机械工程材料-二元共晶相图
机械工程材料课后答案
机械⼯程材料课后答案⼯程材料习题<习题⼀>1、抗拉强度：是材料在破断前所能承受的最⼤应⼒。
屈服强度：是材料开始产⽣明显塑性变形时的最低应⼒。
塑性：是指材料在载荷作⽤下，产⽣永久变形⽽不破坏的能⼒韧性：材料变形时吸收变形⼒的能⼒硬度：硬度是衡量材料软硬程度的指标，材料表⾯抵抗更硬物体压⼊的能⼒。
刚度：材料抵抗弹性变形的能⼒。
疲劳强度：经⽆限次循环⽽不发⽣疲劳破坏的最⼤应⼒。
冲击韧性：材料在冲击载荷作⽤下抵抗破坏的能⼒。
断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展的能⼒。
2 、材料的弹性模量与塑性⽆关。
3 、四种不同材料的应⼒应变曲线，试⽐较抗拉强度，屈服强度，刚度和塑性。
由⼤到⼩的顺序，抗拉强度： 2 、 1 、 3 、 4 。
屈服强度： 1 、 3 、 2 、 4 。
刚度：1 、3 、2 、4 。
塑性：3 、2 、4 、1 。
4、常⽤的硬度测试⽅法有⼏种？这些⽅法测出的硬度值能否进⾏⽐较？布⽒、洛⽒、维⽒和显微硬度。
由于各种硬度测试⽅法的原理不同，所以测出的硬度值不能直接进⾏⽐较。
5、以下⼯件应该采⽤何种硬度试验法测定其硬度？（1）锉⼑：洛⽒或维⽒硬度（2）黄铜轴套：布⽒硬度（3）供应状态的各种碳钢钢材：布⽒硬度（4）硬质合⾦⼑⽚：洛⽒或维⽒硬度（5）耐磨⼯件的表⾯硬化层：显微硬度6、反映材料承受冲击载荷的性能指标是什么？不同条件下测得的这些指标能否进⾏⽐较？怎样应⽤这些性能指标？冲击功或冲击韧性。
由于冲击功或冲击韧性代表了在指定温度下，材料在缺⼝和冲击载荷共同作⽤下脆化的趋势及其程度，所以不同条件下测得的这种指标不能进⾏⽐较。
冲击韧性是⼀个对成分、组织、结构极敏感的参数，在冲击试验中很容易揭⽰出材料中的某些物理现象，如晶粒粗化、冷脆、热脆和回⽕脆性等，故⽬前常⽤冲击试验来检验冶炼、热处理以及各种加⼯⼯艺的质量。
此外，不同温度下的冲击试验可以测定材料的冷脆转变温度。
同时，冲击韧性对某些零件（如装甲板等）抵抗少数⼏次⼤能量冲击的设计有⼀定的参考意义。
《机械工程材料》复习习题及答案
第一章材料的性能1．1 名词解释δb δb δsδ0.2 δ-1 a k HB HRC1．2 填空题1．材料常用的塑性指标有(延伸率)和(断面收缩率)两种，其中用(延伸率)表示塑性更接近材料的真实变形。
2．检验淬火钢成品件的硬度一般用( 洛氏)硬度，检测退火件、正火件和调质件的硬度常用(布氏)硬度，检验氮化件和渗金属件的硬度采用(维氏)硬度试验。
3．材料的工艺性能是指( 铸造)性能、(锻造)性能、(焊接)性能、(切削加工)性能和(热处理)性能。
4．工程上常用金属材料的物理性能有( 熔点)、(密度)、（导电性）、(磁性)和(热膨胀性)等。
5．表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是(冲击韧性ak )，其单位是( J/cm2 )。
1．3 简答题2．设计刚性好的零件，应根据何种指标选择材料?采用何种材料为宜?3．常用的硬度方法有哪几种?其应用范围如何?这些方法测出的硬度值能否进行比较?1．4 判断1．金属的熔点及凝固点是同一温度。
( 错)2．导热性差的金属，加热和冷却时会产生内外温度差。
导致内外不同的膨胀或收缩，使金属变形或开裂。
( 对)3．材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。
( 错)4．所有的金属都具有磁性，能被磁铁所吸引。
( 错)5．钢的铸造性比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
( 错)1．5 选择填空1．在有关零件图图纸上，出现了几种硬度技术条件的标注方法，正确的标注是( D )。
(a)HBS650—700 (b)HBS＝250—300Kgf/mm2(c)HRCl5—20 (d) HRC 45—702．在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是( a )。
(a) δb (b) δs(c) δ0.2(d) δp3．在作疲劳试验时，试样承受的载荷为( c )。
(a)静载荷(b)冲击载荷(c)交变载荷4．洛氏硬度C标尺使用的压头是( b )。
(a)淬硬钢球(b)金刚石圆锥体(c)硬质合金球5．表示金属密度、导热系数、导磁率的符号依次为( d )、( f )、( c )。
机械工程材料习题(老师建议打印)
补充题(二)填空题1、固体中的结合键可分为种，它们是、、、。
p262、共价键比分子键具有更的结合力。
第二章金属的结构习题(一)解释名词致密度、晶格、晶胞、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒、晶界、晶体的各向异性、刃型位错、空位、间隙原子。
(二)填空题1、同非金属相比，金属的主要特性是。
p262、晶体与非晶体最根本的区别是。
3、金属晶体中最主要的面缺陷是和。
4、位错分两种，它们是和，多余半原子面是位错所特有的。
5、在立方晶系中，｛120｝晶面族包括等晶面。
6、点缺陷有、和三种；面缺陷中存在大量的。
7、γ-Fe、a-Fe的一个晶胞内的原子数分别为和。
8、当原子在金属晶体中扩散时，它们在内、外表面上的扩散速度较在体内的扩散速度。
(三)是非题1、因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
( )2、金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。
( )3、因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数，所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。
( )4、在立方晶系中，(123)晶面与［12-3]晶向垂直。
( )5、在立方晶系中，(111)与(1-11)是互相平行的两个晶面。
( )6、在立方晶系中，(123)晶面与(-312)晶面属同一晶面族。
( )7、在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。
( )8、在金属晶体中，当存在原子浓度梯度时，原子向各个方向都具有相同的跃迁几率。
( )9、因为固态金属的扩散系数比液态金属的扩散系数小得多，所以固态下的扩散比液态下的慢得多。
( )10、金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍高一些。
( )11、晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
( )(四)选择正确答案1、正的电阻温度系数的含义是：a．随温度升高导电性增大；b．随温度降低电阻降低；c．随温度增高电阻减小。
2、晶体中的位错属于：a．体缺陷；b．面缺陷；c．线缺陷；d．点缺陷。
机械工程材料教程及课后答案
机械工程材料教程及课后答案1．解释以下名词亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差面缺陷：原子排列不规那么的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界限缺陷：原子排列的不规那么区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规那么的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的部分滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界限即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好似插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，那么称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体构造称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规那么排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒外表所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意参加某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所参加的难熔杂质称为变质剂。
2。
常见的金属晶体构造有哪几种？α—Fe 、γ— Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体构造？答：常见金属晶体构造：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格； Mg、Zn属于密排六方晶格；3。
二元合金相图
第二章二元合金相图纯金属在工业上有一定的应用，通常强度不高，难以满足许多机器零件和工程结构件对力学性能提出的各种要求；尤其是在特殊环境中服役的零件，有许多特殊的性能要求，例如要求耐热、耐蚀、导磁、低膨胀等，纯金属更无法胜任，因此工业生产中广泛应用的金属材料是合金。
合金的组织要比纯金属复杂，为了研究合金组织与性能之间的关系，就必须了解合金中各种组织的形成及变化规律。
合金相图正是研究这些规律的有效工具。
一种金属元素同另一种或几种其它元素，通过熔化或其它方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质叫做合金。
其中组成合金的独立的、最基本的单元叫做组元。
组元可以是金属、非金属元素或稳定化合物。
由两个组元组成的合金称为二元合金，例如工程上常用的铁碳合金、铜镍合金、铝铜合金等。
二元以上的合金称多元合金。
合金的强度、硬度、耐磨性等机械性能比纯金属高许多，这正是合金的应用比纯金属广泛得多的原因。
合金相图是用图解的方法表示合金系中合金状态、温度和成分之间的关系。
利用相图可以知道各种成分的合金在不同温度下有哪些相，各相的相对含量、成分以及温度变化时所可能发生的变化。
掌握相图的分析和使用方法，有助于了解合金的组织状态和预测合金的性能，也可按要求来研究新的合金。
在生产中，合金相图可作为制订铸造、锻造、焊接及热处理工艺的重要依据。
本章先介绍二元相图的一般知识，然后结合匀晶、共晶和包晶三种基本相图，讨论合金的凝固过程及得到的组织，使我们对合金的成分、组织与性能之间的关系有较系统的认识。
2.1 合金中的相及相图的建立在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分开的均匀组成部分叫做相。
液态物质为液相，固态物质为固相。
相与相之间的转变称为相变。
在固态下，物质可以是单相的，也可以是由多相组成的。
由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成合金的组织。
组织是指用肉眼或显微镜所观察到的材料的微观形貌。
由不同组织构成的材料具有不同的性能。
机械工程材料复习题1
第一章材料的种类与性能1.学习本课程的主要目的是什么？为什么工程材料的知识对于机械制造工作者来说是必须具备的？2.本课程主要包括那几方面内容，其基本要求是什么？3.比较强度极限s b，屈服极限s s与s0。
2的异同，强度与刚度有何不同?4.解释下列常用机械性能指标:d，y，a k和A k，HB，HRC，HRA，HRB，HV5.硬度有何实用意义?为什么在生产图纸的技术要求中常用硬度来表示对零件的性能要求?HB与HRC分别使用哪些范围？6.为什么要研究材料的工艺性能？7.在有关工件的图纸上,出现了以下几种硬度技术条件的标注方法，这种标注是否正确？（1）600～650 HB (2）HB=200~250 kgf/mm2(3）5~10 HRC （4）70~75 HRC1.拉力试验、疲劳试验、冲击试验在试样承受的应力类型、测定的性能指标，试验的适合场合等方面区别何在？2.材料的性能包括那几方面？材料的性能与其成分、组织和加工工艺之间有什么关系？3.拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验后，将已断裂的试样对接起来测量,若最后的标距长度为79mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的延伸率和断面收缩率的值?4.下列各工件应该采用何种硬度试验方法测定其硬度？5.（1）锉刀（2）黄铜轴套（3)供应状态的各种碳钢钢材（4)硬质合金的刀片第二章金属的结构与结晶一、名词解释晶体、非晶体；晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数；晶面、晶向、晶面指数、晶向指数;单晶体的各向异性、各向同性;点缺陷、线缺陷、面缺陷、亚晶粒、亚晶界、位错;单晶体、多晶体;过冷度;变质处理、变质剂二、判断是非1.不论在什么条件下，金属晶体缺陷总是使金属强度降低。
2.工业上常用金属中的原子排列是完整的、规则的，晶格位向也是完全一致的。
3.金属结晶时的冷却速度愈慢，过冷度愈小，金属的实际结晶温度愈接近理论结晶温度。
4.位错是晶体中常见的缺陷，在常见的工业金属中位错密度愈小，其强度愈高.5.在金属结晶过程中,晶体成长常以树枝状方式进行的,但结晶以后一般情况下看不到树枝状晶体。
二元相图fec相图
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• 简介 • 二元相图的基本类型 • fec相图的基本构成 • 二元相图和fec相图的绘制方法 • 二元相图和fec相图的分析应用 • 二元相图和fec相图的研究现状及展望
01
简介
定义和概念
要点一
二元相图（Binary Phase Diagram）
又称二元系统相图，是一种描述物质系统中的相平衡状态 的图。它表示了不同成分的物质在温度和压力等条件下的 状态和转变。
利用热力学数据计算
利用热力学数据，计算不同相的稳定性和转变温度。
二元相图和fec相图的绘制软件
1 2
Thermo-Calc
一款常用的热力学计算软件，可用于绘制二元相 图和fec相图。
FactSage
另一款热力学计算软件，可以绘制多种类型的相 图。
3
Visual Phase Diagram
一款可视化相图绘制软件，可用于二元相图和 fec相图的绘制。
THANKS
感谢观看
总结词：合金设计
详细描述：二元相图和fec相图在合金设计方面具有重要应用。通过分析相图，可以了解不同元素之间 的相互作用和合金的相组成，从而设计出具有所需性能的合金。例如，在钢铁工业中，通过调整铁、 碳和其他合金元素的含量，可以制造出具有高强度、高韧性、耐腐蚀等性能的钢材。
工艺优化
总结词：工艺优化
05
二元相图和fec相图的分析应用
材料性能预测
总结词
材料性能预测
详细描述
二元相图和fec相图可以用来预测材料的性能。通过分析相图中的成分和温度，可以了解材料的熔点、密度、热 膨胀系数、热导率等物理性质，以及硬度、抗拉强度、屈服强度、韧性等机械性质。这些信息对于材料的应用和 优化设计至关重要。
工程材料名词解释
1.刚性：抵抗弹性变形的能力指标。
2.同素异构转变：金属在固态下发生晶格形式的转变称为同素异构转变.3.模锻: 是使金属坯料在冲击力或压力作用下，在锻模模膛内变形，从而获得锻件的工艺方法。
4.缩孔和缩松: 铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。
5、分型面: 两半铸型相互接触的表面6.硬度：材料软硬程度。
7.加工硬化：大量位错互相缠结，在晶界处塞积，使位错运动困难，阻碍塑性变形。
再要继续变形，就要更大的外力作用，这种现象称加工硬化（形变强化）。
8 .固溶体：以合金的某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其它组元原子（溶质）所组成的异类原子混合的结晶相，结构保持溶剂元素的点阵类型，其实质是固态溶液。
9.枝晶偏析：实际在生产条件下，由于结晶过程很快，原子扩散不可能充分进行，达不到平衡状态，也就是说原子扩散尚未进行就又继续冷却下来，偏离平衡的结晶条件，造成各相内成分不均匀，这种偏离平衡条件的结晶，称为不平衡结晶。
10.钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作为填充金属，加热时钎料熔化而将焊件连结起来的焊接方法。
11.第二相强化或弥散强化化合物即第二相，化合物呈细小颗粒弥散分布在基体相中，会使合金产生显著的强化作用，称第二相强化或弥散强化。
12.残余应力:金属材料经塑性变形后残留在内部的应力称为残余应力。
13、固溶体异类元素（溶质）的原子溶解在固体金属（溶剂）中所形成的新相叫做固溶体。
14、起始晶粒度：A形成刚结束，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小。
与A长大倾向性有关，还与化学成分有关。
15、细晶强化通过增加过冷度和变质处理细化晶粒，使强度、硬度和塑性、韧性得到提高。
16、分模面铸模上模与下模的分界面17,疲劳强度：金属材料在重复或交变应力作用下，于规定的应力循环次数N内不发生断裂时的最大应力，称为疲劳强度。
18、胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的工艺方法。
19、塑性变形：外力去处后，不能恢复的变形，即残余变形称塑性变形.20、疲劳强度：材料抵抗无限次应力(107)循环也不疲劳断裂的强度指标，交变负荷σ-1＜σs为设计标准。
机械工程材料作业答案
第一章材料的结构与金属的结晶1．解释下列名词：变质处理P28；细晶强化P14；固溶强化P17。
5．为什么单晶体具有各向异性P12，而多晶体在一般情况下不显示各向异性P13？答：因为单晶体内部的原子都按同一规律同一位向排列，即晶格位向完全一致。
而在多晶体的金属中，每个晶粒相当于一个单晶体，具有各项异性，但各个晶粒在整块金属中的空间位向是任意的，整个晶体各个方向上的性能则是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。
6．在实际金属中存在哪几种晶体缺陷P13？它们对力学性能有何影响P14？答：点缺陷、线缺陷、面缺陷。
缺陷的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。
7．金属结晶的基本规律是什么P25？铸造(或工业)生产中采用哪些措施细化晶粒？举例说明。
P27~P28答：金属结晶过程是个形核、长大的过程。
（1）增大过冷度。
降低金属液的浇筑温度、采用金属模、水冷模、连续浇筑等。
（2）变质处理。
向铝合金中加入钛、锆、硼；在铸铁液中加入硅钙合金等。
（3）振动和搅拌。
如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。
第二章金属的塑性变形与再结晶1．解释下列名词：加工硬化P40；再结晶P43；纤维组织P38。
2．指出下列名词的主要区别：重结晶、再结晶P43答：再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，故称为再结晶；而重结晶时晶格类型发生了变化。
另外，再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。
5．为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好？P38答：晶粒愈细，单位体积内晶粒数就愈多，变形是同样的变形量可分散到更多的晶粒中发生，以产生比较均匀的变形，这样因局部应力集中而引起材料开裂的几率较小，使材料在断裂前就有可能承受较大的塑性变形，得到较大的伸长率和具有较高的冲击载荷抗力。
6．用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应如何处理？为什么？P42答：应该利用回复过程对冷拔铜丝进行低温退火。
机械工程材料 第二章 金属的晶体结构与结晶
均匀长大
树枝状长大
2-2
晶粒度
实际金属结晶后形成多晶体，晶粒的大小对力学性能影响很大。 晶粒细小金属强度、塑性、韧性好，且晶粒愈细小，性能愈好。
标准晶粒度共分八级， 一级最粗，八级最细。 通过100倍显微镜下的 晶粒大小与标准图对 照来评级。
2-2
• 影响晶粒度的因素
• （1）结晶过程中的形核速度N（形核率） • （2）长大速度G（长大率）
面心立方晶 格
912 °C α - Fe
体心立方晶 格
1600
温 度
1500 1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700 600 500
1534℃ 1394℃
体心立方晶格
δ - Fe
γ - Fe
γ - Fe
912℃
纯铁的冷却曲线
α – Fe
体心立方晶 格
时间
由于纯铁具有同素异构转变的特性，因此，生产中才有可能通过 不同的热处理工艺来改变钢铁的组织和性能。
2-3
• 铁碳合金—碳钢+铸铁，是工业应用最广的合金。 含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢 含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。 Fe、C为组元，称为黑色金属。 Fe-C合金除Fe和C外，还含有少量Mn 、Si 、P 、 S 、 N 、O等元素，这些元素称为杂质。
2-3
• 铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC。 • 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。 • 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
2-2
物质从液态到固态的转变过程称为凝固。 材料的凝固分为两种类型：
二元合金相图
21
四 平衡结晶分析及其组织1源自金的结晶过程固溶体合金的结晶过程 22
结晶过程
1.当温度到达1点或稍下时，由L→α固溶体随着温度 的降低α％ ↑ ，L％↓。并呈树枝状形态……
2.当温度到达2点时液相完全消失，得到100％α。
液相的成分1→α1→α2→…以致消失。 固相成分由c1→c2→2→… α(ob成分) 最后得到成分均匀的ob成分等轴状的α固溶体。
16
第二节 匀晶相图
一．相图的基本概念
● 相图：研究合金在平衡的条件下（无限缓慢冷却，比如 0.5~1.50C/min） ，合金的状态与温度、 成分间的关系的图解称 为相图或平衡图。
● 合金系：指研究的对象。如：Fe-C系，Pb-Sn系等。
● 状态：指合金在一定条件下有哪几相组成， 称为合金在该条 件下的状态。 如纯铁在1538℃以上的状态为液相;在1538℃时为液相和固 相两相共存; 1538℃以下为固相.
匀晶转变：在一定温度范围内，不断由液相中凝固出 固溶体，液相、固相成分都不断随温度的下降而沿液 相线和固相线变化的过程，叫做匀晶转变。
23
五 匀晶结晶的特点
1）树枝状长大：a固溶体在从液相中结晶出来的过程中， 包括有生核和长大两个过程，但固溶体更趋于呈树枝状 长大。
2）变温结晶过程：在一个温度区间进行。
14
B.复杂结构的间隙化合物
当非金属原子半径（rB）与金属原子半径（rA）之比rB /rA大于0.59时，形成具有复杂结构的间隙化合物。
（1）形成条件：两类元素的负电性相差较大且满足rB /rA > 0.59
（2）特性
(a) 复杂结构如：Fe3C 、Cr7C3 Cr23C6 (b) 高熔点、高硬度，但比间隙相的略低，在钢中也起强化作用； 塑性为零，加热容易分解 © 常形成Cr、Mn、Co、Fe的碳化物或它们的合金碳化物，常见 的类型有：M3C、M7C3、M23C6、M6C。
机械工程材料试题及答案
机械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、感应加热表面淬火普通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。
( √)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)均强烈阻挠奥氏体晶粒长大(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、适合创造渗碳零件的钢有(c)。
(a)16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A (b)45、40Cr、65Mn、T12(c)15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi3、要创造直径 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、创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 等属于哪种钢,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。
工程材料与机械制造基础试卷二答案
鲁东大学期末试卷数控技术专业高起专科试卷二课程名称《工程材料与机械制造基础》标准答案一、名词解释（本题共5小题，满分15分，每题3分）１、抗拉强度：材料断裂前所承受的最大应力２、置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格某些节点位置而形成的固溶体３、过冷度：理论结晶温度和实际结晶温度的差值４、退火：将钢加热到适当温度保温，然后随炉冷却的热处理工艺５、球墨铸铁：石墨呈球状的灰口铸铁二、判断题（本题共5小题，满分10分，每题2分）（×）1、随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。
（×）2、回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。
（×）3、退火工件常用HRC标出其硬度，淬火工件常用HBS标出其硬度。
（√）4、马氏体是碳在α-Fe中所形成的过饱和固溶体；当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生膨胀。
（×）5、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。
三、选择题（本题共8小题，满分16分，每题2分）1、下列常见晶体缺陷中，属于线缺陷的是（ A ）。
Ａ．位错Ｂ．空位Ｃ．晶界Ｄ．间隙原子2、在右图所示的二元共晶相图中，Ⅰ合金由液态缓慢冷却到室温后，其室温组织为（ B ）。
Ａ．α+βⅡＢ．α+(α+β)+ βⅡＣ．β+αⅡＤ．β+(α+β)+ αⅡ3、下列存在于铁碳合金中的相属于金属化合物相的是（ D ）。
Ａ．铁素体Ｂ．奥氏体Ｃ．δ铁素体Ｄ．渗碳体4、将45钢加热到AC1与AC3之间的某一温度，保温一段时间后，在水中快速冷却到室温，得到的组织为（ C ）。
Ａ．马氏体Ｂ．马氏体+残余奥氏体Ｃ．铁素体+马氏体Ｄ．珠光体+铁素体5、钢淬火后，在下列哪个温度进行回火属于低温回火（ B ）。
Ａ．100度Ｂ．200度Ｃ．300度Ｄ．400度6、钢中哪种杂质元素含量过多容易引起钢的冷脆性（P ）。
工程材料及成形技术基础复习重点完整版
一、二元相图的建立合金的结晶过程比纯金属复杂;常用相图进行分析;相图是用来表示合金系中各金在缓冷条件下结晶过程的简明图解;又称状态图或平衡图..合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金.. 组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质..多数情况下组元是指组成合金的元素..但对于既不发生分解、又C..不发生任何反应的合物也可看作组元; 如Fe-C合金中的Fe3相图由两条线构成;上面是液相线;下面是固相线..相图被两条线分为三个相区;液相线以上为液相区L ;固相线以下为固溶体区;两条线之间为两相共存的两相区L+ ..3 枝晶偏析合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体..但实际冷速较快;结晶时固相中的原子来不及扩散;使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素如Cu-Ni合金中的Ni; 后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素;如Cu-Ni合金中的Cu..在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析..与冷速有关而且与液固相线的间距有关..冷速越大;液固相线间距越大;枝晶偏析越严重枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能..生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温;以使原子充分扩散、成分均匀;消除枝晶偏析;这种热处理工艺称作扩散退火..2、二元共晶相图当两组元在液态下完全互溶;在固态下有限互溶;并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图..以 Pb-Sn 相图为例进行分析..1 相图分析①相：相图中有L、、三种相; 是溶质Sn在 Pb中的固溶体; 是溶质Pb在Sn中的固溶体..②相区：相图中有三个单相区： L、、；三个两相区： L+ 、L+ 、+ ..③液固相线：液相线AEB;固相线ACEDB..A、B分别为Pb、Sn的熔点..④固溶线: 溶解度点的连线称固溶线..相图中的CF、DG线分别为Sn在 Pb中和 Pb在 Sn中的固溶线..固溶体的溶解度随温度降低而下降..⑤共晶线：水平线CED叫做共晶线..在共晶线对应的温度下183 ℃;E点成分的合金同时结晶出C点成分的固溶体和D点成分的固溶体;形成这两个相的机械混合物LE C+D在一定温度下;由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应..一、铁碳合金的组元和相C1. 组元：Fe、 Fe32. 相⑴铁素体——碳在-Fe中的固溶体称铁素体;用F或表示碳在–Fe中的固溶体用表示;体心立方间隙固溶体..铁素体的溶碳能力很低;在727℃时最大为0.0218%;室温下仅为0.0008%..铁素体的组织为多边形晶粒;性能与纯铁相似..2 奥氏体碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体..用A或表示..是面心立方晶格的间隙固溶体..溶碳能力比铁素体大;1148℃时最大为2.11%..组织为不规则多面体晶粒;晶界较直..强度低、塑性好;钢材热加工都在区进行;碳钢室温组织中无奥氏体..3 渗碳体Fe3C含碳6.69%;用Fe3C或Cm表示..Fe3C硬度高、强度低 b35MPa;脆性大;塑性几乎为零..由于碳在 -Fe中的溶解度很小;因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在..重要知识点五个重要的成份点: P、S、E、C、F四条重要的线: ECF、PSK、ES、GS三个重要转变: 共晶转变反应式、共析转变反应式、包晶转变本节略二个重要温度: 1148 ℃、727 ℃第一节退火和正火一般零件的工艺路线为：毛坯铸造或锻造→退火或正火→机械粗加工→淬火+回火或表面热处理→机械精加工..退火与正火常作为预备热处理;其目的是为消除毛坯的组织缺陷;或为以后的加工作准备；淬火和回火工艺配合可强化钢材;提高零件使用性能;作为最终热处理..一、退火将工件加热到适当温度;保温一定时间;缓慢冷却热处理工艺目的根据不同情况;退火的作为可归纳为降低硬度;改善钢的成形和切削加工性能；均匀钢的化学成分和组织；消除内应力等..①调整硬度以便进行切削加工；②消除残余内应力;以防止钢件在淬火时产生变形或开裂;③细化晶粒;改善组织;提高力学性能;为最终热处理作准备..1、退火类型1 完全退火完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却;获得接近平衡组织的退火工艺..工艺加热温度为Ac3以上20℃~30℃;保温时间依工件的大小和厚度而定;使工件热透;保证全部得到均匀化的奥氏体;冷却方式可采用随炉缓慢冷却;实际生产时为提高生产率;退火冷却至600℃左右即可出炉空冷..2球化退火工艺球化退火的加热温度为Ac1以上20℃~30℃;采用随炉缓冷;至500℃~600℃后出炉空冷；3去应力退火去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余内应力而进行的退火工艺..工艺去应力退火加热温度较宽;但不超过AC1点;一般在500℃~650℃之间;铸铁件去应力退火温度一般为500℃ ~ 550℃；焊接工件的去应力退火温度一般为500℃ ~600℃..去应力退火的保温时间也要根据工件的截面尺寸和装炉量决定..去应力退火后的冷却应尽量缓慢;以免产生新的应力..4扩散退火为减少铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性;将其加热到略低于固相线固相线以下 100℃～200℃的温度;长时间保温10h～15h;并进行缓慢冷却的热处理工艺;称为扩散退火或均匀化退火..二、正火1、正火的概念工艺正火处理的加热温度通常在Ac3或Accm以上30℃~50℃..对于含有V、Ti、Nb等碳化物形成元素的合金钢;采用更高的加热温度AC3 + 100℃~150℃..正火冷却方式常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却..对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢的冷却速度;达到要求的组织和性能..第二节钢的淬火将亚共析钢加热到Ac3以上;共析钢与过共析钢加热到Ac1以上;低于Accm的温度;保温后以大于Vk的速度快速冷却;使奥氏体转变为马氏体或贝氏体的热处理工艺叫淬火..马氏体强化是钢的主要强化手段;因此淬火的目的就是为了获得马氏体;提高钢的机械性能..淬火是钢的最重要的热处理工艺也是热处理中应用最广的工艺之一..1、淬火温度的确定淬火温度即钢的奥氏体化温度;是淬火的主要工艺参数之一..选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体组织..亚共析钢的淬火温度一般为Ac3以上30~50℃;淬火后获得均匀细小的马氏体组织..温度过高;奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织;而使钢的机械性能恶化;特别是塑性和韧性降低；淬火温度低于Ac3;淬火组织中会保留未溶铁素体;使钢的强度硬度下降..4、钢的淬透性1淬透性与淬硬性的概念钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力也称为淬透层深度;其大小用钢在一定条件下淬火获得的淬硬层深度来表示..淬硬层深度指由工件表面到半马氏体区50%M + 50%P的深度..淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度;即硬化能力..淬透性与淬硬层深度的关系同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关..工件尺寸小、介质冷却能力强;淬硬层深.. 淬透性与工件尺寸、冷却介质无关..它只用于不同材料之间的比较;通过尺寸、冷却介质相同时的淬硬层深度来确定的..2淬透性的测定及其表示方法同一材料的淬硬层深度与工件的尺寸;冷却介质有关;工件尺寸小、冷却能力强;淬硬层深;工件尺寸小、介质冷却能力强;淬硬层深;而淬透性与工件尺寸、冷却介质无关;它只用于不同材料之间的比较;是在尺寸、冷却介质相同时;用不同材料的淬硬层深度进行比较的..淬透性常用末端淬火法测定如下图所示;将标准化试样奥氏体化后;对末端进行喷水冷却..然后从水冷段开始;每隔一定距离测量一个硬度值;即可得到试样沿轴向的硬度分布曲线;称为钢的淬透性曲线..即用 表示J 表示末端淬透性；d 表示半马氏体区到水冷端的距离；HRC 为半马氏体区的硬度..3 影响淬透性的因素钢的淬透性取决于临界冷却速度V K ; V K 越小;淬透性越高..V K 取决于C 曲线的位置;C 曲线越靠右;V K 越小..凡是影响C 曲线的因素都是影响淬透性的因素;即除Co 外;凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高..影响淬硬层深度的因素淬透性 冷却介质 工件尺寸对于截面承载均匀的重要件;要全部淬透..如连杆、模具等..对HRC J d于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透淬硬层深度一般为半径的1/2-1/3;如轴类、齿轮等..淬硬层深度与工件尺寸有关;设计时应注意尺寸效应..第三节钢的回火回火——将淬火钢加热到Ac1以下的某温度保温后冷却的热处理工艺..1、回火的目的消除或减少淬火内应力;防止工件变形或开裂；获得工艺所要求的力学性能；稳定工件尺寸..淬火马氏体和残余奥氏体都是非平衡组织;有自发向平衡组织铁素体加渗碳体转变的倾向..回火可使马氏体和残余奥氏体转变为平衡或接近平衡的组织;防止使用时变形..对于未经淬火的钢;回火是没有意义的;而淬火钢不经回火一般也不能直接使用;为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂;钢件经淬火后应及时回火..3、回火工艺1低温回火<250℃低温回火后得到回火马氏体组织..其目的是降低钢的淬火应力和脆性;回火马氏体具有高的硬度一般为58~64HRC、强度和良好耐磨性..低温回火特别适用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及高频表面淬火等工求高硬度和耐磨性的工件..2中温回火350-500℃中温回火时发生如下变化;得到T回组织;即为在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体的组织..使钢具有高的弹性极限;较高的强度和硬度一般为35 ~ 50HRC;良好的塑性和韧性..中温回火主要用于各种弹性元件及热作模具..3高温回火>500℃高温回火后得到回火索氏体组织;即为在多边性铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C的组织 ..工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质..高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢制作的曲轴、连杆、螺栓、汽车半轴、等重要的机器零件..4、回火时的性能变化回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高;钢的强度、硬度下降;塑性、韧性提高..5、回火脆性淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高..在某些温度范围内回火时;会出现冲击韧性下降的现象..1低温回火脆性淬火钢在250℃～350℃范围内回火时出现的脆性叫做低温回火脆性..几乎所有的钢都存在这类脆性..这是一种不可逆回火脆性;目前尚无有效办法完全消除这类回火脆性..所以一般都不在250℃～350℃这个温度范围内回火..2高温回火脆性淬火钢在500℃～650℃范围内回火时出现的脆性称为高温回火脆性;称为第二类回火脆性..这种脆性主要发生在含Cr、Ni、Si、Mn等合金元素的结构钢中..这种脆性与加热、冷却条件有关..加热至600℃以上后;以缓慢的冷却速度通过脆化温度区时;出现脆性；快速通过脆化区时;则不出现脆性..此类回火脆性是可逆的;在出现第二类回火脆性后;重新加热至600℃以上快冷;可消除脆性..第四节钢的表面淬火钢的表面热处理有两大类：一类是表面加热淬火热处理;通过对零件表面快速加热及快速冷却使零件表层获得马氏体组织;从而增强零件的表层硬度;提高其抗磨损性能..另一类是化学热处理;通过改变零件表层的化学成分;从而改变表层的组织;使其表层的机械性能发生变化..1、表面淬火表面具有高的强度、硬度和耐磨性;不易产生疲劳破坏;而心部则要求有足够的塑性和韧性..采用表面淬火可使钢的表面得到强化;满足工件这种“表硬心韧”的性能要求..1 表面淬火目的使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限;心部在保持一定的强度、硬度的条件下;具有足够的塑性和韧性..适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击零件2 表面淬火用材料0.4-0.5%C的中碳钢..含碳量过低;则表面硬度、耐磨性下降含碳量过高;心部韧性下降；铸铁提高其表面耐磨性..3 预备热处理工艺对于结构钢为调质或正火..前者性能高;用于要求高的重要件;后者用于要求不高的普通件..目的①为表面淬火作组织准备②获得最终心部组织..表面淬火后的回火采用低温回火;温度不高于200℃..目的为降低内应力保留淬火高硬度耐磨性..表面淬火+低温回火后的组织：表层组织为M回；心部组织为S回调质或F+S正火..第五节化学热处理化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温;使一种或几种元素渗入它的表面;改变其化学成分和组织;达到改进表面性能;满足技术要求热处理过程..目的1、提高渗层硬度和耐磨性;如渗碳、氮等；2、提高零件接触疲劳强度和提高抗擦伤能力;渗氮等；3、提高零件抗氧化、耐高温性能;如渗入铝、铬等；4、提高零件抗蚀性;如渗入硅、铬等..化学热处理基本过程1介质的分解—即加热时介质中的化合物分子发生分解并释放出活性原子；2工件表面的吸收—即活性原子向固溶体中溶解或与钢中某些元素形成化合物；3原子向内部扩散—即溶入的元素原子在浓度梯度的作用下由表层向钢内部的扩散..1、渗碳原理渗碳是指向钢表面渗入碳原子的过程..渗碳是为了使低碳钢工件含碳量为0.1%～0.25%表面获得高的碳浓度0.85%～1.05%;从而提高工件表面的硬度、耐磨性及疲劳强度;同时保持心部良好的韧性和塑性..若采用中碳以上的钢渗碳;则将降低工件心部的韧性..渗碳主要用于那些对耐磨性要求较高、同时承受较大冲击载荷的零件..2渗碳件用钢一般采用碳质量分数为0.1%~0.25%的低碳钢或低碳合金钢;20、20Cr、20CrMnTi等..可使渗碳件表面高硬度、耐磨;心部高强韧性、承受较大冲击..3渗碳后的热处理及性能渗碳缓冷后组织：表层为P+网状Fe3CⅡ; 心部为F+P；中间为过渡区..渗碳后必须经淬火+低温回火后才能满足使用性能的要求..热处理后使渗碳件表面具有马氏体和碳化物的组织;表面硬度58~64HRC..而心部根据采用钢材淬透性的大小和零件尺寸大小;获得低碳马氏体或其他非马氏体组织;具有心部良好强韧性..常用方法是渗碳缓冷后;重新加热到Ac1+30-50℃淬火+低温回火..表层：M回+颗粒状碳化物+A’少量; 心部：淬透时;M回+F..2、渗氮渗氮是在一定温度下于一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺..方法主要有气体渗氮和离子渗氮等..1气体渗氮渗氮温度一般为500~560℃;时间一般为20~50小时;采用氨气NH3 作渗氮介质..氨气在450℃以上温度时即发生分解;产生活性氮原子： 2NH3——3H2+2N2渗氮的特点渗氮件的表面硬度高达;相当于65HRC～72HRC..并可保持到560～600℃而不降低..氮化后钢件不需其他热处理;渗氮件的变形小..渗氮后具有良好的耐腐蚀性能..这是由于渗氮后表面形成致密的氮化物薄膜;气体渗氮所需时间很长;渗氮层也较薄一般为0.3-0.6mm;38CrMoAl钢制压缩机活塞杆为获得0.4-0.6mm的渗氮层深度气体渗氮保温时间需60h左右..氮化缺点工艺复杂;成本高;氮化层薄..用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件..第六节铸铁一、铸铁的成分、组织和性能特点1、铸铁的成分特点a. 含碳量理论上含C：2.11%~ 6.69% 的铁碳合金都属于铸铁; 但工业上常用铸铁的含碳量一般在：2.50%~4.00%之间..三、铸铁的分类1、灰口铸铁普通铸铁石墨呈片状;典型灰口铸铁;这类铸铁机械性能不高;但生产工艺简单;价格低廉;工业上所用铸铁几乎全部属于这类铸铁..灰口铸铁又根据第三阶段石墨化程度的不同分为：铁素体灰铁、 F+P灰铁、珠光体灰铁2、白口铸铁炼钢生铁第一、二、三阶段石墨化过程完全被抑制;Fe-C合金完全按照Fe-Fe3CC形式存在组织中存在莱氏体组织;断口呈白亮结晶而得到的铸铁;以Fe3色;故得名白口铸铁..白口铸铁硬脆;主要作为炼钢原料..3、可锻铸铁韧性铸铁;玛钢C分解而得到团石墨呈团絮状;用白口铸铁经长时间高温退火后;Fe3絮状石墨组织的铸铁..由于石墨呈团絮状;对基体的割裂作用比片状石墨小一些;故机械性能尤其冲击韧性高于灰口铸铁..可锻铸铁由于生产工艺复杂;成本较高;应用很少..4、球墨铸铁石墨组织呈球状;这种铸铁强度高;生产工艺比可锻铸铁简单;且可通过热处理进一步提高强度..球墨铸铁既保持了铸铁的特点;又具钢的高强度、高韧性;故应用越来越多..1球化处理与孕育处理Ⅰ球化处理铁水浇铸前;加入一定量的球化剂镁;硅铁-镁;铜-镁系;以促使石墨结晶时生长成为球状的工艺;称为球化处理..Ⅱ孕育处理变质处理球化处理只能在铁水中有石墨核心产生时;才能促使石墨生长成球状;而球化剂都是阻碍石墨化的元素;所以必须进行孕育处理变质处理;往铁水中加入变质剂75% Si-Fe..第七节铝及铝合金1性能特点纯铝银白色金属光泽;密度小2.72;熔点低660.4℃;导电导热性能优良..耐大气腐蚀;易于加工成形 ..具有面心立方晶格..铝合金一般具有有限固溶型共晶相图..可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类..3形变铝合金的牌号、性能变形铝及铝合金牌号表示方法;国标规定;变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号..GB 3190-82中的旧牌号表示方法为防锈铝合金：LF +序号硬铝合金： LY +序号超硬铝合金：LC +序号锻铝合金： LD +序号4铸造铝合金牌号、分类Al- Si系：代号为ZL1+两位数字顺序号Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号Al-Zn系：代号为ZL4+两位数字顺序号二、铜及铜合金1性能特点纯铜呈紫红色;又称紫铜;具有面心立方晶格;无同素异构转变;无磁性..纯铜具有优良的导电性和导热性;在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性..塑性好..2黄铜以Zn为主要合金元素的铜合金称为黄铜..黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜..按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜..单相黄铜塑性好;常用牌号有H80、H70、H 68..适于制造冷变形零件;如弹壳、冷凝器管等..三七黄铜两相黄铜热塑性好; 强度高..常用牌号有H59、H62..适于制造受力件;如垫圈、弹簧、导管、散热器等..四六黄铜3青铜青铜主要是指Cu-Sn合金..加工青铜的牌号为：Q +主加元素符号及其平均百分含量 + 其他元素平均百分含量.. QSn4-3含4%Sn 3%Zn 常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等..常用牌号有：QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1轴承合金制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金..滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑..由轴承体和轴瓦两部分组成..与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大;工作平稳;无噪音及拆装方便等优点..一、组织性能要求速旋转时;轴瓦与轴颈发生强烈摩擦;承受轴颈施加的交变载荷和冲击力..⑴足够的强韧性;承受交变冲击载荷；⑵较小的热膨胀系数;良好的导热性和耐蚀性;以防止轴与轴瓦之间咬合；⑶较小的摩擦系数;良好的耐磨性和磨合性;以减少轴颈磨损;保证轴与轴瓦良好的跑合..为满足上述性能要求;轴承合金的组织应是软的基体上分布着硬的质点..当轴旋转时;软的基体或质点被磨损而凹陷;减少了轴颈与轴瓦的接触面积;有利于储存润滑油..软基体或质点还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用;以避免擦伤轴颈..这类组织承受高负荷能力差；属于这类组织的有锡基和铅基轴承合金;又称为巴氏合金babbitt alloy1、锡基轴承合金以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金熔点较低;是软基体硬质点组织类型的轴承合金..锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性;摩擦系数和热膨胀系数小;但疲劳强度较低;工作温度不超过150 ℃;价格高..广泛用于重型动力机械;如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦..2、铅基轴承合金以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金;软基体硬质点型轴承合金;ZChPbSb16Sn16Cu2..铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金;但其成本低;高温强度好;有自润滑性..常用于低速、低载条件下工作的设备;如汽车、拖拉机曲轴的轴承等..。
机械工程材料 第三章 材料的凝固.答案
具有共晶成分的合金称共晶合金。在共晶线上，凡
成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于共
晶点以右的合
金称过共晶合
A
金。 凡具有共晶线
成分的合金液
L+
B
C
D
体冷却到共晶
温度时都将发
生共晶反应。
⑵ 合金的结晶过程 ① 含Sn量小于C点合金(Ⅰ合金)的结晶过程
在3点以前为匀晶转变，结晶出单相 固溶体，这种
根据组元数, 分为二元相图、三元相图和多元相图。
Fe-C二元相图
三元相图
一、二元相图的建立
几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是 热分析法。
二元相图的建立步骤为：[以Cu-Ni合金(白铜)为例] 1. 配制不同成分的合金，测出各合金的冷却曲线，
找出曲线上的临界点（停歇点或转折点）。 2. 将临界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。 3. 将垂线上相同意义的点连接起来，并标上相应
1、铁的同素异构转变
铁在固态冷却过程中有两次 晶体结构变化，其变化为：
1394℃
912℃
-Fe ⇄ -Fe ⇄ -Fe
-Fe、 -Fe为体心立方结构(BCC)，-Fe为面心立方 结构(FCC)。都是铁的同素异构体。
-Fe
-Fe
2、固态转变的特点 ⑴形核一般在某些特定部
相图被两条线分为三 个相区，液相线以上 为液相区L ，固相线以 下为 固溶体区，两 条线之间为两相共存 的两相区（L+ ）。
L
液相线 L
+
固相线
Cu
成分（wt%Ni）
Ni
A portion of the copper-nickel phase diagram for which compositions and phase amounts are determined at point B
机械工程材料-题库
《机械工程材料》题库吉首大学物理与机电工程学院机械系2018-10-20-1-—2—一、名词概念解释1、金属键、晶体、非晶体2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数4、晶体的各向异性、伪各向同性5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒7、晶界、亚晶界、相界二、思考题1、常见的金属晶体结构有哪几种? 试画出晶胞简图, 说明其晶格常数特点。
2、α-Fe、γ-Fe、Cu 的晶格常数分别是2.066A ° 、3.64A °、3.6074A °, 求(1) α-Fe 与 γ-Fe 的原子半径及致密度；(2) 1mm 3 Cu 的原子数。
3、画出下列立方晶系的晶面及晶向(1) (100)、(110)、(111)及[100]、[110]、[111](2) (101)、(123)及[101]、[123]4、在立方晶体结构中, 一平面通过21=y 、 Z=3并平行于x 轴, 它的晶面指数是多少? 试绘图表示。
5、体心立方晶格中的{110}晶面族, 包括几个原子排列相同而空间位向不同的晶面? 试绘图表示。
6、已知立方晶胞中三点A、 B、C 如图所示, A、B 是晶胞角顶, C 是棱边中点, 求：(1) ABC 面晶面指数；(2) ABC 面的法向指数； (3) 晶向CA BC AB ..的晶向指数。
—2—一、名词概念解释1、金属键、晶体、非晶体2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数4、晶体的各向异性、伪各向同性5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒7、晶界、亚晶界、相界二、思考题1、常见的金属晶体结构有哪几种? 试画出晶胞简图, 说明其晶格常数特点。
2、α-Fe、γ-Fe、Cu 的晶格常数分别是2.066A ° 、3.64A °、3.6074A °, 求(1) α-Fe 与 γ-Fe 的原子半径及致密度；(2) 1mm 3 Cu 的原子数。
机械工程材料-二元共晶相图
961.9 B
包晶点
E Pt
Ag%
F
包晶线
Ag
Pt-Ag合金相图 包晶反应: LC+ P
D
§3-4 二元包晶相图
二、典型合金的平衡结晶过程
含42.4%Ag 的Pt-Ag 合金（合金I）
室温组织: β＋αⅡ 室温相: β＋α
β＋αⅡ
含42.4%Ag 的Pt-Ag 合金 平衡凝固过程示意图
§3-5其他常用的 二元合金相图
Ⅱ
100 c 100% 100 2
( )
c 19 61.9 19
100%
E
(+)
60
70
B
N
?80
90
100G
Sn
室温下组织的质量分数
§3-4 二元包晶相图
§3-4 二元包晶相图
合金在冷却到某一温度时，已结晶出的一定 成分的固相和它周围尚未结晶的一定成分的液相 发生反应结晶出另外一种固相，这就是包晶反应。 即: L
许多合金系都具有包晶转变, 例如Pt-Ag、Sn-Ag、 Cd-Hg、Cu-Zn、Cu-Sn等。Pt-Ag合金相图是一种 比较简单的包晶相图, 下面以此为例进行分析。
§3-4 二元包晶相图
一、包晶相图分析
T/C 1772 A
1186
P
L+D
10.5 42.4
+
液相线
固相线
L
固溶线
C L+
固溶线
66.3
400
A
300
200
100
L
M L+
E
+
B
L+N
0
G
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§3-4 二元包晶相图 一、包晶相图分析
液相线
T/C
1772
固相线
A L+
P
1186
D
L C L+
66.3
固溶线
固溶线
961.9 B
10.5 42.4
+
F Ag%
包晶点 包晶线
Pt
E Pt-Ag合金相图
Ag
包晶反应：LC+ P D
§3-4 二元包晶相图
二、典型合金的平衡结晶过程
L
200
M
61.9 E
L t2 L t2( ' )
L
( +) + Ⅱ α
100
( +)
Ⅱ
+
Ⅱ+(
+)
Pb
10 20 30 40 50 60 70 WSn(%)
t/s
亚共晶组织（ 50% Sn 的Pb-Sn合金）
§4-3 二元共晶相图 共晶()
初生 Ⅱ
A
M
பைடு நூலகம்
E
N
+Ⅱ+(+)
30
(+)
100
B
40
50
60
70
80
100%
Ⅱ
61.9 c 19 2 100 % 61.9 2 100 2
WSn(%)
100 c 100 % 100 2
( )
c 19 100 % 61.9 19
E
100
+
G
0
0
Pb
F
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
WSn(%)
Sn
§3-3 二元共晶相图
组织组成物——固体下的两相区标明组织名称
T
500
400
A
300
L L+
(+)
200
+ Ⅱ
0
M
E
L+N
B
100
+Ⅱ+(+)
20 30 40 50
+ Ⅱ+(+)
G
100
αⅡ
β＋ α Ⅱ＋（α＋β）
Pb
WSn(%)
Sn
t/s
§4-3 二元共晶相图 过共晶平衡组织（ 80% Sn 的Pb-Sn合 金）
Ⅱ 初生
共晶()
§3-3 二元共晶相图
三、相组成物与组织组成物
相组成物(只标明相的名称)
T
500
400
A
300
L L+
L+N
B
200
M
WSn(%)
Sn
100%
100 C 100 % 100 2
室温下相的质量分数
§3-3 二元共晶相图
合金
组织
（二）、组织的质量分数（质量分数—成分-温度）
500 400 300 200 100 0 0
T
L
+ Ⅱ
Pb
10 20 F c2 100 % 100 2
400
L ( +) ( +)
A
327.5
300
L( ) t1 t1' E
200
61.9
100
( +)
0
( ) L
t/s
Pb
0
F
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
WSn(%)
共晶合金结晶过程分析
§3-3 二元共晶相图
共晶组织的基本特征是 两相均匀并交替分布，根据合金组元的不同，共晶 组织的形态各异，有层片状、棒状、球状、针状、螺旋状等。
一、 二元共晶相图的分析
1、基本概念 共晶反应：合金在冷却到某一温度时，由一定成 分的液相同时结晶出成分不同、结构不同的两个 固相，其反应式为：L。反应产物是两个固相 的混合物，称为共晶组织或共晶体。
二元共晶相图：两组元在液态下无限互溶，冷却 时发生共晶转变的二元合金相图。
§3-3 二元共晶相图
匀晶相图复习
=(CL-C) /(CL-C)
1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 0
L a
C
20 40
L =(C-C )/(CL-C)
+ Lb
平衡结晶 非平衡结晶
CL
60 80 100
Ni
W (%) Cu
Cu
§3-3 二元共晶相图 §3-3 二元共晶相图
2、共晶相图的一般特征
T /℃
T /℃
L L+A
L L+
L+B
L+
A+B
+
A
B%
B
A
B%
B
§3-3 二元共晶相图
Sn熔点
液相线 Pb熔点 T/C A 固相线
327.5
L 231.9 EL+ 61.9 + N 97.5 B 固溶线 固溶线
M
L+ 19
共晶点
F
Pb Sn%
?
90
G
Sn
室温下组织的质量分数
§3-4 二元包晶相图 §3-4 二元包晶相图
合金在冷却到某一温度时，已结晶出的一定 成分的固相和它周围尚未结晶的一定成分的液相 发生反应结晶出另外一种固相，这就是包晶反应。 即： L 许多合金系都具有包晶转变，例如Pt-Ag、Sn-Ag、 Cd-Hg、Cu-Zn、Cu-Sn等。Pt-Ag合金相图是一种 比较简单的包晶相图，下面以此为例进行分析。
含42.4%Ag 的Pt-Ag 合金（合金I）
β＋αⅡ
室温组织：β＋αⅡ 室温相： β＋α
含42.4%Ag 的Pt-Ag 合金 平衡凝固过程示意图
§3-5其他常用的 二元合金相图 §3-5其他常用的 二元合金相图 一、二元共析相图 二、具有稳定金属间化合物的二元相图
§3-6 二元合金相图与合金性能之间的关系 §3-6 二元合金相图与合金性能之间的关系 一、合金的使用性能与相图的关系 二、合金的工艺性能与相图的关系（自学）
§3-3 二元共晶相图
500
Wsn=80％的合金
400
L Ш T/℃
L
( +)
T/℃
A
300
L
L+ E t1 L+
B
200
M +
t2 N
L t1 L L( ) t2 t2' L
( +)
( +)
Ⅱ
100
0 0
F
10 20 30 40 50 60 70 80 90
G
70 80 90 100
0
Pb
F
10
60
WSn(%)
Sn
§3-3 二元共晶相图
合金 相 四、相和组织的质量分数 （一）、相的质量分数（质量分数—成分-温度）
500 400 300 200 100 0
T
L
Pb F
0 10
A
M
E
?
70 80 90
N
+
20 30 40 50 60
100
B
G
（Pb-Sn）共晶组织（层片状）
（Al-Si）共晶组织（针状）
共晶组织（点状Cu-Cu2O）
（Zn-MgZn）共晶组织
共晶组织（蛛网状）
（Cu-P）共晶组织（放射状）
§3-3 二元共晶相图
(三）亚共晶合金和过共晶合金 亚共晶合金：成分在M、E 之间的Pb-Sn合金。 过共晶合金: 成分在E 、N之间的Pb-Sn合金。
T
500
400
A
300
200
M
E
B
N
100
0
G
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
PbF
WSn(%)
Sn
§3-3 二元共晶相图
T/℃ A 300 L+ 19 183 t2 + t1
Wsn=50％的合金
L
T/℃ Ⅱ L L t1 α ( + )
327.5
G
Sn 共晶线
共晶反应： L61.9(19 97.5)
§3-3 二元共晶相图
二、典型合金平衡结晶过程及室温平衡组织
（一）边际（端部）固溶体
L→
Sn=2%
§3-3 二元共晶相图
→
§3-3 二元共晶相图
500
(二）共晶合金
T/℃ L L M L+ 19 +
183℃
T/℃