拉伸可提高聚合物结晶能力。A. 正确B. 错误

一从动齿轮，用20CrMnTi钢制造，使用一段时间后严重磨损，齿已磨光，见图3.6.2。从齿轮A、B、C三点取样进行化学、金相和硬度分析，结果如下： A点碳含量1.0%组织 S+6 碳化物硬度30HR C-|||-B点碳含量0.8%组织S硬度26HRC-|||-C点碳含量0.2%组织 F+S 硬度86HRB A点：碳含量1.0%，组织：S+碳化物，硬度30HRC； B点：碳含量0.8%，组织：S，硬度26HRC； C点：碳含量0.2%，组织：F+S，硬度86HRB； 据查，齿轮的制造工艺是：锻造→正火→机加工→渗碳→预冷淬火→低温回火→磨加工，并且与该齿轮同批加工的其他齿轮没有这种情况。试分析该齿轮失效的原因。A点碳含量1.0%组织 S+6 碳化物硬度30HR C-|||-B点碳含量0.8%组织S硬度26HRC-|||-C点碳含量0.2%组织 F+S 硬度86HRB

[单选] 脱氧更彻底，性能最好的是（）。A. 沸腾钢B. 镇静钢C. 半镇静钢D. 特殊镇静钢

下面哪些形态的材料可以作为3D打印的材料?A. 液态B. 膜C. 粉末

金属材料组织和性能的控制2.2.填空题(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(△T)。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△T→△T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+(),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A和A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M、M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 L→(△T)共晶反应时,三相的成分: 相同 确定 不定 (4)共析成分的合金在共析反应△T→(△T)刚结束时,其组成相为 △T +△T △T (△T) (5)奥氏体是: 碳在△T中的间隙固溶体 碳在△T-Fe中的间隙固溶体 e中的有限固溶体 (6)珠光体是一种: 单相固溶体 两相混合物 Fe与C的化合物 T10钢的碳质量分数为: 0.1% 1.0% 10% (8)铁素体的机械性能特点是 强度高、塑性好、硬度低 强度低、塑性差、硬度低 强度低、塑性好、硬度低 (9)面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是 ﹛100﹜ ﹛111﹜ ﹛110﹜ (10)体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是 〈100〉 〈111〉 〈110〉 (11)变形金属再结晶后: 形成等轴晶,强度增大 形成柱状晶,塑性下降 形成柱状晶,强度升高 d.形成等轴晶,塑性升高 (12)奥氏体向珠光体的转变是: 扩散型转变 非扩散型转变 半扩散型转变 (13)钢经调质处理后获得的组织是: 回火马氏体 回火屈氏体 c.回火索氏体 的温度区间等温转变时,所形成的组织是 索氏体 下贝氏体 上贝氏体 d.珠光体 曲线右移,钢的淬透性将 降低 提高 不改变 d. 降低还是提高不确定 (16)马氏体的硬度取决于 冷却速度 转变温度 碳质量分数 (17)淬硬性好的钢: 具有高的合金元素质量分数 具有高的碳质量分数 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: 高淬透性钢 中淬透性钢 低淬透性钢 (19)直径为10mm的40钢的常规淬火温度大约为: 750°C 850°C 920°C (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 马氏体 铁素体+马氏体 马氏体+珠光体 (21)完全退火主要适用于 亚共析钢 共析钢 过共析钢 (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°C 1000~1050°C (24)钢的淬透性主要取决于: 钢中碳质量分数 冷却介质 钢中合金元素种类和质量分数 (25)钢的淬硬性主要取决于: 钢中碳质量分数 冷却介质 钢中合金元素种类和质量分数 2.5综合分析题 (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? (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: ①砂模浇注与金属模浇注; ②变质处理与不变质处理; ③铸成厚件与铸成薄件; 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。 (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; (3)铸成薄件晶粒细小,原因是薄件散热速度大,增加形核率; (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? 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。 -单液淬火 M+A’ M+A’ T+M+A’ S P P (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: 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。 答:(1)再结晶退火 (2)扩散退火 (3)完全退火 (4)球化退火 760°C、840°C、 ,保温后在水中冷却得到的室温组织。 (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。 ①45钢小轴(要求综合机械性能好); ②60钢弹簧; T12钢锉刀。 C3+30~50 ℃ 高温回火 回火S C3+30~50 ℃ 中温回火 回火T C1+30~50 ℃ 低温回火 回火M (36)试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理。 T10钢制造形状简单的车刀,其工艺路线为: 锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工 ①写出其中热处理工序的名称及作用。 ②制定最终热处理(磨加工前的热处理)的工艺规范,并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。 答:1) 热处理名称:球化退火 M+Fe3C+A’ 3.2填空题 (1)20是( 碳素结构 )钢,可制造( 轴,销 )。 T12是( 碳素工具 )钢,可制造( 扳牙,丝锥 )。

11. 按照基质的组成成分,可以分为( ) A. 无机基质和有机基质B. 活性基质和惰性基质C. 天然基质和人工合成基质

230．低碳钢由于结晶区间不大，所以()不严重。A. 层状偏析B. 区域偏析C. 显微偏析D. 火口偏析

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。

亚共析钢在缓慢冷却过程中,首先从奥氏体中析出的是()。A. 铁素体B. 珠光体C. 渗碳体

晶体中的空位、自填隙、杂质都对杂质扩散有影响，其中空位对P、B等慢扩散杂质的影响最大。A. 正确B. 错误