1、四、問答題 1、什么是金屬的力學(xué)性能？金屬的力學(xué)性能主要包括哪些方面？ 材料在一定溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力稱為材料的力學(xué)性能。材料的常規(guī)力學(xué)性能指標主要包括強度、硬度、塑性和韌性等。2、什么是鋼的熱處理？常用熱處理方法有哪幾種？ 通過對鋼件作一定條件的加熱、保溫和冷卻，從而改變整體或表層的組織，獲得所需的性能。常用熱處理方法有：退火、正火、淬火和回火。3、鋼按化學(xué)成分可分為哪幾類？ 鋼按化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。其中，碳素鋼按含碳量的多少分低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼；合金鋼按合金元素種類分錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、硅錳鋼，按合金元素含量的多少分低合金鋼、中合金鋼、高合金

2、鋼。4、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵在組織上的根本區(qū)別是什么？ 四種材料的在組織上的根本區(qū)別是鑄鐵中的石墨的形態(tài)不同（形狀、大小、數(shù)量、分布等），灰鑄鐵的石墨是片狀，球墨鑄鐵的石墨是球狀，可鍛鑄鐵的石墨是團狀，蠕墨鑄鐵的石墨是蟲狀。5、硬質(zhì)合金的主要組成是什么？常用硬質(zhì)合金分哪幾類？各有何主要應(yīng)用？ 硬質(zhì)合金的主要組成是難熔金屬碳化物和粘結(jié)金屬。常用硬質(zhì)合金分為鎢鈷類硬質(zhì)合金(代號YG)和鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金(代號YT) 兩種。YG合金多用于加工產(chǎn)生斷續(xù)切屑的的脆性材料(如鑄鐵)，YT合金多用于加工產(chǎn)生連續(xù)切屑的韌性材料，特別是高速切削鋼件。分析下列材料強化方法的強化機理1、細晶強化： 晶

3、界增加提高強度 2、熱處理強化 改變組織結(jié)構(gòu)提高強度 3、固溶強化 晶格變形提高強度 4、合金強化 固溶強化和碳化物強化 5、加工硬化 位錯增加提高強度 1.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施獲得細晶粒組織？答：(1) 增加過冷度（2）進行變質(zhì)處理 (3) 附加振動2.說明實際金屬晶體缺陷種類及特征。答：根據(jù)晶體缺陷的幾何尺寸大小可分為三類：點缺陷，線缺陷，面缺陷。點缺陷的主要類型有空位和間隙原子。晶體中的線缺陷就是位錯。面缺陷包括晶界、亞晶界和孿晶界。3.簡述石墨形態(tài)對鑄鐵的影響？答：根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài),鑄鐵可分為: (1)灰鑄鐵它是以片狀石墨形式存在。(2)球墨鑄鐵它是鐵液經(jīng)過球化處理,使石墨呈球

4、狀的鑄鐵。(3)可鍛鑄鐵它是白口鑄鐵通過可鍛化退火,使石墨呈團絮狀的鑄鐵灰鑄鐵的抗拉強度和塑性就越低。球墨鑄鐵中石墨呈球狀使球墨鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性、疲勞強度不僅高于其它鑄鐵,而且可以與相應(yīng)組織的鑄鋼相比。可鍛鑄鐵的石墨呈團絮狀，因此它不但比普通灰鑄鐵具有較高強度，而且有較高的塑性和韌性。4.常見的熱處理方法有哪些？答：退火、正火、淬火、回火、表面熱處理、化學(xué)熱處理。5.什么是鋁合金的固溶處理和時效處理。答：當鋁合金加熱到相區(qū),保溫后在水中快冷,其強度和硬度并沒有明顯升高,而塑性卻得到改善,這種熱處理稱為固溶處理。固溶處理后鋁合金的強度和硬度隨時間而發(fā)生顯著提高的現(xiàn)象,稱為時效處理。6.

5、回火的目的是什么，常用的回火操作有哪幾種？答：回火的目的：1 獲得工件所需的組織。2 穩(wěn)定尺寸。3消除淬火內(nèi)應(yīng)力?；鼗鸬姆N類：低溫回火；中溫回火；高溫回火1、敘述滲碳鋼和調(diào)質(zhì)鋼的合金化及熱處理特點。答：（1）滲碳鋼要滿足表面高硬度、高耐磨，因此要求鋼中含有碳化物形成元素，同時由于滲碳溫度高，還加入防止奧氏體晶粒化的元素（如V，Ti），另外含有提高基體淬透性、強度和韌性的元素（Ni，Si等），為保證滲碳效率，滲碳鋼含碳量為低碳。熱處理工藝為滲碳+淬火+低溫回火。 （2）調(diào)質(zhì)鋼的含碳量為中碳（0.3%0.5%），以保證強度、塑性和韌性的匹配，主要合金元素包括提高淬透性的元素（Ni，Si，Mn，Cr

6、），另外還有細化晶粒、抑制高溫回火脆性的元素（Mo,W）。熱處理工藝為淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)）。 2、本質(zhì)細晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細，為什么？答：（1）不一定。（2）本質(zhì)晶粒度表示在特定的加熱條件下A晶粒有長大的傾向。本質(zhì)細晶粒鋼是指鋼特定的加熱條件下，A晶粒不容易長大。而本質(zhì)粗晶粒鋼是指鋼特定的加熱條件下，A晶粒迅速長大。（3）超過規(guī)定的溫度，阻止A晶粒長大的碳化物也溶解后，本質(zhì)細晶粒鋼的A晶粒并不一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細。 3、低碳鋼板硬度低，可否用淬火方法提高硬度？用什么辦法能顯著提高硬度？答：（1）低碳鋼不宜用淬火方法提高硬度，因為含碳量太低，淬火后的低碳馬氏體的硬度不

7、是很高。（2）可以通過塑性變形產(chǎn)生加工硬化效應(yīng)來提高硬度或采用滲碳+淬火+低溫回火的方法，提高表面硬度。1、試比較各類鑄鐵之間性能的優(yōu)劣順序，與鋼相比較鑄鐵性能有什么優(yōu)缺點？答：（1）常用的鑄鐵主要有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。 （2）力學(xué)性能優(yōu)劣順序為：球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、灰鑄鐵。 （3）工藝性能優(yōu)劣順序為：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。 與鋼相比較，鑄鐵的鑄造成型性好，減振性好，切削性能好，缺口敏感性低，但通常鋼的力學(xué)性能好于鑄鐵。 2、20號鋼采用表面淬火是否合適？為什么？45號鋼進行滲碳處理是否合適？為什么？答：（1）20號鋼采用表面淬火不合適，因為表面淬火的目的是提高改善材料表面硬度的

8、一種熱處理工藝，20號鋼的含碳量太低，所以采用表面淬火方法不合適；（2）對45號鋼進行滲碳處理不合適，因為45號鋼的含碳量為中碳，而滲碳處理適用于低碳鋼，因此不合適。 3、常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？它們的原子排列和晶格常數(shù)各有什么特點？、各屬于何種晶體結(jié)構(gòu)？答：常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有以下幾種：（1）體心立方：晶胞中的原子數(shù)為2，原子直徑，如，； （3分）（2）面心立方：晶胞中的原子數(shù)為4，原子直徑，如，； （3分）（3）密排六方：晶胞中的原子數(shù)為6，原子直徑，如，； 1.車床主軸要求軸頸部位硬度為HRC5458，其余地方為HRC2025，其加工路線為： 下料 鍛造 正火 機加工 調(diào)質(zhì) 機加工（

9、精） 軸頸表面淬火 低溫回火 磨加工指出：1、主軸應(yīng)用的材料：45鋼2、正火的目的和大致熱處理工藝 細化晶粒，消除應(yīng)力；加熱到Ac350保溫一段時間空冷3、調(diào)質(zhì)目的和大致熱處理工藝 強度硬度塑性韌性達到良好配合 淬火高溫回火 4、表面淬火目的 提高軸頸表面硬度5低溫回火目的和軸頸表面和心部組織 去除表面淬火熱應(yīng)力，表面MA心部S回各處理狀態(tài)下的組織：正火：F+P(或鐵素體+珠光體)。 調(diào)質(zhì)：S回（或回火索氏體）。 軸頸淬火：M+少量Ar（或馬氏體+少量殘留奧氏體）。 回火：M回（或回火馬氏體）1、晶體有那些特性？ 答：1）一般具有規(guī)則的外形；2）有固定的熔點；3）有各向異性；4）解理性2、陶瓷

10、材料的主要性能特點是什么？ 答：陶瓷材料性能特點：具有不可燃燒性；高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性；不老化性；高的硬度和良好的抗壓能力；但脆性很高，溫度急變抗力很低。3、簡述珠光體、索氏體、屈氏體三者的異同點。答：珠光體、索氏體、屈氏體都是鐵素體與滲碳體片層交替的機械混合物。不同的是片層間距由寬到細，強度、硬度由低變高。4、鐵碳合金中基本相是那些？其機械性能如何？答：基本相有：鐵素體、奧氏體、滲碳體 。鐵素體強度和硬度不高，但具有良好的塑性和韌性；奧氏體的硬度較低而塑性較高，易于鍛壓成型；滲碳體硬度很高而塑性和韌性幾乎為零，脆性大。5、金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？

11、答：結(jié)晶的基本過程晶核形成與晶核長大結(jié)晶時的冷卻速度（即過冷度）隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快，同時液體金屬中難熔雜質(zhì)以及振動和攪拌的方法也會增大形核率7、金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？答：1晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向的強度和塑性遠大于橫向等。2晶粒破碎，位錯密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，3織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生不僅金屬中晶粒會被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動結(jié)果金屬中每個晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象，4冷壓

12、力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會引起零件尺寸不穩(wěn)定。8、固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別？答：在結(jié)構(gòu)上：固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元，它是以分子式來表示其組成。在性能上：形成固溶體和金屬件化合物都能強化合金，但固溶體的強度，硬度比金屬間化合物低，塑性，韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機械性能。9、實際晶體中的點缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？答：如果金屬中無晶體缺陷時，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中

13、缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當缺陷增加到一定值后，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格畸變，從而使晶體強度增加。同時晶體缺陷的存在還會增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。10、簡述鑄造過程中縮孔形成的原因。答：金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，由于液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補充，則會在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成尺寸較大而集中分布的孔洞。11、簡述消除沖壓制品表面出現(xiàn)呂德斯帶的措施。答：利用應(yīng)變時效理論解決這一問題。將薄板在沖壓之前進行一道微量冷軋工序（12的壓下量），或向鋼中加入少量的Ti或Al，C，N等間隙原子形成化合物，以消除屈服

14、點，隨后再進行冷壓成形，便可保證工件表面平滑光潔。12、說明本體聚合與懸浮聚合的異同？答：相同點：聚合都在單體相中進行不同點：懸浮聚合的單體分散為無數(shù)個小液滴，易散熱13、陶瓷表面施釉的作用有那些？燒鈾后釉面出現(xiàn)裂紋或陶瓷表面發(fā)生翹曲時，應(yīng)如何解決？答：作用：在陶瓷上形成玻璃狀物質(zhì)使其表面具有光亮、美觀、致密絕緣、不吸水、不透水及化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能改變鈾料成分，降低其熱膨脹系數(shù)14、奧氏體形成的四個步驟是什么？答：（1）奧氏體晶核的形成； （2）奧氏體晶核的長大； （3）殘余滲碳體的溶解； （4）奧氏體成分的均勻化。15、高分子材料的主要性能特點是什么？答：高分子材料性能特點：具有高彈性和

15、粘彈性；強度低，比強度高； 耐磨、減磨性能好； 絕緣、絕熱、絕聲； 耐熱性不高，耐蝕性能好； 存在老化問題。16、提高金屬耐蝕性的途徑是什么？不銹鋼中最主要的合金元素是哪一個元素？ 答：（1）提高金屬的電極電位； （2）使金屬易于鈍化，形成致密、完整、穩(wěn)定的與鋼基體結(jié)合牢固的鈍化膜； （3）形成單相組織。不銹鋼中最主要的合金元素是Cr。17、說明下列符號各是什么指標？各代表什么意思？ (1) E （2） s （3） （4） k (5)HRC答：（1）E：彈性模量；剛度指標 （2）s：屈服點（強度） ；強度指標 （3）：斷面收縮率； 塑性指標 （4）k ：沖擊韌度；韌性指標 （5） HRC：洛氏

16、硬度；硬度指標 1.某廠倉庫有20鋼、45鋼、T12鋼和白口鑄鐵，大小和形狀都一樣，根據(jù)所學(xué)知識，可用哪些簡單方法把它們迅速區(qū)分開？請說明理由。答：方法一：硬度測試。硬度值大小順序是：白口鑄鐵T12鋼45鋼20鋼。 因為鐵碳合金的硬度隨含碳量的增加而升高；四種鐵碳合金的含碳量是：白口鑄鐵（大于2.11%C） T12鋼（1.2%C）45鋼（0.45%）20鋼（0.2%C）。方法二：分別制備四種材料的金相試樣，在金相顯微鏡上進行顯微組織觀察。亞共析鋼組織為（FP），且亞共析鋼中隨含碳量增加鐵素體減少，珠光體增多；過共析鋼組織為（PFe3C），且當Wc0.9時，F(xiàn)e3C沿晶界呈網(wǎng)狀分布；白口鑄鐵的組

17、織中有萊氏體。所以，組織為（FP）而鐵素體少的為20鋼、珠光體多的為45鋼；組織中有Fe3C沿晶界呈網(wǎng)狀分布的T12鋼，有萊氏體組織存在的是白口鑄鐵。2. 60鋼經(jīng)正常淬火后得到什么組織？經(jīng)退火后得到什么組織？60鋼淬火后分別在200、400、600回火又得到什么組織？ 答：60鋼淬火后組織為馬氏體； 退火組織為珠光體鐵素體； 200回火后組織為回火馬氏體； 400回火后為回火屈氏體； 600回火后為回火索氏體。1. 簡述奧氏體晶粒對鋼在室溫下組織和性能的影響。答：奧氏體晶粒細小時，冷卻后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織也細小，其強度與塑性韌性都較高，冷脆轉(zhuǎn)變溫度也較低；反之，粗大的奧氏體晶粒，冷卻轉(zhuǎn)變后仍獲得粗晶粒組織，使鋼的力學(xué)性能（特別是沖擊韌性）降低，甚至在淬火時發(fā)生變形、開裂。2. 簡述回火的目的。（1）降低零件脆性，消除或降低內(nèi)應(yīng)力；（2）獲得所要求的力學(xué)性能；（3）穩(wěn)定尺寸；（4）改善加工性2. 何謂碳鋼中的鐵素體、滲碳體、珠光體？他們的力學(xué)性能各有何特點？鐵素體碳在-