工程材料简答

1、1.某厂生产的连杆，系用3Cr13钢制造，经改锻后进行调质处理。原调质处理的主要工艺参数为：1020c加热保温后油淬冷至室温，再加热至640c保温后油冷至室温，发现冲击韧度不合格，将调质工艺参数调整为，奥氏体化温度选在10501080C,回火温度选在650C,回火后冷却方式改为水冷，则产品合格。试分析其原因答：3Cr13钢连杆零件在原调质处理过程中，零件奥氏体化温度1020C,在此温度正常保温，受氧化脱碳的制约，保温时间不宜过长，较难获得均匀的奥氏体组织，在3Cr13钢种因含铭量高，碳原子扩散较慢，预使碳化物固溶，就需较高温度或较长时间可见，奥氏体化温度偏低，奥氏体组织不均匀，使获得马氏体组织

2、不均匀，是零件回火后冲击韧度不合格的主要原因，3Cr13钢具有回火脆性，在约600c时，第二类回火脆性达到最大，但3Cr13钢在700c回火时，其水冷试样比空冷试样的冲击韧度高75%原回火工艺的加热温度为640C,较靠近产生最大第二类回火脆性的温度，有适当提高的余地，可见，回火温度偏低及回火冷却速度偏慢是零件冲击韧度不合格的另一原因。2 .某Cr12模具进行线切割加工时，发生了开裂。通过线切割部位取样检测，发现模具原材料冶金质量较差，共晶碳化物不均匀性>S,试分析造成开裂的原因，应采用什么样的对策？答：Cr12型莱氏体钢组织中含有大量的共晶碳化物，从该模具线切割开裂的组织看，共晶

3、碳化物不均匀性严重，属于不合格材料，这种不均匀的共晶碳化物易于造成应力集中，当线切割时工件处于较高的硬度，导致零件沿脆弱处开裂；因此建议模具材料应是进行锻造，使共晶碳化物不均匀性获得充分改善，然后进行球化退火，再淬火回火，这样可以预防模具变形与开裂，其次是将硬度降低到5060HRC这样对防止线切割的开裂极为有利。3 .问：某模具公司采用未经锻造的Cr12MoV钢生产模具，发现在热处理时开裂以及在生产过程中出现崩刃等现象，试从原始组织出发分析其原因？答：由于Cr12MoV钢属莱氏体钢，原始组织往往有较严重的碳化物偏析着不但会增加模具热处理时开裂的可能性，而且直接影响到模具的使用寿命，因此一般在使

4、用该钢时都需要经过锻造和预先热处理。4 .问：简述锤锻模的工作条件及性能要求？答：锤锻模在工作用受到高温、高压、高冲击负荷的作用，在交变应力作用下，模具表面产生网状或放射状的热疲劳裂纹以及在模腔磨损或严重偏载，工艺性裂纹导致模具开裂，因此锤锻模有较高的高温强度和韧性，由于锤锻模尺寸较大，还要求锤锻模用钢具有高的淬透性。5 .问：简述冷徽模的主要失效形式？答：擦伤，在冷徽过程中由冲击摩擦造成冲头和凹模工作表满出现沟痕或磨损崩落，在强力冲击摩擦作用下，坯料上的金属常黏附在凹模上形成一定厚度的环带，这层环带的存在造成冷锻凸模偏离正常工作位置，引起打击的偏载，致使局部区域超出抗拉强度而造成崩落脆性开裂

5、，常见与冷徽凹模，一般有两种形式，一种是在擦伤严重和崩落造成的夹角处，由于应力集中而造成裂纹产生，另一种是因整个截面淬硬或钢中碳化物或非金属夹杂物偏析而引起脆性开裂冷徽模常因硬度不够或硬化层过钱而凹陷，或因尺寸超差而过早报废。5 .问：冷作模具材料的主要失效形式及对使用性能的基本要求是什么？答：冷作模具材料的主要失效形式是磨损、脆断、变形、咬合等。性能要求是良好的耐磨性高强度足够的韧性良好的抗疲劳性能良好的抗咬合能力。6 .问：简述Cr12MoV钢采用不同的淬火温度和回火温度后的力学性能变化？答：Cr12MoV采用低温淬火和低温回火，可以获得高的硬度、强度和断裂韧度，若采用高温淬火和高温回火可

6、以获得良好的热硬性，其耐磨性硬度也较高，但抗压强和断裂韧度较低，而采用中文淬火与中文回火可以获得最好的强韧性配合。7 .问：试比较6W6Mo5Cr4V<W6Mo5Cr4V域分有何不同，并分析其淬火状态抗弯强度、塑性、冲击韧度和淬火硬度的高低？答：6W6Mo5Cr4V的碳和矶的质量分数低于W6Mo5Cr4V26W6Mo5Cr4V淬火状态抗弯强度和塑性高于W6Mo5Cr4V26W6Mo5Cr4V8冲击韧度高于W6Mo5Cr4V2但是6W6Mo5Cr4碎火硬度低于W6Mo5Cr4V2.8 .简述铭系热作模具钢的共同特点？答：因含铭量较多，具有较高的淬透性耐热疲劳强度较好回火稳定性较高与鸨系热作

7、模具钢相比，有较高的韧性，但高温强度不足因所含碳化物种类和数量大致相同，因而过热敏感性也大致相同铭系热作模具钢热塑性较高，锻造开裂倾向较小，但锻造温度范围稍窄，必须严格控制锻打温度。9 .问：压铸模常见的失效形式以及性能有哪些？答：压铸模常见的实效形式有：热疲劳开裂、热磨损和热溶蚀。性能要求：较高的耐热性和良好的高温力学性能有两大耐热疲劳性高的导热性良好的抗氧化性和耐蚀性高的淬透性10 .问：热作模具材料应具备哪些基本特征？答：较高的高温强度好的韧性良好的耐磨性能和高的热稳定性有两大耐热疲劳性高淬透性良好的导热性良好的成形加工工艺性能，以加工成形的需要。11 .问：压铸模为什么要进行表面强化处

8、理，简述常用的表面的处理方法？答：为了防止熔融金属黏膜侵蚀，提高压铸模成型部分的抗蚀性和耐磨性，压铸模常用的表面强化处理，常用的表面强化处理方法有氮化、碳氮共渗、渗铭、渗铝、渗硼等。12 .问：试比较5Cr2NiMoVSi与45Cr2NiMoVSi钢的性能特点应用范围有什么区别？答45Cr2NiMoVSi与5Cr2NiMoVSi相比淬透性明显提高热稳定性比5Cr2NiMoVSi钢高150c具有高的强韧性抗热疲劳和热磨损性能较高，具有优良的使用性能冷加工时较5Cr2NiMoVSi切削略困难些。45Cr2NiMoVSi使用与制造强韧性大截面锤锻模，而5Cr2NiMoVSi适合于制造受力较轻的中小型

9、锤锻模。13 .问：选择压铸材料的主要依据有哪些？试按压铸温度由低到高的排列铝或镁合金、锌合金、钢铁和压铸铜合金的顺序？答：选择压铸材料的主要依据是首先根据压铸金属的种类及其压铸温度的高低来决定还要考虑生产批量大小和压铸件的形状、重量以及精度要求等。由低到高：锌合金，铝或镁合金，铜合金，钢铁。14 .问：塑料模具材料的工艺性能要求有哪些？答：锻造性能机械加工性能焊接性能热处理工艺性能镜面抛光性能电加工性能和饰纹加工性能。15 .问：简述低合金钢20CrMnTi制作塑料模具的制造工艺路线？答：20CrMnTi制作塑料模具的路线为下料一锻造模胚一退火一机械粗加工一冷挤压成型一再结晶退火一机械半精加

10、工一渗碳一淬火，回火一接卸精加工一抛光一镀铭一装配。16 问：塑料模具用钢按刚才特性和使用时的热处理状态可以分为哪几类？答：渗碳型塑料模具钢、淬硬型塑料模具用钢、预硬型塑料模具钢、耐蚀性塑料模具用钢、失效硬化型塑料模具用钢、调质型塑料模具用钢。17 .问：塑料钢热处理的基本要求是什么？时效硬化型钢塑料模的热处理工艺的基本工序是什么？答：塑料钢热处理的基本要求是适合的工件硬度和足够的韧性确保淬火微小变形表面无缺陷易于抛光有足够的变形抗力。时效硬化性钢塑料模的热处理工艺的基本工序是固溶处理时效处理。18 .问：简述模具钢的渗硼层是怎样组成的？说明其有何优异性？答：模具钢的渗硼层是有硼化物层和扩散层

11、组成，具有拥堵高耐磨性高，超过渗碳层、渗氮层的耐磨性耐热性高在600c不氧化，800c氧化极微红硬性高，加热到600800C硬度仍不降低耐蚀性高，在酸、碱、盐中耐蚀性都很高，只是不耐硝酸腐蚀。问：什么是碳氮共渗，有什么主要特点？答：碳氮共渗是向工件表层同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理工艺，气体碳氮共渗具有以下特点：处理温度低，时间短，工件变形小不受钢种限制，碳钢，低合金钢、工具钢铸铁和铁基粉末冶金材料等均可进行处理工件经处理后可获得较高的表面硬度、疲劳抗力、耐磨性和耐蚀性，在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能深层脆性小，不易剥落，但应深层较薄，不适合重载工作的零件。19 .问：试说

12、明Y10ACrWMnCR12W18Cr4V属于哪类冷作模具钢，在使用范围上有何不同？答：T10A属于低淬透性冷作模具钢，适宜制造尺寸较小形状简单，负荷较轻，生产批量不大的冷作模具钢，常用来制造小型切边摸，落料模以及小型的拉伸膜。Cr12属于高耐磨微变形冷作模具钢广泛用来制造形状复杂的重载冷作模具，如切边摸、落料模、拉丝模、挫丝模。CrWMn属于低变形冷作模具钢广泛用来制造要求变形小，形状较复杂的轻载冲裁模，轻载拉延，弯曲，翻边模；W18Cr4V属于强扶高耐磨冷作模具钢，主要用于重载冲头，如冷挤压冲头冷锻冲头中厚钢板冲孔冲头。20 .问：塑料模成型零件的热处理基本要求是什么？试述用20Cr制造的

13、塑料模型腔件的制造工艺路线？答：适合的工作硬度和足够的韧性确保淬火微小变形表面鸨缺陷易于抛光有足够的变形抗力。制造工艺路线为：下料一锻造模胚一退火一一机械粗加工一冷挤压成型一再结晶退火一机械半精加工一渗碳一淬火，回火一机械精加工一抛光一镀铭一装配。21 .问：试述热加压模具的制造工艺路线及各热加工工序的作用？答：热挤压模具的制造工艺型线一般为：下料一锻造一预先热处理一机械加工一淬火，回火一精加工。锻造的目的是为了改善碳化物的均匀性预先热处理包括退火，高温调质，断后退火，退火是为了消除内应力并得到圆而细小的碳化物，高温调质即高温淬火加高温回火，是为了使碳化物均匀分布，形状为细小的球形，改善毛坯的

14、力学性能，特别是断裂韧度，锻后正火是为了消除链状碳化物淬火加回火时为了得到优良的综合力学性能，如硬度冲击韧度等。问：试叙述如何根据塑料制品种类和质量要求选用塑料模具钢？每类塑料模具钢至少写出两种典型钢号？答：对型腔表面要求耐磨性好，心部韧性要好但形状并不复杂的塑料注塑模，可选用低碳合金结构钢，如20Cr和工业纯铁DT1DT2均属此类钢，对于大、中型且型腔复杂的模具可选用Lj钢和12CrNi3A12CrNi4A等优质渗碳钢对聚氯乙烯或氟塑料及阻燃的ABS塑料制品，所用模具钢必须有较好的抗腐蚀性这类模具的成型件常用耐蚀塑料模具钢，例如FCR,AFC-7718Ni及4Cr13等。对生产以玻璃纤维作添

15、加剂的热塑性塑料制品的注射模或热固性塑料制品的压缩模，要求模具有高硬度、高耐磨性、高的抗压强度和较高韧性，常用淬硬型模具钢，如选用T8AT10Cr6WV等淬硬型模具钢制造透明塑料的模具要求模具材料由良好的镜面抛光性能和高耐磨性，所以采用时效硬化型钢制造，例如18Ni类PMSPC噜，也可以预硬型钢如P20系列及8CrMn5NiSCa等。简答题1 .问：刃型位错重要特征？答：刃型位错有一额外半原子面为错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，其中既有正应变，又有切应变位错线与晶体滑移的方向相垂直，即位错线运动的防线个垂直于位错线。2 .问：螺型位错重要特征？答：螺型位错没有额外半原子面螺型位错线

16、是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，其中只有切应变，而无正应变位错线与滑移方向平行，位错线运动的方向与位错线垂直。问：影响表面能的因素？答：外部介质的性质裸露晶面的原子密度晶体表面的曲率。此外，表面能的大小还与晶体的性质有关。问：金属的结晶形核要点？答：液态金属的结晶必须在过冷的液体中进行，液态金属的过冷度必须大于临界过冷度，经胚尺寸必须大于临界晶核半径rk。rk值大小与晶核表面能成正比，与过冷度成反比。形核既需要结构起伏，也需要能量起伏，二者皆是液体本身存在的自然现象。晶核的形成过程是源自的扩散迁移过程，因此结晶必须在一定温度下进行。在工业生产中，液体金属的凝固总是以非均匀形核方式进行。

17、3 .问：晶体长大机制分为：二维晶核长大机制螺旋位错长大机制垂直长大机制。4 .问：晶体长大的要点？答：具有粗糙界面的金属，其长大机理为垂直长大，所需过冷度小，长大速度大。具有光滑界面的金属化合物、亚金属或非金属等，其长大机理有两种方式：其一为二维晶核长大方式；其二为螺型位错长大方式。它们的长大速度都很慢，所需的过冷度很大。晶体生长的界面形态与界面前沿的温度梯度和界面的微观结构有关，在正的温度梯度下长大时，光滑界面的一些小晶面互成一定角度，程锯齿状；粗糙界面的形态为平行于Tm等温面的平直界面，呈平面长大方式。问：晶粒大小的控制？答：控制过冷度变质处理搅动、振动5 .问：增加过冷度的方法？答：增

18、加过冷度的方法主要是提高液态金属的冷却速度。在铸造生产中，为了提高铸件的冷却速度，可以采用金属型或石墨型代替砂型，增加金属型的厚度，境地金属型的温度，采用蓄热多、散热快的金属型，局部加冷铁，以及采用水冷铸型等。增加过冷度的另一种方法使采用低的浇注温度、减慢铸型温度不至升高太快，另一方面由于延长了凝固时间，晶核形成的数目增多，结果即可获得较细小的晶粒。6 .问：包晶转变的两个特点？答：一是包晶转变的形成相依附在初晶相上形成；二是包晶转变的不完全性。问：铸锭三个晶区组成？答：外表层的细晶区、中间的柱状晶区和心部的等轴晶区。问：影响柱状晶生长的因素？答：铸锭模的冷却能力，铸锭模及刚结晶的固体的导热能

19、力越大，越有利于柱状晶的生成。浇注温度与浇注速度，浇注温度或者浇注速度的提高，将使温度梯度增大，因而有利于柱状晶区的发展。融化温度，融化温度越高，液态金属的过热度越大，晶枝的碎枝残片和非金属夹杂物溶解得越多，非均匀形核数目减少，从而减少了柱状晶前沿液体中形核的可能性，有利于柱状晶区的发展。问：钢的含碳质量分数对切削加工性能的影响？答：低碳钢中的铁素体较多，塑性韧性好，奇效加工时产生的切削热较大，容易粘刀，而且切屑不易折断，影响表面粗糙度，因此切削加工性能不好。高碳钢中渗碳体多，硬度较高，严重磨损刀具，切削性能也差。中碳钢中的铁素体与渗碳体的比例适当，硬度和塑性也比较适中，其切削加工性能较好。一

20、般认为，钢的硬度大致为HB时切削加工性能较好。问：钢锭的分类？答：镇静钢、沸腾钢和半镇静钢。问：挛生的主要特点？答：挛生是在切应力的作用下发生的，但挛生所需的临界切应力远远高于滑移时的临界切应力。只有在滑移很难进行的条件下，晶体才发生挛生变形，如一些具有密排六方结构的金属滑移系少，在晶体取向不利于滑移时常以挛生方式进行塑性变形挛生变形速度极快，常引起冲击波，并伴随声响。4由于挛晶的形成改变了晶体的位向，从而使其中某些原来位于不利取向的滑移系转变到有利于发生滑移的位置，可以激发进一步的滑移变形，使金属的变形能力得到提高。7 .问：多晶体塑性变形的特点？答：在一定外力作用下不同晶粒的各滑移系的分切

21、应力值相差很大。它的变形不是孤立的和任意的，临近的晶粒之间必须相互协调配合多晶体的塑性具有不均匀性。8 .问：对霍尔-佩奇公式可做如下说明？答：在多晶体中，屈服强度是与滑移从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒密切相关的，而这种转移能否发生，主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞积群所发生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源，使其开动起来，从而进行协调性的多滑移。根据T=nr0的关系式，应力集中t的大小决定于塞积群的位错数目n,n越大，则应力集中也越大。当外加应力和其他条件一定时，位错数目n是与引起塞积的障碍一一晶界到位错源的距离成正比。晶粒越大，则这个距离越大，n也就越大，所以应力集中也越大

22、；晶粒小，则n也小，应力集中也小，因此在同样外加应力下，大晶粒的位错塞积所造成的应力集中激发相邻晶粒发生塑性变形的机会比小晶粒要大的多。小晶粒的应力集中小，则需要再较大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。这就是为什么晶粒越细，屈服强度越高的主要原因。问：在生产上应用的去应力退火即回复处理？答：就是利用回复过程使冷加工的金属件在基本保持加工硬化状态的条件下，降低其内应力，以减轻变形和翘曲，并改善工件的耐蚀性，降低电阻率。此外，对铸件和焊接件加工后及时进行去应力退火以防止变形和开裂，也是通过回复过程来实现的。9 .问：影响再结晶温度的因素？答：变形程度，金属的冷变形程度越大，其储存能越高，再结

23、晶的驱动力也越大金属的纯度，一般来说，金属的纯度越高，其再结晶温度就越低原始晶粒的尺寸，在其他条件相同时，金属的原始晶粒越细，其再结晶温度就越低。加热时间和加热速度，退火加热保温时间越长，原子扩散移动越能充分地进行，故增加退火时间有利于新的再结晶晶粒充分形核和生长，可降低再结晶温度问：影响再结晶晶粒大小的因素？答：变形程度，变形程度对金属再结晶晶粒大小有一定的影响。原始晶粒尺寸，当变形量一定时，金属的原始晶粒越细，则再结晶后的晶粒也越细。杂质与合金元素，金属中的杂质与合金元素一方面增加变形金属的储存能，另一方面阻碍晶界的移动，一般都能起到细化晶粒的作用。变形温度，变形温度越高，回复程度便越大，

24、结果使变形金属的储存能减少，故使再结晶晶粒粗化退火温度，当变形程度和退火保温时间一定时，再结晶退火温度越高，再结晶后的晶粒便越粗大。10 .问：热加工对金属组织与性能的影响？答：改善铸锭和钢坯的组织形成纤维组织形成带状组织晶粒大小，正常的热加工一般可使晶粒细化。11 .问：热原理及其应用？答：热原理是将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。通过热处理可以改变钢的内部组织结构，从而改善其工艺性能和使用性能，充分挖掘钢材潜力，延长零件的使用寿命，提高产品质量,节约材料和能源。正确的热处理工艺还可以消除钢材经铸造、锻造、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷

25、，细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使组织和性能更加均匀。12 .问：共析钢由珠光体到奥氏体的转变包括以下四个阶段？奥氏体形核，奥氏体长大，剩余渗碳体溶解氏体均匀化。13 .问：影响奥氏体形成速度的因素？答：（1）加热温度的影响，一方面，由于珠光体转变为奥氏体的过程是扩散相变过程，随着加热温度的升高，原子扩散系数增加，热别是碳在奥氏体中的扩散系数增加，加快了奥氏体的星河和长大速度，同时加热温度升高，奥氏体中的碳浓度差增大，浓度梯度加大，故原子扩散速度加快，另一方面，加热温度升高，奥氏体与珠光体的自由能差增大，相变驱动力AGv增大。（2）原始组织的影响，（3）化学成分的影响质量分数的影响，钢中含碳

26、质量分数越高，奥氏体的形成速度越快。合金元素的影响，首先，合金元素影响了碳在奥氏体中的扩散速度，碳化物形成元素大大减小了碳在奥氏体中的扩散速度，故显著减慢了奥氏体的形成速度；其次合金元素改变了钢的临界温度，故改变了奥氏体转变时的过热度，从而改变了奥氏体与珠光体的自由能差，因此改变了奥氏体的形成速度；第三，合金元素在珠光体中分布是不均匀的。问：奥氏体晶粒度的概念？答：起始晶粒度，奥氏体转变刚刚完成，其晶粒边界刚刚相互接触时的奥氏体晶粒大小成为奥氏体的起始晶粒度。实际晶粒度，钢在某一具体的热处理或热加工条件下获得的或奥氏体的实际晶粒的大小成为奥氏体的实际晶粒度本质晶粒度，根据标准试验方法，在（93

27、0±10）C保温38h后测定的奥氏体晶粒大小成为本质晶粒度。问：影响奥氏体晶粒长大的因素？加热温度和保温时间的影响加热速度的影响质量分数的影响合金元素的影响问：奥氏体的冷却方式？答：一种是等温冷却，将奥氏体状态的钢迅速冷却至临界点以下某一温度保温一定的时间，使奥氏体在该温度下发生组织转变，然后再冷至室温；另一种是连续冷却，将奥氏体在一个温度范围内发生连续转变。14 .问：为什么过冷奥氏体的孕育期和转变速度与等温温度之间具有这种变化规律？答：因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个事旧相与新相之间的自由能差AG;另一个是原子的扩散系数Do等温温度越低，过冷度越低，过冷度越大，自由

28、能差AG也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。高温时，自由能差AG起主导作用，低温时，原子扩散系数D起主导作用。处于“鼻尖”时，两个因素综合作用的结果，使转变孕育期变短，转变速度最大。15 .问：影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素？答：（1）含碳质量分数的影响（2）合金元素的影响（3）奥氏体状态的影响。此外，由于形变会细化奥氏体晶粒，或者增加亚结构，因此奥氏体在高温或低温进行形变也会显著影响珠光体转变速度。16 .问：马氏体的性能？答：钢中马氏体机械性能的显著特点是具有高硬度和高强度。但是韧性很差。在钢的各种组织中，马氏体的比容最

29、大。马氏体具有铁磁性和钢的矫顽力；磁饱和强度随马氏体中碳及合金元素质量分数的增加而下降，马氏体的电阻比奥氏体和珠光体的高。17 .问：奥氏体具有高强度、高硬度的原因？答：（1）固溶强化，过饱和的间隙原子碳在“相晶格中造成晶格的正方畸变，形成一个强烈的应力场，该应力场与位错发生强烈的交互作用，阻碍位错的运动，从而提高马氏体的硬度和强度。（2）相变强化，马氏体转变时，在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构，如板条马氏体中高密度的位错、片状马氏体中的挛晶等，这些缺陷都将阻碍位错的运动，使得马氏体强化（3）时效强化，马氏体形成以后，由于一般钢的点M,大都处在室温以上，因此在淬火过程中及在室温停留时，或在

30、外力作用下，都会发生“自回火"。使位错难以运动，从而造成马氏体时效强化。(4)原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小对马氏体强度的影响。原始奥氏体晶粒越细小、马氏体板条束越小，则对马氏体强度越高。18 .问：马氏体有塑性和韧性的原因？答：由于在片状马氏体中挛晶亚结构的存在大大减少了有效滑移系；同时在回火时，碳化物沿挛晶面不均匀析出使脆性增大；此外，片状马氏体中含碳质量分数高，晶格畸变大，淬火应力大，以及存在大量的显微裂纹也是其韧性差的原因。而板条马氏体中含碳质量分数低，可以发生“自回火"，且碳化物分布均匀；其次是胞状位错亚结构中位错分布不均匀，存在低密度位错区，为位错提供了活

31、动余地，由于位错运动能缓和局部应力集中，延缓裂纹形核及削减已有裂纹尖端的应力峰，而对人性有利；此外，淬火应力小，不存在显微裂纹，裂纹通过马氏体条也不易扩展，因此，板条马氏体具有很高的强度和良好的韧性，同时还具有脆性转折温度低、缺口敏感性和过载敏感性小等优点。19 .问：影响脱溶动力学因素？答：(1)时效温度的影响。温度越高，原子活动能力越强，脱溶速度越快。(2)合金成分的影响。时效温度相同时，合金的熔点越低，脱溶沉淀速度越快。(3)晶体缺陷的影响，一般来说，增加晶体缺陷，将使新相易于形成，使脱溶速度加快。20 .问：影响固溶度的因素。答：原子尺寸因素，电负性因素，电子浓度因素和晶体结构因素。2

32、1 .问：塑性变形对金属性能的影响？答：1显微组织的变化2亚结构的细化3变形织构4残余应力。22.问：说明金属结晶时为什么必须过冷的根本原因？答：要获得结晶过程所必需的驱动力，一定要使实际结晶温度低于理论结晶温度，这样才能满足结晶的热力学条件，过冷度越大，液固两相自由能的差值越大，即相变驱动力越大，结晶速度便越快，这就说明了金属结晶时为什么必须过冷的根本原因。问：什么是相律？相律数学表达式有什么用途？答：相律是表示在平衡条件下，系统的自由度数，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系；数学表达式：系统的自由度数f=组元数c+相数p+2用途：(1)利用相律可以确定系统中可能存在的相数；(2)利用相

33、律可以解释纯金属和二元合金结晶时的差别问：利用铁碳合金相图计算co(c)=0.40%亚共析钢的室温组织的组成物和相组成物的质量分数。答：组织组成物的质量分数：组织组成物包括先共析铁素体和珠光体。先共析铁素体co(a)(0.77-0.40)/(0.77-0.218)=49.5%珠光体：3(P)=1-3(a)=1-49.5%=50.5%相组成物的质量分数：珠光体相组成物包括铁素体和渗碳体。铁素体：9s=(6.69-0.40)-(6.69-0.218)=94.3%珠光体：co(Fe3C)=1-co(a)=1-94.3%=5.7%问：简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。答：奥氏体晶粒细小时，冷

34、却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能(特别是冲击韧性)降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。问：简述钢回火的目的答：(1)降低零件脆性，消除或降低内应力；(2)获得所要求的力学性能；(3)稳定尺寸；(4)改善加工性问：金属晶粒大小对金属的性能有何影响？说明铸造时细化晶粒的方法及其原理。答：金属晶粒越细，金属的强度越高，塑性和韧性也越好，反之力学系能越差。铸造时细化晶粒的方法有：(1)增加过冷度：当过冷度增大时，也太金属的结晶能力增强，形核率可大大增加，而长大速度增加较少，因而可使晶粒细化。变质处理：

35、在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使金属结晶时形核率N增加，因而可使晶粒细化。（3）振动处理：在金属结晶时，对液态金属附加机械振动、超声波振动或电磁振动等措施使已生长的晶粒因破碎而细化，同时破碎的晶粒尖端也起净核作用，增加了形核率，使晶粒细化。问：写出铁碳合金共析转变反应方程式，转变产物是什么?组织组成物的质量分数是多少答：反应方程式：丫s=ap+Fe3c转变产物：珠光体组成物含量：co（a）=（6.69-0.77）/（6.69-0.218）=88.7%«（Fe3C）=1-co（a）=1-88.7%=11.3%问：试说明淬火钢种出现残余奥氏体的原因是什么。对其性能有何影响？答：

36、原因：马氏体转变时在MsMf温度范围内，连续冷却的任何停顿和减慢，都增大奥氏体的稳定性和残余奥氏体的量；另外，马氏体形成时体积膨胀，对未转变的奥氏体构成大的压应力，也使马氏体转变不能进行到底，而总要保留一部分不能转变的（残余）奥氏体。影响：残余奥氏体存在马氏体之间可改善钢的韧性。问：什么是钢的热处理？钢热处理的作用是什么？热处理是将钢加热到固态加热到预定的温度，保温一定时间，然后以预定的冷却方式冷却到室温的一种热加工工艺。热处理可以改变钢的内部组织架构，改善钢的工艺性能和使用性能，充分挖掘钢的使用潜力，延长零件的使用寿命，提高产品质量，节约材料和能源；热处理可以消除钢材经铸造、锻造、焊接等热加

37、工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低内应力、使组织和性能更加均匀。问：为什么液态金属再理论结晶温度不能结晶，而必须在一定的过冷条件下才能进行呢？答：热力学第二定律指出：在等温等压条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变，如果液相的自由能比固相的自由能，那么金属将自发地从固相转变为液相，即金属发生融化；如果液相的自由能高于固相的自由能，那么液相将自发地转变为固相，即金属发生结晶，从而使系统的自由能降低，处于更稳定的状态；液相金属和固相金属的自由能之差构成了金属结晶的驱动力；过冷度越大，液、固两相自由能的差值越大，即相变驱动力越大，结晶速度越快。问：什么是钢的正

38、火工艺？用途是什么？答：正火是将钢加热到Ac3（亚共析钢）和Accm（过共析钢）以上适当的温度，保温一定时间，使之完全奥氏体化，然后再空气中冷却，以得到珠光体类型组织的热处理工艺。用途：（1）改善低碳钢的切削加工性能；（2）消除中碳钢热加工缺陷；（3）消除过共析钢网状碳化物；（4）提高普通结构钢的力学性能。问：试说明为什么亚共析刚必须进行完全淬火，而过共析钢则只能进行不完全淬火。答：亚共析钢必须在Ac3+（3050C）加热，进行完全淬火，并使淬火组织中保留一定数量的细小弥散碳化物颗粒，以提高其耐磨性。而过共析钢加热到Ac1+（3050C）进行不完全淬火，其原因在于：若碳化物完全融入奥氏体中，马

39、氏体中将出现过多的残余奥氏体，从而会造成多方面的害处，例如，碳含量过高，淬火后全部行成片状马氏体，脆性增加，且奥氏体增加，硬度下降；组织中会失去硬而耐磨的碳化物颗粒，令耐磨性降低等。而且淬火后会得到粗针状马氏体，显微裂纹增多，令钢的脆性增大。同时会令淬火应力增大，加大攻坚变形开裂倾向。问：什么是晶体缺陷？晶体缺陷的种类有哪些？答：在实际应用的金属材料中总是不可避免地存在着一些原子偏离规则排列的不完整性区域，这就是晶体区域。根据晶体缺陷的几何特征，可以分为以下三类：（1）点缺陷：空位、间隙原子核置换原子。（2）线缺陷：最简单、最基本的类型有两种，分别为刃型位错、螺旋位错。（3）面缺陷：包括晶体的

40、外表面和内界面两类问：简述在不平衡结晶条件下的共晶反应有哪些？答：（1）伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶和过共晶合金，也可能得到全部共晶组织，这种非共晶成分的合金所得到的共晶组织成为伪共晶。（2）离异共晶：在线共晶数量较多而共晶组织甚少的情况下，有时共晶组织中与先共晶相相同的那一相，会依附于先共晶相上生长，剩下的另一相则单独依存于晶界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。问：描述三元合金成分三角形中具有特定直线的意义。答：（1）通过三角形定点的任一直线：凡成分位于该线上的合金，它们所含的、由这条边对应定点所代表的组元的质量分数为一定值。（2）平行于三

41、角形某一边的直线：凡成分位于该直线上的三元合金，它们所含的、由另两个顶点所代表的两组元的质量分数之比是恒定的。问：马氏体具有高硬度和高强度的原因是什么？答：马氏体具有高硬度、高强度的原因是多方面的，其中主要包括固溶强化、相变强化、时效强化以及晶界强化等。首先是碳对马氏体的固溶强化，过饱和的间隙原子碳在“相晶格中造成晶格的正方畸变，形成一个强烈的应力场，该应力场与位错发生强烈的交互作用，阻碍位错的运动，从而提高马氏体的硬度和强度；其次是相变强化，马氏体转变时，在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构，如板条马氏体中高密度的位错、片状马氏体中的挛晶等，这些缺陷都将阻碍位错的运动，使得马氏体强化；最后，

42、时效强化也是一个重要的强化因素，马氏体形成以后，由于一般钢的Ms点大都处在室温以上，因此在淬火过程中及在室温停留时，或在外力作用下，都会发生“自回火”，即碳原子核合金元素的院子向位错及其他晶体缺陷处扩散偏聚或碳化物的弥散析出，钉扎位错，使位错难以运动，从而造成马氏体时效强化；第四，原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小对马氏体强度的影响，原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束的尺寸对马氏体的强度也有一定的影响。问：为什么过冷液体形核要求晶核具有一定的临界尺寸？答：在过冷液体中出现经胚时，一方面原子从液态转变为固态将使系统的自由能降低，它是结晶的驱动力；另一方面，由于晶胚构成新的表面，形成表面能，从而使

43、系统的自由能升高，它是结晶的阻力。当rWRk时，随着精辟尺寸r的增大，则系统的自由能增加，显然这个过程是不能自动进行，这种晶胚不能成为稳定的晶胚，而瞬时形成，又瞬时消失。但当R>Rk时，则随着晶胚尺寸的增大，伴随着系统自由能的降低，这一过程可以自动进行，晶胚可以自发地正大成稳定的晶核，将不再消失。问：求碳质量分数小于等于0.02%的铁碳合金在室温下的各组织的含量。答：含碳质量分数为0.02%铁碳合金室温下的组织为F+Fe3F=（6069-0.02）/（6069-0.008）X100%Fe3C=（0.02-0.008）/（6.69-0.008）x100%问：简述晶体长大机制和界面形态。答：

44、长大机制有两种：（1）二维晶核长大机制（2）螺旋位错长大机制。晶体生长的界面形态：（1）正温度梯度下以平面状态的长大形态（2）负温度梯度下以树枝状长大。问：求含碳质量分数4.5%的铁碳合金在室温下的各组织的质量分数。答：含碳质量分数4.5%的铁碳合金室温下的组织为Ld+Fe3c（莱氏体+渗碳体）Ld=（6.69-X5）/（6.69-4.33）X100%Fe3C=（X5-4.33）/（6.69-4.33）X100%n问：简述片状马氏体和板条马氏体性能差别。答：马氏体的苏醒和韧性主要取决于马氏体的亚结构。片状马氏体具有高强度、高硬度，但韧性很差，其特点是硬而脆。在具有相同屈服强度的条件下，板条马氏

45、体比片状马氏体的韧性要好很多。其原因在于片状马氏体中微细挛晶亚结构的存在皮坏了有效滑移系，使脆性增大；而板条马氏体中的高密度位错是不均匀分布的，存在低密度区，为位错提供了活动的余地，所以仍有相当好的韧性。此外，片状马氏体的碳浓度高，晶格的正方畸变大，这也使其韧性降低而脆性增大，同时，片状马氏体中存在许多显微裂纹，还存在着较大的淬火内应力,这些也都使其脆性增大。所以，片状马氏体的性能特点是硬度高而脆性大。而板条马氏体则不然，由于碳浓度低，再加上自回火，所以晶格正方度很小或没有，搓火应力也小，而且不存在显微裂纹。这些都使得板条状马氏体的韧性相当好。问：比较20钢和T10钢的退火、正火、淬火组织的异

46、同。答：退火：20钢，奥氏体T10钢，珠光体正火：20钢，奥氏体T10钢，珠光体淬火：20钢，马氏体T10钢，马氏体问：铁碳合金中基本相是哪些？其力学性能如何？答：基本相有铁素体、奥氏体、渗碳体。铁素体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。奥氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。渗碳体硬度很高而塑性和韧性几乎为零，脆性大。问：试述热变形对金属组织和性能的影响。答：（1）改变铸锭和坯料的组织和性能（2）产生热变形纤维组织（流线）（3）可能产生带状组织（4）可能产生热组织与魏氏组织。问：简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。答：奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织液细小，其强度与塑性

47、韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体组织，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。问：写出下列牌号数字及文字的含意，Q235-F、KTZ450-06、H6&LF5.答：Q235-F:表示普通碳素结构钢，其屈服强度为235MPaF表示是沸腾钢。KTZ450-06:表示珠光体基体的可锻铸铁，其表示最低抗拉强度为450MPa,最小伸长率为6%H68:表示含铜68%勺黄铜。LF5:表示防锈铝，其序数号为5.问：轴承钢应满足哪些性能要求？答：（1）高的接触疲劳强度和抗压强度；（2）高的硬度和耐磨性；（3）高的弹性极限和一定的冲击

48、韧度；（4）有一定的抗蚀性。问：试述耐磨钢的耐磨原理。答：耐磨钢工作时，如收到强烈的冲击、压力或摩擦，则表示因塑性变形会产生强烈的加工硬化，而使表面硬度提高到500550HBS,因而获得高的耐磨性，而心部仍保持原来奥氏体所具有的高的塑性与韧性。当旧表面磨损后，新露出的表面又可在冲击与摩擦作用下，获得新的耐磨层。故这种钢具有很高的抗冲压能力与耐磨性，但在一般机器工作条件下，它并不耐磨。问：简述回火的目的。答：（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；（2）获得所要求的力学性能；（3）稳定尺寸；（4）改善加工性问：提高零件疲惫寿命的方法有哪些？答：（1）设计上减少应力集中，转接处避免锐角连接；（2）减

49、小零件表面粗糙度；（3）强化表面，在零件表面造成残余压应力，抵消一部分拉应力，降低零件表面实际拉应力峰值，从而提高零件的疲劳强度。问：试述正火的主要应用场合。答：（1）改善低碳钢和地摊合金钢的切削加工性；（2）作为普通结构零件或大型及外形复杂零件的最终热处理；（3）作为中碳和低合金结构钢重要零件的准备热处理；（4）消除过共析钢中的网状二次渗碳体。问：试述热变形对金属组织和性能的影响。答：（1）改变铸锭和坯料的组织和性能；（2）产生热变形纤维组织（纤维）（3）可能产生带状组织；（4）可能产生热组织与魏氏组织。综述题问：用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求吃面硬度HRC56-60,中心硬度H

50、RC30-45,试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。答：加工工艺路线为：下料一锻造一正火一机械粗加工一渗碳+淬火+低温回火一喷丸一磨齿，正火处理可使用同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），并使组织细化，均匀；渗碳后表面含碳质量分数提高，保证淬火后得到高的硬度，提高耐磨性和接触疲劳强度；喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化，提高抗疲劳能力。问：说明45钢试样（力10mm经下列温度加热后，保温并在水中冷却得到的室温组织：700C,760C,840C,1100C答：700C：因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。760C：它的加热温度为Ac1Ac3,因此组

51、织为铁素体、马氏体和少量残余奥氏体。840C：它的加热温度在Ac3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。1100C：因它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体。问：指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织：（1）20钢齿轮；（2）45钢小轴；（3）T12钢锂刀。答：（1）20钢齿轮正火目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，提高硬度，改善切削加工性。组织：晶粒均匀细小的大量铁素体和少量索氏体。（2）45钢小轴正火目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力。组织：晶粒均匀细小的铁素体和索氏体。（3）T12钢锂刀正火目的

52、：细化晶粒，均匀组织，消除网状Fe3Cn,为球化退火做组织准备，消除内应力。组织：索氏体和球状渗碳体。问：将T8钢加热至760c并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：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。答：珠光体：冷却至线550c范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到珠光体组织。索氏体：冷却至650c600c温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到索氏体组织。屈氏体：冷却至600c550c温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到屈氏体组织。上贝氏体：冷却至600c350c范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到上贝氏体组织。下贝

53、氏体：冷却至350cMs范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到下贝氏体组织。屈氏体+马氏体：以大于获得马氏体组织的最小冷却速度并小于获得珠光体组织的最大冷却速度连续冷却，获得屈氏体+马氏体。马氏体+少量残余奥氏体：以大于获得马氏体组织的最小冷却速度冷却获得马氏体+少量残余奥氏体。问：T8钢件（。12mnX100mm整体加热至800c保温后，将A段入水淬冷，B段空冷，分析处理后工件的显微组织。答:T8是共析钢，室温为P体，整体加热至800c保温，转变为A体。当A段入水淬冷后表面为M体，当心是A'体；B段空冷后为S体或T体。若该工件A段加热至800c保温，B段不加热，然后整体水冷，分析各段

54、的组织变化：T8钢A段加热至800c保温，原P体转变为A体，随后水冷使表层是M体，内部是A'体。B段由于未加热，不变化，水冷后仍为原组织P体。问：在工厂用T12钢材料生产丝锥时，制成丝锥的硬度要求HRC6064生产中划入了Q235钢料，按T12钢进行淬火+低温回火处理，问其中Q235钢制成的丝锥的性能能否达到要求？为什么？答：不能达到要求。Q235属于普通碳素结构钢，碳的质量分数很低，一般为0.1%0.17%,按照T12淬火温度淬火（760c780C）,钢中只有少量珠光体转变为马氏体，大量铁素体未发生转变。因此淬火后的硬度很低，不能使用。选择：面心立方晶胞中的原子半径为（，2/4a）符

55、号hkl表示（晶面族）过冷度由于液相中的成分变化而引起的，称之为（成分过冷）刃型位错线与柏氏矢量的关系是（垂直）金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（越低）在负温度梯度下，具有粗糙界面的物质最常见的晶体长大方式是（树林状生长）具有匀晶相图的单相固溶体合金（切削性能好）二元合金进行共晶反应时，其相组成是（三相共存）二次渗碳体是从（奥氏体）析出的具有良好综合力学性能的组织是（下贝氏体）（11）细化晶粒，可采用（加变质剂）的工艺措施关于CCT曲线，错误的说法是（CCT曲线是制定钢处理加热规范的依据）球化退火的主要目的（降低硬度以利切削加工）（14）钢在具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体

56、晶粒大小称为（实际结晶度）（15）滚动轴承零件在淬火后应采取（低温回火）工艺。多选：具有面心立方结构的金属有（Al、CuuAu）固溶体按溶质原子在晶格中所占位置可分为（置换固溶体、间隙固溶体）晶体的面缺陷有（晶界、亚晶界、挛晶界、相界、层错）在铸锭或铸件中，经常存在的常有缺陷有（缩孔、气孔、偏析）马氏体的机械性能主要取决于（含碳量、组织形态、内部亚结构）简单题1.固溶体和金属间化合物在结构、性能等方面有何差异？答：固溶体是合金的组元之间以不同比例相互混合，形成的固相结构与组成合金的某一相同的固体。金属间化合物是合金间组元相互作用形成的一种新相，所以在结构上：固溶体的结构跟其中一组元相同，金属化

57、合物跟任何一个组元都不相同。性质上：固溶体随着溶质分数的增加，强度、硬度升高，塑性韧性下降，且电阻率升高，电阻系数降低，金属化合物相对固溶体具有高硬度、高强度、低塑性低韧性的性能。2.如果其他条件相同，试比较不同铸造条件下铸锭晶粒的大小：（1）高温浇注与低温浇注；（2）浇注时采用振动与不采用振动。答：（1）低温浇注晶粒更细小，因为低温浇注，相同条件下，传导相同的热量，温度降的更快，可以增加过冷度；（2）振动的晶粒更细小，因为振动促使晶核提前形成，另一方面使成长中的枝晶破碎，增加形核数目。3.试用位错理论解释加工硬化的原因。答：随塑性变形的进行，位错的密度不断增加，因此位错运动时相互交错加剧，产生位错塞积群、割阶、缠结网等障碍，阻碍位错进一步运动，引起变形抗力增加，因此提高了金属的强度，硬度，同时塑性、韧性降低。4.什么是离异共晶？它是怎么产生的？答：在先共晶数量较多而共晶组织甚少的情况下，有时共晶组织中与先共晶相相同那一相，会依附于先共晶相上生长，剩下的另一相则单独存在于晶界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两