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习题答案(第4章~第6章)

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能的综合表现,它是材料能否大量工业应用的一个重要因素。

工艺性能直接影响零件加工后的工艺质量,是选材和制定零件加工工艺路线时必须考虑的因素之一。它包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。

13.有一直径为1×10m的碳钢短试样(试样长径比为1:5),在拉伸试验时,当载荷增加到21980N时出现屈服现象,载荷达到36110N时产生缩颈,随后试样被拉断。其断后标距是6.15×10m。求此钢的屈服点、抗拉强度、伸长率及断面收缩率。

解:

(1)求屈服点

?s?Fs4Fs4?21980?2??2.8?108Pa?22S0?d03.14?(1?10) ?s?280MPa

-3

-2

(2)求抗拉强度

?s?Fb4Fb4?36110?2??4.6?108Pa?22S0?d03.14?(1?10) ?s?460MPa

(3)求伸长率 短试样:l?5d0?5?1?10?2?5?10?2m l1?6.15?10?2m

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l1?l06.15?10?2?5?10?2?5??100%??100%?23%l05?10?2

(4)求断面收缩率

d1?7.07?10?3m;d0?1?10?2m

S0?S1d02?d12(1?10?2)2?(7.07?10?3)2???100%??100%??50%S0d02(1?10?2)2

答:此碳钢的屈服点为280MPa;抗拉强度为460MPa;伸长率为23%;断面收缩率为50%。

第5章 铁 碳 合 金

1.解释下列名词:晶体、晶格、晶粒、晶界。

晶体:微粒呈规则排列的固态物质称为晶体。晶格:晶体中原子或离子按一定规则排列而成的空间几何图形,称为晶格。晶粒:外形、大小、晶格方位都不一致的小单晶体称为晶粒。晶界:晶粒之间的分界面称为晶界。

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2.纯铁的同素异构转变有何实际意义?

答:纯铁的同素异构转变是可逆的,它是材料进行热处理的重要依据之一。同素异构转变属于固态相变,具有其本身的特点,例如:新晶格的晶核优先在原来晶粒的晶界处形核;转变需要较大的过冷度;晶格的变化伴随着金属体积的变化,转变时会产生较大的内应力。例如γ—Fe转变成α—Fe时,铁的体积会膨胀约1%,这是钢热处理时引起应力、导致工件变形和开裂的重要原因。

3.默绘铁碳合金相图,简述它的作用。

铁碳合金相图略。由铁碳合金相图可以明显看出,纯铁、钢和铸铁之所以性能不同,是因为含碳量不同,从而冷却后的组织不同。因此,如需要塑性、韧性高的材料,则可选用含碳量较低的钢种;需要强度、塑性及韧性都较好的材料,可选用含碳量适中的钢种;如需要硬度高、耐磨性好的材料,则应选用含碳量高的钢种。纯铁的强度低,不适于制作机器零件,但它的磁导率高,可作为软磁材料使用。白口铸铁硬而脆,但经石墨化后可转变为灰铸铁,灰铸铁的流动性好,可用于制造铸件。

4.按用途分,碳钢可分为哪几类?主要作用是什么? 答:按用途分:① 碳素结构钢:主要用做各种工程构件、

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桥梁、建筑构件和机器零部件等,一般为中低碳钢。② 碳素工具钢:主要用于制作各种刃具、量具、模具,一般为高碳钢

5.随着钢中含碳量的增加,钢的力学性能有何变化?为什么?

答:随着铁碳合金的碳含量增大,其室温组织按F→F+P→P→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+ Ld′→Ld′→Ld′+Fe3CⅡ→Fe3C的顺序变化。而P和Ld′都是F和Fe3C的机械混合物。所以,可以认为铁碳合金组织是随着碳含量增大从F→F+Fe3C→Fe3C变化,并且两者相对量的变化规律亦呈直线关系。

图5.13 碳钢的力学性能铁素体强度、硬度低,

AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 与碳含量的关系 精品文档

但塑性、韧性好,起基体相作用;渗碳体则很硬脆,是强化相。因此,随着碳含量的增加,铁碳合金的硬度越来越高,而塑性、韧性越来越低。图5.13为实验测得的碳含量wC与力学性能之间的关系曲线,可见韧性曲线

k

值下降的幅度比塑

性指标?和?要快,这说明韧性指标对渗碳体量的增加更敏感。硬度的变化基本上是随碳含量的增加呈直线上升。而强度是一个对组织形态很敏感的力学性能,在亚共析区,因为只有铁素体和渗碳体两种组织的相对量变化,强度基本上是随碳含量增加而直线上升;当碳含量超过0.77%而进入过共析区时,其组织为珠光体和渗碳体,由于有游离渗碳体的存在,使强度的增加趋缓;另外,二次渗碳体是在原先奥氏体的晶界处析出的,当wC超过0.9%后,随着碳含量增加,渗碳体含量增多,逐渐形成网状,大大削弱了晶粒间的结合力,使强度急剧降低。因此在wC为0.9%处出现强度最大值,随后强度则不断下降。

6.指出Q235、45、T12的类型、含义、用途。

Q235:普通碳素结构钢,屈服强度为235Mpa。碳含量较低,而硫、磷等有害杂质的含量较高,故强度不高,但塑性、韧性较好,焊接性能好,价格低廉,可用于制造焊、铆、螺栓连接的一般工程构件和不重要的一般机械零件,如货车车

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习题答案(第4章~第6章)

精品文档能的综合表现,它是材料能否大量工业应用的一个重要因素。工艺性能直接影响零件加工后的工艺质量,是选材和制定零件加工工艺路线时必须考虑的因素之一。它包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。13.有一直径为1×10m的碳钢短试样(试样长径比为1:5),在拉伸试验时,当载荷增加到21980N时出现屈服现象,载荷达到36
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