工程材料习题答案________________________________________________常见的金属晶格：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格α－Fe属于体心立方晶格；γ－Fe属于面心立方晶格________________基本条件：金属温度降到理论结晶温度T。以下；基本规律：当金属温度低于理论结晶温度时，小集团会形成晶核；晶核不断长大，当相邻晶体相互接触时，只能向尚未凝固的液体部分伸展，直至全部结晶完毕。________________提高过冷度[1]。降低浇注温度，如钢模制造以及砂模加冷铁以加快冷却速度减小晶粒。变质处理。向液态金属中加入变质剂，如在灰口铸造中加入硅钙合金可以细化组织中的石墨。震动、搅动。对即将凝固的金属进行机械振动、超声波振动和电磁搅拌。通过振动，可以使生长中的枝晶破碎，从而增加形核率减小晶粒。________________________________________________________________________________________________含50% Ni的Cu-Ni合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中，由于冷速较快，使得先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多，因为含50% Ni的Cu-Ni合金铸件固相线与液相线范围比含90% Ni铸件宽，因此它所造成的化学成分不均匀现象要比含90% Ni的Cu-Ni合金铸件严重。________________共晶体结晶温度区间为零，流动性好，结晶时容易集中缩孔使铸件致密性好，同时熔点最低。________________铁素体（F）：碳溶于α－Fe中形成的间隙固溶体，塑性、韧性好，强度、硬度低。奥氏体（A）：碳溶于γ－Fe中形成的间隙固溶体，塑性好，硬度较低，变形抗力低。渗碳体（Fe3C）：铁和碳形成的具有复杂晶格的金属化合物，硬度高，强度低，塑性韧性接近于零。珠光体（P）：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，强度较高，硬度适中，塑性较差。莱氏体（Le）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，硬度较大，塑性差。变态莱氏体（Le’）：珠光体和渗碳体的机械混合物，脆而硬。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（1）根据Fe-Fe3C相图，低碳钢的含碳量比高碳钢低，其平衡组织中铁素体量相对较多，而Fe3C相对较少。铁素体是一种塑性好的相，而Fe3C又硬又脆，因此低碳钢具有较好的塑性，而高碳钢具有较好的耐磨性和硬度。（2）含碳量0.8﹪的碳钢室温时的平衡组织为珠光体，珠光体在平衡的组织组成物中的强度几乎是最高的。根据Fe-Fe3C相图，室温时，含碳量从0.8﹪增至1.2﹪时，碳钢的原奥氏体晶界将形成完整的网状Fe3CⅡ，即含碳量1.2﹪的碳钢室温时的平衡组织为P+完整的网状Fe3CⅡ。完整的网状Fe3CⅡ降低了珠光体P各领域之间结合力，使强度下降，所以在平衡条件下含碳量0.8﹪的碳钢的强度高于含碳量1.2﹪的碳钢的强度。（3）根据Fe-Fe3C相图，含碳量0.4﹪的碳钢高温时可获单相奥氏体组织，其强度低，塑性好，可以锻造；而含碳量4﹪的生铁不论在高温下或在室温下，都含有大量的基体相Fe3C，Fe3C硬而脆，无塑性，所以含碳量4﹪的生铁不能锻造；含碳量4﹪的生铁接近共晶成分。共晶体或接近共晶成分的合金的铸造性能最好，这是因为它在恒温下结晶(即结晶温度区间为零)，没有偏析，流动性好，结晶时容易形成集中缩孔，铸件的致密性好，同时熔点又最低。因此含碳量4﹪的生铁只能适宜铸造成形。（4）根据Fe-Fe3C相图，低碳钢铁丝和高碳钢钢丝绳(用60、65、70、75等)的平衡组织均为F+P组织。但低碳钢铁丝的含碳量比高碳钢钢丝绳(用60、65、70、75等亚共析高碳钢)低，因此低碳钢铁丝中塑性较好的先析F组织相对亚共析高碳钢钢丝绳多，而亚共析高碳钢钢丝绳中强度较高P体组织相对低碳钢铁丝多。这使得低碳钢铁丝具有较好的塑性和低的塑性变形抗力，可用于绑扎物体，而高碳钢钢丝绳具有较高的强度和较低但足够防止脆断的塑性，可用作起重机[2]吊重物用的钢丝绳。________________________________________________________________________________________Q235-A·F:屈服强度为235MPa,质量等级为A的沸腾钢。45：含碳量为0.45%的普通含锰量优质碳素结构钢。45Mn：含碳量为0.45%的较高含锰量优质碳素结构钢。T12：含碳量为1.2%的优质碳素工具钢。T12A：含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。ZG200-400：最低屈服强度为200MPa，最低抗拉强度为400MPa的碳素铸钢。________________________________①P是会使钢在室温下塑性急剧下降，脆性增加，特别是在低温时更加严重，使产生冷脆；②S以FeS形式存在钢中，使钢塑性变差。硫含量越多，钢脆性越大。特别是FeS与Fe形成低熔点共晶体分布于晶界上，在1000℃-1200℃进行热加工时，共晶体融化，刚才变脆，沿晶界开裂，产生热脆现象。________________①强度高：晶粒越细，不仅晶界总面积越大，而且每个晶粒周围不同尾箱的晶粒越多，因此对塑性变形抵抗力越大，则强度越高。②塑性、韧性好：晶粒越细，单位面积中的晶粒越多，金属的总变形量分散到更多的晶粒中去，使得变形均匀。同时减少了应力集中，也能有效阻碍裂纹扩展，因此塑性好。________________①加工硬化：金属在发生塑性变形时，随着冷变形量的增加，金属的强度和硬度提高，而塑性韧性下降的现象。②利：可利用加工硬化提高金属的强度和硬度；有利于金属进行均匀的塑性变形；在一定程度上提高金属零件和构件在使用过程中的安全性。弊：使金属的塑性降低，变形抗力增加，给金属的进一步加工带来困难。例如，钢丝在冷拉过程中会越拉越硬，以至于再拉就会断裂。________________①正火比退火冷却速度快，不仅获得片层距较小的珠光体，而且发生伪共析转变，时组织中的珠光体数量增多，使中低碳钢正火后的强度硬度韧性均比退火后高，而且塑性也不降低。②对于中低碳钢一般选择正火，对于高碳钢和中碳以上合金钢一般选择退火。________________①回火[3]目的：降低火消除淬火的应力和脆性，防工件进一步变形或开裂；稳定组织，以稳定工件的尺寸和形状；获得工件所需的组织和性能。②低温回火：回火组织为回火马氏体。主要目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性前提下，减低其淬火内应力和脆性，提高韧性。主要处理各种中、高碳钢的各种工模具、机械零件，如切削刃具、量具、冷冲模、滚动轴承以及渗碳、碳氮共渗和表面淬火的零件。中温回火：回火组织为回火屈氏体。目的是获得高屈强比，弹性极限和高韧性。主要用于弹簧和热作模具的热处理。高温回火：回火组织为回火索氏体。目的是获得一定强度、硬度与良好塑性、韧性相配合的高的综合力学性能。广泛应用于各种重要的结构零件，特别是在交变载荷下工作的连接件和传动件，如连杆[4]、螺栓、齿轮及轴等。________________________________________________________________________________________________________________再结晶退火。消除加工硬化，恢复钢的塑性。铁素体变成细小的等轴晶粒，而渗碳体组织几乎不变。去应力退火。目的消除内应力。组织没有明显变化。________________________________________________________________________________________________________（1）①球化退火。获得球状P，从而降低硬度，改善切削加工性，并避免网状Fe3C和片状Fe3C容易引起的淬火变形和开裂，为淬火做好组织准备。②淬火和低温回火。为了获得高硬度和高耐磨性的高碳M，消除淬性和淬火应力，并稳定组织和无火状态。（2）T10车刀的淬火温度为780℃，冷却介质[5]为水；回火温度为150℃-250℃。（3）终热处理后的显微组织是回火马氏体，大致的硬度为60HRC。________________①基本过程：分解、吸收、扩散。②渗碳：使机械零件表面具有高硬度、耐磨性和耐疲劳性，而心部具有较高塑性、韧性和足够强度。渗氮：为了获得表面高硬度、高耐磨性和高疲劳强度或提高零件抗腐蚀性能。碳氮共渗：提高工件的表面硬度、耐磨性和疲劳极限。