工程材料与热加工 判断题

第一篇：工程材料与热加工 判断题

判断题专项练习

第一章 工程材料的力学性能

1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。

3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。

第二章 工程材料结构

（一）金属的晶体结构 1.非晶体具有各向异性。

2.每个体心立方晶胞中实际包含有2个原子。3.每个面心立方晶胞中实际包含有4个原子。4.晶体具有各向同性。

5.单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。6.单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。7.不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式相同而排列紧密程度不同。

8.实际金属内部原子排列是规则的，无缺陷的。

（二）金属的结晶与相图

1.物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。

2.金属结晶后晶体结构不再发生变化。

3.在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。

4.液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。5.物质从液体状态转变为固体状态的过程称为凝固。

6.液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。

7.合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶体。

8.合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合物。

（三）铁碳合金相图

1.铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的置换固溶体。

2.铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。

3.GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称Acm线。

4.PSK线叫共析线，通称Acm线。

5.奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。

6.ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称Acm线。

7.在Fe-Fe3C相图中的ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通常称为A3线。

（四）高分子材料与陶瓷

1.高分子材料是良好的绝缘体。

2.热固性塑料比热塑性塑料的耐热性要低。3.高分子材料的耐酸性良好。

4.晶态高聚物比无定形高聚物的强度和硬度都要高。

5.陶瓷的一般生产过程是: 原料的制备─烧结─加工成型。

6.普通陶瓷的组织由晶相、玻璃相和气相组成 7.陶瓷的结合键主要是离子键和共价键。8.陶瓷的弹性模量一般低于金属材料。第三章 改变材料性能的主要途径

（一）金属的塑性变形与再结晶

1.在体心立方晶格中，滑移面为｛１１１｝×6，滑移方向为<110>×2，所以滑移系数为12。2.变形后的金属再结晶退火温度越高,退火后得到的晶粒越粗大。

3.钨的熔点为3380摄氏度，在1100摄氏度进行轧制属于热变形。

4.金属的晶粒越细，则其塑性愈差。5.加工硬化使金属强度降低。

6.变形后的金属进行加热发生再结晶，再结晶后的晶粒与再结晶前的晶粒晶型相同。

（二）钢的热处理

1.完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。

2.合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。

3.渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。4.马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。

5.去应力退火是将工件加热到Ac3线以上，保温后缓慢地冷却下来地热处理工艺。

6.减低硬度的球化退火主要适用于亚共析钢。7.在生产中，习惯把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为预备热处理。

8.除钴之外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线左移。9.马

氏体硬度主要取决于马氏体中的合金含量。10.晶粒度是用来表示晶粒可承受最高温度的一种尺度。

11.钢的热处理后的最终性能，主要取决于该钢的化学成分。

12.钢的热处理是通过加热，保温和冷却，以改变钢的形状，尺寸，从而改善钢的性能的一种工艺方法。

13.热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。

14.过共析钢完全退火后能消除网状渗碳体。15.淬火钢随着回火温度的升高，钢的硬度值显著降低，这种现象称为回火脆性。

16.调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。

17.马氏体转变的Ms和Mf温度线，随奥氏体含碳量增加而上升。第四章 常用金属材料

（一）碳钢与合金钢

1.合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用。2.1Cr18Ni9钢是一种马氏体不锈钢。3.5CrNiMo钢是合金结构钢。4.40Cr钢是合金渗碳钢。

5.20CrMnTi钢是合金调质钢。6.GCr15是专用的合金工具钢。7.1Cr13钢是奥氏体不锈钢。8.W18Cr4V钢是不锈钢。

（二）铸铁

1.灰口铸铁可通过热处理改变石墨的形态。2.可锻铸铁加热到高温可进行锻造加工。

3.球墨铸铁中的球状石墨是通过球化退火得到的。

4.灰口铸铁可通过表面淬火，提高其表面的硬度和耐磨性。

（三）有色金属及其合金

1.形变铝合金牌号中，字首用“LF”表示硬铝合金。

2.硬铝合金牌号（如LY12）中的数字“12”表示强度值。

3.铜合金牌号中，字首“H”表示青铜。

4.形变铝合金牌号中，字首“LD”表示超硬铝合金。

5.形变铝合金牌号中，字首“LC”表示锻铝合金。6.铜合金牌号中，字首“Q”表示黄铜。

7.形变铝合金牌号中，字首“LY”表示防锈铝合金。

8.普通黄铜是铜和铅组成的二元合金。9.青铜是Cu和Sn的合金。第五章 其他工程材料

1.ABS是一种综合性能良好的工程塑料，可制造泵叶轮、仪表壳等。

2.尼龙的耐磨性和自润滑性很好，强韧性好，可制造轴承、齿轮等。

3.锦纶是一种合成纤维。

4.高压聚乙烯的分子链支链较多，相对分子质量、结晶度较低，质地柔软，常用来制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。

5.Al2O3陶瓷具有高的高温强度和高的化学稳定性，可制造坩埚、炉膛、内燃机火花塞、高温模具等。

6.氧化铝的熔点高达2050℃，而且抗氧化性好，所以广泛用作耐火材料。

7.氧化铝陶瓷具有很低的电阻率和低的导热率，是很好的电绝缘材料和绝热材料。

8.碳化硅陶瓷通常用于加热元件、砂轮及磨料等。

第六章

铸造

1.铸件最后凝固的地方形成的是压应力。2.铸件的变形与开裂是由凝固收缩引起的。3.离心铸造便于制造双金属铸件。4.灰铸铁的强度与铸件壁厚大小无关。5.熔模铸造可获得无分型面的铸型。第七章

锻压

1.自由锻件的形状结构应尽量简单。2.大型曲轴可以采用模锻法制造。

3.锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变金属的力学性能。

4.金属材料塑性和变形抗力只与金属的本质有关而与变形条件无关。第八章

焊接

1.在焊接接头热影响区中，性能最好的区域是熔合区。

2.在焊接接头热影响区中，性能最差的区域是正火区。

3.被焊钢材的碳当量越高，其焊接性越好。4.被焊钢材的碳当量越低，其焊接性越好。5.直流焊接厚件时宜采用反接法。6.直流焊接薄件时宜采用正接法。

第二篇：工程材料与热加工重点习题

工程材料的力学性能习题

一、填空题：

1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（）或（）的能力。

2.金属塑性的指标主要有（）和（）两种。

3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（）和（）三个阶 段。

4.常用测定硬度的方法有（）、（）和维氏硬度测试法。

5.疲劳强度是表示材料在（）载荷作用下而（）的最大应力值。

6.根据低碳钢的拉伸试验曲线，可以将拉伸变形过程分为（）阶段、（）阶段、（）阶段及（）阶段。

7.材料的疲劳抗力一般与应力循环（）和循环（）有关。

8.冲击韧性是表征材料抗（）载荷的能力。

9.冲击韧性主要与（）有关，还与试样的尺寸、形状、表面质量及内部 组织有关，是组织结构的敏感参量。

10.韧性分为（）韧性和（）韧性两种。

11.断裂韧性表征裂纹失稳扩展的抗力大小，与材料内部存在（）有关。

12.弹性模量表明弹性变形的难易程度，它只与（）有关，与合金化、热处理、冷变形等无关。

二、选择题：

1.表示金属材料屈服强度的符号是（）。A.ζe B.ζs C.ζb D.ζ-1 2.表示金属材料弹性极限的符号是（）。A.ζe B.ζs C.ζb D.ζ-1 3.在测量渗碳工件的硬度时，采用的硬度测试方法的表示符号是（）。A.HB B.HR C.HV D.HS 4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性

5.材料若无明显的屈服现象，工程上规定了名义屈服极限，一般用（）表 示。A.ζ0.2 B.ζ0.1 C.ζ0.5 D.ζs 6.用压痕深度表示硬度大小的硬度是（）。A.洛氏硬度 B.布氏硬度 C.维氏硬度 D.布氏硬度和维氏硬度

7.下列正确的标注是（）。A.HRC60 B.200HBS C.20HRC D.HBW300 8.下列正确的标注是（）。A.60HRC B.19HRC C.70HRC D.HRC67

三、判断题

1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。

3.根据国标，拉伸试样有圆形截面和方形截面两种，长度有10d0 和5d0 两种。

4.在工程上常用规定弹性极限ζ0.01 或ζ0.05 来作为材料的弹性指标。

5.材料屈服时若有上下屈服点，一般以下屈服点作为材料的屈服极限。

6.材料屈服时若有上下屈服点，一般以上屈服点作为材料的屈服极限。

7.机件的刚性除了与弹性模量有关，还与其截面尺寸有关。

8.材料的塑性指标断面收缩率ψ与试样长度无关。

9.材料的塑性指标延伸率δ与试样长度有关。

10.材料的疲劳产生的原因与材料内部微裂纹和表面质量有关。

四、名词解释 1.疲劳强度 2.塑性 3.抗拉强度（强度极限）4.屈服强度（屈服极限）5.弹性极限 6.硬度 6.机械性能（力学性能）7.布氏硬度 8.洛氏硬度 9.维氏硬度10.冲击韧性 11.断裂韧性 金属的结构与结晶习题

一、填空题： 1.一切固态物质可以分为（）与（）两大类。

2.晶体缺陷主要可分为（）、（）和（）三类。

3.晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（）和（）。

4.面缺陷主要指的是（）和（）。

5.最常见的线缺陷有（）和（）。

6.体心立方晶格中的密排面是（）,密排方向是（）。

7.面心立方晶格中的密排面是（）,密排方向是（）。

8.面心立方晶格的配位数是（）。

9.体心立方晶格的配位数是（）。

10.晶体的三个特征点是（）、（）、（）。

11.如右图箭头所指晶向的晶向指数是（）。

12.如右图晶胞中斜面的晶面指数是（）。

13.工业生产中细化晶粒的方法有（）、（）、（）三种

14.晶粒越细，金属的强度越（）。

15.金属结晶的必要条件是（）。

16.金属结晶时过冷度越大，结晶的驱动力越（），结晶就越容易。

17.金属的结晶包括（）和（）两个基本过程。

18.金属的形核包括（）和（）。

19.实际生产条件下金属的形核方式是（）。

20.金属铸件的凝固方式包括（）、（）、（）三种。

21.金属铸锭的宏观组织是表面的（）区、中间的（）区、中心的（）区。

22.金属晶粒的长大主要取决于（）和（）。

23.结晶时，冷却速度越大，实际结晶温度（），过冷度（）。24.｛111｝晶面族中共有（）个空间位向不同的晶面。

25.｛110｝晶面族中共有（）个空间位向不同的晶面。

26.金属的三种晶体结构中，（）结构塑性最好。

27.如右图所示体心立方结构，图中阴影晶面的晶面指数为（）。

二、选择题：

1.每个体心立方晶胞中包含有（）个原子。A.1 B.2 C.3 D.4 2.每个面心立方晶胞中包含有（）个原子。A.1 B.2 C.3 D.4 3.属于面心立方晶格的金属有（）。A.α-Fe、铜 B.α-Fe、钒 C.γ-Fe、铜 D.γ-Fe、钒

4.属于体心立方晶格的金属有（）。A.α-Fe、铝 B.α-Fe、铬 C.γ-Fe、铝 D.γ-Fe、铬

5.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（）。A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔

6.属于｛111｝晶面族的晶面是 A.（111）B.（100）C.（110）D.（0īī）

7.下面叙述不正确的是（）。A.单晶体内部没有晶界 B.多晶体内部有晶界 C.晶界是小角度晶界 D.晶界就是原子紊乱排列的过渡层。

8.下面叙述正确的是（）。A.金属结晶时体系的自由能增加 B.金属结晶时体系的自由能减小 C.金属结晶时体系自由能基本不变 D.金属结晶时体系自由能有时增大有时减小

9.下面表述正确的是（）。A.液态金属的结构与固态相近B.液态金属的结构与气态相近C.液态金 属具有与固态、气态完全不同的结构 D.液态金属在结构上呈现长程有序、短程 无序的状态。

11.液态金属结晶所需的能量主要来自（）A.液体转变为固体时能量所产生的自由能差值 B.液体结晶时出现液固界 面而产生的界面能 C.液体中的能量起伏 D.液体自身储存的能量

12.实际晶体的线缺陷表现为（）。A.空位和间隙原子 B.位错 C.晶界 D.亚晶界

三、判断题

1.非晶体具有各向异性。（）

2.晶体具有各向同性。（）

3.单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。（）

4.单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。（）

5.不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式相同而排列紧密 程度不同。（）

6.实际金属内部原子排列是规则的，无缺陷的。（）

7.金属结晶时，形核率越大，则晶粒越粗。（）

8.金属结晶后晶体结构不再发生变化。（）

9.室温下，金属晶粒越细小，其强度、硬度越高，塑性、韧性越低。（）

10.金属结晶时，形核率越大，则晶粒越细。

11.晶体缺陷的存在使金属的实际强度小于理论值，但随着缺陷的增多，金 属又会产生强化。（）

12.点缺陷又称为热缺陷。（）

13.在立方晶胞中，存在关系（h k l）⊥[h k l]。（）

14.晶向指数代表着一组相互平行、方向一致的晶向。（）

15.晶面指数并不指某一特定的晶面，而是代表一组相互平行的晶面。（）

16.所有相互平行的晶面，其晶面指数相同或仅相差一负号。（）

四、名词解释 1.晶体与非晶体 2.晶格 3.单晶体与多晶体 4.晶体缺陷5.冷却曲线 6.理论结晶温度 7.过冷度 8.均匀形核 9.异质形核 10.变质处理

五、简答题 1.实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影响？

2.单晶体的各向异性是如何产生的？为何实际晶体都显示不出各项异性？

3.晶体与非晶体的本质区别是什么？

4.分析纯金属冷却曲线上出现“过冷现象”和“平台”的原因。合金的构造与二元合金相图习题

一、填空题：

1.影响置换固溶体溶解度的因素主要有（）、（）、（）。

2.金属间化合物主要有三种类型，它们是（）、（）、（）。

3.合金中的相结构包括（）和（）两大类。

4.根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为置换固溶体 和（）。

5.金属间化合物的性能特点是（）。

二、选择题：

1.下列表述不正确的是（）。A.相图是表示在平衡状态下，合金的组成相或组织状态与温度、压力、成分 之间关系的简明图解 B.相图只表示在平衡状态下，合金中的相与温度、压力、成分之间关系，与组织没有关系 C.利用相图可以研究合金的相变、组织形成及 其变化的规律 D.相图是制定热加工工艺的重要工具

2.共晶反应是（）。A．一种固相同时转变为二种固相 B．二种固相同时转变为一种固相 C．一种液相同时转变为二种固相 D．一种液相转变为一种固相

3.一个合金的室温组织为α+二次β+(α+β)，它由（）。A．二相组成 B．三相组成 C．四相组成 D．两种组织组成物组成

4.二元合金系中，两组元在液态无限互溶，在固态下仍能相互溶解而形成 无限固溶体的相图称为（）相图。A．匀晶相图 B．共晶相图 C．共析相图 D．包晶相图

5.二元合金系中，两组元在液态相互溶解，而在固态下只能有限固溶，在 一定温度下同时结晶出两种不同成分固相的转变称为（）。A．匀晶转变 B．共晶转变 C．共析转变 D．包晶转变

6.在一定温度下，一定成分的单相固溶体同时结晶出两个不同成分固相的 转变称为（）。A．匀晶转变 B．共晶转变 C．共析转变 D．包晶转变

7.在一定温度下，由一种液相和一种固相相互作用而生成另一种固相的转 变称为（）。A．匀晶转变 B．共晶转变 C．共析转变 D．包晶转变

三、判断题

1.间隙固溶体只能是有限固溶体。（）

2.纯金属可用一条温度轴表示出不同温度下的相状态。（）

3.二元合金的组成相不仅与温度有关，还与合金的成分有关。（）

4.杠杆定律只适用于相图中两相区的相或组织含量的计算。（）

5.合金的结晶不是在恒温下进行的，而是有一定的温度范围。（）

6.合金在结晶过程中不只有一个固相和液相，而是在不同范围内有不同的 相，各相成分也变化。（）

7.合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均匀 的固态合金称为金属化合物。

8.合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金 属特性的物质称为固溶体。

9.置换固溶体可以是无限固溶体。（）

10.合金的结晶也包括形核与长大两个基本过程。（）

四、名词解释1.组织 2.合金 3.相 4.固溶体 5.金属化合物 6.相图 7.匀晶相图 8.共晶相图 9.固溶强化 10.枝晶偏析 11.组元

五、简答题 1.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构和性能上有何区别？

2.纯金属结晶与合金结晶有什么异同？

3.什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？

4.合金相图反映一些什么关系？应用时要注意什么问题？ 铁碳合金及铁碳相图习题 一、一、填空题：

1.珠光体是（）和（）形成的机械混合物。

2.碳溶解在（）中所形成的（）称为铁素体。

3.在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（），共析点的含碳量为（）。

4.低温莱氏体是（）和（）组成的机械混合物。

5.高温莱氏体是（）和（）组成的机械混合物。

6.在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（），共析转变温度是（）。

7.按含碳量和室温组织的不同，铁碳合金相图中的合金可分为（）、（）和（）三大类。8.用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为 80 ％，则此钢 的质量分数为（）。

9.碳溶解在（）中所形成的（）称为奥氏体。

10.钢的最大含碳量为（）。

11.渗碳体的含碳量为（）。

12.纯铁的三种同素异构体是（）、（）、（）。

二、选择题

1.莱氏体是一种（）。A． 固溶体 B．金属化合物 C．两相组织 D．单相组织

2.亚共晶白口铸铁1000℃时，组织中的相组成是（）A．Fe3C+A+Ld B．Fe3C+A C．Ld+A 3.铁-碳相图中不应出现的组织是（）。A．马氏体，B．铁素体，C．珠光体

4.由α-Fe转变为γ-Fe是属于（）。A．同素异构转变 B．共析转变 C．共晶转变 D．匀晶转变

5.Fe-Fe3C 相图是 Fe-C 合金相图的一部分，生产中使用的碳钢和铸铁的含 碳量一般不超过（），Fe－Fe3C相图部分就可满足生产上的要求。A．2.11% B．1.5% C．4.3% D．5% 6.Fe-Fe3C相图是Fe-C合金相图的一部分，其组元为（）。A．F+A B．F+Fe3C C．Fe+Fe3C D．P+Fe3C 7.当温度在室温至727℃时，α-Fe的体心立方晶格中的溶碳量为（）。A．0.0008%-0.0218% B．0.0008%-0.077% C．0.0218%-0.77% D． 0.77%-2.11% 8.当温度在727-1148℃时，γ-Fe的面心立方晶格中的溶碳量为（）。A．0.0008%-0.0218% B．0.0008%-0.077% C．0.0218%-0.77% D． 0.77%-2.11% 9.在下列铁的形态中，具有体心立方晶格的是（）。A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．α-Fe和δ-Fe 10.在下列铁的形态中，具有面心立方晶格的是（）。A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．α-Fe和δ-Fe 11.在室温时，铁素体的最大的溶碳量为（）。A．0.77% B．0.0008% C．0.0218% D．2.11% 12.在727℃时，铁素体的最大的溶碳量为（）。A．0.77% B．0.0008% C．0.0218% D．2.11% 13.在1148℃时，奥氏体的最大的溶碳量为（）。A．0.77% B．0.0008% C．0.0218% D．2.11% 14.在727℃时，奥氏体的最大的溶碳量为（）。A．0.77% B．0.0008% C．0.0218% D．2.11% 15.亚共析钢的室温平衡组织是（）。A．F B．P C．F+P D．P+Fe3C 16.亚共晶白口铸铁的室温平衡组织是（）。A．F+P B．P+Fe3CⅡ+Ld＇ C．P+Ld＇ D．P+Fe3C 17.过共晶白口铸铁的室温平衡组织是（）。A．P+Fe3CⅡ+Ld＇ B．Ld＇+ Fe3CⅠ C．P+Ld＇ D．P+Fe3C 18.亚共晶白口铸铁的退火组织中，不可能有下列（）组织。A．二次渗碳体 B．共析渗碳体 C．一次渗碳体 D．共晶渗 碳体

19.在 Fe-Fe3C 合金的退火组织中，含珠光体量最多的合金的碳含量为（）。A．0.0218% B．0.77% C．2.11% D．4.3% 20.在Fe-C相图中，A1温度是（）A．PSK线 B．GS线 C．ES线 D．ECF 线

21.在Fe-C相图中，A3温度是（）A．PSK线 B．GS线 C．ES线 D．ECF 线

22.在Fe-C相图中，Acm温度是（）A．PSK线 B．GS线 C．ES线 D．ECF 线

三、判断题

1.亚共析钢的性能是随着含碳量的增加，强度、硬度升高，而塑性降低。（）

2.共析转变形成的珠光体为单相组织。（）

3.铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。（）

4.GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称Acm线。（）

5.PSK线叫共析线，通称A3线。（）

6.在 Fe-Fe3C 相图中的 ES 线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称 A1 线。（）

7.一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体虽然析出过程不同，但本质是一样 的。（）

8.居里温度是770℃，是铁磁性和非铁磁性的转变温度。（）

9.二次渗碳体一般沿着奥氏体的晶界析出，呈网状。（）

10.二次渗碳体呈网状分布时，使钢的性能明显下降，因此尽量避免。（）

11.避免二次渗碳体析出的方法是正火。（）

四、名词解释 1.莱氏体 2.钢与铁 3.珠光体

五、简答题

1.有一碳钢试样，金相观察室温平衡组织时，珠光体区域面积占到93%，其 余为网状渗碳体，铁素体与渗碳体的密度基本相同，室温时铁素体的碳含量几乎 为零，试估算这种钢的碳含量。

2.含碳量增加，铁碳合金的力学性能如何变化，分析其原因。

3.同样形状的一块含碳量为0.15%的碳钢和一块白口铸铁，不做成分检验，如何区分它们？ 4.试述钢和铸铁中碳的质量分数、组织和性能的差异。

5.计算铁碳合金中二次渗碳体的最大可能含 量。

六、综合题

1.简化后的Fe-Fe3C相图如图所示（1）填写空白相区的相组成物；（2）根据相图说明哪是A1、A3、Acm温度（3）根据相图说明亚共析钢的结晶过程，得到的组织是什么？

2.简化后的Fe-Fe3C相图如图所示（1）填写空白相区的相组成物；（2）根据相图铁碳合金如何分成了哪三大类、七种？（3）根据相图哪一种钢的室温组织中二次渗 碳体的含量最高？二次渗碳体对钢的性能有何影 响？（4）根据相图哪一部分合金的室温组织中含 有莱氏体？

金属的塑性变形及再结晶习题

一、填空题

1.晶体塑性变形的方式包括滑移和孪生，其中（）是主要的变形方式。

2.滑移是在（）应力作用下发生的。

3.晶体的滑移变形的痕迹叫（）。

4.晶体的滑移时沿着原子面和原子方向组合称为（）。

5.体心立方晶格的晶体滑移时，其滑移面和滑移方向分别为()和（）。

6.金属的晶粒越细，则其强度()，塑性（）。

7.加工硬化使金属强度()，塑性（）。

8.在塑性变形中，孪生的结果是（）。

9.就难易程度而言，多晶体的塑性变形比单晶体要（）。

10.多晶体的塑性变形比单晶体困难，主要原因是（）、（）。11.就难易程度而言，多相合金的塑性变形要比单相合金要（）。

12.两相合金的性能主要取决于强化相的（）。

13.冷变形会产生三种残余内应力，分别是宏观残余应力、微观残余应力和（）。

14.冷变形产生的三种应力当中，（）是主要的，占存储能的80-90%。

15.要消除加工硬化，通常采取的工艺措施为（）。

16.冷变形金属在加热时的变化分为三个阶段，分别是回复、（）和 晶粒长大。

17.冷变形金属在回复阶段其组织和性能基本不变，所发生的变化只是（）。

18.冷变形金属加热时，控制晶粒长大主要控制（）和保温时间。

19.热加工的纤维组织又称（），应尽量使其与零件上受力最大的方 向一致。

二、选择题

1.滑移的本质是（）。A．晶体转动 B．晶体切变 C．位错运动 D．晶格变形

2.变形后的金属进行加热发生再结晶，再结晶后的金属()。A．强度降低、塑性降低 B．硬度降低、塑性降低 C．强度增加、塑性降低 D．硬度降低、塑性提高

3.滑移和孪生变形时，原子滑移位移量是（）。A．滑移是原子距离的整数倍，孪生是原子距离的分数值 B．滑移是原子距离的分数值，孪生是原子距离的整数倍 C．滑移和孪生都是原子距离的整数倍 D．滑移和孪生都是原子距离的分数值

4.生产中“制耳”现象产生的主要原因是（）A．形变织构 B．加工硬化 C．冲压工艺 D．内应力

5.铅的熔点为327摄氏度，若在20摄氏度进行轧制，这种加工属于（）。A．热加工 B．冷加工 C．温加工 6.变形后的金属进行加热发生再结晶，再结晶后的晶粒与再结晶前的晶粒的晶格类型（）。A．相同 B．不同 C．有时相同，有时不同

三、判断题

1.滑移通常沿晶体中原子的密排面和密排方向进行。（）

2.滑移系越多，金属发生滑移的可能性就越大，金属的塑性就越好。（）

3.面心立方与体心立方都有12个滑移系，但故面心立方不如体心立方塑性 好。（）

4.晶体滑移的同时伴随有晶体的转动。（）

5.孪生变形不改变晶体的位向。（）

6.滑移比孪生变形困难。（）

7.双晶粒晶体拉伸时出现“竹节”现象，说明晶界处没有变形。（）

8.多晶体变形时，其内部所有晶粒同时变形。（）

9.晶体晶粒越细，晶界越多，晶粒位向对塑性变形的影响越大。（）

10.冷变形的纤维组织和热加工的流线在本质上是相同。（）

11.微观残余应力在晶粒或亚晶粒范围内存在。（）

12.晶粒长大是一个自发的过程。（）

13.晶粒的异常长大又称为二次再结晶。（）

四、名词解释 1.冷加工和热加工 2.再结晶 3.形变织构 4.塑性变形

五、简答题

1.与单晶体相比，多晶体塑性变形有什么特点？

2.试说明冷变形对金属的组织和性能的影响？

3.热加工对金属的组织与性能有何影响？

4.在金属热加工时，如何才能获得细小的晶粒组织？

5.金属的晶粒度对其力学性能有怎样的影响？

6.说明加工硬化在生产中的利弊。钢的热处理习题

一、填空题

1.热处理的三部曲是（）、（）、（），热处理质量就是通过控制这 三个阶段的工艺参数来保证的。

2.钢在加热时转变为奥氏体，其过程既有成分扩散，也有晶格的（），遵循形核与长大的基本规律。

3.Mn、P 容易促使晶粒长大，性能下降，这种现象在生产工艺上称之为（）。

4.所谓过冷奥氏体，是指冷却到（）以下而尚未转变的奥氏体。

5.研究过冷奥氏体的等温转变，需要借助的工具是（）。

6.过冷奥氏体的等温转变时，在高温、中温区转变是扩散性相变，（）是主要的转变控制因素。

7.过冷奥氏体的等温转变时，在低温区由于过冷度太低，（）成为控制 因素。8.马氏体转变属于（）型相变。

9.共析钢过冷奥氏体有三种转变，它们是高温的（），中温的（），低温的（）。

10.珠光体片层厚度不同，其性能也不同，其中细片状的（），其综合 机械性能比较好。

11.珠光体片层厚度不同，其性能也不同，其中极细片状的（），其弹 韧性比较好。

12.上贝氏体呈羽毛状，下贝氏体呈（）状。

13.下贝氏体呈黑针状，上贝氏体呈（）状。

14.高碳马氏体，其内部亚结构为孪晶，其形状为（）。

15.低碳马氏体，其内部亚结构为位错，其形状为（）。16.完全退火适宜的钢种是亚共析钢的铸、锻、焊件，（）不宜。

17.球化退火适宜的钢种是（）。

18.过共析钢若退火前有严重的Fe3CⅡ网，应先施以（）处理，再进行球 化退火。19.扩散退火适宜的钢种是（）。

20.钢的淬火得到组织是（）。

21.钢的正火得到组织是（）。

22.钢的退火得到的组织是（）。

23.淬火是难操作的一种热处理工艺，因为，一方面，为得到马氏体需要快 冷；另一方面，快冷又导致很大的内应力，使钢件易变形和开裂。因此，这是一 个矛盾，解决此矛盾，方法有二。一是（）； 二是（）。

24.分级淬火得到组织是（）。

25.等温淬火得到组织是（）。

26.钢件回火的目的是（）。

27.低温回火得到的组织是（），主要用于（）的处 理。

28.中温回火得到的组织是（），主要用于（）的处理。

29.高温回火得到的组织是（），在生产上淬火加高温回火的复合热 处理工艺叫（）。

30.如图所示，碳钢奥氏体化后以冷速 2 进行冷却，最终得到的组织是（）。

31.如图所示，碳钢奥氏体化后以ν＜νb 进 行冷却，最终得到的组织是（）。

32.如图所示，碳钢奥氏体化后以νb＜ν＜ νa 进行冷却，最终得到的组织是（）。

33.如图所示，碳钢奥氏体化后以ν＞νa，进行冷却，最终得到的组织是（）。

34.感应加热的热源是（）。

35.感应加热之所以只能进行表面加热，是因为（）。

二、选择题

1.钢在实际加热条件下的临界点为（）。A．A1、A3、Acm B．Ar1、Ar3、Arcm C．Ac1、Ac3、Accm D.Ar1、Ar3、Arcm 2.钢在实际冷却条件下的临界点为（）。A．A1、A3、Acm B．Ar1、Ar3、Arcm C．Ac1、Ac3、Accm D.Ar1、Ar3、Accm 3.共析钢加热到Ac1以上时，首先在（）形核。A．铁素体相界和内部 B．渗碳体相界和内部 C．铁素体以及渗碳体相界和内部 D．铁素体以及渗碳体相界上

4.钢的室温组织奥氏体化，是依靠（）来实现的。A．铁和碳原子的扩散 B．碳原子扩散和晶格改组以及铁原子的扩散 C．铁原子的扩散 D．铁原子扩散和晶格改组以及碳原子的扩散

5.亚共析钢完全奥氏体化的加热温度在（）以上。A．Ac3 B．Acm C．Ac1 D．Acmm 6.过共析钢完全奥氏体化的加热温度在（）以上。A．Ac3 B．Acm C．Ac1 D．Acmm 7.在奥氏体晶粒度的概念中，反映钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向的晶 粒度称为（）。A．起始晶粒度 B．实际晶粒度 C．本质晶粒度 D．实际晶粒度和 本质晶粒度

8.生产中，（）一般为本质粗晶粒钢。A．用锰硅或铝脱氧的钢 B．沸腾钢 C．铝脱氧的钢 D．镇静钢

9.生产中，（）一般为本质细晶粒钢。A．用锰硅或铝脱氧的钢 B．沸腾钢 C．锰硅脱氧的钢 D．镇 静钢

10.钢的成分是形成本质粗或细晶粒钢的主要原因，钢中的（）等合金 元素有阻止奥氏体晶粒长大的作用。Ⅰ．钒；Ⅱ．钛；Ⅲ．钨；Ⅳ．锰；Ⅴ．碳；Ⅵ．铬。A．Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ+Ⅴ B．Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅵ C．Ⅳ+Ⅴ D．Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ

11.钢的成分是形成本质粗或细晶粒钢的主要原因，钢中的（）等合金 元素有促进晶粒长大的作用。Ⅰ．钒；Ⅱ．钛；Ⅲ．钨；Ⅳ．锰；Ⅴ．碳；Ⅵ．铬。A．Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ+Ⅴ B．Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅵ C．Ⅳ+Ⅴ D．Ⅲ+Ⅳ+V 12.完全退火主要用于（）。A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种

13.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却

14.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却

15.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用 的冷却方式是（）。A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却

16.碳钢的高温回火的温度大致为（）。A．500℃ B．450℃ C．400℃ D．350℃

17.碳钢的中温回火的温度大致为（）。A．350℃ B．300℃ C．250℃ D．200℃

18.碳钢的低温回火的温度大致为（）。A．100℃ B．150℃ C．250℃ D．200℃

19.在等温冷却转变曲线上，过冷奥氏体在中温区的转变产物是（）。A．珠光体 B．马氏体 C．索氏体 D．贝氏体

20.贝氏体是（）的机械混合物。A．F与Fe3C B．F与碳化物 C．过饱和碳的铁素体与碳化物 D．碳 化物与残余奥氏体

21.马氏体是（）。A．机械混合物 B．过饱和碳的α相 C．过冷奥氏体 D．碳化物与 残余奥氏体

22.过冷奥氏体的等温冷却转变过程中（）转变过程会出现残余奥氏体。A．珠光体 B．贝氏体 C．马氏体 D．屈氏体

23.在共析钢的马氏体等温转变区，由于过冷度极大，（）。A．只发生铁原子的扩散 B．只发生碳原子的扩散 C．铁原子和碳原子只有一定程度的扩散 D．仅有铁原子的晶格重组

24.对片状马氏体而言，下列说法错误的是（）。A．位错马氏体 B．孪晶马氏体 C．过饱和的α固溶体 D．具 有高的强度

25.临界冷却速度是钢淬火时获得全部（）组织的最小冷却速度。A．F B．P C．S D．M 26.马氏体随着回火温度的升高，强度和硬度（），塑性和韧性（）。A．提高/降低 B．降低/提高 C．不变/提高 D．降低/不变

27.退火是把钢加热到一定温度、保温后（）冷却的操作。A．缓慢 B．较快 C．快速 D．急速

28.共析钢退火后的组织主要是（）。A．珠光体 B．铁素体 C．奥氏体 D．马氏体

29.过共析碳钢的退火组织是________。A．F+Fe3CⅢ B．F+P C．P+Fe3CⅡ D．P+Fe3CⅢ

30.关于退火的目的，正确的叙述是（）。A．降低硬度，改善切削加工性 B．提高塑性，降低硬度 C．消除组织缺陷，提高强度 D．提高强度，防止变形

31.消除金属塑性变形后产生的残余应力，应采取的措施是（）。A．回火 B．退火 C．正火 D．淬火

32.不完全退火时应把过共析钢加热，使其组织变为（）。A．铁素体 B．铁素体+奥氏体 C．奥氏体 D．奥氏体+渗碳体

33.完全退火时应把亚共析钢加热，使其组织转变为（）。A．铁素体 B．铁素体+奥氏体 C．奥氏体 D．奥氏体+渗碳体

34.不完全退火适用于（）。A．工业纯铁 B．亚共析钢 C．共析钢 D．过共析钢

35.不完全退火是把（）钢加热到一定温度、保温后缓冷的一种操作。A．钢 B．亚共析钢 C．共析钢 D．过共析钢

36.为降低低碳冷轧钢板的硬度，宜采用下列（）工艺。A．完全退火 B．球化退火 C．再结晶退火 D．等温退火 37.消除加工硬化的正确方法是（）。A．完全退火 B．不完全退火 C．再结晶退火 D．低温退火

38.下列退火中，无相变的热处理工艺是（）。A．完全退火 B．不完全退火 C．球化退火 D．去应力退火

39.亚共析钢的加热温度在（）范围，使钢的组织完全奥氏体化，淬火后 获得马氏体和少量的残余奥氏体，此称完全淬火。A．Ac3＋30-50℃ B．Ac1＋30-50℃ C．Ac3＋10-30℃ D．Ac1＋ 10-30℃

40.过共析钢加热温度在（），钢的组织没有完全奥氏体化，称为不完全 淬火。A．Ac3＋30-50℃ B．Ac1＋30-50℃ C．Ac3＋10-30℃ D．Ac1 ＋10-30℃

41.亚共析钢的加热温度在Ac3＋30-50℃范围，使钢的组织完全奥氏体化，淬火后获得马氏体和少量的残余奥氏体，此称为（）。A．亚温淬火 B．等温淬火 C．完全淬火 D．不完全淬火

42.过共析钢的加热温度在Ac1＋30-50℃范围，使钢的组织完全奥氏体化，淬火后获得马氏体、碳化物和少量的残余奥氏体，此称为（）。A．亚温淬火 B．等温淬火 C．完全淬火 D．不完全淬火

43.碳钢正火处理后可获得（）。A．铁素体组织 B．珠光体组织 C．索氏体组织 D．屈氏体组 织

44.为改善低碳钢的切削加工性应进行（）热处理。A．等温退火 B．完全退火 C．球化退火 D．正火

45.正火能够代替完全退火，获得的组织强度和硬度和退火相比（）。A．更高 B．更低 C．一样 D．不一定

46.等温淬火可使钢具有（）。A．马氏体组织 B．马氏体+残余奥氏体组织 C．回火马氏体组织 D．下贝氏体组织

47.齿轮要求表面强度、硬度高，而心部韧性好，所以可选用淬透性（）的材料。A．高 B．低 C．没有要求 D．中等

48.船用柴油机连杆螺栓要求截面性能一致，故应选用淬透性（）的材料。A．高 B．低 C．没有要求 D．中等

49.奥氏体化条件越有利，过冷奥氏体稳定性越好，孕育期越长，C曲线的 位置也就越向（）移，临界冷速也越小，所以钢的淬透性也越好。A．上 B．下 C．左 D．右

50.钢中加入除Co外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移，从而（）。A．增大临界冷速 B．增加淬透性 C．减小其淬透性 D．增大其 淬硬性

51.淬火钢的硬度一般为（）左右，常采用锉刀锉削检验钢是否淬上火。如能锉削，表明没淬上火。A．50HRC B．60HRC C．70HRC D．75HRC 52.淬火时的淬火应力主要是（）。A．热应力 B．组织应力 C．残余应力 D．热应力和组织应力

53.淬火钢重新加热至150-250℃，保温后在空气中冷却的操作，称为（）。A．低温回火 B．中温回火 C．高温回火 D．软化回火

54.淬火钢进行低温回火的目的是为了消除淬火应力，保持（）。Ⅰ．强度；Ⅱ．塑性；Ⅲ．硬度；Ⅳ．耐热性；Ⅴ．耐磨性；Ⅵ．耐蚀性。A．Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ B．Ⅲ+Ⅴ C．Ⅱ+Ⅳ+Ⅵ D．Ⅰ+Ⅵ

55.淬火钢在350-500℃回火可获得（）。A．回火马氏体组织 B．回火屈氏体组织 C．回火索氏体组织 D．回火 珠光体组织

56.淬火与高温回火结合起来称为（）。A．球化处理 B．冷处理 C．孕育处理 D．调质处理 57.淬火钢高温回火的目的是为了使钢具有良好的（）。A．化学性能 B．综合机械性能 C．物理性能 D．工艺性能

58.淬火钢出现不可逆回火脆性的温度是（）。A．150-250℃ B．250-350℃ C．350-450℃ D．450-650℃

59.淬火钢回火时出现可逆回火脆性的温度是（）。A．150-250℃ B．250-350℃ C．350-450℃ D．450-650℃

60.过共析钢正常淬火得到的组织是（）。A．M+Ar（少量）B．M+Fe3C +Ar（少量）C．M+Fe3C D．M+F +Ar（少量）

三、判断题

1.一般地，加热温度越高，原子的扩散速度越快，奥氏体化速度也越快。（）2.一般地，加热速度越快，转变温度向高温转移，奥氏体化速度越快。（）

3.钢的原始组织越细，其奥氏体化速度越快。（）

4.是否是本质细晶粒钢，可以用本质晶粒度进行测量。（）

5.本质粗、细晶粒钢，只是表明钢在一定温度范围内的过热敏感性。（）

6.含Mn、P的钢加热时容易过热。（）

7.马氏体是含碳过饱和的α相。（）

8.马氏体是体心立方结构。（）

9.马氏体是体心正方结构。（）

10.高碳马氏体的性能特点是硬且脆。（）

11.马氏体转变也有形核与长大。（）

12.马氏体转变有一定的温度范围。（）

13.马氏体转变也有成分扩散。（）

14.除Co以外的所有合金元素都使 C曲线右移。（）

15.等温退火比完全退火的组织要均匀。（）

16.与完全退火相比，等温退火的意义主要在于节省了退火时间，提高了效 率。（）

17.合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。（）

18.渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的 一种热处理方法。（）

19.马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无 关。（）

20.去应力退火是将工件加热到Ac3线以上，保温后缓慢地冷却下来地热处 理工艺。（）

21.在生产中，习惯把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为预备热处 理。（）

22.马氏体硬度主要取决于马氏体中的合金含量。（）

23.钢的热处理后的最终性能，主要取决于该钢的化学成分。（）

24.过共析钢完全退火后能消除网状渗碳体。（）

25.扩散退火的目的主要是消除成分偏析。（）

26.扩散退火的主要工艺缺陷是使钢产生过热，且工件烧损严重。（）

27.去应力退火的加热温度不会超过Ac1 温度。（）

28.去应退火不会改变组织形貌。（）

29.钢的正火加热温度都在其临界点温度以上。（）

30.空气中冷却都属于正火。（）

31.正火可用于过共析钢消除网状的Fe3CⅡ，为球化退火做好组织准备。（）

32.正火可作为低、中碳结构钢的预先热处理，可获得合适硬度，便于切削 加工。（）

33.低碳钢淬火后的组织是板条马氏体。（）

34.盐水比水的冷速快，水比油的冷速快。（）35.合金钢工件一般油冷。（）36.钢的淬透性好，淬硬性也一定好。（）

37.钢的淬硬性好，淬透性也一定好。（）

38.若要求零件沿整个截面的力学性能是均匀的，则该零件一定要采用高淬 透性的钢种。（）39.汽车半轴可以采用低淬透性钢种。（）

40.低温回火可以减少淬火马氏体的应力和脆性，同时保留马氏体高的硬度 和耐磨性。（）41.碳钢中温回火组织弹韧性很好，因此主要用于弹簧的处理。（）42.碳钢高温回火得到的组织是索氏体，其综合机械性能好。（）

43.调质组织在硬度相同情况下，塑性及韧性比正火要好。（）

44.一般认为与ε-碳化物在晶界上析出有关，具有不可逆性，唯一办法是 避免在该区温度回火。（）

45.W、Mo可抑制高温回火脆。（）

46.感应加热只适用于中碳钢及中碳低合金钢。（）

47.感应加热表面淬火加热速度快，时间短，因此氧化、脱碳，过热、变形 等淬火缺陷可以避免。（）

48.感应加热表面淬火得到的马氏体比普通淬火组织要细，且硬度高，韧性 好。（）

49.感应加热表面淬火可以提高钢的疲劳强度。（）

四、名词解释 1.热处理 2.本质晶粒度 3.本质细晶钢 4.马氏体 5.球化退火 6.临界冷速 7.淬透性 8.淬硬性 9.淬火缺陷 10.回火 11.淬火 12.化学热处理 13.过热 14.分级淬火法 15.等温淬火法

五、简答题

1.简述共析碳钢奥氏体化的基本过程。

2.钢件为什么能进行各种各样的热处理？

3.碳的质量分数超过0.6%以后，马氏体的强度、硬度变化趋于平缓，为什 么高于0.6%的碳钢还广泛使用？

4.过冷奥氏体的等温转变组织有几种？

5.金属强化的四种基本方式是什么？金属强化的本质是什么？

6.工业生产上，细晶强化的方法有哪些？

7.为什么说马氏体强化包含了钢的四种基本强化方式？

8.简述马氏体的主要形状及性能特点？

9.简述贝氏体的形状和性能特点？

10.填写下表： 组织名称 相组成 组织形貌特征 性能特点 珠光体 下贝氏体 低碳马氏体 11.填写下表：

12.填写下表：

13.什么是残余奥氏体？对钢的性能有何影响？

14.什么是临界冷速？在钢的C曲线上画出临界冷速曲线。

15.简述低温回火的组织性能特点和在生产上的应用范围。组织名称 相组成 组织形貌特征 性能特点 索氏体 上贝氏体 高碳马氏体 组织名称 相组成 组织形貌特征 性能特点 珠光体 索氏体 屈氏体

16.简述中温回火的组织性能特点和在生产上的应用范围。

17.简述高温回火的组织性能特点和在生产上的应用范围。

18.退火与正火的主要区别是什么？

19.感应加热表面淬火的原理是什么？有何特点？

20.化学热处理的基本过程是什么？常用的化学热处理方法有哪些？ 21.钢经高频淬火后，为什么硬度一般比普通淬火高，韧性还好？

22.为什么说钢的热处理工艺性主要是指淬透性？

合金钢习题

一、填空题

1.碳钢是指含碳量（）的铁碳合金，实际使用的 C 钢＜1.4%C，C 钢 冶炼容易，价廉，应用广泛。

2.钢的质量的好坏主要取决于（）的含量。

3.S使钢具有（）脆性，P使钢具有（）脆性。

4.合金元素在钢中的存在形式有两种，即（）和（）。

5.对高速钢最主要的性能要求是（）。

6.20CrMnTi钢是属于（）钢（填钢种），60Si2Mn钢属于（）钢（填钢种）

7.Gr15属于（）钢（填钢种），40Cr钢属于（）钢（填钢 种）。

8.对合金量具钢的主要性能要求是（）。

9.在退火、正火和调质处理状态下，钢的基体相都是（）和（）

。10.高速钢经淬火加多次高温回火后，具有很高的（）和较好的耐磨性。

11.冷作模具钢Cr12的主要缺点是（）。

12.冷作模具使金属冷态成形，工作时，受到强烈的冲压力作用，因此要求 其（）高，以保证模腔尺寸不变形开裂。

13.合金渗碳钢渗碳后一般的热处理工艺是（）。

14.热作模具钢最后的的热处理一般是（）。

15.工具钢的预备热处理一般是（），以获得合适的加工硬度，并为后续热处理做好组织准备。

16.合金调质钢40Cr中 Cr的作用是（）。

17.20CrMnTi钢中Ti元素主要作用是（）。

18.9SiCr钢属于（）钢（填具体钢种）。

19.CrWMn钢属于（）钢（填具体钢种）。

20.高速钢W6Mo5Cr4V2中W、Mo、V的作用主要是提高钢的（），Cr的作用主要是提高钢的（）。

二、选择题

1.T10钢可用来制造（）。A．齿轮 B．铣刀 C．手用锯条 D．机床主轴

2.制作锉刀可用（）钢 A．45 B．60 C．T7 D．T10 3.制作车床齿轮可用（）钢 A．45 B．60 C．T7 D．T10 4.制造连杆，通常采用（）。A． 15MnVN B．20Cr C．40Cr D．65Mn 5.关于碳素钢的分类，下列叙述不正确的是（）。A．按质量可分为普通、优质和高级优质等三类 B．按组织可分为F、P、P ＋Fe3C 等三类 C．按成分可分为低、中、高碳等三类 D．按冶炼方法可分为 转炉、平炉和电炉等三类

6.沸腾钢在浇注前采用的脱氧剂是（）。A．锰铁 B．锰铁与硅 C．铝与硅铁 D．铝与碳

7.镇静钢在浇注前采用的脱氧剂是（）。A．锰铁与铝 B．锰铁与硅 C．铝与硅铁 D．铝与碳

8.脱氧程度不同，可获得不同质量的钢，质量居中的称为（）。A．沸腾钢 B．镇静钢 C．半沸腾钢 D．半镇静钢

9.中碳钢的含碳量为（）。A．＜0.25% B．0.25～0.6% C．＞0.25% D．＞0.6% 10.高碳钢的含碳量为（）。A．＞0.25% B．＞0.6% C．0.25～0.6% D．＞0.7% 11.含碳量为（）的钢称为低碳钢。A．＜0.25% B．＜0.1% C．＜0.77% D．＜2.11% 12.以下符合低碳钢的力学性能特点的是（）。A．强度较低而塑性较好 B．强度较低而塑性较差 C．强度较高而疲劳性能低 D．强度较低和韧性较差

13.以下符合高碳钢的力学性能特点的是（）。A．硬度较低而塑性较好 B．强度较低而塑性较差 C．硬度很高而塑性较差 D．强度较低和韧性较差

14.普通地脚螺栓宜选用（）。A．45 B．Q215-A C．T8A D．22g 15.普通拉杆宜选用（）。A．45 B．Q235-A C．T8A D．22g 16.关于优质碳钢，正确的叙述是（）。A．S、P含量比普碳钢多而质优 B．钢号数字是含碳量的一万倍 C．可附加符号A表示高级优质 D．含碳量越高，强度硬度越大

17.有关45钢，正确的叙述是（）。A．含碳量为4.5% B．优质碳素结构钢 C．低碳钢 D．过共析钢

18.铸钢ZG270-500，其中“270”和“500”分别表示材料的（）。A．冲击韧性和延伸率 B．屈服极限的冲击韧性 C．强度极限的断面 收缩率 D．屈服极限和强度极限

19.（）钢主要用来制造齿轮、轴类、连杆、套筒等零件，如机车车轴、汽车、拖拉机的曲轴、内燃机车的低速齿轮等。Ⅰ．20；Ⅱ．30；Ⅲ．45；Ⅳ．50；Ⅴ．60；Ⅵ．65；Ⅶ．70。A．Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ B．Ⅰ+Ⅱ C．Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ D．Ⅱ+Ⅲ

20.T10钢的平均含碳量为（）。A．10% B．1% C．0.1% D．0.01% 21.木工用的斧和凿宜选用（）。A．45 B．Q235-A C．T8A D．T12A 22.锉刀和板牙宜选用（）。A．45 B．Q235-A C．T8A D．T12A

23.热处理后的合金渗碳钢零件表面渗碳层组织为（）。A．回火马氏体 B．回火马氏体＋少量残余奥氏体 C．回火马氏体＋合金碳化物 D．回火马氏体＋合金碳化物＋少量残余奥 氏体

24.热处理后的合金渗碳钢零件心部获得的组织是（）。A．屈氏体＋少量回火马氏体＋少量铁素体 B．低碳回火马氏体＋少量回火马氏体＋少量铁素体 C．屈氏体＋少量铁素体 D．低碳回火马氏体或屈氏体＋少量回火马氏体＋少量铁素体

25.（）用于尺寸较大、载荷较高的重要耐磨零件如汽车、拖拉机上 承受冲击载荷的齿轮、轴、花键轴等。A．20Cr B．20CrMnTi C．18Cr2Ni4WA D．20 26.合金调质钢常选用的材料是（）。A．20Cr B．40Cr C．4Cr9Si2 D．4Cr13 27.较重要的轴宜选用（）材料。A．16Mn B．20Cr C．Q235 D．40Cr

28.40CrNiMo钢中Cr、Ni元素的主要作用是（）。A．提高强度 B．强化铁素体提高淬透性 C．细化晶粒 D．提高硬度

29.合金弹簧钢常用的材料有（）。A．20CrMnTi B．60Si2Mn C．40Cr D．16Mn 30.GCr15中Cr的含量为（）。A．15% B．0.15% C．1.5% D．0.015%

31.滚动轴承钢的常规热处理为（）。A．球化退火＋淬火＋低温回火 B．球化退火＋淬火＋高温回火 C．淬火＋低温回火 D．淬火＋高温回火

32.常用的低合金刃具钢是（）。A．T8 B．9SiCr C．W18Cr4V D．GCr15 33.常用低合金刃具钢的牌号是（）。A．CrWMn B．9CrW5 C．W18Cr4V D．GCr15 34.（）是典型的低合金刃具钢，广泛用于制造低速切削刃具和薄刃刀 具，如锉刀、板牙、丝锥等。A．T8 B．9SiCr C．W18Cr4V D．GCr15

35.低合金刃具钢的热处理为（）。A．球化退火＋淬火＋低温回火 B．球化退火＋淬火＋高温回火 C．淬火＋低温回火 D．淬火＋高温回火

36.常用的高速钢是牌号是（）。A．CrWMn B．9SiCr C．W18Cr4V D．T13

37.高速钢一般多采用油淬和分级淬火，淬火组织为（）。A．马氏体＋大量残余奥氏体 B．马氏体＋粒状碳化物＋大量残余奥氏体 C．马氏体 D．马氏体＋粒状碳化物

三、判断题

1.Si、Mn对钢的性能影响不大，少量时有益。（）

2.合金结构钢和合金工具钢中含碳量的表示方式都是一样的。（）

3.低合金结构钢出厂后使用时一般不再进行热处理。（）

4.高速钢的淬透性很高，空淬即可淬成马氏体。（）

5.高速钢是莱氏体钢。（）

6.高速钢是过共析钢。（）

7.W6Mo5Cr4V2比W18Cr4V的热塑性、韧性好。（）

8.Cr12MoV钢属于莱氏体钢，含有大量的碳化物，硬度高、耐磨。（）

9.4Cr5MoSiV1（H13）钢是综合性能较好、应用最广的热作模具钢。（）10.3Cr2W8V（H21），主要优点是红硬性好，但韧性及抗热疲劳性较差，且 成本高，在淘汰之列。（）

11.耐磨钢ZGMn13在室温下的组织为单相奥氏体。（）

12.不锈钢之所以不锈，是因为其为单相组织，形不成原电池效应。（）

四、名词解释 1.红硬性（热硬性）2.回火稳定性（回火抗力）3.低温回火脆 4.高温回火脆 5.二次硬化

五、简答题

1.合金元素对钢的性能有何影响？

2.合金元素对淬火钢的回火转变有何影响？

3.什么是渗碳钢？其最终热处理采用何种处理？获得的组织是什么？

4.什么是调质钢？它的化学成分有何特点？主要应用是什么？有何性能要 求？

5.现有 20CrMnTi 钢制造的汽车齿轮，要求齿面硬化层为 1.0-1.2mm，齿面 硬度为 58-62HRC，心部硬度为 35-40HRC，其生产工艺路线为：下料→锻造→正 火→加工齿形→渗碳→预冷淬火→低温回火→喷丸→精磨。试说明

第三篇：金属材料及其热加工

第1章 材料的结构与性能

材料的性能决定于材料的化学成分和其内部的组织结构。

1.1 金属材料的结构与组织 1.2 金属材料的性能

1.3 高分子材料的结构与性能 1.4 陶瓷材料的结构与性能

§1.1 金属材料的结构与组织

固态物质按其原子（离子或分子）的聚集状态可分为两大类：晶体与非晶体。

一、晶体概念

1、晶体与非晶体的区别：

晶体：原子（离子或分子）在三维空间有规则的周期性重复排列的物质。晶体中的原子排列有对称性和周期性的特点。其主要特征： 主要特征： – 有规则的外形；

– 均匀性； – 解离性； – 固定的熔点； – 各向异性。

典型晶体：水晶、食盐、金属等。

非晶体：不具备晶体特征的物质。即，原子（离子或分子）在空间无规则排列。

长程无序，短程有序。

典型非晶体：普通玻璃、松香、塑料等。

2、晶胞—晶体的最小单元

• 结点：原子中心联线的交点。• 晶格：原子排列的空间格子。• 晶格常数：各边长及其夹角。

• 简单立方晶格：a＝b＝c, α＝β＝γ＝90°

•（简单立方晶格只见于非金属晶体，在金属晶体中看不到）

3、因果关系：

原子构造、原子间结合力性质→晶格形式和晶格常数→不同晶体类型(→不同物质)→物理、化学和力学性能二、三种常见的金属晶格

线型非晶态高聚物的三种力学状态（见1.3.2）

三，三种典型晶格的致

密度及晶面和晶向分析

1、晶格致密度（三种计算方法）

（1）体积法（体积密度）

（2）面积密度（晶面上）――晶面密度

（3）线密度（晶向上）――晶向密度

2、晶面及晶向指数――表示符号

晶面：晶体中各个方位上的原子面

晶向：各种方向上的原子列

确定晶面指数的方法：（三步）（hkl）、｛hkl｝

确定晶向指数的方法：（三步）［uvw］、〈uvw〉

3、晶面及晶向的原子密度

密排面、密排方向---影响晶体的力学性能

四、晶体的各向异性

成因：晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，导致晶体在不同方向上的性能有所差异。晶体的这种各向异性的特点是区别于非晶体的重要标志之一。

五、实际金属中的晶体缺陷

1、点缺陷

空位、间隙原子、异类原子

2、线缺陷

刃型位错、螺型位错；

位错密度――单位体积内位错线的总长度；

金属的强度与位错密度的关系。

位错概念的提出用于解释晶体的塑性变形。

3、面缺陷---晶界、亚晶界

晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。晶界在空中呈网状；晶界上原子的排列规则性较差。晶粒也不是完全理想的晶体，而是由许多位向相差很小的所谓亚晶粒组成的。晶粒内的亚晶粒又叫晶块,(或嵌镶块)亚晶粒之间的位向差只有几秒、几分，最多达1--2度。

亚晶粒之间的边界叫亚晶界。亚晶界是位错规则排列的结构。

例如，亚晶界可由位错垂直排列成位错墙而构成。

亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。晶界和亚晶界均可提高金属 的强度。晶界越多, 晶粒越细, 金属的塑性变形能力越大,塑性越好。

六、合金的晶体结构

1、合金：一种金属元素同另一种或几种其它元素，通过熔化或其他方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质。

2、组元：组成合金的独立的、最基本的单元，可以是金属、非金属元素或稳定的化合物。

合金的强度、硬度，耐磨性等力学性能比纯金属高许多，某些合金还具有一些特殊的电、磁、耐热、耐蚀等物理、化学性能。

3、相：在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其他部分分开的均匀组成部分。

4、固溶体：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相。

5、金属化合物：合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相，也称中间相。

金属化合物一般熔点高，脆性大。金属化合物是许多合金的重要组成相。根据其形成条件和结构特点不同，金属化合物主要有以下几类：

（1）正常价化合物，严格遵守化合价规律，如Mg2Si、AlP等。

（2）电子化合物：不遵守化合价规律，如CuZn、Cu3Al等。

（3）间隙化合物：由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小的非金属元素形成的化合物。当非金属原子半径与金属原子半径之比小于0.59时，形成具有简单晶格的间隙化合物，称为间隙相。间隙相具有金属特性，有极高的熔点和硬度，非常稳定。如M4X、M2X、MX、MX2等。当非金属原子半径与金属原子半径之比大于0.59时，形成具有复杂结构的间隙化合物。如Fe3C、Cr12C6等。复杂结构的间隙化合物也具有很高的熔点和硬度，但比间隙相稍低些。

七、金属材料的组织

1、显微组织：在金相显微镜下看到的金属材料内部的微观形貌。是由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成的。

2、组织和决定因素：金属材料的组织取决于金属材料的化学成分和工艺过程。

3、组织与性能的关系：金属材料的性能由金属内部的组织结构所决定。举例说明。

• 在有些情况下，金属的组织名称相同，组成相也相同，但晶粒形状、大小不同，则它们的性能也不相同； • 在某些合金中，在显微镜下观察它们的组织相同，组成相也相同，且形状、大小无明显差异，只是其成分有所不同，其表现出来的性能也不相同（如铁碳合金）。金属材料的性能包括工艺性能和使用性能。

1工艺性能：制造工艺过程中，材料适应加工的性能。

2使用性能：金属材料在使用条件下所表现出来的性能，包括力学性能、物理和化学性能。

§1.2 金属材料的性能

一、金属材料的工艺性能

铸型条件下，熔融金属的流动能力。

1、铸造性能

（1）流动性 在一定温度和铸型条件 下，熔融金属的流动能力。（2）收缩性 铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象。

铸件收缩不仅会影响尺寸大小，还会使铸件产生缩孔、缩松、内应力、变形和开裂等缺陷。（3）偏析 金属凝固后，铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象。

2、锻造性能

金属材料对用压力加工方法成形的适应能力，称为金属材料的锻造性。

锻造性主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。（铸铁

碳钢 铝、铜合金）

3、焊接性能

金属材料对焊接加工的适应性，称为金属材料的焊接性。

也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

在机械工业中，焊接的主要对象是钢材。碳质量分数是焊接性的主要影响因素。(举例说明，碳钢、铜铝合金、灰口铸铁等的焊接性能。)

4、切削加工性能

切削加工性能一般用切削后的表面质量和刀具寿命来表示。影响材料切削加工性能的因素主要有材料的化学成分、组织、硬度、韧性、导热性和形变强化等。

5、热处理工艺性能 主要指淬透性，即钢接受淬火的能力。这主要与钢中的合金元素种类和多少有关。含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透性比碳钢的淬透性好。

二、金属材料的力学性能

主要指金属材料在外力作用下表现出来的的性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧性、耐磨性等。1.强度；1）静载时的强度 2）变载时的强度 3）高温强度

2、疲劳极限

材料在低于其屈服点的交变应力作用下，经过长时间工作后也会产生裂纹或突然完全断裂，这个过程称为金属的疲劳。

金属承受的交变应力越大，则断裂时应力循环次数越少，工程上规定，对于某类金属材料，经历规定应力循环周次而不断裂的最大应力称为金属的疲劳强度或称疲劳极限。

3、塑性

断裂前材料产生永久变形的能力称为塑性, 用伸长率和断面收缩率来表示。

①伸长率（δ）在拉伸试验中, 试样拉断后, 标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。

②断面收缩率（ψ）试样拉断后, 缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。

4、硬度

材料抵抗另一硬物体压入其内的能力叫硬度，即受压时抵抗局部塑性变形的能力。

5、冲击韧度（ak）

许多机械零件和工具在工作中, 往往要受到冲击载荷的作用, 如活塞销、锤杆、冲模和锻模等，材料抵抗冲击载荷作用的能力称为冲击韧性，常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定。测得试样冲击吸收功,用符号 Ak 表示。用冲击吸收功除以试样缺口处截面积 S0 , 即得到材料的冲击韧度 ak。

6、断裂韧性

材料内部存在着或多或少、或大或小的裂纹和类似裂纹的缺陷。

裂纹在应力场作用下失稳而扩展，导致机件破断。材料抵抗失稳扩展断裂的能力称为断裂韧性。

用裂纹扩展的临界状态所对应的应力场强度因子，即临界应力场强度因子来代表材料的断裂韧性。

7、耐磨性

三、金属材料的理化性能

1、物理性能

（1）密度：轻金属（密度小于5）；重金属。二者各有不同的用途。（2）熔点：难熔金属（W、Mo、V）；

易熔金属（Su、Pb）

（3）导电性：金、银、铜、铝； 钨、钼、铁、铬。

超导材料（4）导热性：金、银、铜、铝；（5）热膨胀性：

（6）磁性：铁磁性材料、顺磁性材料、抗磁性材料

2、化学性能

（1）耐腐蚀性：常温下，抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力。（2）抗氧化性：在加热时，抵抗氧化作用的能力。金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性统称为化学稳定性。

高分子材料又称为高分子聚合物(简称高聚物), 是以高分子化合物为主要组分的有机材料。高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物，其相对分子质量一般在5000以上，有的甚至高达几百万。

高分子化合物由低分子化合物通过聚合反应获得。组成高分子化合物的低分子化合物称作单体

1.3.1高分子材料的结构

一.大分子链的结构 1.大分子链的化学组成

组成大分子链的化学元素，主要是C、H、O，另外,还有N、Cl、F、B、Si、S等元素，其中,C是形成大分子链的主要元素。

1.大分子链的化学组成 大分子链根据组成元素不同可分为三类: 碳链大分子:;主链全部由碳原子以共价链相连接，即-C-C-C-。

杂链大分子:大分子主链除有C原子外，还有O、N、S、P等原子，它们以共价链相连 元素链大分子:大分子主链不含C原子，而是由Si、O、B、S、P等元素组成，2.大分子链的形态---呈现不同的几何形状

(1)线型分子链

各链节以共价链连接成线型长链分子，其直径小于1纳米，而长度可达几百甚至几千纳米，像一根长线，呈卷曲状或线团状。

(2)支化型分子链

在主链的两侧以共价链连接相当数量的长短不一的支链, 其形状有树枝形、梳形、线团形。

(3)体型(网型或交联型)分子链

分子链在线型或支化型分子链之间, 沿横向通过链节以共价链连接起来, 形成的三维(空间)网状大分子。

3.大分子链空间的构型---链结构 乙烯聚合物常见的三种空间构型

全同立构::取代基R有规律地位于碳链平面同一侧

乙烯聚合物常见的三种空间构型

间同立构::取代基R交替地排列在碳链平面两则

二.大分子链的构象及柔性 大分子链的构象----

由单链内旋转所产生的大分子链的空间形象。

正是这种极高频率的单键内旋转随时改变着大分子链的构象，使线型大分子链在空间很容易呈卷曲状或线团状。

大分子链的柔性----聚合物具有弹性的原因

在拉力作用下，呈卷曲状或线团状的线型大分子链可以伸展拉直，外力去除后，又缩回到原来的卷曲状和线团状。

三.高分子材料的聚集态

晶态(分子链在空间规则排列)、部分晶态(分子链在空间部分规则排列)

非晶态(分子链在空间无规则排列，亦称玻璃态)。

线型聚合物在一定条件下可以形成晶态或部分晶态，体型聚合物为非晶态(或玻璃态)。

获得完全晶态的聚合物很困难，大多数聚合物都是部分晶态或完全非晶态

（下页右图是氧化物硬度 见后）

1.3.2高分子材料的性能

一.力学性能

1.高聚物的物理、力学状态

(1)线型非晶态高聚物的三种力学状态

①玻璃态 在Tg 温度以下曲线基本上是水平的, 变形量小, 而弹性模量较高, 高聚物较刚硬, 处于所谓玻璃态。此时，物体受力的变形符合于虎克定律，应变与应力成直线比，并在瞬时达到平衡。

②高弹态 Tg温度之后曲线急剧变化，但很快即稳定而趋于水平。

在这个阶段，变形量很大，而弹性模量显著降低，外力去除后变形可以回复，弹性是可逆的。

高聚物表现为柔软而富弹性，具有橡胶的特性，处于所谓高弹态或橡胶态。

③粘流态 温度高于Tf后，变形迅速发展，弹性模量再次很快下降，高聚物开始产生粘性流动，处于所谓粘流态，此时变形已变为不可逆。

(2)晶态高聚物和体型高聚物的力学状态

完全晶态的线型高聚物，和低分子晶体材料一样，没有高弹态；

具有较高的强度和硬度

部分晶态的线型高聚物，非晶态区在Tg温度以上和晶态区在熔点Tm温度以下存在一种即韧又硬的皮革态。

此时,非晶态区处于高弹态, 具有柔韧性 晶态和非晶态可以复合成皮革态 2.高聚物的力学性能特点

(1)强度低---平均为100MPa, 比金属低得多，由于其重量轻、密度小，许多高聚物的比强度还是很高的, 某些工程塑料的比强度比钢铁和其他金属还高。

(2)弹性高、弹性模量低

高聚物的弹性变形量大，可达到100%～1000％，一般金属材料只有0.1%～1.0％。

高聚物的弹性模量低，约为2MPa～20MPa，一般金属材料为103MPa～2×105MPa。(3)粘弹性

大多数高聚物的高弹性大体是“平衡高弹性”，即应变与应力同步发生，或应变与应力即时达于平衡。

有一些高聚物,例如橡胶, 特别是在低温和老化状态时, 高弹性表现出强烈的时间依赖性。

应变不仅决定于应力, 而且决定于应力作用的速率。即应变不随作用力即时建立平衡, 而有所滞后。这就是粘弹性.粘弹性, 它是高聚物的又一重要特性。

粘弹性的主要表现有蠕变、应力松驰 和内耗等。

蠕变是在应力保持恒定的情况下，应变随时间的增长而增加的现象。高聚物在室温下受力的长期作用时，发生不可回复的塑性变形，例如，架空的聚氯乙稀电线套管，在电线和自身重量的作用下发生缓慢的挠曲变形，就属于蠕变。应力松弛:高聚物受力变形后所产生的应力随时间而逐渐衰减的现象。

例如，连接管道的法兰盘中的密封垫圈，经过长时间工作后发生渗漏现象，高聚物受周期载荷时，产生伸－缩的循环应变。由于应变对应力的滞后，在重复加载时，就会出现上一次变形还未来得及回复时，或分子链的构象跟不上改变时，又施加了下一次载荷，于是造成分子间的内摩擦，产生所谓内耗。

一次循环所储存的能量等于滞后回线ACBDA所包围的面积。

(4)塑性

高聚物由许多很长的分子组成, 加热时分子链的一部分受热，其它部分不会受热或少受热，因此材料不会立即熔化，而先有一软化过程，所以表现出明显的塑性。

(5)韧性

高聚物的内在韧性较好，即在断裂前能吸收较大的能量。但是由于强度低，高聚物的冲击韧性比金属小得多，仅为其百分之一的数量级。(6)减摩、耐磨性

塑料的另一优点是磨损率低。

大多数塑料对金属和对塑料的摩擦系数值一般在0.2～0.4范围内。

聚四氟乙烯对聚四氟乙烯的摩擦系数只有0.04，几乎是所有固体中最低的。二.物理和化学性能 1.绝缘性

 高聚物分子是良好的绝缘体，绝缘性能与陶瓷相当。对热、声也有良好的绝缘性能。

2.耐热性

热固性塑料的耐热性比热塑性塑料高。

常用热塑性塑料如聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙等，长期使用温度一般在100℃以下；

热固性塑料如酚醛塑料的为130℃～150℃；

耐高温塑料如有机硅塑料等，可在200℃～300℃使用。3.耐蚀性

高聚物的化学稳定性很高。它们耐水和无机试剂、耐酸和碱的腐蚀。尤其是被誉为塑料王的聚四氟乙烯，不仅耐强酸、强碱等强腐蚀剂，甚至在沸腾的王水中也很稳定。

耐蚀性好是塑料的优点之一。4.老化

指高聚物在长期使用和存放过程中，由于受各种因素的作用，性能随时间不断恶化，逐渐丧失使用价值的过程。

其主要表现：对于橡胶为变脆，龟裂或变软，发粘；对于塑料是退色，失去光泽和开裂。

这些现象是不可逆的，所以老化是高聚物的一个主要缺点。

§1.4 陶瓷材料的结构与性能

1.4.1陶瓷材料的结构

何为陶瓷材料？

以天然硅酸盐或人工合成无机化合物为原料，用粉末冶金法生产的无机非金属材料。人工合成的陶瓷材料主要是由一些金属氧化物、碳化物、氮化物等组成的。陶瓷材料组织结构比较复杂。

按照组织形态陶瓷材料分为三类：

无机玻璃：硅酸盐玻璃，是室温下具有确定形状，但其粒子在空间成不规则排列的非晶结构类陶瓷材料；

微晶玻璃： 玻璃陶瓷，是单个晶体分布在非晶态的玻璃基体上的一类陶瓷材料；

晶体陶瓷 如具有单相晶体结构的氧化铝特种陶瓷，具有复杂结构的普通陶瓷。晶体陶瓷是最常用的结构材料和工具材料。

陶瓷材料组织结构比较复杂。

按照组织形态陶瓷材料分为三类：

微晶玻璃特点：

1、丰富的色泽和良好的质感

2、色调均匀

3、永不浸湿、抗污染

4、优良的力学性能和化学稳定性

5、高度的破裂安全性

6、高度环保性能

7、易加工成型

微晶玻璃研制成功，―是20世纪在材料领域中的一项重大的工艺成就‖。甚至称其为万能性―将不亚于20世纪的钢铁‖。

陶瓷的典型组织结构： 晶体相(莫来石和石英)玻璃相 气相

一、晶体相(莫来石和石英)---陶瓷的主要组成相：

主要有硅酸盐、氧化物和非氧化物等。它们的结构、数量、形态和分布，决定陶瓷的主要性能和应用。(1)硅酸盐

普通陶瓷的主要原料，陶瓷组织中重要的晶体相，结合键为离子键与共价键的混合键。

构成硅酸盐的基本单元： 硅氧四面体

硼化物硬度（后）

(2)氧化物

多数陶瓷特别是特种陶瓷的主要组成和晶体相；离子键结合,也有共价键；

最重要的氧化物晶体相：AO、AO2、A2O3、ABO3和AB2O4等(A、B表示阳离子)。(3)非氧化合物

不含氧的金属碳化物、氮化物、硼化物和硅化物；

---特种陶瓷特别是金属陶瓷的主要组成和晶体相。

金属碳化物：共价键和金属键之间的过渡键，以共价键为主。如TiC、Fe3C等 氮化物：与碳化物相似

金属性弱些, 有一定的离子键。

如六方晶格BN，六方晶系的Si3N4和AlN。

硼化物和硅化物：

较强的共价健，连成链、网和骨架，构成独立结构单元。陶瓷的典型组织结构：

二、玻璃相（作用）

①粘连晶体相，填充晶体相间空隙，提高材料致密度；

②降低烧成温度，加快烧结； ③阻止晶体转变，抑制其长大；

④获得透光性等玻璃特性；

⑤不能成为陶瓷的主导相：对陶瓷的强度、介电性能、耐热耐火性等不利。陶瓷的典型组织结构：

二、玻璃相(产生过程:)熔融液相冷却时在玻璃转变温度粘度增大到一定程度时, 熔体硬化，转变为玻璃。

二、玻璃相(结构特点：)硅氧四面体组成不规则的空间网, 形成玻璃的骨架。玻璃相成分：氧化硅和其它氧化物

三、气相: 气相是陶瓷内部残留的孔洞；成因复杂，影响因素多。

陶瓷根据气孔率分致密陶瓷、无开孔陶瓷和多孔陶瓷。

气孔对陶瓷的性能不利（多孔陶瓷除外）

气孔率：

普通陶瓷5%～10％

特种陶瓷5％以下

金属陶瓷低于0.5％。

1.4.2陶瓷材料的性能

一.陶瓷的力学性能

(1)刚度

陶瓷刚度（由弹性模量衡量）各类材料中最高（金刚石除外），(2)硬度

陶瓷硬度是各类材料中最高的（金刚石除外）。陶瓷硬度为1000HV～5000HV, 淬火钢为500HV～800HV, 高聚物最硬不超过20HV。

陶瓷的硬度随温度的升高而降低, 但在高温下仍有较高的数值。(3)强度

晶界使陶瓷实际强度比理论值低得多（1/1000～1/100）。因为： *晶界上有晶粒间的局部分离或空隙； *晶界上原子间键被拉长, 键强度被削弱； *相同电荷离子的靠近产生斥力, 会造成裂缝。

*致密度、杂质和各种缺陷影响陶瓷的实际强度。刚玉（Al2O3）陶瓷块抗拉强度280，刚玉陶瓷纤维（缺陷少），抗拉强度为2100，提高1～2个数量级。

陶瓷强度对应力状态特别敏感，抗拉强度很低，抗弯强度较高，抗压强度很高。(4)塑性

陶瓷在室温下几乎没有塑性。

陶瓷晶体滑移系很少，位错运动所需切应力很大；共价键有明显的方向性和饱和性，离子键的同号离子接近时斥力很大；

在高温慢速加载，特别是组织中存在玻璃相时，陶瓷也表现出一定的塑性。

(5)韧性

非常典型的脆性材料：冲击韧性10kJ/m2以下, 断裂韧性值很低。

对表面状态特别敏感：由于表面划伤、化学侵蚀、冷热胀缩不均等，很易产生细微裂纹；受载时，裂纹尖端产生很高的应力集中，由于不能由塑性变形使高的应力松弛，所以裂纹很快扩展，表现出很高的脆性。改善陶瓷韧性的方法：

预防陶瓷中特别是表面上产生缺陷；

在陶瓷表面形成压应力（如加预压应力可做成―不碎‖陶瓷）； 消除陶瓷表面的微裂纹。

二.陶瓷的物理和化学性能

(1)热膨胀性能

陶瓷的线膨胀系数很低，比高聚物低，比金属更低。(2)导热性

由于陶瓷无自由电子传热，导热性很低，较好绝热材料。(3)热稳定性—不同温度范围内波动时的寿命

热稳定性很低（比金属低得多）：导热性低。(4)化学稳定性

结构非常稳定，很好的耐火材料和坩埚材料。金属原子被屏蔽在紧密排列的间隙中，很难再同介质中的氧发生作用；

对酸、碱、盐等腐蚀性很强的介质均有较强的抵抗能力，与许多金属的熔体也不发生作用。(5)导电性

变化范围很广：

*由于缺乏电子导电机制, 多数陶瓷是良好的绝缘体;*不少陶瓷既是离子导体, 又有一定的电子导电性；

*许多氧化物（ZnO、NiO、Fe3O4）是重要的半导体材料。陶瓷材料的性能特点：

具有不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、不老化性、高的硬度和良好的抗压能力，但脆性很高，温度急变抗力很低，抗拉、抗弯性能差。

碳化物硬度

总体硬度比较

Fe2b结构

第四篇：工程材料与热加工(一)习题答案第9章

第9章习题解答参考

自测题

一、名词解释

1.余块：

为了简化锻件形状以便于进行自由锻造而增加的这一部分金属，称为余块，如键槽、齿槽、退刀槽以及小孔、盲孔、台阶等难以用自由锻方法锻出的结构，必须暂时添加一部分金属以简化锻件的形状。

2.拉深：

拉深是指变形区在一拉一压的应力状态作用下,使板料（或浅的空心坯）成形为空心件（或深的空心件）而厚度基本不变的加工方法。

3.可锻性：

材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力叫金属的可锻性。金属的可锻性可用塑性和塑性变形抗力来综合衡量。塑性越高，变形抗力越小，金属的可锻性就越好。

4.锻造比：

锻造生产中代表金属变形大小的一个参数，一般用锻造过程中的典型工序的变形程度来表示：

AH0A0L如镦粗工序，锻造比为：y= = ；拔长锻造比：y= = A0HAL0式中：A0、A为锻前、锻后工件的截面积，H0、L0、H、L为锻前、锻后工件的高(或长)度。

二、填空题

1.塑性大小

变形抗力

塑性

变形抗力 2.增加

下降

降低 3.锥体

凸台

圆柱相贯 4.最小弯曲半径 5.塑性 6.好于 7.好

三、判断题

1.（×）2.（√）

3.（√）

习题与思考题

一、简答题

1.钢的锻造温度范围是指锻件由始锻温度至终锻温度的范围。

始锻温度过高,容易产生过热和过烧缺陷,一般控制在固相线以下200℃左右。

终锻温度应能保证坯料有足够的塑性和停锻后能获得细小的晶粒。终锻温度过高时,再结晶后的细小晶粒会继续长大；终锻温度过低时,不能保证钢的再结晶过程充分进行,使锻件产生冷变形强化和残余应力,有时因塑性太差而产生锻造裂纹。

2.自由锻是指用简单的通用性工具,或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力，使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。

自由锻基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。

拔长是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。拔长常用于锻造杆、轴类零件。镦粗是使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序。主要用于锻造齿轮坯、圆饼类锻件。冲孔是在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。

切割是指将坯料分成几部分或部分地割开,或从坯料的外部割掉一部分,或从内部割出 一部分的锻造工序。

弯曲是采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序,称为弯曲。

扭转是将毛料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序,该工序多用于锻造多拐曲轴和校正某些锻件。

错移是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离，但仍保持轴心平行的的锻造工序，常用于锻造曲轴零件。

锻接是将坯料在炉内加热至高温后，用锤快击，使两者在固态结合的锻造工序。锻接的方法有搭接、对接、咬接等。锻接后的接缝强度可达被连接材料强度的70%～80%。

3.自由锻生产的锻件多为简单的圆柱体、棱柱体和简单的弧形表面。结构工艺性方面，锻件上应避免有锥形和楔形表面；应避免出现加强肋，工字形截面等复杂结构；应避免曲面与曲面相交。

4.金属的可锻性可用塑性和塑性变形抗力来综合衡量。塑性越高，变形抗力越小，金属的可锻性就越好；低的塑性变形抗力使设备耗能少；优良的塑性使产品获得准确的外形而不遭破裂。

影响金属可锻性的主要因素有：金属的本质和变形条件。金属的本质：

（1）化学成分：纯金属比合金的可锻性好；含合金元素少的合金，其可锻性好。（2）组织：单相组织（纯金属或固溶体）的可锻性好；化合物呈弥散分布的合金，其可锻性优于呈网状分布的；细晶粒组织的可锻性优于粗晶粒组织。

变形条件：

（1）加热温度：加热温度高，可锻性好。但温度过高，会引起过烧或过热。

（2）变形速度：变形速度不大时，回复和再结晶来不及消除加工硬化，可锻性下降；变形速度大于一定值后，由于塑性变形的热效应使材料温度升高，回复和再结晶充分，可锻性提高。

（3）应力状态：压应力越多，材料的塑性越好；拉应力越多，塑性越差。5.使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压。

生产中常用的冲压工序可分为两大类：一类是分离工序,主要包括切断、落料、冲孔、切口、切边等，剪刀或模具在外力作用下,使板料发生剪断而分离。另一类是变形工序,主要包括弯曲、拉深、翻边、起伏、缩口和胀形等，模具在外力作用下,使板料发生塑性变形而改变其形状和尺寸。

冲压是锻压加工中的先进加工方法之一。冲压有如下特点：

（1）多用于压制形状复杂的薄壁零件,并且能使其强度高,刚度大,重量轻。

（2）冲压件表面光滑且有足够的尺寸精度,不需要进一步切削加工即可满足一般互换性要求。

（3）操作简单迅速,易于实现自动化,生产率高。

（4）冲模制造复杂,大批量冲压生产时才能使冲压件成本降低。

冲压所需的板料必须具有足够的塑性,常用的金属板材有低碳钢、高塑性的合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金等

二、综合题

1.主要工序：双面冲孔、芯棒拔长

2.图9-47 自由锻锻件

3.图a: 所示结构不合理，图中有加强筋，不适合用自由锻成型。图b: 所示结构不合理，图中有锥形结构，不适合用自由锻成型。图c: 所示结构不合理，图中有凸台结构，不适合用自由锻成型。图d: 所示结构不合理，图中有尖角结构，不适合用模锻成型。图e: 所示结构不合理，图中有深孔，不适合用模锻成型。

图f: 所示结构不合理，图示分型,上、下模膛过深，模锻成型时不能充满模膛。

图g: 所示结构不合理，图中圆柱孔邻近弯曲处，弯曲变形之外侧与圆柱孔交接处应力集中程度大，过大拉应力易使工件断裂。

图h: 所示结构不合理，落料件有尖角，易损伤模具。

图i: 所示结构不合理，拉深件底部应有圆角，否则易拉裂。

第五篇：金属材料与热加工复习提纲1

金属热加工复习提纲

1.力学性能的定义和主要指标

力学性能：金属材料在各种不同形式的载荷作用下所表现出来的特性。主要指标：强度、塑性、硬度、冲击韧度等。2.强度和塑性的定义、衡量指标及符号

强度：是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。一般情况下多以抗拉强度作为判别金属材料强度高低的指标。符号：应力值（c给马）

塑性：金属发生塑性变形但不破坏的能力。

3.常用的硬度测定方法和硬度值的表示方法（整理表示方法）

布氏硬度（HBW）压头：硬质合金球。表示方法：600HBW1/30/20表示直径为1mm、在294N（30kgf）实验力作用下保持20s,测得的布氏硬度值为600.实验力保持时间（10~15s时不标注）

洛氏硬度（HRA）压头：金刚石圆锥。应用举例：碳化物、硬质合金、淬火工具钢，浅层表面硬化钢的。

洛氏硬度（HRB）压头：1／16〃（直径1.588mm）钢球。

应用举：铜合金、铝合金、可锻铸、软钢等。适用于：实验结果精准，但因为压痕大所以不宜用于测试成品或薄片金属的硬度。

洛氏硬度(HRC)压头：金刚石圆锥。应用举例：淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢。

维氏硬度（HV）压头：锥面夹角为136度金刚石正四棱锥体。适用：维氏硬度可测软硬技术，尤其是极薄零件和渗碳层，渗氮层的硬度，它测得的压痕轮廓清晰数据正确，但由于其硬度值需要测量压痕对角线，然后经计算或查表才能获得，效率不如洛氏硬度高。，所以不宜用于成批零件的常规检验。表示方法：640HV30/20表示实验力为294.4下，保持20s,测得的维氏硬度值为600.4.冲击韧性的定义、衡量指标及符号

定义：金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。衡量指标:冲击韧度

符号：阿尔法k 5.固溶体及固溶强化现象P14、15（填空题）分类 固溶体：合金再由液态结晶为固态时，组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相这种新相称为固溶体。

固溶体分为：

置换固溶体：有限固溶体、无限固溶体

间隙固溶体：有限固溶体 固溶体强化现象：由于溶质原子溶入溶剂晶格后引起晶格畸变使其塑性变形的抗力增大，因而使得合金的强度、硬度升高，这种现象称为固溶强化。

固溶体保证溶剂的晶格。

6.晶体缺陷的种类

点缺陷：空位和间隙原子 线缺陷：位错 面缺陷：晶界和压晶界。7.金属结晶的基本过程

结晶的过程是不断地形成晶核和晶核不断长大的过程。结晶的形成有两种方式一种自发形核和一种为非自发形核。

枝晶偏析现象：这种在同一个晶体内部化学成分不均匀的现象。8.过冷现象及过冷度

过冷现象：实际结晶温度低于（所有）理论结晶温度的现象。过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值称为过冷度。

金属结晶时的过冷度不是一个恒定值，液体金属的冷却速度越快，实际结晶温度就越低，即过冷度越大。实践证明，金属总是在一定的过冷度下结晶的，所以过冷是金属结晶的必要条件。

9.晶粒大小对力学性能的影响；控制晶粒大小的措施

一般情况下来说在常温下，细化晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、硬度、塑性和韧性。因此，细化晶粒使金属强韧化的有效途径。

控制晶粒大小的措施，凡是能促进形核率N、抑制长大速率G的因素都能细化晶粒，反之，将使晶粒粗化，工业生产中常以采用以下方法是细化晶粒：1.增加过冷度2.变质处理、3.附加振动、4.降低浇注速度。

10.铁碳合金的基本相及性能P28 F：（阿尔法）铁素体温室时的力学性能与工业纯铁结近，其强度和硬度较低，塑性、韧性良好，铁素体的显微组织与纯铁相同呈明亮白边等轴多边形晶体。

A：（伽玛）具有良好的塑性和的的变形抗力，易于承受压力加工，所以生产中常将钢材加热到奥氏体状态进行压力加工，高温下奥氏体的显微组织也为明亮的多边形晶粒，但晶粒较平直，晶粒内常有孪晶出现。

渗碳体：铁与碳组成的金属化合物称为渗碳体，渗碳体性能硬而脆，硬度很高，塑性几乎为零，是铁碳合金的重要强化相。

11.珠光体和莱氏体的组织及性能

共析反应P=F+渗碳体

由共晶反应生成，反应式Ld=A+渗碳体

珠光体的综合力学性能比单独的铁素体或渗碳体都好。珠光体的机械性能介于铁素体和渗碳体之间，强度、硬度适中，并不脆，这是因为珠光体中的渗碳体量比铁素体量少得多的缘故。

莱氏体：莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差。由共晶奥氏体和共晶渗碳体机械混合组成，为铁碳相图共晶转变的产物。

13.碳含量对铁碳合金组织性能的影响P37 如图示：随着含碳量增加性能变化如下： 硬度：含碳量增加，硬度增加，如图的HB曲线 强度：含碳量增加，强度增加，0.9%处达到最大值，然后，含碳量增加，强度下降。西格玛b线。塑性：含碳量增加，塑性下降。伸长率和断面收缩率曲线。韧性：含碳量增加，韧性下降，冲击韧性ak曲线。

14.钢中的杂质及对性能的影响

Mn：锰的脱氧能力较好，能够消除钢中的FeO，降低钢的脆性，锰还能与硫形成MnS，降低硫的有害。作用所以锰是一种有益元素。对钢的影响不大。

硅：硅的脱氧能力比锰强，在室温下硅能够融入铁素，体提高钢的强度和硬度，因此也是一种有益元素。

硫：产生热脆。有害元素。

磷：产生强烈的固溶增加，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性显著降低。产生冷脆，磷是一种有害元素。

15.共析钢过冷奥氏体等温转变产物（c曲线）Vk（与鼻尖相切）—M+A＇ 珠光体型转变分为：P（粗片状）、S（细片状）、托氏体（极细片状).贝氏体型转变分为：上贝氏体（羽毛狀）基本无用、下贝氏体（黑色针片状）综合力学性能好，希望获得。

马氏体型转变

16.马氏体的组织形态及性能P56 低碳板条状：低碳的板条状马氏体，不仅具有较高的强度与硬度，同时还具有良好的塑性与韧性，有良好的综合力学性能。而高碳的片状马氏体，硬度高、脆性大。

17.正火和退火的区别及选择（注意淬火的选择）

退火：随炉冷却。正火：空冷。优先选择正火，渗碳体多时选正火+球化退火

完全退火：不适用于过共析钢。退火后得到组织接近于平衡状态的组织：珠光体+铁素体。

等温退火：适用于亚、过共析钢。

球化退火：适用于共析钢、过共析钢及合金工具钢。目的是消除网状渗碳体。均匀化退火：适用于合金钢。其目的是消除钢中化学成分偏析和组织不均匀化现象。

去应力退火：适用于铸、锻、焊、切削加工件。其目的是消除工件的残留内应力，以稳定工件尺寸（不发生组织改变）。

18.钢淬火加热和冷却的目的 加热得到A,冷却得到M。

19.C曲线、马氏体临界冷速与淬透性的关系

合金元素(除钴外)，溶入奥氏体后，都能降低原子的扩散速度，增加过了奥氏体的稳定性，使奥氏体等温转变图位置向右移动，临界冷却速度减小从而提高钢的淬透性。

20.淬透性和淬硬性的区别（两者没关系）

淬透性：钢的淬透性是指在规定条件下，决定有决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，它是钢材本身具有的属性，反映了钢材淬火时获得的马氏体组织的难易程度。淬硬性：钢的淬硬性是指钢在理想条件下，进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力，淬硬性的高低主要取决于钢材中的含碳量。钢中含碳量越高，淬硬性越好。影响淬硬性的主要因素是过冷奥氏体的稳定性，即临界冷却速度大小，过冷奥氏体越稳定，临界冷却速度越小，则钢的淬硬性越好。

21.淬火后的零件在回火过程中的性能变化规律P62 随回火的温度增高，塑性、韧性明显提高，硬度、强度明显降低。22.回火的种类、组织、性能及应用P56 低温回火：回火马氏体。高硬度性、高耐磨性。适用于各种高碳钢工具、模具、滚动轴承以及渗碳的，要求硬而耐磨的零件。

中温回火，回火托氏体。主要用于各种弹性元件、热锻模。

高温回火：回火索氏体。良好的综合力学性能，良好的塑性、韧性。生产上常把淬火、高温回火相结合的热处理称为调质，调质处理广泛用于重要的结构零件特别是在交变载荷作用下工作的连杆、连杆螺栓，轴类等零件。

23.钢按用途的分类P39 结构钢、工具钢、特殊性能钢。

24.合金元素对淬火加热和冷却的影响P74 加热：阻碍奥氏体晶粒长大，缩小奥氏体区。冷却：提高钢的脆透性。25.二次硬化现象及原因P81 二次硬化：是指某些高合金钢淬火后在500~600度回火时，硬度有回升的现象。二次硬化的原因：当回火，温度升高到500~600度时会从马氏体中析出高硬度的弥散特殊碳化物，并使残留奥氏体中的碳及合金元素浓度降低，提高了Ms温度，在随后的冷却时部分残留奥氏体转变为马氏体，使钢的硬度提高。

27.铸铁中碳的存在形式 渗碳体和石墨

铸铁根据存在形式不同可分为白口铸铁（渗碳体），灰铸铁（石墨），麻口铸铁（石墨+渗碳体）。

根据形态的不同可分为白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁。28.影响石墨化的因素P92（冷却速度、壁厚）

碳和硅是强烈促进石墨化的元素，Mn是阻止石墨化的元素，硫是强烈阻止石墨化的元素，磷是微弱促进石墨化的元素。

冷却速度越慢，石墨化越好。铸铁的冷却速度在一定的铸形条件下决定于铸件璧的厚薄，即壁厚冷却速度越慢，壁薄冷却速度快。

31.铸造的定义及特点P127 铸造是指熔炼金属制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后获得一定形状和性能的铸件的成形方法。

1.铸造能生产形状复杂特别是内腔复杂的毛坯，例如机床床身和缸盖2.铸造的适用性广 3.铸件的成本低 4.铸件的力学性能不及锻件，一般不宜用作承受较大的交变、冲击载荷的零件。32.铸造生产的方法分类 砂型铸造。

特种铸造：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造。

33.铸造性能及对铸件质量的影响P140、141（收缩性的影响、防止方法）合金流动性：合金结晶温度范围越宽，则流动阻力越大，流动性越差。浇注压力、温度越高，流动性越好。

合金的收缩性：铸件在液态,凝固态和固态的冷却过程中其尺寸和体积减小的现象称为收缩。它是金属铸造的性能之一。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的主要原因，而固态收缩是铸件产生内应力变形和裂纹的主要原因。

铸钢收缩率最大，灰铸铁最小。防止方法：采用冒口、冷铁等。

合金的浇注温度温度越高，液态收缩越大。铸件结构越复杂，铸型及型芯的越高，其差别越大。

34.常见的特种铸造方法P153 熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造。35.锻压的定义及特点P160 锻压是对坯料施加零外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状改善性能，用以制造机械零件或毛坯的成形加工方法。它是锻造与冲压的总称。特点：1.能消除金属内部缺陷改善金属组织提高力学性能。2.具有较高的生产效率。3.可以节省金属材料和切削加工工时，提高材料利用率和经济效益，锻压加工的适应性很强。

缺点：锻压形状复杂的工件难以锻造成型，塑性差的金属材料，如（灰铸铁）不能锻压成型形。锻压成形困难，对材料的适应性差。

（细片状）36.加工硬化现象

金属在低温下进行塑性变形时，随着变形的增加，金属的硬度和强度升高，而塑性、韧性下降。

37.冷变形后的金属在加热过程中组织性能的变化P163 回复：回复处理保持了金属有较高的强度和硬度的同时，还适当提高了其韧性，降低内应力。

再结晶：晶粒得到细化，消除加工硬化现象。金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，金属的性能基本上恢复到塑性变形前的状态。

晶粒长大：综合力学性能良好。38.冷、热变形的划分和区别（笔记）

金属在再结晶温度以下进行的塑性变形，称为为冷变形。获得的毛坯和零件尺寸精度、表面尺寸很好。

金属在再结晶温度以上进行的塑性变形，称为热变形。冷加工：加工硬化，不能消除

热加工：再结晶消除和加工硬化。塑性和冲击韧度很好。39.锻造性能及影响因素（选择、判断）

生产中常用金属塑性和变形抗力，两个因素来综合衡量。金属的可锻性好表现为塑性高，变形抗力小，适宜锻压加工成型，相反，则金属的可锻性厂。金属的可锻性取决于金属的性质和外界加工条件。

化学成分：钢中的合金元素，越高可锻性越差。组织状态：粗晶结构比细晶结构的可锻性差。40.冲压的基本工序

分离工序：使坯料的一部分相对于另一部分产生分离，主要包括剪切、切口冲裁、切边及修整等.变形工序：是使坯料的一部分，相对另一部分产生位移，而又不破坏的能力，包括弯曲、拉伸、翻边、胀形等。

41.焊接的定义及特点

焊接是通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料使焊件达到原子结合的一种加工方法。

P196特点：1.可节省材料和制造工时，接头密封性能好，力学性能高2.能已大化小，以小拼大3.可以制造双金属结构4.生产效率高易实现机械化和自动化。

42.焊接生产的方法分类 过程分类：熔焊、压焊、钎焊。43.金属的焊接性能P202 在焊接热影响区中，熔合区、过热区及淬区对焊接接头的影响最大，因此在焊接过程中应尽量减小热影响区的宽度，其大小和组织变化的程度焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数等因素有关。

44.典型零件的选材及工艺路线制定