1．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；
答：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路狀，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 1100℃時，含碳 0.4% 的鋼的組織為奧氏體，奧氏體的塑性很好，因此適合於鍛造；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，不適合於鍛造。
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 等鋼製成）；
答：綁軋物件的效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屬於碳素工具鋼，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，屬於低碳鋼，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）鋼適宜於通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜於通過鑄造成形。
答：因為鋼的含碳量範圍在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，因而鋼適宜於壓力加工；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，因而鑄鐵適宜於通過鑄造成形。
2.鋼中常存雜質有哪些？對鋼的效能有何影響？
答：鋼中常存雜質有si、mn、s、p等。
mn：大部分溶於鐵素體中，形成置換固溶體，並使鐵素體強化：另一部分mn溶於fe3c中，形成合金滲碳體，這都使鋼的強度提高，mn與s化合成mns，能減輕s的有害作用。
當mn含量不多，在碳鋼中僅作為少量雜質存在時，它對鋼的效能影響並不明顯。
si：si與mn一樣能溶於鐵素體中，使鐵素體強化，從而使鋼的強度、硬度、彈性提高，而塑性、韌性降低。當si含量不多，在碳鋼中僅作為少量夾雜存在時，它對鋼的效能影響並不顯著。
s：硫不溶於鐵，而以fes形成存在，fes會與fe形成共晶，並分布於奧氏體的晶界上，當鋼材在1000℃~1200℃壓力加工時，由於fes-fe共晶（熔點只有989℃）已經熔化，並使晶粒脫開，鋼材將變得極脆。
p：磷在鋼中全部溶於鐵素體中，雖可使鐵素體的強度、硬度有所提高，但卻使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低，並使鋼的脆性轉化溫度有所公升高，使鋼變脆。
3．下列零件或工具用何種碳鋼製造：手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸。
答：手鋸鋸條：它要求有較高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼製造，如t9、t9a、t10、t10a、t11、t11a。
普通螺釘：它要保證有一定的機械效能，用普通碳素結構鋼製造，如q195、q215、q235。
車床主軸：它要求有較高的綜合機械效能，用優質碳素結構鋼，如30、35、40、45、50。
4.指出下列各種鋼的類別、符號、數字的含義、主要特點及用途：
q235-af、q235-c、q195-b、q255-d、40、45、08、20、t8、t10a、t12a
答：q235-af：普通碳素結構鋼，屈服強度為235mpa的a級沸騰鋼。
q235-c:屈服強度為235mpa的c級普通碳素結構鋼，
q195-b: 屈服強度為195mpa的b級普通碳素結構鋼，
q255-d: 屈服強度為255mpa的d級普通碳素結構鋼，
q195、q235含碳量低，有一定強度，常扎製成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用於橋梁、建築等鋼結構，也可製造普通的鉚釘、螺釘、螺母、墊圈、地腳螺栓、軸套、銷軸等等，q255鋼強度較高，塑性、韌性較好，可進行焊接。通常扎製成型鋼、條鋼和鋼板作結構件以及製造連桿、鍵、銷、簡單機械上的齒輪、軸節等。
40:含碳量為0.4%的優質碳素結構鋼。
45含碳量為0.45%的優質碳素結構鋼。
40、45鋼經熱處理（淬火+高溫回火）後具有良好的綜合機械效能，即具有較高的強度和較高的塑性、韌性，用於製作軸類零件。
08：含碳量為0.08%的優質碳素結構鋼。塑性、韌性好，具有優良的冷成型效能和焊接效能，常冷軋成薄板，用於製作儀表外殼、汽車和拖拉機上的冷沖壓件，如汽車車身，拖拉機駕駛室等。
20：含碳量為0.2%的優質碳素結構鋼。用於製作尺寸較小、負荷較輕、表面要求耐磨、心部強度要求不高的滲碳零件，如活塞鋼、樣板等。
20r：含碳量為0.2%的優質碳素結構鋼，容器專用鋼。
20g：含碳量為0.2%的優質碳素結構鋼，鍋爐專用鋼。
t8：含碳量為0.8%的碳素工具鋼。用於製造要求較高韌性、承受衝擊負荷的工具，如小型衝頭、鑿子、錘子等。
t10a：含碳量為1.0%的高階優質碳素工具鋼。用於製造要求中韌性的工具，如鑽頭、絲錐、車刀、衝模、拉絲模、鋸條。
t12a：含碳量為1.2%的高階優質碳素工具鋼。具有高硬度、高耐磨性，但韌性低，用於製造不受衝擊的工具如量規、塞規、樣板、銼刀、刮刀、精車刀。
5.珠光體型別組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態和效能方面有何特點？
答：（1）三種。分別是珠光體、索氏體和屈氏體。
（2）珠光體是過冷奧氏體在550℃以上等溫停留時發生轉變，它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。索氏體是在650～600℃溫度範圍內形成層片較細的珠光體。屈氏體是在600～550℃溫度範圍內形成片層極細的珠光體。
珠光體片間距愈小，相界面積愈大，強化作用愈大，因而強度和硬度公升高，同時，由於此時滲碳體片較薄，易隨鐵素體一起變形而不脆斷，因此細片珠光體又具有較好的韌性和塑性。
6.貝氏體型別組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態和效能方面有何特點？
答：（1）兩種。上貝氏體和下貝氏體。
（2）上貝氏體的形成溫度在600～350℃。在顯微鏡下呈羽毛狀，它是由許多互相平行的過飽和鐵素體片和分布在片間的斷續細小的滲碳體組成的混合物。其硬度較高，可達hrc40～45，但由於其鐵素體片較粗，因此塑性和韌性較差。
下貝氏體的形成溫度在350℃～ms，下貝氏體在光學顯微鏡下呈黑色針葉狀，在電鏡下觀察是由針葉狀的鐵素體和分布在其上的極為細小的滲碳體粒子組成的。下貝氏體具有高強度、高硬度、高塑性、高韌性，即具有良好的綜合機械效能。
7.馬氏體組織有哪幾種基本型別？它們在形成條件、晶體結構、組織形態、效能有何特點？馬氏體的硬度與含碳量關係如何？
答：（1）兩種，板條馬氏體和片狀馬氏體。
（2）奧氏體轉變後，所產生的m的形態取決於奧氏體中的含碳量，含碳量＜0.6%的為板條馬氏體；含碳量在0.6—1.
0%之間為板條和針狀混合的馬氏體；含碳量大於1.0%的為針狀馬氏體。低碳馬氏體的晶體結構為體心立方。
隨含碳量增加，逐漸從體心立方向體心正方轉變。含碳量較高的鋼的晶體結構一般出現體心正方。低碳馬氏體強而韌，而高碳馬氏體硬而脆。
這是因為低碳馬氏體中含碳量較低，過飽和度較小，晶格畸變也較小，故具有良好的綜合機械效能。隨含碳量增加，馬氏體的過飽和度增加，使塑性變形阻力增加，因而引起硬化和強化。當含碳量很高時，儘管馬氏體的硬度和強度很高，但由於過飽和度太大，引起嚴重的晶格畸變和較大的內應力，致使高碳馬氏體針葉內產生許多微裂紋，因而塑性和韌性顯著降低。
（3）隨著含碳量的增加，鋼的硬度增加。
8.確定下列鋼件的退火方法，並指出退火目的及退火後的組織：
1）經冷軋後的15鋼鋼板，要求降低硬度；
答：再結晶退火。目的：
使變形晶粒重新轉變為等軸晶粒，以消除加工硬化現象，降低了硬度，消除內應力。細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度以消除加工硬化現象。組織：
等軸晶的大量鐵素體和少量珠光體。
2）zg35的鑄造齒輪
答：完全退火。經鑄造後的齒輪存在晶粒粗大並不均勻現象，且存在殘餘內應力。
因此退火目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性。組織：
晶粒均勻細小的鐵素體和珠光體。
3）鍛造過熱後的60鋼鍛坯；
答：完全退火。由於鍛造過熱後組織晶粒劇烈粗化並分布不均勻，且存在殘餘內應力。
因此退火目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性。組織：
晶粒均勻細小的少量鐵素體和大量珠光體。
4）具有片狀滲碳體的t12鋼坯；
答：球化退火。由於t12鋼坯裡的滲碳體呈片狀，因此不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產生淬火變形及開裂。
通過球化退火，使層狀滲碳體和網狀滲碳體變為球狀滲碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性。組織：粒狀珠光體和球狀滲碳體。
9.指出下列零件的鍛造毛坯進行正火的主要目的及正火後的顯微組織：
（1）20鋼齒輪 （2）45鋼小軸 （3）t12鋼銼刀
答：（1）目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，提高硬度，改善切削加工性。組織：晶粒均勻細小的大量鐵素體和少量索氏體。
（2）目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力。組織：晶粒均勻細小的鐵
素體和索氏體。
（3）目的：細化晶粒，均勻組織，消除網狀fe3cⅱ，為球化退火做組織準備，消除內應力。組織：索氏體和球狀滲碳體。
10.指出下列工件的淬火及回火溫度，並說明其回火後獲得的組織和大致的硬度：
（1）45鋼小軸（要求綜合機械效能）；
（2）60鋼彈簧；
（3）t12鋼銼刀。
答：（1）45鋼小軸（要求綜合機械效能），工件的淬火溫度為850℃左右，回火溫度為500℃～650℃左右，其回火後獲得的組織為回火索氏體 ，大致的硬度25～35hrc。
（2）60鋼彈簧，工件的淬火溫度為850℃左右，回火溫度為350℃～500℃左右，其回火後獲得的組織為回火屈氏體 ，大致的硬度40～48hrc。
（3）t12鋼銼刀，工件的淬火溫度為780℃左右，回火溫度為150℃～250℃，其回火後獲得的組織為回火馬氏體 ，大致的硬度60hrc。
金屬材料導論習題
複習題第一篇金屬材料導論習題 一.填孔題 1.金屬材料在拉斷前所能承受的最大應力叫做抗拉強度，以 b表示。2.硬度是衡量材料力學效能的乙個指標，常見的試驗方法有洛氏硬度 布氏硬度 3.過冷度是指理論結晶溫度 實際結結晶溫度 其表示符號為 t 4.在fe c合金狀態圖中，通過psk水平線，發生共析反應...
金屬材料與熱處理課後習題答案
第1章金屬的結構與結晶 一 填空 1 原子呈無序堆積狀態的物體叫 原子呈有序 有規則排列的物體稱為 一般固態金屬都屬於 2 在晶體中由一系列原子組成的平面，稱為 通過兩個或兩個以上原子中心的直線，可代表晶格空間排列的的直線，稱為 3 常見的金屬晶格型別有和三種。鉻屬於晶格，銅屬於晶格，鋅屬於晶格。4...
八單元金屬和金屬材料習題
一 選擇題 1 某物質為金屬材料，則該物質 a 一定是單質 b 一定是化合物 c 一定是混合物 d 可能是單質或混合物 2 金屬鈦有銀白色金屬光澤，密度為4.5g cm3,熔點為1725 具有良好的延展性和耐腐蝕性。下列物品不能用鈦製作的是 a 保險絲b 醫療器械c 潛艇外殼 d 眼鏡架 3 在常溫...