金屬材料與熱處理習(xí)題冊答案

1、 金屬材料與熱處理習(xí)題冊答案緒論填空題1 成分 組織 熱處理 性能2 光澤 延展性 導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 合金3 成分 熱處理 性能 性能思考題答：機(jī)械工人所使用的工具、刀、夾、量具以及加工的零件大都是金屬材料，所以了解金屬材料與熱處理的相關(guān)知識。對我們工作中正確合理地使用這些工具；根據(jù)材料特點(diǎn)正確合理地選擇和刃磨刀具幾何參數(shù)；選擇適當(dāng)?shù)那邢饔昧?；正確選擇改善零件工藝性能的方法等都具有非常重要的指導(dǎo)意義。第一章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶填空題1 非晶體 晶體 晶體2 體心立方 面心立方 密排六方 體心立方 面心立方 密排六方3 晶體缺陷 間隙 空位 置代 刃位錯 晶界 亞晶界4 無序 液態(tài) 有序 固態(tài)5 過

2、冷度6 冷卻速度 冷卻速度 低7 形核 長大8 強(qiáng)度 硬度 塑性9 固 一種晶格 另一種晶格10 靜 沖擊 交變11 彈性 塑性 塑性12 材料內(nèi)部 與外力相對抗13 內(nèi)力 不同14 外部形狀 內(nèi)部的結(jié)構(gòu)判斷題123456789101112131415選擇題1 A2C B A3B名詞解釋1答：晶格是假想的反映原子排列規(guī)律的空間格架；晶胞是能夠完整地反映晶體晶格特征的最小幾何單元。2答：只由一個晶粒組成的晶體稱為單晶體；由很多的小晶體組成的晶體稱為多晶體。3答：彈性變形是指外力消除后，能夠恢復(fù)的變形；塑性變形是指外力消除后，無法恢復(fù)的永久性的變形。4答：材料在受到外部載荷作用時，為保持其不變形，

3、在材料內(nèi)部產(chǎn)生的一種與外力相對抗的力，稱為內(nèi)力；單位面積上所受的內(nèi)力就稱為應(yīng)力思考與練習(xí)1 冷卻曲線上有一段水平線，是說明在這一時間段中溫度是恒定的。結(jié)晶實際上是原子由一個高能量級向一個較低的能量級轉(zhuǎn)化的過程，所以在結(jié)晶時會放出一定的結(jié)晶潛熱，結(jié)晶潛熱使正在結(jié)晶的金屬處于一種動態(tài)的熱平衡，所以純金屬結(jié)晶是在恒溫下進(jìn)行的。2生產(chǎn)中常用的細(xì)化晶粒的方法有：增加過冷度、采用變質(zhì)處理和采用變質(zhì)處理等。金屬結(jié)晶后，一般是晶粒愈細(xì)，強(qiáng)度、硬度愈高，塑性、韌性也愈好，所以控制材料的晶粒大小具有重要的實際意義。3（1）金屬模澆鑄的晶粒小于砂型澆鑄的晶粒 （2）鑄成薄件的晶粒小于鑄成厚件的晶粒 （3）澆鑄時采用

4、振動的晶粒小于不采用振動的晶粒4味精、冰糖、云母、食鹽及各類金屬均是晶體。5（略）6反復(fù)彎折處逐漸變硬，彎折越來越困難直至斷裂。原因是反復(fù)彎折使鐵絲局部塑性變形量增大，產(chǎn)生了變形強(qiáng)化的現(xiàn)象。7有。因為切削加工中切屑分離的過程，實際上是刀具與被切削工件之間發(fā)生強(qiáng)烈擠壓和摩擦的過程，在這一過程中，已加工表面和切屑都會發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。切屑產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象會變得難以排出，已加工表面產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象會使后續(xù)加工變得困難。第二章金屬的性能填空題1物理性能 化學(xué)性能 力學(xué)性能 鑄造性能 鍛造性能 焊接性能 切削加工性能 熱處理性能2靜 塑性變形 斷裂3屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度ReL Rm4屈服強(qiáng)度

5、（ReL） 條件屈服強(qiáng)度（Rp0.2）531400N 53000N6永久性變形 伸長率（A） 斷面收縮率（Z）758% 76%85 硬質(zhì)合金7355.25 1015 布氏 5009沖擊10ReL Rm HRC A Z k R 1判斷題1234567891011121314選擇題1B2C 3B4C5A名詞解釋1 衡量材料抵抗塑性變形能力的指標(biāo)。2 衡量材料抵抗斷裂能力的指標(biāo)。3 材料抵抗局部變形特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。4 金屬材料適應(yīng)不同加工工藝方法的能力。思考與練習(xí)1（略）2材料常用硬度測量法硬度值符號鋁合金半成品布氏硬度或洛氏硬度B標(biāo)尺HBW或HRB一般淬火鋼洛氏硬度C標(biāo)尺HRC鑄

6、鐵布氏硬度HBW表面氮化層維氏硬度HV3解：因是環(huán)形鏈條，故鏈條的截面積 S0=2（d2/4）=2(3.14202/4)=628(mm2) Fm= RmS0=300628=188400 (N) 由此可知該該鏈條能承受的最大載荷是188400N。4答：自行車的中軸在工作時主要受扭轉(zhuǎn)載荷和交變載荷，故所用材料需要較高的硬度和強(qiáng)度；而自行車的鏈盒需要通過沖壓成形故所用材料需要較好的塑性和韌性。 5答：由于齒輪在工作時受交變載荷，而車床導(dǎo)軌所受為靜載荷。故齒輪容易發(fā)生疲勞破壞。第三章 鐵碳合金填空題1其它金屬 非金屬金 屬特性2相3固溶體 金屬化合物 混合物4間隙固溶體 置換固溶體5相互作用 金屬特性

7、 熔點(diǎn) 硬度 脆性6鐵素體 奧氏體 滲碳體珠光體 萊氏體7鐵素體 奧氏體8塑性 韌性 強(qiáng)度 硬度9鐵素體 奧氏體 滲碳體 珠光體 萊氏體102.11% 0.77%11成分 狀態(tài) 組織 溫度12F A Fe3C P Ld Ld130.0218%2.11% 亞共析鋼溫 鐵素體 珠光體 共析鋼 珠光體 過共析鋼 珠光體 二次滲碳體14鐵素體 滲碳體15奧氏體 滲碳體 奧氏體 珠光體 珠光體 滲碳體 低溫萊氏體162.11% 特意加入的17硅 錳 硫 磷 硅 錳 硫 磷180.25% 0.25%0.6% 0.6%19結(jié)構(gòu)鋼 中碳鋼 優(yōu)質(zhì)鋼20工具 高碳 高級優(yōu)質(zhì)判斷題12345678910111213

8、14151617181920選擇題1B2A 3C4B5C6C7B8B9C10C A B11C12C D B13A14B15A16AB17C18A C B19A C B20C名詞解釋：1共晶轉(zhuǎn)變與共析轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變是指結(jié)晶時由液相中同時結(jié)晶出兩種不同的固相；共析轉(zhuǎn)變則是由一個固相中同時析出兩種不同的固相。2固溶強(qiáng)化與加工硬化在固溶體形成過程中，溶質(zhì)原子溶入后都會使溶劑晶格發(fā)生畸變，從而使合金對變形的抗力增加，而使金屬材料強(qiáng)度、硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化；冷塑性變形時使晶粒的外形發(fā)生變化外，還會使晶粒內(nèi)部的位錯密度增加，晶格畸變加劇，從而使金屬隨著變形量的增加，使其強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性下降。

9、這種現(xiàn)象稱為“形變強(qiáng)化”或“加工硬化”。308F脫氧狀態(tài)不完全（沸騰鋼）含碳量為0.08% 的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。445含碳量為0.45% 的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。565Mn含碳量為0.65% 具有較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。6T12A含碳量為1.2%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。7ZG340640屈服強(qiáng)度不小于340MP，抗拉強(qiáng)度不小于640MP的鑄鋼。8Q235AF屈服強(qiáng)度不小于235MP，質(zhì)量等級為A級，脫氧狀態(tài)不完全（沸騰鋼）的碳素結(jié)構(gòu)鋼。思考與練習(xí)1（略）2特性點(diǎn)含義溫度（）含碳量（%）A純鐵的熔點(diǎn)15380E碳在Fe中的最大溶解度點(diǎn)11482.11G純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)FeFe9120C共晶點(diǎn)，LC

10、 （A+Fe3C）11484.3S共析點(diǎn)AS（F+ Fe3C）7270.77D滲碳體的熔點(diǎn)12276.69特性線含義ACD液相線此線之上為液相區(qū)域，線上點(diǎn)為對應(yīng)成分合金結(jié)晶時的開始溫度。ECF共晶線，LC （A+Fe3C）PSK共析線，亦稱A1線。AS（F+ Fe3C）AECF固相線此線之下為固相區(qū)域，線上點(diǎn)為對應(yīng)成分合金的結(jié)晶終了溫度。GS亦稱A3線。冷卻時從不同含碳量的奧氏體中析出鐵素體的開始線。ES亦稱Acm線。碳在Fe中的溶解度曲線。3（1）由相圖可知，隨含碳量增加鋼中的硬質(zhì)相滲碳體的比例隨之增加，所以1%的鐵碳合金比含碳量0.5 %的鐵碳合金硬度高。（2）由相圖可知，當(dāng)把鋼加熱到10

11、001250，其組織恰好處于單一的奧氏體狀態(tài)，此時鋼材的塑性好，塑性抗力小，所以最適合進(jìn)行鍛軋加工。（3）由相圖可知，靠近共晶成分的鐵碳合金的結(jié)晶溫度區(qū)間較小，結(jié)晶溫度最低。所以流動性好，且結(jié)晶時不易出現(xiàn)偏析現(xiàn)象。4不能。因為它們的工作性質(zhì)不同，受力情況有很大不同它們的加工工藝也不同。所以必須選擇性能不同的材料制造。5因為白口鑄鐵中的基本相主要是滲碳體，又硬又脆很難進(jìn)行切削加工。所以一般不能直接作為機(jī)加工零件的材料，但鑄造犁、鏵等農(nóng)具則可以很好的利用其硬度高耐用磨性好的這一優(yōu)點(diǎn)。第四章 鋼的熱處理填空題1 固態(tài)加熱 保溫 冷卻 組織結(jié)構(gòu) 鐵具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變2 退火 正火 淬火 回火 表面淬火

12、表面化學(xué)熱處理3 形成 晶粒長大4 加熱溫度 保溫時間5 珠光體型 貝氏體型 馬氏體型6 溫度越低或過冷度越大 抗力 強(qiáng)度 硬度 7 上貝氏體 下貝氏體 下貝氏體8 170230HBW 正火 球化退火9 臨界冷卻速度V臨 Mf 殘余奧氏體10 針狀 硬度高而脆性大 板條狀 強(qiáng)度 韌性 含碳量 含碳量11 油 水 鹽水 堿水 增加 水 油12 單液淬火法、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級淬火貝氏體等溫淬火13 鐵的晶格 碳原子的擴(kuò)散 碳 -Fe 間隙固溶體14 氧化與脫碳、過熱和過燒、變形與開裂、硬度不足與節(jié)軟點(diǎn)15 回火處理 穩(wěn)定組織 消除內(nèi)應(yīng)力16 強(qiáng)度、硬度 塑性、韌性 低溫回火、中溫回火 高溫回火

13、 17 淬火+高溫回火 綜合力學(xué)性能18 火焰加熱表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火 電接觸表面加熱淬火 激光加熱表面淬火19 分解 吸收 擴(kuò)散 表面滲碳 表面滲氮 表面碳氮共滲20 為預(yù)備熱處理 最終熱處理選擇題1C2B 3A4B？5C6B7A8C9A10B11B12C13C？14C B15D B16C17C？18C19A20B判斷題123456789101112131415161718192021名詞解釋1答：碳在Fe中的過飽和固溶體，稱為馬氏體。2答：冷卻到A1線以下而又尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體稱為過冷奧氏體；馬氏體轉(zhuǎn)變不能完全進(jìn)行到底，冷卻到MS線以下轉(zhuǎn)變停止時仍未能轉(zhuǎn)變的奧氏體稱為殘余奧氏體。3答：

14、退火是指將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝；正火是指將鋼加熱到C3或ccm以上3050,保溫適當(dāng)?shù)臅r間后,在空氣中冷卻的工藝方法。4答：將鋼件加熱到c3或c1 以上的適當(dāng)溫度，經(jīng)保溫后快速冷卻（冷卻速度大于 v臨），以獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火；而將淬火后的鋼重新加熱到c1點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。5答：淬透性是指在規(guī)定條件下，鋼在淬火冷卻時獲得馬氏體組織深度的能力；而淬硬性是指鋼在理想的淬火條件下，獲得馬氏體后所能達(dá)到的最高硬度。6答：鋼的滲碳是指將鋼件置于滲碳介質(zhì)中加熱并保溫，使碳原子滲入工

15、件表層的化學(xué)熱處理工藝，其目的是提高鋼件表層的含碳量；在一定溫度下，使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝稱為滲氮。滲氮的目的是提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強(qiáng)度。思考題1答：用工具鋼制造的麻花鉆通常是通過淬火加低溫回火來達(dá)到其高硬度高耐磨性的，若刃磨時不及時冷卻，當(dāng)溫度過高時就會失去硬度（退火）。2答：可通過完全退火改善其塑性后再進(jìn)行成形工序，或邊加熱邊彎形的方法，以避免因彎折成形時產(chǎn)生加工硬化而出現(xiàn)裂紋。3答：可通過正火的方法來消除應(yīng)力、降低硬度改善切削加工性能。4答：軋制后應(yīng)對毛坯進(jìn)行正火+球化退火的熱理，以消除網(wǎng)狀滲碳體、降低材料硬度，以便于后續(xù)的機(jī)加工序的進(jìn)行；機(jī)加成形后

16、再通過整體加熱，刃部浸入淬火介質(zhì)進(jìn)行局部淬火+低溫回火的方法來滿足這一要求。第四章 合金鋼填空題1 強(qiáng)化鐵素體 形成碳化物 細(xì)化晶粒 提高鋼的淬透性 提鋼的高回火穩(wěn)定性2 鈷 穩(wěn)定性 右 臨界冷卻速度 淬透性3 金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼 特殊性能鋼 合金合金滲碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼 合金彈簧鋼 滾動軸承鋼4 熱軋 退火正火 結(jié)構(gòu)件5 滲碳+淬火+低溫回火 耐疲勞性 沖擊載荷6 受力復(fù)雜 良好綜合力學(xué)性能7 工具 耐磨8 球化退火 淬火+低溫回火9 刃具鋼 模具鋼 量具鋼10 CrWMn 低速刀具11 紅硬性 切削速度較高 形狀復(fù)雜12 冷作模具鋼 熱作模具鋼13 硬度 耐磨性 耐蝕性14 鉻 鉻鎳 鉻錳

17、 馬氏體 鐵素體 奧氏體15 沖擊 硬化選擇題1B2C 3A4A5A6B7A B C G K D E H F I J A K B C D E F I8B G E F C A D9A E B C D10B判斷題123456789101112131415名詞解釋1 答：屈服強(qiáng)度不小于460MP的低合金高強(qiáng)度鋼。2 答：含碳量為0.2%，Cr、Mn、Ti含量均小于1.5%的合金滲碳鋼。3 答：含碳量為0.4%，含Cr量小于1.5%合金調(diào)質(zhì)鋼。4 答：含碳量為0.5%，Cr、V含量均小于1.5%的合金彈簧鋼。5 答：含碳量1%以上，含Cr量為1.5%的合金滾動軸承鋼。6 答：含碳量1%以上，Cr、W、

18、 Mn含量均小于1.5%的低合金刃具鋼。7 答：含6%W、5% Mo、4% Cr以及2%V的高速鋼。8 答：含碳量1%以上，含12% Cr的大型冷作模具專用鋼。9 答：含碳量0.1%，含13% Cr的鉻不銹鋼。10 答：含錳量為13%的耐磨鋼。思考題：1 類 別含碳量典型牌號最終熱處理方法主要用途合金合金滲碳鋼0.100.2520CrMnTi淬火+低溫回火變速齒輪、凸輪合金調(diào)質(zhì)鋼0.250.5040Cr淬火+高溫回火主軸等復(fù)雜受力件合金彈簧鋼0.450.7060SiMn淬火+中溫回火彈簧等彈性零件滾動軸承鋼0.951.15GCr15淬火+低溫回火滾動軸承高速鋼0.71.50W18Cr4V高溫淬

19、火+多次高溫回火銑刀、拉刀等切削速度較高、形狀較復(fù)雜的刀具熱作模具鋼0.30.65CrMnMo淬火+中溫回火制造熱鍛模耐磨鋼0.9%1.4%ZGMn13水韌處理履帶等在強(qiáng)烈沖擊載荷作用下工作的零件2答：1Cr18Ni9Ti為奧氏體型不銹鋼，具有搞磁性。所以只要磁鐵即可容易地將兩種不同材料的零件分開。 第六章 鑄鐵填空題1 大于2.11 滲碳體 石墨2 石墨化 奧氏體 滲碳體 滲碳體3 基體 形態(tài) 數(shù)量 大小4 石墨 連續(xù)性 鑄造性能 切削加工性能 消音 減震 耐壓 耐磨5 灰口鑄鐵 白口鑄鐵 麻口鑄鐵 灰 可鍛 團(tuán)絮 球墨 球狀 蠕墨 蠕蟲6 澆鑄成白口鑄鐵 石墨化退火7 基體的組織 石墨 數(shù)

20、量 形態(tài) 分布8 球墨鑄鐵 割裂作用 熱處理選擇題1B2BAC 3ABC4A判斷題12345678910名詞解釋1 答：最小抗拉強(qiáng)度數(shù)值為250MP的灰鑄鐵。2 答：最小抗拉強(qiáng)度數(shù)值為350MP，最小伸長率為10%的黑心可鍛鑄鐵。 3 答：最小抗拉強(qiáng)度數(shù)值為500MP，最小伸長率為4%的珠光體可鍛鑄鐵。4 答：最小抗拉強(qiáng)度數(shù)值為600MP，最小伸長率為4%的球墨鑄鐵。思考題1 答：鑄鐵中的碳以石墨的形式析出的過程稱為石墨化。影響鑄鐵石墨化的因素主要是鑄鐵的成份和冷卻速度，通常鑄鐵中碳、硅含量越高，往往其內(nèi)部析出的石墨量就越多，石墨片也越大；冷卻速度越緩慢，就越有利于擴(kuò)散，使石墨析出的越大、越充分。2 答：由于鑄鐵鍋通常較薄，鑄后冷卻較快，這樣新買的鑄鐵鍋其組織往往為白口鑄鐵的組織，硬而脆所以炒菜時聲音特別刺耳；但用了一段時間后，由于長時間在高溫下加熱保溫，其組織中的滲碳體逐漸分解析出團(tuán)絮狀石墨，從而變成了可鍛鑄鐵，硬度降低了韌性提高了。所以炒菜時的聲音也就不再那么樣刺耳了。3 答：灰鑄鐵中含有大量片狀的石墨，這些松軟的石墨像微小的裂紋割裂了基體，破壞了基體的連續(xù)性，所以切削灰鑄鐵毛坯的工件時不會產(chǎn)生連續(xù)的帶狀或節(jié)狀切屑，而是產(chǎn)生崩碎切屑。這樣大大減