工程材料与热加工复习资料

工程材料与热加工

复习资料

第1章材料的力学性能

一、选择题

1．金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力称为__C____。

A. 塑性

B. 硬度

C. 强度

D. 弹性

2．在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是___C___。

A. HBS

B. HRC

C. HV

D. HBW

3．做疲劳试验时，试样承受的载荷为__B_____。

A. 静载荷

B. 交变载荷

C. 冲击载荷

D. 动载荷

二、填空题

1．金属塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率两种。

2．金属的性能包括物理性能、化学性能、工艺性能和力学性能。

3．常用测定硬度的方法有压入法、刻划法和回跳法测试法。

4．材料的工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、热处理性等。5．零件的疲劳失效过程可分为疲劳裂纹产生、疲劳裂纹扩展、瞬时断裂三个阶段。三、判断题

1．用布氏硬度测试法测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。( √) 2．材料的断裂韧度大于材料的应力场强度因子的，材料的宏观裂纹就会扩展而导致材料的断裂。( ×)

四、概念及思考题

1．硬度，硬度的表示方法。

答：（1）硬度：材料在表面局部体积内抵抗变形（特别是塑性变形）、压痕或刻痕的能力；（2）硬度的表示方法：①布氏硬度：HBS(钢头：淬火钢球)或HBW（钢头：硬质合金球）②洛氏硬度：HR ③维氏硬度:HV

2．韧性，冲击韧性。3．疲劳断裂4．提高疲劳强度的途径。

第2章金属的晶体结构与结晶

一、名词解释

晶体：是指原子（离子、分子）在三维空间有规则地周期性重复排列的物体；

晶格：是指原子（离子、分子）在空间无规则排列的物体；

晶胞：通常只从晶格中选取一个能完全反应晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子的排列规律，这个最小的几何单元成为晶胞；

晶粒：多晶体中每个外形不规则的小晶体；

晶界：晶粒与晶粒间的界面；

共晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的过程；

结晶：原子从排列不规则的液态转变为排列规则的晶态的过程。

二、问答题

1．金属中常见的晶体结构有哪几种？

答：（1）体心立方晶格（2）面心立方晶格（3）密排六方晶格

2．实际晶体的晶体缺陷有哪几种类型？

答：（1）点缺陷（2）线缺陷(3)面缺陷

3．固溶体的类型有哪几种?

答：（1）间隙固溶体（2）置换固溶体

4．纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的?

答：（1）晶核的形成（2）晶核的长大

5．何谓过冷现象和过冷度? 过冷度与冷却速度有何关系？

答：（1）过冷现象：金属的实际结晶温度低于理论结晶温度；

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差；

（2）结晶时冷却速度越大，过冷度就越大，金属的实际结晶温度就越低。

6．晶粒大小对金属的力学性能有何影响? 细化晶粒的常用方法有哪几种?

答：（1）一般情况下，晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性就越好；

（2）①增加过冷度②变质处理③振动或搅拌

7．什么是共析转变？共晶转变与共析转变有何异同？

答：（1）共析转变：在恒定的温度下，由一个特定成分的固相同时分解成两个成分和结构均不同的新固相的转变

（2）①共晶反应母相是液相，而共析反应的是固相；②共析反应较共晶反应需要更大的过冷度：③共析反应常出现母相与子相的比容不同而产生容积的变化，从而引起大的内应力。

第3章铁碳合金状态图（重点熟悉铁碳合金状态图）

一、名词解释

1．同素异构转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象2.铁素体（F）：铁素体是碳在α-Fe中形成的间隙固溶体，体心立方晶格。性能与纯铁相近，塑性、韧性好，强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或片状。

奥氏体（A）：奥氏体是碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体，面心立方晶格。因其晶格间隙尺寸较大，故碳在γ-Fe中的溶解度较大，有很好的塑性。

渗碳体（Fe3C）：铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。在莱氏体中为连续的基体，有时呈鱼骨状。

珠光体（P）：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。

莱氏体（Ld）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。

二、填空题

1．珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物共析组织)。

2．莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物(共晶组织)。

3．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达2.11%，在727℃时碳的质量分数为0.77%。

4. 根据室温组织的不同，钢可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。．共析钢的室温

组织为珠光体；亚共析钢的室温组织为铁素体+珠光体；过共析钢的室温组织为珠光体+Fe3C

。

Ⅱ

6．碳的质量分数为0.77%的铁碳合金称为共析钢，其奥氏体冷却到S点(727℃)时会发生共析转变，从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的混合物，称为珠光体。

7．奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为莱氏体，其碳的质量分数为6.69%。

8．亚共晶白口铸铁碳的质量分数为2.11%~4.3%，其室温组织为P+Fe3CⅡ+Ld‘。

9．过共晶白口铸铁碳的质量分数为4.3%~6.69%，其室温组织为Ld’+Fe3CⅠ。

10．过共析钢碳的质量分数为0.77%~2.11%，其室温组织为P+Fe3CⅡ。

11．亚共析钢碳的质量分数为0.0218%~0.77%，其室温组织为F+P。

三、选择题

1．铁素体为____A____晶格，奥氏体为__B_____晶格。

A. 体心立方

B. 面心立方

C. 密排六方

D. 复杂的

2．Fe-Fe3C状态图上的ES线，用代号__B____表示，PSK线用代号__A___表示。

A. A1

B. A cm

C. A3

3．Fe-Fe3C状态图上的共析线是____C______，共晶线是____A_____。

A. ECF线

B. ACD线

C. PSK线

四、判断题

1．金属化合物的特性是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆，故莱氏体属于金属化合物。( ×) 2．渗碳体中碳的质量分数为6.69%。( √) 3．Fe-Fe3C状态图中，A3温度是随碳的质量分数增加而上升的。( ×) 4．碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。( ×)

第4章钢的热处理（重点掌握C曲线中各区域和温度点的意义）

1．何谓钢的热处理？常用的热处理工艺有哪些？

答：（1）将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织与性能的工艺。（2）①整体热处理：退火、正火、淬火和回火;②表面热处理:感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和激光加热表面淬火；③化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等

2．简述共析钢加热时奥氏体形成的过程。

答：共析钢加热时奥氏体的形成过程可分为以下4个阶段：①奥氏体晶核的形成②奥氏体的长大③残余渗碳体的溶解④奥氏体成分的均匀化

3．为什么要控制奥氏体晶粒大小？如何控制奥氏体晶粒的大小？

答：（1）奥氏体晶粒的大小将影响冷却形成后钢的组织和性能（2）①钢在加热过程中，加热温度和保温时间必须限制在一定的范围内，以获得更细小而均匀的奥氏体晶粒；②快速加热和短时间保温

4．解释下列名词：

•(1) 索氏体、托氏体、贝氏体、马氏体；

索氏体：在650~600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。

托氏体：在600~550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。

贝氏体：在含碳量过饱和的α相基体上弥散分布的细小的碳化物亚稳组织；

马氏体：奥氏体以大于νc的冷却速度冷却时，过冷奥氏体直接冷却到M s线以下，奥氏体就转变为了马氏体。

•(2) 过冷奥氏体、残余奥氏体；

过冷奥氏体：当温度降到A1以下的时候，处于过冷状态的奥氏体

残余奥氏体：M f转变结束后剩余的奥氏体。

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