程的控制和成品的质量检测等。
本节将介绍如何建立有效的质量控制体系,以确保热处理的质量。
金属热处理技术手册
摘要:
本手册旨在对金属热处理技术进行全面而系统的介绍和总结。
内容
包括金属热处理的基本原理、分类、工艺流程、设备及技术等方面的
知识点。
希望能为金属材料加工及相关从业人员提供参考和实用指导。
第一章金属热处理的基本原理
金属热处理是指加热金属材料,将其保持在一定温度下并进行适当
冷却后得到期望的金属组织和性能的过程。
这一过程可以改善金属的
塑性、韧性、抗疲劳性、耐腐蚀性和耐热性能等特点。
第二章金属热处理的分类
金属热处理的分类按材料性质不同而异,主要包括调质、退火、正火、淬火等不同的热处理类型,各种类型的热处理都会在一定程度上
改变材料的性质和组织结构。
第三章金属热处理的工艺流程
金属热处理的工艺流程包括加热、保温、降温、处理等过程。
在这
一过程中,需要注意合理控制加热和冷却速率,保证金属组织均匀性
和性能等要素的达成。
第四章金属热处理的设备
金属热处理的设备通常包括热处理炉、热处理钢罐、加热炉、降温设备、炉具等。
其中,炉具的种类和质量直接决定着金属热处理成品的质量水平和工艺效率。
第五章金属热处理的技术
金属热处理的技术主要包括热处理工艺、工艺参数和环境因素等,其中前两者直接决定了金属组织和性能的变化方向和程度。
结论:
金属热处理作为一项重要的金属材料加工技术,一直以来受到广泛的关注和应用。
本手册对于金属热处理技术的全面系统介绍和总结,期望能为从事金属热处理的相关从业人员提供参考和实用指导,使其能更好地从事相关工作,提高工作效率和成果质量。
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。
金属材料热处理金属材料热处理是指通过控制金属材料在一定温度下的加热和冷却过程,改变其组织结构和性能的方法。
这种处理方法在金属材料制备和加工过程中起着至关重要的作用。
下面是关于金属材料热处理的一些相关内容的介绍。
1.热处理的目的金属材料热处理的主要目的是改变金属材料的组织结构和性能,使其达到特定的要求。
具体包括以下几个方面:(1)改变金属材料的晶粒尺寸和形态,以调整材料的强度、硬度和韧性等力学性能。
(2)改变金属材料的相组成和比例,以提高材料的耐腐蚀性能和耐磨损性能。
(3)改变金属材料的残余应力状态,以提高材料的机械性能和使用寿命。
(4)改变金属材料的导电性、磁性和热传导性等电磁性能,以满足特定的工程要求。
2.常用的热处理方法金属材料热处理中常用的方法包括退火、正火、淬火和回火等。
其基本原理如下:(1)退火:将金属材料加热到一定温度,在恒温下保温一段时间,然后缓慢冷却,以改善材料的塑性、韧性和可加工性等性能。
(2)正火:将金属材料加热到一定温度,保温一段时间,然后快速冷却,以提高材料的硬度和强度等力学性能。
(3)淬火:将金属材料加热到一定温度,保温一段时间,然后快速冷却,以在材料中形成淬火组织,提高材料的硬度和耐磨性能等。
(4)回火:将淬火后的金属材料再次加热到一定温度,保温一段时间,然后冷却,以消除淬火过程中的残余应力和脆性,并调整材料的力学性能。
3.常见的金属材料与热处理方法的应用各种金属材料的组织结构和性能特点不同,因此在热处理过程中需要选择不同的方法和参数。
以下是一些常见金属材料的热处理方法及其应用:(1)碳钢:通过正火和淬火处理,可以提高碳钢的硬度、强度和耐磨性能,广泛应用于机械加工和制造业。
(2)不锈钢:通过固溶和沉淀硬化处理,可以改善不锈钢的耐腐蚀性能和耐磨损性能,常见于化工和海洋工程。
(3)铝合金:通过固溶处理和时效处理,可以改善铝合金的强度、韧性和耐腐蚀性能,常用于航空和汽车制造业。
金属材料的热处理技术热处理是金属加工中的一项重要工艺,通过控制材料的温度和冷却速率,可以改善材料的机械性能和耐腐蚀性能。
本文将介绍几种常见的金属材料热处理技术及其应用。
1. 固溶处理固溶处理是指将金属材料加热至其固溶温度,使固态溶质原子溶解于晶格中,随后迅速冷却固定溶质原子的位置。
固溶处理可以提高金属的韧性和延展性,并改善材料的热稳定性。
常见的固溶处理方法包括快速淬火和退火。
2. 淬火处理淬火是将金属材料加热至其临界温度以上,并迅速冷却至室温,以获得高硬度和高强度的材料。
常用的淬火介质包括水、油和空气。
淬火处理能够增强金属的硬度和强度,但会降低其韧性。
因此,在实际应用中,需要根据具体要求进行适当的回火处理,以平衡硬度和韧性。
3. 回火处理回火是将淬火材料加热至较低的温度,并保持一段时间后冷却。
回火处理可以消除淬火过程中产生的内应力,并提高材料的塑性和韧性。
回火温度和时间的选择对于材料的性能具有重要影响,需要根据具体材料进行调整。
4. 热轧处理热轧是指将金属材料加热至较高温度,随后通过辊压等方式进行塑性变形。
热轧处理可以改变金属的晶粒结构和形状,提高材料的强度和塑性。
热轧处理通常用于生产板材、线材和型材等。
5. 等温处理等温处理是指将金属材料加热至其临界温度,在该温度下保持一段时间后冷却。
等温处理能够改善金属的晶格结构,提高材料的强度和韧性。
常见的等温处理方法包括时效处理和孪生处理。
6. 淬蓝处理淬蓝处理是指将金属材料经过淬火后,再进行加热,使其表面出现深蓝色的氧化膜。
淬蓝处理可以提高金属材料的表面硬度和耐磨性,常用于制造工具和刀具等。
7. 焊后热处理在金属焊接之后,常常需要对焊接区域进行热处理,以消除焊接过程中产生的应力和组织不均匀性。
常见的焊后热处理方法包括应力消除退火和再结晶退火。
总结起来,金属材料的热处理技术是一项关键的加工工艺,可以显著改善材料的性能,提高其在工程应用中的可靠性和耐久性。
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。