工程材料复习资料版
一、判断题
1.金属铸件不可通过再结晶退火来细化晶粒。（√）
P48 只有工业纯铁、钢和铝及铝合金可以进行再结晶退火过程
2.细晶强化可以提高金属的强度降低其韧性。（X）
P176细晶强化可以提高金属强度和韧度
3.凡由液体凝固成固体的过程都是结晶。（X）
P62 凝固的产物可以是晶体和非晶体，由液体转变为晶体的过程才称为结晶
4.共析钢加热为奥氏体后，冷却时所形成的组织主要取决于钢的加热温度。（X）
P93取决于钢的冷却速度
5.奥氏体不锈钢不能淬火强化。（√）
淬火的定义：将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却，以获得非扩散型转变组织，如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺 P227
6.Ti，V， Zr等元素主要是提高钢的淬透性。（X）P169钢中的弥散分布的特殊碳化物，将显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，而不降低其韧度
7.铸铁都是硬而脆的。P239（X）
8.T12与20CrMnTi相比，淬透性与淬硬性都较高。（X）
P185、P189 T12为碳素工具钢，优点是容易锻造、加工性能良好，而且价格便宜；缺点是淬透性低，Si、Mn含量略有改变，就会对淬透性产生较大的影响。20CrMnTi为中淬透性渗碳钢，其淬透性和力学性能均较高
9.拖拉机齿轮，用45钢调质，以获得心部韧性，再表面淬火以获得表面的耐磨。（X）
P185 进行调质处理，以得到强度与韧度良好配合的综合力学性能
10.某弹簧，用60钢制造，淬火＋中温回火。（√）
P185 热成形弹簧一般要进行淬火（~850°C）及中温回火（350°C~500°C）处理。耐磨件则进行淬火（~850°C）及低温回火（200°C~250°C）处理
11.热加工后的显微组织是纤维组织。（X ）
P42 冷变形加工（塑性变形）后会出现纤维组织和织构现象，强度、硬度提高，塑性韧度下降12.金属结晶时，冷速愈大，则晶粒愈细。（√）
P67 冷却速度愈大，则金属的实际结晶温度愈低，因而过冷度愈大。为了获得细晶组织，主要采用提高金属的过冷度和进行变质处理
13.当冷却速度非常缓慢时，不要过冷也可以结晶。（X ）
P63 结晶的充分必要条件是液态金属具有一定的过冷度
14.钢的实际晶粒度取决于钢的加热温度。（√）P69用较低的浇注温度，减慢铸型温度升高的速度，使铸型温度不致升高太快，以获得较大的过冷度，进而得到较细的晶粒。
15.合金元素不能提高钢的回火稳定性。（X ）
P174 合金元素对回火转变的影响有：1、提高回火稳定性 2、产生二次硬化
3、增大回火脆性
16.高速钢淬火后硬度较其它工具钢高，故能高速切削。（X ）
P185、P206、P209 高速钢的硬度为62~65HRC 其他工具钢的硬度为60~65HRC，高速钢区别于其他工具钢的显著优点是它具有良好的热硬性。高速钢能比低合金工具钢具有更高的切削速度而不至于很快破坏，固有高速钢之称；其切削时能长期保持刃口锋利，俗称锋钢。
17.铸铁经热处理改变了其基体和石墨形态，从而改变了性能。（X ）
P242热处理不能改变石墨的形状和分布，对提高铸铁的力学性能作用不大，热处理可以改变其基体，不同基体的铸铁，性能差别很大。
要求表面耐磨的凸轮，用45钢淬火、回火HRC60～63。HRC54~58 （X ）18.直径30mm，要求良好综合机械性能的传动轴，用40Cr调质HBS220～250。（√）
P193 低淬透性调质钢的油淬临界淬透直径为30~40mm，调质后具有较好的力学性能及工艺性能，由于淬透性不太高，故多用于尺寸较小的较重要零件，如机床主轴，变速齿轮，传动
20.可锻铸铁可以锻造。（X）
P249 任何一种铸铁都不可锻造。
1.冷热加工的差别是产不产生加工硬化。（X） P51 热加工与冷加工以金属的再结晶温度为界限来区分
2.细晶强化可以提高金属的强度不降低其韧性。（√）
P176细晶强化可以提高金属强度和韧度
3.当冷却速度非常缓慢时，不要过冷也可以结晶。（X ）
4.高碳钢为便于机加工，采用球化退火；低碳钢为便于机加工也常进行球化退。（X）
P210 高速钢锻造后的预先热处理一般也是采用等温退火工艺，其目的不仅是降低硬度，消除应力，以改善切削加工性能，而且也为以后淬火作组织上的准备(正火处理)
5.合金元素可提高钢的淬透性和回火稳定性。（√）
P174 合金元素对回火转变的影响有：1）、提高回火稳定性 2）、产生二次硬化
3）、增大回火脆性
6.高速钢淬火后硬度较其它工具钢高，故能高速切削。（X）
7.铸铁经热处理改变了其基体和石墨形态，从而改变了性能。（X）
8.表面要求耐磨的凸轮，选用45钢，淬火、回火、硬度HRC60～63。（X）
9.直径30mm，要求良好综合机械性的传动轴，用40Cr，调质HBS220～250。（√）
10.弹簧用60钢、调质处理。（X）
P185 60钢属于弹簧钢，经适当热处理后，可用来制造要求弹性好、强度较高的零件，如弹簧、弹簧垫圈等
11.热加工后的显微组织是纤维组织。（X）
12.金属结晶时，冷速愈大，则晶粒愈细。（√）
13.钢的实际晶粒度取决于钢的加热温度。
14.除Mn、P外，合金元素一般都是阻碍奥化体晶粒长大。
P172大多数合金元素有阻止奥氏体晶粒长大的作用，V、Ti、Nb、Zr、Al
晶粒长大的元素，W、Mo、Cr等属中等阻碍晶粒长大的元素，Si、Ni、Cu等对晶粒长大影响不大，Mn、P、B等则是促进晶粒长大
15.T12钢与20CrMnTi相比，淬透性与淬硬性都较低。（√）
P185、P189 T12为碳素工具钢，优点是容易锻造、加工性能良好，而且价格便宜；缺点是淬透性低，Si、Mn含量略有改变，就会对淬透性产生较大的影响。20CrMnTi为中淬透性渗碳钢，其淬透性和力学性能均较高
16.可锻铸铁可以锻造。（X）
17.传动轴（直径100mm，心部σb>500Mpa）选用45钢，调质HBS220～250。（√）
18.直径5mm的塞规，用于大批量生产，检验零件内孔，选用Ｔ7钢，淬火、回火HRC62～64。
HRC56～62 （X）
19.铸铁都是硬而脆的。（X）
20.Ti、V、Zr等元素主要是用来提高钢的淬透性。（√）
二、填空题
1.下列符号代表什么具体钢种或合金
W18Cr4V （高速钢）； GCr9 （滚动轴承钢）；
ZGMn13 （耐磨钢）； T8 （碳素工具钢）；
Cr12MoV （冷作模具钢）； 1Cr18Ni8Ti （不锈钢）。
2.铸铁的强度主要取决于（石墨形态），铸铁的硬度主要取决于（金属基体），热处理可以改变铸铁的（硬度）。
3.刨床上刨削灰铸铁零件，刨刀应选用（钨钴）类硬质合金，车床上车削不锈钢件时，车刀应选（通用）类硬质合金。
4.灰铸铁铸件薄壁处出现白口组织，难以切削加工，应采取（高温石墨化退火）措施予以改
5.其它条件相同时，在下列铸造条件下，哪种情况下的铸件晶粒细小。
铸件薄件与铸成厚件（铸件薄件）；高温浇注与低温绕注（低温浇注）；
金属模浇注与砂型浇注（金属模浇注）；浇注时采用振动与不采用振动（采用振动）。
6.
7.）措施予以防止；灰铸铁件若铸后出现白口组织，应采取（高温石墨化退火）措施予以消除。
9.其它条件相同，在下列铸造条件下，哪种情况下的铸件晶粒细小。
①金属模浇注与砂模浇注；（金属模浇注）
②高温浇注与低温浇注；（低温浇注）
③铸成薄件与铸成厚件；（铸成薄件）
④浇注时采用振动与不采用振动；（采用振动）
10.机床床身铸造后，立即进行机加工，过后发现过量变形，应在床身铸后采取（人工时效）措施予以防止；灰铸铁件若铸后出现白口组织，应采取（高温石墨化退火）措施予以消除。
11.在车床上车削钢制零件，车刀应采用（钨钴钛）类硬质合金；批量很大的硅钢片冲模，应选用（钢洁）类硬质合金。
12.下列符号代表什么具体钢种或合金。
T8 （碳素工具钢）； GCr15 （铬轴承钢）；
CrWMn （低合金刃具钢）； 1Cr18Ni9Ti（双相型不锈钢）；
20CrMnTi（中淬透性渗碳钢）； 08F （优质碳素结构钢）。
13.铸铁的强度主要取决于（石墨形态），用（改变石墨形态）方法可提高强度；
铸铁的硬度取决于（金属基体），用（热处理）方法可提高硬度。
三、名词解释
1．冷加工：用切削工具（包括刀具、磨具、磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切，使工件获得规定的形状、尺寸和表面质量的加工。
2.亚共析钢：含碳量在0.0218—0.77%之间的。
3.淬硬性：以钢在理想条件下淬火所能达到的最高硬度来表征的材料特性。
4.双重铁碳状态图：把描述铁碳合金组织转变的Fe-Fe3C系相图和Fe-C系相图叠合在一起的双重相图。
5.过烧：烧结温度过高或烧结时间过长使产品最终性能变坏的烧结，制品超过烧成温度称为过烧。
6.马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
7.加工硬化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。
8.二次淬火：在高合金钢中回火冷却时残余奥氏体转变为M的现象。
9.淬透性：一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。
10.调质：是指淬火+高温回火的热处理工艺。
11.热加工：金属铸造、热轧、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。
12.共析钢：具有共析成分含0.77%碳的碳素钢。
13.回火马氏体：淬火马氏体回火时，碳已经部分地从固溶体中析出并形成了过渡碳化物的基体组织。
14.淬透性：一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。
15.二次淬火：在高合金钢中回火冷却时残余奥氏体转变为M 的现象。
16.相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。
17.二次硬化：淬火钢在较高温下回火，硬度不降低反升高。
18.黄铜：以锌为主要合金元素的铜基合金。
19.马氏体：碳在 α - Fe 中的过饱和固溶体。
20.过热：是钢在加热时，加热温度过高或加热时间过长引起奥氏体晶粒粗大的现象。
四、问答题
1．绘简化的铁碳合金状态图，填出各区域的组织。P89
2.直径为10mm 的共析钢小试样加热到相变点A 1
以上30℃，用图示的冷却曲线进行冷却，分析
其所得组织，说明各属于什么热处理方法？
温回火→柄部600℃硝盐炉中回火→防锈处理。试说明各热处理工序的作用.
答：球化退火：改善切削加工性能
淬火、低温回火：得到马氏体
柄部600℃硝盐炉中回火：得到回火索氏体
4.指出下列零件在选材和制定热处理技术条件中的错误，并提出改进意见。
① 表面耐磨的凸轮材料用45钢，热处理技术条件为淬火+回火、HRC60～63
② 转速低、表面耐磨及心部强度要求不高的齿轮，材料用45钢，热处理技术条件为渗碳+淬火、HRC58～62
a b c d e f g
处理方法 单液淬火 分级淬火 油淬 等温淬火 正火 退火 等温退火 得到组织 马氏体 马氏体 屈氏体+马氏体 贝氏体 索氏体 珠光体 珠光体
答：（1）HRC 54～58 （2）铸铁正火
5．亚共析钢和过共析钢淬火加热温度应如何选择？
答： 30～50以上，临界温度以下
6.对9Mn2V钢制精密淬硬丝杆进行热处理工艺分析，指出其热处理的主要目的。（5分）
已知：①技术要求：较高硬度（约HRC56）及耐磨性、低变形和高的尺寸稳定性；
②工艺路线安排如下：锻造→球化退火→切割金相试样检查→毛坯较直→粗车→消除应力退火→精车成光杆→整体淬火→热校直→回火→冷处理→清理，喷砂，检验→人工时效→半精磨→人工时效→精磨至达到全部尺寸要求。
答：球化退火：改善切削加工性能
消除应力退火：消除应力
整体淬火：得到淬火马氏体
回火：得到回火马氏体
人工时效：消除应力
人工时效：消除半精磨内应力
7.何谓石墨化？石墨化过程可以分成哪几个阶段？
答：铁中碳原子析出并形成石墨的过程。石墨化的过程可分为：1、从液体中析出一次石墨；2、有共晶反应生成共晶石墨；3、有奥氏体中析出二次石墨；4、有共析反应生成共析石墨。
8. 某工厂用T10钢制造钻头，给一批铸铁件打φ10mm的深孔，但打了几个孔后，钻头即很快磨损。据检验，钻头的材质、热处理、金相组织和硬度都合格。分析失效的原因，提出解决问答的方案。
答：1、用冷却液；2、换刀，用红硬性更好的材料制成的刀
9.分析45，T8，T12钢从1200℃极其缓慢冷却到室温的组织转变过程。
答：45钢：A→A+F→(727℃)P+F
T8：A→(727℃)P
T12：A→A+Fe3CⅡ→(727℃)P+Fe3CⅡ
10.试绘共析钢连续冷却和等温冷却转变曲线，并用Ｃ曲线定性说明连续冷却时的转变情况。
P116
11.某工厂用CrWMn钢制造高精度块规，其工艺路线如下：锻造→球化退火→机械粗加工→调质→机械精加工→淬火→冷处理→低温回火并人工时效→精磨→人工时效→研磨。试说明各热处理工序的作用。
答：球化退火：改善切削加工性能
调质：得到回火索氏体，减小变形
淬火：得到马氏体
低温回火并人工时效：得到回火马氏体，消除淬火内应力
人工时效：消除精磨内应力
12.齿轮在下列情况下，宜选用何种材料制造？（5分）
①当齿轮尺寸较大（d分>400～600mm）,而齿坯形状较复杂，不宜锻造时；
②能够在缺乏润滑油条件下工作的低速无冲击的齿轮；
③当齿轮承受较大的载荷，要求坚硬的齿面和强韧的齿心时。
答：1）铸铁或铸钢铸造；2）灰口铸铁铸造；3）渗碳钢淬火
12. 已知A(熔点600℃)与B（熔点500℃）在液态无限互溶；在固态300℃时A在B中有最大
的溶解度，W
A 为30%，室温时W
A
为10%。但B不熔于A，在300℃时B的质量分数为40%的液态
工程材料-作业及答案
第1章 材料的基本性质 1、烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为 2487g ，浸水饱和后质量为 2984g 。求该砖的密度、干表观密度、 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 解：砖自然状态下的体积：3 300.2400.1150.053 1.462810m V -=??=? 干表观密度：3030 2.4871700kg/m 1.462810m V ρ-===? 由孔隙率0001700100%1100%1100%37%V V P V ρρρ-????=?=-?=-?= ? ???? ? 得砖的密度：ρ＝2698 kg/m 3 吸水率：29842487100%100%20%2487 m m W m = ?=?=干吸吸干－－ 开口孔隙率： 3029842487()/100%/1.462810100%34%1000m m P V ρ-??-??=?=??=????????干吸开水－ 闭口孔隙率：37%34%%P P P ==开闭--＝3 2、已知碎石的表观密度为2.65g/cm 3，堆积密度为1.50g/cm 3，求 2.5m 3 松散状态的碎石，需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙 ? 若已知砂子的堆积密度为1.55g /cm 3，求砂子的重量为多少？ 解：0000002.5 1.5100%1100%1100%43%2.5 2.65V V V P V ρρ??''-??'=?=-?=-?= ? ?'???? －＝ V 0＝1.425m 3 所以，填充碎石空隙所需砂子的体积为：300 2.5 1.425 1.075 m V V '-=-= 或30 2.543% 1.075m V P '?=?=
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础 1、合金钢是如何分类的？ 1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为510%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。 2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。 3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢 2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？ 奥氏体稳定化元素, 主要是、、、C、N、等 铁素体稳定化元素, 主要有、、W、V、、、、B、、等 3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？ 1) 碳化物形成元素：、、、V、、W、、、等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。 2) 形成碳化物的规律 a) 合金渗碳体——与碳的亲和力小，大部分溶入α或γ中，少部分溶入3C中，置换3C中的而形成合金渗碳体（）3C; 、W、少量时，也形成合金渗碳体 b) 合金碳化物——、W 、含量高时，形成M6C(24C 42C)23C6(21W2C6 2W21C6)合金碳化物 c) 特殊碳化物——、V 等与碳亲和力较强时 i. 当<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）、M2C。 . 当>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。 ★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？ 1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属； 2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度； 3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子； 4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。 有效方法：淬火+回火，钢淬火形成马氏体，马氏体中溶有过饱和C和元素，产生很强的固溶强化效应，马氏体形成时还产生高密度位错，位错强化效应很大；是形成许多极细小的取向不同的马氏体，产生细晶强化效应。因此淬火马氏体具有很高强度，但脆性很大，淬火后回火，马氏体中析出碳化物粒子，间隙固溶强化效应虽然大大减小，但产生很强的析出强化效应，由于基体上保持了淬火时细小晶粒，较高密度的位错及一定的固溶强化作用，所以回火马氏体仍具有很高强度，并且因间隙固溶引起的脆性减轻，韧性得到改善。 ★5、固溶强化、二次硬化、二次淬火、回火稳定性的含义。 1) 固溶强化：当溶质原子溶入基体金属形成固溶体能强化金属。 2) 二次硬化：在含、W、V较多的钢中, 回火后的硬度随回火温度的升高不是单调降低, 而是在某一温度后硬度反而增加, 并在某一温度(一般为550℃左右)达到峰值。这种在一定回火温度下硬度出现峰值的现象称为二次硬化 3) 二次淬火：通过某种回火之后，淬火钢的硬度不但没有降低，反而有所升高，这种现象称为二次淬火。
工程材料作业答案
工程材料 判断题 、珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物 1..√ 2..× 、可锻铸铁中，石墨是团絮状的，有较高强度和一定塑韧性，所以可以锻造。 1..√ 2..× 、正火是将钢加热到临界温度以上一定范围保温一定时间，然后空冷的热处理工艺。 1..√ 2..× 、上贝氏体是由过饱和的铁素体和渗碳体组成。 1..√ 2..× 、把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做面缺陷。
1..√ 2..× 、实际金属中位错密度越大、晶界和亚晶界越多，其强度越高。 1..√ 2..× 、金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫强度。 1..√ 2..× 、选材的一般原则包括满足零件使用性能、工艺性、经济性、环保和资源合理利用。 1..√ 2..× 、贝氏体是过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。 1..√ 2..× 、奥氏体是碳溶解在γ中所形成的置换固溶体。 1..√
2..× 、钢的淬火后进行高温回火的工艺称为调质，其组织为回火索氏体。 1..√ 2..× 、零件失效形式包括变形失效、磨损失效、断裂失效。 1..√ 2..× 、表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。 1..√ 2..× 、调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。 1..√ 2..× 、在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。 1..√ 2..×
、在铁碳合金中，铁素体在℃时，溶碳能力可达。 1..√ 2..× 、衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。 1..√ 2..× 、布氏硬度测量硬度时，用符号表示。 1..√ 2..× 、单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。 1..√ 2..× 、失效是机械零件因某种原因致使丧失其规定功能的现象。 1..√ 2..× 、维氏硬度测量硬度时，用符号表示.
工程材料学小抄版答案
固溶强化：固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高的现象弥散强化：倘若脆性第二相颗粒呈弥散状均匀分布在基体相上，由于第二相粒子与位错的交互作用阻碍了位错运动从而提高了合金塑性变形抗力，则可显著提高合金的强度的现象 细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬塑性和韧性的方法 热加工：凡是在材料再结晶温度以上所进行的塑性变形加工叫做热加工 冷加工：凡是在再结晶温度以下所进行的塑性变形加工叫做冷加工 称过冷度。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差T0-Tn=T 枝晶偏析：由于固溶体结晶一般按树枝状长大，使这种晶内偏析也呈树枝状分布。 本质晶粒度：表示在一定加热条件下，奥氏体晶粒长大倾向性的高低。 加工硬化：随着变形量增大，由于晶粒破碎和位错密度增加，晶体塑性变形能力迅速增大，强度硬度明显升高，塑形和韧性下降。 回复：冷塑性变形的金属材料在加热温度较低时，其光学显微组织发生改变前晶体内部所产生的某些变化。 再结晶：这一过程也是一个形核和核长大的过程，因其新旧晶粒的晶格类型完全相同，只是晶粒形态发生了变化，所以称之为再结晶。 二次硬化：某些铁碳合金（如高速钢）须经许多次回火后，才进一步提高其硬度。这种硬化现象为二次硬化。 回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。 退火：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺。 正火：亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热到Ac1+30~50℃，过共析钢加热到Accm+30~ 50℃，保温后空冷的工艺。 淬火：淬火是将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温后以大于临界冷却速度Vk冷却，使奥氏体转变为M或B下的热处理工艺。 回火：回火是指将淬火钢加热到Ac1以下的某温度保温后冷却的工艺。 冷处理：将淬火钢继续冷却到-70～-80℃（或更低温度），并保持一段时间，使残余奥氏体在继续冷却中转变为马氏体。 调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。 淬透性：淬透性指钢在淬火时获得M的能力，其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。淬硬性：表示钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。 回火脆性：在某些温度范围内回火时，淬火钢会出现冲击韧度显著下降的现象。第一类回火脆性：低温回火脆，火钢在250-350℃回火时出现的脆性。第二类回火脆性：高温回火脆，淬火钢在500-650℃范围内回火后缓冷时出现的脆性。 不锈钢晶间腐蚀：晶间腐蚀是沿晶粒周界发生腐蚀的现象。它是不锈钢某一温度下加热或冷却，Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降低，在介质作用下发生强烈腐蚀。 共晶反应：恒温下，某一成分液相同时结晶出两个成分不同的固相的反应。 共析反应：一定成分的固相，某一恒温下同时分解成两个成分与结构均不相同的固相反应。临界淬火冷却速度：获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
常用双相钢编号及基本的材料属性
Stainless Steel 1. Composition z The microstructure consists of roughly 50% austenite and 50% ferrite. z Generally, the content of the relative phase needs to reach 30%. 2. Basic material characteristics z Twice strength of austenitic and ferritic stainless steels. z Wide range of corrosion resistance to match application. z Good toughness down to minus 80 deg C but not genuine cryogenic applications. z Particular resistance to stress corrosion cracking. z Weld able with care in thick sections. z More difficult to form and machine than austenitic. z Restricted to 300 deg C maximum. 3. Part of the type Type CN US SE DE Duplex Steel Low Alloy 00Cr23Ni4N UNS S32304 SS2327 (SAF2304) W.Nr.1.4362 Middle Alloy 00Cr18Ni5Mo3Si2 UNS S31500 SS2376 (3RE60) W.Nr.14417 00Cr22Ni5Mo3N UNS S31803 SS2377 (SAF2205) W.Nr.14462 High Alloy 00Cr25Ni5Mo2 UNS S32900SS2324 (10RE51) W.Nr.14460 00Cr25Ni7Mo3WCuN UNS S31260W.Nr.14501 Super Duplex Steel Super 00Cr25Ni7Mo4N UNS S32750 SS2328 (SAF2507) W.Nr.14410 00Cr25Ni6Mo3CuN UNS S32550W.Nr.14507 4. Duplex steel Material properties 4.1. 00Cr23Ni4N (UNS S32304/SFA2304) z DESCRIPTION URANUS? 35N (UR 35N) is a 23% Cr, 4% Nickel, Mo free duplex stainless steel (23.04). The alloy UR 35N has similar corrosion resistance properties similar to 316L. Furthermore, its mechanical properties i.e. yield strength, are twice those of 304/316 austenitic grades. This allows the designer to save weight, particularly for properly designed pressure vessel applications. The alloy is particularly suitable for applications covering the -50°C/+300°C (-58°F/572°F) temperature range. Lower temperatures may also be considered, but need some restrictions, particularly for welded structures. With its duplex microstructure, low nickel and high chromium contents, the alloy has improved stress corrosion resistance properties compared to 304 and 316 austenitic grades.
工程材料必考大题及答案
工程材料课后大作业 1.现有下列零件及可供选择的材料,给各零件选择合适的材料,并选择合适的最终热处理方法(或使用状态). 零件名称:自行车架,连杆螺栓,车厢板簧,滑动轴承,变速齿轮,机床床身,柴油机曲轴. 可选材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2, T12A, 40Cr, HT200, 16Mn, 20CrMnTi.答：自行车架：16Mn 焊接 连杆螺栓：40Cr 最终热处理方法：调质； 车厢板簧：60Si2Mn 最终热处理方法：淬火+中温回火； 滑动轴承：ZQSn6-6-3 使用状态：铸造； 变速齿轮：20CrMnTi 最终热处理方法：渗碳后淬火、低温回火； 机床床身：HT200 最终热处理方法：去应力退火； 柴油机曲轴：QT600-2 最终热处理方法：等温淬火。 2. 某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有 良好的韧性（Ak>40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。试说明： （1）原45钢各热处理工序的作用； （2）改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？ （3）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？ 答：(1)调质处理：得到心部硬度,获得良好的综合力学性能和疲劳强度，为高频淬火做好准备；高频淬火：使其有足够的强度硬度，耐磨性;低温回火：消除内应力，便于后续加工; （2）、不能，心部较软而表面硬度，会造成表面脱落； （3）表面要渗碳处理 3. 选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛 坯，并且钢材具有足够的淬透性）： （1）某机床变速箱齿轮（模数m=4），要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45 钢； （2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（HRC 50-55），材料选用45 钢； （3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA。 （4）M12 丝锥，要求刃部硬度为60～62HRC，柄部硬度为30～40HRC，材料选用T12A。 答: ⑴45钢机床变速箱齿轮: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→超音频感应加热淬火+低温回火→精磨→成品； ⑵45钢机床主轴: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火+低
工程材料学习题集答案整理
页眉 工程材料习题集 钢的合金化基础第一章 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？（马氏体），以溶质形式存在形成固溶体；、γ（奥氏体）、M①溶入α（铁素体）形成强化相：碳化物、金属间化合物；②形成非金属夹杂物；③。、以游离状态存在：CuAg④ 其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可写出六个奥氏体形成元素，2 无 限溶解在铁素体中？，其中（锰、钴、镍、铜、碳、氮）C、NCo、Ni、Cu、①奥氏体形成元素：Mn、（铜、碳、氮）为有限溶NC、、Co、Ni（锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，CuMn、解；（铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。、V②Cr 写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。3Co 、、Cu、Si、Al①非碳化物形成元素：Ni按碳化物稳定性由弱到强的顺序按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。4 写出钢中常见的四种碳化物的分子式。Fe Mn、Cr、（弱）、、V、（中强）W、MoNb①碳化物由强到弱排列：（强）Ti、C→MC→MFeC→MC②碳化物稳定性由弱到强的顺序：63623容易加工硬化？奥氏体层而高锰奥氏体钢难于冷变形，5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，错能高和低时各形成什么形态的马氏体？越有层错能越低，镍是提高奥氏体层错能的元素，锰是降低奥氏体层错能的元素，①利于位错扩展而形成层错，使交滑移困难，加工硬化趋势增大。钢；奥氏体层错Cr18-Ni8 奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。如②合金。能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。如Fe-Ni钢的强化机制的出发点是什么？钢中常用的四种强化方式是什么？其中哪一种方式在提6 高强度的同时还能改善韧性？钢中的第二相粒子主要有哪两个方面的作用？①强化机制的出发点是造成障碍，阻碍位错运动。、第二相强化、位错钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）②强化（加工硬化）。晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。③沉淀强化。钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散④/ 钢中常用的韧性指标有哪三个？颈缩后的变形主要取决于什么？7韧性指标：冲击韧度①? TK、韧脆转变温度、平面应变断裂韧度。ICk k颈缩后的变形用?表示，主要取决于微孔坑或微裂纹形成的难易程度。②P钢中碳化物应保持什么形晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢的塑性，8 态？细化晶粒对改善均匀塑性(εu) 贡献不大，但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为① 随着晶粒尺寸的减少，使应力集中减弱，推迟了微孔坑的形成。应为球状、钢中的碳化物（第二相）充分发挥弥散强化的作用，②为了改善钢的塑性，细小、均匀、弥散地分布。页脚 页眉 9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化的因素有哪两个？ ①改善延性断裂有三个途径：（1）减少钢中第二相的数量：尽可能减少第二相数量，特别是夹杂物的数量。细化、球化第二相颗粒。（2）提高基体组织的塑性：宜减少基体组织中固溶强化 效果大的元素含量。（3）提高组织的均匀性：目的是防止塑性变形的不均匀性，以减少应力集中；碳化物强化相呈细小弥散分布，而不要沿晶界分布。 ②改善解理断裂有两种方法：（1）细化晶粒；（2）加入Ni元素降低钢的T。k③引起晶界弱化的因素有两个：（1）溶质原子(P、As、Sb、Sn)在晶界偏聚，晶界能r下降，裂纹易于沿晶界形成和扩展。（2）第二相质点(MnS、Fe3C)沿晶界分布，微裂纹g易于在晶界形成，主裂纹易于
常用材料属性
1.1 不同材料的特性 1. ABS ·用途: 玩具、机壳、日常用品 ·特性: 坚硬、不易碎、可涂胶水，但损坏时可能有利边出现。(Fig. 1.1.1) 设计上的应用: 多数应用于玩具外壳或不用受力的零件。 2. PP ·用途: 玩具、日常用品、包装胶袋、瓶子 ·特性: 有弹性、韧度强、延伸性大、但不可涂胶水。 ·设计上的应用: 多数应用于一些因要接受drop test而拆件的地方。 3. PVC ·用途: 软喉管、硬喉管、软板、硬板、电线、玩具 ·特性: 柔软、坚韧而有弹性。 ·设计上的应用: 多数用于玩具figure，或一些需要避震或吸震的地方。
4. POM ·用途: 机械零件、齿轮、摃杆、家电外壳 ·特性: 耐磨、坚硬但脆弱，损坏时容易有利边出现(Fig. 1.1.6)。 ·设计上的应用: 多数用于胶齿轮、滑轮、一些需要传动，承受大扭力或应力的地方。 5. Nylon ·用途: 齿轮、滑轮 ·特性: 坚韧、吸水、但当水份完全挥发后会变得脆弱。 ·设计上的应用: 因为精准度比较难控制，所以大多用于一些模数较大的齿轮。 6. Kraton 用途: 摩打垫 特性: 柔软，有弹性，韧度高，延伸性强。 设计上的应用: 多数作为摩打垫，吸收摩打震动，减低噪音。 简称
中英文学名 用途 备考 硬胶 GPPS 通用级聚苯乙烯 General Purpose polystyrene 文具、日用品、灯罩、仪器壳罩、玩具 透明,脆性,易成形 不碎胶 HIPS 高冲击聚笨乙烯 High Impact Polystyrene 日用品、电器零件、机壳、玩具 白色,延性,易成形 超不碎胶 ABS 丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物Acrylonitrile Butadiene Styrene 玩具、家私、运动用品、机壳、日用品、把手、齿轮 黄白色,延性,易成形 透明大力胶 AS (SAN) 丙烯睛一苯乙烯共聚物 Acrylonitrile Styrene 日用品、餐具、表面、家庭电器用品、装饰品 透明,易成形 软胶(花料、筒料) L D P E 低密度聚乙烯 Low Density Polyethylene 包装胶袋、玩具、胶瓶、胶花、电线 半透明,延性,易成形
工程材料习题册-打印-答案
第一章 金属的性能 一、填空（将正确答案填在横线上。下同） 1、金属材料的性能一般分为两类。一类是使用性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能等。另一类是工艺性能，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。 2、大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷，在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为冲击载荷，大小和方向随时间发生周期变化的载荷称为交变载荷。 3、变形一般分为弹性变形和塑性变形两种。不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形。 4、强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。 5、强度的常用衡量指标有抗拉强度和屈服强度，分别用符号σb 和σs 表示。 6、如果零件工作时所受的应力低于材料的σb 或σ0.2，则不会产生过量的塑性变形。 7、有一钢试样其截面积为100mm 2，已知钢试样的M P a S 314=σ M P a b 530=σ 。拉伸试验时，当受到拉力为—————— 试样出现屈服现象，当受到拉力为—————— 时，试样出现缩颈。 8、断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。金属材料的延伸率和断面收缩率的数值越大，表示材料的塑性越好。 9、一拉伸试样的原标距长度为50mm,直径为10mm 拉断后试样的标距长度为79mm ，缩颈处的最小直径为4.9 mm ，此材料的伸长率为—————，断面收缩率 为——————。 10．金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏能力。称为冲击韧性。 11．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs ，抗拉强度σb ，洛氏硬度C 标尺HRC ，伸长率δ，断面收缩率ψ，冲击韧度αk ，疲劳极限σ-1。 二、判断（正确打√，错误打×。下同） 1、弹性变形能随载荷的去除而消失。（√ ） 2、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。（× ） 3、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。（× ） 4、洛氏硬度值无单位。（√ ） 5、做布氏硬度试验时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。（× ） 6、材料对小能量多次冲击抗力的大小主要取决于材料的强度和塑性。（ ×） 7、布氏硬度测量法不宜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的。（√ ） 9、铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造形状复杂的工件。（√ ） 三．选择（把正确答案填入括号内。下同） 1、拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（B ）。 A.屈服点 B.抗拉强度 C.弹性极限
工程材料_试题及答案
工程材料试题及答案 一、判断题 1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。（×） 2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。（×） 3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。（×） 4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。（×） 5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。（√） 6、一个合金的室温组织为α+β11 +（α+β），则它由三相组成。（×） 7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（√） 8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。（√） 9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。（×） 10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。（√） 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分） 路线为： 下料锻造正火机加工调质机加工（精） 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出：1、主轴应用的材料：45钢 2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段
时间空冷 3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度 5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S 回 四、选择填空（20分） 1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 2、适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3、要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ） （a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4、制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5、高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7、65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8、二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9、1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 10、推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火 11、位错是一种。（①） ①线缺陷②点缺陷③面缺陷 12、纯铁在850℃时为晶格。（①） ①体心立方②面心立方③密排六方 13、有些金属在固态下会发生晶体结构的变化，这种变化可以称为。(③) ①等温转变②变温转变③同素异构转变 14、共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，有如下转变。(②) ①只有贝氏体和马氏体转变，而没有珠光体型转变 ②只有珠光体型和马氏体转变，而没有贝氏体转变 ③只有珠光体型和贝氏体转变，而没有马氏体转变
工程材料学习题集答案整理最终版
工程材料习题集 第一章钢得合金化基础 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？ ①溶入α(铁素体)、γ(奥氏体)、M(马氏体),以溶质形式存在形成固溶体; ②形成强化相:碳化物、金属间化合物; ③形成非金属夹杂物; ④以游离状态存在:Cu、Ag。 2写出六个奥氏体形成元素,其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？ ①奥氏体形成元素:Mn、Co、Ni、Cu、C、N(锰、钴、镍、铜、碳、氮),其中Mn、Co、Ni(锰、钴、镍)可无限溶解在奥氏体中,Cu、C、N(铜、碳、氮)为有限溶解; ②Cr、V(铬、钒)可无限溶解在铁素体中,其余为有限溶解。 3写出钢中常见得五种非碳化物形成元素。 ①非碳化物形成元素:Ni、Si、Al、Cu、Co 4按由强到弱得顺序写出钢中常见得八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强得顺序写出钢中常见得四种碳化物得分子式。 ①碳化物由强到弱排列:(强)Ti、Nb、V、(中强)W、Mo、Cr、(弱)Mn、Fe ②碳化物稳定性由弱到强得顺序:Fe3C→M23C6→M6C→MC 5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形,而高锰奥氏体钢难于冷变形,容易加工硬化？奥氏体层错能高与低时各形成什么形态得马氏体？ ①镍就是提高奥氏体层错能得元素,锰就是降低奥氏体层错能得元素,层错能越低,越有利于位错扩展而形成层错,使交滑移困难,加工硬化趋势增大。 ②奥氏体层错能越低,形成板条马氏体,位错亚结构。如Cr18-Ni8钢;奥氏体层错能越高,形成片状马氏体,孪晶亚结构。如Fe-Ni合金。 6钢得强化机制得出发点就是什么？钢中常用得四种强化方式就是什么？其中哪一种方式在提高强度得同时还能改善韧性？钢中得第二相粒子主要有哪两个方面得作用？ ①强化机制得出发点就是造成障碍,阻碍位错运动。 ②钢中常用得四种强化方式:固溶强化、晶界强化(细晶强化)、第二相强化、位错强化(加工硬化)。 ③晶界强化(细晶强化)在提高强度得同时还能改善韧性。 ④钢中得第二相粒子主要作用:细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用得韧性指标有哪三个？颈缩后得变形主要取决于什么？ α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ①韧性指标:冲击韧度 k ε表示,主要取决于微孔坑或微裂纹形成得难易程度。 ②颈缩后得变形用P 8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢得塑性,钢中碳化物应保持什么形态？ ①细化晶粒对改善均匀塑性(εu)贡献不大,但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为随着晶粒尺寸得减少,使应力集中减弱,推迟了微孔坑得形成。 ②为了改善钢得塑性,充分发挥弥散强化得作用,钢中得碳化物(第二相)应为球状、细小、均匀、弥散地分布。 9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化得因素有哪两
机械工程材料习题集答案解析王章忠主编第二版
例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为φ40×800mm，要求热处理后变形小，尺寸稳定，表面硬度为60～64HRC，用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料→球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。试分析：1. 用CrWMn钢的原因。2. 分析工艺安排能否达到要求，如何改进？ 丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。在加工处理过程中，每一工序都不能产生大的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少残余奥氏体量。丝杠受力不大，但转速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60～64 HRC。 根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为合适。其原因如下： （1）CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满足硬度和耐磨性的要求。 （2）CrWMn钢由于加入合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝杠的精度。目前，9Mn2V和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。 对原工艺安排分析：原工艺路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠的技术要求。所以原工艺路线应改为：下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。 例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为58～62HRC齿心部硬度为30～45HRC，其余力学性能要求为σb＞1000MPa，σOF≥600MPa，A K ＞48J。试从所给材料中选择制造该齿轮的合适钢种。 35、45 、20CrMnTi 、38CrMoAl 、T12 分析：从所列材料中可以看出35、45 、T12钢不能满足要求。对剩余两个钢种的比较可见表1。 材料热处理 σ s/ MPa σb/ MPa /% φ/% AK/J 接触疲劳强 度 /MPa 弯曲疲劳强度 /MPa 20CrMnT i 渗碳 淬火 853 1080 10 45 55 1380 750 38CrMo Al 调质835 980 14 50 71 1050 1020
工程材料作业及答案汇总 (1)
1、1 4.简答及综合分析题 (1）金属结晶得基本规律就是什么？条件就是什么？简述晶粒得细化方法。 （2）什么就是同素异构转变？ (１)金属结晶得基本规律:形核、长大; 条件就是具有一定得过冷度； 液态金属晶粒得细化方法:增大过冷度、变质处理、附加振动; 固态金属晶粒得细化方法:采用热处理、压力加工方法。 (2)金属同素异构性(转变）：液态金属结晶后获得具有一定晶格结构得晶体,高温状态下得晶体,在冷却过程中晶格发生改变得现象。 １、2 4。简答及综合分析题 （４)简述屈服强度得工程意义。 （5)简述弹性变形与塑性变形得主要区别。 （4）答：屈服强度就是工程上最重要得力学性能指标之—.其工程意义在于:①屈服强 度就是防止材料因过最塑性变形而导致机件失效得设计与选材依据； ②根据屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）得大小，衡量材料进一步产生塑性变形得倾向，作为金属材料冷塑性变形加工与确定机件缓解应力集中防止脆性断裂得参考依据。 (５）答:随外力消除而消失得变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复得变形称为塑性变形。 1、３ 4.简答题 （6）在铁碳相图中存在三种重要得固相，请说明它们得本质与晶体结构(如，δ相就是碳在δ—Ｆｅ中得固溶体，具有体心立方结构）。 α相就是 ; γ相就是
； Fe３C相就是。 （7）简述Fe—Fe３C相图中共晶反应及共析反应,写出反应式,标出反应温度. （9）在图３—2所示得铁碳合金相图中，试解答下列问题: 图3—2铁碳合金相图 （1)标上各点得符号； (2）填上各区域得组成相(写在方括号内）; (3）填上各区域得组织组成物（写在圆括号内); （４)指出下列各点得含碳量：E（)、C（）、P( )、S（)、K（）；(5）在表３—1中填出水平线得温度、反应式、反应产物得名称。 表3—１ （6)答:碳在α—Fe中得固溶体，具有体心立方结构；碳在γ—Fe中得固溶体,具有面心 立方结构;Fe与Ｃ形成得金属化合物，具有复杂结构。
工程材料学习题集答案整理最终版
工程材料习题集 第一章钢的合金化基础 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？ ①溶入α（铁素体）、γ（奥氏体）、M（马氏体），以溶质形式存在形成固溶体； ②形成强化相：碳化物、金属间化合物； ③形成非金属夹杂物； ④以游离状态存在：Cu、Ag。 2写出六个奥氏体形成元素，其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？ ①奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu、C、N（锰、钴、镍、铜、碳、氮），其中Mn、Co、Ni（锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，Cu、C、N（铜、碳、氮）为有限溶解； ②Cr、V（铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。 3写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。 ①非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Cu、Co 4按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强的顺序写出钢中常见的四种碳化物的分子式。 ①碳化物由强到弱排列：（强）Ti、Nb、V、（中强）W、Mo、Cr、（弱）Mn、Fe ②碳化物稳定性由弱到强的顺序：Fe3C→M23C6→M6C→MC 5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，而高锰奥氏体钢难于冷变形，容易加工硬化？奥氏体层错能高和低时各形成什么形态的马氏体？ ①镍是提高奥氏体层错能的元素，锰是降低奥氏体层错能的元素，层错能越低，越有利于位错扩展而形成层错，使交滑移困难，加工硬化趋势增大。 ②奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。如Cr18-Ni8钢；奥氏体层错能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。如Fe-Ni合金。 6钢的强化机制的出发点是什么？钢中常用的四种强化方式是什么？其中哪一种方式在提高强度的同时还能改善韧性？钢中的第二相粒子主要有哪两个方面的作用？ ①强化机制的出发点是造成障碍，阻碍位错运动。 ②钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）、第二相强化、位错强化（加工硬化）。 ③晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。 ④钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用的韧性指标有哪三个？颈缩后的变形主要取决于什么？ α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ①韧性指标：冲击韧度 k ε表示，主要取决于微孔坑或微裂纹形成的难易程度。 ②颈缩后的变形用P 8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢的塑性，钢中碳化物应保持什么形态？ ①细化晶粒对改善均匀塑性(εu)贡献不大，但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为随着晶粒尺寸的减少，使应力集中减弱，推迟了微孔坑的形成。 ②为了改善钢的塑性，充分发挥弥散强化的作用，钢中的碳化物（第二相）应为球状、细小、均匀、弥散地分布。
工程材料-作业及答案
第1章 材料的基本性质 1、烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm ，已知其孔隙率为37%，干燥质量为 2487g ，浸水饱和后质量为 2984g 。求该砖的密度、干表观密度、 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 解：砖自然状态下的体积：3 300.2400.1150.053 1.462810m V -=??=? 干表观密度：3030 2.4871700kg/m 1.462810m V ρ-===? 由孔隙率0001700100%1100%1100%37%V V P V ρρρ-????=?=-?=-?= ? ???? ? 得砖的密度：ρ＝2698 kg/m 3 吸水率：29842487100%100%20%2487 m m W m = ?=?=干吸吸干－－ 开口孔隙率： 3029842487()/100%/1.462810100%34%1000m m P V ρ-??-??=?=??=????????干吸开水－ 闭口孔隙率：37%34%%P P P ==开闭--＝3 2、已知碎石的表观密度为2.65g/cm 3，堆积密度为1.50g/cm 3，求 2.5m 3 松散状态的碎石，需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙 ? 若已知砂子的堆积密度为1.55g /cm 3，求砂子的重量为多少？ 解：0000002.5 1.5100%1100%1100%43%2.5 2.65V V V P V ρρ??''-??'=?=-?=-?= ? ?'??? ?－＝ V 0＝1.425m 3 所以，填充碎石空隙所需砂子的体积为：300 2.5 1.425 1.075m V V '-=-= 或30 2.543% 1.075m V P '?=?= 沙子的重量：1.075×1.55×103＝1666.25kg 3．某地红砂岩，已按规定将其磨细，过筛。烘干后称取50g ，用李氏瓶测得其体积为18.9cm 3。另有卵石经过清洗烘干后称取1000g ，将其浸水饱和后用布擦干。又用广口瓶盛满水，连盖称得其质量为790g ，然后将卵石装入，再连盖称得其质量为1409g ，水温为25℃，求红砂岩及卵石的密度或视密度，并注明哪个是密度或视密度。
工程材料及成形技术作业题库(带答案)
工程材料及成形技术作业题库 一. 名词解释 1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 3..同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 4.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 5.再结晶：金属发生重新形核和长大而晶格类型没有改变的结晶过程。 6.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。 8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。 9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。 10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。 11.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。 12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。 13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的 处理工艺。 15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 16.同时凝固原则： 17.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。 18.热固性塑料： 19.热塑性塑料： 二. 判断正误并加以改正 1.细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性. （╳） 改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2.结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大. （╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3.普通低合金结构钢不能通过热处理进行强化。（√） 4. 单晶体必有各向异性. （√） 5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. （╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. （√） 7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （√） 9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （╳） 10. 铁素体是置换固溶体. （╳） 改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。