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金属学与热处理复习题

时间:2017-10-16


第一章 复习题 晶向指数相同,符号相反的为同一条直线 原子排列相同但空间位向不同的所有晶向 晶面指数的数字和顺序相同,符号相反则两平面互相平行 晶面的空间位向不同但原子排列相同的所有晶面 当一个晶向[uvw]与一个晶面(hkl)平行时 hu+kv+lw=0 当一个晶向[uvw]与一个晶面(hkl)垂直时 h=u,K=v,l=w 晶体的各向异性原因: 在不同晶面上的原子紧密程度不同

纯铁冷却时在 912? 发生同素异晶转变是从 结构转变为 密度降低 ,晶体体积 ,原子半径发生 。

结构,配位数

,致

( 112) 面心立方晶胞中画出 晶面和 [112] 晶向
刃型位错的四个特征(作业) 螺型位错的四个特征(作业) 面心立方(FCC) 晶胞原子数 原子半径 配位数 致密度 同素异构转变定义--18 页 晶体缺陷的分类: 常见的点缺陷: 常见的面缺陷: 体心立方(BCC) 密排六方(HCP)

第二章 复习题 一、填空 1、金属结晶两个密切联系的基本过程是 和 2 、金属结晶的动力学条件为 3 、金属结晶的结构条件为 4 、铸锭的宏观组织包括 5、如果其他条件相同,则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的晶粒更细 ,高温 浇注的铸件晶粒比低温浇注的晶粒 粗大 , 采用振动浇注的铸件晶粒比不采用 振动的晶粒更细,薄铸件的晶粒比厚铸件晶粒更细 。 二、问答 1、金属的结晶形核 45 页 2、金属的长大的要点 52 页 2、铸锭三晶区名称及形成过程(柱状晶为重点) 3、影响柱状晶生长的因素 56-57 页 三、名词解释: 1、细晶强化 2、变质处理 3、铸造织构

第三章 二元合金的相结构与结晶作业题(复习题)
1、概念 合金、相、固溶体、 固溶强化、 、离异共晶、伪共晶 2、填空 1)固溶体按照溶质原子在晶格中所占位置分为 和 。 2)固溶体按照固溶度不同分为 和 。 3)置换固溶体溶解度的影响因素有 、 、 、 、 和温 度。 4)置换固溶体中原子半径相对差别Δ r 8%且两者的晶体结构相同时才有可能形成无 限固溶体。 5)间隙固溶体 形成无限固溶体(填“有可能” “不可能” ) 6)正温度梯度下:随成分过冷程度增大分别形成 、 和 。 7)为消除晶内偏析和离异共晶,工业上广泛应用 方法。 (作业题) 8)相变反应式 L(液)→α(固)+? β (固)表示 反应;γ(固)→? α (固)+? β (固)表示 反应。 (作业题) 3、根据 Pb-Sn 相图(见下图及有关数据表) ,计算 wSn =40%的亚共晶合金在 183℃共晶转 变结束后,先共晶 α 相和共晶组织(α+β)的质量百分数,以及相组成物 α 和 β 相的质量百 分数。 (作业题)

4、简答二元相图各类恒温转变类型、反应式和相图特征。103 页 第四章 铁碳合金 (一)定义 渗碳体、奥氏体、铁素体(作业题) 、珠光体、莱氏体 (二)填空 12.钢中常存杂质元素有 、 、 、 等,其中 们使钢产生 、 。 15. 标出 Fe—Fe3C 相图(图 4—3)中指定相区的相组成物:

是有害元素,它



,②

,③





,⑤





16.铁碳合金的室温显微组织由 和 两种基本相组成。 17.钢锭根据含氧量和凝固时放出一氧化碳的程度,可分为 、 (五)问答题





5.纯铁的三个同素异构体各叫什么名称?晶体结构如何?试绘出温度-时间曲线,并标明转 变临界点温度。 (六)计算题 1.分析 w(C)=0.2%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程(冷却曲线)和室温组织, 分别计算 w(C)=0.2%的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。 (作业题) 2.分析 w(C)=3.2%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程(冷却曲线)和室温组织, 分别计算在室温下相的相对量和组织相对量。 9.根据 Fe—Fe3C 相图。用杠杆定律求 w(C)=0.45%的碳钢在略低于 727℃时相组成物 和组织组成物的相对量。

第六章 金属及合金的塑性变形 (一)填空题 2.从刃型位错的结构模型分析,滑移的实质是 6. .金属塑性变形的基本方式是 和 。 8.面心立方、体心立方和密排六方结构分别有多少滑移系。 11. 单晶体金属的塑性变形都是 作用下发生的, 常沿着晶体中 16.内应力是指 ,它分为 、 、 、



发生。 三种。

名词解释 滑移 滑移系 孪生 加工硬化现象 (二)判断题 2 在体心立方晶格中,滑移面为{ 111}×6,滑移方向为〈110〉×2,所以其滑移系有 12 个(√) 3.滑移变形不会引起晶体结构的变化。 √ 4 因为体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系数目,所以它们的塑性变形能力也相 同。 ( × ) 6 孪生变形所需要的切应力要比滑移变形所需要的切应力小得多。 ( × ) 9.细晶粒金属的强度高,塑性也好。 ( √ ) 12.晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。 ( √ )

14. 滑移变形的同时伴随有晶体的转动, 因此, 随变形度的增加, 不仅晶格位向要发生变化, 而且晶格类型也要发生变化。 (× ) 15.滑移变形不会引起晶格位向的改变,而孪生变形则要引起晶格位向的改变。 ( √) 1.塑性变形就是提高材料塑性的变形。(× ) 2.滑移面是原子密度最大的晶面,滑移方向则是原子密度最小的方向(× ) 3.晶界处原子排列紊乱,所以其滑移阻力最小。(× ) (三)选择题 1.能使单晶体产生塑性变形的应力为 ( B A.正应力 B.切应力

)

(五)问答题 1.试述金属经冷塑性变形后,其结构、组织与性能所发生的变化过程。 (第五节一、二两 个标题的内容) 2.何谓加工硬化?产生原因及其消除方法是什么?183 页 3.合金元素形成固溶体时其固溶强化的规律?177 页

第七章 回复与再结晶 (一)名词解释 1. 金属再结晶 2.回复: 3.回复的应用:去应力退火 4、动态再结晶 (二)问答题 1、塑性变形的预变性应该避过的范围是? 2.如何区分热加工与冷加工?。 3 拉制半成品铜丝的过程如图所示,试绘出不同阶段的组织与性能变化示意图,并加以解 释。

第八章 扩散习题与思考题 (一)选择题 1、原子扩散的驱动力是( A 组元的浓度梯度 ) B 组元的化学势梯度

C 温度梯度

(二)问答题 1 何谓扩散,固态扩散有哪些种类? 2 何谓上坡扩散和下坡扩散? 4 影响扩散的因素有哪些?

第九章 热处理原理 (一)定义: 马氏体、残余奥氏体 热处理 冷处理 孕育期 (二)填空题 1. 淬 火 钢 低 温 回 火 后 的 组 织 是 是 ,高温回火后的组织是 强化、 、 强化、 、 强化。 等合金元素的钢中, 和 ;中温回火后的组织

2.马氏体的三个强化包括 3.第二类回火脆性主要产生于含

其产生的原因是钢中晶粒边界的 冷来防止, 此外在钢中加入 止回火脆性。 4. 共析钢加热至稍高于 727 ℃时将发生 括 、 、 和 Mo 及

增加的结果,这种脆性可用 热处理等方法也能防

的转变,其形成过程包

等几个步骤。 、 、 三

5.根据共析钢转变产物的不同,可将 C 曲线分为 个转变区。

6.根据共析钢相变过程中原子的扩散情况,珠光体转变属于 贝氏体转变属于 7.马氏体按其组织形态主要分为 8.马氏体按其亚结构主要分为 转变,马氏体转变属于 和 位错马氏体 两种。 和 孪晶马氏体 上贝氏体 转变。

转变,

两种。 和 下贝氏体

9. 贝氏体按其形成温度和组织形态,主要分为 两种。 10.珠光体按其组织形态可分为 小又可分为 体、 片状 珠光体和 体和

粒状

珠光体;按片间距的大

体。

11.当钢发生奥氏体向马氏体组织的转变时,原奥氏体中 w(c)越高,则 Ms 点越 低 ,转变后的残余奥氏体量越 多 。

12.亚共析钢和过共析钢的 C 曲线与共析钢的相比多一条先共析相析出线. (复 习题) 13.除Co、Al(WAl>2.5%)外的所有,溶入奥氏体后,使C曲线右移 14.工业用钢中淬火马氏体金相形态 ① ② 中碳钢:0.3~0.6%,板 +片; 低碳钢:C < 0.2% , 全部板条



高碳钢:C > 1.0%,片状

15.片状M的性质:硬而脆;板条M的性质:强而韧 (三)判断题 1.合金元素使钢的过冷奥氏体转变延慢的原因是合金元素在奥氏体中扩散很慢, 另一原因是合金元素的存在使碳的扩散速度减慢。 ( √ )

2.第一类回火脆性是可逆的,第二类回火脆性是不可逆的。 ( X ) 3.马氏体降温形成时,马氏体量的不断增加不是依靠原有的马氏体长大,而是不 断形成新的马氏体。 (√ )

4.马氏体是 C 在 a-Fe 中所形成的过饱和固溶体,当发生奥氏体向马氏体的转变 时,体积发生收缩。 ( X ) )

5.低碳板条状马氏体又称为孪晶马氏体和位错马氏体。 ( X

6 共析钢上贝氏体在电镜观察下的典型形态是成一束束相互间大致平行, 含碳量 稍微过饱和的铁素体条, 并在诸板条内部分布着沿板条长轴防线顺着排列的碳化 物短棒或小片。 ( X )

7.加热到奥氏体的共析钢迅速冷到 230℃时,过冷奥氏体发生马氏体转变,这时 只发生铁原子的扩散而无碳的析出。 ( X )

8.共析碳钢上贝氏体组织在光学显微镜下呈黑色针状或竹叶状;下贝氏体组织在 光学显微镜下具有羽毛状特征。 ( X )

9.共析钢过冷奥氏体在连续冷却时,只有贝氏体型和马氏体型转变,而没有珠光 体型转变。 ( X ) )

10.与片状珠光体相比。 粒状珠光体的硬度和强度较低, 塑性和韧性较好。 (√ (五)问答题 1.珠光体类型组织有哪几种?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同? 2.贝氏体类型组织有哪几种?它们在形式条件、组织形态和性能方面有何不同?

3.马氏体组织有哪几种基本类型?它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能 方面有何不同? 4.共析钢奥氏体的形成过程中为什么有部分渗碳体残余?236 页 5.片状珠光体的形成过程?244 页 6.马氏体转变的六个特点?253 7、下贝氏体的形成过程?

8、钢在回火时候的转变步骤? 8.将 T8 钢小试样加热到 760℃经保温后,采用什么样的冷却方式才能得到下列 组织: ①珠光体;②索氏体;③ 屈氏体;④上贝氏体;⑤下贝氏体;⑦马氏体 十残余奥氏体(少量);⑧下贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体。在 C 曲线上描出工 艺曲线示意图。 (六)作图题 1.画出共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线,并标出三种转变中各种产物的转变 温度范围。 第十章 热处理工艺
(一)填空题 1. 淬火钢低温回火后的组织是 和 ;中温回火后的组织是 ,一般用于 高 的结构件; 高温回火后的组织是 , 用于要求足够高的 及 高的 的零件。 2 根据铁碳相图,碳钢进行完全退火的正常加热温度范围是 ,它仅用于 钢。 3 钢球化退火的主要目的是 ,它主要适于 钢。 4 钢的正常淬火加热温度范围,对亚共析钢为 ;对共析和过共析钢则为 。 (作

业)
5.碳钢高温回火的温度一般为 10 化学热处理包括 、 ,回火组织为 ,高温回火主要适于 和 三个基本过程。 类零件。

(二)名词解释题 正火 退火 回火 淬火 等温淬火 分液淬火 淬透性 淬硬性 完全退火 不完全退火 球化退 火 (三)判断题(复习题) 1.回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体,两者只是形成过程不同,但组织形态和 性能则是相同的。 ( × ) 2.淬火理想的冷却速度应该是在奥氏体等温转变曲线(即 C 曲线)的“鼻部”温度时要快冷, 以避免奥氏体分解,则其余温度不必快冷,以减少淬火内应力引起的变形或开裂。 ( × ) 3.完全退火使钢的组织完全重结晶,获得接近平衡状态的组织,亚共析钢,过共析钢都采 用此工艺。 ( × ) 4.淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性,它常用于处 理各类弹簧。 (× ) (四)选择题(复习题) 1.钢经调质处理后所获得的组织是 B 。 A.淬火马氏体 B.回火索氏体 C 回火屈氏体 D 索氏体 2.扩散退火的目的是 C 。 A.消除冷塑性变形后产生的加工硬化 B.降低硬度以利切削加工 C 消除或改善晶内偏析 D.消除或降低内应力 3.为消除钢锭的偏析应进行 D 退火。 A 去应力退火 B.再结晶退火

C 重结晶退火 D.扩散退火 (五)问答题 1.指出φ 10mm 的 45 钢(含碳量为 0.45%的钢)经 760C、840C 加热并水冷后所获得的 组织(提示:对于 45 好钢从相图中可知 AC1 为 727℃ Ac3 为 810℃左右 ) 解: 1)因 AC1<760℃<810℃ 所以加热时有部分铁素体没有完全转变成为奥氏体, 在随后的水冷过程中保留下来, 水冷速 度快,因此得到的组织为 M+A`+F 2)810℃<840C 在 AC3 温度以上加热 会使得铁素体全部转变为奥氏体,在随后的冷却过 程中为奥氏体转变为马氏体过程,因此组织为 M+A` 2 .淬火温度的选择原则是什么 ? 为什么亚共析钢的正常淬火温度范围选择为 A c3+(30 ~ 50)℃;而过共析钢选择 Ac1 +(30~50)℃?

第十一章

1、扩大γ 相区,的元素有 Ni、Mn、Cu、Co、C、N 2、扩大α 相区的元素有 Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr 3、大多数合金元素都使奥氏体的长大减慢,成分均匀化难度加大 4、合金结构钢:普通结构钢、低合金结构钢、铸钢 5、机器零件用钢:渗碳钢、调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢 6、不同钢种的热处理工艺 7、11-15
8.指出下列工件的淬火及回火温度,并说明其回火后获得的组织: (1)45 钢小轴(要求综合机械性能) ; (2)60 钢弹簧; (3)T12 钢锉刀。 答: (1)45 钢小轴(要求综合机械性能) ,工件的淬火温度为 850℃左右,回火温度为 500℃~650℃左右, 其回火后获得的组织为回火索氏体。 (2)60 钢弹簧,工件的淬火温度为 850℃左右,回火温度为 350℃~500℃左右,其回火后获得的组 织为回火屈氏体。 (3)T12 钢锉刀,工件的淬火温度为 780℃左右,回火温度为 150℃~250℃,其回火后获得的组织为 回火马氏体。 9.拟用 T10 制造形状简单的车刀,工艺路线为: 锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工 (1) (2) (3) 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用; 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度; 制定最终热处理工艺规定(温度、冷却介质)

答: (1)工艺路线为:锻造—退火—机加工—淬火后低温回火—磨加工。退火处理可细化组织,调整硬度, 改善切削加工性;淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力。 (2)终热处理后的显微组织为回火马氏体 ,大致的硬度 60HRC。 (3)T10 车刀的淬火温度为 780℃左右,冷却介质为水;回火温度为 150℃~250℃。

第十二章 铸铁 复习题 ?灰口铸铁中 C 主要以(石墨)形式存在,可制造(床身、导轨) 。 ?可锻铸铁中 G 的形态为(团絮状) ,可制造(管接头、阀门) 。 ?球墨铸铁中 G 的形态为(球状) ,可制造(曲轴、连杆) 。 ?蠕墨铸铁中 G 的形态为(蠕虫状) ,可制造(热交换器) 。 ??灰口铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。× ?可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。× ?可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。× ?球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。√ ?灰口铸铁可通过表面淬火,提高其表面的硬度和耐磨性。√ 石墨化过程?


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