金属材料组织和性能的控制⏺(1) 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的,这两个过程是( 形核 )和( 晶核长大 )。(2) 当对金属液体进行变质处理时,变质剂的作用是( 增加晶核数量,或阻碍晶粒长大 )。 (3) 液态金属结晶时,结晶过程的推动力是( 能量差 ),阻力是( 表面能 )。(4) 过冷度[1]是指(理论结晶温度 - 开始结晶温度),其表示符号为( T )。⏺(5) 典型铸锭结构的三个晶区分别为( 表面细晶区 )、( 柱状晶区 )和( 中心等轴晶 )。(6) 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( 高 )。 (7) 固溶体出现枝晶偏析后,可用(扩散退火)加以消除。(8) 一合金发生共晶反应,液相 L 生成共晶体()。共晶反应式为( L—(α+β)),共晶 反应的特点是( 在恒温下进行,三相共存 )。(9) 一块纯铁在 912℃发生Fe → Fe 转变时,体积将( 收缩 )。(10) 珠光体的本质是( 铁素体与渗碳体机械混合物 )。(11) 在铁碳合金室温平衡组织中,含 Fe3CⅡ最多的合金成分点为( 2.11%C ),含 Le′最多的 合金成分点为( 4.3%C )。(12) 用显微镜观察某亚共析钢,若估算其中的珠光体体积分数为 80%,则此钢的碳的质量 分数为( 0.62%C )。(13) 钢在常温下的变形加工称为( 冷 )加工,而铅在常温下的变形加工称为( 热 )加工 (14) 造成加工硬化的根本原因是( 位错运动受阻,引起塑性变形抗力增加 )。(15) 滑移的本质是( 位错的运动 )。(16) 变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是( T 再=(0.35~0.4)T 熔 )。 (17) 再结晶后晶粒度的大小主要取决于( 加热温度 )和( 预先变形度 )。(18)在过冷[2]奥氏体等温转变产物中,珠光体和屈氏体的主要相同点是( F+Fe3C 的两相混合 物 ),不同点是 ( 屈氏体的片层间距小 )。(19) 用光学显微镜观察,上贝氏体呈( 羽毛 )状,下贝氏体呈( 黑色针状 )状。(20) 马氏体的显微组织形态主要有( 板条状 )、( 针状 )两种。其中( 板条马氏体 ) 的 韧性较好。(21)钢的淬透性越高,则其 C 曲线的位置越( 靠右 ),说明临界冷却速度越( 小 )(22)马氏体是一种( 铁 )磁相,在磁场中呈现磁性;而奥氏体是一种( 顺 )磁相,在磁 场中无磁性。(23) 球化退火加温温度略高于 Ac1,以便保留较多的( 未溶碳化物粒子 )或较大的奥氏体 中的( 碳浓度分布不均匀 ),促 进球状碳化物的形成。(24)球化退火的主要目的是( 降低硬度 ),它主要适用于( 过共析钢 )钢。(25) 亚共析钢的正常淬火温度范围是( AC3 以上 30+50℃ ),过共析钢的正常淬火温度范 围是( AC1 以上 30+50℃ )。(26) 淬火钢进行回火[3]的目的是( 消除应力 ),回火温度越高,钢的强度与硬度越( 低 )。 (27) 合金元素中,碳化物形成元素有( Mo,W,V,Nb,Ti )。(28) 促进晶粒长大的合金元素有( Mn,P,B )。(29) 除( Co )、( Al )外,几乎所有的合金元素都使 Ms、Mf,点下降,因此淬火后相同碳质量 分数的合金钢与碳钢相比,残余奥氏体( 多 ),使钢的硬度(下降)。(30)一些含有合金元素( Mn,Cr,Ni )的合金钢,容易产生第二类回火脆性,为了消除 第二类回火脆性,可采用( 快冷 )和( 加入 Mo 元素 )。2.3.是非题(1) 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。 ( × )⏺(2) 室温下,金属晶粒越细,则强度越高、塑性越低。 ( × )(3) 在实际金属和合金中,自发生核常常起着优先和主导的作用。 ( × )(4) 当形成树枝状晶体时,枝晶的各次晶轴将具有不同的位向,故结晶后形成的枝晶是 一个多晶体。 ( × )(5) 晶粒度级数的数值越大,晶粒越细。 (√ )(6) 平衡结晶获得的 Ni 质量分数为 20%的 Cu-Ni 合金比 Ni 质量分数为 40%的 Cu-Ni 合金的 硬 度 和 强 度 要 高 。( × )(7)一个合金的室温组织为Ⅱ+(),它由三相组成。 ( × )(8)铁素体的本质是碳在-Fe 中的间隙相。 ( × )(9)20 钢比 T12 钢的碳质量分数要高。 ( × )(10)在退火状态(接近平衡组织)45 钢比 20 钢的塑性和强度都高。 ( × )(11)在铁碳含金平衡结晶过程中,只有碳质量分数为 4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。( × )(12)滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。 (√ )(13)因为 B.C. 晶格与 F.C. 晶格具有相同数量的滑移系,所以两种晶体的塑性变形能力完全 相同。 ( × )(14)孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。 ( × )(15)金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。 ( × )(16)再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 ( × )(17)重结晶退火就是再结晶退火。 ( × )(18)渗碳体的形态不影响奥氏体化形成速度。 ( × )(19)马氏体是碳在-Fe 中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时,体积要收缩。 ( × )⏺(20)当把亚共析钢加热到 Ac1 和 Ac3 之间的温度时,将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织, 在 平 衡 条 件 下 , 其 中 奥 氏 体 的 碳 质 量 分 数 总 是 大 于 钢 的 碳 质 量 分 数 。( × )(21)当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时,细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片 状 珠 光 体 的 奥 氏 体 化 速 度 快 。(√ )(22)当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时,温度越低,其转变产物组织越粗。( × ) (23)在碳钢中,共析钢的淬透性最好。 (√ )(24)高合金钢既具有良好的淬透性,也具有良好的淬硬性。 ( × )(25)经退火后再高温回火的钢,能得到回火索氏体组织,具有良好的综合机械性能。 ( × )(26)调质得到的回火索氏体和正火得到的索氏体形貌相似,渗碳体形态一样。 ( × )(27)在同样淬火条件下,淬透层深度越大,则钢的淬透性越好。 (√ )(28)感应加热过程中,电流频率愈大,电流渗入深度愈小,加热层也愈薄。 (√ )(29)表面淬火既能改变钢的表面组织,也能改善心部的组织和性能。 ( × )(30)所有的合金元素都能提高钢的淬透性。 ( × )(31)合金元素 Mn、Ni、N 可以扩大奥氏体区。 (√ )(32)合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。 ( × )(33)60Si2Mn 钢比 T12 和 40 钢有更好的淬透性和淬硬性。 ( × )(34)所有的合金元素均使 Ms、Mf 下降。 ( × )2.4.选择正确答案 (1)金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将A.越高B.越低C.越接近理论结晶温度D.(2)为细化铸造金属的晶粒,可采用:E.快速浇注F.加变质剂G.以砂型代金属型H.L→()共晶反应时,三相的成分:I.相同J.确定K.不定L.⏺M.(4)共析成分的合金在共析反应 →()刚结束时,其组成相为N.⏺O.+P.Q.(R.)S.⏺T.(5)奥氏体是:U.碳在 Fe 中的间隙固溶体V.碳在-Fe 中的间隙固溶体W.e 中的有限固溶体X.(6)珠光体是一种:Y.单相固溶体Z.两相混合物 c.Fe 与A.[.的化合物B..T10 钢的碳质量分数为:C.].0.1%D.^.1.0%E._.10% (8)铁素体的机械性能特点是F.`.强度高、塑性好、硬度低a.强度低、塑性差、硬度低b.﹛100﹜c.﹛111﹜d.﹛110﹜ (10)体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是e.〈100〉f.〈 111〉g.〈110〉 (11)变形金属再结晶后:h.形成等轴晶,强度增大i.形成柱状晶,塑性下降j.形成柱状晶,强度升高k.形成等轴晶,塑性升高l.(12)奥氏体向珠光体的转变是:m.扩散型转变n.非扩散型转变o.半扩散型转变p.(13)钢经调质处理后获得的组织是:q.回火马氏体r.回火屈氏体s.回火索氏体 (14)共析钢的过冷奥氏体在 550~350~C 的温度区间等温转变时,所形成的组织是t.索氏体u.下贝氏体 c.上贝氏体 d.珠光体v.曲线右移,钢的淬透性将w.降低x.提高y.不改变 d. 降低还是提高不确定z.(16)马氏体的硬度取决于G.(.冷却速度H.|.转变温度I.).碳质量分数 (17)淬硬性好的钢:J.~.具有高的合金元素质量分数K..具有高的碳质量分数L.€.具有低的碳质量分数 (18)对形状复杂,截面变化大的零件进行淬火时,应选用:M..高淬透性钢N.‚.中淬透性钢O.ƒ.低淬透性钢 (19)直径为 10mm 的 40 钢的常规淬火温度大约为:P.„.750°CQ.….850°CR.†.920°CS.‡.(20)直径为 10mm 的 40 钢在常规淬火温度加热后水淬后的显微组织为T.ˆ.马氏体U.‰.铁素体+马氏体V.Š.马氏体+珠光体 (21)完全退火主要适用于W.‹.亚共析钢X.Œ.共析钢Y..过共析钢Z.Ž.⏺[..(22)钢的回火处理是在:..退火后进行].‘.正火后进行^.’.淬火后进行 (23)20 钢的渗碳温度范围是_.“.600~650°C`.”.800~820°Ca.•.900~950°Cb.–.1000~1050°Cc.—.钢中碳质量分数d.˜.冷却介质e.™.钢中合金元素种类和质量分数f.š.钢中碳质量分数g.›.冷却介质h.œ.钢中合金元素种类和质量分数i..2.5 综合分析题j.ž.(3)在实际应用中,细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能,细化晶粒、提高金属材料 使用性能的措施有哪些?k.Ÿ.(4)如果其他条件相同,试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小:l. .①砂模浇注与金属模浇注;m.¡.②变质处理与不变质处理;n.¢.③铸成厚件与铸成薄件;o.£.④浇注时采用震动与不采用震动。 答:(1)金属模浇注晶粒尺寸小于砂模浇注,原因是金属模冷却速度大,过冷度大,核率高。p.¤.(2)变质处理晶粒细小,原因是变质处理增加了非自发形核率,促进形核;q.¥.(3)铸成薄件晶粒细小,原因是薄件散热速度大,增加形核率;r.¦.(4)采用振动晶粒细小,振动打碎粗大枝晶,促进非均匀形核。 (14)金属塑性变形后组织和性能会有什么变化? (26)为什么钢件淬火后一般不直接使用,需要进行回火?s.§.1 以上 30°C,用图 1-4 所示的冷却曲线进行 冷却,试分析其所得到的组织,说明各属于什么热处理方法。t.¨.-单液淬火 M+A’u.©.-分级淬火 M+A’v.ª.T+M+A’ d -等温淬火 下 Bw.«.Sx.¬.P g-等温退火 Py.­.(29)确定下列钢件的退火方法,并指出退火目的及退火后的组织:z.®.①经冷轧后的 15 钢钢板,要求降低硬度;(.¯.ZG35 的铸造齿轮;|.°.③锻造过热的 60 钢锻坯;).±.T12 钢的切削加工性能。~.².760°C、840°C、 1100°C,保温后在水中冷却得到的室温组织。.³.⏺€.´.(32)指出下列工件的淬火温度及回火温度,并说出回火后获得的组织。