1、第一章金屬學基礎一、名詞解釋1.過冷度:實際結晶溫度與理論結晶溫度之差稱為過冷度。2.均質成核:在一定條件下,從液態金屬中直接產生,原子呈規則排列的結晶核心。3.非均質成核:是液態金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。4.冷變形:金屬在再結晶溫度以下一定溫度進行的塑性變形。5.熱變性:金屬加在再結晶溫度以上一定溫度進行的塑性變形。6.加工硬化:隨著冷變形的增加,金屬的強度、硬度增加;塑性、韌性下降的現象。7.再結晶:冷變形后的金屬被加熱到較高的溫度時,破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相似,晶格類型相同,把這一階段稱為“再結晶”。8.纖維組織:在塑性變形中,隨著變形量的增加,

2、其內部各晶粒的形狀將沿受力方向伸長,由等軸晶粒變為扁平形或長條形晶粒。當變形量較大時,晶粒被拉成纖維狀,此時的組織稱為“纖維組織”。9.鍛造流線:在鍛造時,金屬的脆性雜質被打碎,順著金屬主要伸長方向呈碎粒狀或鏈狀分布;塑性雜質隨著金屬變形沿主要伸長方向呈帶狀分布, 這樣熱鍛后的金屬組織稱為鍛造流線。10.同素異構轉變:某些金屬,在固態下隨溫度或壓力的改變,發生晶體結構的變化,即由一種晶格轉變為另一種晶格的變化,稱為同素異構轉變。11.變質處理:在液態金屬結晶前,人為加入某些難熔固態顆粒,造成大量可以成為非自發晶核的固態質點,使結晶時的晶核數目大大增加,從而提高了形核率,細化晶粒,這種處理方法即

3、為變質處理。二、單選題1. 表示金屬材料延伸率的符號是( A A.B.C.eD.b2. 表示金屬材料彈性極限的符號是( A A.eB.sC.bD.-13. 金屬材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力叫(AA.強度B.韌性C.塑性D.彈性4. 晶體中的位錯屬于( C A.體缺陷B.面缺陷C.線缺陷D.點缺陷5. 在晶體缺陷中,屬于線缺陷的有( B A.間隙原子B.位錯C.晶界D.縮孔6. 變形金屬再結晶后,( D A.形成等軸晶,強度增大B.形成柱狀晶,塑性下降C.形成柱狀晶,強度增大D.形成等軸晶,塑性升高7.表示晶體中原子排列形式的空間格子叫做( B A.晶胞B.晶格C.晶粒D.晶向8. 晶格

4、中的最小單元叫做( A A.晶胞B.晶體C.晶粒D.晶向9. 屬于( B 的金屬有-Fe、鋁、銅等A.體心立方晶格B.面心立方晶格C.密排六方晶格D.簡單立方晶格10. 晶體結構屬于體心立方的金屬有( C A.-Fe、金、銀、銅等B.鎂、鋅、釩、-Fe等C.- Fe、鉻、鎢、鉬等D.- Fe、銅、鎢、鋁等11 晶體結構屬于面心立方的金屬有( A A.-Fe、鋁、銅、鎳等B.鎂、鋅、釩、- Fe等C.鉻、鎢、鉬、鋁等D.鉻、銅、鉬、鋁等12. 屬于密排六方晶格的金屬是( D A.-FeB.-FeC.FeD.Mg13. 屬于( A 的金屬有-Fe、鎢、鉻等A.體心立方B.面心立方C.密排六方D.簡

5、單立方14 Cu屬于( C A.密排六方結構金屬B.體心立方結構金屬C.面心立方結構金屬D.復雜立方結構金屬15. 實際金屬的結晶溫度一般都( C 理論結晶溫度A.高于B.等于C.低于D.都有可能16. -Fe、鋁、銅的晶格類型屬于( D A.體心立方B.簡單立方C.密排六方D.面心立方17. 屬于面心立方晶格的金屬是( B A.-FeB. CuC.-FeD.Zn18. 在金屬結晶時,向液體金屬中加入某種難熔雜質來有效細化金屬的晶粒,以達到改善其機械性能的目的,這種細化晶粒的方法叫做( B A.時效處理B.變質處理C.加工硬化D.調質19. 金屬的滑移總是沿著晶體中原子密度( B 進行A.最小

6、的晶面和其上原子密度最大的晶向B.最大的晶面和其上原子密度最大的晶向C.最小的晶面和其上原子密度最小的晶向D.最大的晶面和其上原子密度最小的晶向20. 下面關于加工硬化的說法中正確的是( B A.由于塑性變形而使金屬材料強度和韌性升高的現象B.加工硬化是強化金屬的重要工藝手段之一;C.鋼的加工硬化可通過500550的低溫去應力退火消除;D.加工硬化對冷變形工件成形沒有什么影響。21. 每個體心立方晶胞中包含有(B個原子。A.1B.2C.3D.422. 每個面心立方晶胞中包含有(D個原子。A.1B.2C.3D.423. 屬于面心立方晶格的金屬有(C 。A.-Fe,銅B.-Fe,釩C.-Fe,銅D

7、.-Fe,釩24. 屬于體心立方晶格的金屬有(B 。A.-Fe,鋁B.-Fe,鉻C.-Fe,鋁D.-Fe,鉻25. 在晶體缺陷中,屬于點缺陷的有(A 。A.間隙原子B.位錯C.晶界D.縮孔26. 金屬結晶時,冷卻速度越快,其實際結晶溫度將:BA.越高B.越低C.越接近理論結晶溫度D.沒變化27. 為細化晶粒,可采用: BA.快速澆注B.加變質劑C.以砂型代金屬型D.時效處理28. 鑄錠剖面由表面到中心的晶粒特點依次為:AA.表面等軸粗晶粒層,中間柱狀晶粒層,心部細晶粒層。B.表面細晶粒層,中間柱狀晶粒層,心部等軸粗晶粒層。C.表面等軸粗晶粒層,中間細晶粒層,心部柱狀晶粒層。D.表面等軸粗晶粒層

8、,中間柱狀晶粒層,心部等軸粗晶粒層。29. 下列三種方法制造緊固螺栓,哪一種比較理想( B 。A.直接用圓鋼切削加工而成;B.將圓鋼局部鐓粗,然后再加工;C.用一厚鋼板切削加工而成。30. 對重要受力零件,纖維組織的方向應該是與( C 。A.最大正應力和最大剪應力平行;B.最大正應力垂直和最大剪應力平行;C.最大正應力平行和最大剪應力垂直。D.最大正應力和最大剪應力垂直31. 表示金屬材料屈服強度的符號是( B A.eB.sC.bD.-132 表示金屬材料抗拉強度的符號是( D A.B.C.eD.b三、填空題(本大題共18小題,每小題2分,共36分1.常見金屬的晶體結構有(體心立方晶格、(面心

9、立方晶格與密排六方晶格。2.晶體缺陷主要可分為(點缺陷,(線缺陷和面缺陷三類。3.每個面心立方晶胞在晶核中實際含有( 4 原子,致密度為(0.74 。4.面缺陷主要指的是(晶界和(亞晶界。5.最常見的線缺陷有(位錯和(攣晶。6.每個體心立方晶胞在晶核中實際含有( 2 原子,致密度為(0.68 。7.隨著過冷度的增大,晶核形核率N(增大,長大率G(增大。8.細化晶粒的主要方法有(提高過冷度、(變質處理和機械振動。9.純鐵在1200時晶體結構為(面心立方晶格,在800時晶體結構為(體心立方晶格。10.金屬的結晶過程是(形核與(長大的過程。11.在工業生產中,金屬的晶粒形狀大都呈(等軸狀。12.晶粒

10、的大小取決于(形核速率與(長大速率。13.鎢在1000變形加工屬于(冷加工,錫在室溫下變形加工屬于(熱加工。(鎢的熔點3410、錫的熔點23214.隨著冷變形程度的增加,金屬材料的強度、硬度(升高,塑性、韌性(下降。15.鑄錠可由三個不同外形的晶粒區所組成,即(表面等軸粗晶粒區,(中間柱狀晶粒區和心部等軸晶粒區。16.金屬塑性的指標主要有(延伸率和(斷面收縮率兩種。17.常用測定硬度的方法有(布氏硬度、(洛氏硬度和維氏硬度測試法。18.對重要受力零件,纖維組織的方向應該是與最大正應力(平行,與最大剪應力的剪切平面(垂直。四、判斷題(本大題共30小題,每小題1分,共30分1. 金屬的同素異構轉變

11、同樣是通過金屬原子的重新排列來完成的,故稱其為再結晶。本題答案:錯誤2. 室溫下,金屬晶粒越細,則強度越高,塑性越低。本題答案:錯誤3. 在一般情況下,金屬結晶后晶粒越細小,則其強度越好,而塑性和韌性越差。本題答案:錯誤4. 晶粒度級數數值越大,晶粒越細。本題答案:正確5. 間隙相的性能特點是硬度高,熔點低。本題答案:錯誤6. 晶粒度級數數值越大,晶粒越粗。本題答案:錯誤7. 再結晶過程是有晶格類型變化的結晶過程。本題答案:錯誤8. 同一金屬,結晶時冷卻速度愈大,則過冷度愈大,晶粒越細小。本題答案:正確9. 把在實際晶體中出現的刃型位錯和螺型位錯的缺陷叫做面缺陷。本題答案:錯誤10. 把在實際

12、晶體中出現的空位和間隙原子的缺陷叫做線缺陷。本題答案:正確11. 衡量材料的塑性的指標主要有伸長率和斷面收縮率。本題答案:正確12. 鎢、鐵、錫的熔點分別為3410、1538、232,鎢在1000、鐵在900、錫在100OC下的變形加工均屬于熱加工。本題答案:錯誤13. 冷變形強化是指金屬材料在冷變形后,產生碎晶,位錯密度增加,使其強度、硬度提高的現象。本題答案:正確14. 體心立方晶格的致密度為0.74,面心立方晶格的致密度為0.68。所以,純鐵在發生同素異晶轉變時,體積發生變化,從而產生一定的內應力。本題答案:錯誤15.在實際金屬的結晶過程中,自發形核比非自發形核更重要,往往起優先的主導的

13、作用。本題答案:錯誤16. 金屬結晶的必要條件是要有一定的過冷度。本題答案:正確17. 非晶體具有各向異性。本題答案:正確18. 每個體心立方晶胞中實際包含有2個原子。本題答案:正確19. 每個面心立方晶胞中實際包含有2個原子。本題答案:錯誤20. 每個面心立方晶胞中實際包含有4個原子。本題答案:正確21. 每個體心立方晶胞中實際包含有4個原子。本題答案:錯誤22. 單晶體具有各向異性,多晶體具有各向同性。本題答案:正確23. 晶體具有各向同性。本題答案:錯誤24. 單晶體具有各向同性,多晶體具有各向異性。本題答案:錯誤25. 物質從液體狀態轉變為固體狀態的過程稱為結晶。本題答案:錯誤26.

14、金屬結晶后晶體結構不再發生變化。本題答案:錯誤27. 在金屬的結晶中,隨著過冷度的增大,晶核的形核率N和長大率G都增大,在N/G增大的情況下晶粒細化。本題答案:正確28. 液態金屬結晶時的冷卻速度越快,過冷度就越大,形核率和長大率都增大,故晶粒就粗大。本題答案:錯誤29. 物質從液體狀態轉變為固體狀態的過程稱為凝固。本題答案:正確30. 液態金屬冷卻到結晶溫度時,液態金屬中立即就有固態金屬結晶出來。本題答案:錯誤六、簡答題1.液態金屬結晶的必要條件是什么?細化晶粒的途徑有哪些?晶粒大小對金屬材料的機械性能有何影響?答案:液態金屬結晶的必要條件是:過冷度細化晶粒的途徑有:提高過冷度,如提高冷卻速

15、度和降低澆注溫度。變質處理。機械振動、攪拌。晶粒大小對金屬材料的機械性能的影響:晶粒越細,金屬材料的強度硬度越高,塑性和韌性越好2.什么是加工硬化?試分析加工硬化的利與弊。答案:隨著變形的增加,晶粒逐漸被拉長,直至破碎,這樣使各晶粒都破碎成細碎的亞晶粒,變形愈大,晶粒破碎的程度愈大,這樣使位錯密度顯著增加;同時細碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此,隨著變形量的增加,由于晶粒破碎和位錯密度的增加,金屬的塑性變形抗力將迅速增大,即強度和硬度顯著提高,而塑性和韌性下降產生所謂“加工硬化”現象。金屬的加工硬化現象會給金屬的進一步加工帶來困難,如鋼板在冷軋過程中會越軋越硬,以致最后軋不動。另一方面

16、人們可以利用加工硬化現象,來提高金屬強度和硬度,如冷拔高強度鋼絲就是利用冷加工變形產生的加工硬化來提高鋼絲的強度的。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠實現的重要因素。3.何謂金屬的同素異構轉變?并以純鐵來說明。答案:同一種金屬元素隨著外界條件(如溫度、壓力的變化而轉變成不同晶格類型的晶體結構,稱為同素異構轉變。如,純鐵,從液態經1538結晶后是體心立方晶格,稱為-Fe。在1394以下轉變為面心立方晶格,稱為-Fe。冷卻912到時又轉變為體心立方晶格,稱為-Fe。4.用一冷拔鋼絲繩吊裝一大型工件入爐,并隨工件一起加熱到1000保溫,保溫后再次吊裝工件時,鋼絲繩發生斷裂,試分析原因。答案:因為鋼絲繩

17、經冷拔后發生了加工硬化,具有很高的強度和硬度,故可以用來吊裝工件。當它隨工件一起加熱到1000保溫后,鋼絲繩內部發生了再結晶,其強度和硬度大幅度下降,塑性和韌性恢復到冷拔前的狀態,因而當其再次吊裝工件時,鋼絲繩發生斷裂。5.分析鑄錠結晶后可形成三個不同晶粒區的成因。答案:金屬澆入鑄錠時,鑄錠結液體金屬注入錠模時,由于錠模溫度不高,傳熱快,外層金屬受到激冷,過冷度大,生成大量的晶核。同時模壁也能起非自發成核的作用。結果,在金屬的表層形成一層厚度不大、晶粒很細的等軸細晶區;細晶區形成的同時,錠模溫度升高,液態金屬的冷卻速度降低,過冷度減小,生核速度降低,但此時長大速度受到的影響較小,結晶過程進行的

18、方式主要是,優先長大方向(即一次晶軸方向與散熱最快方向(一般為往外垂直模壁的方向的反方向一致的晶核,向液體內部平行長大,結果形成柱狀晶區;結晶進行到鑄錠中心時,液相內外溫度差減小,錠模已成為高溫外殼,加上放出結晶潛熱,使液態金屬的冷卻速度很快降低,過冷度大大減小,內部溫度趨于均勻,散熱逐漸失去方向性,進入過冷狀態后,凝固成了等軸的粗晶粒。第二章合金相圖一、名詞解釋1.珠光體:由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。2.奧氏體:奧氏體是碳在-Fe 中形成的間隙固溶體3.鐵素體:鐵素體是碳在-Fe中形成的間隙固溶體4.固溶體:合金組元通過相互溶解形成一種成分和性能均勻且結構與組元

19、之一相同的固相稱為固溶體。5.固溶強化:溶質原子溶入到溶劑晶格中形成固溶體,并使溶劑晶格產生畸變,而使金屬的強度、硬度升高的現象稱為固溶強化。6.金屬化合物:合金的組元間發生相互作用形成的一種具有金屬性質的新相,稱為金屬間化合物。7.共晶反應:指一定成分的液體合金,在一定溫度下,同時結晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應。8.共析反應:由特定成分的單相固態合金,在恒定的溫度下,分解成兩個新的,具有一定晶體結構的固相的反應。9.勻晶:組成合金的組元在液態時無限互溶,在固態時也無限互溶,并形成單一的固溶體。二、選擇題1. 鐵素體是碳溶解在(A 中所形成的間隙固溶體。A.-Fe B .-Fe C.

20、-Fe D.-Fe2.奧氏體是碳溶解在(B 中所形成的間隙固溶體。A.-FeB.-FeC.-FeD.-Fe3.滲碳體是一種(C 。A.固溶體B.金屬化合物C.機械混合物D.非金屬化合物4.在Fe-Fe3C相圖中,鋼與鐵的分界點的含碳量為(C。A.2%5.萊氏體是一種(C。A.固溶體B.金屬化合物C.機械混合物D.單相組織金屬6.在Fe-Fe3C相圖中,ES線也稱為(D 。A.共晶線B.共析線C.A3線D.Acm線7.在Fe-Fe3C相圖中,GS線也稱為(C 。A.共晶線B.共析線C.A3線D.Acm線8. 在Fe-Fe3C相圖中,共析線也稱為(D。A.A1線B.ECF線C.Acm線D.PSK線

21、9.珠光體是一種(C 。A.固溶體B.金屬化合物C.機械混合物D.單相組織金屬10.在Fe-Fe3C相圖中,PSK線也稱為(B 。A.共晶線B.共析線C.A3線D.Acm線11.Fe-Fe3C相圖中,共析線的溫度為(D。A.724B.725C.726D.72712.在鐵碳合金中,共析鋼的含碳量為(B。13.根據Fe-Fe3C平衡相圖,含碳量為3.0%的合金平衡冷卻至750時的組織為( C A P+Fe3C+Ld B A+Fe3C+Ld C A+Fe3C+Ld D.P+Fe3C+Ld14.40鋼中,珠光體的含量大約 C 。A.20%B.35%C.50%D.70%15. 固溶體的晶體結構(A A.

22、與溶劑相同B.與溶質相同C.為其他晶型D.都有可能16. 根據Fe-Fe3C平衡相圖,含碳量為3.0%的合金平衡冷卻至室溫的組織為(D A.P+Fe3C+LdB.A+Fe3C+LdC.A+Fe3C+LdD.P+Fe3C+Ld17. 根據Fe-Fe3C平衡相圖,含碳量為4.3%的合金平衡冷卻至室溫的組織為(C A.P+Fe3C+LdB.A+Fe3C+LdC.Ld'D.Ld18. 共晶成分的鐵碳合金發生共晶反應時,其反應式為(C A.L+FAB.AF+Fe3CC. LA+Fe3CD. AP19. 鐵素體的機械性能特點是(C A.強度高、塑性好、硬度低B.強度低、塑性差、硬度低C.強度低、塑

23、性好、硬度低D.強度高、塑性好、硬度低三、填空題1. 根據溶質原子在溶劑晶格中分布情況的不同,可將固溶體分為(置換固溶體和(間隙固溶體。2. 相是指合金中(具有相同的物理和化學性能與(其他部分以界面分開的均勻一致的組成部分。3. 合金的晶體結構大致可以有三種類型:(固溶體,化合物和(機械混合物。合金的基本相結構有(固溶體和(化合物兩種類型。4. 組成合金的(,(物質稱為組元。5. 珠光體是(鐵素體和(滲碳體混合在一起形成的機械混合物。6. 碳溶解在( -Fe 中所形成的(固溶體稱為鐵素體。7. 在Fe-Fe3C相圖中,共晶點的含碳量為(4.3,共析點的含碳量為(0.77 。8. 低溫萊氏體是(

24、珠光體和(滲碳體組成的機械混合物。9. 高溫萊氏體是(奧氏體和(滲碳體組成的機械混合物。10. 在Fe-Fe3C相圖中,共晶轉變溫度是(1148,共析轉變溫度是(727。11.碳在奧氏體中的溶解度隨溫度而變化,在1148時溶解度為( 2.11%,在727時達(0.77 %。12.填寫下列組織的符號:奧氏體(A,、鐵素體(F、滲碳體(Fe3C、珠光體(P、高溫萊氏體(Ld13.奧氏體和滲碳體組成的共晶組織稱為(高溫萊氏體,其含碳量為(4.3%,當溫度低于723. 7,轉變為珠光體加滲碳體,又稱為(低溫萊氏體。14.碳在-Fe中的固溶體稱為(鐵素體,在-Fe中的固溶體稱為(奧氏體。其中溶碳能力大的

25、是(奧氏體四.判斷題1. 在鐵碳合金平衡結晶過程中,只有碳質量分數為4.3%的鐵碳合金才能發生共晶反應。本題答案:錯誤2. 合金元素在固態下彼此相互溶解或部分地溶解,而形成成分和性能均勻的固態合金稱為金屬化合物。本題答案:錯誤3. 鐵素體是碳溶解在-Fe中所形成的置換固溶體。本題答案:錯誤4. 鐵素體是碳溶解在-Fe中所形成的間隙固溶體。本題答案:錯誤5. 滲碳體是一種不穩定化合物,容易分解成鐵和石墨。本題答案:錯誤6. GS線表示由奧氏體冷卻時析出鐵素體的開始線,通稱Acm線。本題答案:錯誤7. 奧氏體是碳溶解在-Fe中所形成的間隙固溶體。本題答案:正確8.ES線是碳在奧氏體中的溶解度變化曲

26、線,通稱Acm線。本題答案:正確9. ES線是碳在奧氏體中的溶解度變化曲線,通稱A1線。本題答案:錯誤10. 奧氏體是碳溶解在-Fe中所形成的置換固溶體。本題答案:錯誤11. 在Fe-Fe3C相圖中的ES線是碳在奧氏體中的溶解度變化曲線,通常稱為A3線。本題答案:錯誤12共析鋼結晶的過程是:LL+AAP。本題答案:正確13. GS線表示由奧氏體冷卻時析出鐵素體的開始線,通稱A1線。本題答案:錯誤14. 鑄鐵在室溫下的相組成物是鐵素體和滲碳體。本題答案:正確15. 鐵素體是碳溶解在-Fe中所形成的間隙固溶體。本題答案:正確16. 過共析鋼緩冷到室溫時,其平衡組織由鐵素體和二次滲碳體組成。本題答案

27、:錯誤17. 過共析鋼緩冷到室溫時,其平衡組織由珠光體和二次滲碳體組成。本題答案:正確18. 奧氏體是碳溶解在-Fe中所形成的間隙固溶體。本題答案:錯誤19. ES線表示由奧氏體冷卻時析出鐵素體的開始線,通稱Acm線。本題答案:錯誤20. GS線表示由奧氏體冷卻時析出鐵素體的開始線,通稱A3線。本題答案:正確21. 金屬化合物的性能特點時硬度高,熔點低、脆性大。本題答案:錯誤22. 在亞共析鋼平衡組織中,隨含碳量的增加,則珠光體量增加,而二次滲碳體量在減少本題答案:錯誤23. 合金中各組成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一種新的具有金屬特性的物質稱為固溶體。本題答案:錯誤24. 在鐵碳合金

28、平衡結晶過程中,只有碳質量分數為0.77%的鐵碳合金才能發生共析反應。本題答案:錯誤25. 在亞共析鋼中含碳量越多,則其組織中的珠光體量減少,而鐵素體量在增多。本題答案:錯誤26. 鐵碳合金的室溫的相組成為鐵素體和滲碳體。本題答案:正確27. 在過共析鋼中含碳量越多,則其組織中的珠光體量減少,而鐵素體量在增多。本題答案:錯誤28. 一個合金的室溫組織為+ + (+ ,它由三相組成。本題答案:錯誤29. 亞共析鋼的冷卻轉變過程是:LL+AAA+Fe3CP+ Fe3C本題答案:錯誤30. 45鋼冷卻過程中組織轉變是:LL+AAA+FP+ F本題答案:正確31. 過共析鋼結晶的過程是:LL+AAA+

29、Fe3CP+ Fe3C。本題答案:正確32. T12鋼冷卻過程中組織轉變是:LL+AAA+Fe3CP+ Fe3C本題答案:正確33. 萊氏體的含碳量為6.69%。本題答案:錯誤34. 珠光體的含碳量為0.77%。本題答案:正確35. 珠光體的含碳量為6.69%。本題答案:錯誤36. 鐵素體是碳在- Fe 中的間隙固溶體。本題答案:錯誤37. 亞共析鋼緩冷到室溫時,其平衡組織由鐵素體和二次滲碳體組成。本題答案:錯誤五.簡答題(本大題共24小題,每小題10分,共240分1、根據鐵碳合金相圖填表本題答案:鋼號溫度顯微組織溫度顯微組織溫度顯微組織20 700 F+P 800 F+A 920 A45 7

30、00 F+P 750 F+A 850 AT12 700 P+Fe3C 780 A+Fe3C 920 A2.合金中固溶體和金屬間化合物在結構和性能上有什么主要差別?答案:在結構上:固溶體的晶體結構與溶劑的結構相同,而金屬間化合物的晶體結構不同于組成它的任一組元,它是以分子式來表示其組成。在性能上:形成固溶體和金屬間化合物都能強化合金,但固溶體的強度、硬度比金屬間化合物低,塑性、韌性比金屬間化合物好,也就是固溶體有更好的綜合機械性能。3.鐵碳合金中基本相有哪幾相?答案:鐵碳合金中基本相有3個:鐵素體(F,奧氏體(A,滲碳體(Fe3C4.鐵碳合金中基本組織是哪些?并指出哪個是單相組織、哪個是雙相混合

31、組織。答案:鐵碳合金中基本組織有6個:F,A,Fe3C,P,Ld,Ld單相組織有3個:F,A,Fe3C 雙相混合組織有3個:P,Ld,Ld5.試寫出T12鋼冷卻時的結晶過程轉變表達式,計算該鋼在室溫下的組織組成物的相對百分含量,并估算此鋼的大致硬度。(已知:珠光體的大致硬度是240HB,滲碳體的大致硬度是800HB答案:(1結晶過程轉變表達式:LL+AAA+ Fe3CP+ Fe3C(2T12鋼室溫下組織為:P,Fe3C計算珠光體和二次滲碳體的相對百分含量:mp=(6.67-1.2/(6.67-0.77*100%=93% mFe3C = 1-93%=7%(3此碳鋼的大致硬度為:93%*240+7

32、%*800=279.2HB6.二塊鋼樣,退火后經顯微組織分析,其組織組成物的相對含量如下:第一塊:珠光體占40%,鐵素體60%。第二塊:珠光體占95%,二次滲碳體占5%。試問它們的含碳量約為多少?(鐵素體含碳量可思略不計答案:第一塊:Wc=40%*0.77%=0.308%第二塊:Wc=95%*0.77%+5%*6.67%=1.08%7.寫出鐵碳相圖上共晶和共析反應式及反應產物的名稱。答案:共晶反應:LE®Ld(A+Fe3C。產物名稱:高溫萊氏體共析反應:AS®P(F+Fe3C。產物名稱:珠光體8.請填寫出FeFe3C相圖上1-7處的組織。 本題答案:1:L+A;2:L+Fe

33、3C;3:A;4:P+F;5:P+Fe3C;6:Ld´+P+Fe3C;7:Ld´+Fe3C本題答案:(1室溫下組織為:P和F mp=0.6/0.77*100%=78% mF= 1-78%=22%(2室溫下相為:F和Fe3C mF=(6.67-0.6/6.67*100%=91%mFe3C = 1-91%=9%10.結合Fe-Fe3C相圖指出A1、A3和Acm代表哪個線段,并說明該線段表示的意思。答案:A1:即PSK線,共析轉變線,在這條線上發生共析轉變,轉變產物為珠光體A3:即GS線,奧氏體冷卻時析出鐵素體的開始線Acm:即ES線,碳在奧氏體中的溶解度曲線11.試計算退火狀態

34、的T10鋼珠光體和二次滲碳體的相對含量,并估算此碳鋼的大致硬度。(已知:珠光體的大致硬度是240HB,滲碳體的大致硬度是800HB答案:(1T10鋼室溫下組織為:P,Fe3C(2計算退火狀態的T10鋼珠光體和二次滲碳體的相對含量mp=(6.67-1.0/(6.67-0.77*100%=96%mFe3C = 1-96%=4%(2此碳鋼的大致硬度為:96%*240+4%*800=262.4HB12.二塊鋼樣,退火后經顯微組織分析,其組織組成物的相對含量如下:第一塊:珠光體占30%,鐵素體70%;第二塊:珠光體占93%,二次滲碳體占7%。試問它們的含碳量約為多少?(鐵素體中含碳量可忽略不計答案:(1

35、第一塊:Wc=30%*0.77%=0.23%(2第二塊:Wc=80%*0.77%+20%*6.67%=1.2%13.一塊鋼樣,退火后經顯微組織分析,其組織組成物的相對含量如下:珠光體占40%,鐵素體60%。請問它的含碳量約為多少?試寫出該鋼在冷卻過程中的組織轉變表達式。(鐵素體含碳量可忽略不計本題答案:(1此鋼含碳量大約為:Wc=40%*0.77%=0.308%(2轉變表達式:LL+AAA+FP+F14.根據Fe Fe3C相圖計算:20鋼和T12鋼室溫下組織組成物的相對質量百分比(鐵素體含碳量忽略不計。答案:(120鋼:室溫下組織為:P和Fmp=0.2/0.77*100%=21% mF= 1-

36、21%=79%(2T12鋼:室溫下組織為:P和Fe3Cmp=(6.67-1.2/(6.67-0.77*100%=93% mFe3C = 1-93%=7%15.根據Fe Fe3C相圖計算:60鋼和T10鋼室溫下組織組成物的相對質量百分比(10分 (鐵素體含碳量忽略不計答案:(160鋼:室溫下組織為:P和F mp=0.6/0.77*100%=78% mF= 1-78%=22%(2T10鋼:室溫下組織為:P和Fe3C mp=(6.67-1.0/(6.67-0.77*100%=96% mFe3C = 1-96%=4%16.45鋼退火狀態,已知其珠光體硬度240HB,試計算45鋼的硬度并估算其強度。本題

37、答案:(1室溫下組織為:P和Fmp=0.45/0.77*100%=58%mF= 1-58%=42%(2此碳鋼的大致硬度為:58%*240+42%*80=172.8HB(3此碳鋼的大致強度為:b=3.5×172.8=605MPa17.某退火態的碳鋼,經金相分析,其組織為珠光體和二次滲碳體,二次滲碳體約占7.5%,問此鋼材含碳量大約是多少?可能是哪種牌號的鋼?(10分本題答案:(1此鋼含碳量大約為:Wc=92.5%*0.77%+7.5%*6.67%=1.212%(2可能是T12鋼18.試計算20鋼退火態室溫下組織相對含量,并估算其硬度。已知:鐵素體的硬度80HB, 珠光體的硬度240HB

38、。(10分本題答案:20鋼:(1室溫下組織為:P和F mp=0.2/0.77*100%=21% mF= 1-21%=79% (2大此鋼致硬度為:21%*240+79%*80=113.6HB19.鐵碳合金室溫基本相有哪幾相?鐵碳合金室溫基本組織是哪些?本題答案:(1室溫基本相:F和Fe3C(2室溫基本組織:F,P,Fe3C,Ld20.下圖為鐵碳合金相圖,請回答下列問題:(共10分 1相圖中液相線為,固相線為。(2分2圖中ECF線為線,成分在EF范圍間的合金在會發生反應,反應產物叫。(4分3圖中PSK線為線,成分在PK范圍間的合金在會發生反應,反應產物叫。(4分答案:1ACD,AECF 2共晶,1

39、148,共晶,高溫萊氏體3共析,727,共析,珠光體21.已知A(熔點600與B(500 在液態無限互溶;在固態300時A溶于B 的最大溶解度為30% ,室溫時為10%,但B不溶于A;在300時,含40% B 的液態合金發生共晶反應。現要求:1作出A-B 合金相圖;2分析20% A,45%A,80%A 等合金的結晶過程,并確定室溫下的組織組成物和相組成物的相對量。本題答案:(1(220%A合金如圖中:合金在1點以上全部為液相,當冷至1點時,開始從液相中析出固溶體,至2點結束,23點之間合金全部由固溶體所組成,但當合金冷到3點以下,由于固溶體的濃度超過了它的溶解度限度,于是從固溶體中析出二次相A

40、,因此最終顯微組織:+AmA=(90-80/90*100%=11% m=1-A%=89% 相組成物: +AmA=(90-80/90*100%=11% m=1-A%=89%45%A合金如圖中:合金在1點以上全部為液相,冷至1點時開始從液相中析出固溶體,此時液相線成分沿線BE變化,固相線成分沿BD線變化,當冷至2點時,液相線成分到達E點,發生共晶反應,形成(A+共晶體,合金自2點冷至室溫過程中,自中析出二次相A,因而合金室溫組織:A+(A+ 相組成物:A+組織:m(A+=(70-55/(70-40*100%=50%m= 1- m(A+*70/100*100%=50%×70%×1

41、00%=35%A=1- m(A+- m=1-50%-35%=15%相:mA=(90-55/90*100%=50% m=1-A%=50%80%A合金如圖中:合金在1點以上全部為液相,冷至1點時開始從液相中析出A,此時液相線成分沿AE線變化,冷至2點時,液相線成分到達點,發生共晶反應,形成(A+共晶體,因而合金的室溫組織:A+ (A+相組成物:A+組織:mA=(40-20/40*100%=50% m(A+=1-A%=50%相A=(90-20/90*100%=78% =1-A%=22%22.某合金相圖如圖所示。 1試標注空白區域中存在相的名稱;2指出此相圖包括哪幾種轉變類型;3說明合金的平衡結晶過程

42、及室溫下的顯微組織。本題答案:1:L+: +: +(+ : +2勻晶轉變;共析轉變3合金在1點以上全部為液相,冷至1點時開始從液相中析出固溶體至2點結束,23點之間合金全部由固溶體所組成,3點以下,開始從固溶體中析出固溶體,冷至4點時合金全部由固溶體所組成,45之間全部由固溶體所組成,冷到5點以下,由于固溶體的濃度超過了它的溶解度限度, 從中析出第二相固溶體,最終得到室穩下的顯微組織: +23.有形狀、尺寸相同的兩個Cu-Ni 合金鑄件,一個含90% Ni ,另一個含50% Ni,鑄后自然冷卻,問哪個鑄件的偏析較嚴重?本題答案:含50% Ni的Cu-Ni 合金鑄件偏析較嚴重。在實際冷卻過程中,

43、由于冷速較快,使得先結晶部分含高熔點組元多,后結晶部分含低熔點組元多,因為含50% Ni的Cu-Ni 合金鑄件固相線與液相線范圍比含90% Ni鑄件寬,因此它所造成的化學成分不均勻現象要比含90% Ni的Cu-Ni 合金鑄件嚴重。24.根據Fe-Fe3C 相圖,說明產生下列現象的原因:1含碳量為1.0% 的鋼比含碳量為0.5% 的鋼硬度高;2在室溫下,含碳0.8% 的鋼其強度比含碳1.2% 的鋼高;3在1100,含碳0.4% 的鋼能進行鍛造,含碳4.0% 的生鐵不能鍛造;4綁軋物件一般用鐵絲(鍍鋅低碳鋼絲,而起重機吊重物卻用鋼絲繩(用60 、65 、70 、75 等鋼制成;5鉗工鋸T8 ,T1

44、0,T12 等鋼料時比鋸10,20 鋼費力,鋸條容易磨鈍;6鋼適宜于通過壓力加工成形,而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。本題答案:1含碳量為1.0% 的鋼比含碳量為0.5% 的鋼硬度高;鋼中隨著含碳量的增加,滲碳體的含量增加,滲碳體是硬脆相,因此含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為0.5% 的鋼硬度高。2在室溫下,含碳0.8% 的鋼其強度比含碳1.2% 的鋼高;答:因為在鋼中當含碳量超過1.0%時,所析出的二次滲碳體在晶界形成連續的網絡狀,使鋼的脆性增加,導致強度下降。因此含碳0.8% 的鋼其強度比含碳1.2% 的鋼高。3在1100,含碳0.4% 的鋼能進行鍛造,含碳4.0% 的生鐵不能鍛造;答:在11

45、00時,含碳0.4% 的鋼的組織為奧氏體,奧氏體的塑性很好,因此適合于鍛造;含碳4.0% 的生鐵的組織中含有大量的滲碳體,滲碳體的硬度很高,不適合于鍛造。4綁軋物件一般用鐵絲(鍍鋅低碳鋼絲,而起重機吊重物卻用鋼絲繩(用60 、65 、70 、75 等鋼制成;答:綁軋物件的性能要求有很好的韌性,因此選用低碳鋼有很好的塑韌性,鍍鋅低碳鋼絲;而起重機吊重物用鋼絲繩除要求有一定的強度,還要有很高的彈性極限,而60 、65 、70 、75鋼有高的強度和高的彈性極限。這樣在吊重物時不會斷裂。5鉗工鋸T8 ,T10,T12 等鋼料時比鋸10,20 鋼費力,鋸條容易磨鈍;答:T8 ,T10,T12屬于碳素工具

46、鋼,含碳量為0.8%,1.0%,1.2%,因而鋼中滲碳體含量高,鋼的硬度較高;而10,20鋼為優質碳素結構鋼,屬于低碳鋼,鋼的硬度較低,因此鉗工鋸T8 ,T10,T12 等鋼料時比鋸10,20 鋼費力,鋸條容易磨鈍。6鋼適宜于通過壓力加工成形,而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。答:因為鋼的含碳量范圍在0.02%2.14%之間,滲碳體含量較少,鐵素體含量較多,而鐵素體有較好的塑韌性,因而鋼適宜于壓力加工;而鑄鐵組織中含有大量以滲碳體為基體的萊氏體,滲碳體是硬脆相,因而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。六、實驗分析題1.實驗中觀察了20鋼、45鋼、T8鋼金相組織,其金相照片如下,試指出各照片的鋼號,并用箭頭標明圖中

47、各組織名稱,分析比較三種鋼的力學性能(b、HB、k。(15分本題答案:(1金相照片對應的鋼號及各組織如下圖:(2三種鋼的力學性能比較如下:b和HB由大到小依次為:T8,45,20和k由大到小依次為:20,45,T82.實驗中觀察了工業純鐵、45鋼、T12鋼金相組織,其金相照片如下,試指出各照片的鋼號,并用箭頭標明圖中各組織名稱(10分,并計算T12鋼中珠光體和Fe3C的相對含量(10。 本題答案:(1金相照片對應的鋼號及各組織如下圖: (2計算T12鋼中珠光體和Fe3C的相對含量mp=(6.67-1.2/(6.67-0.77*100%=93% mFe3C = 1-93%=7%第三章鋼的熱處理自

48、主測試一、名詞解釋(本大題共13小題,每小題3分,共39分1.淬透性:鋼在淬火時獲得馬氏體的能力,也反映了鋼在一定條件下淬火時獲得淬透層深度大小的能力,它是鋼的固有屬性。2.調質處理:淬火加高溫回火以獲得綜合力學性能好的回火索氏體的熱處理工藝操作即為調質處理。3.本質晶粒度:本質晶粒度:根據標準試驗方法,在930±10保溫足夠時間(3-5小時后測定的鋼中晶粒的大小。4.馬氏體:馬氏體是碳在Fe中的過飽和固溶體。5.回火索氏體:回火索氏體是馬氏體在高溫回火時形成的鐵素體和粒狀碳化物(包括滲碳體的機械混合物。1.過冷奧氏體:在臨界溫度(A1以下存在的不穩定的且將要發生轉變的奧氏體,稱為過

49、冷奧氏體。2.淬火臨界冷卻速度:保證過冷奧氏體不發生分解而全部轉變成馬氏體的最小冷卻速度。3.正火:正火就是將鋼加熱至Ac3(亞共析鋼或Accm(過共析鋼以上30-50保溫,完成奧氏體轉變,然后在空氣中冷卻并完成組織轉變的一種熱處理操作。4.完全退火:完全退火是將亞共析鋼工件加熱至Ac3以上30-50保溫,完成奧氏體轉變,然后隨爐緩慢冷卻至500以下取出,在空氣中冷至室溫的一種操作。5.球化退火:球化退火是將過共析鋼工件加熱至Ac1以上20-40保溫后,隨爐緩慢冷卻至500再出爐空冷的一種熱處理操作。1.淬硬性:淬硬性是指鋼在淬火時的硬化能力,用淬火后馬氏體所能達到的最高硬度表示。2.冷處理:

50、冷處理是指鋼件淬火冷卻到室溫后,繼續在0以下的介質中冷卻以減少殘余奧氏體的熱處理工藝。3.回火:將淬火鋼重新加熱到A1點以下的某一溫度,保溫一定時間后,冷卻到室溫的一種熱處理工藝即為回火。二、選擇題1. 鋼的低溫回火的溫度為(D 。A.550B.450C.350D.2502. 可逆回火脆性的溫度范圍是(D 。A.150200B.250400C.400500D.5006503. 不可逆回火脆性的溫度范圍是(B 。A.150200B.250400C.400550D.5506504. 加熱是鋼進行熱處理的第一步,其目的是使鋼獲得(B 。A.均勻的基體組織B.奧氏體組織C.均勻的珠光體組織D.均勻的馬

51、氏體組織1. 鋼的高溫回火的溫度為(A 。A.500B.450C.400D.3502. 碳鋼的中溫回火的溫度為(A 。A.400B.300C.250D.2003. 碳鋼的淬火工藝是將其工件加熱到一定溫度,保溫一段時間,然后采用的冷卻方式是(D 。A.隨爐冷卻B.在風中冷卻C.在空氣中冷卻D.在水中冷卻4. 正火是將工件加熱到一定溫度,保溫一段時間,然后采用的冷卻方式是(C 。A.隨爐冷卻B.在油中冷卻C.在空氣中冷卻D.在水中冷卻1. 完全退火主要用于(A 。A.亞共析鋼B.共析鋼C.過共析鋼D.所有鋼種2. 共析鋼在奧氏體的連續冷卻轉變產物中,不可能出現的組織是(C 。A.PB.SC.BD.

52、M3. 退火是將工件加熱到一定溫度,保溫一段時間,然后采用的冷卻方式是(A 。A.隨爐冷卻B.在油中冷卻C.在空氣中冷卻D.在水中冷卻4. 鋼的本質晶粒度是指(C 。A.鋼在加熱過程中剛完成奧氏體轉變時的奧氏體晶粒大小B.鋼在各種具體熱加工后的奧氏體晶粒大小C.鋼在規定加熱條件下奧氏體晶粒長大傾向性的高低D.鋼在供應狀態下的晶粒大小1. T8鋼加熱為奧氏體后,在580等溫轉變完成后的組織為( B 。A.貝氏體B.托氏體C.馬氏體D.珠光體2. 下面幾種說法中正確的是(C 。A.軟氮化又稱低溫氮碳共滲,是以滲碳為主的一種熱處理工藝。B.調質處理就是調整鋼的成分,從而改變鋼的性能的一種熱處理工藝。

53、C.生產中對精密量具采用冷處理,即將工件淬火冷卻至室溫后,隨即放在零度以下的冷卻介質中冷卻的一種處理方法。D.滲碳工件滲碳之后必須進行淬火+高溫回火才能保證心部的高韌性和表面的高硬度。3. 若合金元素能使C曲線右移,鋼的淬透性將( C 。A.有時提高有時降低B.降低C.提高D.不變4. 奧氏體向珠光體的轉變是( B 。A.非擴散型轉變B.擴散型轉變C.半擴散型轉變D.切變型轉變1. 鋼經調質處理后獲得的組織是( D 。A.回火馬氏體B.回火托氏體C.下貝氏體D.回火索氏體2. 下貝氏體是由( B 轉變來的。A.珠光體B.奧氏體C.馬氏體D.索氏體3. 馬氏體的硬度主要取決于(C 。A.冷卻介質B.加熱溫度C.碳含量D.合金元素含量4. 亞共析鋼的正常淬火加熱溫度是(C 。A.Ac1以上30-50B.Ac3以下30-50C.Ac3以上30-50D.Accm以上30-501. 球化退火主要用于( C 。A.低碳鋼B.中碳鋼C.高碳鋼D.各種含碳量的鋼2. 鋼在淬火后獲得的馬氏體組織的粗細主要取決于( B 。A.奧氏體的本質晶粒度B.奧氏體的實際晶粒度C.奧氏體的起始晶粒度D.奧氏體的含碳量3. 過共析鋼的正常淬火加熱溫度是(C 。A.Accm以上30-50B.Ac1以下30-50C.Ac1以上3