常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)

1、第二章作業(yè)2 1常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種它們的原子排列和晶格常數(shù)有什么特點(diǎn)V、 Mg、Zn各屬何種結(jié)構(gòu)答：常見(jiàn)晶體結(jié)構(gòu)有3種：體心立方：一Fe、Cr、V面心立 方： 一Fe、Al、Cu、Ni 密排六方：Mg、Zn Fe、一Fe、Al、Cu、Ni、Cr、2 7 為 何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性答：因?yàn)閱尉w內(nèi)各個(gè) 方向上原子排列密度不同，造成原子間結(jié)合力不同，因而表現(xiàn)出各向異性；而多晶體是由很 多個(gè)單晶體所組成，它在各個(gè)方向上的力相互抵消平衡，因而表現(xiàn)各向同性。第三章作業(yè) 32如果其它條件相同，試比較在下列鑄造條件下，所得鑄件晶粒的大??；金屬模澆注 與砂模澆注；高

2、溫澆注與低溫澆注；鑄成薄壁件與鑄成厚壁件；澆注時(shí)采用振動(dòng) 與不采用振動(dòng)；厚大鑄件的表面部分與中心部分。答：晶粒大?。航饘倌沧⒌木Я?小低溫澆注的晶粒小鑄成薄壁件的晶粒小采用振動(dòng)的晶粒小厚大鑄件表面部 分的晶粒小第四章作業(yè)44在常溫下為什么細(xì)晶粒金屬?gòu)?qiáng)度高，且塑性、韌性也好試用 多晶體塑性變形的特點(diǎn)予以解釋。答：晶粒細(xì)小而均勻，不僅常溫下強(qiáng)度較高，而且塑性 和韌性也較好，即強(qiáng)韌性好。原因是：（1）強(qiáng)度高：Hall-Petch公式。晶界越多，越難 滑移。（2）塑性好：晶粒越多，變形均勻而分散，減少應(yīng)力集中。（3）韌性好：晶粒越 細(xì)，晶界越曲折，裂紋越不易傳播。46生產(chǎn)中加工長(zhǎng)的精密細(xì)杠（或軸）時(shí)

3、，常在半精 加工后，將將絲杠吊掛起來(lái)并用木錘沿全長(zhǎng)輕擊幾遍在吊掛715天，然后再精加工。試解 釋這樣做的目的及其原因答：這叫時(shí)效處理一般是在工件熱處理之后進(jìn)行原因用木錘輕擊 是為了盡快消除工件內(nèi)部應(yīng)力減少成品形變應(yīng)力吊起來(lái)，是細(xì)長(zhǎng)工件的一種存放形式吊個(gè) 7天，讓工件釋放應(yīng)力的時(shí)間，軸越粗放的時(shí)間越長(zhǎng)。48鎢在1000C變形加工，錫在 室溫下變形加工，請(qǐng)說(shuō)明它們是熱加工還是冷加工（鎢熔點(diǎn)是3410C,錫熔點(diǎn)是232C）答： W、Sn 的最低再結(jié)晶溫度分別為：TR（W）二（X（3410+273）273 二（12001568）（C） 1000C TR（Sn）二（X（232+273）273 二（-71

4、-20）（C） V25C 所以 W 在 1000C 時(shí)為冷加工，Sn在室溫下為熱加工49用下列三種方法制造齒輪，哪一種比較理想為什 么（1）用厚鋼板切出圓餅，再加工成齒輪；（2）由粗鋼棒切下圓餅，再加工成齒輪；（3） 由圓棒鍛成圓餅，再加工成齒輪。答：齒輪的材料、加工與加工工藝有一定的原則，同時(shí) 也要根據(jù)實(shí)際情況具體而定，總的原則是滿足使用要求；加工便當(dāng)；性價(jià)比最佳。對(duì)齒輪 而言，要看是干什么用的齒輪，對(duì)于精度要求不高的，使用頻率不高，強(qiáng)度也沒(méi)什么要求的， 方法1、2都可以，用方法3反倒是畫(huà)蛇添足了。對(duì)于精密傳動(dòng)齒輪和高速運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪及對(duì) 強(qiáng)度和可靠性要求高的齒輪，方法3就是合理的。經(jīng)過(guò)鍛造的齒坯

5、，金屬內(nèi)部晶粒更加細(xì) 化，內(nèi)應(yīng)力均勻，材料的雜質(zhì)更少，相對(duì)材料的強(qiáng)度也有所提高，經(jīng)過(guò)鍛造的毛坯加工的齒 輪精度穩(wěn)定，強(qiáng)度更好。410用一冷拔鋼絲繩吊裝一大型工件入爐，并隨工件一起加熱 到1000C，保溫后再次吊裝工件時(shí)鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析原因答：由于冷拔鋼絲在生 產(chǎn)過(guò)程中受到擠壓作用產(chǎn)生了加工硬化使鋼絲本身具有一定的強(qiáng)度和硬度，那么再吊重物時(shí) 才有足夠的強(qiáng)度，當(dāng)將鋼絲繩和工件放置在1000C爐內(nèi)進(jìn)行加熱和保溫后，等于對(duì)鋼絲繩 進(jìn)行了回復(fù)和再結(jié)晶處理，所以使鋼絲繩的性能大大下降，所以再吊重物時(shí)發(fā)生斷裂。4 11在室溫下對(duì)鉛板進(jìn)行彎折，越彎越硬，而稍隔一段時(shí)間再行彎折，鉛板又像最初一樣 柔軟這是

6、什么原因答：鉛板在室溫下的加工屬于熱加工，加工硬化的同時(shí)伴隨回復(fù)和再 結(jié)晶過(guò)程。越彎越硬是由于位錯(cuò)大量增加而引起的加工硬化造成，而過(guò)一段時(shí)間又會(huì)變軟 是因?yàn)槭覝貙?duì)于鉛已經(jīng)是再結(jié)晶溫度以上，所以伴隨著回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程，等軸的沒(méi)有變形 晶粒取代了變形晶粒，硬度和塑性又恢復(fù)到了未變形之前。第五章作業(yè)5 3 一次滲碳體、 二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體異同答：一次滲碳體：由液相中直接 析出來(lái)的滲碳體稱為一次滲碳體。二次滲碳體：從A中析出的滲碳體稱為二次滲碳體。三 次滲碳體：從F中析出的滲碳體稱為三次滲碳體共晶滲碳體：經(jīng)共晶反應(yīng)生成的滲碳體即 萊氏體中的滲碳體稱為共晶滲碳體共析滲碳體：經(jīng)

7、共析反應(yīng)生成的滲碳體即珠光體中的滲 碳體稱為共析滲碳體組織形狀不同，對(duì)基體的影響不同。共同點(diǎn)同屬于一個(gè)相，晶體結(jié) 構(gòu)相同，化學(xué)成分相同。54根據(jù)Fe-Fe3C相圖計(jì)算，室溫下，分別為和的鋼中 組織組成物的相對(duì)量。答：（1） =% P%=% P%=26% , F%=74% （2） =% P%+（-P%）二% P%二% ,Fe3CII%二% 55某倉(cāng)庫(kù)中積壓了許多退火狀態(tài)的碳鋼，由于鋼材混雜不知其化學(xué) 成分，現(xiàn)找出一根，經(jīng)金相分析后發(fā)現(xiàn)組織為珠光體和鐵素體，其中珠光體占75%。問(wèn)此 鋼的碳含量大約為多少答：=P% = 75%X% = % 56現(xiàn)有形狀、尺寸完全相同的四 塊平衡狀態(tài)的鐵碳合金，它們的

8、碳含量分別為Wc=%, Wc=%, Wc=, Wc=%的合金。根據(jù)你 所學(xué)的知識(shí)，可有哪些方法區(qū)別它們答：測(cè)量四塊合金的硬度，其硬度隨含碳量增加而升 高。觀察四塊合金的金相，和的合金均為亞共析鋼，其組織為珠光體+鐵素體，珠光體 的量隨含碳量增加而增加；的合金為過(guò)共析鋼，其組織為珠光體+二次滲碳體；%的合金為 亞共晶白口鐵，其組織為珠光體+二次滲碳體+低溫萊氏體。觀察四塊合金與砂輪磨出的火 花，隨著含碳量的增加，流線數(shù)量和爆花數(shù)量都急劇增多，碳含量超過(guò)以后，增多的趨勢(shì) 逐漸緩和。57根據(jù)鐵碳相圖解釋下列現(xiàn)象：1）含碳量的鋼比含碳量的鋼硬度高； 2）在室溫平衡狀態(tài)下，含碳量為的鋼比含碳量為的鋼強(qiáng)度

9、高；3）室溫下萊氏體比珠光 體塑性差；答：1）含碳量的鋼比含碳量的鋼硬度高；鋼由較軟的鐵素體和較硬的滲 碳體組成，隨著含碳量的提高，鋼中滲碳體的量提高，因此硬度提高。2）在室溫平衡狀態(tài) 下，含碳量為的鋼比含碳量為的鋼強(qiáng)度高；鋼的強(qiáng)度是典型的對(duì)組織敏感的性能指標(biāo)， 細(xì)密相間的兩相組織珠光體具有較高的強(qiáng)度，因此提高珠光體的比例可改善鋼的強(qiáng)度，而 連續(xù)分布在原奧氏體晶界上的二次滲碳體將降低鋼的強(qiáng)度。的鋼中珠光體的比例高于% 的鋼，同時(shí)的鋼含有更多的二次滲碳體，故的鋼比的鋼強(qiáng)度高。3）室溫下萊氏體 比珠光體塑性差；室溫下萊氏體Fe3C+P,即珠光體分布滲碳體相的基底上，而滲碳體基底 的脆性極大，萊氏體

10、表現(xiàn)為脆性的，幾乎不能塑性變形。第六章作業(yè)61解釋下列名詞： 1）奧氏體的起始晶粒度實(shí)際晶粒度本質(zhì)晶粒度；答：（1）起始晶粒度：是指在臨界 溫度以上，奧氏體形成剛剛完成，其晶粒邊界剛剛接觸時(shí)的晶粒大小。（2）實(shí)際晶粒度： 是指在某一具體的熱處理加熱條件下所得到的晶粒尺寸。（3）本質(zhì)晶粒度：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn) 方法，在93010C保溫足夠時(shí)間（3-8小時(shí)）后測(cè)定的鋼中晶粒的大小。2）珠光體、索 氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體；答：珠光體：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。索氏體： 在650600C溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。屈氏體：在600550C溫度范圍內(nèi)形 成片層極細(xì)的珠光體。貝氏體：過(guò)飽和的鐵素體和

11、滲碳體組成的混合物。馬氏體：碳在 a-Fe中的過(guò)飽和固溶體。答：奧氏體：碳在Y Fe中形成的間隙固溶體.3）過(guò)冷奧氏 體、奧氏體、殘余奧氏體；過(guò)冷奧氏體：處于臨界點(diǎn)以下的不穩(wěn)定的將要發(fā)生分解的奧氏 體稱為過(guò)冷奧氏體。殘余奧氏體：M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體。4）淬火、回火、退火、 正火、冷處理、時(shí)效處理（尺寸穩(wěn)定處理）；答：退火：將工件加熱到臨界點(diǎn)以上或在臨 界點(diǎn)以下某一溫度保溫一定時(shí)間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷、坑冷、灰冷）進(jìn)行冷卻 的一種操作。正火：將工件加熱到Ac3或Accm以上3080C，保溫后從爐中取出在空 氣中冷卻。淬火：將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上3050C,保溫一定時(shí)間，然后

12、快速冷 卻（一般為油冷或水冷），從而得馬氏體的一種操作?；鼗穑簩⒋慊痄撝匦录訜岬紸1點(diǎn) 以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間后，冷卻到室溫的一種操作。冷處理：把冷到室溫的淬火 鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻，以減少殘余奧氏體的操作。時(shí)效處理：為使二次淬火層的組織 穩(wěn)定，在110150C經(jīng)過(guò)636小時(shí)的人工時(shí)效處理，以使組織穩(wěn)定。5）淬火臨界冷卻速 度（Vk），淬透性，淬硬性；答：淬火臨界冷卻速度（Vk）:淬火時(shí)獲得全部馬氏體組織 的最小冷卻速度。淬透性：鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小的能力。淬硬性：鋼在淬火后 獲得馬氏體的最高硬度。6）再結(jié)晶、重結(jié)晶；答：再結(jié)晶：金屬材料加熱到較高的溫度 時(shí)，原子具有較大的活動(dòng)

13、能力，使晶粒的外形開(kāi)始變化。從破碎拉長(zhǎng)的晶粒變成新的等軸 晶粒。和變形前的晶粒形狀相似，晶格類(lèi)型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。重結(jié)晶： 由于溫度變化，引起晶體重新形核、長(zhǎng)大，發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變，稱為重結(jié)晶。7）調(diào)質(zhì)處 理、變質(zhì)處理。答：調(diào)質(zhì)處理：淬火后的高溫回火。變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意 加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大 大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。6-2如下圖所示，T12鋼加熱到Ac1以上，用 圖示的各種方法冷卻，分析各自得到的組織。答：a水中淬火b分級(jí)淬火c油中淬火d 等溫淬火e正火f完全退火g等溫退火M + Fe3C M+

14、Fe3C M+T + Fe3C B下+ Fe3C S+ Fe3CP+Fe3CP+Fe3C6-4將同一棒料上切割下來(lái)的4快45鋼試樣，同時(shí)加熱到850C, 然后分別在水、油、爐、空氣中冷卻，說(shuō)明：各是何種熱處理工藝各獲得什么組織排列一 下硬度的大小順序。答：（1）水冷：淬火M 油冷：淬火M+T 爐冷：退火P+F 空冷：正火S+F硬度順序：（1）（2） （4） （3） 6-5殘留奧氏體對(duì)鋼淬火后的性能有何 影響用什么方法可以減少殘留奧氏體的數(shù)量答：殘留奧氏體不僅降低了淬火鋼的硬度和耐 磨性，而且在工件的長(zhǎng)期使用過(guò)程中，殘留奧氏體還會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，使工件形狀尺寸變化，降 低工件尺寸精度。用“冷處理”可以

15、減少殘留奧氏體的數(shù)量。6-7甲，乙兩廠生產(chǎn)同一 批零件，材料均選45鋼，硬度要求為2202250HBW。甲廠采用正火，乙廠采用調(diào)質(zhì)，都 達(dá)到硬度要求。試分析甲，乙兩廠產(chǎn)品的組織和性能的差別。答：甲廠采用正火：獲得細(xì) 珠光體，正火消除中碳鋼經(jīng)熱加工后產(chǎn)生的組織缺陷，塑性基本不降低。乙廠采用調(diào)質(zhì)： 獲得回火索氏體，強(qiáng)度、硬度、耐磨性降低。大幅度提高了塑性、韌性，得到較好的綜合力 學(xué)性能的鋼。6-9倉(cāng)庫(kù)中有45鋼、38CrMoAlA鋼和20CrMnTi鋼，它們都可以用來(lái)制造 齒輪，為了滿足齒輪的使用要求，問(wèn)各應(yīng)進(jìn)行何種熱處理并比較它們經(jīng)熱處理后在組織和 性能上的不同。答：（1） 45鋼：先調(diào)質(zhì)，感應(yīng)

16、加熱表面淬火+低溫回火組織：表層M回， 心部S回（2） 38CrMoAlA：先調(diào)質(zhì)，后氮化（3） 20CrMnTi：滲碳，淬火+低溫回火 組織： 表層氮化組織，心部S回組織：M回+少量AR ,心部F+P 6-10某一用45鋼制造的 零件，其加工路線如下：備料T鍛造T正火T粗機(jī)械加工調(diào)質(zhì)T精機(jī)械加工高頻感應(yīng) 加熱淬火+低溫回火T磨削，請(qǐng)說(shuō)明各熱處理工序的目的及熱處理后的組織。答：正火 目的:消除鍛造應(yīng)力，改善切削加工性,同時(shí)均勻組織，細(xì)化晶粒,為后續(xù)熱處理作組織準(zhǔn)備。 組織：晶粒均勻細(xì)小的F和S。調(diào)質(zhì)目的:提高塑性、韌性，使零件獲得較好的綜合力學(xué)性 能。組織：S回。高頻感應(yīng)加熱淬火目的:提高工件表面的硬度和耐磨性，而心部仍保持良 好的塑性和韌性。低溫回火目的:降低內(nèi)應(yīng)力和脆性。表層組織：M回，心部組織：S回。 第七章作業(yè)7-8試比較T9、9SiCr、W6Mo5Cr4V2作為切削刀具材料的熱處理、力學(xué)性能 特點(diǎn)及適用范圍，并由此得出一般性結(jié)論。答：T9的熱處理：淬火+低溫回火。力學(xué)性 能：硬度高，韌性中等，無(wú)熱硬性，綜合力學(xué)性能欠佳