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1、交运工材复习思考题答案金属材料力学性能复习思考题 1、什么是金属材料的使用性能？包括哪些内容？ 答：在正常工作条件下，材料应具备的性能。包括力学性能，物理性能，化学性能。 2、什么是金属材料的工艺性能？包括哪些内容？ 答：材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。包括铸造性，锻造性，焊接性，切削加工性，热处理性 3、拉伸试验可以测定哪些力学性能指标？ 答：强度和塑性 4、五项力学性能指标的定义？测定所用的载荷(静载荷或动载荷)？他们之间的相互制约关系？ 答：强度：材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度 塑性：材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力 硬度：材料抵抗硬物压入的能力
2、能力称为硬度 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷而不断裂的能力称为冲击韧性 疲劳极限：材料可以经无限次数应力循环仍不发生疲劳断裂的最大应力，称为疲劳极限 材料的b、HB指标高时，往往、k指标低。 5、不同硬度值的适用范围。 答：布氏硬度适用于测铸铁、有色金属、以及退火、正火、调质钢的硬度。 洛氏硬度适用于测淬火钢。 维氏硬度适用于测表面淬火钢、表面渗碳钢、表面氮化钢。 6、金属材料在承受冲击能量高时与冲击能量低时，材料多次承受冲击抗力主要决定于什么力学性能指标？ 答：冲击能量高时，材料多次冲击抗力主要决定于其韧度 冲击能量低时，则主要决定于强度 金属晶体结构与结晶复习思考题 1、常见金属晶体结构有哪几
3、种？ 答：体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格 2、解释下列名词： 晶格，晶胞，致密度，晶格常数 答：晶格：描述原子在晶体中排列的空间格子 晶胞：组成晶格的基本单元 致密度：指晶胞中所占有的原子体积与晶胞体积之比 晶格常数：反映晶胞的大小 3、实际金属晶体结构有哪几种缺陷？P6(图14、5、6) 答：点缺陷，线缺陷，面缺陷 4、金属结晶的基本过程是什么？ 形核与晶核长大过程 5、细化晶粒的方法有哪些？ 答：提高冷速；变质处理；振动 6、什么是同素异构转变？为什么说铁的同素异构转变是铁的一种极重要的特性？P9(图111) 答：固态下，一种元素的晶格结构随温度发生变化的现象同素异构转变。 正是
4、由于纯铁能发生同素异构转变，生产中才有可能对钢和铸铁进行各种热理， 从而改变其组织与性能。 铁碳合金复习思考题 1、理解铁碳合金五个基本组织。P11(表13) 2、默绘简化的Fe-Fe3C相图，并标出各相区相的组成物和组织组成物。P11(图114) 3、理解Fe-Fe3C相图点、线、区含义。P12(表14) 4、用折线法分析0.4%、0.77%、1.2%铁碳合金从液态缓冷到室温的结晶过程。P13(图115) 5、Fe-Fe3C相图对热处理的作用？ 答：相图是研究铁碳合金成分、温度和组织之间变化规律的工具，是指导热处理加热的依据。 6、说明当钢中含碳量超过0.9%时，强度指标下降的原因。 答：当
5、钢中含碳量超过0.9%时，在钢中晶界处出现Fe3C，它割裂了基体，使强度指标下降。 7、指出下列各钢种的类别、大致含碳量、质量及用途举例： Q235、45， ,T12A ，T13，ZG270-500。 答：Q235普通碳素结构钢：制造螺栓；45优质碳素结构钢：制造传动轴 T12A高级优质碳素工具钢：制造锯条；T13优质碳素工具钢：制造锉刀。 ZG270-500铸钢；用于制造轴承座。 钢的热处理复习思考题 1、什么叫“起始晶粒度”、“实际晶粒度”、“本质晶粒度”？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细？ 答：起始晶粒度：是指加热时各种原始组织刚刚转变为奥氏体时的晶粒度。 实际晶粒度：
6、指某一加热温度所对应的晶粒度。 本质晶粒度；表示钢的奥氏体晶粒长大倾向性。 2、钢在热处理时加热后保温的目的是什么？ 答：获得成分均匀的、晶粒细小的奥氏体，为后续热处理做好组织准备。 3、理解共析钢等温转变C曲线的线、区含义。P16(图120) 4、什么是过冷奥氏体、残余奥氏体、索氏体、托氏体、贝氏体和马氏体。 5、理解Ag 等温转变产物特点、形成条件、及力学性能P17(表15) 答：奥氏体过冷至A1线以下暂时还没有转变的奥氏体。 ：在室温下残留未转变的奥氏体。 ：P(细片状)S。 ：P(极细片状) T。 ：碳在Fe中的饱和固溶体称为B。 ：碳在Fe中的过饱和固溶体称为M。 6、理解Ag 连续
7、冷却转变产物特点、形成条件。V1炉冷；V2 空冷；V3风冷；V4油冷；V5水冷；Vk临界冷却速度。 7、知道当含碳量C0.5%的钢淬火后开始有Ar的原因。 看懂亚共析钢的C曲线，在不同的冷却下获取什么组织。掌握它们的应用。手画亚共析钢Ag的等温转变C曲线。 8、钢获得马氏体组织的条件是什么？马氏体相变有何特点？ 答：实际冷却速度必须大于Vk冷却，才能获得马氏体组织。 特点：M为非扩散性转变M是体心正方晶格M显微组织是针状M硬度高转变温度停止了，Ag向M转变也就停止了。 9、将5mm的T8钢加热至760，并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺科得到如下组织？ P、 S、 T、 B下、 T+M、
8、M+ Ar。 在C曲线上描绘出工艺曲线示意图。 答：炉冷得P；空冷得S；风冷得T；等温淬火得B下；油冷得T+M；水冷得M+Ar。 10、淬火临界冷却速度Vk受哪些主要因素影响？它与钢的淬透性有何关系？ 答：Vk受含碳量，合金元素，加热温度和保温时间影响。Vk越小钢的淬透性越好。 11、Ar的存在对钢件质量有何影响？用什么方法减少或消除Ar？ 答：降低零件的硬度和耐磨性；组织不稳定，会影响零件的尺寸与形状变化。 可采用冷处理和低温回火的方法，减少或消除Ar。 12、退火的主要目的是什么？常用退火方法有哪几种？ 答：降低工件硬度、消除内应力、均匀成分、细化晶粒、改善组织，为后续工序作准备。 完全退
9、火，等温退火，球化退火和去应力退火 13、正火对不同含碳量钢的主要目的是什么？ 答： 20：调整硬度，防止粘刀，改善切削加工性能。 T10：打断网状Fe3C，为球化退火做好组织准备。 45：提高机械性能(前提是要求不高的结构件) 14、看懂P18(图122)的含义，理解(表16)常用热处理工艺的退火与正火内容，掌握它们的应用。 15、当T12钢中有严重的Fe3C时，应该怎样热处理？ 答：正火球退。 16、当C0.4%的钢采用正火，当0.4% C 0.77%的钢采用完全退火。 17、一批45钢试样，因其组织。晶粒大小不均匀，需采用退火处理，拟采用下列退火工艺：分别缓慢加热至700、840、110
10、0，保温足够时间，随炉冷却至室温。问上述3种加热温度，冷却后各得到什么组织？若要得到大小均匀的细小晶粒，应选哪一种温度？ 答：F+P晶粒大小不均匀F+P晶粒大小均匀(3)F+P晶粒粗大。 应选840炉冷为宜。 18、淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢加热温度范围是多少？ 答：淬火的目的是得到马氏体组织，随后与不同回火温度相配合，以获得所需要的使用性能。 亚共析钢：Ac3+3050C；过共析钢：Ac1+3050C 19、看懂P18(图123)的含义，理解(表16)常用热处理工艺的淬火与回火内容，掌握它们的应用。 20、什么叫淬透性？什么叫淬硬性？影响淬透性、淬硬性的因素是什么？ 答：淬透性 钢
11、在淬火时获得淬硬层深度的能力。与Vk 有关 淬硬性 钢在淬火时的硬化能力。与含C量有关 影响淬透性因素：含碳量和合金元素。 影响淬硬性因素：含碳量。 21、指出下列工件的淬火加热温度范围及回火温度范围，并说明其回火后获得的组织：答： 45钢小轴：；Ac3+3050C；500650C；S回 60弹簧钢：Ac3+3050C；250500C；T回 T12锉刀：Ac1+3050C；150250C；M回 22、回火的目的是什么？常用的回火有哪几种？指出各种回火得到的组织、性能及应用范围。答： 回火类型 回火温度 回火组织 性 能 应用举例 低温回火T12 150250C M回 硬度高耐磨 锉刀、锯条 中
12、温回火65 250500C T回 弹簧 e、s使弹性好 高温回火45 500650C S回 综合力学性能高 曲轴 23、指出下列组织的主要区别： S与S回，M与M回。 答：S中的Fe3C呈细片状，而S回中的Fe3C呈细粒状 M中有内应力和脆性，同时有Ar。而M回中均无前者缺陷。 24、表面热处理有哪几种？答： 表面淬火：火焰表面淬火和高频表面淬火 化学热处理：渗碳和氮化 25、表面淬火的目的是什么？常用表面淬火方法有哪几种？P18 (表16) 答：目的：使零件表面获得高硬度和高耐磨性，而心部仍保持原来良好的韧性和塑性。方法有：火焰表面淬火和高频表面淬火。 26、常用化学热处理有哪几种？ 答：渗
13、碳，氮化。 27、渗碳的目的是什么？常用渗碳的方法是什么？ 答：目的：提高工件表面的含碳量，经淬火从而提高工件表面的硬度使其耐磨，同时保持心部的良好韧性。 方法：气体渗碳、真空离子渗碳 28、氮化的主要目的是什么、说明氮化主要特点及应用举例。哪些钢采用氮化处理为宜？ 答：目的：提高钢的表面硬度、耐磨性、疲劳强度，耐腐蚀。 主要特点：工件氮化后可获得很高得硬度，无需再进行淬火处理；工件氮化处理后无变形；耐腐蚀。 应用举例：制造高速运转的精密主轴 氮化钢：38 Cr,MoAl 合金钢复习思考题P3(表11) 钢 号 材料名称 优质碳素工具钢 含碳量 1.3% 工艺与使用状态 热处理热处理 球化退火
14、 淬火+低回 组 织 球状P M回+ Fe3C+ Ar 用 途 T13 锉刀 T12A 高级优质碳素工具钢 1.2% 球化退火 淬火+低回 球状P M回+ Fe3C+ Ar 锯条 16Mn 20CrMnTi 低合金结构钢 合金渗碳钢 0.16% 0.2% 正火或退火 正火 渗碳+淬火+低回 完退 调质 表面局部淬火+低回 完退 调质 表面氮化 淬火+中温回火 球化退火 淬火+低回 球化退火 淬火+(冷处理)+低回 等温退火 淬火+三次高回 完全退火 淬火+高回 球化退火 淬火+低回 固溶处理 淬火+高回 S + F P + F S + F M回+合金碳化物 S+F S回 (表 M回+心S回 P
15、+F S回+氮化物 桥梁 变速齿轮 连杆螺栓 重载荷轴 精密主轴 汽车板簧 滚动轴承 40Cr 0.4% 0.4% 0.38% 0.6% 0.95%1.15% 、40CrMnMo 合金调质钢 38CrMoAl 60Si2Mn GCr15 9SiCr CrWMn W18Cr4V 氮化钢 合金弹簧钢 滚动轴承钢 T回 球状P M回+合金碳化物 球状P M回+合金碳化物+Ar P M回+合金碳化物+Ar F+P S回 F+ Fe3C M回+合金碳化物+Ar 单相A M回合金碳化物 低合金刃具钢 0.8% 1.5% 量具钢 高速钢 0.7% 0.8% 丝锥 量具 铣刀 钻头 热锻模 冷冲模 耐酸容器
16、汽车进、排气门 5CrMnMo Cr12MoV 热作模具钢 冷作模具钢 0.5% 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢 4Cr10Si2Mo 0.1% 0.4% 耐热钢 其它材料 HT200 QT600-3 KTH370-12 ZL108 ZchPbSn16-16-2 材料名称 灰口铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铸造铝合金 轴承合金 1.1% 含碳量 工艺名称 热处理热处理 组 织 F+G片 M回+G片 P+ G球 S回+ G球 F+G团絮 铸态 铸态 用 途 机床床身 汽车曲轴 汽车拨叉 汽车活塞 汽车轴瓦 坦克履带 2.53.6%C 时效处理表面淬火+低回 3.63.9%C 时效处 调质 2.42.8%C 可锻化退火 水韧处理 时效处理 时效处理 单相A ZGMn13 耐磨钢 铸铁P3(表11)、有色金属复习思考题 1、化学成分和冷却速度对铸铁石墨化和基本组织有何影响？ 答：1）化学成分 C、Si 强烈促进石墨化S 强烈阻碍石墨化 Mn Mg 阻碍石墨化 2）冷却速度 ，时间 有利于石墨化 冷速慢 促进石墨化 冷速快 抑制石墨化造型材料 铸件壁厚 2、常用铸铁和有色金属材料的选用与热处理方法
