上海第7期材料热处理工程师(见习)资格认证考试 总复习题
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工程材料考试复习 试卷 (及答案)-----------------------------------------------------第一章-------------------------------------------------------- 1:注释下列机械性能指标E 、 σb 、 σ-1、 HB 、HRC 、HRT 、 δ 、Ψ、 αK 、K IC 。
E : 弹性模量(刚度),它的大小可衡量材料变形的难易程度;刚度大,不易变形,刚度小,容易变形。
E=σp/ ε。
σb :抗拉强度:外力作用下,材料抵抗变形与断裂的能力(单位MPa )。
σp =Pp/S MPa 。
σ-1 :光滑对称弯曲疲劳强度,零件在交变载荷下,即使应力低于屈服极限强度,但经过一定循环周次后仍会发生断裂。
在某一循环应力作用下,零件永远(长时间)不会断裂,该应力被称为疲劳强度。
(单位MPa )。
HB :布式硬度代号。
如200HBW5 /7500 /10表示用直径为5mm 硬质合金钢球作压头,载荷7500N ,加载保持时间10s 所测试的布式硬度值,即:HRC :洛式硬度代号。
HRT :表面硬度代号,主要用于极薄工件与表层测试测试,方法类似洛式硬度(初载与总载较小)。
δ 延伸率;δ =(L K -L 0)/L 0×100% L 0—试样原始长度;L K —试样拉断时长度 Ψ 断面收缩率。
Ψ=(F 0-F K )/F 0 ×100% F 0 —试样原始截面积;F K —试样拉断时截面积。
δ与ψ都是塑性的指标,其值大塑性好,反之塑性差。
αK 冲击韧性:材料抵抗冲击载荷的能力,测试标准: 夏式: αK (单位J )英、美、日等国家使用。
梅式: αK (单位J/ cm2 )K IC 断裂韧性: Y :系数。
σ:加载应力。
a :裂纹半长。
即零件内部固有长为2a 裂纹,载荷为σ时,零件应力强度因子为KI 。
工程材料及其热处理期末复习题一、填空:(每空1分,共49分)1、工程材料按化学成分分为金属材料,高分子材料,无机非金属材料和复合材料四大类。
2、金属材料的力学性能指针主要有强度、硬度、刚度、塑性、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性。
3、金属材料的塑性一般用伸长率和断面收缩率表示。
工程上表示金属材料强度的指标主要指抗拉强度、屈服强度。
4、金属材料的工艺性按工艺方法不同分为,铸造性、成形加工性、焊接性、切削加工性等。
5、常见的金属晶格结构类型有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
6、实际金属晶体的晶格缺陷分为点缺馅、线缺陷、面缺陷。
7、铁碳合金的基本组元是 Fe、Fe3C,基本相有铁素体、奥氏体、渗碳体三种,基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体、低温莱氏体六种。
8、热处理特点改变零件或毛坯的内部组织和力学性能,不改变其形状和尺寸。
9、钢的常用热处理工艺主要有退火、正火、淬火、回火、表面热处理。
10、根据渗入元素的不同,化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗等。
二、名词解释(每词3分,共10分)1、冲击韧性 P72、固溶强化 P183、相 P174、组织 P175、固溶体 P17三、问答(共30分)1、仓库有100根20钢和70钢热轧棒料混在一起,用什么方法加以鉴别?并说明理由。
(5分)答:通过测量其硬度将其分开。
因热轧钢棒是成品材,不宜用布氏硬度测试其硬度;又因20钢硬度约为80MPa,70钢硬度约为240,不宜用洛氏硬度进行测量;因此,采用维氏硬度仪测量其硬度最合适;硬度大的为70钢,硬度小的为20钢。
2、金属材料晶粒的大小对材料的力学性能有哪些影响?用那些方法可使液态金属结晶后获得细晶粒?(5分)答:晶粒度的大小对金属材料的力学性能有很大影响。
金属材料晶粒越小,其综合力学性能越好,即强度、硬度、塑性、韧性越高。
细化液态金属结晶晶粒的方法:增大过冷度、变质处理、振动或搅拌。
3.根据C曲线,过冷奥氏体的转变按其温度高低和组织形态,大致可分为哪三个区?(5分)答:1)高温转变(珠光体型转变);2)中温转变(贝氏体型转变);3)低温转变(马氏体型转变)4.为什么要求综合力学性能较高的钢含碳量均为中碳钢?(5分)答:高碳钢的碳含量高,其主要组织为莱氏体,其强度、硬度高,塑性、韧性低,综合力学性能差;低碳钢含碳量低,其主要组织为铁素体,其强度、硬度低,塑性、韧性高,综合力学性能差;中碳钢的碳含量为:0.25%---0.60%,其主要组织为珠光体,因珠光体的强度、硬度、塑性、韧性即综合力学性能好,所以中碳钢的综合力学性能较高。
热处理工(高级)考试试卷(A卷)注意事项:1.答卷前将密封线内的项目填写清楚。
2.填写答案必须用蓝色(或黑色)钢笔、圆珠笔,不许用铅笔或红笔。
3.本份试卷共7道大题,满分320分,考试时间120分钟。
一、判断题(每小题1分,共20分)1.合金的性能主要决定于化学的成分、组织和结构。
()2.在铁碳合金中,碳原子取代了铁原子的位置而组成置换式固溶体。
()3.在合金固溶体中,溶质的溶入量总是随温度的升高而增大。
()4.金属的变形速度越大,则越不容易变形。
()5.钢锭经锻造及热轧后,仍存在成分偏析及夹渣成带状分布而使材料不合乎要求时,可再经锻造,用多次镦拔来改善。
()6.奥氏体是铁磁性的。
()7.原始组织为细片状珠光体时,淬火加热时,比粗片状珠光体易过热。
()8.贝氏体与马氏体一样都是共格切变型转变。
()9.碳钢中当回火温度在200~250℃时,发生残留奥氏体转变。
()10.回火索氏体比淬火索氏体韧性好。
()11.45钢退火后硬度偏高,是由于加热温度高,冷却速度太快的关系。
()12.钢中退火后出现石墨碳,对性能影响不大,可以应用。
()13.当工件表面氧化与脱碳严重时,应做过热度检查。
()14.碳化物成带状分布,或碳化物与珠光体成交替层状分布的组织叫层状组织。
()15.因在马氏体转变区冷却过快而引起的淬火裂纹,往往是穿晶分布。
()16.淬火加热对钢中碳化物堆积处容易产生过热。
()17.热气球原理说明热量可以借物质运动进行传递。
()18.炉温均匀性测量的目的,在于通过测量掌握炉膛内各处温度的分布情况。
()19.材料内部这部分材料相对于那部分材料的作用力称为应力。
()20.金属原子是依靠化学键结合为晶体的。
()二、单项选择题(每小题1分,共20分)1.亚共析钢加热到Ac3点时()。
A.铁素体开始自奥氏体中析出B.开始发生奥氏体转变C.奥氏体开始转变为珠光体D.铁素体全部溶入奥氏体中2.钢淬火后所形成的残余应力()。
金属材料与热处理复习题与答案一、单选题(共33题,每题1分,共33分)1.完全退火主要适用于()。
A、亚共析钢B、共析钢C、白口铸铁D、过共析钢正确答案:A2.金属材料的组织不同,其性能()。
A、相同B、不确定C、与组织无关D、不同正确答案:D3.金属的流动性好,收缩率( ),表明材料的铸造性能好。
A、好B、大C、小正确答案:C4.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色?( ) 。
A、白口铸铁B、马口铁C、灰铸铁D、麻口铸铁正确答案:C5.合金渗碳钢渗碳后需要进行()后才能达到使用要求。
A、淬火+中温回火B、淬火+高温回火C、淬火+低温回火正确答案:C6.根据石墨形态不同,铸铁的分类错误的是( )。
A、蠕墨铸铁B、灰铸铁C、麻口铸铁D、球墨铸铁正确答案:C7.从灰铸铁的牌号可以看出它的( )指标。
A、硬度B、强度C、塑性D、韧性正确答案:B8.面心立方晶格有( )个顶点。
A、8B、6C、10正确答案:A9.钢的晶粒细化以后可以提高()。
A、硬度B、强度C、韧性D、强度、硬度、韧性正确答案:D10.金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力成为( )。
A、抗拉强度B、疲劳强度C、屈服强度正确答案:B11.a-Fe转变为y-Fe时的温度为( )摄氏度。
A、1538B、912C、770正确答案:B12.α-Fe是具有( )晶格的铁。
A、体心立方B、面心立方C、复杂晶格D、密排六方正确答案:A13.实际晶粒度总是( )起始晶粒度。
A、无法确定B、小于C、大于D、等于正确答案:C14.铜的熔点为( )。
A、1083℃B、1023℃C、3245℃D、2032℃正确答案:A15.位错是一种( )。
A、线缺陷B、面缺陷C、点缺陷D、不确定正确答案:A16.加工硬化现象的最主要原因是( )。
A、位错密度增加B、晶粒破碎细化C、形成纤维组织正确答案:A17.下列不是通用橡胶的是( )。
A、硅橡胶B、氯丁橡胶C、丁苯橡胶D、顺丁橡胶正确答案:A18.金属材料断后伸长率和断面收缩率越高,其塑性越( )。
金属材料热处理复习题及参考答案一、单选题(共10题,每题1分,共10分)1、可用于制造医用手术器具、量具及轴承等耐磨工件的钢是A、马氏体不锈钢B、铁素体不锈钢C、奥氏体不锈钢正确答案:A2、用做铝合金的原料、特殊化学器械的是哪种铝?A、工业高纯铝B、高纯铝C、工业纯铝正确答案:A3、以下属于晶体的是A、橡胶B、食盐C、玻璃正确答案:B4、用于制作模具的钢称为A、合金量具钢B、合金模具钢C、合金刃具钢正确答案:B5、复合材料是一种A、混合物B、化合物C、单质正确答案:A6、随着不锈钢中碳量的增加,其强度、硬度和耐磨性提高,耐蚀性( )A、提高B、下降C、不变正确答案:B7、38CrMoAl钢是属于合金( )。
A、调质钢B、渗碳钢C、弹簧钢正确答案:A8、下列三种材料中具有良好焊接性能的是()。
A、高碳钢B、低碳钢C、铸铁正确答案:B9、广泛用于制造桥梁、车辆、压力容器等的钢是A、合金结构钢B、低合金高强度结构钢C、合金工具钢正确答案:B10、B30属于什么铜合金?A、黄铜B、白铜C、青铜正确答案:B二、多选题(共20题,每题1分,共20分)1、根据合金中各组元之间结合的方式,不同合金的组织分为A、混合物B、金属化合物C、固溶体正确答案:ABC2、哪些是碳素钢中常存的有益杂质元素?A、硫B、硅C、磷D、锰正确答案:BD3、碳钢的不足表现在A、综合力学性能低B、回火稳定性差C、淬透性差正确答案:ABC4、最终热处理包括A、表面热处理和化学热处理B、淬火C、回火正确答案:ABC5、下列选项属于常规热处理的是A、退火与正火B、钢的表面热处理C、脆火与回火正确答案:AC6、预备热处理包括A、退火B、正火C、调质正确答案:ABC7、下面属于金属材料化学性能的是A、耐腐蚀性B、热膨胀性C、高温抗氧化性正确答案:AC8、下面属于金属材料物理性能的是A、熔点B、耐腐蚀性C、导电性D、密度正确答案:ACD9、合金模具钢的种类A、冷作模具钢B、热作模具钢C、塑料模具钢正确答案:ABC10、下面属于金属材料力学性能常用指标的是A、塑性C、强度D、硬度正确答案:ACD11、影响铸铁石墨化的因素主要是A、铸铁的成分B、冷却速度C、冷却速度正确答案:AB12、最常用的强度指标包括A、抗拉强度B、屈服强度C、抗弯强度D、抗扭强度正确答案:AB13、下列属于金属材料工艺性能的是A、切削加工性能B、焊接性能C、铸造性能D、锻压性能正确答案:ABCD14、以下属于细化晶粒的方法有A、振动处理B、增加过冷度C、变质处理正确答案:ABC15、最常用的硬度是A、洛氏硬度B、维氏硬度C、布氏硬度正确答案:AC16、目前应用最多的滚动轴承钢有A、GCr15B、GCr15SiMn正确答案:AB17、下面属于金属化合物特点的是A、高硬度B、高脆性C、良好的化学稳定性D、高熔点正确答案:ABCD18、化学热处理的基本过程包括A、吸收B、扩散C、分解正确答案:ABC19、塑性的两个指标分别是A、断后伸长率B、断面收缩率C、冲击性正确答案:AB20、绝大多数金属的晶格类型有A、面心立方晶格B、体心立方晶格C、密排立方晶格正确答案:ABC三、判断题(共50题,每题1分,共50分)1、金属材料与热处理这门课程,是一门研究金属材料的成分热处理与金属材料性能间关系和变化规律的学科。
金属材料与热处理模考试题(含答案)一、单选题(共33题,每题1分,共33分)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、抗拉强度B、屈服强度C、弹性极限正确答案:A2.GCrl5SiMn钢属于:( )。
A、滚动轴承钢B、刃具钢C、量具钢D、模具钢正确答案:A3.下列钢中,属于低合金钢的是( )。
A、15CrMoB、Q235—BC、20D、20A正确答案:A4.下列牌号中,属于工具钢的是( )。
A、20B、65MnCC、T10A正确答案:C5.下列( )不属于青铜。
A、硅青铜B、铁青铜C、铝青铜D、锡青铜正确答案:B6.合金渗碳钢渗碳后需要进行()后才能达到使用要求。
A、淬火+低温回火B、淬火+高温回火C、淬火+中温回火正确答案:A7.淬火后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象称为( )。
A、退火处理B、时效或沉淀强化C、正火处理D、淬火处理正确答案:B8.金属材料的强度按照载荷方式的不同分类,下列不正确的是( )。
A、抗塑强度B、抗压强度C、扭转强度D、抗弯强度正确答案:A9.()是硬而脆的相。
A、马氏体B、奥氏体C、贝氏体正确答案:A10.共晶白口铸铁的含碳量为( )%。
A、2.11B、4.3C、6.69正确答案:B11.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( )。
A、塑性B、强度C、硬度正确答案:C12.下列不是塑料成型加工的方法是( )。
A、注塑B、流塑C、挤塑D、吹塑正确答案:B13.下列不是通用橡胶的是( )。
A、硅橡胶B、顺丁橡胶C、丁苯橡胶D、氯丁橡胶正确答案:A14.铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为( )。
A、石墨化B、变质处理C、退火处理D、球化处理正确答案:A15.钢的淬透性主要取决于()。
A、钢的临界冷却速度B、碳含量C、却介质正确答案:A16.位错是一种( )。
A、不确定B、面缺陷C、线缺陷D、点缺陷正确答案:C17.完全退火主要适用于()。
金属材料与热处理复习题含参考答案一、单选题(共33题,每题1分,共33分)1.共晶转变的产物是()。
A、奥氏体B、渗碳体C、莱氏体D、珠光体正确答案:C2.铜的熔点为( )。
A、1023℃B、3245℃C、1083℃D、2032℃正确答案:C3.下列不是通用橡胶的是( )。
A、丁苯橡胶B、硅橡胶C、氯丁橡胶D、顺丁橡胶正确答案:B4.()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、完全退火C、去应力退火正确答案:B5.ZG25表示含碳量为( )的铸造碳钢。
A、0.0025B、0.0028C、0.0037D、0.0035正确答案:A6.拉伸实验中,试样所受到的力为()。
A、静态力B、冲击C、变式载荷D、多次冲击正确答案:A7.马氏体组织有两种形态( )。
A、树状、针状B、索状、树状C、板条、树状D、板条、针状正确答案:D8.金属材料断后伸长率和断面收缩率越高,其塑性越( )。
A、好B、不好C、不一定正确答案:A9.做冲击试验时,试样承受的载荷为( ) 。
A、冲击载荷B、静载荷C、交变载荷D、拉伸载荷正确答案:A10.GCrl5SiMn钢属于:( )。
A、滚动轴承钢B、刃具钢C、量具钢D、模具钢正确答案:A11.在相同基体组织情况下,机械性能最差的铸铁是( )。
A、可锻铸铁B、蠕墨铸铁C、灰口铸铁D、球墨铸铁正确答案:C12.在优质碳素结构钢中S、P含量一般为( )。
A、≤0.05%B、≤0.025%C、≤0.04%D、≤0.035%正确答案:D13.作为碳素工具钢,含碳量一般应为( )。
A、<0.55&B、>2.1%C、>0.7%D、<0.25%正确答案:C14.加工硬化现象的最主要原因是( )。
A、位错密度增加B、形成纤维组织C、晶粒破碎细化正确答案:A15.灰铸铁中石墨呈什么状态的存在?( )。
A、片状B、球状C、团絮状D、网状正确答案:A16.α-Fe是具有( )晶格的铁。
第一章重点知识点1、名词:晶体,晶胞,致密度,晶体的各向异性,位错,亚晶界;2、常见的金属晶格3、晶面指数、晶向指数4、晶体缺陷:存在的意义,种类,表示位错的柏氏矢量的相关知识点;复习题:1.在面心立方晶格中,哪个晶面和晶向的原子密度最大?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?哪些金属属于这些结构?3.为何单晶体具有各向异性,而多晶体在一般情况下不显示各向异性?第二章1.名词:过冷度、结晶潜热、变质处理、细晶强化2.需掌握的知识点:金属结晶的热力学条件;均匀形核:能量变化、临界晶核半径、临界形核功;(公式)非均匀形核:能量变化、临界晶核半径、临界形核功;(掌握公式)形核率;3.了解:晶核长大的相关知识点;金属铸锭的相关知识点;4.掌握细化晶粒的方法。
5.简述三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点;6.指出下列各题错误之处,并改正之:1)所谓临界晶核,就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能增加时的晶胚大小;2)在液态金属中,凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核,但是只要有足够的能量起伏提供形核功,还是可以形核;3)无论温度分布如何,常用纯金属都是以树枝状方式生长;7.如果其它条件相同,试比较下列铸造条件下,铸件晶粒的大小:1)金属模浇注与砂模浇注;2)高温浇注与低温浇注;3)铸成薄件和铸成厚件4)浇注时采用震动和不采用震动;第三章指出下列名词的主要区别:固溶体与化合物、置换固溶体与间隙固溶体、间隙相与间隙固溶体、渗碳体与合金渗碳体、相组成物与组织组成物;本章小结1.名词:相、组织、固溶体、化合物、固溶强化、枝晶偏析、成分过冷、伪共晶;2.掌握重点概念之间的区别与联系:固溶体与化合物、置换固溶体与间隙固溶体、间隙相与间隙化合物、组织组成物与相组成物;3.掌握固溶体合金的平衡结晶规律、杠杆定律、相律;4.掌握共晶、包晶、共析相图及典型合金的平衡结晶过程,利用相图分析合金的性能;并能运用所学知识分析其他二元相图习题:1.有两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件,其中一个铸件的含镍量是90%,另一个铸件的含镍量是50%,铸后自然冷却,问凝固后哪一个铸件的偏析严重?为什么?找出消除偏析的措施?2、一个二元共晶反应如下:L(75%B)→α(15%B)+β(95%B)①求含50%B的合金完全凝固时:A、初晶α与共晶(α+β)的重量百分数?B、α相及β相的重量百分数?C、共晶体中α相及β相的重量百分数?②若显微组织中测出β初晶与(α+β)共晶各占一半,求该合金成分?3、某合金相图如图所示。
第一单元注意事项:1.第一单元共4页(第1至第4页)。
共100分。
考试时间为120分钟。
2.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写清楚。
一、单项选择题(每小题1分,共计20分)下列各题A)、B)、C)、D)四个选项中,只有一个选项是正确的,请将正确选项填写到下表相应的题号下。
如需改动,用橡皮擦干净后,再填写其它选项。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 201. T10钢淬火后马氏体的含碳量()钢的含碳量。
□ A)等于□ B)大于□ C)小于□ D)不确定2. 45钢零件正常淬火后其硬度大约为()HRC左右。
□ A)65 □ B)45 □ C)55 □ D)753.钢的淬透性主要取决于( )□ A)钢的含碳量□ B)钢中合金元素含量□ C)钢的淬火冷却速度□ D)工件的截面尺寸4.所列组织中,硬度最高的是( )□ A)回火屈氏体□ B)下贝氏体□ C)针片状马氏体□ D)板条马氏体5.以下钢中容易产生第二类回火脆性的钢为 ( )□ A)T10钢□ B)65钢□ C)40Cr钢□ D)45钢6.为改善切削性能,低碳钢应采用 ( )□ A)球化退火□ B)扩散退火□ C)完全退火□ D)正火7.淬火马氏体的硬度主要取决于 ( )□ A)钢的含碳量□ B)钢中合金元素含量□ C)奥氏体的含碳量□ D)淬火冷却速度8.在生产中用于消除过共析钢网状渗碳体的工艺为 ( )□ A)正火□ B)完全退火□ C)在结晶退火□ D)球化退火9.钢中马氏体的韧性主要取决于( )□ A)化学成分□ B)奥氏体化温度□ C)亚结构□ D)淬火冷却速度10. 耐磨铸钢ZGM13经水韧处理后,其金相组织为 ( )□ A)马氏体□ B)马氏体+残余奥氏体□ C)马氏体+贝氏体□ D)奥氏体11.W18Cr4V钢1280℃加热保温600~630℃分级后空冷+560℃×3次回火得到的组织为( )□ A)回火索氏体□ B)回火屈氏体□ C)M回火+合金碳化物+γ’少□ D)淬火索氏体12.扩散是钢的化学热处理过程中重要控制因子,而影响扩散系数的最重要因素是口A)温度口B)扩散方式口C)晶格类型口D)固溶体类型13.对于GCr15钢加热淬火一般应选用()淬火介质□ A)油□ B)水□ C)NaOH碱浴□ D)NaCl水熔液14.对于T8钢的预备热处理应采用()工艺□ A)完全回火□ B)扩散退火□ C)球化退火□ D)正火15.用40 Cr钢制造的机床齿轮,最终热处理是 ( )□ A)渗碳热处理□ B)碳氮共渗□ C)整体盐浴淬火□ D)感应淬火+低温回火16. 一般零件气体渗碳时碳势选为()Wt%□ A)0.9~1.25 □ B)1.25~1.4□ C)0.6~0.85 □ D)0.85~1.0517.若用硬度法鉴定钢中的马氏体和残余奥氏体,应选用()硬度法测量□ A)维氏硬度□ B)显微硬度□ C)洛氏硬度□ D)努氏硬度18.钢中奥氏体晶粒度分8级,20CrMnTi钢渗碳8小时其晶粒度为()□ A)1~3 级□ B) 3~5级□ C)4~6级□ D) 5~8级19. 中频感应加热淬火的频率是()□ A)50HZ □ B)2000~8000HZ□ C)10~100KHZ □ D)100~1000 KHZ20. 45钢调质处理工艺是()□ A)淬火+低温回火□ B)淬火+高温回火□ C)淬火+中温回火□ D)淬火+高温软化回火二、简答题 (每小题4分,共计40分)1.指出下列钢的类别:QT600-2、08F、5CrMnMo、GCr15、60Si2Mn、1Cr18Ni9Ti2.试简述影响过冷奥氏体等温转变的因素。
材料热处理工程师(见习)资格认证考试上海地区培训中心第12期总复习题一、工程材料1.原子结合键分几大类?金属键的特点是什么?结合键能与弹性模量的关系?(2、3、45)2.何谓同素异构转变?举例说明。
在研究钢材性能中的实际意义是什么? (7)3.什么叫晶体结构(5)?何谓晶向指数和晶面指数(6)?典型的金属晶体结构有哪三种(6)?何谓同素异构转变及在研究钢材性能中的实际意义?(7)4.晶体缺陷分为哪三大类,表示位错原子畸变特征的物理量是什么?(10)5.何谓“位错能”?何谓“柯氏气团”及固溶强化的原因是什么?(11)6. 从热力学角度解释润湿行为的本质?举例说明。
(11)7.固溶体分哪几类?中间相分为哪三类,结构特点是什么?(13)8.铁碳合金在固态下出现五种基本组织的晶体结构及性能?根据铁碳合金相图了解钢从液冷却结晶过程及组织转变。
(23、24)9.简述钢中存在过量的的杂质元素硫、磷、氢、氮等对钢的性能的影响?怎样防止?( 25、26)10.了解Fe-C-N系565℃时的平衡图,为什么氮碳共渗一般在570℃左右温度下进行?(28)11.何谓过冷度?液态金属结晶时为什么必须过冷?过冷度与形核率的关系是什么?( 30、31) 12.铸件在浇制过程中控制晶粒尺寸的主要途径?(34)13.铸锭的缺陷有哪些?什么叫枝晶偏析?对合金性能有什么影响?怎样消除?(35)14.何谓扩散?菲克第一、二定律及物理意义是什么?影响扩散因素有哪些?(38 -41)15.零件失效方式有哪几种(43)?几种材料在常温静载下的应力-应变曲线特?(44)16.何谓冲击韧性?材料的冲击吸收功与韧脆转变温度的关系?(46、47)17.何谓断裂韧性?指出K1、σ、α之间的关系及零件发生脆性断裂的临界条件?(47)指出断裂韧性在选材中的意义。
(48、372)18.何谓疲劳断裂?何谓疲劳极限?简述典型疲劳断口的宏观形貌和微观形貌特征?影响疲劳抗力的主要因素?通过哪些热处理工艺提高零件的疲劳强度?(49、50、394、53、54)19.材料的磨损的基本类型有哪些?通过哪些热处理工艺可提高零件的磨损抗力?(55、56)120.何谓蠕变极限、持久强度?为提高零件在高温下工作的寿命常采用哪些措施?(58、59、60) 21.熟悉常用钢号指出它的类别及主要用途。
上海第7期材料热处理工程师(见习)资格认真考试 总复习题 一、工程材料 1.工程材料是怎样分类的?(1) 金属材料,陶瓷材料,高分子材料。 2.原子结合键分几大类?金属键的特性?(2) 分为两大类:一次键(强键),包括离子键,共价键,金属键。二次键(弱键),包括范德瓦尔键和氢键。金属键的特性:没有方向性,正离子之间改变相对位置并不会破坏电子和正离子之间的结合力,因此金属具有良好的塑性,金属正离子被另一种金属的正离子取代时不会破坏结合键,这种金属之间的固熔能力也是金属的特性,此外,金属的导电性,导热性以及金属晶体中的密集排列等都直接起因于金属结合键。
3.什么叫晶体结构(5)?何谓晶向指数和晶面指数(6)?典型的金属晶体结构有哪三种(6)?何谓同素异构转变及在研究钢材性能中的实际意义(7)?
晶体结构:晶体中原子(离子或分子)在三维空间的具体排列方式;晶向指数是表示晶体中点阵方向的指数,由晶向上阵点的坐标值决定,用[uvw]表示;晶面指数是表示晶体中点阵平面的指数,由晶面与三个坐标轴的截距值所决定,用(hkl)表示;典型的晶体结构有面心,体心和密排立方结构;当外界条件(主要指温度和压力)改变时,元素的晶体结构可以发生改变,把金属的这种性质称为多晶型性。这种转变称为多晶型转变或同素异构转变。当晶体结构改变时,金属的性能(如体积,强度,塑性,磁性和导电性等)往往发生改变,钢铁材料可以通过热处理来改变性能。
4.晶体的缺陷分为哪三大类,并分别举例(9)。为什么金属通过冷变形使材料的强度大幅度升高?(10)
晶体缺陷:点缺陷-空位,间隙原子及异类原子;线缺陷-位错;面缺陷-晶体的外表面(表面和自由界面)和内界面(晶界,亚晶界,孪晶界,堆垛层错和相界等)。金属通过冷变形,位错密度可达1014~1016m/m3以上,位错密度大大增加,所以强度大大提升。
5.何谓位错能(11)?何谓“柯氏气团”?固溶强化的原理是什么(11)? 位错线周围的原子偏离原来的位置,处于较高的能量状态,高出的能量称为位错能;在位错应力场的作用下,溶质原子与刃位错能发生强烈的交互作用后,在位错周围偏聚的现象称为气团(又称柯氏气团)。
固溶强化的原理:气团的形成对位错的钉扎作用。 6.什么叫固溶体?分哪几类?(12) 以合金中某一组元作为溶剂,其他组元作为溶质,所形成的与溶剂有相同的晶体结构,晶格常数稍有变化的固相称为固溶体;按照溶质原子在溶剂晶格中所占的位置,分为置换固溶体和间隙固溶体;按固溶度的大小分为有限固溶体和无限固溶体;按溶质原子与溶剂原子的相对分布情况分为有序固溶体和无序固溶体。
7.铁碳合金在固态下出现的几种基本组织?晶体结构性能(20~21)? 铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体 铁素体:溶碳能力很小,常温下仅能溶解Wc为0.0008%的碳,在727℃时最大溶碳能力为0.02%。
奥氏体:溶碳能力较大,在727℃时溶碳为Wc=0.77%,1148℃时可溶碳2.11%。在大于727℃高温下才能稳定存在的组织。塑性好,是绝大多数钢种在高温下进行压力加工时所要求的组织,没有磁性。
渗碳体:熔点1227℃,硬度很高HBW=800,塑性韧性几乎为零,脆性很大。 珠光体:力学性能介于铁素体和渗碳体之间,决定于珠光体片层间距。 莱氏体:其基体是硬而脆的渗碳体,硬度高,塑性很差。 8.绘出简化的铁碳合金相图以及指出图中各特性点的温度和成分点。并分析共析、亚共析、过共析钢结晶过程及转变产物(22~23)。指出铁碳合金相图在零件选材和热处理中的应用(026~27)? 共析钢结晶过程:123LLAAP 亚共析钢结晶过程:1234LLAAAFPF 过共析钢:123433IIIILLAAAFeCPFeC 为零件选材提供成分依据:Fe-Fe3C相图描述了铁碳合金的平衡组织随碳的质量分数的变化规律,合金性能和碳的质量分数关系,这就可以根据零件性能要求来选择不同成分的铁碳合金。
若零件要求塑性,韧性好,如建筑材料,容器等,应选择低碳钢(0.1%~0.25%c),若零件要求强度,塑性,韧性都好,如轴类零件,应选择中碳钢(0.25%~0.6%c),若零件要求硬度高,耐磨性好,例如工具等,应选择高碳钢(0.6%~1.3%c);
热处理中的应用:热处理的加热温度都以相图上的临界点A1,A3,Acm为依据,由Fe-Fe3C相图可知,任何成分的钢加热到A1温度以上时,都会发生珠光体像奥氏体转变。将共析钢,亚共析钢和过共析钢分别加热到A1,A3,Acm以上时,都完全转变为单相奥氏 体,通常把这种加热转变称为奥氏体化,显然加热的目的就是为了使钢获得奥氏体组织,并利用加热规范控制奥氏体晶粒大小。钢只有处于按实体状况才能通过不同的冷却方式使其转变为不同的组织,从而获得所需的性能。
9.钢中硫、磷、氢、氮元素等杂质元素对钢性能的影响?何谓热脆、冷脆、氢脆、应变时效?(25~26)
硫不熔于铁,而与铁形成熔点为1190℃的FeS,FeS常与γ-Fe形成熔点低(980℃)的共晶体,分布在奥氏体晶界上,当钢材在1000-1200℃锻造或轧制时,共晶体会融化,使钢材变脆,沿奥氏体晶界开裂,这种现象叫热脆。
磷在钢中全部固熔于铁素中,虽然有较强的固熔强化作用,但它强烈的降低了钢的塑性和韧性,特别是低温韧性,使钢在低温下变脆,这种现象叫冷脆。磷还使钢的偏析严重,降低钢的焊接性能,但是在切削钢中,加入硫磷可以提高钢的切削加工性能,此外,磷还可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。
氢在钢中含量甚微,但是对钢的危害极大,钢中微量的氢(0.5~3ml/100g)可以引起氢脆,甚至在钢内产生大量的微裂纹,使钢的塑性,韧性显著下降,导致零件在使用中突然断裂;
氮固熔于铁素体中产生“应变时效”,应变时效是指冷变形低碳钢在室温放置或加热一定时间后强度增加,塑性,韧性下降的现象。其对锅炉,化工容器及深冲零件是不利的,增加零件脆性,影响安全性能。
11.何谓金属结晶的过冷和过冷度?液态金属凝固时为什么必须过冷?过冷度与形核率的关系是什么(30)?简要了解金属的结晶和长大过程(31)?临界晶核形成条件是什么(32)?为获得细晶粒的理想凝固条件是什么(增加形核率,降低长大速率)(34)?
当液态金属冷却至理论凝固温度Tm(熔点)时,并不立即凝固,而是冷却到Tm以下某一温度才开始结晶,液态材料在理论结晶温度下仍保持液态的现象称为过冷;通常将液体的实际温度T与理论结晶温度Tm之差mTTT称为过冷度;
过冷是金属结晶的基本条件,只有过冷才能造成固态金属自由能低于液态自由能的条件;过冷度增加,形核率增大;
形核有两种方式:均匀形核,即新相晶核在母相内自发的形成;另一种是非均匀形核,即新相晶核在母相与外来夹杂相界面处优先形成。
形成临界晶核时要有临界形核功的增加,主要决定于过冷度T,过冷度越大,临界晶核的
尺寸变小,形核功也大大减少,这意味着形核的几率增大;
控制铸件晶粒尺寸的主要途径:增加环境的冷却能力;化学变质法;增加液体流动。 12.铸锭的缺陷有哪些?什么叫枝晶偏析,怎样消除?(35) 微观偏析;宏观偏析(正常偏析,反偏析,比重偏析);夹杂和气孔;缩孔和缩松。 铸造材料在非平衡凝固时产生的晶内偏析叫作枝晶偏析,采用高温扩散退火来消除。 13.什么叫扩散(37)?菲克第一、第二定律及物理意义(38)?扩散的微观机制有哪几种(39-40)?影响扩散的因素是什么?碳、氮、氧、硼在铁中的扩散属于哪一种机制(41~43)?
在一定的温度下,材料中原子在晶格的平衡位置上进行热振动,有些能量较高的原子可能脱离周围原子的束缚,离开原来的位置跃迁到一个新的位置上去,即发生了原子迁移。这种原子迁移的微观过程,以及由于大量原子迁移而引起物质的宏观流动,称为扩散。
菲克第一定律:在稳态扩散(即0dcdt)的条件下,单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质的通量J(单位g.cm-2或原子数cm-2s-1),与浓度梯度成正比。dcJDdx
第二定律:多数扩散过程是非稳态扩散,在扩散过程中扩散物质的浓度随时间变化的,即0dcdt。
22ccDtx
扩散的微观机制:空位机制,间隙机制(碳、氮、氧、硼在铁中的扩散),自间隙机制; 影响扩散的因素:温度的影响,固溶体类型和浓度的影响,第三组元的影响。 14.零件失效方式有哪几种(43)?几种材料在常温静载下的应力-应变曲线特点(44)?何谓刚度,与弹性模量的关系?E值取决于什么?(45)
零件失效方式:变形,断裂,磨损和腐蚀; 几种材料在常温静载下的应力-应变曲线特点:图1.7-1,1.7-2;
刚度是指零件在受力时抵抗弹性变形的能力,它等于材料弹性模量与工件截面积的乘积; E主要取决于材料中原子本性和原子间的结合力。熔点高低可以反映原子间的结合力强弱,通常材料的熔点越高,其弹性模量也越大,弹性模量对温度很敏感,随着温度升高二降低。 15.何谓断裂韧性?如何根据材料的断裂韧性cK1、零件的工作应力和零件中的裂纹半径长度三参数来判断零件是否发生低应力脆断?(47)
评定材料抵抗脆性断裂的力学性能指标:
Y=1~2 K1≥K1C时,零件发生低应力脆性断裂;当K1<K1C时,零件安全可靠。 16.何谓疲劳(49)?何谓疲劳极限和过载持久值(50)?疲劳断裂的过程?简述典型疲劳断口由哪三部分组成的,宏观形貌和微观形貌特征(394)?疲劳断口微观分析的工具是什么(391)?影响疲劳抗力的主要因素(53~54)?常用哪些热处理工艺提高零件的疲劳强度(54)?
疲劳指在交变载荷(载荷的大小、方向随时间发生周期性变化)下经较长时间的工作。 疲劳极限:材料经受无限多次应力循环而不断裂的最大应力。 过载持久值:材料在高于疲劳极限的应力作用下发生疲劳断裂的应力循环周次。 疲劳断裂的过程:裂纹的萌生、扩展和最终断裂。 疲劳断口:裂纹源区、裂纹扩展区和最终瞬裂区。 (宏观)裂纹源区:面积较少而平坦,有时呈光亮镜面,源区一般位于表面,但当表面残余压应力较高时,裂纹源移向次表面,形成所谓的鱼眼状断口。也有多个疲劳源区的情况。当表面存在类裂纹缺陷时,疲劳裂纹由缺陷处扩展而不存在源区。
裂纹扩展区:呈海滩或贝壳花样,由一些间距不等的以疲劳源为圆心的平行弧线组成。这是判断是否是疲劳裂纹的重要特征证据。
最终瞬断区:是裂纹最后失稳扩展所形成的断裂区,具有静载断裂裂口的形貌特征,其微观形貌取决于材料特性。载荷方式与大小、零件几何形状等因素,可能为韧窝、准解理、解理、沿晶断口或混合型。