工程材料与热加工
复 习 资 料
第1章 材料的力学性能 疲劳断口的三个区域。
疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区三部分组成 5．金属塑性的2个主要指标。 伸长率和断面收缩率
6．金属的性能包括力学性能、_物理___性能、_化学_性能和__工艺_性能。 7．材料的工艺性能包括哪些？
包括铸造性、焊接性、锻压性、切削性以及热处理性。 第2章 金属的晶体结构与结晶 二、问答题
1．金属中常见的晶体结构有哪几种？(α-Fe、γ-Fe是分别是什么晶体结构)。
体心立方体晶格、面心立方体晶格、密排六方晶格。α-Fe 是体心立方体晶格结构γ-Fe是面心立方体晶格结构
晶体和非晶体的特点和区别。
2．实际晶体的晶体缺陷有哪几种类型？
点缺陷、线缺陷、面缺陷。
3点缺陷分为：空位、间隙原子、置换原子
4．固溶体的类型有哪几种? 置换固溶体、间隙固溶体
5．纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的? 晶体的形成、晶体的长大
6．何谓结晶温度、过冷现象和过冷度?
纯金属液体在无限缓慢的冷却条件下的结晶温度，称为理论结晶温度 金属的实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象 理论结晶温度与实际结晶温度的差叫做过冷度 过冷度与冷却速度有何关系？
结晶时冷却的速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度就越低。 7．晶粒大小对金属的力学性能有何影响?
在一般情况下，晶粒越细，金属的强度、塑性和韧性就越好。 细化晶粒的常用方法有哪几种?
增加过冷度、变质处理、振动或搅拌 8．什么是共析转变？
在恒定温度下，有一特定成分的固相同时分解成两种成分和结构均不同的新固相的转变成为共析转变
二、填空题
1．珠光体是由___铁素体_____和____渗碳体_____组成的机械混合物(共析组织)。 2．莱氏体是由_____奥氏体___和____渗碳体_____组成的机械混合物(共晶组织)。 3．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达____2.11%______，在727℃时碳的质量分数为____0.77%___。
4. 根据室温组织的不同，钢可分为___共_____钢、____亚共____钢和____过共___钢。 5．共析钢的室温组织为_____珠光体______；亚共析钢的室温组织为_______珠光体和铁素体_____；过共析钢的室温组织为____珠光体和二次渗碳体_______。
1
6．碳的质量分数为______0.77%_____的铁碳合金称为共析钢，其奥氏体冷却到S点(727℃)时会发生____共析_______转变，从奥氏体中同时析出_____铁素体______和___渗碳体________的混合物，称为____珠光体_______。
7．奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为_____莱氏体______，其碳的质量分数为____4.3%_______。 8．亚共晶白口铸铁碳的质量分数为___2.11%~4.3%_____，其室温组织为_________。 9．过晶白口铸铁碳的质量分数为____4.3%~6.69%____，其室温组织为_________。 10．过共析钢碳的质量分数为____0.77%~2.11%_____，其室温组织为__珠光体和二次渗碳体_______。
11．亚共析钢碳的质量分数为___0.0218%~0.77%______，其室温组织为__珠光体和铁素体_______。 三、选择题
1．铁素体为____ A ____晶格，奥氏体为____ B ___晶格。
A. 体心立方 B. 面心立方 C. 密排六方 D. 复杂的
2．Fe-Fe3C状态图上的ES线，用代号___ B ___表示，PSK线用代号__ A ___表示。 A. A1 B. Acm C. A3
3．Fe-Fe3C状态图上的共析线是_____ C _____，共晶线是___ A ______。
A. ECF线 B. ACD线 C. PSK线
四、判断题
1．金属化合物的特性是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆，故莱氏体属于金属化合物。 ( × )
2．渗碳体中碳的质量分数为6.69%。 ( √ )
3．Fe-Fe3C状态图中，A3温度是随碳的质量分数增加而上升的。 ( × ) 4．碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。( × ) 第4章 钢的热处理（重点掌握C曲线中各区域和温度点的意义） 1．何谓钢的热处理？常用的热处理工艺有哪些？
热处理是指将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温、冷却，以获得所需的组织与性能的工艺
常用的热处理工艺有整体热处理、表面热处理和化学热处理。 2．简述共析钢加热时奥氏体形成的过程。
奥氏体晶核的形成、奥氏体长大、残余渗碳体的溶解、奥氏体成分的均化 3．为什么要控制奥氏体晶粒大小？如何控制奥氏体晶粒的大小？
奥氏体晶粒的大小将影响冷却转变后钢的组织和性能，若奥氏体晶粒越小，则冷却转变后钢的组织晶粒也越细小，其力学性能也越高。若奥氏体晶粒越粗大，则冷却转变后钢的组织晶粒也越大，其力学性能较差，特别是冲击韧性下降很多。
要控制奥氏体晶粒的大小，刚在热处理加热过程中，加热温度和保温时间必须控制在一定范围内
第5章 工业用钢
一、杂质元素与合金元素在钢中的作用 二、钢的种类有哪一些。
三、指出下列各钢牌号的名称及各符号的含义
08 优质碳素钢 45 0.45%的碳素钢 65Mn 合金弹簧钢 T12A碳素工具钢 ZG230-450 铸钢Q235A 普通碳素钢 Q345优质碳素钢 40Cr合金调质钢 20CrMnTi 60Si2Mn 合金弹簧钢GCr9滚动轴承钢 CrWMn 9SiCr Cr12MoV 高速工具钢 W6Mo5Cr4V2
2
高速工具钢3Cr2Mo 1Cr13 不锈钢 0Cr19Ni9 不锈钢 4Cr9Si2 ZGMn13
3．含碳量对钢的性能影响很大，低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为______小于0.25____、_____0.25~0.6_____、_____大于0.6_____。
4．钢中常存的杂质元素为___磷____、____硫___、____锰___、____硅___，钢的质量等级主要以____硫____和____磷____的多少划分。
5．合金钢按主要用途可分为____结构钢____、___工具钢_____、___特殊性能钢_____三大类。
第6章 铸铁 一、填空题
1．铸铁与钢相比，具有_良好的铸造性能______、___良好的减震性____、____较低的缺口敏感性___、___良好的切削加工性____和___良好的减摩性___等优点。
2．碳在铸铁中主要有____石墨______和____渗碳体______两种存在形式。 3．影响石墨化的因素是____化学成分______和____冷却速度______。
第7章 非铁金属 一、填空题
1．白铜是铜和___镍____金属组成的的合金。
2．青铜是除_____锌____和_____镍____元素以外，铜和其它元素组成的合金。 3、目前常用的滑动轴承合金组织有_____软基体硬质点组织____和____硬基体软质点组织_____两大类。
4．通用硬质合金又称__万能硬质合金____。在钨钴类硬质合金中，碳化钨的含量越多，钴的含量越少，则合金的硬度、红硬性及耐磨性越__高___，但强度和韧性越___低___
第9章 铸 造 二、填空题
1．收缩的三个阶段： 液态收缩 、 凝固收缩 、 固态收缩 。
2．型砂和芯砂主要由_____原沙______、____粘剂_______和______水_____组成。 3．造型材料应具备的性能有__可塑__性、___耐火__性、__透气__性、__退让__性、__溃散__性等。
4．手工造型方法有：__整模___造型、__分模___造型、__挖沙___造型、___假箱__造型、__活块___造型、__三箱__造型和__刮板__造型等。
5．浇注系统由___浇口杯____、___直浇道____、___横浇道____和___内浇道____组成。
第10章 锻 压 二、填空题
1．___塑性__与__变形抗力___是衡量锻造性优劣的两个主要指标，__塑性__愈高，_变形抗力___愈小，金属的可锻性就愈好。
２．随着金属冷变形程度的增加，材料的强度和硬度__提高__，塑料和韧性___下降
__，使金属的可锻性__变差___。
３．金属塑性变形过程的实质就是__位错沿着滑移面的运动___过程。随着变形程度
的增加，位错密度__提高__，塑性变形抗力__加大__。
三、判断题
3
1．细晶粒组织的可锻性优于粗晶粒组织。 (√ )
2．非合金钢(碳素钢)中碳的质量分数愈低，可锻性就愈差。( × ) 3．零件工作时的切应力应与锻造流线方向一致。( × )
4．常温下进行的变形为冷变形，加热后进行的变形为热变形。 ( × ) 5．因锻造之前进行了加热，所以任何材料均可以进行锻造。 ( × )
第11章 焊 接
3．焊条由___焊芯__和___药皮_____两部分组成。
4．焊接电弧包括___阳极区___、____阴极区___和___弧柱_____三部分。 5．按焊条熔渣的碱度，可以将焊条分为_____碱性______和____酸性_______两大类。 6．焊接电源的种类：电源有交流和直流两类。 8．气体保护焊的保护气体有：(CO2、氩气)。
9．常用的电阻焊方法有：(a)对焊；(b) 点焊；(c) 缝焊 复习题
一、判断：（对的打√，错的打×）
１、奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。 ２、Ｆ与Ｐ是亚共析钢中室温时的主要组成相。
３、金属的加工硬化是指金属在塑性变形后强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 ４、钢淬火时的冷却速度越快，马氏体的硬度越高。
５、合金中，一个晶粒内的成分不均匀现象称枝晶偏析。 6、一种合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。
7、当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含量。
8、在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为4.3%C的铁碳合金才能发生共晶反应。 9、20钢比T12钢的碳含量要高。 10、再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。 11、过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度和塑性均上升。
12、正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理工艺 。 （ ） 13、65Mn是合金调质结构钢。 14、回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状
索氏体的性能。
15、T10A和60号钢均属于高碳钢。 （ ） 16、 晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。 17、 位错是实际金属晶体的一种面缺陷。 18、体心立方晶格的致密度为74%。 19、塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。 20、当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。 21、室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越好。 22、一般来说，钢的强度高于铸铁的强度。 23、65Mn的淬透性比65号钢的淬透性差。 24、从C曲线中分析可知，共析钢的过冷奥氏体在A1-550℃的范围内
发生贝氏体转变。
25、共析反应就是在某一温度时，从一种固相中同时结晶析出两 种不同的固相。 26、包晶偏析可以通过回火的热处理方法消除。
27、所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。 （ ） 28、一个合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由两相组成。 （ ）
4
29、过冷奥氏体转变为马氏体是一种扩散型转变 。
30、60钢比T12钢的碳含量要高。
31、标识为100HBS的材料硬度大于标识为60HRC的材料硬度。 （ ） 32、马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。（ ） 33、再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。
34、当亚共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（ ） 35、贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁 原子不能进行扩散。 36、不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 37、高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。 38、经退火后再高温回火的钢，能得到回火马氏体组织，具有良好的综合机械性能。（ ） 39、热加工是指在室温以上的塑性变形加工。
40、在正常加热淬火条件下，亚共析钢的淬透性随碳的增高而增大，过共析钢的淬透性随碳 的增高而减小。
二、填空题：请把答案填在题中横线上。
1、铁素体的晶体结构为 体心立方 ；奥氏体的晶体结构为 面心立方 。 2、细化晶粒可以通过 增大过冷度 _和__加入变质剂__两种途径实现。 3、在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为 结晶 ；而
把金属从一种固态晶体结构过渡为另一种固态晶体结构的转变称为 同素异构转变 。
4、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是 珠光体 ，其组成相是__铁素体__和 渗碳体 。 5、典型铸锭结构的三个晶区分别为： 表面细晶粒区、 中间柱状晶区 、 内部粗大等轴晶 。 6、金属晶体中最主要的面缺陷是 晶界 和 亚晶界 。
7、用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢的碳含量 为 62% 。 8、金属材料热加工和冷加工划分是以再结晶温度为界限的。已知铁的T再=600℃，铅的T再=-33℃，那么在室温下，铁的变形加工称为 冷 加工，铅的变形加工称为 热 加工。 9、钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越向 右 （填“左 或右”）。
10、HT200牌号中“HT”表示 灰口铸铁 ，数字”200”表示 最低抗拉强度 。
11、用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈 羽毛状 状，而下贝氏体则呈 针状 状。
12、金属凝固时， 理论结晶温度 与 实际结晶温度 之间的差值称为过冷度，冷却速度愈大，凝固时过冷度就愈 大 。
13、奥氏体是___C在γ-Fe__ 的间隙固溶体，马氏体是___C在α-Fe___的过饱和固溶体。 14、合金钢的__淬透性___比碳钢大，其原因是大部分合金元素都使钢的临界冷 却速度__降低___。
15、按碳的质量分数对碳钢进行分类，可分为 低碳钢、 中碳钢 、 高碳钢 三类。 16、QT600--3牌号中“QT”表示 球墨铸铁 数字”600”表示 最低抗拉强度 ,”3”表示 延伸率 。 17、用光学显微镜观察，根据含碳量的多少，马氏体的组织特征有 板条状 状，和 针状 状 其中 板条状 的力学性能要好。
18、衡量金属材料的塑性好坏有 伸长率 和 断面收缩率 两个参数。
19、渗碳体是___Fe和C具有复杂结构_ 的间隙化合物，珠光体的本质是__铁素体和渗碳体的机械混合物_。
20、铸铁中的石墨有球状、团絮状和__片状__、__蠕虫状___等四种。
21、共晶成分的铁碳合金室温平衡组织是 莱氏体 ，其组成相是 奥氏体 和 渗碳体 。
三、单项选择：
1、制造弹簧应选用：
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工程材料与热加工复习资料-学生(含部分答案)(1)
