金属工艺学第五版上册课后答案精选版

金属工艺学第五版上册

课后答案

Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

1、说明σS 、σ0.2 、σb、σ－1 、δ％、αk、45-50HRC、300HBS的名称含义

答案：见教材。45-50HRC表示洛氏硬度为45-50；300HBS表示布氏硬度为300.

2、解释应力与应变的概念

答：应力：物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。应变：物体受力产生变形时，体内各点处变形程度一般并不相同。用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变。为此可在该点处到一单元体，比较变形前后单元体大小和形状的变化。

1、说明晶粒粗细对力学性能的影响。

一般情况下，晶粒越细小，金属材料的强度和硬度越高，塑性和韧性越好。

因为晶粒越小，晶界越多。晶界处的晶体排列是非常不规则的，晶面犬牙交错，互相咬合，因而加强了金属间的结合力。工业中常用细化晶粒的方法来提高金属材料的机械性能，称为细晶强化。

晶粒的大小与过冷度和变质处理密切相关：

过冷度：过冷度越大，产生的晶核越多，导致晶粒越细小。通常采用改变浇注温度和冷却条件的办法来细化晶粒。

变质处理：也叫孕育处理。金属液中晶核多，则晶粒细小。通常采用浇注前添加变质剂的办法来促进晶核产生，以拟制晶粒长大。

2、你如何理解相与组织，指出Fe -C状态图中的相与组织。

相与组织

相是指材料中结构相同、化学成分及性能同一的组成部分，相与相之间有界面分开。“相”是合金中具有同一原子聚集状态，既可能是一单相固溶体也可能是一化合物；组织一般系指用肉眼或在显微镜下所观察到的材料内部所具有的某种形态特征或形貌图像，实质上它是一种或多种相按一定方式相互结合所构成的整体的总称。因此，相与组织的区别就是结构与组织的区别，结构描述的是原子尺度，而组织则指的是显微尺度。

合金的组织是由相组成的，可由单相固溶体或化合物组成，也可由一个固溶体和一个化合物或两个固溶体和两个化合物等组成。正是由于这些相的形态、尺寸、相对数量和分布的不同，才形成各式各样的组织，即组织可由单相组成，也可由多相组成。相组成物与组织组成物是人们把在合金相

图分析中出现的“相”称为相组成物，出现的“显微组织”称为组织组成物。

组织是材料性能的决定性因素。在相同条件下，不同的组织对应着不同的性能。

Fe -C状态图中的相与组织

1). 铁碳合金基本相

铁素体奥氏体渗碳体

2). 铁碳合金基本组织

三种单相组织；三种双相组织

铁碳合金基本组织

组织定义符号 C溶解度 /% 结构性能特点

单

项铁素体 F 0～0.02 体心立方软、韧

奥氏体 A 0～2.11 面心立方塑性好

渗碳体Fe3C =6.69 斜方硬、脆

双

项珠光体P =0.77 体心立方+斜方综合性能好高温莱氏体Ld =4.3 面心立方+斜方硬、脆

低温莱氏体L′d =4.3 体心立方+斜方硬、脆

3、说明F、A、 Fe 3C、P的名称、含碳量、晶体类型及力学性能特征。

F：铁素体，含碳量0.006%—0.0218% 体心立方晶格力学性能特征见教材p16倒一段。

A：奥氏体，含碳量，<2.11% ，727℃时含碳量为0.77%，面心立方晶格力学性能特征见教材p17第六行。

Fe 3C：渗碳体，含碳量为6.69%，金属化合物，复杂的正交晶格，力学性能特征：硬度很高HBW＝800，塑性、韧性几乎为零，脆性很大，延伸率接近于零。

P：珠光体，含碳量为0.77％，铁素体和渗碳体组成的机械混合物。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物。力学性能特征介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好.其抗拉强度为750 ~900MPa,180 ~280HBS,伸长率为20 ~25%,冲击功为24 ~32J.力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好σb=770MPa,180HBS,δ

=20%~35%,AKU=24~32J

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4、依Fe -C状态图分析缓慢冷却条件下45钢和T10钢的结晶过程与室温组织，并划出各自的冷却曲线。

答案：45钢为亚共析钢，其结晶过程与室温组织，冷却曲线参考课件中亚共析钢部分

T10钢为过共析钢，其结晶过程与室温组织，冷却曲线参考课件中亚共析钢部分

1、何谓退火和正火两者的特点和用途有什么不同

退火是将钢件加热到Ac1或Ac3以上（30~50℃），保温一段时间，然后再缓慢的冷却（一般用炉冷）。

正火是将钢件加热到Ac3或Acm以上（30~50℃），保温一段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火稍快。

退火与正火的主要区别是：

正火是完全退火的一种变态或特例，二者仅是冷却速度不同，通常退火是随炉冷而正火是在空气中冷却，正火既适用于亚共析钢也适用于过共板钢，对于共析钢，正火一般用于消除网状碳化物；对于亚共析钢，正火的目的与退火基本相同，主要是细化晶粒，消除组织中的缺陷，但正火组织中珠光体片较退火者细，且亚共析钢中珠光数量多铁素体数量少，因此，经正火后钢的硬度、强度均较退火的高，由此可知，在生产实践中，钢中有网状渗碳体的材料需先经正火消除后方可使用其他工艺，而对热处理后有性能要求的材料，则据要求的不同及钢种不同选择退火工艺，如：要求热处理后有一定的强度、硬度，可选择正火工艺；要求有一定的塑性，尽量降低强度、硬度的则应选择退火工艺。

生产上常用的退火操作种类

（1）完全退火（俗称退火）主要用于亚共桥钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有的也用做焊接结构件，其目的是细化晶粒，改善组织，消除残余应力，降低硬度、提高塑性，改善切削加工性能，完全退火是一种时间很长的退火工艺，为了缩短其退火时间，目前常采用等温火的工艺来取代完全退火工艺，同完全退火比较，等温火的目的与完全退火相同，但它大大缩短了退火时间。

（2）球化退火主要用于过共析钢及合金工具钢（如刀具、量具、模具以及轴承等所有钢种）。其目的主要是降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。

（3）去应力退火（又称低温退火）主要用来消除铸件、锻件及焊接件、热轧件等内应力。

（4）再结晶退火用来消除冷加工（冷拉、冷冲、冷轧等）产生的加工硬化。目的是消除内应力，提高塑性，改善组织。

（5）扩散退火主要用于合金钢，特别是合金钢的铸件和钢锭。目的是利用高温下原子具有较大的扩散能力来减轻或消除钢中化学成分不均匀的现象。

2、钢淬火后所获得的马氏体组织与铁素体有何相同和不同之处钢中的马氏体组织表现出什么特性