工程材料第二阶段复习题含答案

1、工程材料第二阶段复习题（请全面复习以下内容，并任选3-5题作为书面作业）1解释下列概念或名词：滑移系、形变强化（加工硬化、冷作硬化）、再结晶、冷变形、热变形、纤维组织、热处理、退火、正火、淬火、回火、淬透性、回火脆性、二次硬化、红硬性。滑移系：包括滑移面和滑移方向。滑移一般是在晶体的密排面上进行，该密排面称为滑移面形变强化：随塑性变形量的增大，晶体材料的强度不断提高，塑性不断下降的现象。（原因：位错缠结，阻碍位错运动，软取向硬取向。）再结晶：高温加热冷变形金属（再结晶退火），使其形成无畸变等轴晶粒并完全替代原变形晶粒，各种性能恢复到冷变形前状态的过程。冷变形：在再结晶温度以下进行的变形热变形：

2、在再结晶温度以上进行的变形纤维组织：变形后晶粒和沿晶界分布的杂质沿变形方向被拉长，呈纤维状,材料呈现各向异性。热处理：用加热、保温、冷却的方法，改变材料的内部组织，从而改变材料的性能。退火：加热到一定温度，保温一定时间，缓慢冷却（炉冷），获得接近于平衡的组织。正火：加热到完全奥氏体化，适当保温后在静止的空气中冷却（空冷）。淬火：将钢加热奥氏体化后，迅速冷却获得马氏体类型组织或下贝氏体类型组织的热处理工艺方法。回火：将淬火后的零件重新加热至Ac1以下某个温度，适当保温，冷却至室温的热处理工艺淬透性：钢接受淬火时形成马氏体的能力 淬硬性主要由碳含量决定，淬透性主要由合金元素决定回火脆性：淬火钢在某

3、些温度区间回火或回火温度缓慢冷却通过该温度区间的脆化现象。（冲击韧性显著降低）二次硬化：？某些铁碳合金（如高速钢）须经多次回火后，才进一步提高其硬度。红硬性：红硬性是指工具在高温下保持高硬度的能力（材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力）。2单晶体塑性变形主要有哪两种方式？多晶体塑性变形有什么特点？什么是细晶强化？滑移与孪生。晶粒的软硬取向对塑性变形有影响；晶界对塑性变形有影响（晶界阻碍位错的通过，产生强化效果）。细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法。3金属塑性变形为什么会产生加工硬化？给产生了塑性变形的金属加热，为什么会发生回复和再结晶现象？变形过程中位错数量

4、增加,位错间的相互作用导致塑性变形困难。（课本原话：一方面金属发生塑性变形时，位错密度增加，位错相互缠结，造成位错运动阻力的增大，引起塑性变形变形抗力提高。另一方面，由于细晶破碎细化，使强度得以提高）金属经过一定程度冷塑性变形后，组织和性能都发生了明显的变化，由于各种缺陷及内应力的产生，导致金属晶体在热力学上处于不稳定状态，有自发向稳定状态转化的趋势。这时只要满足一定条件，如加热，就会发生转化，即回复和再结晶。4金属塑性变形为什么会出现纤维组织？纤维组织在零件中应如何分布？随着塑性变形量的增加，金属中原来的等轴晶粒将沿最大变形方向伸长，当塑性变形量很大时，晶粒将变得模糊不清而呈现为细条状，即纤

5、维组织。变形后晶粒形状和沿晶界分布的杂质沿变形方向分布。5塑性加工性能包括哪些方面？影响塑性加工性能的因素有哪些？塑性与变形抗力(强度)。影响因素有：金属的本质:化学成分、金属组织；加工条件：变形温度、变形速度、应力状态。6热处理在零件加工制造过程中有哪些作用？怎样对热处理工艺进行分类？预备热处理能改变材料的加工工艺性能，为后续工序作好组织和性能的准备；最终热处理能用来保证材料的使用性能。普通热处理：退火、正火、淬火、回火；表面热处理：表面淬火（火焰加热、感应加热等）与化学热处理（渗碳、渗氮、渗金属等）；其他热处理：形变热处理、超细化热处理、真空热处理等。7退火工艺的目的是什么？包括哪些主要退

6、火工艺方法？降低硬度，消除应力，调整组织。完全退火、球化退火（不完全退火）、扩散退火（均匀化退火）、去应力退火。8正火工艺的目的是什么？亚共析钢和过共析钢正火后各得到什么样的组织？1对亚共析钢：细化晶粒，适当提高硬度2对过共析钢：消除网状二次渗碳体。3改善切削加工性能，提高硬度分别得到F(铁素体）+S（索氏体）与S+二次渗碳体。9淬火的冷却过程有什么特点？钢淬火后得到什么组织？性能上有什么特点？钢淬火后为什么要及时回火？需要合理选择淬火冷却介质，淬火冷却速度必须大于临界冷却速度。特别是在过冷奥氏体最不稳定区域要快冷，防止其分解为珠光体。淬火后得到马氏体组织，提高硬度。避免工件在淬火后放置的过程

7、中因内应力发生变形和开裂。10淬火冷却方式有哪几种？回火的目的是什么？低温回火、中温回火、高温回火各得到什么组织？性能上有什么特点？适用于什么样的工件？冷却方法如：单介质淬火法、双介质淬火法、马氏体分级淬火法、贝氏体等温淬火法、冷处理。回火的目的是：消除应力、稳定组织、调整性能。低温回火：回火马氏体。高硬度、高耐磨性。适用于各种工具与其他耐磨零件。中温回火：回火托（屈）氏体。高弹性极限和屈服强度。适用于弹簧与锻模等。高温回火：回火索氏体。良好的综合力学性能。适用于轴类、齿轮等重要零件。11碳素钢与合金钢相比在淬透性方面有什么差别？它如何影响零件设计中的选材？合金钢的淬透性比碳素钢的好，因为添加

8、了合金元素，除Co外，所有合金元素都提高钢的淬透性。淬透性好的材料可做大截面和形状复杂的机械零件；承受弯曲和扭转力的轴类、齿轮类零件时，则一般使用淬透性较低的钢。12化学热处理有哪些主要方法？为什么要进行表面淬火或化学热处理？渗碳，渗氮，碳氮共渗，渗硼，渗金属等。有些零件表面要求具有高强度、高硬度、耐磨性好和耐疲劳等性能，而心部要求具有足够的塑性和韧性。13热处理工艺对零件结构有什么要求？避免尖角；厚度均匀；封闭、对称。14金属材料表面改性有哪些常用方法？转化膜处理有哪两种常用方法？转化膜处理、电镀、喷涂、涂装等。氧化处理与磷化处理。15按化学成分或冶金质量如何给工业用钢分类？碳钢和合金钢如何

9、编号？按化学成分：碳素钢（低碳钢、中碳钢、高碳钢）与合金钢；按冶金质量：普通钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢。碳钢：碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、一般工程用铸造碳钢；合金钢：低合金高强度结构钢、合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢16合金元素在钢中有哪些存在方式？ 对铁碳相图有什么影响？固溶体和金属间化合物。使奥氏体相区扩大(Ni,Mn,C,N)或缩小；使E点、S点左移。17合金元素对钢的热处理过程有什么影响？ 1、对钢在加热时奥氏体化的影响对奥氏体形成速度的影响：除Co、Ni外都减慢奥氏体形成速度；Ti、Nb、V、W、Mo、Cr等都阻碍奥氏体晶粒长大，Mn、P促进奥氏体晶粒长大。2

10、、对过冷奥氏体分解的影响：改变曲线的形状和位置，除Co外都 使曲线右移。增加奥低体的稳定性，降低临界冷却速度，提高淬透性，但残余奥氏体增加。3、对回火转变的影响：提高耐回火性、产生二次硬化；Cr、Mn、Ni钢具有第二类回火脆性（高温回火脆性）。18结构钢、工具钢在性能要求上有什么不同？如何通过成分和热处理来满足性能上的要求？结构钢：高硬度，高韧性，良好的冷成型和焊接性能，良好的耐蚀性；成分要求：低碳，加入以锰为主的合金元素；热处理工艺：工具钢：高硬度，高耐磨性，高热硬性；成分要求：高碳；加入Cr（提高淬透性），W,Mo（保证高的红硬性），V等合金元素；热处理工艺：对于低合金工具钢球化退火+淬火

11、+低温回火；对于高速钢；球化退火+两次淬火+两次回火19掌握下列材料牌号（属于什么材料，成分，用途，热处理等）45钢，T8A钢，T10钢，40Cr，30CrMnSi，20CrMnTi，38CrMoAl，Q235-A F，ZG200-400，Q345C，60Si2Mn，5CrMnMo，2Cr13，ZGMn13，1Cr18Ni9Ti，W18Cr4V，40CrNiMoA，18Cr2Ni4WA，L2，LG1，T2，2A12（LY12）,9SiCr45钢：优质碳素结构钢；碳含量0.45%；无合金元素；淬火+低温回火获得马氏体T8A钢：碳素工具钢；碳含量0.8%；A为高级优质钢；制造各种刃具量具模具T10

12、钢：碳素工具钢；碳含量1%；可制造刃具和冷作模具；淬火+低温回火获得马氏体40Cr：合金结构钢；碳含量0.4%；综合力学性能好可制作齿轮，连杆，螺栓；淬火+高温回火获得回火索氏体；30CrMnSi:合金结构钢；碳含量0.3%；淬火+高温回火20CrMnTi：渗碳钢；碳含量0.2%；淬透性较高，可制作抗冲击和耐磨损的零件；淬火+低温回火38CrMoAl：调制钢；0.38%；高级氮化钢，做重要丝杠，主轴，高压阀门；淬火+高温回火Q235-A F：碳素钢；屈服强度235Mpa；钢筋，钢板；ZG200-400：铸钢；可制作机座，变速箱壳；Q345C：碳素钢；屈服强度345Mpa；60Si2Mn：弹簧钢；碳含量：0.6%；弹簧钢的含碳量一般在0.5%-0.7%；淬火+中温回火获得回火屈氏体；5CrMnMo:热作模具钢；淬火+高温回火2Cr13：马氏体型不锈钢；热处理与合金结构钢相同ZGMn13：高锰钢；锰13%；高硬度1Cr18Ni9Ti：奥氏体型不锈钢；具体看