工程材料期末考试复习资料

工程材料第13页共13页《工程材料》课程综合复习资料一、单选题1.60Si2Mn钢的热处理工艺是（）。A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.淬火+高温回火答案：B2.面心立方晶格的最密排面晶面是（）。A.｛100｝B.｛110｝C.｛111｝答案：C3.Fe3C是（）。A.电子化合物B.固溶体C.复杂结构的间隙化合物D.间隙相答案：C4.二元合金在发生L→共晶转变时，其相组成是（）。A.液相B.单一固相C.两相共存D.三相共存答案：D5.过共析钢正常淬火加热温度为（）。A.AC1+30℃～50℃B.ACCm+30℃～50℃C.AC3+30℃～50℃答案：A6.亚共析钢的正常淬火加热温度是（）。A.AC1+30℃～50℃B.AC3+30℃～50℃C.ACCm+30℃～50℃答案：B7.制造手用锯条一般选用（）。A.40Cr调质处理B.T12淬火+低温回火C.65Mn淬火+中温回火D.CrWMn淬火+高温回火答案：B8.共析钢的过冷A在650～600℃的温度区间等温转变时，所形成的组织是（）。A.SB.下BC.上BD.P答案：A9.间隙相的性能特点是（）。A.硬度低、熔点高B.硬度高、熔点低C.硬度高、熔点高答案：C10.低碳钢正火的目的是（）。A.调整硬度，改善切削加工性能B.消除网状二次渗碳体C.消除内应力，防止淬火变形和开裂答案：A11.奥氏体向马氏体转变属于（）相变。A.扩散型B.半扩散型C.非扩散型答案：C12.具有共晶反应的二元合金，其中共晶成分的合金的（）。A.铸造性能好B.锻造性能好C.焊接性能好D.热处理性能好答案：A13.奥氏体向珠光体的转变是（）。A.扩散型转变B.半扩散型C.非扩散型转变答案：A二、判断题1.马氏体是碳在α－Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。答案：×2.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3％的铁碳合金才能发生共晶反应。答案：×3.奥氏体是碳在中的过饱和固溶体。答案：×4.高速钢W18Cr4V采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入奥氏体中，从而提高红硬性。答案：√5．耐热钢一般通过加入Cr、Mo、V、B等合金元素提高钢的高温强度。答案：√6．40Cr的含碳量高于CrWMn。答案：×7.T8钢与20Cr相比，淬硬性和淬透性都较低。答案：×8.T8钢比T12钢和40钢的淬透性差。答案：×9.在缓冷到室温条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度低，强度高。答案：√10.在同样淬火条件下，淬透层深度越深，则钢的淬透性越好。答案：√11.金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。答案：×12.通过球化退火可以得到球状珠光体组织。答案：√13.下贝氏体比上贝氏体的硬度高脆性大。答案：×14.表面淬火能改变钢的表面组织，但不能改善心部的组织和性能。答案：√15.回火索氏体比正火索氏体的力学性能优越。答案：√三、填空题1.莱氏体的本质是（）。答案：奥氏体和渗碳体两相的共晶混合物2.造成加工硬化的原因是（）。答案：塑性变形导致位错密度增加和亚晶界增加，使位错运动阻力增大3.-Fe的晶格结构是（）。答案：面心立方4.滑移的本质是（）。答案：在切应力作用下晶体内部位错运动的结果5.晶体与非晶体结构上最根本的区别是（）。答案：晶体中原子规则排列和非晶体中原子无规则排列6.当金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是（）。答案：增加晶核的数量或者阻碍晶核的长大7.淬火钢进行回火的目的是（）。答案：消除内应力、稳定尺寸、获得所要求的组织和性能8.球化退火的目的是（）。答案：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬度，改善切削性能，并为以后的淬火做组织上的准备9.α-Fe的晶格类型是（）。答案：体心立方10.γ-Fe的晶格类型是（）。答案：面心立方11.工具钢球化退火的主要目的是（）。答案：获得球状珠光体，降低硬度有利于切削加工12.铁素体的本质是（）。答案：碳溶入α-Fe中形成的固溶体。13.过共析钢正火处理的主要目的是（）。答案：消除二次网状渗碳体14.白口铸铁的脆性比灰口铸铁大，是因为（）。答案：白口铸铁中有大量的渗碳体存在。15.铝合金的时效硬化现象是指（）。答案：固溶处理后在室温下放置或低温加热时，强度和硬度明显升高的现象。16．结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是生核和（）。答案：长大17．机器零件的失效模式可分为畸变失效、断裂失效、腐蚀失效和（）。答案：磨损损伤18.为了获得细晶粒的铸件，在生产中通常采用的措施主要有增大冷速、变质处理、（）。答案：振动搅拌19.钢的热处理冷却方式有等温冷却和（）两种。答案：连续冷却20.马氏体的晶格结构是（）。答案：体心正方四、问答题1.简述细化铸态金属晶粒的措施。答案：①增大金属的过冷度；②变质处理；③振动；④电磁搅拌。2.W18Cr4V钢的AC1约为820℃，为何淬火温度为1260℃～1280℃？W18Cr4V刃具钢在正常淬火后都要进行550～570℃三次回火，又是为什么？答案：①W18Cr4V属于高速钢，钢中含有大量的W、Cr、V的难熔碳化物，它们只有在1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中，以保证钢淬火回火后获得很高的热硬性，因此，其淬火温度非常高，一般为1220℃～1280℃。②在此温度内回火时，W、Cr、V的碳化物从马氏体中析出，弥散分布，使钢的硬度明显上升，同时残余奥氏体转变为马氏体，也使硬度提高，造成二次硬化，保证了钢的硬度和热硬性。进行三次回火，是为了逐步减少残余奥氏体量，三次回火后残余奥氏体的相对体积分数仅剩1%～2%。3.简述马氏体的本质，并说明它的硬度为什么很高。答案：马氏体是碳在中的过饱和固溶体。马氏体高硬度的原因有三点：①过饱和的间隙碳原子造成晶格的严重畸变，产生很强的固溶强化效应；②马氏体转变时在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构（高密度的位错或微细孪晶）阻碍位错运动，产生马氏体相变强化；③马氏体形成后，碳及合金元素向位错或其它缺陷扩散偏聚析出，钉扎位错，使位错难以运动，产生马氏体时效强化。4.高速钢W18Cr4V的约为820℃，若以一般工具钢℃的常规方法来确定淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能？为什么？答案：若按照℃的常规方法来制定W18Cr4V的淬火加热温度，淬火加热温度为850℃～870℃，不能达到高速钢切削刀具要求的性能。因为高速钢中含有大量W、Cr、V的难熔碳化物，只有在1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中，以保证钢淬火、回火后获得很高的热硬性，因此其淬火加热温度非常高，一般1220℃~1280℃5.W18Cr4V是一种应用非常广泛的高速切削刀具用钢，这种钢的加工工艺流程为：铸造—锻造—预备热处理—机加工—最终热处理—精磨，简述预备热处理工艺是什么，目的是什么，以及获得何种组织；并说明最终热处理是何工艺，以及获得何种组织。答案：预备热处理：退火，目的在于既调整硬度便于切削加工，又调整组织为淬火作准备。组织：索氏体+颗粒状碳化物。最终热处理：高温淬火+三次高温回火，回火进行三次是为了最大限度降低残余奥氏体数量。组织：马氏体（70～65%）+碳化物(20～25%)+残余奥氏体(＜5%)6.简述为什么过共析钢的正常淬火温度为Ac1+30~50℃而不是Accm+30~50℃。答案：过共析钢加热到Ac1+30~50℃发生不完全奥氏体化，组织中保留少量的粒状二次渗碳体，具有弥散强化作用，有利于提高钢的硬度和耐磨性，而且此时奥氏体中的含碳量比加热到Accm+30~50℃发生完全奥氏体化时的含碳量低，能够减少淬火后残余奥氏体的含量。如果加热到温度较高的Accm+30~50℃，还会导致钢的奥氏体晶粒变粗，淬火后形成粗大的马氏体组织，热应力和组织应力增大，使钢的脆性增加，容易发生变形和开裂。7.简述金属结晶的条件和动力。答案：液态金属结晶的是金属必须过冷，要有一定的过冷度。液体金属结晶的动力是金属在液态和固态之间存在自由能差（）8.为什么说马氏体相变加上回火转变是钢中最经济最有效的综合强化手段。答案：马氏体相变加上回火转变利用了全部的四种强化机制：①细晶强化：奥氏体向马氏体转变，形成了细小的马氏体束，产生相当于晶粒细化的作用。②固溶强化：马氏体的本质就是碳在α-Fe中的过饱和的固溶体，马氏体中溶有过饱和的碳和合金元素。③析出强化：回火时析出细碳化物粒子。④位错强化：马氏体相变产生大量高密度位错。9.简述金属塑性变形后组织和性能会有什么变化。答案：金属发生塑性变形后，晶粒发生变形，沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒变成细长条，金属中的夹杂物也被拉长，形成纤维组织。金属经大的塑性变形时，由于位错的密度增大和发生相互作用，大量位错堆积在局部地区，并相互缠结形成不均匀分布，使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块，而在晶粒内产生亚晶粒。金属塑性变形到很大程度（70%以上）时，由于晶粒发生转动，使各晶粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向（形变织构）。金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，产生加工硬化现象。另外，由于纤维组织和形变织构的形成，使金属的性能产生各向异性。10.简述石墨形态对铸铁性能的影响。答案：石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。普通灰口和孕育铸铁的石墨呈片状，对基体的严重割裂作用使其抗拉强度和塑性都很低。球墨铸铁的石墨呈球状，对基体的割裂作用显著降低，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，其综合机械性能接近于钢。蠕墨铸铁的石墨形态为蠕虫状，虽与灰口铸铁的片状石墨类似，但石墨片的长度与厚度的比值较小，端部较钝，对基体的割裂作用小，它的强度接近于球墨铸铁，且有一定的韧性，较高的耐磨性。可锻铸铁的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小，具有较高的强度、一定的延伸率。五、论述题1.根据Fe-Fe3C平衡相图回答下列问题：①标注Fe-Fe3C相图中各相区的相相图中；②PSK、ECF、GS、ES线及P、E、S、C点的物理意义；③计算在室温时含碳1.2%的铁碳合金中珠光体和二次渗碳体的含量（S点的含碳量是0.77%）。答案：①②PSK共析反应线，共析反应生成珠光体：；ECF为共晶反应线，共晶反应生成莱氏体：；GS：是从奥氏体中开始析出铁素体的临界温度线，又叫A3线；ES线：碳在奥氏体中的固溶线，又叫ACm线；P：碳在α-Fe中的最大溶解度E：碳在γ-Fe中的最大溶解度S：共析点C：共晶点③含碳量1.2%的铁碳合金的二次渗碳体的含量为：，2.根据Fe-Fe3C平衡相图回答下列问题：（1）渗碳体有哪几种？它们的形态有什么差别？（2）计算含碳1.4%的铁碳合金室温下组织组成物的质量百分数，以及组成相的质量百分数（S点的含碳量是0.77%）。（3）试估算室温平衡组织中含有70%铁素体（质量百分数）的亚共析钢的含碳量。答案：（1）5种不同形态渗碳体：一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体。一次渗碳体：基体中分布的宽长条状；二次渗碳体：沿奥氏体晶界分布的网状；三次渗碳体：沿铁素体晶界分布的细小短片状；共晶渗碳体：连续分布构成莱氏体基体；共析渗碳体：与铁素体相间分布的层片状。（2）组成相：铁素体+渗碳体，铁素体含量79.1%，渗碳体含量20.9%。组织组成物：珠光体+二次渗碳体，珠光体含量89.4%，二次渗碳体含量10.6。（3）亚共析钢的室温组织为珠光体+铁素体，铁素体碳含量约等于零，珠光体碳含量为0.77%；0.77%×（1-70%）=0.23%.3.标注说明共析钢的等温转变曲线图中各条线、各个区的物理意义。答案：4.根据Fe-Fe3C相图分别回答下列问题。（1）亚共析钢、过共析钢、亚共晶铸铁、过共晶铸铁的室温组织分别是什么？（2）分别指出平衡组织中含有一次渗碳体及二次渗碳体的质量分数最大的铁碳合金的成分？（3）试计算共析钢的室温组织中铁素体和渗碳体的质量分数。答案：（1）亚共析钢的组织为：F+P；过共析钢的组织为：P+Fe3CⅡ；亚共晶白口铸铁的组织为：P+Fe3CⅡ+Le’；过共晶白口铸铁的组织为：Fe3CⅠ+Le’。（2）含碳0.0218%成分的铁碳合金的组织中含有一次渗碳体的质量分数最大，含碳2.11%成分的铁碳合金的组织中含有二次渗碳体的质量分数最大。（3）w（F）=（6.69-0.77）/（6.69-0.0008）=88%；w（Fe3C）=1-88%=12%。5.有一载重汽车变速箱齿轮，在工作时承受较大的冲击力，负载较重，齿面受摩擦，已知该工件的加工工艺路线为：下料—锻造—正火—切削加工—渗碳后淬火及低温回火—喷丸—磨削加工，试从65、T8、40Cr和20CrMnTi四种钢号中选出合适的钢材，分析各热处理工序的目的，并指出使用状态的组织。答案：（1）选20CrMnTi（2）正火：消除锻造应力，均匀组织，使同批坯料具有相同的硬度，便于切削加工，改善齿轮表面加工质量；渗碳后淬火及低温回火：提高表面耐磨性和抗疲劳破坏能力，心部有足够的强度和韧性，能承受较大的交变弯曲应力和冲击载荷，并可消除淬火应力。（3）组织：表面：合金渗碳体与回火马氏体及少量残余奥氏体。心部：低碳回火马氏体或屈氏体、回火马氏体和少量铁素体六、名词解释1.请解释什么是：过冷度。答案：过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值2.请解释什么是：位错。答案：指晶体中的线缺陷，即二维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷，有刃位错和螺位错两种基本类型。3.请解释什么是：时效。答案：合金经固溶处理后，在室温下进行放置或低温加热时，强度和硬度升高的现象。4.请解释什么是：面缺陷。答案：指晶体中二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷，主要有晶界和亚晶界两种类型。5.请解释什么是：珠光体。答案：共析反应生成的由铁素体和渗碳体两种相组成的机械混合物。6.请解释什么是：失效。答案：零件由于某种原因，导致其尺寸、形状或材料的组织与性能的变化而不能完成指定的功能。7.请解释什么是：固溶强化。答案：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。8.请解释什么是：二次硬化答案：含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时残余A转变为回火M,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称二次硬化。9.请解释什么是：组织。答案：在显微镜下观察到的金属材料内部的微观形貌。《工程材料》课程综合复习资料一、填空题1、合金中的两种类型的相是（）。2、钢的淬硬性主要决定于（）。3、钢的热处理工艺的三个阶段是（）。4、工程材料分为（）。5、莱氏体的本质是（）。6、常规热处理工艺包括（）。7、造成加工硬化的原因是（）。8、-Fe、-Fe的晶格结构分别是（）。9、为了消除钢的高温回火脆性可采用（）。10、为了获得细晶粒的铸件，在生产中通常采用的措施主要有（）。11.工程材料包括（ ）。12.变质处理是指（ ）。13.铁素体的本质是（ ）。14.贝氏体的显微组织形态主要有（ ）、（ ）两种，其中（）的韧性较好。15.过共析钢正火处理的主要目的是（ ）。16.45钢是（ ）钢，35CrMo是（ ）钢，1Cr13是（ ）钢。17.白口铸铁的脆性比灰口铸铁大，是因为（ ）。18.铝合金的时效硬化现象是指（ ）。19.机械零件的失效模式分为（ ）、（ ）、（ ）。二、判断题（正确的标注“√”，错误的标注“×”）1、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（）2、铁素体的本质是碳在中的固溶体。（）3、20钢比T12钢的碳质量分数要高。（）4、晶粒度级别数数值越大，晶粒越细。（）5、滑移只能在切应力作用下发生。（）6、金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（）7、室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。（）8、在同样淬火条件下，淬透层深度越深，则钢的淬透性越好。（）9、表面淬火能改变钢的表面组织，但不能改善心部的组织和性能。（）10、可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。（）三、选择题1、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：（）A.越高 B.越低 C.越接近理论结晶温度2、间隙相的性能特点是；（）A.硬度低、熔点高 B.硬度高、熔点低 C.硬度高、熔点高3、完全退火主要适用于：（）A.亚共析钢 B.共析钢 C.过共析钢4、钢的淬硬性主要取决于：（）A.碳含量 B.冷却介质 C.合金元素5、钢的回火处理是在：（）A.退火后进行 B.正火后进行 C.淬火后进行6、钢的淬透性主要取决于：（） A.钢中的碳含量 B.冷却介质 C.钢中的合金元素7、弹簧钢的热处理工艺是：（）A.淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火8、二元合金中，铸造性能最好的合金是：（）A.共晶合金 B.固溶体合金 C.共析合金9、低合金刃具钢的正常淬火组织是：（）A.马氏体 B.马氏体＋残余奥氏体 C.马氏体＋残余奥氏体＋球状碳化物10、奥氏体向珠光体的转变是：（）A.扩散性转变 B.半扩散性 C.非扩散型转变四、简答题1、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？2、金属塑性变形后组织和性能会有什么变化？3、试述马氏体转变的基本特点。4、合金元素提高钢的回火稳定性的原因是什么？5、不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的是什么？6、试述石墨形态对铸铁性能的影响。7、什么是细晶强化？造成细晶强化的原因是什么？8、比较马氏体和回火马氏体之间的形成条件、组织形态与性能上的主要区别。9、金属结晶的基本规律是什么？10、高速钢W18Cr4V的约为820℃，若以一般工具钢℃的常规方法来确定淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能？为什么？11、试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用？12、铝硅合金为什么要进行变质处理？五、综合分析题1、作图表示立方晶系中的（010）、（110）、（111）晶面和、晶向。2、机床变速箱齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，工艺路线为：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及低温回火→精磨，试分析正火处理、调质处理和高频淬火及低温回火的目的。3、根据Fe-Fe3C相图分别回答下列问题：①相图中PSK、ECF、GS线及P、E、S点的物理意义；②计算碳质量分数为0.4%的亚共析钢的组织组成物铁素体和珠光体的相对百分含量。（E、C、P、S对应的含碳量百分数分别是2.11、4.3、0.0218、0.77）4、共析钢按图示曲线加热、冷却，试分析各点各应得到什么组织?如果是一种热处理方法，属于何种热处理方法?5、钢制造汽车半轴，加工路线为：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→磨削加工，分析正火和调质两种热处理的目的和获得的组织。6.淬硬性和淬透性有什么不同？决定淬硬性和淬透性的主要因素是什么？（6分）7、为什么说“得到M随后回火处理”是钢中最有效最经济的强韧化途径？(8分)8.根据Fe-Fe3C相图分别回答下列问题（16分）（1）亚共析钢、过共析钢、亚共晶铸铁、过共晶铸铁的室温组织分别是什么？（2）分别指出平衡组织中含有一次渗碳体及二次渗碳体的质量分数最大的铁碳合金的成分？（3）试计算共析钢的室温组织中铁素体和渗碳体的质量分数。《工程材料》复习资料答案

综合复习资料参考答案一、填空题1、合金中的两种类型的相是（固溶体和金属间化合物）。2、钢的淬硬性主要决定于（钢中的含碳量）。3、钢的热处理工艺的三个阶段是（加热、保温、冷却）。4、工程材料分为（金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料）。5、莱氏体的本质是(奥氏体和渗碳体两相的共晶混合物)。6、常规热处理工艺包括（退火、正火、淬火、回火）。7、造成加工硬化的原因是（塑性变形导致位错密度增加和亚晶界增加，使位错运动阻力增大）。8、-Fe、-Fe的晶格结构分别是（面心立方、体心立方）。9、为了消除钢的高温回火脆性可采用（回火后快冷和加入适量Mo或W两种方法）。10、为了获得细晶粒的铸件，在生产中通常采用的措施主要有（增大冷速、变质处理、振动搅拌）。11.金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料。12.在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织。13.碳溶入α-Fe中形成的固溶体。14.羽毛状；针状；针状贝氏体15.消除二次网状渗碳体。16.优质碳素钢；合金调质；马氏体不锈钢。17.白口铸铁中有大量的渗碳体存在。18.固溶处理后在室温下防置或低温加热时，强度和硬度明显升高的现象。19.畸变失效、断裂时效、表面损伤失效。二、判断题12345678910×√×√√××√√×三、选择题12345678910BCAACCBACA四、简答题1、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变，晶格畸变随溶质原子浓度的增高而增大。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。2、金属塑性变形后组织和性能会有什么变化？答：金属发生塑性变形后，晶粒发生变形，沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒变成细长条，金属中的夹杂物也被拉长，形成纤维组织。金属经大的塑性变形时，由于位错的密度增大和发生相互作用，大量位错堆积在局部地区，并相互缠结形成不均匀分布，使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块，而在晶粒内产生亚晶粒。金属塑性变形到很大程度（70%以上）时，由于晶粒发生转动，使各晶粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向（形变织构）。金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，产生加工硬化现象。另外，由于纤维组织和形变织构的形成，使金属的性能产生各向异性。3、试述马氏体转变的基本特点。答：①马氏体转变是一种非扩散型转变，产生很强的固溶强化；②马氏体的形成速度很快，无孕育期；③马氏体转变是不彻底的，总要残留少量奥氏体；④马氏体形成时体积膨胀。4、合金元素提高钢的回火稳定性的原因是什么？答：合金元素在回火过程中推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才开始分解和转变）；提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度，因此提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。5、不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的是什么？答：不锈钢固溶处理的目的是获得单相奥氏体组织，提高耐蚀性。稳定化处理的目的是使溶于奥氏体中的碳与钛以碳化钛的形式充分析出，而碳不再同铬形成碳化物，从而有效地消除了晶界贫铬的可能，避免了晶间腐蚀的产生。6、试述石墨形态对铸铁性能的影响。答：石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。普通灰口和孕育铸铁的石墨呈片状，对基体的严重割裂作用使其抗拉强度和塑性都很低。球墨铸铁的石墨呈球状，对基体的割裂作用显著降低，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，其综合机械性能接近于钢。蠕墨铸铁的石墨形态为蠕虫状，虽与灰口铸铁的片状石墨类似，但石墨片的长度与厚度的比值较小，端部较钝，对基体的割裂作用小，它的强度接近于球墨铸铁，且有一定的韧性，较高的耐磨性。可锻铸铁的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小，具有较高的强度、一定的延伸率。7、什么是细晶强化？造成细晶强化的原因是什么？答：金属多晶体中，晶粒越细，金属的硬度强度越高，塑性韧性也越高的现象称为细晶强化。金属晶粒越细，晶界数量越多，对位错运动的阻碍作用越大，变形抗力就越大，金属的硬度和强度越高；而且金属晶粒越细，金属的变形越分散，也就减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，从而使金属的塑性提高。由于细晶粒金属的强度高、塑性好，所以断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好。8、比较马氏体和回火马氏体之间的形成条件、组织形态与性能上的主要区别。？答：马氏体是钢淬火后的主要组织，低碳马氏体为板条状，高碳马氏体为针状。马氏体存在有内应力，容易产生变形和开裂。马氏体是不稳定的，在使用中会发生分解，导致零件尺寸发生变化。高碳马氏体硬而脆，韧性较低。回火马氏体是淬火马氏体经低温回火形成的。回火马氏体由极细的ε碳化物和低过饱和度的α固溶体组成，低碳马氏体是暗板条状，高碳马氏体是黑针状。回火马氏体与马氏体相比，内应力小、韧性提高，同时保持了马氏体的高硬度和高耐磨性。9、金属结晶的基本规律是什么？答：液体金属结晶需要过冷度，是由形核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。结晶时首先在液体金属中形成一些极微小的晶体（称为晶核），然后再以它们为核心不断地长大。在这些晶体长大的同时，又出现新的晶核并逐渐长大，直至液体金属消失。10、高速钢W18Cr4V的约为820℃，若以一般工具钢℃的常规方法来确定淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能？为什么？答：若按照℃的常规方法来制定W18Cr4V的淬火加热温度，淬火加热温度为850℃~870℃，不能达到高速钢切削刀具要求的性能。因为高速钢中含有大量W、Cr、V的难熔碳化物，只有在1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中，以保证钢淬火、回火后获得很高的热硬性，因此其淬火加热温度非常高，一般1220℃~1280℃。11、试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用？答：20CrMnTi钢中Ti的作用是阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度和耐磨性。1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用是优先与碳形成稳定的金属间化合物TiC，避免晶界贫Cr，防止晶间腐蚀，提高耐腐蚀性。12、铝硅合金为什么要进行变质处理？答：一般情况下，铝硅合金的共晶体由粗针状硅晶体和α固溶体构成，强度和塑性都较差；经变质处理后的组织是细小均匀的共晶体加初生α固溶体，合金的强度和塑性显著提高，因此，铝硅合金要进行变质处理。五、综合分析题1、作图表示立方晶系中的（010）、（110）、（111）晶面和、晶向。答：BDGF－（010）；ABFE—（110）；ABC—（111）；AB—；CD—。2、机床变速箱齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，工艺路线为：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及低温回火→精磨，试分析正火处理、调质处理和高频淬火及低温回火的目的。答：正火目的：正火处理可消除锻造应力，均匀组织，使同批坯料具有相同的硬度，便于切削加工，改善齿轮表面加工质量。调质的目的：使齿轮具有较高的综合力学性能，心部有足够的强度和韧性，能够承受较大的交变弯取应力和冲击载荷，并可减少齿轮的淬火变形。高频表面淬火及低温回火的目的：齿轮表面硬度提高，提高耐磨性，并使齿轮表面有残余压应力存在，从而提高抗疲劳破坏的能力。低温回火是为了消除淬火应力，获得隐晶马氏体组织。3、根据Fe-Fe3C相图分别回答下列问题：①相图中PSK、ECF、ES线及P、E、S点的物理意义；②计算碳质量分数为0.4%的亚共析钢的组织组成物铁素体和珠光体的相对百分含量。（E、C、P、S对应的含碳量百分数分别是2.11、4.3、0.0218、0.77）答：①相图中PSK、ECF、ES线及P、E、S点的物理意义：PSK线为共析线，其上的铁碳合金均发生共析反应ECF线为共晶线，其上的铁碳合金均发生共晶反应ES（Acm线）是碳在A中的固溶线P碳在α-Fe中的最大溶解度点E碳在γ-Fe中的最大溶解度点S为共析点：温度为727℃，碳质量分数为0.77％，②，。4、共析钢按图示曲线加热、冷却，试分析各点各应得到什么组织?如果是一种热处理方法，属于何种热处理方法?答：1：P，去应力退火；2：M+Ar，水冷淬火；3：M′+Ar，低温回火；4：过冷A；5：B下+M+Ar，等温淬火（等温时间不足）；6：B下，等温淬火；7：T+M+Ar，油淬；8：S，正火；9：P，退火；10：S，高温回火（去应力）。5、钢制造汽车半轴，加工路线为：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→磨削加工，分析正火和调质两种热处理的目的和获得的组织。答：正火：正火处理可消除锻造应力，均匀组织，获得合适的硬度便于切削加工，为调质处理做好组织上的准备。获得的组织为索氏体组织。调质：使汽车半轴具有较高的综合力学性能，心部有足够的强度和韧性。获得的组织为回火索氏体组织。6.答：钢淬火时形成马氏体的能力叫做淬透性，主要受钢种合金元素的影响，除钴以外，合金元素都提高钢的淬透性；钢淬火后能够达到的最高硬度叫钢的淬硬性，它主要决定于马氏体的含碳量，含碳量越高淬淬硬性越大。7.答：钢淬火时形成M，M强化充分而合理的利用全部四种强化机制。①马氏体内部含有很高密度的位错，有很强的位错强化效应；②马氏体形成时，奥氏体被分割成许多较小的区域（马氏体束），产生细晶强化效果；③溶质原子特别是碳原子溶入马氏体中造成了很强的固溶强化效应；④马氏体回火后碳化物析出，造成了强烈的第二相析出强化效应。8.答：（1）亚共析钢的组织为：F+P；过共析钢的组织为：P+Fe3CⅡ；亚共晶白口铸铁的组织为：P+Fe3CⅡ+Le’；过共晶白口铸铁的组织为：Fe3CⅠ+Le’（2）含碳0.0218%成分的铁碳合金的组织中含有一次渗碳体的质量分数最大，含碳2.11%成分的铁碳合金的组织中含有二次渗碳体的质量分数最大。（3）w（F）=（6.69-0.77）/（6.69-0.0008）=88%；w（Fe3C）=1-88%=12% 《工程材料》课程综合复习资料一、解释概念1、晶体的各向异性2、过冷度3、变质处理4、淬透性5、红硬性6、晶面7、面缺陷8、组织9、珠光体10、固溶处理11、金属化合物12、共晶反应13、热加工14、失效15、调质处理二、填空题1、结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是（）、（）。典型铸锭结构的三个晶区分别是（）、（）和（）。2、再结晶后的晶粒度的大小主要取决于（）和（）。3、金属晶体中的线缺陷有（）和（）；面缺陷有（）和（）。4、用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈（）状，而下贝氏体则呈（）。5、马氏体的显微组织形态主要有（）、（）两种。6、亚共析钢的正常淬火加热温度范围是（），过共析钢的正常淬火加热温度范围是（）。7、机器零件的失效模式可分为（）、（）和（）三大类型。8、合金中的两种类型的相是（）。9、钢的淬硬性主要决定于（）。10、钢的热处理工艺的三个阶段是（）。11、工程材料分为（）。12、莱氏体的本质是（）。13、常规热处理工艺包括（）。14、造成加工硬化的原因是（）。15、-Fe、-Fe的晶格结构分别是（）。16、为了消除钢的高温回火脆性可采用（）。17、为了获得细晶粒的铸件，在生产中通常采用的措施主要有（）。18、晶体与非晶体结构上最根本的区别是（）。19、结晶过程是依靠两个密切联系的过程来实现的，这两个过程是（）。20、当金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是（）。21、过冷度是指（）。22、典型铸锭结构的三个晶区分别为（）。23、珠光体的本质是（）。24、马氏体按照显微组织形态分为（）。25、淬火钢进行回火的目的是（）。26、按照几何特征，晶体缺陷主要可区分为（）。27、球化退火的目的是（）。三、判断题（正确的划√，错误划〤）1、金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（）2、在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3％的铁碳合金才能发生共晶反应。（）3、马氏体是碳在α－Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。（）4、调质处理后得到的回火索氏体组织具有良好的综合机械性能。（）5、可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。（）6、普通灰口铸铁不能通过球化退火使之变成球墨铸铁。（）7、奥氏体不锈钢的稳定化处理主要是为了防止晶间腐蚀。（）8、低碳马氏体和高碳马氏体的硬度都很高。（）9、零件失效的原因可以从设计不合理、选材错误、加工不当和安装使用不良四个方面去找。（）10、所有的铝合金都可以通过热处理予以强化。（）11、间隙相是一种固溶体，而不是一种金属间化合物。（）12、再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。（）13、当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越细。（）14、同一钢材，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好。（）15、高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。（）16、在实际金属和合金凝固中，非自发形核常常起着优先和主导的作用。（）17、奥氏体是碳在中的过饱和固溶体。（）18、除Co之外的所有的合金元素都能提高钢的淬透性。（）19、奥氏体向马氏体的转变是半扩散性转变。（）四、选择题1、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将。A.越高B.越低C.越接近理论结晶温度2、间隙相的性能特点是。A.硬度低、熔点高B.硬度高、熔点低C.硬度高、熔点高3、完全退火主要适用于。A.亚共析钢B.共析钢C.过共析钢4、钢的淬硬性主要取决于。A.碳含量B.冷却介质C.合金元素5、钢的回火处理是在。A.退火后进行B.正火后进行C.淬火后进行6、可采用调质处理、等温淬火工艺获得良好综合机械性能的是。A.球墨铸铁B.可锻铸铁C.蠕墨铸铁7、60Si2Mn钢的热处理工艺是。A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.淬火+高温回火8、二元合金中，铸造性能最好的合金是。A.共晶合金B.固溶体合金C.共析合金9、T12钢的正常淬火组织是。A.马氏体B.马氏体＋残余奥氏体C.马氏体＋残余奥氏体＋球状碳化物10、QT600-3是。A.可锻铸铁B.蠕墨铸铁 C.球墨铸铁11、面心立方晶格的最密排面晶面是（）A、｛100｝B、｛110｝C、｛111｝12、二元合金在发生L→共晶转变时，其相组成是（）A、单一固相B、两相共存C、三相共存13、变形金属再结晶后（）A、形成等轴晶，强度增大B、形成等轴晶，塑性升高C、形成柱状晶，强度升高D、形成柱状晶，塑性下降；14、钢的淬透性主要取决于（）A、碳含量B、冷却介质C、合金元素15、铸造条件下，冷却速度越大，其实际结晶温度将（）A、越高B、越低C、越接近理论结晶温度16、低碳钢正火的目的是（）A、调整硬度，改善切削加工性能B、消除网状二次渗碳体C、消除内应力，防止淬火变形和开裂17、调质钢的热处理工艺是（）A、淬火+低温回火B、淬火+中温回火C、淬火+高温回火18、碳钢件淬火后得到M+F组织，是因为（）A、加热温度不足B、冷却速度不足C、保温时间不够19、T10钢的正常淬火组织是（）A、马氏体B、马氏体＋残余奥氏体C、马氏体＋残余奥氏体＋球状碳化物20、共析钢过冷奥氏体在350～230℃的温度区间等温转变时，所形成的组织是（）A、索氏体B、下贝氏体C、上贝氏体D、马氏体五、简答题1、间隙相和间隙固溶体有什么区别？2、实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？3、为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？4、马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？5、试述调质钢的合金化特点及热处理特点。6、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？7、金属塑性变形后组织和性能会有什么变化？8、试述马氏体转变的基本特点。9、合金元素提高钢的回火稳定性的原因是什么？10、试述石墨形态对铸铁性能的影响。11、比较马氏体和回火马氏体之间的形成条件、组织形态与性能上的主要区别。？12、金属结晶的基本规律是什么？13、高速钢W18Cr4V的约为820℃，若以一般工具钢℃的常规方法来确定淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能？为什么？六、综合题1、根据Fe-Fe3C平衡相图回答下列问题：①标注Fe-Fe3C相图中各相区的相相图中；②PSK、ECF、GS、ES线及P、E、S、C点的物理意义；③计算在室温时含碳1.2%的铁碳合金中珠光体和二次渗碳体的含量（已知P点、E点的含碳量分别是0.77%和2.11%）。2、作图表示立方晶系中的（010）、（110）、（111）晶面和、晶向。3、标注说明共析钢的等温转变曲线图中各条线、各个区的物理意义，4、机床变速箱齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，工艺路线为：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及低温回火→精磨，试分析正火处理、调质处理和高频淬火及低温回火的目的。综合复习资料参考答案一、解释概念1、晶体的各向异性：在晶体中，不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，导致金属晶体不同方向上的性能不同，这种性质叫做晶体的各向异性。2、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值。3、变质处理：在液态金属中加入孕育剂或变质剂，细化晶粒和改善组织。4、淬透性：钢淬火后获得马氏体的能力。5、红硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。6、晶面：通过晶体中原子中心的平面。7、面缺陷：指晶体中二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷，主要有晶界和亚晶界两种类型。8、组织：在显微镜下观察到的金属材料内部的微观形貌。9、珠光体：共析反应生成的由铁素体和渗碳体两种相组成的机械混合物。10、固溶处理：合金加热到高温状态得到单相固溶体之后，迅速冷却到室温以获得过饱和固溶体的处理工艺。11、金属化合物：合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相。12、共晶反应：由一种液相在恒温下同时结晶出两种固相（共晶体）的反应。13、热加工：在金属的再结晶温度之上的塑性变形加工。14、失效：零件由于某种原因，导致其尺寸、形状或材料的组织与性能的变化而不能完成指定的功能。15、调质处理：钢淬火+高温回火获得回火索氏体的热处理工艺。二、填空题1、结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是（生核）、（长大）；典型铸锭结构的三个晶区分别是（细等轴晶区）、（柱状晶区）和（粗等轴晶区）。2、再结晶后的晶粒度的大小主要取决于（加热温度）和（预先变形度）。3、金属晶体中的线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）；面缺陷有（晶界）和（亚晶界）。4、用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈（羽毛）状，而下贝氏体则呈（针状）。5、马氏体的显微组织形态主要有（板条）、（针状）两种。6、亚共析钢的正常淬火加热温度范围是（AC3以上30~50℃），过共析钢的正常淬火加热温度范围是（AC1以上30~50℃）。7、机器零件的失效模式可分为（畸变失效）、（断裂失效）和（表面损伤）三大类型。8、合金中的两种类型的相是（固溶体和金属间化合物）。9、钢的淬硬性主要决定于（钢中的含碳量）。10、钢的热处理工艺的三个阶段是（加热、保温、冷却）。11、工程材料分为（金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料）。12、莱氏体的本质是(奥氏体和渗碳体两相的共晶混合物)。13、常规热处理工艺包括（退火、正火、淬火、回火）。14、造成加工硬化的原因是（塑性变形导致位错密度增加和亚晶界增加，使位错运动阻力增大）。15、-Fe、-Fe的晶格结构分别是（面心立方、体心立方）。16、为了消除钢的高温回火脆性可采用（回火后快冷和加入适量Mo或W两种方法）。17、为了获得细晶粒的铸件，在生产中通常采用的措施主要有（增大冷速、变质处理、振动搅拌）。18、晶体与非晶体结构上最根本的区别是（晶体中原子规则排列，非晶体中原子无规则排列）。19、结晶过程是依靠两个密切联系的过程来实现的，这两个过程是（形核和长大）。20、当金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是（增加晶核的数量或者阻碍晶核的长大）。21、过冷度是指（理论结晶温度与开始结晶温度之差）。22、典型铸锭结构的三个晶区分别为（细等轴晶区、柱状晶区、粗等轴晶区）。23、珠光体的本质是（铁素体和渗碳体的共析混合物）。24、马氏体按照显微组织形态分为（板条状、针状）。25、淬火钢进行回火的目的是（消除内应力、稳定尺寸、获得所要求的组织和性能）。26、按照几何特征，晶体缺陷主要可区分为（点缺陷、线缺陷、面缺陷）。27、球化退火的目的是（使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬度，改善切削性能，并为以后的淬火做组织上的准备）。三、判断题题目12345678910答案×××××题目111213141516171819答案××××××四、选择题题目12345678910答案BCAACABACC题目11121314151617181920答案CCBCBACACC五、简答题1、间隙相和间隙固溶体有什么区别？答：间隙固溶体中的溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中，晶体结构与溶剂相同，塑性较好。间隙相属于金属间化合物，晶体结构不同于它的组成元素，高硬度、高熔点，可有效地提高钢的强度、红硬性和耐磨性，是高合金钢和硬质合金中的重要组成相。2、实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。点缺陷造成局部晶格畸变，使得金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。线缺陷：位错。位错的存在极大地影响金属的机械性能。当金属为理想晶体或仅含有极少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度将会增高。面缺陷：晶界、亚晶界。晶界和亚晶界均可提高金属的强度，晶界越多，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。3、为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？答：金属晶粒越细，晶界数量越多，对位错运动的阻碍作用越大，变形抗力就越大，金属的硬度和强度越高；而且金属晶粒越细，金属的变形越分散，也就减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，从而使金属的塑性提高。由于细晶粒金属的强度高、塑性好，所以断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好。4、马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？答：马氏体的本质：马氏体是碳在中的过饱和固溶体。马氏体高硬度的原因有三点：①过饱和的间隙碳原子造成晶格的严重畸变，产生很强的固溶强化效应；②马氏体转变时在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构（高密度的位错或微细孪晶）阻碍位错运动，产生马氏体相变强化；③马氏体形成后，碳及合金元素向位错或其它缺陷扩散偏聚析出，钉扎位错，使位错难以运动，产生马氏体时效强化。5、试述调质钢的合金化特点及热处理特点。答：