《工程材料》第二階段練習

2022-09-28 11:30:06 字數 4684 閱讀 5674

一、名詞解釋

滑移、加工硬化、再結晶、球化退火、淬硬性、淬透性、回火脆性、回火穩定性、調質處理、固溶處理

二、填空題

1.在過冷奧氏體等溫轉變產物中,珠光體與屈氏體的主要相同點是不同點是

2.用光學顯微鏡觀察,上貝氏體的組織特徵呈狀,而下貝氏體則呈狀。

3.馬氏體的顯微組織形態主要有兩種。其中韌性較好。

4.鋼的淬透性越高,則其c曲線的位置越 ,說明臨界冷卻速度越 。

5.亞共析鋼的正常淬火溫度範圍是過共析鋼的正常淬火溫度範圍是

6.除 、 外,幾乎所有的合金元素都使ms、mf點下降,因此淬火後相同碳質量分數的合金鋼與碳鋼相比,殘餘奧氏體使鋼的硬度

三、是非題

1.滑移變形不會引起金屬晶體結構的變化。

2.因為晶格與晶格具有相同數量的滑移系,所以兩種晶體的塑性變形能力完全相同。

3.孿生變形所需要的切應力要比滑移變形時所需的小得多。

4.再結晶過程是有晶格型別變化的結晶過程

5.馬氏體是碳在的α-fe中的過飽和固溶體。當奧氏體向馬氏體轉變時,體積要收縮。

6.當原始組織為片狀珠光體的鋼加熱奧氏體化時,細片狀珠光體的奧氏體化速度要比

粗片狀珠光體的奧氏體化速度快。

7.當共析成分的奧氏體在冷卻發生珠光體轉變時,溫度越低,其轉變產物組織越粗。

8.高合金鋼既具有良好的淬透性,也具有良好的淬硬性。

9.經淬火後再高溫回火的鋼,能得到回火索氏體組織,具有良好的綜合機械效能。

10.表面淬火既能改變鋼的表面組織,也能改善心部得組織和效能。

四、選擇題

1.奧氏體向珠光體的轉變是

a.擴散型轉變 b.非擴散型轉變 c.半擴散型轉變

2.某鋼的淬透性為j,其含義是

a.15鋼的硬度為40hrc b.該鋼離試樣末端15mm處的硬度為40hrc

c.該鋼離試樣末端40mm處的硬度為15hrc

3.對形狀複雜,截面變化大的零件淬火時,應選用

a.高淬透性鋼 b.中淬透性鋼 c.低淬透性鋼

4.鋼的回火處理是在

a. 退火後進行 b.正火後進行 c. 淬火後進行

5.鋼的淬透性主要取決於

a. 碳含量 b.冷卻介質 c.合金元素

6. 鋼的淬硬性主要取決於

a.碳含量b.冷卻介質 c.合金元素

7.若合金元素能使c曲線右移,剛的淬透性將:

a. 降低b. 提高c. 不改變

8.直徑為10cm的40鋼的常規淬火溫度大約

a. 750b. 850c. 920℃

9.完全退火主要適用於

a. 亞共析鋼 b. 共析鋼 c. 過共析鋼

10.20鋼的滲碳溫度範圍

a.600℃--650℃ b.800℃--820℃ c.900℃--950℃

五、綜合分析題

1.為什麼細晶粒鋼強度高,塑性、韌性也好?

2.金屬塑性變形後組織和效能會有什麼變化?

3.直徑為10mm的共析鋼小試樣加熱到變相點a1以上30℃,用如圖1所示冷卻曲線進行冷卻,分析其所得到的組織,說明各屬於什麼熱處理方法。

圖14.說明直徑為10mm的45鋼試樣分別經下列溫度加熱:700℃,760℃,840℃,1100℃,保溫後在水中冷卻得到的室溫組織。

5.指出下列工件的淬火及回火溫度,並說明回火後獲得的組織。

(1)45鋼小軸(要求綜合機械效能好);

(2)60鋼彈簧;

(3)t12鋼銼刀。

6.甲,乙兩廠生產同一零件,均選用45鋼,硬度要求220hb~250hb,甲採用正火,乙採用調質處理,均能達到硬度要求,試分析甲,乙兩廠產品的組織和效能差別。

7.試述固溶強化,加工硬化和瀰散強化的強化機理。

8.什麼是鋼的回火脆性?如何避免?

9.為什麼說得到馬氏體隨後回火處理是鋼的最經濟又最有效的強韌化方法?

一、名詞解釋

滑移:晶體在切應力作用下,晶體的一部分沿一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相對於另一部分發生滑動。

加工硬化:金屬發生塑性變形,隨變形度的增大,金屬的強度和硬度顯著提高,塑性和韌性明顯下降。

再結晶:變形後的金屬在較高溫度加熱時,由於原子擴散能力增大,被拉長、壓扁或破碎的晶粒通過重新生核,長大變成新的、均勻細小的等軸晶,稱為再結晶。

球化退火:將過共析鋼加熱到略高於ac1,保溫較長時間,然後隨爐冷卻,使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝 。

淬硬性:鋼淬火後硬度會大幅度提高,能夠達到的最高硬度。

淬透性:鋼淬火時形成馬氏體的能力。

回火穩定性:淬火鋼在回火時,抵抗強度、硬度下降的能力稱為回火穩定性。

調質處理:淬火+高溫回火的熱處理工藝。

固溶處理:固溶處理係指將材料公升溫至固溶體單相區一段時間,以便讓溶質全部溶入溶

劑而成單一α相;然後迅速冷卻以得飽和固溶體。

二、填空題

1. 都是鐵素體與滲碳體的兩相混合物 、 層間距不同

2. 羽毛 , 黑色針狀 。

3.馬氏體的顯微組織形態主要有針狀 、 板條狀兩種。其中板條狀韌性較好。

4.鋼的淬透性越高,則其c曲線的位置越靠右 ,說明臨界冷卻速度越低 。

5.亞共析鋼的正常淬火溫度範圍是 ac3+30~50℃ ,過共析鋼的正常淬火溫度範圍是 ac1+30~50℃ 。

6.除 co 、 al 外,幾乎所有的合金元素都使ms、mf點下降,因此淬火後相同碳質量分數的合金鋼與碳鋼相比,殘餘奧氏體增多 ,使鋼的硬度降低 。

三、是非題

四、選擇題

五、綜合分析題

1.為什麼細晶粒鋼強度高,塑性、韌性也好?

(1)金屬晶粒越細,晶界越多,變形抗力越大,金屬的強度就越大。

(2)晶粒越細,金屬的變形越分散,減少了應力集中,推遲裂紋的形成和發展,使金屬在斷裂前可發生較大的塑性變形,因此使金屬的塑性提高。

(3)由於細晶粒金屬的強度較好,內部缺陷也較少,單位可吸收衝擊功變大,所以韌性也較好。

2.金屬塑性變形後組織和效能會有什麼變化?

答:(1) 金屬塑性變形組織的變化:

①纖維組織形成。

②亞結構形成。

③形變結構形成。

(2) 金屬塑性變形對效能的影響:

①金屬發生塑性變形,隨變形度的增大,金屬的強度和硬度顯著提高。塑性和韌性明顯下降。

②由於纖維組織和受形結構的形成使金屬的效能產生各向異性。

③塑性變形可以影響金屬的物理化學效能。

④由於金屬在發生屬性變形是,金屬內部變形不均勻,似的錯空位等晶體缺陷增多,金屬內部會產生殘餘內應力。

3.直徑為10mm的共析鋼小試樣加熱到變相點a1以上30℃,用如圖1所示冷卻曲線進行冷卻,分析其所得到的組織,說明各屬於什麼熱處理方法。

答:a. 馬氏體+殘餘奧氏體;淬火

b. 馬氏體+殘餘奧氏體;分級淬火

c. 屈氏體+馬氏體+殘餘奧氏體;淬火

d.下貝氏體;等溫淬火

e. 索氏體;正火

f. 珠光體;退火

g. 珠光體;等溫退火圖1

4.說明直徑為10mm的45鋼試樣分別經下列溫度加熱:700℃,760℃,840℃,1100℃,保溫後在水中冷卻得到的室溫組織。

答: (1)700℃

加熱到700℃ 時未發生相變組織為f+p,水冷後還是f+p

(2) 760℃

加熱到760℃ 時組織為f+a,水冷後為f+m

(3)840 ℃

加熱到840 ℃ 時組織為a,水冷後為m

(4) 1100 ℃

加熱到1100℃ 時組織為a,水冷後為m(粗大)

5.指出下列工件的淬火及回火溫度,並說明回火後獲得的組織。

(1)45鋼小軸(要求綜合機械效能好);

(2)60鋼彈簧;

(3)t12鋼銼刀。

答:(1) 淬火 ac3+(30℃-50℃)高溫回火(500℃—650℃) s回

(2) 淬火,ac3+(30℃-50℃)中溫回火(350℃—500℃) t回

(3) 淬火, ac1+(30℃-50℃)低溫回火(130℃—250℃) m回+殘餘a

6.甲,乙兩廠生產同一零件,均選用45鋼,硬度要求220hb~250hb,甲採用正火,乙採用調質處理,均能達到硬度要求,試分析甲,乙兩廠產品的組織和效能差別。

答:正火組織為亞共析鋼f+s,調質處理為回火索氏體。

鋼調質處理後的機械效能和正火相比,不僅強度高,而且塑性和韌性也較好。因為調質得到的是回火索氏體,其滲碳體為粒狀;正火得到是索氏體+鐵素體,索氏體中的滲碳體為片狀,粒狀滲碳體對阻止斷裂過程的發展比片狀滲碳體有利。

7.試述固溶強化,加工硬化和第二相強化的強化機理。

答:固溶強化機理:晶格畸變增大位錯運動的阻力,使金屬的滑移變形變得更加困難,從而提高合金的強度和硬度。

加工硬化機理:金屬發生塑性變形時,位錯位錯密度增加,位錯間的互動作用增強,相互纏結,造成位錯運動阻力增大,引起塑性變形抗力提高。另一方面由於亞晶界的增多,使強度得以提高。

第二相強化機理:當第二相以細小瀰散的微粒均勻分布於基體相中時,將阻礙位錯運動,產生顯著的強化作用。如果第二相是從過飽和的固溶體體中析出的第二相(如細小的碳化物),則稱為沉澱強化。

如果第二相是以粉末冶金的方式加入並起強化作用,則稱為瀰散強化。

8.什麼是鋼的回火脆性?如何避免?

答:在250℃~ 400 ℃和450℃~ 650 ℃兩個溫度區間回火後,鋼的衝擊韌性下降。

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