《机械工程材料》作业解

PAGEPAGE15/15文档可自由编辑第一章 材料的结构与金属的结晶1．解释下列名词：变质处理P28；细晶强化P14；固溶强化P17。5．为什么单晶体具有各向异性P12P13？答：因为单晶体内部的原子都按同一规律同一位向排列，即晶格位向完全一致。而在多晶体的金属中，每个晶粒相当于一个单晶体，具有各项异性，但各个晶粒在整块金属中的空间位向是任意的，整个晶体各个方向上的性能则是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。在实际金属中存在哪几种晶体缺陷P13？它们对力学性能有何影响答：点缺陷、线缺陷、面缺陷。缺陷的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。P25P27~P28答：金属结晶过程是个形核、长大的过程。等。变质处理。向铝合金中加入钛、锆、硼；在铸铁液中加入硅钙合金等。振动和搅拌。如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。第二章金属的塑性变形与再结晶1．解释下列名词：加工硬化P40；再结晶P43；纤维组织P38。2．指出下列名词的主要区别：重结晶、再结晶答：再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，故称为再结晶；而重结晶时晶格类型发生了变化。另外，再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。P38答：晶粒愈细，单位体积内晶粒数就愈多，变形是同样的变形量可分散到更多的晶粒中发生，以产生比较均匀的变形，这样因局部应力集中而引起材料开裂的几率较小，使材料在断裂前就有可能承受较大的塑性变形，得到较大的伸长率和具有较高的冲击载荷抗力。答：应该利用回复过程对冷拔铜丝进行低温退火。因为在回复阶段，变形金属的显微组织没有明显变化，纤维状外形的晶粒仍存在，故金属的强度、硬度和塑性韧性等力学性能变化不大，某些物理、化已知金属WFeCu、铅Pb3380℃1538℃、1083℃试估算这些金属的再结晶温度P43。T≈0.4T再 熔1000℃，P44答：退火温度太高，再结晶速度太快，再结晶后的晶粒粗大。铜丝的塑性韧性，强度硬度都降低。说明Zn、α-FeCuP35132FeCuZn315．金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？为什么？P43答不能 再结晶是对冷塑性变形的金属而言只有经过冷塑性形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。17．经过冷拉拔工艺生产的铜导线，在用作架空导线(要求一定的强度)和电灯花导线(要求较软)时，应分别采用什么样的最终热处理工艺？P42在保持加工硬化的条件下，降低其内应力和改善某些物理化学性能。储存能充分释放，强度硬度显著降低，塑性韧性明显提高。1．加工硬化在生产中的利弊有哪些？答：利（1）强化金属主要手段之一。提高材料使用的安全性。弊（1）使进一步塑性变形困难。（2）产生残余应力，可能使加工好的工件变形开裂或应力腐蚀。第四章二元合金相图解释下列名词：相图P77；晶内偏析P82。P17P40P92的区别。答：固溶强化是通过融入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度硬度提高的现象。提高，而塑性韧性则很快降低的现象。弥散强化是由过饱和固溶体析出弥散的强化相来强化合金的方法。区别：固溶强化是融入溶质元素，加工硬化是把金属进行冷塑性变形，弥散强化是从固溶体中析出次生相。Ni-Cu铸后缓冷，问固态铸件中哪个偏析严重？为什么P93？怎样消除偏析P82？10%Ni50%Ni，50%Ni然冷却过程中，结晶温度范围大的合金，成分变化大，结晶温度低的，偏析ω0.45%碳钢的硬C一般采用扩散退火或均匀化退火处理来消除偏析。5的合金选用何种成分的合金为好？P93答：因为共晶成份的合金结晶的成分间隔与温度间隔较小，结晶的成分间隔与温度间隔越小，合金的铸造性能就越好。压力加工性能好的合金通常是单相固溶体，因为它强度较低，塑性好，变形均匀且不易开裂。而由两相混合物组成的合金，由于两项的强度和塑性不同，变形大时两相的界面易开裂，特别是组织中存在较多的脆性化合物时，压力加工性能更差。6．合金的工艺性能与相图的关系有哪些？P93~P94、P111答：1，合理的确定温度2，可推测合金的铸造性能3，指导加压力加工工艺范围4，热处理工艺：①各热处理加工都要参考合金相图选择。②可了解合金热处理可能性。第五章铁碳合金4．计算碳含量为ω0.20P79P109C度和伸长率。P927．一块低碳钢，一块白口铁，它们的形状、大小一样，请说出有哪些简便的方法能把它们区分开来。P110）另一块就是白口铁。（2）用锤子砸，变形量大的就是低碳钢，变形量小的就是白口铁。9分析碳含量为ω0.45C答：纯铁和共晶成份的铁碳合金其凝固区间为零，故它们的流动性好，分散缩孔少，可使缩孔集中在冒口内，有可能得到致密的铸件。另外，共晶成份合金结晶温度较低，流动性也较好，偏析倾向较小。所以共晶成份合金铸造性能最好。含碳量为Wc0.45较大，因此缩孔就较大，且容易形成分散缩孔，流动性也较差，化学成份偏析严重。、P114S,P来分类。含SP现象。、45P116、T8AP117。答：Q235：其屈服点值Reh235Mpa45：钢号为45T8A：平均碳含量为Wc0.80％的高级优质碳素钢。外80%，问此钢材的含碳量大约是多少?法一P109；法二P79。T+M、B

、M+A’，在C曲线上画出各热处理工艺的冷却曲线，注明热处理工下8．某钢的等温转变曲线如右图所示，试说明该钢8．某钢的等温转变曲线如右图所示，试说明该钢300(a(b(c)线冷却后得到的组织。P137答：abc第六章钢的热处理1．解释下列名词：冷处理P136；调质处理P149；钢的淬硬性P151。Ф5mm、艺名称和所得组织。P138~P139说明45Ф10mm织：700℃、760840℃、1100℃。P143答：700℃，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。760℃，Ac1～Ac3残余奥氏体。840℃，它的加热温度在Ac3为马氏体和少量残余奥氏体。1100℃，因为它的加热温度过高，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。有两个碳含量为ω1.2%的碳钢试样，分别加热到780860℃，并保温相CA+FeC和υ3 k的冷却速度冷至室温。试问：P143(1)哪个温度淬火后马氏体晶粒粗大？860℃淬火温度过高加热时得到的奥氏体粗大，冷却后得到马氏体晶粒粗大。(2)哪个温度淬火后马氏体含碳量较多？860Accm哪个温度淬火后残留奥氏体较多？860Accm体中含碳量增加，降低钢的MsMf哪个温度淬火后未溶碳化物较少？为什么？860Accm体中含碳量增加，因此淬火后未溶碳化物较少。你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？780℃合适，因为含碳量为1.2%的碳钢属于过共析钢，加热温度一般为小马氏体，使淬火钢具有高的硬度、耐磨性，也具有较好的韧性。14．以下说法是否正确？为什么？过冷奥氏体的冷却速度大于υk

时，则冷却速度愈快，冷却后钢的硬度愈高；P151不正确，当冷却速度达到Vk时，冷却速度再快组织不发生任何变化，钢冷却后的硬度就不在提高。答：错。硬度取决于钢的含碳量，和钢的工作尺寸冷却介质相关。好；P152答：正确。同一钢种，其c曲线是一定的，因此冷却速度快或工件小容易淬成马氏体。冷速愈快，马氏体转变点Ms、Mf

愈低；P135不正确。因为马氏体转变点Ms、Mf的位置与冷却速度无关，而与钢的化学成分有关，尤其是含碳量。不正确。淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。不正确，要改善工具钢的切削加工性应采用球化退火。(外1)本质细晶粒钢的晶粒总是比本质粗晶粒钢的晶粒细。P128930本质细晶粒钢比本质粗晶粒钢晶粒长大快。15．45240HBS2004557HRC560℃回答：1，不能。因为回火温度越高，硬度下降越多，而调质处理就是淬火+高温回火，碳化物已经析出，铁素体回复，硬度不能提高。2，能。该钢低温回火组织是回马氏体，碳化物还未析出，560℃为高温回火，可以使硬度降低。外P147P147答：因为淬火后淬火内应力很大，组织中有少量残余奥氏体，如不经过回或密封性零件可能因残余奥氏体发生转变而失去精度。回火目的：1，降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，防止工件变形或开裂；2，使不稳定的组织趋于稳定，以稳定工件的形状尺寸精度；3，获得所要求的组织和性能。2．下列钢件应采用什么退火方法，并说明退火的目的。(1)亚共析钢(ωC=0.35%)铸造齿轮；P142采用去应力退火。消除铸件内应力，稳定尺寸，减少变形。ωC=0.6%采用完全退火。获得近似平衡组织，细化晶粒。ωC=1.2%)。P141采用球化退火。降低钢的硬度，改善切削加工性能。第七章合金钢1．什么叫合金钢？P169答：合金钢是为了提高或改善钢的力学性能、工艺性能或使钢具有某些特殊的物理，化学性能，在冶炼时特意往钢中加入一些合金元素。低合金钢－－合金元素总含量Wme≦5％中合金钢－－合金元素总含量Wme＝5％～10％高合金钢－－合金元素总含量Wme＞10％2SiCr量的铬不锈钢。某些合金元素的加入会使奥氏体相区扩大，特别是Ni、Mn。当钢中加入大量这类元素时，甚至可使A1、A2、Acm线将至室温一下，从而获得在室温下只有单相奥氏体存在的所谓奥氏体钢。如高Mn含量的耐磨钢。Fe-Fe3C相图中E莱氏体钢。如高速钢。4．什么叫第一类、第二类回火脆性P149？其产生原因及防止方法如何？P120、P121答：第一类回火脆性是淬火钢在250~350℃回火时出现的脆性。第二类回火脆性是淬火钢在500~650℃范围内回火后出现的脆性。第一类回火脆性与沿马氏体析出断续的碳化物薄片有关。为了避免这类脆性，一般不在这个温度内回火。第二类回火脆性产生的原因是由于回火慢冷时铬、锰等合金元素以及磷、锑、可自回火温度加速冷却。对于较大截面零件，由于中心部分很难快冷，可在钢中加入适量的钼、钨等合金元素。6．指出下列合金钢的类别、用途及热处理工艺：40CrP176；碳钢，用于结构件。850℃淬火，500℃回火。60Si2MnP183；硅锰弹簧钢。可显著提高弹性极限和回火稳定性。用途：＜25mm中温回火。1Cr18Ni9Ti。18-86001100~1150℃水淬。P213YGYT30P213答：因为这样可以使硬质合金钢的硬度很高，热硬性好，耐磨性优良。YG88%WC94表面较粗糙的工件。YT30TiC30WC、Co工工件。1P194~P196860~8804740~750℃持续6然后炉冷。目的：消除锻造应力，降低硬度。淬前预热；800~840免骤然加热至淬火温度而产生过大的内应力，甚至使刀具变形或开裂。淬火；分级淬火。目的：发挥高速钢的强度、硬度、耐磨性、热硬性。三次回火。回火三次，每次保温一小时。消除残留奥氏体，消除前一次回火产生的内应力。2．钢的强化机制有哪些？答：固溶强化机制、界面强化、弥散强化、析出强化及细晶强化。第八章铸铁1．铸铁分为哪几类？其最基本的区别是什么？P219答：一，按石墨化程度分类Fe3C式存在。灰口铸铁。第一，二阶段石墨化过程充分进行，碳主要以石墨形式存在，一部分以Fe3C形式存在。分以Fe3C二，按石墨形态分类灰铸铁。铸铁组织中石墨呈片状。可锻铸铁。铸铁中石墨呈团絮状。球墨铸铁。铸铁中石墨成球状。蠕墨铸铁。铸铁组织中石墨呈短小的蠕虫状。2答：铸铁的化学成分和浇筑时的冷却速度。化学成分的影响。铸铁中碳和硅的含量越高，石墨化的过程越容易进行，析出的片状石墨就越多。冷却速度的影响。冷却速度越慢，即过冷度越小，越有利于原子的扩散，对石墨化越有利。答：第三阶段完全石墨化得到F＋G。部分石墨化得到F＋P＋G得到P＋G。答：球墨石墨对基体的削弱和造成应力集中很小，故强度高又有良好的塑性和韧性。弯曲疲劳强度，耐磨性，抗拉强度等都接近于钢。生产工艺上，有优良的铸造性，切削加工性和低的缺口敏感性，成本低，生产方便。7．试指出下列铸件应采用的铸铁种类和热处理方式，为什么？(1)机床床身P222；灰铸铁，采用孕育处理。可以提高灰铸铁的强度，使铸件整个截面上的组织和性能比较均匀一致，断面敏感性小。(2)柴油机