机设工程材料复习资料.docx
《机设工程材料复习资料.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机设工程材料复习资料.docx(8页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、精品 料推荐工程材料复习思考题1解释下列名词机械性能、强度、刚度、硬度、晶格、晶粒、位错、亚晶界、金属化合物、铁素体、渗碳体、变形织构、热处理、本质晶粒度、渗碳处理。过冷度: 实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。非自发形核: 是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。变质处理: 在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为变质处理。加工硬化: 随着塑性变形的增加,金属的强度、硬度迅速增加;塑性、韧性迅速下降的现象。再结晶: 冷作金属材料被加热到较高的温度时,原子具有较大的活动
2、能力,使晶粒的外形开始变化,从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒,和变形前的晶粒形状相似,晶格类型相同,把这一阶段称为“再结晶”。冷加工: 在再结晶温度以下进行的压力加工。相:在金属或合金中,凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分,均称之为相。相图: 用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图。固溶体: 合金的组元之间以不同的比例混合,混合后形成的固相的晶格结构与组成合金的某一组元的相同,这种相称为固溶体。枝晶偏析: 实际生产中,合金冷却速度快,原子扩散不充分,使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多,后结晶含低熔点组元较多,这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏
3、析。比重偏析: 比重偏析是由组成相与溶液之间的密度差别所引起的。如果先共晶相与溶液之间的密度差别较大,则在缓慢冷却条件下凝固时,先共晶相便会在液体中上浮或下沉,从而导致结晶后铸件上下部分的化学成分不一致,产生比重偏析。固溶强化: 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。弥散强化: 合金中以固溶体为主再加上适量的金属间化合物弥散分布,会提高合金的强度、硬度及耐磨性,这种强化方式为弥散强化。珠光体: 铁素体和渗碳体的机械混合物。索氏体: 在 650600 温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体: 在 600550 温度范围内形成片层极细的珠光体。贝氏体: 过饱和的
4、铁素体和渗碳体组成的混合物。马氏体: 碳在 -Fe 中的过饱和固溶体。奥氏体 : 碳在 -Fe 中形成的间隙固溶体.残余奥氏体: M转变结束后剩余的奥氏体。退火: 将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后,以十分缓慢的冷却速度(炉冷、坑冷、灰冷)进行冷却的一种热处理操作。正火: 将工件加热到Ac3 或 Accm 以上 30 80,保温后从炉中取出在空气中冷却。淬火: 将钢件加热到Ac3 或 Ac1 以上 3050,保温一定时间,然后快速冷却(一般为油冷或水冷),从而得马氏体的一种操作。回火: 将淬火钢重新加热到A1 点以下某一温度,保温一定时间后,冷却到室温的一种操作。冷处理
5、: 把冷到室温的淬火钢继续放到深冷剂中冷却,以减少残余奥氏体的操作。时效处理: 为使二次淬火层的组织稳定,在110150经过 636 小时的人工时效处理,以使组织稳定。淬火临界冷却速度(V k):淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。淬透性: 钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。淬硬性: 钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。重结晶: 由于温度变化,引起晶体重新形核、长大,发生晶体结构的改变,称为重结晶。调质处理: 淬火后的高温回火。2.常见的金属晶体结构有哪几种?-Fe 、 - Fe、Mg 各属何种晶体结构?答:常见金属晶体结构:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格;Fe 属于体心立方晶格;
6、Fe 属于面心立方晶格;Mg属于密排六方晶格;3.实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响?答:如果金属中无晶体缺陷时,通过理论计算具有极高的强度,随着晶体中缺陷的增加,金属的强度迅速下降,当缺陷增加到一定值后,金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此,无论点缺陷,线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变,从而使晶体强度增加。同时晶1精品 料推荐体缺陷还会增加金属的电阻,降低抗腐蚀性能。5.金属结晶的基本规律是什么?晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响?答:金属结晶的基本规律是形核和核长大。受到过冷度的影响,随着过冷度的增大,晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增长比成长率的增长快;同时
7、外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。6.在铸造生产中,采用哪些措施控制晶粒大小?在生产中如何应用变质处理?答:采用的方法:变质处理,钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒。机械振动、搅拌。7产生加工硬化的原因是什么?答:随着变形的增加,晶粒逐渐被拉长,直至破碎,这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒,变形愈大,晶粒破碎的程度愈大,使位错密度显著增加;同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此,随着变形量增加,由于晶粒
8、破碎和位错密度增加,金属的塑性变形抗力将迅速增大,强度和硬度显著提高,而塑性和韧性下降,产生所谓“加工硬化”现象。8与冷加工比较,热加工给金属件带来的益处有哪些?答:(1)通过热加工,可使铸态金属中的气孔焊合,使其致密度得以提高。( 2)通过热加工,可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎,使晶粒细化,机械性能提高。(3)通过热加工,可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变,使它们沿着变形的方向细碎拉长,形成热压力加工“纤维组织”(流线),使纵向的强度、塑性和韧性显著大于横向。如果合理利用热加工流线,尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致,而与外加切应力或冲击力相垂直,可提高零件使用寿
9、命。9为什么细晶粒钢强度高,塑性,韧性也好?答:晶界是阻碍位错运动的,而各晶粒位向不同,互相约束,也阻碍晶粒的变形。因此,金属的晶粒愈细,其晶界总面积愈大,每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多,对塑性变形的抗力也愈大。因此,金属的晶粒愈细强度愈高。同时晶粒愈细,金属单位体积中的晶粒数便越多,变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生,产生较均匀的变形,而不致造成局部的应力集中,引起裂纹的过早产生和发展。因此,塑性,韧性也越好。10金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什么变化?答:晶粒沿变形方向拉长,性能趋于各向异性,如纵向的强度和塑性远大于横向等;晶粒破碎,位错密度增加,产生加工硬化,即随着变形
10、量的增加,强度和硬度显著提高,而塑性和韧性下降;织构现象的产生,即随着变形的发生,不仅金属中的晶粒会被破碎拉长,而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动,转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致,产生织构现象;冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀,金属内部会形成残余的内应力,这在一般情况下都是不利的,会引起零件尺寸不稳定。11分析加工硬化对金属材料的强化作用?答:随着塑性变形的进行,位错密度不断增加,因此位错在运动时的相互交割、位错缠结加剧,使位错运动的阻力增大,引起变形抗力的增加。这样,金属的塑性变形就变得困难,要继续变形就必须增大外力
11、,因此提高了金属的强度。将金属丸喷射到零件表面上)使齿面得以强化。试分析强化原因。答:高速金属丸喷射到零件表面上,使工件表面层产生塑性变形,形成一定厚度的加工硬化层,使齿面的强度、硬度升高。14试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理, 并说明三者的区别.答:固溶强化: 溶质原子溶入后,要引起溶剂金属的晶格产生畸变,进而位错运动时受到阻力增大。弥散强化: 金属化合物本身有很高的硬度,因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时,会提高合金的强度、硬度及耐磨性。这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化。加工强化: 通过产生塑性变形来增大位错密度,从而增大位错运动阻力,引
12、起塑性变形抗力的增加,提高合金的强度和硬度。区别: 固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金,固溶强化是通过产生晶格畸变,使位错运动阻力增大来强化合金;弥散强化是利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金;而加工强化是通过力的作用产生塑性变形,增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金;三者相比,通过固溶强化得到的强度、硬度最低,但塑性、韧性最好,加工强化得到的强度、硬度最高,但塑韧性最差,弥散强化介于两者之间。16. 铁素体( F) , 奥氏体( A),渗碳体( Fe3 C),珠光体( P) , 莱氏体( Ld)的结构、组织形态、性能等各有何特点?答:铁素体( F):铁素体是碳在 -F
13、e 中形成的间隙固溶体,体心立方晶格。性能与纯铁相近,塑性、韧性好,强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或片状。奥氏体( A):奥氏体是碳在-Fe 中形成的间隙固溶体,面心立方晶格。因其晶格间隙尺寸较大,故碳在-Fe 中的溶解度较大,有很2精品 料推荐好的塑性。渗碳体( Fe3 C):铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳体具有很高的硬度,但塑性很差,延伸率接近于零。在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。在莱氏体中为连续的基体,有时呈鱼骨状。珠光体( P):由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。珠光体有较高的强度和硬度,但塑性较差。莱氏体( Ld):由奥氏体和渗碳体组
14、成的机械混合物。莱氏体中,渗碳体是连续分布的相,奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。由于渗碳体很脆,所以莱氏体是塑性很差的组织。17.Fe-Fe 3 C 合金相图有何作用?在生产实践中有何指导意义?有何局限性?答:碳钢和铸铁都是铁碳合金,是使用最广泛的金属材料。了解与掌握铁碳合金相图,对于钢铁材料的研究和使用,各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义。为选材提供成分依据:Fe-Fe 3C 相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律,合金的性能决定于合金的组织,这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金,为制定热加工工艺提供依据。对铸造,根据相图可以找出不同成分的钢或铸
15、铁的熔点,确定铸造温度;根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏。对于锻造,根据相图可确定锻造温度。对焊接,根据相图分析碳钢焊缝组织,并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性。对热处理,如退火、正火、淬火的加热温度都要参考铁碳相图加以选择。由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到的,而在实际加热和冷却通常都有不同程度的滞后现象。18. 指出 Fe-Fe 3C 图中 S 、C 、E 、P、 N 、 G 及 GS 、 SE 、 PQ 、 PSK 各点、线的意义,并标出各相区的相组成物和组织组成物。答:C:共晶点 1148 4 .30%C,在这一点上发生共晶转变,反应式:结晶出具有E
16、点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物莱氏体LcAEFe3 C ,当冷到 1148时具有 C 点成分的液体中同时LeAEFe3CE:碳在Fe 中的最大溶解度点11482.11%CG:FeFe 同素异构转变点(A3)912 0%CH:碳在Fe 中的最大溶解度为14950.09%CJ:包晶转变点1495 0 .17%C在这一点上发生包晶转变,反应式:LBHAJ 当冷却到 1495时具有 B 点成分的液相与具有 H 点成分的固相 反应生成具有 J 点成分的固相 A。N:FeFe 同素异构转变点( A 4) 1394 0%CP:碳在Fe 中的最大溶解度点0.0218%C 727 S:共析点 727 0.7
17、7%C 在这一点上发生共析转变,反应式:AsF pFe3c ,当冷却到 727时从具有 S 点成分的奥氏体3精品 料推荐中同时析出具有 P 点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物珠光体P( F pFe3 c )ES 线:碳在奥氏体中的溶解度曲线,又称Acm温度线,随温度的降低,碳在奥化体中的溶解度减少,多余的碳以Fe3C 形式析出,所以具有 0.77% 2.11%C的钢冷却到 Acm线与 PSK线之间时的组织A Fe3C ,从 A 中析出的 Fe3C 称为二次渗碳体。GS线:不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A 3 线, GP线则是铁素体析出的终了线,所以GSP区的显微组织是 F A 。
18、PQ线:碳在铁素体中的溶解度曲线, 随温度的降低, 碳在铁素体中的溶解度减少,多余的碳以 Fe3C 形式析出, 从 F 中析出的 Fe3C称为三次渗碳体 Fe3C ,由于铁素体含碳很少,析出的Fe3C 很少,一般忽略,认为从 727冷却到室温的显微组织不变。PSK 线:共析转变线,在这条线上发生共析转变ASFPFe3 C ,产物( P)珠光体,含碳量在0.026.69%的铁碳合金冷却到727时都有共析转变发生。19. 何谓碳素钢?何谓白口铁?两者的成分组织和性能有何差别?答:碳素钢:含有 0.02%2.11%C的铁碳合金。白口铁:含大于 2.11%C 的铁碳合金。碳素钢中亚共析钢的组织由铁素体
19、和珠光体所组成,其中珠光体中的渗碳体以细片状分布在铁素体基体上,随着含碳量的增加,珠光体的含量增加,则钢的强度、硬度增加,塑性、韧性降低。当含碳量达到0.8%时就是珠光体的性能。过共析钢组织由珠光体和二次渗碳体所组成,含碳量接近1.0%时,强度达到最大值,含碳量继续增加,强度下降。由于二次渗碳体在晶界形成连续的网络,导致钢的脆性增加。白口铁中由于其组织中存在大量的渗碳体,具有很高的硬度和脆性,难以切削加工。20指出钢材热脆与冷脆的主要区别:答:热脆: S 在钢中以FeS 形成存在, FeS 会与 Fe 形成低熔点共晶,当钢材在10001200 压力加工时,会沿着这些低熔点共晶体的边界开裂,钢材
20、将变得极脆,这种脆性现象称为热脆。冷脆: P 使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低,并使钢的脆性转化温度有所升高,使钢变脆,这种现象称为“冷脆”。21根据 Fe-Fe 3 C 相图,计算:1)室温下,含碳0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少;2)室温下,含碳1.2%的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少;3)铁碳合金中,二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。22某工厂仓库积压了许多碳钢(退火状态) ,由于钢材混杂,不知道钢的化学成分,现找出其中一根,经金相分析后,发现其组织为珠光体 +铁素体,其中铁素体占 80% ,问此钢材的含碳量大约是多少?答:由于组织为珠光体+铁素体,说明此钢为亚共析钢。W F=8
21、0%=(0.77-WC)/(0.77-0.02)*100%WC=0.17%答:因为在钢中当含碳量超过1.0%时,所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状,使钢的脆性增加, 导致强度下降。 因此含碳 0.8%的钢其强度比含碳1.2% 的钢高。26. 试述碳钢的分类及牌号的表示方法。答:分类: 1)按含碳量分类低碳钢:含碳量小于或等于0.25%的钢, wC 0.25%中碳钢:含碳量为0.300.55%的钢wC:0.250.6%C高碳钢:含碳量大于0.6% 的钢wC 0.6%(2)按质量分类:即含有杂质元素S、P 的多少分类:普通碳素钢: S 0.050%P0.045%优质碳素钢: S、P 0.03
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程 材料 复习资料
链接地址:https://www.31doc.com/p-6200437.html