工程材料練習題

2022-09-20 03:09:02 字數 3027 閱讀 5416

1.根據鐵碳相圖,說明下列現象產生的原因: (1) 1.0%c的鋼比0.5%c的鋼硬度高; (2) 室溫下,0.77%c的鋼其強度比1.2%c的鋼高; (3) 低溫萊氏體的塑性比珠光體差; (4) 在的鋼可進行鍛造,而4.0%c的生鐵不能鍛造; (5) 一般要把鋼加熱至高溫下進行熱軋或鍛造; (6) 鋼鉚釘一般用低碳鋼製成; (7) 鋸t8、t10、t12等鋼料比鋸10、20鋼費力,鋸條容易磨鈍; (8) 綁紮物件一般用鐵絲(鍍鋅低碳鋼絲),而起重機吊重物卻用鋼絲(60、65、70鋼)。

(1) 隨碳含量的增加,硬脆的滲碳體相增多而塑性鐵素體相減少,故1.0%c的鋼比0.5%c的鋼硬度高;

(2) 室溫下,0.77%c的鋼其強度比1.2%c的鋼高,這是由於1.2%c的鋼中,形成連續網狀二次滲碳體,嚴重割裂了鋼的基體,致使鋼的強度降低(0.77%c的鋼的組織為p,1.

2%c的鋼的組織為p+cmⅱ);

(3) 低溫萊氏體的塑性比珠光體差,因為低溫萊氏體中的基體為滲碳體,而珠光體中的基體為鐵素體; (4) 在的鋼可進行鍛造、而4.0%c的生鐵不能鍛造,這是由於在的鋼的組織為單一奧氏體、可進行鍛造,而4.0%c的生鐵的組織為奧氏體+萊氏體+二次滲碳體,系兩相合金,含有硬脆的第二相,故而塑性差、不能鍛造;

(5) 一般要把鋼加熱至高溫下進行熱軋或鍛造,關鍵在於此時鋼處於單相奧氏體狀態,塑韌相;

(6) 鋼鉚釘一般用低碳鋼製成,因為此時低碳鋼的組織主要為鐵素體,塑韌性良好;

(7) 鋸t8、t10、t12等鋼料比鋸10、20鋼費力、鋸條容易磨鈍,這是由於高碳鋼(t8~t12)中滲碳體相增多,鋼的硬度增加,鋸條容易磨鈍,而10、20鋼系低碳鋼,主要是鐵素體組織,硬度低,故而易鋸;

(8) 綁紮物件一般用鐵絲(鍍鋅低碳鋼絲)主要利用其良好的塑韌性,而起重機吊重物卻用鋼絲(60、65、70鋼)則因此類鋼中組織主要為珠光體,故而強度較高。

2.用鉛銻合金製成的軸瓦,要求其組織為在共晶體基體上分布有質量分數5%的sb作硬質點,試求該合金的成分及硬度(已知純鉛的硬度為3hbs,純銻的硬度約為30hbs)。

設該合金的成分為x%sb,則根據槓桿定律: wsb= =5 , x=15.6

或 ,x=15.6

該合金的硬度為: 3+ hbs

或先求出鉛和銻這兩個相的相對百分含量,即wpb = %=84.4% ,wsb =15.6%

所以,該合金的硬度為: 3×84.4%+30×15.6%=7hbs

3.乙個二元共晶反應如下: l(75%b) α(15%b)+β(95%b)

求:(1)含50%b 的合金凝固後,①初晶α與共晶體(α+β)的重量百分數;②α相與β相的重量百分數;(2)若共晶反應後β初晶和(α+β)共晶各佔一半。問該合金成分如何?

(1)對50%b的合金,①其組織組分的相對百分含量為:

wα= ;

w②其相組分的相對百分含量為:

wwβ=

(2)根據題意:共晶反應後β共晶和(α+β)共晶各佔一半,可推知該合金一定是過共晶成分。

那麼,設合金成分為x%b,則

wβ初= 求得x=85

或者w(α+β)= , 求得 x=85

答:該合金成分為85%b 。

4.已知鐵的熔點1538℃ ,為銅的熔點為1083℃ ,試估算鐵和銅的最低再結晶溫度,並確定其再結晶退火溫度。

鐵的最低再結晶溫度為tz =0.4×(1538+273) –273=450℃ , 銅的最低再結晶溫度為tz =0.4×(1083+273) –273=269.

4℃ ; 鐵的再結晶退火溫度為450+(100~200)=550℃~650℃ , 銅的再結晶退火溫度為269.4+(100~200)=369.4℃~469.

4℃ 。

5.一冷拉鋼絲繩吊裝某大型工件進行熱處理,且隨工件被加熱至1000℃。加熱完畢,在吊裝工件出爐時,鋼絲繩突然發生斷裂,試分析產生該現象的原因。

6. t8(共析)鋼在下圖所示方法冷至室溫後的轉變組織為何?

冷速①下最終獲得組織為p;

冷速②下最終獲得組織為m+ar;

冷速③下最終獲得組織為b下+m+ar

冷速④下最終獲得組織為m+ar 。

冷卻速度②,表面上觀察該冷卻速度曲線似乎已經切割了 c曲線,但仔細分析,在臨界點以上的一段緩慢冷卻實屬保溫一定時間,此時該合金的組織仍為穩定的奧氏體,它如同仍在左上角的o點一樣,此時奧氏體並不會發生分解。只有繼續快速冷卻,當其實際冷卻速度大於上臨界冷卻速度時,就一定會獲得馬氏體組織。我們可從o點作冷卻速度②的平行線④,並判斷其冷卻速度是否大於上臨界冷卻速度。

在此處,很顯然是大於上臨界冷卻速度的,故冷卻速度②下最終的組織為m +ar 。

7. 為什麼工模具鋼的鍛造毛坯在機加工前最好進行正火,再進行球化退火工藝處理?

工模具鋼的鍛造毛坯之所以在機加工前最好進行正火,再進行球化退火工藝處理,這是因為工模具鋼的鍛造毛坯的組織中存在連續網狀二次滲碳體,若直接進行球化退火處理往往不易進行,不能完全消除網狀二次滲碳體。正火可使工模具鋼的鍛造毛坯的組織全部為片狀p,徹底消除了網狀二次滲碳體。

8. 鋼中常存的雜質有哪些?s、p對鋼的效能有哪些影響?

9. 鋼的強化方法與有色金屬的強化方法有何不同?

鋼的強化方法與有色金屬的強化方法有很大不同。在鋼中,主要利用m相變或下貝氏體來達到強化目的。但在有色金屬中,能發生m相變的合金較少,而且強化效果也不大,一般不可能用m相變作為主要強化手段。

對純有色金屬,形變強化幾乎是唯一的強化方法;對有色金屬合金,主要強化手段是時效強化,形變強化只是輔助性的強化手段。

10. 下列說法對嗎,為什麼?(1) 可鍛鑄鐵能鍛造; (2) 鑄鐵經過熱處理,改變了基體和石墨形態,從而提高了效能;(3) 石墨化的第三個階段最易進行。

(1) 可鍛鑄鐵能鍛造這種說法,不對。可鍛鑄鐵一般不能鍛造。由於灰鑄鐵脆性大、塑性差,其塑性指標不能直接用ψ、δ表示,間接地用抗彎強度象徵性地表示塑性。

而可鍛鑄鐵的出現,明顯地改善了塑性,可用伸長率表示塑性,所以稱為可鍛鑄鐵,可鍛即延展性好。

(2) 鑄鐵經過熱處理,改變了基體和石墨形態,從而提高了效能,此種說法不對。因為熱處理只能改變基體組織,並不能改變石墨的形態。

(3) 石墨化的第三個階段最易進行,不對。因為石墨化的第三個階段是完全固態轉變,由於轉變溫度低,固態原子的擴散能力有限,所以石墨化的第三個階段最難進行。

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