工程材料与成型技术基础期末考试复习(百度的答案)

期末考试复习型：1.单项选择题15小题占15%(基本理论知识的应用)2.名词解释6个占18%(重要名词)3.问答题3题占26%（重要知识点）4.分析题2大题占20-30%（铁碳相图，热处理）5.作图计算题或计算题占11-21%(铁碳二元相图及杠杆定律))复习范围重要名词：单晶体，单晶体是指样品中所含分子(原子或离子)在三维空间中呈规则、周期排列的一种固体状态。多晶体，整个物体是由许多杂乱无章的排列着的小晶体组成的，这样的物体叫多晶体[1]。例如：常用的金属。原子在整个晶体中不是按统一的规则排列的，无一定的外形，其物理性质在各个方向都相同.过冷度，熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。合金，合金，是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。组元，组成合金的独立的、最基本的单元称为组元，组元可以是组成合金的元素或稳定的化合物。相，一合金系统中的这样一种物质部分，它具有相同的物理和化学性能并与该系统的其余部分以界面分开。合金相图，合金相即合金中结构相同、成分和性能均一并以界面分开的组成部分。它是由单相合金和多相合金组成的。固溶体，固溶体指的是矿物一定结晶构造位置上离子的互相置换，而不改变整个晶体的结构及对称性等。铁素体（F）,铁或其内固溶有一种或数种其他元素所形成的晶体点阵为体心立方的固溶体。奥氏体（A），γ铁内固溶有碳和(或)其他元素的、晶体结构为面心立方的固溶体。渗碳体（Fe3C），晶体点阵为正交点阵，化学式近似于碳化三铁的一种间隙式化合物。]珠光体（P）,奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形态为铁素体薄层和碳化物(包括渗碳体)薄层交替重叠的层状复相物。广义则包括过冷奥氏体发生珠光体转变所形成的层状复相物。莱氏体（Ld），高碳的铁基合金在凝固过程中发生共晶转变所形成的奥氏体和碳化物(或渗碳体)所组成的共晶体。马氏体，对固态的铁基合金(钢铁及其他铁基合金)以及非铁金属及合金而言，是无扩散的共格切变型相转变，即马氏体转变的产物。就铁基合金而言，是过冷奥氏体发生无扩散的共格切变型相转变即马氏体转变所形成的产物。铁基合金中常见的马氏体，就其本质而言，是碳和(或)合金元素在α铁中的过饱和固溶体。就铁-碳二元合金而言，是碳在α铁中的过饱和固溶体。淬透性,在条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。淬硬性，以钢在理想条件下淬火所能达到的最高硬度来表征的材料特性。调质处理、淬火+高温回火=调质，调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。同素异构转变,一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。冷变形强化。在外力作用下，晶粒的形状随着工件外形的变化而变化。当工件的外形被拉长或压扁时，其内部晶粒的形状也随之被拉长或压扁，导致晶格发生畸变，使金属进一步滑移的阻力增大，因此金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，产生所谓“变形强化”现象。原因：位错密度增加。问答题：1．“趁热打铁”的含义何在？金属材料的强度与温度有关，温度越高强度越低，所以锻造时要在高温下进行，温度低了，变形抗力太大，不容易产生塑性变形2．晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响？结晶时哪些因素影响晶粒度的大小？如何影响？采取哪些方法可以细化晶粒？对于纯金属，决定其性能的主要结构因素是——晶粒大小。在一般情况下，晶粒越小，则金属的强度、塑性和韧性越好。使晶粒细化，来提高金属力学性能的方法称为——细晶强化。通常细化晶粒的方法有：增大金属过冷度、变质处理、振动、电磁搅拌等。要细致了解晶粒的影响，还要看合金结晶的“相图”来确定合金的组织相图，从而判定金属性能。3．试述马氏体转变的特点。转变特点a、马氏体转变是非扩散型相变：由于过冷度很大，原子来不及扩散。马氏体的晶粒度完全取决于原来奥氏体的晶粒度。b、马氏体转变是变温转变：马氏体转变是从转变开始点Ms到转变终了点Mz的一个温度范围内进行的，在某一温度下，只能形成一定数量的马氏体，保温时间的延长并不增加马氏体的数量，要使马氏体的数量增加，只能继续降温。Ms、Mz于含碳量有关，而与冷却速度无关。C、马氏体转变的不完全性：由于马氏体的转变终了温度Mz一般在零下几十度，所以室温下进行马氏体转变不可能获得完全的马氏体组织，必有一定量的奥氏体组织没有转变——这部分奥氏体组织称为残余奥氏体A’，即马氏体转变不完全。 残余奥氏体的存在会显著降低零件的强度、硬度以及耐磨性，此外残余奥氏体是一种不稳定组织，会逐渐分解，引起零件尺寸变化，这对精密零件是不允许的。为了减少残余奥氏体的含量，可将淬火零件继续冷却到零下几十度——冷处理，使残余奥氏体转变为马氏体。d、奥氏体转变为马氏体，体积增大奥氏体比容〈珠光体比容〈马氏体比容比容：单位重量的体积值这个特点，使马氏体内部存在较大的内应力，易导致零件淬火变形、开裂。4．钢在淬火后为什么一定要进行回火才可使用？按回火温度的高低可将回火分为哪三类？各自的所对应的回火组织是什么？这是因为钢淬火后得到马氏体或贝氏体组织，这时候的马氏体或贝氏体组织是亚稳态组织，在一定条件下会自发转变为稳定组织，若淬火件不回火，则过一段时间后，马氏体或贝氏体组织发生转变——就体现为：工件形状、尺寸发生变化。同时，淬火时、冷却速度快、工件存在较大的内应力，所以必须及时回火消除，以免变形、开裂。回火的目的①减少或消除内应力，防止变形和开裂②稳定组织，保证工件在使用时不发生形状和尺寸变化③调整力学性能，适应不同零件的需要按其回火温度的不同，可将回火分为以下几种：　　（一）低温回火（150－250度）　　低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。　　（二）中温回火（250－500度）　　中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。　　（三）高温回火（500－650度）　　高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。5．试比较钢的淬透性与实际工件的淬硬层深度的区别。淬透性：表示钢在一定条件下淬火时获得淬透层深度的能力，主要受奥氏体中的碳含量和合金元素的影响。淬硬性：指钢在理想条件下淬火得到马氏体后所能达到的最高硬度6．试述本门课程所介绍的金属材料强化的方法及其含义(1)结晶强化。结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。它包括：   1）细化晶粒。细化晶粒可以使金属组织中包含较多的晶界，由于晶界具有阻碍滑移变形作用，因而可使金属材料得到强化。同时也改善了韧性，这是其它强化机制不可能做到的。   2）提纯强化。在浇注过程中，把液态金属充分地提纯，尽量减少夹杂物，能显著提高固态金属的性能。夹杂物对金属材料的性能有很大的影响。在损坏的构件中，常可发现有大量的夹杂物。采用真空冶炼等方法，可以获得高纯度的金属材料。   (2)形变强化。金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。这是由于材料在塑性变形后   位错运动的阻力增加所致。   (3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。   (4)相变强化。合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的，使金属材料得到强化，称为相变强化。(5)晶界强化。(6)综合强化。7．什么叫金属的可锻性？衡量金属可锻性好坏的指标是哪些？可锻性是金属经受塑性成型的难易程度.8．试论述钢的普通热处理（退火、正火、淬火和回火）的工艺差别和各自的主要目的。把钢加热到某一适当温度（大多在AC以上），保温一定时间后再缓慢冷却的工艺过程，称退火。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。退火与正火火的主要区别是，正火冷却速度较快，正火后钢材的强度、硬度较高，韧性也较好。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却，以获得非扩散型转变组织，如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺。目的大幅度提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等将淬火后的钢，在AC1以下加热、保温后冷却下来的热处理工艺。目的(a)消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；　　(b)调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；　　(c)稳定组织与尺寸，保证精度；　　(d)改善和提高加工性能。c9．什么是液态合金的充型能力？它与合金流动性有何关系？影响液态合金流动性的因素有哪些？纯金属和共晶成分的合金是在恒温下进行结晶的，此时由铸件断面的表层向中心逐层凝固，以结晶固体层与剩余液体的界面比较清晰、平滑，对中心未凝固的液态金属分析题：根据Fe-Fe3C相图，解释下列现象：1）在室温下，含碳0.8%的碳钢比0.4%碳钢硬度高，比1.2%碳钢强度高？碳原子间隙固溶是提高钢硬度最主要原因。对于1％C钢，如T10钢，因为含碳量高，热处理后，固溶体中C量高，所以硬度高于0.5%C钢。炭高以后，金相组织中渗碳体（碳化物）增多，渗碳体的特性就是硬脆，也就是说会是钢的硬度增加，韧性下降。2）钢铆钉一般用低碳钢制造。低碳钢的塑性比较好，一般在生产过程中还要对铆钉进行退火处理，消除其应力，提高韧性！3）绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时都用钢丝绳（用60钢、65钢等制成）。铁丝有柔软性易于绑扎，钢丝有强度和韧性适合于重量大的物体和耐磨性能好4）在1000度时，含碳0.4%的钢能进行锻造，而含碳4.0%的铸铁不能进行锻造。钢件，其韧性和强度在正常锻造比例情况下可以锻造！铸铁高于可段性铸铁的含碳量！可锻性铸铁的含碳量一般不高于1.4%。含碳量太高，塑性很差，不能进行塑性变形，所以不能锻造。5）钳工锯削T8、T10、T12等退火钢料比锯削10钢、20钢费力，且锯条易磨钝。钳工锯削70钢，T10钢，T12钢比锯20钢，30钢费力，锯条易磨钝。是因为70钢，T10钢，T12钢是高碳钢，其硬度、强度即使在退火状态下，也比20钢、30钢的硬度和强度高，所以锯条在锯这类材料时，锯条易磨损。6）钢适宜压力加工成形，而铸铁适宜铸造成形。钢的含碳量较低，塑性较好，容易加工成形，而铸铁含碳量较高，脆性较大2.用T12钢制造锉刀和用45钢制造较重要的螺栓，工艺路线为：锻造-热处理-机加工-热处理-精加工。对两种工件：1）说明预备热处理的工艺方法及其作用。热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程。热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。热处理工艺按照热处理不同的目的可分为预备热处理和最终热处理两种类别。预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。2）制定最终热处理工艺规范（温度、冷却介质），并指出最终热处理后的显微组织及大致硬度。最终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。3、用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到1000℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。在1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。4、下列热处理工艺路线是否合理？如不合理请写出正确的工艺路线。渗碳零件：锻造→调质处理→粗加工→半精加工→渗碳→精加工锻造→正火或退火→粗加工→调质处理→半精加工→渗碳→淬火→低温回火→精加工参考本P68渗碳要和淬火连用才有效5.汽车重负荷齿轮选用合金渗碳钢20CrMnMo材料制作，其工艺路线如下：下料→锻造→正火① →切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→　喷丸→磨削加工 试分别说明上述①②③④四项热处理工艺的目的。正火：目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。渗碳：使碳原子渗入到钢表面层淬火：得到马氏体或下贝氏体组织，来配合不同温度的回火低温回火：消除应力热处理①：正火，细化晶粒，为后续热处理做准备；热处理②：调质处理，组织为回火索氏体，提高钢的疲劳强度；热处理③：表面淬火，表层组织为马氏体，提高表层硬度，提高耐磨性；热处理④：低温回火，使表层得到回火马氏体，消除淬火应力和脆性。