机械制造基础考点(全)讲解

工程材料应用基础

第一章

1. 实际金属晶体存在的缺陷（三大缺陷，点线面）分别对金属性能影响，特别是机械性能。

晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷三种缺陷。

点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子。

线缺陷包括刃型位错、螺型位错。

面缺陷包括晶体的表面、晶界、亚晶界。晶界、亚晶界愈多，位错密度愈大，金属强度愈高。

它们对力学性能的影响：使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等。

2. 用金属键的结合方式解释金属具有良好的导电性，导热性，塑性。

金属中大多原子以金属键结合，金属原子外层电子较少，原子相互靠近作用时，失去最外层电子成为正离子。脱离的电子成为自由的公有化电子云，正离子和电子云通过静电相互作用结合。

导电性：电子定向移动产生，金属两端有很小电位差就可形成电流

导热性：借助原子振动能的传递产生，金属一部分受热获得能量，借助自由电子运动迅速将能量传给相近正离子，至整块金属。

塑性：外力作用下，原子层相对移动引起，由于自由电子运动，移动后的正离子层仍被自由电子连在一起，故能永久变形而不产生裂纹。

第二章

1. 什么叫加工硬化，产生原因及防止措施。

加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度、硬度显著升高，而塑形、韧性显著下降的现象。原因：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。晶粒内部嵌镶块进一步细碎，位向差增大。内部滑移面移动、增殖、堆积，嵌镶块及其边界晶格畸变，随变形程度增加，晶粒趋向一致，产生织构。措施：进行中间退火

2. 什么是冷加工，热加工，怎么区分。

再结晶温度以上加工变形为热加工，以下则是冷加工。T再=0.4T熔（单位为K）

钨熔点3140度，在1100度时加工变形属于＿＿（冷变形）（理由：用绝对温度273K 去比，（3140+273）*0.4<1100+273）

锡熔点232度，在室温下的变形属于＿＿（热变形）理由同

第三、四章

1. 什么是合金相图

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。

2. 合金相图共晶转变（书P54）

共晶转变是在一定的温度下,一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应

3. 铁素体，奥氏体，渗碳体晶体结构和性能特点。

铁素体是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体，为体心立方结构，性能与纯铁基本相同,强度、

硬度低，塑形、韧性好。

奥氏体是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，为面心立方结构，塑性很好，且具有顺磁性

渗碳体是铁和碳形成的间隙化合物，复杂晶格结构（Fe3C），含碳量为6.69%，不发生同素异晶转变，硬度高，塑性差，伸长率接近零，低温下具有一定铁磁性。

4. 什么叫同素异构转变

把纯铁这样同一元素或同一合金，在固态下随温度变化而具有不同晶体结构形态的转变

5. 纯铁同素异构转变体的名称，晶体结构，冷却曲线，转变温度点。（p65)

液态纯铁在1538℃时进行结晶，得到具有体

心立方晶格的δ-Fe;继续冷却到1394℃时发生同素异构转变，δ-Fe转变为面心立方晶格的γ-Fe；再冷却到912℃时又发生同素异构转变，γ-Fe转变为体心立方晶格的α-Fe；如再继续冷却到室温，晶格的类型将不再发生变化。

6.画出铁－渗碳体状态图，填写各区组织组成物，写出共晶反应式，指出固溶体和化合物。（P67）

7.计算钢在室温下平衡组织中的组成物重量百分比包括三种钢（亚共析钢，共析钢，过共析钢）。(P69)

第五章

1 钢的热处理:钢在固态下加热到预定温度，保温一定时间，然后以预定方式冷却速度下来的一种热加工工艺。

钢的淬透性：钢在一定条件下淬火时获得马氏体（淬透层）的能力，钢的固有属性。（主要与钢的过冷奥氏体稳定性和钢的临界冷却速度有关。）

钢的淬硬性：指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。主要取决于马氏体中的含碳量，碳含量越高，则钢的淬硬性越高

2. 淬火的目的，干什么用的（结合回火）

钢件加热到Ac1或Ac2以上，保温一段时间，快速冷却（通常大于临界冷却速度Vk），以获得马氏体（或下贝氏体）组织的热处理工艺。

低温回火加淬火－－提高硬度和耐磨性（高碳钢工件，模具、刀具)

中温回火加淬火－－提高弹性(中、高碳钢，弹簧）

高温回火加淬火－－提高韧性和综合能力（低、中碳钢工件，轴、齿轮）

3.为什么亚共析钢的淬火温度为Ac3+（30~50）度，而过共析钢为Ac1+(30~50)度。

亚共析钢的淬火温度为Ac3+（30~50）度，淬火后组织为均匀的马氏体。若低于Ac3，淬火组织出现铁素体，使淬火钢出现软点。

过共析钢为Ac1+(30~50)度，淬火后组织为影针马氏体和颗粒状二次渗碳体。渗碳体硬度比马氏体高，提高硬度和耐磨性。若加热高于Accm,淬火厚得粗针状马氏体和较多残余奥氏体，使淬火硬度降低，脆性增加。

4. 分析题例：9Mn2V要求硬度HRc55~58，我们一般加热到790度油淬，并200-220度回火，但模具使用一段时间发生脆裂。后改加热790度，过冷到260-280度等温，硬度下降到50HRc但不发生脆裂寿命增加，请分析什么原因（从热处理后的组织性能分析）。

第六，、七、八章

1. 合金钢的合金元素对钢的热处理的影响

合金元素主要存在形式：（1）溶于固溶体的相中，即合金铁素体、合金奥氏体、合金马氏体。（2）合金碳化物或特殊碳化物。(合金渗碳体比一般渗碳体稳定，退火、正火、淬火时不易溶解、聚积，阻碍奥氏体晶粒长大，得良好组织。（3）游离态存在。

合金元素对热处理工艺性能的影响：主要表现在对加热、冷却和回火过程中相变的影响上。合金元素影响钢加热时组织转变（奥氏体形成速度和奥氏体晶粒的大小）

合金元素影响钢冷却时组织转变（对珠光体、马氏体，除钴以外，不同程度延缓其相变；对马氏体，除Co、Al外，大多数降低转变温度，增加残余奥氏体量）

合金元素对回火时转变的影响（增加钢的回火抗力，提高回火稳定性。产生二次硬化现象；增大回火脆性）（P115）

2. 为什么合金元素可提高钢的回火稳定性

回火稳定性是在回火过程中钢抵抗回火软化能力的大小叫回火稳定性。合金元素会阻碍马氏体分解，阻碍碳化物的聚积，所以将它回火转化温度提高，碳化物难以聚集保持分散的稳定状态。

碳钢在同一温度回火时碳钢的硬度没有合金钢高强度高，在相同硬度时合金钢回火温度高，因此它的消除内应力彻底，塑性、韧性好，所以合金钢比碳钢好。

3. 什么是合金：是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金

4. 合金元素主要指非碳化物元素Si,Mn,Ni溶于铁素体产生固溶强化的原理。

溶于固溶体的相中，即形成合金铁素体、合金奥氏体、合金马氏体，对这些固溶体类相产生有效的固溶强化效果，同时增加固溶体的稳定性。（元素的原子半径与铁相差越大，或晶格