工程材料考试作业一

1、一、选择题1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（ D）。A、均强烈阻止奥氏体晶粒长大B、均强烈促进奥氏体品粒长大C、无影响D、上述说法都不全面2、在Fe-Fe3C相图中，钢与白口铸铁的分界点的含碳量为（C）。A、2.0B、4.3C、2.11D、0.773、40碳钢室温平衡组织是（D ）。A、珠光体 + 渗碳体B、铁素体 + 渗碳体C、马氏体 + 铁素体D、珠光体 + 铁素体二、判断题（正确打，错误打）1、位错的滑移可沿晶体中的任意面和任意方向进行。（ ）三、问答题1、试用金属键结合的方式，解释金属具有良好塑性、导电性、导热性等基本特性。答：（1）金属晶体具有良好的导电性、导热性。这是由于自由电

2、子在外加电场的作用下发生定向移动，形成电流，使金属晶体具有良好的导电性；而自由电子在运动过程中通过碰撞进行能量传递，使金属晶体具有良好的导热性。 （2）金属晶体具有良好的延展性。这是由于自由电子在金属晶体内可以自由运动，当金属受到外力作用，被拉成细丝或压成薄片时，虽然各层之间发生了相对滑动，但自由电子跟金属阳离子之间的较强的相互作用没有改变，因而不致发生断裂。 （3）金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属晶体内部作用力越强。因而晶体熔点越高、硬度越大。 说明：金属的延展性是相对的，有限度的。 金属晶体的颜色不尽相同，大多数是银白色

3、，有的为其他颜色。如铜为红色，铅为蓝白色，金为黄色。金属晶体的熔沸点、硬度更是多种多样。如碱金属的熔沸点和硬度都很低，像钨等熔点又很高。2、已知纯金属铝的原子直径为0.2863nm，试求其晶格常数。答：给出立方晶系的下列晶面与晶向：（011）、（231）；111，231 相材料中结构相同、化学成分及性能均一的组成部分，相与相之间有界面； 组织肉眼或者在显微镜下观察到的材料内部 所具有的某种形态和形貌图； 两者关系组织可以由单相固溶体或金属化合 物组成，也可以由固溶体或一个金属间化合物 和两个金属化合物组成；可以是多相或单相； 1011 12 1314 15 16 17 18 19 合金元素主加

4、元素（Cr、Mn、Ni、Si），提高淬透性， 强化铁素体； 辅加元素（W、Mo、V、Ti），细化晶粒，进 一步提高淬透性 20 钢的表示方法数字+元素符号+数字 前面的数字表示钢的平均含碳量。结构钢以万 分之一为单位；工具钢和特殊性能钢以干分之 一为单位，若碳含量大于1时不标出。 中间是合金元素于1%时不标出。后面的数字 表示合金元素的含量，以平均含量的百分之几 表示。当含量小于1.5时，只标出元素，不标 出含量；含量等于或大于1.5, 2.5, 3.5， 相应地以2, 4等表示。21 根据C含量22 普通低合金钢、渗碳钢、低合金珠光体型耐热钢等的含碳量是万分之一为单位，标记两 位数； 普通低

5、合金钢，加Mn（2）Ti、V或N，如16Mn，15MnVN； 合金渗碳钢，加Cr、Mn、Ni、BTi、V、W、Mo，如20CrMnTi、20Mn2TiB； 低合金珠光体型耐热钢，加Cr、Mo+V，如15CrMo、12CrMoV。 23 24 25 低合金刃具钢成分特点 高碳，加Cr、Mn、Si、V及W等，这些元素 能提高淬透件、保证足够的硬度和耐磨件，高的回 火抗力； 热处理工艺 球化退火淬火+低回，织织为回火马氏体 少量未溶细小碳化物Ar。 典型牌号 9CrSi、CrWMn。 高速钢有二次硬化现象 用于低于600以下，高硬度、高耐磨、 红硬性。 成分特点 高碳(0.7-1.1%), 加Cr(

6、淬透性); 加W,Mo(红硬 性);加V(高耐磨)。 26 合金模具钢冷作模具钢 制造冷冲模、冲头、拉拔模、冷挤压模、冷 成分特点高碳(1)保证硬度和耐磨性；加入Cr、Mo、 W、V等元素以提高抗拉强度疲劳强度、淬透性、耐 热处理工艺淬火低回。组织为回火马氏体体碳化合 物少量Ar。 典型 Cr12、Cr12MoV。 热作模具钢 制造热锻模、热压模、热挤压模、压铸模等； 成分特点 中C(0.3-0.6),保证较高的韧性及热疲劳抗 力；加入Cr,Ni,Mn提高淬透性；加入W、Mo、V，提 高热硬性和热强性。 热处理工艺 淬火中温或高温回火。组织回火屈氏体或 回火索氏体。 典型牌号 5CrMnMo、

7、5CrNiiMo、3Cr2W8V。 27 28 29 30 31 分析：变速齿轮是传递动力的，要求一定的强度和心部硬 度及韧性。转速较高，齿轮表面要求高的硬度和耐磨性。 但与汽车、拖拉机相比，冲击载荷小，受力小。因此，不 需要采用化学热处理。整体的强度、韧性调质即可达到， 齿轮也不大，采用优质碳素钢水淬回火即可。3、为了得到细晶粒组织的铸件，可以采用哪些方法？答：(1) 增加过冷度（2）进行变质处理 (3) 附加振动4、试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。答：渗碳钢成分特点： 低碳：0.10.25%C， 合金化特点： 主加元素Cr、Mn、Ni、B，辅加元素Mo、W、V、Ti。 加入Cr、M

8、n、Ni、B 、W、Mo提高淬透性， 加入Cr、Mn、Ni强化铁素体， W、Mo、Ti、V细化晶粒。渗碳钢热处理特点：先正火，然后进行渗碳处理，随后直接经预冷后淬火、低温回火。调质钢的合金化特点是： 中碳：0.30.5%C； 合金化，合金元素作用：加入 Mn、Si、Cr、Ni、B提高淬透性， 加入Mn、Si、Cr、Ni强化铁素体， 加入Ti、V可细化晶粒， 加入W、Mo防止第二类回火脆性。 调质钢热处理特点：为了改善切削加工性以及改善因轧、锻不适当而造成的晶粒粗大和带状组织，调质钢在切削加工前需进行预备热处理。对于合金元素含量较低的调质钢可进行正火或退火处理。对于合金元素含量较高的调质钢，因正

9、火后可得到马氏体组织，尚需正火后再在Acl以下温度进行高温回火，使其组织转变为粒状珠光体，降低硬度，更于切削加工。调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。调质钢的最终性能取决于回火温度的选择。当要求高塑性、高韧性及一定的强度时，采用500600回火，即调质处理，获得回火索氏体组织。如零件，还要求表面有良好耐磨性时，则再进行表面淬火或化学热处理如氮化处理。5、与碳钢相比，合金钢为什么它的力学性能好？热处理变形小?而且合金工具钢的耐磨性也比碳素工具钢高？答：合金钢里添加了钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性；铌(Nb

10、)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度；氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性；钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力；钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能； 钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变。结构钢中加入钼，能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红硬性；镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性。硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.150.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，