工程材料课件

一. 工程材料的结构

(一) 区别概念

1.屈服强度与抗拉强度 2.晶体与非晶体 3.晶体与晶胞 (二) 判断题

1.因为单晶体具有各向异性,多晶体中的各个晶粒类似于单晶体,由此推断多晶体在各个方向上的性能也是不相同的.

2.金属的理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多.

3.常温下,金属材料的晶粒越细小时,强度硬度越高,塑性韧性越低. 4.体心立方晶体格的最密排面是{111}晶面. 5.由液体凝固成固体的过程即使结晶.

6.纯铁加热到912oC时将发生а-Fe向у-Fe的转变,体积会发生膨胀. (三) 问答题

1.实际金属晶体中存在有哪些晶体缺陷,它们对金属的性能有什么影响? 2,何谓同素异构现象?试以Fe为例阐述之. 二 工程材料凝固 (一) 填空题

1.金属结晶两个密切联系的过程是____和____

2.在金属学中,通常把金属从液体向固态的转变称为____,而把金属从一种结构的固态向另一种结构的转变称为_____

3.液态金属结晶时,获得细晶粒组织的主要方法是_____和______

4.如果其它条件相同,则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的_____,高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的___,采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动要____,薄铸件的晶粒比厚铸件的____.

5.过冷度是_________.一般金属结晶时,过冷度越大,则晶粒越_____ (二) 判断题

1.凡是由液体固成固体的过程都是结晶过程. 2.金属的理论结晶温度总是高于实际结晶温度.

3.过冷是结晶的必要条件,无论过冷度大小,均能保证结晶过程得以进行. 4.金属结晶时,,冷却速度愈大,则其结晶后的晶粒愈细. (三) 改错题

1.过冷度就是实际结晶温度.

2.变质处理就是浇注时改变材料的成分和质量的处理. 3.理论结晶温度低于金属的实际结晶温度.

4.凝固和结晶都是物质从液体变成固态的过程,所以凝固过程就是结晶过程. 5.冷却速度越大,理论结晶温度就越低. (四)问答题

1.什么叫过冷度?为什么金属结晶时必须过冷? 2.晶粒大小对金属性能有何影响?如何细化晶粒?

3.当对液态金属进行变质处理时,变质剂的作用是什么? 三 二元合金相图及应用 (一) 填空题

1.合金的定义是__________________________________________

2.合金中的组元是指______________,在合金的组元中,主体是_____. 3.固溶体的定义是_____,均匀固溶体中只能有________个相. 4.和间隙原子相比,置换原子的固溶强化效果要_____些.

5.渗碳体的晶体结构是_________,按其化学式铁与碳原子的个数比为____. 6.共晶反应的特征是_______,其反应式为_________.

7.合金固溶体按溶质原子溶入方式可以分为___和___,按溶质原子溶入量可以分为___和___. 8.合金的相结构有___和___两种,前者有较高的___性能,适合于做___相;后者有较高的___性能,适合做___相.

9.间隙固溶体的晶体结构与___相同,而间隙相的晶体结构与___不同.

10.接近共晶成分的合金,其___性能较好;但要进行压力加工的合金常选用___的合金. 11.共晶组织的一般形态是_____.

12.共析成分的铁碳合金平衡结晶至室温时,其相组成为___,组织组成物为___. 13.在生产中,若要将钢进行扎制或锻压时,必须加热至___相区.

14.当铁碳合金冷却时发生共晶的反应式为_________,其反应产物在室温下被称为_______. 15.在退火状态下,T8钢比T12钢的硬度要____,强度_____.

16.当W(C)=0.77~2.11%间的铁碳合金从高温缓冷至ES线以下时,将从奥式体中析出_____,其分布特征是____.

17.在铁碳合金中,含三次渗碳体最多的合金成分点为___,含二次渗碳体最多的合金成分点为________.

18.奥式体是___在___的固溶体,它的晶体结构是___.

19.在Fe—Fe3C相图中,有___,___,___,___和___五种渗碳体,它们各自的形态特征是___,___,___,____和___.

20.钢中常存在杂质元素有___,___,___和___等,其中___,___是有害元素,它们使钢产生___和___.

21.铁碳合金的室温组织由___和___两种基本相组成. (二) 判断题

1.共晶反应和共析反应的反应相和产物都是相同的.( )

2.铸造合金常选用共晶或接近共晶成分的合金,要进行塑性变形的合金常选用具有单相固溶体成分的合金.( )

3.合金的强度与硬度不仅取决与相图类型,还于组织的细密程度有较密切的关系.( ) 4.置换固溶体可能形成无限固溶体,间隙固溶体只可能是有限固溶体( ). 5.合金中的固溶体一般说塑性较好,而金属化合物的硬度较高.( ) 6.共晶点成分的合金冷却到室温下为单相组织.( )

7.在铁碳合金中,含二次渗碳体最多的成分点为W(C)=4.3%的合金.( )

8.退火碳钢的塑性与韧性均随W(C)的增高而减小.而硬度与强度则随W(C)的增高而不断增高.( )

9.白口铸铁在高温时可以进行锻造加工.( )

10.钢材的切削加工性随 W(C)增加而变差.( ) (三) 改错体

1.合金是指两种以上金属元素组成的具有金属特性的物质.

2.在普通退火状态下的工具钢中,T8钢比T12钢的强度和强度都要高. (四) 问答题(见课本)

自测题

(一) 区别概念 1. 铁素体和奥式体; 2. 细晶强化和固溶强化; 3. 共晶转变和共析转变; 4. 珠光体和莱氏体; 5. 热脆和冷脆. (二) 填空题

1. 白口铸铁中碳主要以____的形式存在.

2. 铁碳相图中有几条重要的线,请说出这些线上所发生的转变并指出生成物. ECF线__________________ PSK线___________________ ES线____________________ GS线______________________

3. 当一块纯铁加热到___温度时,将发生α-Fe向β-Fe的转变,此时体积将____. 4. 在实际生产中,若要钢变形抗力小,容易变形,必须加热至___相区. (三) 判断题

1. 室温下共析钢平衡组织是奥氏体.( )

2. α-Fe比β-Fe的致密度小,因而可以溶解更多的间隙碳原子. ( )

3. 铁碳合金中,一次渗碳体,二次渗碳体和三次渗碳体具有相同的晶体结构. ( ) 4. 白口铸铁在高温下可以进行锻造加工. (四) 选择题

1.按铁碳相图,钢与铁的成分分界点是___

A.W(C)=0.77% B.W(C)=2.11% C.W(C)=0.0218% C.W(C)=4.3% 2.具有共晶反应的二元合金,其中共晶成分的合金___. A.铸造性能好 B.锻造性能好 C.焊接性能好 D.切削性能好 3.当匀晶合金在较快的冷却条件下结晶时,将会出现____ A.匀晶偏析 B.比重偏析 C.枝晶偏析 D.区域偏析 (五) 计算题

1.现有A,B两种铁碳合金.A的显微组织为珠光体量占75%,铁素体两占25%;B的显微组织为珠光体量占92%,二次渗碳体占8%,请计算和说明:(1)这两种铁碳合金按显微组织的不同而分属哪类钢?

(2)这两种钢的含碳量各为多少?

(3)画出这两种铁碳合金在室温下平衡状态时的显微组织示意图,并标出各组织组成物的名称.

2.说明W(C)=2.11%的铁碳合金自液态缓慢冷却至室温的结晶过程,并计算室温时各组织组成物所占的百分含量.

五 工程材料的变形 (一) 判断题

1.滑移变形不会引起晶体结构的变化. ( )

2.因为体心立方晶体格与面心立方晶体格具有相同的滑移系,所以它们的塑性变形能力也相同. ( )

3.金属的热加工是指在室温以上的塑性变形过程. ( )

5.再结晶过程是形核和核长大过程,所以再结晶过程也是相变过程. ( ) 6.金属的加工硬化是指金属冷塑性变形为后强度和塑性提高的现象. ( )

7.从金属学的观点看,凡是加热以后的变形为热加工,反之不加热的变形为冷加工. ( ) 8.金属理论晶体的强度比实际晶体的强度高得多. ( ) 9.细晶粒金属的强度高,塑性也好. ( )

10.反复弯折铁丝,铁丝会越来越硬,最后会断裂. ( ) (二) 选择题

1.面心立方晶体受力时的滑移方向为_____. A.<111> B.<110> C.<100> D.<112>

2.体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系,但其塑性变形能力是不同的,其原因是面心立方晶体的滑移方向较体心立方晶体的滑移方向___. A.少 B.多 C.相等 D有时多有时少

3.变形金属在加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程,这种新晶粒的晶体结构___,.

A.与变形前的金属相同 B.与变形后的金属相同 C.与再结晶前的金属相同 D.形成新的晶体结构

4.金属的再结晶温度是___

A.一个确定的温度值 B.一个温度范围 C.一个临界值 D.一个最高的温度值 (三) 改错题

1.塑性变形就是提高材料塑性的变形 2.钢的再结晶温度一般为1100oC.

3.锡在室温下加工是冷加工,钨在1000oC变形是热加工

4.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 5.再结晶退火温度就是最低再结晶温度 (四) 问答题(见课本) (五) 计算题

1.铅的熔点为327oC,锡的熔点为232oC,他们分别在室温20oC下进行压力加工,此时有无加工硬化现象,为什么?

2.已知W的熔点为3410oC,Fe为1538oC,Cu为1083oC,Pb为327oC,比较几种金属在室温下塑性变形的能力,并简述理由.

六.钢的热处理

(一) 名词解释

本质晶粒度、临界冷却速度、 等温淬火、 回火脆性、 马氏体与回火马氏体、 索 氏体与回火索氏体、 屈氏体与回火屈氏体、淬透性、淬硬性、调质处理。 (二) 填空题

1 共析钢加热时,奥氏体的形成是由_____、_____、_____和_____等四个基本过程所组成。 2 钢的淬透性越高,则其C曲线的位置越____, 临界冷却速度越____。

3 钢的热处理工艺是由_____、_____、_____三个阶段组成。一般来讲,它不改变被处理工件的____,但却改变其____。

4 淬火钢低温回火后的组织是_____,其目的是使钢具有高的_____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。

5 根据共析钢转变产物的不同,可将C曲线分为_____、_____和_____三个转变区。

6 珠光体按其组织形态可分为_____珠光体和_____珠光体;按层片间距的大小可分为_____体、_____体和_____体。

7 钢的淬透性越高,则临界冷却速度越_____、其C曲线的位置越_____。

8 根据铁碳相图,碳钢进行完全退火的正常加热温度范围是_____; 它仅用于亚析钢。 9 钢球化退火的主要目的是__________,它主要适用于________钢.

10 钢的正常淬火加热温度范围,对亚共析钢为_____;对共析钢和过共析钢则为__________。 11 淬火钢进行回火的目的是__________,回火温度越高,钢的强度和硬度越_____。 12 化学热处理包括_____、_____和_____三个基本过程。

13 当钢中发生奥氏体向马氏体转变时,原奥氏体中含碳量越高,则Ms点越____,转变后的残余奥氏体量越____。 (三) 判断

1 随奥氏体中w(C)增高,马氏体转变后,其中片状马氏体减少,板条状马氏体增多。( ) 2 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。( )

3 钢经加热奥氏体化后,奥氏体中碳及与合金元素的含量与钢中碳及与合金元素的含量是相同的。( )

4 当把亚共析钢内加热到Ac1和Ac3之间的温度时,将获得有铁素体与奥氏体构成的两相组织,在平衡条件下, 其中奥氏体中的碳含量总是大于钢的碳含量。( ) 5 高合金钢既有良好的淬透性,又具有良好的淬硬性。( )

6 表面淬火既能改变钢表面的化学成分,也能改善其心部的组织与性能。( )

7 经加工硬化的金属材料,为了基本恢复材料的原有性能,常进行再结晶退火处理。( ) 8 钢在奥氏体化时,若奥氏体化温度愈高,保温时间愈长,则过冷奥氏体愈稳定,C曲线愈靠左。( )

9 在共析钢中,未溶碳化物的存在,将使钢的淬透性降低。( )

10 为了调整硬度,便于机械加工,低碳钢,中碳钢和低碳合金钢在锻造后应采用正火处理。( )

(四) 选择题

1 钢经调质处理后所获得的组织是_____。

A淬火马氏体 B回火索氏体 C回火屈氏体 D索氏体

2 若钢中加入合金元素能使C曲线左移,则将使淬透性_____。 A提高 B降低 C不改变 D对小式样提高,对大式样则降低 3 扩散退火的目的是_____。

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

4 在对冷奥氏体等温转变图的鼻尖处,孕育期最短,故_____。

A过冷奥氏体稳定性最好,转变速度最快 B过冷奥氏体稳定性最差,转变速度最快 C过冷奥氏体稳定性最差,转变速度最慢 D过冷奥氏体稳定性最好,转变速度最差 5 钢进行奥氏体化的温度愈高,保温时间愈长则_____。

A过冷奥氏体愈稳定,C曲线愈靠左 B过冷奥氏体愈稳定,C曲线愈靠右 C过冷奥氏体愈不稳定,C曲线愈靠左 D过冷奥氏体愈不稳定,C曲线愈靠右 6 为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火,其加热温度是_____。 A Accm+(30～50)℃ B Accm-(30～50)℃ C Ac1+(30～50)℃ D Ac1-(30～50)℃

7 过共析钢加热到Ac1-Acm之间时,则_____。