现代工程材料习题与思考题-学生用-作业

第一部分习题与思考题

1、名词解释：抗拉强度、屈服强度、刚度、疲劳强度、冲击韧性、断裂韧性。

2、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？材料的弹性模量E愈大，则材料的塑性愈差。这种说法是否正确？为什么？

3、如图所示的四种不同材料的应力—应变曲线，试比较这四种材料的抗拉强度、屈服强度（或屈服点）、刚度和塑性。并指出屈服强度的确定方法。

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？

5、下列几种工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度？

（ 1）锉刀（2）黄铜轴套（3）供应状态的各种碳钢钢材（ 4）硬质合金刀片（5）耐磨工件的表面硬化层

第二部分习题与思考题

1 、解释下列名词：

(1) 一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体；

(2) 铁素体、奥氏体、珠光体、莱氏体 (L d 和 L' d ) ；

2、画出 Fe-Fe 3 C 相图，并进行以下分析：

(1) 标注出相图中各区域的组织组成物和相组成物；

(2) 分析 0.4%C 亚共析钢的结晶过程及其在室温下组织组成物与相组成物的相对重量；合金的结晶过程及其在室温下组织组成物与相组成物的相对重量。

3 、根据 Fe-Fe 3 C 相图；计算：

(1) 室温下，含碳 0.6% 的钢中铁素体和珠光体各占多少 ?

(2) 室温下，含碳 0.2% 的钢中珠光体和二次渗碳体各占。多少 ?

(3) 铁碳含金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。

4、现有形状尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金，它们分别为 0.20%C ； 0.4%C ； 1.2%C ；

3.5%C 合金。根据所学知识，可有哪些方法来区别它们 ?

5、根据 Fe-Fe 3 C 相图，说明产生下列现象的原因：

(1) 含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高；。

(2) 低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差；

(3) 在l100 ℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造；

(4) 钢锭在 950 ～1100 ℃正常温度下轧制，有时会造成锭坯开裂；

(5) 一般要把钢材加热到高温 ( 约 1000 ～ 1250 ℃ ) 下进行热轧或锻造；

(6) 钢铆钉一般用低碳钢制成；

(7) 绑扎物件一般用铁丝 ( 镀锌低碳钢丝 ) ，而起重机吊重物却用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成的钢丝绳；

(8) 钳工锯 T8 、 T10 、 T12 等钢料时比锯 10 、 20 钢费力，锯条易磨钝；

(9) 钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。

6、在平衡条件下， 45 钢、 T 8 钢和 T12 钢的强度、硬度、塑性和韧性哪个大，哪个小，变化规律是什么，原因何在？

第三部分习题与思考题

1 、解释下列名词

(1) 奥氏体的起始晶粒度，实际晶粒度，本质晶粒度；

(2) 珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体；

(3) 奥氏体，过冷奥氏体，残余奥氏体；

(4) 退火、正火、淬火、回火，冷处理；

(5) 临界淬火冷却速度 (V k ) ，淬透性，淬硬性；

2 、珠光体类型组织有哪几种 ? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点 ?

3 、贝氏体类型组织有哪几种 ? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点 ?

4 、马氏体组织有哪几种基本类型 ? 它们的形成条件、晶体结构、组织形态，性能有何特点 ? 马氏体的硬度与含碳量关系如何 ?

5 、何谓连续冷却及等温冷却 ? 试绘出奥氏体这两种冷却方式的示意图。

6 、说明共析碳钢 C 曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响 C 曲线形状和位置的主要因素。

7 、将φ 5mm 的 T8 钢加热至760 ℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下的组织：

珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体、屈氏体 + 马氏体、马氏体 + 少量残余奥氏体；在 C 曲线上画出工艺曲线示意图。

8 、确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织

(1) 经冷轧后的 15 钢钢板，要求降低硬度；

(2)ZG35 的铸造齿轮；

(3) 锻造过热的 60 钢锻坯；

(4) 具有片状渗碳体的 T12 钢坯。

9 、共析钢加热奥氏体化后，按图中 V 1 ～ V 7 ，的方式冷却， 1) 指出图中①～⑩各点处的组织； 2) 写出 V l ～ V 5 的热处理工艺名称。

10 、某钢的连续冷却转变曲线如图所示，试指出该钢按图中 (a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 速度冷却后得到的室温组织。

11 、淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢淬火加热温度应如何选择？

12 、说明 45 钢试样 ( φ l0mm) 经下列温度加热，保温并在水中冷却得到的室温组织：700 ℃，760 ℃，840 ℃，1100 ℃。

13 、淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别 ? 影响钢淬透性的因素有哪些 ? 影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些 ?

14 、指出下列组织的主要区别：

(1) 索氏体与回火索氏体；

(2) 屈氏体与回火屈氏体；

(5) 马氏体与回火马氏体。

15 、甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用 45 钢，硬度要求 HB220 ～ 250 。甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。试分析甲、乙两厂产品的组织和性能的差别。

16 、现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面具有高硬度和高耐磨性，应进行何种热处理？并比较经热处理后组织和性能上有何不同？

18 、试说明表面淬火、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差别。

第四部分习题与思考题

1、合金元素对钢中基本相有何影响?对钢的回火转变有什么影响?

2、解释下列现象：

1）在含碳量相同的情况下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高；

2）在含碳量相同的情况下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；

3）含碳量≥0.40%，含铬量为12%的钢属于过共析钢，而含碳量1.5%，含铬量12%的钢属于莱氏体钢；

4）高速钢在热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织。

3、何谓渗碳钢?为什么渗碳钢的含碳量均为低碳?合金渗碳钢中常加入哪些合金元素?它们在钢中起什么作用?

4、何谓调质钢?为什么调质钢的含碳量均为中碳?合金调质钢中常加入哪些合金元素?它们在钢中起什么作用?

5、弹簧钢的含碳量应如何确定?合金弹簧钢中常加入哪些合金元素，最终热处理工艺如何确定?

6、滚动轴承钢的含碳量如何确定?钢中常加入的合金元素有哪些?其作用如何?

7、现有φ35x20mm的两根轴。一根为20钢，经920℃渗碳后直接淬火(水冷)及180℃回火，表层硬度为HRC58 ～ 62；另一根为20CrMnTi钢，经920℃渗碳后直接淬火(油冷)，-80℃冷处理及180℃回火后表层硬度为60 ～ 64HRC。问这两根轴的表层和心部的组织(包括晶粒粗细)与性能有何区别?为什么?

8、用9SiCr制造的圆板牙要求具有高硬度、高的耐磨性，一定的韧性，并且要求热处理变形小。试编写加工制造的简明工艺路线，说明各热处理工序的作用及板牙在使用状态下的组织及大致硬度。

9、何谓热硬性(红硬性)?为什么W18Cr4V钢在回火时会出现“二次强化”现象?65钢淬火后硬度可达HRC60～62，为什么不能制车刀等要求耐磨的工具?

10、W18Cr4V钢的淬火加热温度应如何确定(A c1 约为820℃)?若按常规方法进行淬火加热能否达到性能要求?为什么?淬火后为什么进行560℃的三次回火？

11、用Crl2MoV钢制造冷作摸具时，应如何进行热处理?

12、指出下列合全钢的类别、用途、碳及合金元素的主要作用以及热处理特点。

1）、20CrMnTi 2）、40MnVB 3）、60Si2Mn 4)、9Mn2V 5)、Cr12MoV 6)、5CrNiMo 7)、1Crl3 8)、1Crl8Ni9Ti 9)、ZGMnl3

第五部分习题与思考题

1、名词解释：白口铸铁；灰口铸铁；可锻铸铁；球墨铸铁；石墨化；孕育铸铁。

2 、铸铁的石墨化过程是如何进行的？影响石墨化的主要因素有哪些？

3 、试述石墨形态对铸铁性能的影响。

4 、比较各类铸铁的性能特点，与钢相比铸铁在性能（包括工艺性能）上有何优缺点？

5 、试从下列几个方面来比较 HTl50 铸铁和退火状态 20 钢。