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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)
