机械工程材料及热处理工艺

1、常用金属的晶格有（体心立方晶格）、（面心立方晶格）和（密排六方晶格）三种。

2、实际金属的晶体缺陷有（点缺陷）、（面缺陷）和（线缺陷）三种。

3、点缺陷包括（空位）、（置换原子）和（间隙原子）等；线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）两种；面缺陷通常指金属中的（晶界）和（亚晶界）。

4、在固态合金中的基本相结构为（固溶体）和（金属化合物）两种。

5、固溶体根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置不同,又可以分为（置换）固溶体和（间隙）固溶体。

1、金属结晶过程包括两个阶段：即（晶核的形成）和（晶核的长大）。

（过冷）是结晶的必要条件。

细化晶粒的方法有（增大过冷度）、（变质处理）、（机械振动）、（超声振动）、（电磁振动）等。

2、晶核的形成主要有（自发形核）和（非自发形核）两种形式3、合金状态图都是用实验的方法绘制的，常用（热分析法）来测定。

4、若结晶冷却速度较快，则须通过（扩散）退火来消除偏析。

5、一定成分的液相在一定温度下同时结晶出两个不同成分固相的过程称（共晶反应），反应式为（r=a+b ）；一个固相同时转变为两种不同的新固相的转变（反应）称（共析反应），反应式为（l=a+b ）1.影响晶粒度的因素主要有过冷度和异质晶核两个方面。

2.合金化强化主要途径有固溶强化和第二相强化（又称弥散强化）两种。

3.细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度 .硬度. 塑性和韧性的方法称细晶强化。

1、单晶体塑性变形的基本形式有（滑移）和（孪生），其中（滑移）是金属中最主要的一种塑性变形方式。

2、加工硬化:材料的强度，硬度上升，而塑性韧性下降的现象，称为加工硬化。

3、随着加热温度的提高，变形后的金属将相继发生（回复）、（再结晶）和（晶粒长大）三个过程。

3.钢经正火后获得的组织是( 索氏体)，经调质处理后获得的组织是( 回火索氏体)。

1 用光学显微镜观察，上贝氏体组织呈（羽毛）状，下贝氏体呈（针）状。

2马氏体的硬度主要取决于其（含碳量）。

3 当共析成分的奥氏体在冷却过程中发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物越（薄），根据片层厚薄不同,又细分为珠光体、（索氏体）和（屈氏体）。

4奥氏体向珠光体的转变是( 扩散)型转变，向贝氏体的转变是( 半扩散)型转变，,向马氏体的转变是( 无扩散性)型转变。

5分析共析钢过冷奥氏体在各温度区间等温转变组织。

1、要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应选用( 40Cr 经调质处理)，钳工用锯条应选用( T12经淬火加低温回火)。

A．T12经淬火加低温回火 B.20钢渗碳淬火后低温回火C. 40Cr经调质处理D.45钢经正火处理1、0Cr13含碳量为( <0.08% )，GCr15钢中Cr的平均含量为( 1.5% )表示。

2. T8钢比T12和40号钢有更好的淬透性和淬硬性。

（x ）1. 所有元素都能提高钢的淬透性。

（x ）1. ZCuZn16Si4表示含铜量为( 80% )，有“炮弹黄铜”之称的是( H70 )。

2. 纯铝没有同素异晶转变，一般用( 固溶强化)或( 冷变形强化)提高其强度。

3.根据铝合金的成分及生产工艺特点，可分为( 形变)铝合金和( 铸造)铝合金2大类。

1. 冲压的基本工序包括变形和分离。

;2.金属的塑性变形根据变形温度的不同，可分为冷变形和;热变形两种。

1. 锻压可用于生产形状复杂、尤其是内腔复杂的零件毛坯。

（×）2. 汽车外壳、仪表、电器及日用品生产主要采用薄板的冲压成形。

( √)1.加热时奥氏体形成是由（奥氏体晶核的形成）、（奥氏体晶核的长大）、（残余fe3c 溶解）、（奥氏体成分均匀化）四个过程组成。

2.分析奥氏体晶粒大小的影响因素。

加热温度和保温时间；加热速度；含碳量；化学成分；原始组织。

1. 高速钢的二次硬化属于( 固溶强化)。

A．固溶强化 B.细晶强化 C.位错强化 D.第二相强化1、高速钢的红硬性取决于( 淬火加热时渗入奥氏体中碳化物的量)。

1. 可锻铸铁在高温时可以进行锻造。

（x ）2. 球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其力学性能。

( x )四、简答题1.什么是钢铁材料？钢有哪几种分类方法？钢铁材料是钢和铸铁的总称，钢是指以铁为主要元素，含碳量一般在2%一下并含有其它元素的材料；铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅,锰，硫，磷等元素的多元铁基合金。

一般可以按化学成分分类，按质量分类，按冶炼方法分类，按用途分类。

2.杂质元素对钢性能的影响？合金元素在钢中有哪些作用？答：锰元素和硅元素能溶于铁素体中起到固溶强化作用；硫元素容易使钢材发生开裂；磷元素使钢在常温下硬度提高，塑性.韧性急剧下降；氮，氢，氧等气体元素均对钢的性能产生不好的影响。

合金元素对钢的影响主要表现在对钢中基本相的影响，对铁碳相图的影响，对热处理及性能的影响。

1.分析用45号钢制造C6132车床主轴的工艺路线和各热处理目的。

答：工艺路线为：下料—锻造——正火——粗加工——调质——精车——表面淬火，低温回火——磨削——成品。

正火的目的是为了得到合适的硬度，以便于切削加工，改善组织，为调质处理做好准备。

调质是为了使主轴得到高的综合力学性能和疲劳强度。

表面淬火，低温回火是为了提高硬度，增加耐磨性，提高主轴的寿命。

2.分析用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮的工艺路线和各热处理目的。

答：工艺路线：下料—锻造——正火——机加工——局部镀铜——渗碳，预冷淬火，低温回火——喷丸——精磨——成品。

正火的目的是为了均匀和细化晶粒，消除内应力，便于切削加工。

渗碳：得到高的强度和足够的冲击韧性的组织。

低温回火：为了消除淬火应力，减少齿轮的脆性。

1．工程材料的力学性能有哪些？分别怎么定义的？力学性能：弹性，塑性，刚度，强度，硬度，冲击韧性，疲劳强度，断裂韧性。

弹性：指标为弹性极限σe，即材料承受最大弹性变形时的应力。

刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。

指标为弹性模量E。

（在弹性变形范围内应力与应力的比值称为材料的弹性模量，工程上称为刚度）。

屈服强度σs：是材料开始产生塑性变形时的最低应力，有些材料（高碳钢，铝，铜合金）没有明显的屈服点s，因此规定以式样产生0.2%残余变形时的应力值作为该材料的屈服强度σ0.2表示。

抗拉强度σb：是材料在破断前所承受的最大应力值。

塑性：指金属材料咋静力作用下，产生塑性变形而不破坏的能力，伸长率σ和断面和断面收缩率是表示材料塑性好坏的指标。

疲劳强度：材料在无数次应力循环而不发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。

硬度：材料抵抗比它更硬的物体压入其表面的能力，常用硬度指标：布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度。

冲击韧性：是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。

断裂韧性：是量度材料抵抗裂纹失稳扩展阻力的物理量，是材料抵抗应力脆性断裂的韧性参数。

4、冷加工与热加工的区别金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的，低于再结晶温度的加工称为冷加工，而高于再结晶温度的加工称为热加工。

2．一般回火过程分为哪四个阶段？分别得到什么组织？一：马氏体分解（80-200）得到回火马氏体二：残余奥氏体分解（200-300）得到下贝氏体三：E碳化物转变（350~500）得到回火屈氏体四：渗碳体的聚集长大和a相再结晶（500~650）得到回火索氏体表面淬火是使表层获得硬而耐磨的（马氏体）组织，而心部仍保持着原来较好的（塑韧性）退火、正火或调质状态的组织。

钢的淬透性：钢在淬火时能获得淬硬深度的能力，它是钢材本身固有的属性。

1分析常用的退火方法、加热温度与应用范围。

退火的种类很多常用的有完全退火，等温退火，球化退火，扩散退火，去应力退火，再结晶退火。

完全退火：将工件加热至Ac3+30-50保温后缓冷的退火工艺。

主要用于亚共析钢。

等温退火：亚共析钢加热到Ac3以上30-50，共析，过共析钢加热到Ac130-50保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷。

等温退火可缩短工件在炉内停留时间。

扩散退火（又称均匀退火）：将工件加热到Ac3以上150-200（1050-1150），长时间保温（10-15h）随炉缓冷。

适用于合金钢大型铸，锻件；目的是消除其化学成分的偏析和组织的不均匀性。

去应力退火又称低温退火，其工艺是将工件缓慢加热至500-650再结晶退火：将工件加热至最低结晶温度以上100-200，再结晶的目的是消除加工硬化。

再结晶退火主要用于经冷变形而产生加工硬化的材料或零件。

什么叫正火，目的是什么？答将钢加热到Ac3或Accm以上30-50摄氏度，保温后在空气中冷却得到珠光体基体组织的热处理工艺，称正火。

主要目的：1细化晶粒，提高强度，提高低碳钢和低合金钢硬度，改善切削加工性。

（避免粘刀现象）2对过共析钢进行正火，可减少或消除网状碳化物（二次渗碳体），为球化退火做准备。

3.取代部分完全退火（正火操作简便，生产周期短，消耗少），对低碳钢，含碳较低的中碳钢可达到消除内应力。

4.可作为淬火前的预热处理，也可用于也可以用于普通零件的最终热处理。

淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪些？淬火的目的是为了得到马氏体或下贝氏体。

常用的淬火方法有：单介质淬火法，.双介质淬火法，分级淬火法，等温淬火法。

2.何谓合金的收缩？合金收缩过程包括哪几个阶段？影响因素有哪些？答：合金液浇入铸型后，在液态、凝固态和固态冷却过程中所发生的体积减少现象称为收缩。

合金的收缩过程包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。

影响因素有：有金属本身的化学成分、浇注温度以及铸型条件和铸件结构等。