工程材料基础复习
第一部分 习题与思考题
1、抗拉强度：材料在拉伸断裂前所能够承受的最大拉应力。
屈服强度：材料开始产生宏观塑性变形时的最低应力。
刚度：结构或构件抵抗弹性变形的能力。
疲劳强度：经无限次循环而不发生疲劳破坏的最大应力。
冲击韧性：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展的能力。
2、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？材料的弹性模量E 愈大，则材料的塑性愈差。这种说法是否正确？为什么？
①表征刚度的指标是弹性模量E ，因此，如果要零件刚度好，需要选择弹性模量高的材料； ②题给的说法不正确，因为材料的弹性模量与塑性无关，所以并非E 越大塑性越差。
3、四种不同材料的应力—应变曲线，试比较这四种
材料的抗拉强度、屈服强度（或屈服点）、刚度和塑
性。并指出屈服强度的确定方法。
由大到小的顺序：抗拉强度：2、1、3、4。屈服
强度：1、3、2、4。刚度：1、3、2、4。塑性：3、
2、4、1。
4、常用的硬度测试方法有布氏、洛氏、维氏和显微
硬度。
这些方法测出的硬度值能否进行比较？由于各种
硬度的实验条件不同，故相互间无理论换算关系，
但通过实践发现在一定条件下存在某种粗略的经验
换算关系。如在200～600HBS(HBW)内，HRC ≈1/10HBS(HBW)；在小于450HBS 时， HBS ≈HV 。
5、下列几种工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度？ (1)锉刀 洛氏或维氏硬度 (2)黄铜轴套 布氏硬度 (3)供应状态的各种碳钢钢材 布氏硬度 (4)硬质合金刀片 洛氏或维氏硬度 (5)耐磨工件的表面硬化层 显微硬度
第二部分 习题与思考题
1、一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。
二次渗碳体：从A 中析出的Fe 3C 称为二次渗碳体。
三次渗碳体：从F 中析出的Fe 3C 称为三次渗碳体Fe 3C Ⅲ。 共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体。 共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。
铁素体（F ）：铁素体是碳在Fe -α中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格。由于碳在Fe -α中的溶解度很小，它的性能与纯铁相近。塑性、韧性好，强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或片状。
奥氏体（A ）：奥氏体是碳在γ－Fe 中形成的间隙固溶体，面心立方晶格。因其晶格间隙尺寸较大，故碳在γ－Fe 中的溶解度较大。有很好的塑性。
渗碳体（Fe 3C ）：铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。在莱氏体中为连续的基体，有时呈鱼骨状。
珠光体（P ）：由铁素体α和渗碳体Fe 3C 组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。
莱氏体（Ld ，L'd ）：奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称高温莱氏体(Ld)。由于其中的奥氏体属高温组织，因此高温莱氏体仅存于727℃以上。高温莱氏体冷却到727℃以下时，将转变为珠光体和渗碳体机械混合物（P+Fe 3C ）,称低温莱氏体，用（Ld'）表示在莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。
2、画出Fe-Fe 3C 相图，并进行以下分析：
(1) 标注出相图中各区域的组织组成物和相组成物；
(2) 分析0.4%C 亚共析钢的结晶过程及其在室温下组织组成物与相组成物的相对重量；合金的结晶过程及其在室温下组织组成物与相组成物的相对重量。
（2）组织组成物： F 50％， P 50％。相组成物： F 94％， Fe 3C 6％。
3 、根据Fe-Fe 3C 相图；计算：
(1) 室温下，含碳0.6%的钢中铁素体
和珠光体各占多少? F 22％，P
78％；
(2) 室温下，含碳0.2%的钢中珠光体
和二次渗碳体各占多少? P 93％，
Fe3C 7％；
(3) 铁碳含金中，二次渗碳体和三次
渗碳体的最大百分含量。
22.64％，0.32％
4、现有形状尺寸完全相同的四块平
衡状态的铁碳合金，它们分别为
0.20%C；0.4%C；1.2%C；3.5%C合金。
根据所学知识，可有哪些方法来区别
它们?
可以金相法区分。一是看有无莱氏
体或石墨组织，有即为3.5%C的铁碳
合金。二是看有无二次渗碳体，有即
为1.2%C的过共析钢。剩下的两种合金只要比较珠光体的数量即可，多者为0.4%C少者为0.2%C的合金。还可用硬度试验法、测试拉伸图等。
5、根据 Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因：
1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高；
钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高。
2）低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差
低温莱氏体中有大量共晶渗碳体，故材料的塑性差；
3）在1100℃，含碳0.4%的钢能进行锻造，含碳4.0%的生铁不能锻造；
在1100℃时，含碳0.4%的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳4.0%的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。
4）钢锭在950～1100℃正常温度下轧制，有时会造成锭坯开裂；
这是因为有时因冶金质量不高，钢中留有低熔点的三元硫共晶在晶界上分布。在950～1100℃时，硫共晶会熔化，形成所谓“热脆”现象。
5）一般要把钢材加热到高温(约1000～1250℃)下进行热轧或锻造
对低碳钢而言，确是如此。这样可以保证是在单相奥氏体相区内进行压力加工。
6）钢铆钉一般用低碳钢制成
低碳钢塑性好。
7）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用60、65、70、75等钢制成）；
绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60、65、70、75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。
8）钳工锯T8，T10,T12 等钢料时比锯10,20钢费力，锯条容易磨钝；
T8，T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯T8，T10,T12 等钢料时比锯10,20钢费力，锯条容易磨钝。
9）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。
因为钢的含碳量范围在0.02%～2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。
6、在平衡条件下，45钢、T8钢和T12钢的强度、硬度、塑性和韧性哪个大，哪个小，变化规律是什么，原因何在？
强度：T8>T12>45#，碳素钢中以珠光体的综合机械性能为最好，强度最好，T8钢中珠光体的体积分数最大，其次为T12和45#钢；
硬度：T12>T8>45#，碳素钢中以渗碳体相的硬度为最高，T12钢中渗碳体的体积分数最大，其次为T8和45#钢。
塑性：45#> T8> T12，碳素钢中以铁素体相的塑性最好，45#钢中铁素体的体积分数最大，其次为T8钢和T12钢。
第三部分习题与思考题
1、奥氏体的起始晶粒度：在加热转变中，新形成并刚好相互接触时的奥氏体晶粒的大小。
实际晶粒度：随着加热温度的升高和保温时间的延长，其晶粒将不断长大，长大到钢开始冷却时的奥氏体晶粒称为实际晶粒，其大小称为实际晶粒度。
本质晶粒度：表示钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向；他是将钢加热到930℃±10℃、保温8h、冷却后测得的晶粒大小。
珠光体：铁素体α与渗碳体Fe3C的层片状机械混合物。
索氏体、屈氏体：根据片层间距的大小，珠光体又可分为粗珠光体（珠光体P）、细珠光体（即索氏体S）、极细珠光体（即托氏体也称屈氏体T）三种。
贝氏体：过冷奥氏体在贝氏体转变温度区转变而成的由铁素体与碳化物所组成的非层状的两相混合物的亚稳组织。分为上贝氏体和下贝氏体，上贝氏体：共析钢在550~350℃形成的，含碳过饱和的条状铁素体和渗碳体的混合物，呈羽毛状；下贝氏体：共析钢在350~230℃形成的，呈黑色针片。
马氏体：是碳溶于α铁的过饱和的固溶体，是奥氏体通过非扩散型相变转变成的亚稳相。奥氏体：碳原子溶于γ-Fe中形成的固溶体。
过冷奥氏体：在A1点以下未转变的（孕育期内）、处于热力学上不稳定状态的奥氏体。残余奥氏体：奥氏体在冷却过程中发生相变后在环境温度下残存的奥氏体，即淬火未能转变成马氏体而保留到室温的奥氏体。
退火：是将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却获得接近平衡状态组织的热处理工艺。分为完全退火，等温退火，球化退火，均匀化退火（扩散退火），去应力退火。
正火：是将钢加热到Ac3（或Ac cm）以上30~50℃，保温适当时间后，以适当方式冷却（一般为空气中冷却）得到细珠光体的热处理工艺。
淬火：是将钢加热到Ac3或Ac1 以上某一温度并保温一定时间，然后以适当的速度冷却（如水冷、油冷），获得马氏体和（或）贝氏体组织的热处理工艺。
回火：是将淬火钢加热到A1以下某一温度保温，然后冷却到室温的热处理工艺。
冷处理：是指金属材料在再结晶温度以下进行的塑性变形。
临界淬火冷却速度(Vk)：淬火冷却速度大于Vk将会得到淬火马氏体，速度小于Vk过冷奥氏体将会分解形成珠光体。
淬透性：表征了钢在淬火时获得马氏体的能力。
淬硬性：钢在淬火时等到马氏体组织后所能达到的最高硬度的能力。
2、珠光体类型组织有哪几种? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?
有三种。分别是珠光体、索氏体和屈氏体。珠光体是过冷奥氏体在550℃以上等温停留时发生转变，它是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织。索氏体是在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体是在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。珠光体片间距愈小，相界面积愈大，强化作用愈大，因而强度和硬度升高，同时，由于此时渗碳体片较薄，易随铁素体一起变形而不脆断，因此细片珠光体又具有较好的韧性和塑性。
3、贝氏体类型组织有哪几种? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?
有两种。上贝氏体和下贝氏体。上贝氏体的形成温度在600～350℃。在显微镜下呈羽毛状，它是由许多互相平行的过饱和铁素体片和分布在片间的断续细小的渗碳体组成的混合物。其硬度较高，可达HRC40～45，但由于其铁素体片较粗，因此塑性和韧性较差。下贝氏体的形成温度在350℃～Ms，下贝氏体在光学显微镜下呈黑色针叶状，在电镜下观察是由针叶状的铁素体和分布在其上的极为细小的渗碳体粒子组成的。下贝氏体具有高强度、高硬度、高塑性、高韧性，即具有良好的综合机械性能。
4、马氏体组织有哪几种基本类型? 它们的形成条件、晶体结构、组织形态，性能有何特点? 马氏体的硬度与含碳量关系如何?
两种，板条马氏体和片状马氏体。奥氏体转变后，所产生的M的形态取决于奥氏体中的含碳量，含碳量＜0.6%的为板条马氏体；含碳量在0.6—1.0%之间为板条和针状混合的马氏体；含碳量大于1.0%的为针状马氏体。低碳马氏体的晶体结构为体心立方。随含碳量增加，逐渐从体心立方向体心正方转变。含碳量较高的钢的晶体结构一般出现体心正方。低碳马氏体强而韧，而高碳马氏体硬而脆。这是因为低碳马氏体中含碳量较低，过饱和度较小，晶格畸变也较小，故具有良好的综合机械性能。随含碳量增加，马氏体的过饱和度增加，使塑性变形阻力增加，因而引起硬化和强化。当含碳量很高时，尽管马氏体的硬度和强度很高，但由于过饱和度太大，引起严重的晶格畸变和较大的内应力，致使高碳马氏体针叶内产生许多微裂纹，因而塑性和韧性显著降低。随着含碳量的增加，钢的硬度增加。
5、何谓连续冷却及等温冷却? 试绘出奥氏体这两种冷却方式的示意图。
等温冷却：是
把加热到奥氏体
状态的钢，快速冷
却到Ar1以下某
一温度并等温停
留一段时间，使奥
氏体发生转变，然
后再冷却到室温。
连续冷却：是
指钢经奥氏体化
后，以不同冷却速
度连续冷却到室
温，使奥氏体在连
续冷却过程中发
生相转变。
等温冷却连续冷却
6、说明共析碳钢C曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。
共析钢C曲线中，过冷奥氏体开始转变点的连线称为
转变开始线；过冷奥氏体转变结束点的连线称为转变结
束线。水平线A1表示奥氏体与珠光体的平衡温度。在
A1线以上是奥氏体稳定存在的区域，A1线以下，转变
开始线以左是过冷奥氏体区，转变结束线以右是转变产
物区，转变开始线和结束线之间是过冷奥氏体和转变产
物共存区。影响C曲线形状和位置的主要因素有：（1）
碳的影响。在亚共析钢中，随含碳量增加，C曲线向右
移动；在过共析钢中，随含碳量的增加，C曲线则向右
移动。（2）合金元素的影响：除钴外，所有的合金元素
使C曲线位置右移，碳化物形成元素含量较多时，不仅
影响C曲线位置，还会改变C曲线的形状。（3）加热温
度和保温时间的影响：随着加热温度的提高和保温时间
的延长，C曲线右移。影响C曲线的主要因素：C曲线的形状和位置与奥氏体的稳定性及分解特性有关，其影响因素主要有奥氏体的成分（主要因素）和钢的组织形态。
7、将φ5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下的组织：在C曲线上画出工艺曲线示意图。
T8钢是共析钢，760℃在A1线以上。珠
光体：正火。索氏体：正火。高温回火组织
为回火索氏体。屈氏体：回火。中温回火组
织为回火托氏体。上贝氏体：400℃等温转
变。下贝氏体：300℃等温转变。屈氏体 + 马
氏体：淬火。马氏体 + 少量残余奥氏体：
淬火。
8、确定下列钢件的退火方法，并指出退火
目的及退火后的组织
(1) 经冷轧后的 15 钢钢板，要求降低硬
度：完全退火。组织：等轴晶的大量铁素
体和少量珠光体。
(2)ZG35 的铸造齿轮：去应力退火。组
织：晶粒均匀细小的铁素体和珠光体。
(3) 锻造过热的 60 钢锻坯：均匀化退
火（扩散退火）。组织：晶粒均匀细小
的少量铁素体和大量珠光体。
(4) 具有片状渗碳体的 T12 钢坯：球化退火。组织：粒状珠光体和球状渗碳体。
9、共析钢加热奥氏体化后，按图中V1～V7的方式冷却，1)指出图中①～⑩各点处的组织；
2)写出Vl～V5的热处理工艺名称。
1．过冷奥氏体与转变产物（珠光体）共存区。
2. 过冷奥氏体。
3. 索氏体。
4. 过冷奥氏体与索氏体共存区。
5.
1）①过冷奥氏体+珠光体②过冷奥氏体③铁素体④过冷奥氏体+屈氏体⑤过冷奥氏体+屈氏体+贝氏体⑥下贝氏体⑦过冷奥氏体+下贝氏体⑧下贝氏体+马氏体+残余奥氏体⑨过冷奥氏体⑩马氏体+残余奥氏体
2）V1：退火V2：正火V3：等温淬火V4：分级淬火V5：双液淬火
10、某钢的连续冷却转变曲线如图所示，试指出该钢按图中 (a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 速度冷却后得到的室温组织。
（a）马氏体(b)贝氏体+马氏体(c)屈氏体+贝氏体+马氏体(d)屈氏体+索氏体+珠光体11、淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢淬火加热温度应如何选择？
淬火是为了获得马氏体和（或）贝氏体组织，是一种强化钢件，更好地发挥钢材性能潜力的最重要手段。
亚共析钢的淬火加热温度为：Ac3 + (30~50℃)，这时加热后的组织为细的奥氏体，淬火后可得到细小而均匀的马氏体。加热温度不能过高，否则，奥氏体晶粒粗化，淬火后悔出现粗大的马氏体组织，使钢的脆性增大。加热温度也不能过低，如低于Ac3 ，则会残留一部分铁素体在淬火组织中，使钢的强度和硬度降低。但对于某些亚共析合金钢，在略低于：Ac3 的温度进行亚温淬火，可利用少量细小残留分散的铁素体来提高钢的韧性。
过共析钢的加热温度为Ac1+ (30~50℃)，淬火后得到均匀细小的马氏体 + 残留奥氏体 + 颗粒状渗碳体。在此温度范围内淬火的优点有：保留了一点数量的未溶渗碳体，淬火后钢具有最大的硬度和耐磨性；使奥氏体的碳含量不致过多而保证淬火后残余奥氏体不致过多，有利于提高硬度和耐磨性；奥氏体晶粒细小，淬火后可获得较高的力学性能；加热时的氧化脱碳及冷却时的变形、开裂倾向较小。
12、说明45钢试样(φl0mm)经下列温度加热，保温并在水中冷却得到的室温组织：700 ℃，760℃，840℃，1100℃。
700℃：因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。760℃：它的加热温度在Ac1～Ac3之间，因此组织为铁素体、马氏体和少量残余奥氏体。840℃：它的加热温度在Ac3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。
1100℃：因它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体。
13、淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别 ? 影响钢淬透性的因素有哪些 ? 影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些 ?
淬透性：是钢材本身固有的属性，表征了钢在淬火时获得马氏体的能力。淬透性一般用在标准条件下的有效淬硬深度表示。两者有区别，淬透性是钢在规定条件下的一种工艺性能，是确定的并可比较的；淬硬层深度是实际工件在具体条件下淬得的马氏体和半马氏体的深度，是变化的，与钢的淬透性以及外在因素有关。
14、指出下列组织的主要区别： (1) 索氏体与回火索氏体：索氏体是细珠光体，是过冷奥氏体在A1~550℃转变的产物；回火索氏体是钢淬火后高温回火（500~600℃）获得的组织。
(2) 屈氏体与回火屈氏体：屈氏体是极细珠光体，也是过冷奥氏体在A1~550℃转变的产物；回火屈氏体是钢淬火后中温回火（350~500℃）获得的组织。
(5) 马氏体与回火马氏体：马氏体是奥氏体冷却速度大于Vk并过冷到Ms~Mf之间时发生转变的产物；回火马氏体是钢淬火后低温回火（<250℃）获得的组织。
15、甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，硬度要求HB220～250。甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。试分析甲、乙两厂产品的组织和性能的差别。
甲厂采用正火：获得细珠光体，正火消除中碳钢经热加工后产生的组织缺陷，塑性基本不降低。乙厂采用调质：获得回火索氏体，强度、硬度、耐磨性降低。大幅度提高了塑性、韧性，得到较好的综合力学性能的钢。
16、现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面具有高硬度和高耐磨性，应进行何种热处理？并比较经热处理后组织和性能上有何不同？
对低碳钢齿轮进行渗碳，渗碳后表面组织从珠光体+铁素体变成马氏体+残余奥氏体，硬度和耐磨性大幅提高。对中碳钢齿轮进行表面淬火，表面淬火后表面组织从珠光体+铁素体变成马氏体+残余奥氏体，硬度和耐磨性提高。
18、试说明表面淬火、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差别。
表面淬火一般适用于中碳钢和中碳低合金钢，也可用于高碳工具钢，低合金工具钢以及球墨铸铁等。它是利用快速加热使钢件表面奥氏体化，而中心尚处于较低温度即迅速予以冷却，表层被淬硬为马氏体，而中心仍保持原来的退火炉退火、正火或调质状态的组织。应用范围：（1）高频感应加热表面淬火应用于中小模数齿轮、小型轴的表面淬火。（2）中频感应加热表面淬火主要用于承受较大载荷和磨损的零件，例如大模数齿轮、尺寸较大的曲轴和凸轮轴等。(3)工频感应加热表面淬火工频感应加热主要用于大直径钢材穿透加热和要求淬硬深度深的大直径零件，例如火车车轮、轧辘等的表面淬火。
渗碳钢都是含0.15～0.25%的低碳钢和低碳合金钢，渗碳层深度一般都在0.5～2.5mm。钢渗碳后表面层的碳量可达到0.8～1.1%c范围。渗碳件渗碳后缓冷到室温的组织接近于铁碳相图所反映的平衡组织，从表层到心部依次是过共析组织，共析组织，亚共析过渡层，心部原始组织。渗碳主要用于表面受严重磨损，并在较大的冲载荷下工作的零件（受较大接触应力）如齿轮、轴类、套角等。
氮化用钢通常是含al、cr、mo等合金元素的钢，与渗碳相比、氮化工件具有以下特点：（1）氮化前需经调质处理，以便使心部组织具有较高的强度和韧性。（2）表面硬度可达hrc65～72，具有较高的耐磨性。（3）氮化表面形成致密氮化物组成的连续薄膜，具有一定的耐腐蚀性。（4）氮化处理温度低，渗氮后不需再进行其它热处理。氮化处理适用于耐磨性和精度都要求较高的零件或要求抗热、抗蚀的耐磨件。如：发动机的汽缸、排气阀、高精度传动齿轮等。
第四部分习题与思考题
1、合金元素对钢中基本相有何影响?对钢的回火转变有什么影响?
（ 1）合金元素溶入铁素体中形成合金铁素体，由于与铁的晶格类型和原子半径不同而造成晶格畸变，产生固溶强化效应。①非碳化物形成元素：如Ni、Si、Al、Co等，它们不与碳形成化合物，基本上都溶于铁素体内，以合金铁素体形式存在；碳化物形成元素，基本上是置换渗碳体内的铁原子而形成合金渗碳体或合金碳化物，如：Cr7 C3 等。
（ 2）钢在淬火后回火时的组织转变主要是马氏体分解、残余奥氏体的分解及碳化物形成、析出和聚集的过程，这个过程也是依靠元素之间的扩散来进行的。由于合金元素扩散速度小，而又阻碍碳原子扩散，从而使马氏体的分解及碳化物的析出和聚集速度减慢，将这些转变推迟到更高的温度，导致合金钢的硬度随回火温度的升高而下降的速度比碳钢慢。这种现象称之为回火稳定性。合金元素一般都能提高残余奥氏体转变的温度范围。在碳化物形成元素含量较高的高合金钢中，淬火后残余奥氏体十分稳定，甚至加热到500～600℃仍不分解，而是在回火冷却过程中部分转变为马氏体，使钢的硬度反而增加，这种现象称之为二次硬化。其次，在高合金钢中，由于Ti、V、W、Mo等在500～600℃温度范围内回火时，将沉淀析出特殊碳化物，这些碳化物以细小弥散的颗粒状存在，因此，这时硬度不但不降低，反而再次增加，这种现象称之为“沉淀型”的二次硬化，亦称为弥散硬化或沉淀硬化。合金元素对淬火及回火后钢的机械性能的不利影响是回火脆性问题。
2、解释下列现象：1）在含碳量相同的情况下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高；
除Mn、Ni等扩大γ相区的元素外，大多合金元素与铁相互作用能缩小γ相区，使A 4 下降，A 3 上升，因此使钢的淬火加热温度高于碳钢。
2）在含碳量相同的情况下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；
钢在淬火后回火时的组织转变主要是马氏体分解、残余奥氏体的分解及碳化物形成、析出和聚集的过程，这个过程也是依靠元素之间的扩散来进行的。由于合金元素扩散速度小，而又阻碍碳原子扩散，从而使马氏体的分解及碳化物的析出和聚集速度减慢，将这些转变推迟到更高的温度，导致合金钢的硬度随回火温度的升高而下降的速度比碳钢慢。这种现象称之为回火稳定性。
3）含碳量≥0.40%，含铬量为12%的钢属于过共析钢，而含碳量1.5%，含铬量12%的钢属于莱氏体钢；
从合金元素对铁碳相图的影响可知，由于合金元素均使相图中的S点和E点左移，因此使共析点和奥氏体的最大溶碳量相应地减小，出现了当含Cr量为12％时，共析点地含碳量小于0.4％,含碳量12％时奥氏体最大含碳量小于1.5％。
4）高速钢在热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织。
由于高速钢中含有大量地合金元素，使其具有很高的淬透性，在空气中冷却即可得到马氏体组织。
3、何谓渗碳钢?为什么渗碳钢的含碳量均为低碳?合金渗碳钢中常加入哪些合金元素?它们在钢中起什么作用?
用于制造渗碳零件的钢称为渗碳钢。渗碳钢的含碳量一般都很低 (在0.15～0.25％之间)，属于低碳钢，这样的碳含量保证了渗碳零件的心部具有良好的韧性和塑性。为了提高钢的心部的强度，可在钢中加入一定数量的合金元素，如Cr、Ni、Mn、Mo、W、Ti、B等。其中Cr、Mn、Ni等合金元素所起的主要作用是增加钢的淬透性，使其在淬火和低温回火后表层和心部组织得到强化。另外，少量的Mo、W、Ti等碳化物形成元素，可形成稳定的合金碳化物，起到细化晶粒的作用。微量的B(0.001～0.004％)能强烈地增加合金渗碳钢的淬透性。
4、何谓调质钢?为什么调质钢的含碳量均为中碳?合金调质钢中常加入哪些合金元素?它们在钢中起什么作用?
调质钢一般指经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。调质钢的含碳量一般在0.25～0.50％之间，属于中碳钢。碳量过低，钢件淬火时不易淬硬，回火后达不到所要求的强度。碳量过高，钢的强度、硬度虽增高，但韧性差，在使用过程中易产生脆性断裂。常用合金调质钢通常加入的合金元素有Cr、Ni、 Si、Mn、B等，主要是为了提高钢的淬透性及保证强度和韧性而加入的。
5、弹簧钢的含碳量应如何确定?合金弹簧钢中常加入哪些合金元素，最终热处理工艺如何确定?
弹簧钢可分为碳素弹簧钢与合金弹簧钢。碳素弹簧钢是常用的弹簧材料之一，其含碳量为0.6～0.9％。合金弹簧钢的含碳量低一些，约介于0.45～0.70％之间，考虑到合金元素的强化作用，降低含碳量有利于提高钢的塑性和韧性。合金弹簧钢中所含合金元素经常有Si、Mn、Cr、V等，它们的主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改善了弹簧钢的力学性能。根据弹簧的加工成型状态不同，弹簧分为热成型弹簧与冷成型弹簧，热成型弹簧的最终热处理为淬火后中温回火；冷成型弹簧则是用冷拉弹簧钢丝经冷卷后成型，然后进行低温去应力退火。
6、滚动轴承钢的含碳量如何确定?钢中常加入的合金元素有哪些?其作用如何?
滚动轴承钢的含碳量为 0.95～1.15％，这样高的含碳量是为了保证滚动轴承钢具有高的硬度和耐磨性。主加元素是Cr，其作用可增加钢的淬透性，铬与碳所形成的(Fe、Cr) 3 C 合金渗碳体比一般Fe 3 C渗碳体稳定，能阻碍奥氏体晶粒长大，减小钢的过热敏感性，使淬火后得到细小的组织，而增加钢的韧性。Cr还有利于提高回火稳定性。对于大型滚动轴承(如D>30～50mm的滚珠)，还须加入适量的Si(0.40～0.65％)和Mn(0.90～1.20％)，以便进一步改善淬透性，提高钢的强度和弹性极限而不降低韧性。
7、现有φ35x20mm的两根轴。一根为20钢，经920℃渗碳后直接淬火(水冷)及180℃回火，表层硬度为HRC58 ～ 62；另一根为20CrMnTi钢，经920℃渗碳后直接淬火(油冷)，-80℃冷处理及180℃回火后表层硬度为60 ～ 64HRC。问这两根轴的表层和心部的组织(包括晶粒粗细)与性能有何区别?为什么?
8、用9SiCr制造的圆板牙要求具有高硬度、高的耐磨性，一定的韧性，并且要求热处理变形小。试编写加工制造的简明工艺路线，说明各热处理工序的作用及板牙在使用状态下的组织及大致硬度。
下料→球化退化→机械加工→淬火 +低温回火→磨平面→抛槽→开口
球化退火：降低硬度，便于机械加工，并为最终热处理做好组织上的准备。
淬火 +低温回火：保证最终使用性能（高的硬度和良好的韧性），减小变形（分级淬火），降低残余内应力。最终组织为：下贝氏体＋碳化物。硬度大于60HRC。
9、何谓热硬性(红硬性)?为什么W18Cr4V钢在回火时会出现“二次强化”现象?65钢淬火后硬度可达HRC60～62，为什么不能制车刀等要求耐磨的工具?
热硬性（红硬性）是指外部受热升温时工具钢仍能维持高硬度（大于 60 HRC）的功能。W18Cr4V出现二次硬化的原因是在550～570℃温度范围内钨及钒的碳化物（WC,VC）呈细小分散状从马氏体中沉淀析出，产生了弥散硬化作用。同时，在此温度范围内，一部分碳及合金元素从残余奥氏体中析出，从而降低了残余奥氏体中碳及合金元素含量，提高了马氏体转变温度。当随后回火冷却时，就会有部分残余奥氏体转变为马氏体，使钢的硬度得到提高。由于以上原因，在回火时便出现了硬度回升的“二次硬化”现象。而65钢虽然淬火后硬度可达60～62HRC但由于其热硬性差，钢中没有提高耐磨性的碳化物，因此不能制造所要求耐磨的车刀。
10、W18Cr4V钢的淬火加热温度应如何确定(A c1 约为820℃)?若按常规方法进行淬火加热能否达到性能要求?为什么?淬火后为什么进行560℃的三次回火？
高的热硬性主要取决于马氏体中合金元素的含量，即加热时溶于奥氏体中合金元素的量，由于对高速钢热硬性影响最大的两个元素—— W及V,在奥氏体中的溶解度只有在1000℃以上时才有明显的增加，在1270～1280℃时奥氏体中约含有7～8％的钨，4％的铬，1％的钒。温度再高，奥氏体晶粒就会迅速长大变粗，淬火状态残余奥氏体也会迅速增多，从而降低高速钢性能。这就是淬火温度定在1280℃的原因。选择三次回火是因为因为W18Cr4V钢在淬火状态约有20～25％的残余奥氏体，仅靠一次回火是难以消除的。因为淬火钢中的残余奥氏体是在随后的回火冷却过程中才能向马氏体转变。回火次数愈多，提供冷却的机会就愈多，就越有利于残余奥氏体向马氏体转变，减少残余奥氏体量(残余奥氏体一次回火后约剩1 5％，二次回火后约剩3～5％，第三次回火后约剩下2％)。而且，后一次回火还可以消除前一次回火由于残余奥氏体转变为马氏体所产生的内应力。
11、用Crl2MoV钢制造冷作摸具时，应如何进行热处理?
Cr12MoV钢类似于高速钢，也需要反复的锻打，把大块的碳化物击碎，锻造后也要进行球化退火，以便降低硬度，便于奥氏体加工。经机械加工后进行淬火，回火处理。必须指出，如果对Cr12MoV钢还要求有良好的热硬性时，一般可将淬火温度适当提高至1115～1130℃，但会因组织粗化而使钢的强度和韧性有所将低。淬火后，由于组织中存在大量残余奥氏体（>80%）而使硬度仅为42～50HRC，但在510～520℃回火时会出现二次硬化现象，是使钢的硬度回升至60～61HRC。
12、指出下列合全钢的类别、用途、碳及合金元素的主要作用以及热处理特点。
1）20CrMnTi 渗碳钢。用于承受较强烈的冲击作用和受磨损的条件下进行工作的零件。0．2％的碳含量保证了渗碳零件的心部具有良好的韧性和塑性，Cr、Mn、Ti等合金元素所起的主要作用是增加钢的淬透性，提高钢的心部的强度。另外，少量的Ti可形成稳定的合金碳化物，起到细化晶粒、抑制钢件在渗碳时发生过热的作用。渗碳钢的主要热处理工序一般是在渗碳之后再进行淬火和低温回火。处理后零件的心部为具有足够强度和韧性的低碳马氏体组织，表层为硬而耐磨的回火马氏体和一定量的细小碳化物组织。
2）40MnVB 调质钢。这类钢在多种负荷下工作，受力情况比较复杂的重要零件，要求具有高强度与良好的塑性及韧性的配合，即具有良好的综合机械性能。0.4％的含碳量保证调质钢零件获得良好的综合机械性能；合金元素的加入，主要是为了提高钢的淬透性及保证强度和韧性而加入的。调质钢经过调质热处理后得到回火索氏体组织。调质钢零件，通常除了要求有良好的综合机械性能外，往往还要求表面有良好的耐磨性。为此，经过调质热处理的零件往往还要进行感应加热表面淬火。如果对表面耐磨性能的要求极高，则需要选用专门的调质钢进行专门的化学热处理。
3）60Si2Mn 弹簧钢。用于通过弹性变形储存能量，从而传递力和机械运动或缓和机械振动与冲击，如汽车、火车上的各种板簧和螺旋弹簧、仪表弹簧等，要求必须具有高的弹性极限。
0.6％的含碳量为了保证弹簧的强度要求；合金元素的主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改善了弹簧钢的力学性能。淬火后中温回火，得到回火屈氏体组织。
4)9Mn2V 模具钢。（适于制造各种精密量具、样板，也用于一般要求的尺寸比较小的冲模及冷压模、雕刻模、落料模等，还可以做机床的丝杆等结构件。冷作模具钢，钢的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、强度均比Cr12高。用于制造截面较大、形状复杂、工作条件繁重
下的各种冷冲模具和工具，如冲孔凹模、切边模、滚边模、钢板深拉伸模、圆锯、标准工具和量规、螺纹滚模等。9Mn2V钢是一种综合力学性能比碳素工具钢好的低合金工具钢，它具有较高的硬度和耐磨性。淬火时变形较小，淬透性很好。由于钢中含有一定量的钒，细化了晶粒，减小了钢的过热敏感性。同时碳化物较细小和分布均匀。热处理规范：淬火,780～810℃油冷。仅供参考）
5)Cr12MoV 冷作模具钢。用来制造在冷态下使金属变形的模具钢种。为了保证模具经过热处理后获得高硬度和高耐磨性，冷作模具钢含有比较高的碳量。加入的合金元素，其作用主要是为了提高钢的淬透性，耐磨性及减少变形等。热处理采用淬火+低温回火的热处理工艺。6）5CrNiMo 热作模具钢。用来制造在受热状态下对金属进行变形加工的模具用钢。碳：0.50％C，保证一定的强度、硬度和耐磨性；铬：主要是提高淬透性，并能提高回火稳定性，形成的合金碳化物还能提高耐磨性，并使钢具有热硬性；镍：镍与铬共同作用能显著提高淬透性，镍固溶于铁素体中，在强化铁素体的同时还增加钢的韧性。锰：在提高淬透性方面不亚于镍，但Mn固溶于铁素体中，在强化铁素体的同时使钢的韧性有所降低。钼：其主要作用是防止产生第二类回火脆性。另外钼也有细化晶粒，增加淬透性，提高回火稳定性等作用。热处理采用淬火+低温回火的热处理工艺。
7）1Crl3 马氏体型不锈钢。用于要求韧性较高与受冲击载荷下的耐腐蚀的结构钢零件。铬：能在阳极区表面上形成一层富Cr的氧化物保护膜，这层氧化膜会阻碍阳极区域的电化学反应，并能增加钢的电极电位而使其电化学腐蚀过程减缓，从而使含铬不锈钢获得一定的耐蚀性。热处理采用淬火＋高温回火，得到回火索氏体组织。
8）1Crl8Ni9Ti 奥氏体型不锈钢。含碳量很低，属于超低碳范围，这是因为含碳量增高对耐蚀性是不利的。合金元素铬主要产生钝化膜，阻碍阳极电化学腐蚀反应，增加钢的耐蚀性；含约9％Ni主要作用是扩大γ区并降低Ms点(降低至室温以下)。使钢在室温时具有单相奥氏体组织。热处理：固溶处理，让所有碳化物全部溶于奥氏体，然后水淬快速冷却，不让奥氏体在冷却过程中有碳化物析出或发生相变，在室温下获得单相的奥氏体组织，提高耐蚀性。
9)ZGMnl3 高锰耐磨钢。用于制造有强烈摩擦或撞击时的抗磨损的工件。Mn:C比值不小于10。为了使高锰钢全部获得奥氏体组织须进行“水韧处理”。
第五部分习题与思考题
1、白口铸铁：当碳主要以渗碳体等化合物形式存在时，铸铁断口呈银白色，称为白口铸铁。灰口铸铁：当碳主要以石墨形式存在时，铸铁断口呈暗灰色，称为灰口铸铁。
可锻铸铁：可锻铸铁是由白口铸铁坯件经石墨化退火而得到的一种铸铁材料。
球墨铸铁：球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨铸铁材料。
石墨化：铸铁的石墨化就是铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程。
孕育铸铁：孕育处理后得到的铸铁叫做孕育铸铁
2、铸铁的石墨化过程是如何进行的？影响石墨化的主要因素有哪些？
铸铁的石墨化分为三个阶段：第一阶段（液态阶段）：从液体中直接析出石墨，包括从共晶液态中直接析出一次石墨G1和在1154℃通过共晶反应形成共晶石墨G共晶。第二阶段（共晶-共析阶段）：在1154~738℃范围内奥氏体冷却过程中沿E’S’线析出二次石墨G II 。第三阶段（共析阶段）：在738℃通过共析反应析出共析石墨。
3、试述石墨形态对铸铁性能的影响。
石墨对铸铁性能的影响取决于它在铸铁中存在的形状、分布与数量。片状石墨的铸铁称为灰铸铁；球状石墨的铸铁称为球磨铸铁；团絮状石墨的铸铁称为可锻铸铁；蠕虫状石墨的铸铁称为蠕墨铸铁。
4、比较各类铸铁的性能特点，与钢相比铸铁在性能（包括工艺性能）上有何优缺点？
灰铸铁：铸铁组织中的石墨以片状形式存在，其断面成暗灰色。熔点低，流动性好，冷却凝固时收缩量小，具有优良的铸造性能。抗拉强度小，容易拉断，塑性差，不宜进行压力加工。硬度低，性质娇软，容易切削，主要用于制造机架、床身、轴承盖、减速箱等。
球墨铸铁：高的抗拉强度和接近于钢的弹性模量，特别是屈强比高；基体为铁素体时，具有良好的塑性和韧性，退火状态下断后伸长率达18％以上；铸造性能优于铸钢，可锻成轮廓清晰、表面光洁的铸件；耐磨性优于碳钢，适于制造运动速度较高、载荷较大的摩擦零件；加工性能良好，接近于灰铸铁；铸件的尺寸和质量几乎不受限制，数十吨乃至一百多吨的重型球磨铸铁件已经问世，可锻铸铁无法与之比拟；可靠性良好，在重载、低温、剧烈振动、高粉末等严酷的运行条件下均表现出足够的安全可靠性；高合金球墨铸铁还有抗磨、耐热、耐蚀等特殊性能。
可锻铸铁：其强度和韧性近似于球磨铸铁，而减振性和可加工性则优于球墨铸铁。总体上说，可锻铸铁的性能远优于灰铸铁，适用于大量生产的、形状比较复杂的、壁厚在30mm以下的中小零件，它比灰铸铁有较高的强度，并且还具有较高的塑性。
蠕墨铸铁：是一种综合性能良好的铸铁材料，其力学性能介于球墨铸铁与灰铸铁之间，如抗拉强度、屈服点、断后伸长率、弯曲疲劳极限均优于灰铸铁，接近于铁素体球墨铸铁；而导热性、切削加工性均优于球墨铸铁，与灰铸铁相近。
由于碳含量较高及其他成分、组织的特点，铸铁（主要是灰铸铁）的力学性能（主要是强韧性，尤其是韧性）比钢差；但减振、减摩等使用性能和铸造、切削加工等工艺性能优于钢。
5、试从下列几个方面来比较HTl50铸铁和退火状态20钢。
成分：20钢含碳量平均为0.20%，硅含量约0.17～0.37%；HT150对成分无严格要求，只要求其力学性能。作为灰铸铁，其含碳量通常大于2.4%，硅含量也较高。
组织：20钢退火组织为铁素体+珠光体；HT150为铁素体+珠光体的基体上分布着片状石墨。
第六部分 习题与思考题
1、铝合金是如何分类的？
按照铝合金的组织和加工特点，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。如图 9-1 所示，成分在D ˊ点以左的合金，在加热至固溶度线以上温度时，可得到单相固溶体，塑性好，适宜压力加工，称为变形铝合金；成分在D ˊ点以右的合金，凝固时发生共晶反应出现共晶体，合金熔点低，流动性好，适宜铸造，称为铸造铝合金。 变形铝合金还可按其能否进行热处理强化，又可分为两类：成分在F 点以左的合金，固溶体成分不随温度发生变化，因而不能用热处理方法强化，称为不能热处理强化的铝合金；成分在F ～D ˊ之间的铝合金，固溶体成分随温度而变化，可用热处理方法强化，称为能热处理强化的铝合金。
2、不同铝合金可通过哪些途径达到强化目的 ?
在变形铝合金中，对不能热处理强化的铝合金，可通过冷变形（加工硬化）达到强化目的；对能热处理强化的铝合金，主要通过固溶＋时效处理（时效强化）达到强化目的；铸造铝合金，可通过变质处理（细晶强化）以及固溶时效处理达到强化目的。
3、铜合金分哪几类？不同的铜合金的强化方法与特点是什么？
铜合金按化学成分，分为黄铜、青铜、白铜三类。黄铜的强化方法主要是固溶强化和第二相强化。锌溶入铜中可形成固溶体，产生固溶强化，当含锌量（或加其他合金元素后的名义含锌量）超过铜的最大溶解度以后，便出现较硬的第二相，则产生第二相强化。青铜中，锡青铜的强化方法和特点与黄铜相似；无锡青铜如铍青铜、硅青铜等，由于铍、硅等元素在铜中的溶解度随温度的降低而明显减小，因此它们可进行固溶（淬火）时效强化。白铜中镍与铜在固态下可形成无限固溶体，具有很好的冷、热加工性能，可通过固溶强化和加工硬化提高强度。
4、试述H62黄铜和H68黄铜在组织和性能上的区别。
H68属单相黄铜，室温组织为单相α固溶体，故该黄铜塑性好、强度低；H62属两相黄铜，室温组织为α＋βˊ，由于组织中出现硬脆的βˊ相，故与前者相比，H62的强度、硬度较高，而塑性较低。
5、青铜如何分类？含Sn 量对锡青铜组织和性能有何影响？分析锡青铜铸造性能特点。 根据铜中加入的合金元素主要是锡还是其他元素可将青铜分为两类，即锡青铜和无锡青铜。无锡青铜中按主要加入元素如Al 、Si 、Be 等的不同，分别称为铝青铜、硅青铜、铍青铜等。在锡青铜中，随含锡量的不同，其组织和性能也不同。含锡量在5％～6％以下时，室温组织为单相α固溶体，由于Sn 的溶入产生固溶强化，使锡青铜的强度随含锡量增加而升高，塑性略有改善。当含锡量超过5％～6％时，由于组织中出现硬脆的δ相（Cu31Sn8），合金的强度仍继续升高，但塑性大为降低。当含锡量大于20％时，由于δ相大量出现，使合金变脆，以致强度急剧下降。因此，工业锡青铜的含锡量一般为3％～14％之间。由于锡青铜的结晶温度范围较宽，使得它在铸造性能上具有流动性小，偏析倾向大，易产生分散缩孔，铸造致密性不高的特点，但这种合金在凝固时的体积收缩率很小，充满铸型的能力高，有利于获得形状精确与复杂结构的零件。
6、简述轴承合金应具备的主要性能及组织形式。
轴承合金应具备以下性能：（1）在工作温度下具有足够的机械性能，特别是抗压强度、疲劳强度和冲击韧性。（2）要求摩擦系数小，减摩性好，良好的磨合性和抗咬合能力，蓄油性好，以减少轴颈磨损并防止咬合。（3）具有小的膨胀系数和良好的导热性和耐蚀性。以保证轴承不因温度升高而软化或熔化，耐润滑油的腐蚀。（4）容易制造，价格低廉。 轴承合金的组织应该是：在软的基体上均匀分布着硬质点，或者是在硬的基体上均匀分布着软质点。 抗拉强度,MPa 抗压强度，MPa 硬度 HBS 减摩性 铸造性能 锻造性能 可焊性 切削加工性 20钢 ≥410 100~120 好 好 HT150 ≥150 650 170~240 好 好 好
第七部分习题与思考
1、简述高分子材料的力学性能、物理性能和化学性能特点。
高分子材料所特有的复杂链状大分子结构及独特的多重热运动单位，使其力学性能有以下三个特点：?强度不高、刚度小和韧性较低的机械性能阻碍其用于工程构件和机械零件；?独特的高弹性，使其弹性变形量大，最大可达1000%，而弹性模量低，约为2-20MN/m 2；?突出的粘弹性，表现出蠕变、应力松驰、滞后和内耗等力学松弛现象。物理性能有以下三个特点：?非常小的密度 (0.83-2.2g/cm2)，使其质量轻、比强度高；?极低的热性能，低熔点，不耐热、导热率低、大的线膨胀系数、易燃性；?优异的电绝缘性和极易表面发生静电现象。化学性能有以下二个特点：?优良的化学稳定性，在各种化学介质中不易发生化学腐蚀和电化学腐蚀；?本质决定存在的老化现象。
2、何谓高聚物的老化？如何防止高聚物老化？
由于内外因素综合作用，高聚物的物理、化学和机械性能随时间推移逐渐变坏的现象，称之为高聚物的老化。防止老化方法有：?改性处理，通过改变高聚物结构消除引发老化内因，如交联改性或共聚改性；?防老化设计，合成具有抗老化性能的结构的高聚物；?改进成型加工工艺，提高纯度、减少杂质和残留，减少支链和不饱和结构；?表面处理，给高聚物表面喷 ( 镀 ) 金属、耐老化涂料或石腊等保护涂层；?控制环境条件，尽量避免日晒、雨淋、氧化、过热和机械作用，防止微生物和昆虫滋生；?加入稳定剂，添加抗氧化剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等抑制老化反应发生。
3、简述工程材料的种类和性能特点。
工程材料按物性分类为：金属材料、有机高分子材料和无机非金属材料。金属材料含钢、铁和有色金属材料，其化学键为金属键，导电导热、强度高、韧性好、耐腐蚀性能差；有机高分子材料含塑料、橡胶和纤维材料等，其化学键为共价键、密度小、独特的高弹性和粘弹性、电绝缘性好、隔热隔音减振、耐腐蚀、耐热性差、易燃易老化；无机非金属材料含陶瓷、玻璃、胶凝和耐火材料等，其化学健为离子键和混合键，硬度高、刚性大、脆性大、熔点高、绝缘性好、导热性差、耐腐蚀。
4、简述常用橡胶的种类、性能特点及应用。
常用橡胶按来源分：天然橡胶和合成橡胶二大类。按化学组成分：碳链橡胶和杂链橡胶二大类。按用途分：通用橡胶----天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、异戍橡胶等。合成橡胶其组成和性能及应用类似天然橡胶，具有优异的高弹性、较好机械性能、电绝缘性、耐低温性、不透水性及加工性，但耐油、耐溶剂和耐高温性能差，主要用于不要求耐油和耐热的轮胎、胶带、胶管及日用品类。
准通用橡胶----丁基橡胶、乙丙橡胶、丁晴橡胶。该类组成类似塑料，高弹性能不如天然橡胶，但在耐化学性、耐油、耐热等性能优良，应用于工业领域胶管、胶带、胶辊、密封圈、衬里等。
特种橡胶-----硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶等。该类组成特殊，因而在耐热、耐化学品、耐磨等性能方面特别优异，所以用于要求上述特殊性能的零部件方面。
5、试述线型高分子材料的三种力学状态
线型非晶态高分子材料的力学状态根据高聚物在恒定应力下的温度-变形曲线即热机曲线，可描述聚合物在不同温度下出现的三种力学状态。?玻璃态：在低温下，分子运动能量低，链段不能运动，在外力作用下，只能使大分子的原子发生微量位移而发生少量弹性变形。高聚物呈玻璃态的最高温度称玻璃化温度，用Tg表示。在这种状态下使用的材料有塑料和纤维。?高弹态：温度大于Tg，分子活动能力增加，大分子的链段发生运动，因此受力时产生很大的弹性变形，可达100～1000%。在这种状态下使用的高聚物是橡胶。?粘流态：由于温度高，分子活动能力很大，在外力作用下，大分子链可以相对滑动。粘流态是高分子材料的加工态，大分子链开始发生粘性流动的温度称粘流温度，用Tf表示。
第八部分习题与思考
1、什么是陶瓷？陶瓷的组织是由哪些相组成的？它们对陶瓷改性有什么影响？
用无机非金属物质为原料，经原料处理、成型和高温烧成工艺过程而得到的制品或材料称为陶瓷。用硅酸盐天然矿物原料经粉碎配料、成型、烧成工艺过程获得制品或材料称为传统陶瓷，用合成无机化合物经精密控制制备工艺烧结而成的制品或材料称为先进陶瓷。陶瓷的组织是由晶体相、玻璃相和气相三相组成。晶体相是陶瓷主要组成相，对陶瓷性能起主要作用。通过改变其结构、形态、数量及分布从而起到改变陶瓷力学、物理和化学性能作用。玻璃相是将晶体相相互连接起来的连接相，它可通过填充空隙提高陶瓷致密度，降低烧成温度加快烧结过程，阻止晶体转变抑制晶体长大，所以对陶瓷性能改变起辅助作用。当玻璃相含量较高时，可使陶瓷获得一定的玻璃特性，并对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热耐火性起到不利作用。气相是陶瓷中的气孔，对陶瓷性能影响极大。它降低强度、增大介电损耗、造成裂纹形成，对机械工程材料和绝缘材料来说是要尽量减少的。对需要隔热和过滤材料来说，是要控制增加的。根椐陶瓷中的气相情况，可分陶瓷为致密陶瓷、多孔陶瓷和无开口孔陶瓷。
2、简述陶瓷材料的力学性能、物理性能及化学性能。
陶瓷的组织是由晶体相、玻璃相和气相三相组成。晶体相是陶瓷主要组成相，对陶瓷性能起主要作用。通过改变其结构、形态、数量及分布从而起到改变陶瓷力学、物理和化学性能作用。玻璃相是将晶体相相互连接起来的连接相，它可通过填充空隙提高陶瓷致密度，降低烧成温度加快烧结过程，阻止晶体转变抑制晶体长大，所以对陶瓷性能改变起辅助作用。当玻璃相含量较高时，可使陶瓷获得一定的玻璃特性，并对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热耐火性起到不利作用。气相是陶瓷中的气孔，对陶瓷性能影响极大。它降低强度、增大介电损耗、造成裂纹形成，对机械工程材料和绝缘材料来说是要尽量减少的。对需要隔热和过滤材料来说，是要控制增加的。根椐陶瓷中的气相情况，可分陶瓷为致密陶瓷、多孔陶瓷和无开口孔陶瓷。
3、常用工程陶瓷有哪几种？有何应用。
普通陶瓷----日用陶瓷、艺术陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、电工陶瓷等，其是传统的硅酸盐陶瓷，应用于日用品、艺术品、建筑的屋面、墙面、地板、卫生洁具等、化工的耐腐蚀容器、衬里、管道等、电工器材的绝缘材料等。
特种陶瓷----结构陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷，其是先进陶瓷，主要由人工合成的无机化合物如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等精选原料，精确控制化学组成、显微结构和工艺过程制备的，具有优异特性的陶瓷。结构陶瓷应用于高温下结构件材料，如火箭喷管喉衬、各种热机耐热部件、机械化工等领域的高温构件、耐磨耐腐蚀部件、切削刀具等。功能陶瓷是检测、传递机、电、声、光、热、磁及其之间耦合的材料，又称电子陶瓷，应用于电子、信息、自动化等领域，如热敏电阻、快离子导体、智能性的陶瓷变阻器等。
第九部分习题与思考题
1、什么是复合材料？有哪些种类？其性能有什么特点？
复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料，即基体材料和增强材料组成的多相固体材料。复合材料分类有：按基体分类---金属基(Al、Mg、Ti、Cu等金属和合金)与非金属基(聚合物、陶瓷、碳、石墨等)两类。按用途分-----结构复合材料与功能复合材料。前者用作承力结构材料，要求质量轻、强度和刚度高，并具有一定的耐热、耐蚀等性能。后者是指提供力学性能以外其他物理性能材料，因而其性能有如导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸音、吸波、屏蔽、摩擦等特性。按增强材料分----颗粒复合材料(零维)、纤维复合材料(一维纤维状、二维片状、三维立体编织状)等。其性能比组成材料好，改善了组成材料弱点，发挥了优点，并能进行材料最佳设计，创造新的性能或功能。所以复合材料具有各类材料中最高的比强度和比模量、优良的抗疲劳性能、较强的减振能力、较好的高温性能以及高的断裂安全性。
2、增强材料包括哪些？简述复合增强原理。
增强材料有：金属和无机非金属颗粒、晶须、玻璃纤维、碳纤维、高强有机纤维、陶瓷纤维等。复合增强原理为：?颗粒增强复合材料中基体承载，细颗粒阻碍基体中位错运动或分子链运动，使复合材料增强。?纤维增强复合材料中纤维承载，纤维尺寸小强度高韧性好，纤维表面受基体保护，基体有止裂作用，断裂时纤维拔出要克服粘结力，以及纤维处于三向应力状态等。
3、常用的复合材料有哪几种？
常用复合材料有：（1）玻璃钢(玻纤)----热塑性玻璃钢----聚丙烯玻璃钢，聚酰胺玻璃钢、聚苯乙烯玻璃钢、聚酯玻璃钢、聚碳酸酯玻璃钢和热固性聚合物基-----酚醛树脂玻璃钢、环氧树脂玻璃钢、不饱和聚酯玻璃钢、有机硅玻璃钢
（2）纤维复合材料-----碳纤维树脂复合材料----环氧/碳纤维复合材料，酚醛/碳纤维复合材料、聚四氟乙烯/碳纤维复合材料、碳纤维/碳复合材料、碳纤维/金属复合材料、碳纤维/陶瓷
4、简述常用纤维增强金属基复合材料的性能特点及应用。
常用纤维增强金属基复合材料是解决航空航天等高技术领域提高用材强度、弹性模量和减轻重量的需要发展的先进材料，由于金属基机械性能远高于树脂、导电导热、无老化现象，经耐高温、高强、质轻的纤维增强则其力学性能高、工作温度高、硬度高且耐磨、不吸湿无老化特点。其应用根椐强度和模量分为二类：（1）高性能的硼纤维、CVD碳化硅纤维增强铝和钛基复合材料，其抗拉强度 >1200MPa, 弹性模量>200GPa（2）中等性能的碳纤维增强铝复合材料、碳纤维增强镁复合材料、碳化硅增强铝复合材料，其抗拉强度在600-1000MPa，弹性模量在100-150Gpa之间。目前已应用于航天、卫星、导弹构件、喷气发动机风扇叶片、传动轴及耐热耐磨件上。
第十部分习题与思考题
1、简述防止零件失效的主要措施。
零件失效是指其工作中丧失规定功能，主要形式为断裂、变形和表面损伤三大类型。具体失效形式与实际工作时内、外因条件有关而取决其抗力最小者。因此防止零件失效可釆取主
要措施有：（1）精心设计，根椐零件工况、结构和环境等条件下可能发生的基本失效模式而建立的设计计算准则，进行设计计算，保证在给定条件下正常工作。通常不仅要对零件进行强度设计、结构设计，而且要根据可能失效形式进行摩擦磨损设计、疲劳设计、防腐蚀设计。在设计中尽量注意零件要有足够强度安全系数，结构尽量避免引起应力集中的结构形式等。（2）认真选材，在滿足设计条件前提下，选择加工性能好、性能稳定、经济的材料。（3）正确实施制造工艺，在零件工艺制造过程中，尽量避免热加工和机加工过程产生材质内部缺陷、减少和消除冷热残余应力，保证尺寸公差和表面粗糙度设计要求，防止表面氧化、微裂纹和硬化层过薄、梯度过大、硬度不足等产生。（4）装配调试良好，按正确装配工艺程序进行，适当调整，足时跑合，及时清洗调修。
2、选用材料一般应注意哪些基本原则？并简述它们之间的关系。
选材有三大基本原则：（1）使用性能原则，这是主要优先考虑原则。为保零件功能，最重要使用性能是机械性能。由工作条件和失效形式确定使用性能要求，根据实验结果将其指标化，同时考虑许用值，然后利用手册等资料数据选材；（2）工艺性能原则，这是在使用性能确定下，对材料最终使用性能的保障原则。根椐实际加工条件，确定工艺路线，提出具体工艺性能，选择工艺性能可行的材料。特殊情况下，工艺性能也可能成为选材主要依据；（3）经济性原则，这是保证零件生产和使用总成本最低原则。零件总成本与使用寿命、重量、加工、维护费用以及材料价格等有关，所以在明确上述二个原则基础上才能定量分析经济性，使所选材料最经济。
3、下列发动机零件在选材时应考虑哪些问题？选择哪些材料较适宜。
1 ）活塞；活塞是发动机曲柄连杆机构中在燃烧室内上下住复运动零件。它的主要功能是密封燃烧室，上下运动压缩燃料气体和承受传递燃料爆燃膨胀力到曲轴。所以在工作中它的顶面受到周期变化的气体压力、它与连杆联结的活塞销座受到机构惯性力、扭转、冲击力等、它的侧壁的密封环槽受到循环应力等。因比对活塞的性能要求是：质量轻、耐热耐蚀、气密性好、强度高、冲击韧性、扭转疲劳强度较好。从质量轻、耐热耐蚀性能考虑选择铝合金；从气密性好和机械性能较高方面，以强度、韧性为设计指标，考虑疲劳强度，选择变形硬铝合金 LD7 为宜。
2 ）曲轴；曲轴是发动机曲柄连杆机构中旋转轴零件。它的功能是将活塞传递的气体压力通过连杆转换为旋转机械能。所以它要受到周期变化的拉压应力、旋转惯性力、扭转、弯曲应力、冲击力以及高速运动的扭转振动力作用。因此曲轴的性能要求是高强度、良好的冲击韧性、弯曲和疲劳强度，还要考虑轴颈处的高硬度和耐磨性。根据发动机功率和转速决定的曲轴工况应力确定强度、塑性和冲击韧性为设计指标，考虑疲劳强度、耐磨性和经济性，选择小功率低转速时以高强球铁为宜、中高功率和转速时以中碳调质钢为宜。
3 ）排气阀；排气阀是发动机燃烧室排放燃烧完的废气阀门。它在工作时要经受高温废气的压力、不排气时要保证密封不泄漏气体。因此它的性能要求是：高温下长期使用下有足够的高温强度、持久强度、抗蠕变、良好的热疲劳强度、韧性和抗氧化性。同时它的组织在工作高温温度的要稳定，不能发生再结晶变化，才能保证材料高温机械性能不恶化。所以选择热强钢材料为宜，考虑发动机排气阀工作温度约600℃，高温性能设计指标等，选用马氏体热强钢如 4Cr9Si2 钢等。
4 ）气门弹簧；气门弹簧是发动机燃烧室外压紧气门的弹簧零件。在进或排气时凸轮挺杆的张力大于弹簧力，弹簧弹性变形打开气门，随后外张力减小至消失，弹簧弹性收缩又压紧气门，如此不断周期循环工作。因此它的性能要求是：滿足控制气门开启关闭的弹性极限、较高的疲劳极限和缺口疲劳极限、足够的塑性、韧性、良好的表面质量、较好的淬透性、低的脱碳敏感性等。所以选择弹簧钢，进一步考虑强度没计和结构设计性能指标和较小几何尺寸，选择 60Mn 或 65Mn 即可。
5 ）滑动轴承；滑动轴承是支承发动机内运动件并保证其正常运动的零件。它在工作时不仅承受轴的压力，而且与轴颈之间有相对滑动，产生摩擦磨损。为保轴的磨损最小、并滿足轴承工作条件，滑动轴承的性能要求是：在工作温度下有足够抗压强度、疲劳强度、塑性和韧性，与轴的摩擦系数最小并能贮存润滑油、具有良好磨合能力、抗蚀性、导热性和较小膨胀系数，良好工艺加工性和经济性。考虑以上要求，所以选择轴承合金。根椐发动机功率和转速确定的滑动轴承强度指标、工作温度、耐磨性等实际参数，具体确定那一类轴承合金和牌号。通常大型重载低速发动机选择锡基轴承合金，中低载低速发动机选择铅基轴承合金，高速高压发动机选择铜基轴承合金。
https://www.wendangku.net/doc/4f10303495.html,/gccl/211.htm参考
机械工程材料复习题含答案
第一章金属学基础一、名词解释 1.过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 2.均质成核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 3.非均质成核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 4.冷变形：金属在再结晶温度以下一定温度进行的塑性变形。 5.热变性：金属加在再结晶温度以上一定温度进行的塑性变形。 6.加工硬化：随着冷变形的增加，金属的强度、硬度增加；塑性、韧性下降的现象。 7.再结晶：冷变形后的金属被加热到较高的温度时，破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。 8.纤维组织：在塑性变形中，随着变形量的增加，其内部各晶粒的形状将沿受力方向伸长，由等轴晶粒变为扁平形或长条形晶粒。当变形量较大时，晶粒被拉成纤维状，此时的组织称为“纤维组织”。 9.锻造流线：在锻造时,金属的脆性杂质被打碎,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布, 这样热锻后的金属组织称为锻造流线。10.同素异构转变：某些金属，在固态下随温度或压力的改变,发生晶体结构的变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。 11.变质处理：在液态金属结晶前，人为加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。 二、单选题 1. 表示金属材料延伸率的符号是（ A ） A.δ B.ψ C.σe D.σb 2. 表示金属材料弹性极限的符号是（ A ） A.σe B.σs C.σb D.σ-1 3. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A） A.强度 B.韧性 C.塑性 D.弹性 4. 晶体中的位错属于（ C ） A.体缺陷 B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷 5. 在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（ B ） A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 6. 变形金属再结晶后，（ D ） A.形成等轴晶，强度增大 B.形成柱状晶，塑性下降 C.形成柱状晶，强度增大 D.形成等轴晶，塑性升高 7.表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做（ B ） 晶向D. 晶粒C. 晶格B.晶胞A. 8. 晶格中的最小单元叫做（ A ） A.晶胞 B.晶体 C.晶粒 D.晶向
机械工程材料复习重点
《工程材料学》习题 一、解释下列名词 1．淬透性与淬硬性; 2．相与组织; 3．组织应力与热应力；4．过热与过烧； 5. 回火脆性与回火稳定性 6. 马氏体与回火马氏体7. 实际晶粒度与本质晶粒度 8.化学热处理与表面热处理 淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示 淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力 相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的均匀组成部分称为相 组织：显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体（γ或A）向马氏体（M）转变时间不一致而产生的应力 热应力：由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力 过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象 过烧：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象 回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性 回火稳定性：又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。 回火马氏体：在回火时，从马氏体中析出的ε-碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体。本质晶粒度：钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度 实际晶粒度：在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢的性能。 化学热处理：将工件置于待定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。 表面淬火：：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、判断题 1. （）合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。错。根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。 2. （）实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。对。 3. （）为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。对。对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。对于过共析钢而言，正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。对于普通话结构钢而言，正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和韧性，作为最终热处理。 4.（）在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金元素少量多元化方向发展。对。不同的元素对于钢有不同的效果。 5. （）不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。错。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳增加，其硬度也随之提高。合金元素对马氏体的硬度影响不大，马氏体强化的主要原因是过饱和引起的固溶体强化。 6．（）40Cr钢的淬透性与淬硬性都比T10钢要高。错。C曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。40Cr为含碳量为0.4%，含Cr量为1.5%左右的调质钢。T10为含碳量为1%左右的碳素工具钢。但是淬火后45钢香到马氏体，T10钢得到马氏体加少量残余奥氏体，硬度比45钢高。 7．（）马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏体与转变前的奥氏体含碳量相同。对。当奥氏体过冷到Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留在马氏休中。马氏体转变的特点是高速长大、不扩散、共格切变性、降温形成、转变不完全。 8．（）铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。错。所有的铸铁都不可以进行锻造。 9．（）45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性,韧性下降，强度,硬度上升。 错。钢是随回火温度上升，塑性,韧性上升，强度,硬度提高。 10．（）淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。错。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区（50%马氏体+50%非马氏体组织）的深度。 11．（）钢的回火温度应在Ac1以上。错。回火是指将淬火钢加热到A1以下保温后再冷却的热处理工艺。 12．（）热处理可改变铸铁中的石墨形态。错。热处理只能改变铸铁的基休组织，而不能改变石黑的状态和分布。 13.（）奥氏体是碳在α-Fe中的间隙式固溶体。错。奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体。用符号A 或γ表示。 14．（）高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。对。高频表面淬火属于表面淬火的一种。表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 15．（）过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。错。过冷度（ΔT）是指理论结晶温度（T0）与实际结晶温度（T1）的差值，即ΔT=T0-T1。但是冷却速度越大，则过冷度越大，。
《工程材料》热处理实验报告
工程材料综合实验 车辆工程10-1 班 实验者： 陈秀全学号：10047101冯云乾学号：10047103高万强学号：10047105
一实验目的 1区别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之 间的相互关系； 3、 了解碳钢的热处理操作； 4、 研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、 观察热处理后钢的组织及其变化； 6、 了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 二实验设备及材料 1、 显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、 金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 3、 三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢 20#、中碳钢45#、高碳钢 T10） 三实验内容 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、 中碳钢和高碳钢，均为退火状 态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 6、 热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 、 分析碳钢成分一组织一性能之间的关系。 四实验步骤： &观察平衡组织并测硬度： （1） 制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2） 观察并绘制显微组织；
（3）测试硬度。 9、进行热处理。 10、观察热处理后的组织并测硬度： （1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2）观察并绘制显微组织。 五实验报告: 、总结出碳钢成分一组织一性能一应用之间的关系
图1工业纯铁图2工业纯铁图3亚共析钢 图6过共析钢图5共析钢调质处理
图8共晶白口铸铁 图7 亚共晶白口铸铁 图10 20#正火（加热到860C +空冷）图9过共晶白口铸铁 图11 45#调质处理图12 T10正火处理
土木工程材料期末习题(答案)详解
土木工程材料习题 一、填空题（每空一分，总计35分） 1、集料的实密度、表观密度、毛体积密度、堆积密度才能从大到小关系排列为（实密度>表观密度>毛体积密度>堆积密度）。 2、石料的力学性质主要有（抗压）（冲击韧性）（硬度）和（耐磨性）。工艺性质为：（加 工性）、（磨光性）和（抗钻性）。 3、吸水率为5％的石料试件，其吸水后的质量为500克，其中吸入水的质量为〈23.8g） 克。 4、石料的饱和吸水率越大，说明其（孔隙）越大。 5、生石灰的主要化学成分是（cao），熟石灰的主要化学成分是（ca(oh)2）。 6、水泥中由于（游离氧化钙）、（游离氧化镁）和石膏之一两项多时会引起水泥体积安定性不良。 7、普通混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的（1/4），且不得超 过钢筋间最小净距的（3/4）。 8、混凝土配砂石的原则是为了到达空隙率（最小），总表面积（最小）。 9、测定塑性混凝土的和易性时，常用（塌落度）表示流动性、同时还要观察其粘聚性 及（保水性）。 10、砂浆拌和物的流动度用指标（稠度）表示，保水性用指标（分层度）表示。 11、石油沥青的牌号是根据（针入度）来定的，同时必须满足软化点和延性。 12、按四组分分析法，石油沥青可分离为（饱和芬），（芳香芬），胶质和（沥青质）。 13、沥青混合料应具备的主要技术性质有：高温稳定性，（低温抗裂性），耐久性，（抗滑性〉及施工和易性。 14、木材含水率高于纤维饱和点时，含水率增加则强度（不变）。 15、普通碳素钢Q235D·B表示（），（）和（）的钢。 16、石灰在熟化时放出大量的（热），体积显著（膨胀）。 17、混凝土的工作性（或称和易性）包括（流动性）、（黏聚性）和（保水性）的含义。 18、当钢筋间的净距为40mm时，骨料的最大粒径不大于（30mm）。 19、混凝土的抗压强度标准值是指具有（95%）保证率的立方体抗压强度。 20、新拌制的砂浆应具有良好（流动性）、（保水性）和（强度）。 21、石油沥青胶体结构分为（溶胶性）、（凝胶性）和（溶凝胶性）三种结构。 22、沥青混合料按其组成结构分为（悬浮密实）、（骨架空袭）和（骨架密实）三种类型。 23、普通碳素钢钢号有小到大，钢材的强度（随牌号增大而增大）、伸长率（随之降低）。 24、低合金钢40Si2MnV，40表示（平均含碳量为0.4%），2表示（si在钢中含量介于1.5%-2.5%之间）。 25、木材中所含水根据其存在形式分为（自由水），（吸附水）和（化合水）三类。 26、憎水性材料的润湿角 （>90 ）。 二、单项选择题（每题1分，总15分） 1、下面的混合材料中，属于非活性混合材料的是（ B ）
工程材料复习
工程材料综合复习资料 一、名词解释 晶体、晶体的各向异性、合金、固溶体、金属化合物、相、组织组成物、过冷度、非自发形核、变质处理、相图、共晶反应、铁素体、奥氏体、珠光体、调质、马氏体、位错、滑移、回复、再结晶、加工硬化、表面淬火、淬透性、红硬性、时效硬化、结构钢、工具钢、晶间腐蚀、巴氏合金、金属陶瓷、特种陶瓷、热塑性塑料、热固性塑料、玻璃钢、复合材料、失效 二、填空题 1．工程材料分为(金属材料)、(高分子材料)、(陶瓷材料)和(复合材料)四类，材料结合键包括(金属键)、(离子键)、(共价键)和(分子键)。 2．α-Fe、γ-Fe的晶格类型分别是（体心立方）和（面心立方），一个晶胞内的原子数分别为（2）和（4）。 3．结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是（晶核形成）、（晶粒长大）；典型铸锭结构的三个晶区分别是（表层细晶粒区）、（柱状晶区）和（粗等轴晶区）；为了获得细晶粒的铸件，在生产中通常采用的措施主要有（增大过冷度）和（变质处理）。 4．再结晶后的晶粒度的大小主要取决于（加热温度）和（保温时间）。 5．金属晶体中的位错有（刃型位错）和（螺型位错）；面缺陷有（晶界）和（亚晶界）。 6．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（黑色针状）。7．马氏体的显微组织形态主要有（板条状）、（针状）两种，其中（板条状）的韧性较好。8．亚共析钢的正常淬火温度范围是（Ac +30℃～50℃），过共析钢的正常淬火温度范围是 3 +30℃～50℃）。 （Ac 1 9．钢淬火后进行回火的目的是（消除内应力并获得所需性能），回火温度越高，钢的强度与硬度越（低）。 10．机器零件的选材基本原则是（满足使用性能）、（满足经济性）和（满足工艺性）。 11．机器零件的失效模式可分为（畸变失效）、（断裂失效）和（表面损伤失效）三大类型。12．金属中晶粒越细小，晶界面积越（大），强度和硬度越（越高）。 13.一般实际金属晶体中常存在（点缺陷）、（线缺陷）和（面缺陷）三类晶体缺陷。 14.共析成分的铁碳合金室温平衡组织是（珠光体），其组成相是（ F 、 Fe C ）。 3 15.钢的淬透性主要决定于（合金元素及含量），钢的淬硬性主要决定于（马氏体的含碳量）。 16.合金钢按用途可分为（结构钢）、（工具钢）和（特殊性能纲）。 17.普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁中石墨的形态分别为(片状)、（团絮状）和（球状）。 18. 在铁碳合金中，由于来源和形貌不同，渗碳体共有(共晶渗碳体)、(共析渗碳体)、(一次渗碳体)、(二次渗碳体)和（三次渗碳体）五种不同的组织组成物形式。 C机械混合物），19.在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与索氏体的主要相同点是（都是F+Fe 3 不同点是（层片厚度不同）。 20.合金中的相包括（合金铁素体）和（各种碳化物）两种类型。 21.γ-Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为（{111}）和（<110>）。 22.钢的热处理工艺是由（加热）、（保温）、（冷却）三个阶段组成。 23.贝氏体组织有（上贝氏体）、（下贝氏体）两种。
工程材料复习重点期末
第一章金属材料的力学性能 1. 常用的力学性能有哪些？ 2. 金属材料室温拉伸性能试验可以测定金属的哪些性能（四个）？ 3.低碳钢的试样在拉伸过程中，可分为哪三个阶段？三个阶段各有什么特点？ 4.拉伸曲线和应力-应变曲线的区别是什么？为什么要采用应力-应变曲线？ 5. 如何从拉伸应力-应变曲线中获得弹性模量？什么是刚度？弹性模量对组织是否敏感？弹性模量与什么有关？什么是弹性极限？符号是什么？ 6. 什么是屈服强度？符号是什么？什么是条件屈服强度？符号是什么？什么是抗拉强度？符号是什么？什么是塑性？表示材料塑性好坏的指标有哪两个？计算公式是什么？ 7.生产中，应用较多的硬度测试方法有哪三种？三种硬度测试方法的原理和方法？表示符号？ 8.什么是冲击韧性？冲击试验的应用？什么是冷脆现象？ 9.什么是低应力脆断？是由什么引起的？ 10. 疲劳断裂也属于低应力脆断，是什么原因引起的？什么是疲劳极限？ 第二章金属与合金的晶体结构 1. 什么是晶体和非晶体？晶体与非晶体在性能上的别？晶体与非晶体是否可以转化？ 2. 什么是晶格、晶胞和晶格常数？ 3. 什么是金属键？由于金属键的结合，金属具有哪些金属特性？为什么？ 4. 纯金属中常见的三种晶格类型是什么？体心立方和面心立方晶格的晶胞原子数、原子半径和致密度是多少？能够画出各自的晶胞示意图（图2-6（a）、2-7（a））。α-Fe和γ-Fe分别是什么晶体结构？ 5. 合金的定义？组元的定义？相的定义？固态合金中的相有哪两大类？什么是固溶体？固溶体按溶解度分为哪两类？按溶质原子在晶格中的分布情况分为哪两类？什么是固溶强化？固溶强化原理是什么？什么是弥散强化？ 6. 实际金属的晶体缺陷有那三类？点缺陷包括哪几种？点缺陷对金属力学性能（强度、硬度、塑性和韧性）有什么影响？位错对金属的性能有什么样的影响？面缺陷有哪两种？对金属的性能有什么样的影响？ 第三章金属与合金的结晶 1. 结晶的定义？ 2. 什么是过冷度？金属结晶的必要条件是什么？过冷度与冷却速度的关系？ 3. 纯金属的结晶过程（或结晶规律）包括哪两个过程？两者是同时进行的吗？ 4. 金属的强度、硬度、塑性和韧性随着晶粒的细化而（提高还是降低）？工业生产中，为改善其性能，通常采用哪些方法来细化铸件的晶粒？ 5. 纯金属和合金的结晶过程有什么不同？冷却曲线和相图的横坐标和纵坐标分别表示什么？ 6. 什么是二元匀晶相图？什么是二元共晶相图？二元共晶反应和二元匀晶反应有何不同？认识图3-16中的点、线和相区。会分析图3-16中四种典型合金的结晶过程，为学习铁碳合金相图做准备。 7. 什么是枝晶偏析？为什么会产生枝晶偏析？用什么方式消除枝晶偏析？ 第四章铁碳合金相图 1. 铁碳合金的基本相有哪些？其中哪些是固溶体？哪些是金属间化合物？ 2. 能够自己换出图4-5简化后的铁-渗碳体相图（包括点、线、温度、成分、相区）。能够写出共晶反应和共析反应（包括反应相、生成相、相的成分、反应温度、生成的组织组成物的名称和相貌）。相图中点和线的含义。 3.铁碳合金可以分为哪三类？其成分分别是什么？ 4. 能够分析钢的3种典型铁碳合金（共析钢、亚共析钢、过共析钢）的结晶规程（包括绘制冷却曲线、每一转变过程在的显微组织，并用文字解释结晶过程）。能够画出典型合金室温下的平衡组织。 5. 含碳量对钢的力学性能影响（强度、硬度、塑性、韧性），图4-17。 第五章钢的热处理
机械工程材料综合实验心得体会
机械工程材料综合实验心得体会 篇一：机械工程材料总结 第01章材料的力学性能 静拉伸试验：材料表现为弹性变形、塑性变形、颈缩、断裂。 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。表示引起单位变形所需要的应力。 强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 断裂的类型：韧性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与沿晶断裂、剪切断裂与解理断裂 布氏硬度 HB：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。洛氏硬度 HR 、维氏硬度HV 冲击韧性：A k = m g H – m g h (J)（冲击韧性值）a k= AK/ S0 (J/cm2) 疲劳断口的三个特征区：疲劳裂纹产生区、疲劳裂纹扩展区、断裂区。 断裂韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标，是应力强度因子的临界值。K ? C a C 工程应用要求：? YIC
磨损过程分：跑和磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段阶段 蠕变性能：钢材在高温下受外力作用时，随着时间的延长，缓慢而连续产生塑性变形的现象，称为蠕变。（选用高温材料的主要依据） 材料的工艺性能：材料可生产性：得到材料可能性和制备方法。铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。 决定材料性能实质：构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料的元素种类以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工过程有密切的关系。 第02章晶体结构 晶体：是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体有固定的熔点，具有各向异性。非晶体：是指原子呈无序排列的固体。各向同性。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。 晶格：晶体中，为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称
土木工程材料期末试题及答案
《土木工程材料》 一：名词解释（每小题3分，共15分） 1、亲水材料 2、混凝土拌合物的和易性 3、混凝土拌合物的流动性 4．合理砂率 二、填空题（每空1.5分，共25分） 1、水泥的水化反应和凝结硬化必须在（）的条件下进行。 2、新拌砂浆的和易性包括（）和（）两方面。 3、Q235-A.Z牌号的钢中，符号Q表示（）。 4、合理砂率实际上保持混凝土拌合物具有良好（）和（）的最小砂率。 5、钢材的热处理方法有（）、（）、（）、（）。 6、材料的耐水性用（）来表示。 7、硅酸盐水泥适用于（）的混凝土工程。 8、配制混凝土时，若水灰比（）过大，则（）。 9、砂浆的保水性用（）表示。 10、普通碳素钢按屈服点、质量等级及脱氧方法分为若干牌号，随牌号提高，钢材 （）。 11、（）含量过高使钢材产生热脆性。 12、材料的体积吸水率（）与质量吸水率（）存在如下关系：（） 13、在100g含水率为3的湿砂中，水的质量为（）。 14、普通混凝土破坏一般是（）先破坏。 15、砂浆的强度主要取决于（）。 16、有抗冻要求的混凝土工程，宜选用（）水泥。 17、矿渣硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥比较，二者（）不同。 三，判断题（每小题1分，共15分） 1..常用的炼钢方法有转炉炼钢法，平炉炼钢法，电炉炼钢法三种。（） 2.抗压性能是建筑钢材的重要性能。（） 3.洛氏硬度一般用于较软材料。（） 4、道路水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥都属于专用水泥。（） 5、混凝土抗压强度试件以边长150㎜的正立方体为标准试件，其集料最大粒径为40㎜。（） 6、混凝土外加剂是在砼拌制过程中掺入用以改善砼性质的物质，除特殊情况外，掺量 不大于水泥质量的5%（） 7、在硅酸盐水泥熟料中含有少量游离氧化镁，它水化速度慢并产生体积膨胀，是引起 水泥安定性不良的重要原因（） 8、凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合标准规定时，称为废品水泥（） 9、砼配合比设计的三参数是指:水灰比,砂率,水泥用量。（） 10、按现行标准，硅酸盐水泥的初凝时间不得超过45 min。（） 四、问答题（每小题5分，共20分） 1、提高混凝土耐久性的主要措施有哪些？ 2.在土木工程中普通混凝土有哪些主要优点？
机械工程材料总复习资料全
机械工程材料复习 第一部分 基本知识 一、概述 ⒈目的 掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。 具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料； 具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。 ⒉复习方法 以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。 二、材料结构与性能： ⒈材料的性能： ①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）； ②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。 ⒉材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）； 纯金属：体心立方（e F -α）、面心立方（e F -γ），各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高 实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。 合金：多组元、固溶体与化合物。力学性能优于纯金属。 单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成。 多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。
多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。 ⒊材料的组织结构与性能 ⑴。结晶组织与性能：F、P、A、Fe3C、Ld； 1）平衡结晶组织 平衡组织：在平衡凝固下，通过液体部的扩散、固体部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒部的成分均匀，并一直保留到室温。
2）成分、组织对性能的影响 ①硬度(HBS)：随C ﹪↑,硬度呈直线增加， HBS 值主要取决于组成相C F e3的相对量。 ②抗拉强度(b σ)：C ﹪＜0.9%围，先增加，C ﹪＞0.9～1.0％后，b σ值显著下降。 ③钢的塑性(δ ?)、韧性(k a )：随着C ﹪↑,呈非直线形下降。 3）硬而脆的化合物对性能的影响： 第二相强化：硬而脆的化合物， 若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降； 若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高； 呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化； 呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降。
工程材料(戴枝荣主编)复习重点学习资料
第一章 工程材料的性能 1， 低碳钢在拉伸时的应力应变曲线分为哪几个阶段？0.2510e p s b E σσσσσδψδδ分别代表什么 意义？ 2， 刚度、强度、塑性、硬度的概念分别是什么？“弹性模量越大，金属的塑性就越差”的说法 对不对？为什么？碳钢的弹性模量约为多少？不同的硬度表示方法如何进行换算？ 3， 塑性材料与脆性材料是如何进行划分的？为什么灰口铸铁更适合于做抗压材料而不是抗拉 材料？ 4， 什么是疲劳极限？循环次数？钢铁和有色金属的循环次数？ 5， 简述应力集中的概念，并简要说明如何防止应力集中。 第二章 晶体结构与结晶 1， 晶体的概念。常见的金属晶格有哪几种？晶格致密度的计算方法。晶面指数和晶向指数的确 定方法。 2， 多晶体的结构排列和单晶体有什么不同？什么是各向异性？多晶体有没有各向异性？ 3， 实际金属晶体存在哪几种缺陷？分别对性能有什么影响？ 4， 什么是结晶时的过冷现象？ 5， 液态金属的结晶过程主要包括哪两个基本环节？枝晶是如何形成的？晶粒大小对金属性能 有何影响？细化晶粒的方法有哪些？ 第三章 金属的塑性变形 1， 正应力和切应力分别会引起金属的什么形式的变形？塑性变形有哪两种形式？ 2， 孪生和滑移的区别是什么？滑移面是原子排列密度最大的面，滑移方向是沿着原子密度最大 的方向。学会分析三种典型金属晶格结构的滑移系。 3， 滑移系数量的多少对金属性能有何影响？为什么实际的晶体滑移需要很小的临界分切应 力？滑移的同时为什么会伴随着晶体的转动？多晶体的塑性变形过程中会在晶界附近形成什么现象？ 4， 塑性变形对金属的组织和性能会产生什么影响？何为加工硬化？如何去除？“制耳”现象如 何产生的？总结所有学习到过的“退火”工序，分别简述其作用。 5， 什么是再结晶温度？与熔点之间的关系？变形金属经过回复和再结晶后晶粒会发生什么变 化？再结晶与结晶是否相同？影响再结晶晶粒度的因素有哪些？再结晶完成后若继续升温或保温会发生什么现象？ 6， 冷热加工的界限是以什么温度来划分的？热加工中应如何利用纤维组织进行工艺制定？ 第四章 二元合金 1， 形成无限互溶固溶体需要满足哪几方面的条件？Zn 在Cu 中溶解是否可以形成无限互溶体？ 化合物一般具有哪些特点？对合金的影响如何？ 2， 掌握二元相图的意义。根据教材P39图4-9（a ）解释结晶过程中的杠杆定律。掌握晶内偏析、 比重偏析、包晶偏析的概念及含义。对比记忆和掌握共晶转变、包晶转变、共析转变的过程，能够根据相图来分析结晶属于三种转变中的哪一种。 3， 学会根据Cu-Ni 合金、Pb-Sn 合金、Pt-Ag 合金的的相图分析某一成分下的结晶过程。 4， 一般来说，当合金形成单项固溶体时，溶质溶入量越多，合金强度、硬度、电阻率、电阻温 度系数如何变化？ 第五章 铁碳合金
工程材料综合实验报告
工程材料综合实验 1.金相显微镜的构造及使用 2.金相显微试样的制备 3.铁碳合金平衡组织观察 实验目的 1、了解金相显微镜的光学原理和构造，初步掌握金相显微镜的使用方法及利用显微镜进行显微组织分析。 学习金相试样的制备过程，了解金相显微组织的显示方法。 3、识别和研究铁碳合金(碳钢和白口铸铁)在平衡状态下的显微组织，分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。 实验步骤与过程 金相显微镜的构造及使用 ①．实验原理 由灯泡发出—束光线，经过聚光镜组(一)及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组(二)，再度将光线聚集在物镜的后焦面上。最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片(一)、半透反光镜、辅助物镜片(一)、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。该象被目镜再次放大。照明部分的光学系统是按照库勒照明原理进行设计的，其优点在于视场照明均匀。用孔径光栏和视场光栏，可改变照明孔径及视场大小，减少有害漫射光，对提高象的衬度有很大好处。
②．主要结构 1．底座组： 底座组是该仪器主要组成部分之一。底座后端装有低压灯泡作为光源，利用灯座孔上面两边斜向布置的两个滚花螺钉，可使灯泡作上下和左右移动；转松压育直纹的偏心圈，灯座就可带着灯泡前后移动，然后转紧偏心圈，灯座就可紧固在灯座孔内。 灯前有聚光镜、反光镜和孔径光栏组成的部件，这织装置仅系照明系统的一部分，其余尚有视场光栏及另外安装在支架上的聚光镜。通过以上一系列透镜及物镜本身的作用，从而使试样表面获得充分均匀的照明。 2.粗微动调焦机构： 粗微动调焦机构采用的足同轴式调焦机构。粗动调焦手轮和微动调焦手轮是安装在粗微动座的两侧，位于仪器下部，高度适宜。观察者双手只需靠在桌上及仪器底座上即可很方便地进行调焦，长时间的使用也不易产生疲劳的感觉。旋转粗动调焦手轮，能使载物台迅速地上升或下降，旋转微动调焦手轮，能使载物台作缓慢的上升或下降，这是物镜精确调焦所必需的。右微动手轮上刻有分度，每小格格值为0．002毫米，估读值为0．001毫米。在右粗动调焦手轮左侧，装有松紧调节手轮，利用摩擦原理，根据载物台负荷轻重，调节手轮的松紧程度(以镜臂不下滑，且粗、微动调焦手轮转动舒适为宜)。这也就解决了仪器长期使用后因磨
(完整版)工程材料期末考试题
工程材料期末复习考试题 一、填空题（每空1分，共20分） 1.机械设计时常用抗拉强度和屈服强度两种强度指标。 2.若退火亚共析钢试样中先共析铁素体占41.6％，珠光体58.4％，则此钢的含碳量为约0.46％。 3.屈强比是屈服强度与，抗拉强度之比。 4.一般工程结构用金属是多晶体，在各个方向上的性能相同，这就是实际金属的各向同性现象。 5.实际金属存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种缺陷。实际晶体的强度比理想晶体的强度低（高，低）得多。 6.根据组成合金的各组元之间的相互作用不同，合金的结构可分为两大类： 固溶体和金属化合物。固溶体的晶格结构同溶剂，其强度硬度比纯金属的高。 7.共析钢加热至Ac1时将发生珠光体向奥氏体的转变，其形成过程包括四个阶段。 8.把两个45钢的退火态小试样分别加热到Ac1～Ac3之间和Ac3以上温度水冷淬火，所得到的组织前者为马氏体+铁素体+残余奥氏体，后者为马氏体＋残余奥氏体。 二、判断改错题（对打√，错打“×”并改错，每小题1分，共10分）（）1.随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。(×，片状马氏体增多，板条马氏体减少) （）2.回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。(×，组织形态和性能也不同)（）3.退火工件常用HRC标出其硬度，淬火工件常用HBS标出其硬度。(×，退火工件硬度用HBS标出，淬火工件硬度用HRC标出；)
（）4.马氏体是碳在α－Fe中所形成的过饱和固溶体；当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生膨胀。√； （）5.表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。 (5.×，表面淬火只能改变工件表面的组织与性能。) （√；）6.化学热处理既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。 （√）7.高碳钢淬火时，将获得高硬度的马氏体，但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下，故钢淬火后的组织中保留有少量的残余奥氏体。 （）8.为了消除加工硬化便于进一步加工，常对冷加工后的金属进行完全退火。 ×，进行再结晶退火； （）9.片状珠光体的机械性能主要决定于珠光体的含碳量。×，取决于珠光体的片间距； （）10.由于钢回火的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。×，尽管钢回火的加热温度在A1以下，但是淬火钢在回火时仍有组织变化。 三、选择题（每小题1分，共10分） 1.钢在淬火后所得的组织是（A ） A.淬火马氏体 B.回火索氏体 C.回火屈氏体 D.索氏体 2.在淬火钢中，当含碳量增加到0.6％以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢， 这是因为（ A ） A. 随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多 B. 随含碳量的增加，片状马氏体的量增多 C. 随含碳量的增加，淬火内应力增大 D. 随含碳量的增加，非马氏体的量减少 3.若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性（B ）
机械工程材料复习题及参考答案
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 机械工程材料 一、判断题： 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%C的铁碳合金才能发生共晶反应。 [ ] 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。 [ ]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。 [ ] 10A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。 [ ]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。 [ ] 29.过冷奥氏体转变为马氏体是一种扩散型转变。 [ ]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.由于球墨铸铁中的石墨为球形，因而铸铁的强度、塑性和韧性接近于钢。 [ ] 40.因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。 的淬透性比40号钢的淬透性差。 [ ] 42.变形铝合金的塑性优于铸造铝合金。 [ ] 43.正火是将钢件加热至完全奥氏体化后水冷的热处理工艺。 [ ]
机械工程材料试验
机械工程材料实验钢的热处理 题目：钢的热处理 指导老师：克力木·吐鲁干 姓名：杨达 所属院系：电气工程学院 专业：能源与动力工程 班级：能动15-3 完成日期：2017年12月3日 新疆大学电气工程学院
钢的热处理 一总述 热处理是可以改变金属内部的组织结构，从而改变金属的性能。热处理是把钢件加热至一定的温度，保温足够的时间，然后以一定速度冷却的过程。一般热处理工艺有退火、正火、淬火和回火等。 45钢和T8钢是工厂生产中绝大部分零件的辅助用钢、在零件的制造过程中，零件的力学性能检验主要采用硬度检测。碳钢的淬火工艺是提高其力学性能的有效方法之，实践证明零件经热处理后得到的硬度直接受含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度这四个因素的影响。本文通过对碳钢进行淬火试验,确定这些因素对碳钢硬度的影响。 二钢的退火和正火 退火和正火是应用最广泛的热处理工艺，除经常作为预先热处理工序外，在一些普 通铸件、焊接件以及某些不重要的热加工工件上，还作为最终热处理工序。钢的退火通常是把钢加热到临界温度AC或AC 以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。此时奥氏体在高温区发生分解而得到接近平衡状态的组织。正火则是把钢加热到A或A以上，保温后在空气中冷却。由于冷却速度稍快，与退火相比较，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对低碳钢来说，正火后硬度提高，可改善切削性能，有利于降低零件表面粗糙度; 对高碳钢则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火做准备。 三钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3亚共析钢或Ac1 (过共析钢)以上30-50℃保温后放入各种不同的冷却介质V冷应大于V临以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火必须考虑下列三个重要因素淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 1淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量可根据相图确定。对亚共析钢其加热温度为30-50℃若加热温度不足低于则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢加热温度为30-50℃ 淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。 2保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加
机械工程材料期末考试
机械工程材料期末考试 一．填空题（共30分，每空1分） 1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。 2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型是：体心立方。 3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5% 。5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。7. 钢与铸铁含碳量的分界点是：2.11% 。 8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。 10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C 两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。 14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。 15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：P+Fe3CⅡ （网状），P ，P+F 。得分 二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√ 错误×，答案填入表格）1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。× 2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。√ 3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√ 4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响
工程材料复习资料
第二部分气硬性胶凝材料 一．名词解释:气硬性与水硬性胶凝材料、石灰的熟化、陈伏、过火石灰、钙质生石灰、镁质生石灰 二．填空题: 1.石膏板不能用作外墙板的主要原因是由于它的 ( 耐水 )性差。 2.建筑石膏是（β）型的（半水）石膏，硬化后的石膏的化学成分是（CaSO42H2O ）。 3.建筑石膏具有凝结硬化快，硬化初期具有体积（微膨胀）的特性，故其适于制作模型、塑像等。 4.建筑石膏的孔隙率（大），表观密度（小），故其具有（保温隔热）性好（吸声）性强的特性，其产品冬暖夏凉，吸声效果好。 5.石灰不可以单独应用是因为其硬化后（体积收缩）大，而石膏可以单独应用是由于其硬化过程中具有（体积微膨胀）的特性。 6.石灰熟化时具有两个特点，一是（放热大），二是（体积膨胀）。 7.石灰膏主要用于配制墙体的（砌筑砂浆）和（抹面砂浆），消石灰粉主要用于拌制（石灰土）或（三合土）。 8.石灰浆体的硬化包括（干燥）和（碳化）两个交叉进行的过程，而且（碳化）过程是一个由（表）及（里）的过程，其速度（缓慢）。 9.在石灰应用中，常将石灰与纸筋、麻刀，砂等混合应用，其目的是防止（硬化后的收缩），否则会产生（收缩裂缝）。 10.在水泥砂浆中掺入石灰膏是利用了石灰膏具有（保水性）好的特性，从而提高了水泥砂浆的（和易性）。 11.按消防要求我们尽可能用石膏板代替木质板材，是因为石膏板具有（防火性）好的特性。 三.选择题 1.水玻璃在空气中硬化很慢,通常要加入促硬剂（ C ）才能正常硬化。 a.NaF b.Na2SO4 c.N a2SiF6（不要求） 2.试分析下列哪些工程不适于选用石膏制品。( C ) a.吊顶材料 b.影剧院的穿孔贴面板 c.冷库内的墙贴面 d.非承重隔墙板 3.生石灰使用前的陈伏处理,是为了( C )。 a.消除欠火石灰 b.放出水化热 c.消除过火石灰危害 四.问答题 1.为什么说石膏特别适用于制作室内装饰材料？ 2.为什么块状生石灰需熟化后才能应用？ 3.某民宅内墙抹灰时采用水泥石灰混合砂浆，可过了一段时间，墙体却出现起鼓并伴有放射状的网状裂纹，试分析其原因。 第三部分水泥 一.名词解释:体积安定性不良、水化热、初凝和终凝、活性混合材 二.填空题: