工程材料学课后习题答案
第一章 钢的合金化基础
i. 当 rc/rMe< 时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物(间 隙相) MC 、 M2C 。
ii. 当 rc/rMe> 时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。 ★4、钢的四种强化机
制如何实际提高钢强度的最有效方法是什么
1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；
2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细， 阻碍位错运动作
用越大，从而提高强度；
3) 第二相强化： 有沉淀强化和弥散强化， 沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子； 弥散 强化着眼于
位错运动绕过第二相粒子；
4) 位错强化： 位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶， 此造成位
错运动困难，从而提高了钢强度。
有效方法：淬火 +回火，钢淬火形成马氏体，马氏体中溶有过饱和 生很强的固
溶强化效应，马氏体形成时还产生高密度位错，位错强化效应很大； 许多极细小的取向不同的马氏体， 产生细晶强化效应。 因此淬火马氏体具有很高强度， 性很大，淬火后回火，马氏体中析出碳化物粒子， 间隙固溶强化效应虽然大大减小，但产生 很强的析出
强化效应， 由于基体上保持了淬火时细小晶粒， 较高密度的位错及一定的固溶强 化作用， 所以回火马氏体仍具有很高强度， 并且因间隙固溶引起的脆性减轻， 韧性得到改善。 ★5、固溶强化、二次硬化、二次淬火、回火稳定性的含义。
1) 固溶强化：当溶质原子溶入基体金属形成固溶体能强化金属。
2) 二次硬化：在含MoWV 较多的钢中，回火后的硬度随回火温度的升高不是单调降低 , 而是在某一温度后
硬度反而增加 ，并在某一温度(一般为550C 左右)达到峰值。这种在一定 回火温度下硬度出现峰值的现象称为二次硬化
3) 二次淬火： 通过某种回火之后， 淬火钢的硬度不但没有降低， 反而有所升高， 这种现象
1 、合金钢是如何分类的
1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于
量为 5%-10%；中高合金钢，含有合金元素总量高于
10%。
2) 按冶金质量S 、P 含量分：普通钢，P W %,SC %优质钢， S 均W %
3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢
2、 奥氏体稳定化， 铁素体稳定化的元素有哪些 奥氏体稳定化元
素 , 主要是 Ni 、 Mn 、 Co 、 C 、 N 、 Cu 等 铁素体稳定化元素 , 主要有 Cr 、 Mo 、 W 、 V 、 Ti 、 Al 、 Si 、
5%；中合金钢，含有合金元素总
P 、S 均W %高级优质钢，P 、
B 、 Nb 、 Zr 等
3、 钢中碳化物形成元素有哪些(强 -弱)，其形成碳化物的规律如何
1) 碳化物形成元素： Ti 、 Zr 、 Nb 、 V 、 Mo 、 W 、 Cr 、 Mn 、 Fe 等( 按形成的碳化物的稳定 性
程度由强到弱的次序排列 ) ，在钢中一部分固溶于基体相中， 一部分形成合金渗碳体 , 含 量高时可形成新的合金碳化物。
2) 形成碳化物的规律
a) 合金渗碳体一一 Mn 与碳的亲和力小，大部分溶入
中，置换Fe3C 中的Fe 而形成合金渗碳体(
渗碳体
b) 合 金 碳 化 物 —— Mo 、
M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6
c) 特殊碳化物
Mn,Fe ) a -Fe 或丫 -Fe 中，少部分溶入 Fe3C 3C; Mo 、 W 、 Cr 少量时，也形成合金 W Fe2W21C6)合金碳化物 Ti 、 V 等与碳亲和力较强时 Cr 含 量 高 时
形成
引起位错缠结， 因
C 和Fe 元素，产
R-M 是形成
但脆
韧性是指材料对断裂的抗力7形成,扩大7延性断裂,解理断裂,沿晶断裂。 韧性断裂：弹性变形、屈
服、塑性变形、颈缩、断裂 延性断裂：核心7孔洞7长大,汇合7导致断裂；
解理断裂：低温,高加载速度,金属塑性差； 沿晶断裂：晶界上元素,第二相（脆性相） 脆性断裂：少量弹性变形,瞬间断裂 合金元素对过冷奥氏体转变的影响。
除Co 外，均使C 曲线右移，增大稳定性，使孕育期增大，淬透性增加。常用提高淬透性元 素有： Cr ,Mn ,Mo ,Si ,Ni 等五种。 10、合金元素是如何提高钢的回火稳定性的,哪些较强 由于Me 与C 的作用，大多数 C 扩散J,而相的回火转变又与 C 的扩散有关。因此, M 在回火过程
中：推 M 分解，A 转变温度T ,提高a 的再结晶温度；使碳化物难以聚集长 大,而保持较大的弥散程度。因此提高了钢的回火软化的抗力,即提高了钢的回火稳定性。 使得钢在相同回火 T 下，具有高硬度和强度；也可使回火T 升高，保证强度的同时使韧性提 高（结构钢）。
提高回火稳定性较强的元素：
称为二次淬火。
4）回火稳定性：合金元素在回火过程中推迟马氏体分解和残余奥氏体转变，提高
Fe 的再
结晶温度,使碳化物难以聚集长大的弥散度提高了钢对回火软化的抗力即提高了回火稳定 性。 ★6、何谓第一类、第二类回火脆,如何消除及预防
1） 第一类回火脆：250-300C 片状碳化物在马氏体边界上析出，破坏了马氏体间的连接， 使脆性增大,是
由相变机制本身决定的,不能消除,只能避免,不可逆。
2） 第二类回火脆：450-600C 杂质及本身在原晶界偏聚，
（Mn Cr 、Ni 钢）降低晶界结合
力,使脆性增加。 消除方法：
1） Mo 或W 能阻止，推迟杂质往晶界偏移，可消除第二类回火脆。 2） 高温回火、快冷
3） 尽量减少杂质元素含量（ S 、P ） 7、如何提高钢的韧性 1） 细化晶粒 ： Ti ,
2） 改善基本的韧性： 使其容易绕过某些障碍, 钢—高 Ni 钢（ Mn ）；
3） 提高回火稳定性：
V, Nb, Al 阻碍晶粒长大，使晶面积f,裂纹阻力大；
置换使强f,韧J,但Ni 元素却相反，Ni 置换改变位错运动的特点, 避免产生应
力集中，使基体韧性f,
Ni > 13%，消除Tk ,低温用
间隙固溶，位f 7应力，脆性f,
可以在获相同的强度条件下提 T 回，
4） 细化碳化物： 碳化物自身断裂； 均匀、弥散分布对强度韧性有利。
控制非金属夹杂和杂质元素：
材料变形的一般规律。 5) 8、
提高回火稳定性，（可提高T 回），
位错,应力；
充分地降低固溶度, 成为核心 ;粗大的碳化物使裂纹易扩展。细化碳化物、 Mo ,W 能抑制杂质元素在晶界偏聚
。
1) i. ii . ii i.
2)
V ，Si ，Mo ，
W ，Ni ，Mn ，Co
第二章 工程构件用钢
1、低碳钢板采用冷轧工艺时,为何出现表面褶皱 由于屈服变形集中在局部地区少数滑移带上,所以必然引起滑
移台阶高度增大、使试 样表面有明显滑移线,表面出现褶皱。 ★2、淬火时效、应变时效、钝化效应含义。
1) 淬火时效：构件用钢在加热到 Ac1 以上进行淬火(快冷)后,在放置过程中,其强度、 硬度增高,塑性、
韧性下降,并提高钢的脆性转折温度,这种现象称为淬火时效。
2) 应变时效：构件用钢经塑性变形后,在放置过程中,其强度、硬度增高,塑性、韧性下 降,并提高钢的脆性
转折
温度,
这种
现象称为应变时效。
3) 3、 马氏体转变脆性 凝固脆性 热影响区的时效脆性 5、碳钢中常存杂质元素对钢性能有何影响
1) Mn 有益元素，来源于炼钢材料，改善钢的质量。 2) Si ：有益元素，改善钢的质量，脱氧。
3) S ： 有害元素，来源于炼钢中的矿石和燃料，当钢在 控制S
含量，用Mn 去S 。
4) P: —般有害，矿石带入， P 溶于Fe 中，硬度f,
5) N: O 有害，机械性能下降，氧化物夹杂使疲劳强度降
低； 有害,使强硬度升高,塑性降低。 总之,杂质元素对钢材的性能和质量影响很大,必须严格控制在牌号规定的范围内。 ★ 6、碳钢常见的分类方法有哪些试说明 20钢、45、60、Q215-A 钢、Q215-B 钢、T8钢、T10A
钢、 T12 钢。 分类方法
i. ii. 钝化效应：指通过改变钢表面状态而造成基体金属表面部分电极电势升高的现象。 构
件用钢的大气腐蚀效应。 在一块钢板里构成有许多微小的原电池，从而引起钢板腐蚀的现象。 常见的焊接脆性
有哪些 4、
焊接后加热脆性
1000-1200C 进行加工时，热脆。
低温严重7冷脆。
H 有害，引起氢脆、白点； N
按含碳量：低碳钢、中碳钢、高碳钢 按钢的质量：普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢 按脱氧程度：沸腾钢、镇静钢
按用途：碳素结构钢、碳素工具钢
20钢表示Wc=^优质碳素结构钢 45钢表示Wc=^优质碳素结构钢
60钢表示Wc=^优质碳素结构钢
Q215-A 钢：屈服强度最低值为 215MPa 的A 级镇静钢 Q215-B 钢：屈服强度最低值为 215MPa 的B 级镇静钢 T8钢：平均 如。=的碳素工具钢
T10A 钢：平均 Wc=1的A 级优质碳素工具钢 T12钢：平均 如。=的碳素工具钢
为什么普低钢(低合金结构钢)用
Mn 作为主要的合金元素辅助元素在钢中起什么作
用
iii.
iv.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
7、
Mn固溶强化，可使奥氏体分解温度降低，细化了晶粒，使P变细，消除晶界上的粗大片状
碳化物，提高钢的强度和韧性。
Nb、V、Ti 强化物形成元素，在钢中形成细碳化物，阻碍钢热轧时奥氏体晶粒长大。细化晶粒，析出、强化作用，强韧化提高。
8、试说明16Mn 15Mn VN 中合金元素的作用。
1) Mn 固溶强化，可使奥氏体分解温度降低，细化了晶粒，时 片状碳化
物，提高钢的强度和韧性。
2) V 作用：沉淀强化，细化晶粒。
3) N 作用：与V 形成主要氮化物细化晶粒，影响塑性、韧性，可提高强度。
Me 元素在钢中的作用并不单一，而是多重性：
Cr A 提高淬透性，细化晶粒，提高渗
Ni , Cr 为主要元素+ 其它辅助的元素(Ti , 热处理特点： 渗碳钢的热处理一般是渗碳后直接淬火加低温回火。
★2、试分析 20CrMnTi 9SiCr 40CrNiMo 40Cr 60Si2Mn GCr15 钢中合金元素的 作用
1) 20CrMnTi ： Cr 提高淬透性和回火稳定性，改善钢的耐磨性和解除疲劳抗力； 透性： Ti 是强
碳化物形成元素，提高回火
稳定性，细化晶粒。
2) 3) 4) 5) 6)
3. 什么叫调质钢，为什么调质钢大多数是中碳钢或中碳合金钢。合金元素在钢中的作用是 什么。调质钢进
P 变细，消除晶界上的粗大
第三章 机器零件用钢
1 试述渗碳钢的合金化和热处理特点。 合金化特点： 1. 低 C ： Vc=
2. 加入提高淬透性的合金元素： .
3. 细化晶粒：强 Ti ,
4.改善渗C 的性能： Cem 形 成 元
阻
非Cem 形成元素： 但 Si 使表层加入 保证零件心部有足够高的韧性
Cr , Ni , Mn B , VA 提高心部淬透性，获得低 CM V,中
CemVV Mo 等，形成稳定的合金 Cem 阻碍长大
表层 C f
心部 C J
Ni 表层C J,心部C f,平缓，加速 C 扩散 C 困难，使渗
C 速度降低，
所以渗 C 钢中不加Si C 的浓度，与 Ni 作用改善渗 C 分布
V ， W ，Mo ， B )
Mn 提高淬
9SiCr ： Si 提高回火稳定性 ;Cr 提高回火稳定性和淬透性。
40CrNiMo ： Cr 、Ni 、Mo 均提高淬透性；Ni 固溶强化作用；Mo 防止第二类回火脆。 40Cr ： Cr 提高淬透性和回火稳定性,改善钢的耐磨性和解除疲劳抗力。 60Si2Mn ： Si 提高回火稳定性 ; Mn 提高淬透性。
GCr15： Cr 提高淬透性和回火稳定性,改善钢的耐磨性和解除疲劳抗力。
行高温回火的目的是什么。
1)
2)
3)
4) 度，通常将经过淬火和高温回火(即调质处理)处理而使用的结构钢称为调质钢。
C过低：不易淬硬，回火后强度不够。过高：韧性不够。
Me作用：①提高淬透性②固溶强化③防止第二类回火脆性④细化晶粒
目的：调质钢的最终性能决定于回火温度，一般采用500-600C回火，通过选择回火温可以获得所要的性能，为防止第二类回火脆性，回火后快冷，有利于韧性提高，故采用
高温回火。
4. 、为什么铬轴承钢要有高的含碳量，铬在轴承钢中起什么作用。 1) 高碳可以保证钢有高的强度和耐磨性。
2) Cr 的作用：Cr 可提高钢的淬透性； 钢中部分Cr 可溶于渗碳体，形成稳定的合金渗碳体
(FeCr )3C,含Cr 的合金渗碳体在淬火加热时溶解较慢，可减少过热倾向，经热处理后可 以得到较细的组织； 碳化物能以细小质点均匀分布于钢中， 既可提高钢的回火稳定性， 提高钢的硬度，进而提高钢的耐磨性和接触疲劳强度；
Cr 还可以提高钢的耐腐蚀性能。
5、 为什么弹簧钢大多数是中高碳钢。合金元素在弹簧钢中的作用是什么。进行中温回火的 目的是什么 1) 中、高碳 高的屈强比要求弹簧钢的碳含量比调质钢高，碳的质量分数一般为 含量过高时，塑性、韧性
降低，疲劳抗力也下降。
2) 加入Si ，Mn 提高淬透性：强化基
体；提高回火稳定性；
Si 易使表面脱
过热；重要用途的弹簧钢还必须加入
Cr 、V 、W 等元素防止脱 C,过热，改善
影响，进一步提高强度和淬透性， 冲击性好，强度小。
第四章 工具钢
W18Cr4V)淬火温度为1280C ，并要经过 560C 三次回火 560C 是 Mo Cr 、V 的难熔碳化物，它们只有在 1200C 以上才能大量地溶 回火后获得
很高的热硬性, 因此其淬火加热温度非常高, 一般 2)
进行多次回火，是为了逐步减少残余奥氏体量。
W18Cr4Vl 冈淬火后约有30%^余奥氏体，
经一次回火后约剩 15%? 18%，二次回火降到 3%? 5%，第三次回火后仅剩 1%? 2%。 560 C 不是调质，因为回火后的组织为回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体。
、 说 明 下 列 牌 号 属 于 那 种 钢 ， 并 说 明 数 字 和 符 号 的 含
W18Cr4V 9SiCr C r12 5CrMnMo CrWMn 3Cr2W8V 3Cr2Mo
W18Cr4V 高速工具钢，含C 的质量分数为，，W 的质量分数为18% Cr 的质量分数为4% V 的质量分数为1%, W Cr 、V 为钢中所含合金元素。
又可 C ; Mn 使钢易 Si ，Mn 的不利 Si-Cr 弹簧钢不易脱 C,本身形成
Cr-V ，V 晶粒细小，耐
3) 进行中温回火的目的是得到托氏体的最终组织。 说 明 下 列 牌 号 属 于 那 种 钢 ， 并 说 明 数 字 和 符 号 的 含 义:Q345
1)
2) 3) 4) 5) 6、 20CrMnTi 40Cr GCr15 Q345:属于普碳钢，屈服强度大于 20CrMnTi :中淬透性渗碳钢，含碳 40Cr :低淬性调质钢，含碳 ％含
60Si2Mn
345M Pa 的合金结构钢。
%，含 Cr 、 Mn 、 Ti 小于 %的渗碳
钢。 Cr 较多但小于 %。
GCr15:滚动轴承钢，含碳 1% 含％
60Si2 Mn ：硅锰弹簧钢，
含碳 %，含硅约为 2%，含锰小于 %。 ★1、为什么高速工具钢( 否是调质为什么
1) 高速钢中含有大量 W 、 于奥氏体中，以保证钢淬火、 为 1220C ?1280C 。
3) ★2 义。 1)
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础 1、合金钢是如何分类的？ 1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为510%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。 2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。 3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢 2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？ 奥氏体稳定化元素, 主要是、、、C、N、等 铁素体稳定化元素, 主要有、、W、V、、、、B、、等 3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？ 1) 碳化物形成元素：、、、V、、W、、、等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。 2) 形成碳化物的规律 a) 合金渗碳体——与碳的亲和力小，大部分溶入α或γ中，少部分溶入3C中，置换3C中的而形成合金渗碳体（）3C; 、W、少量时，也形成合金渗碳体 b) 合金碳化物——、W 、含量高时，形成M6C(24C 42C)23C6(21W2C6 2W21C6)合金碳化物 c) 特殊碳化物——、V 等与碳亲和力较强时 i. 当<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）、M2C。 . 当>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。 ★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？ 1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属； 2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度； 3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子； 4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。 有效方法：淬火+回火，钢淬火形成马氏体，马氏体中溶有过饱和C和元素，产生很强的固溶强化效应，马氏体形成时还产生高密度位错，位错强化效应很大；是形成许多极细小的取向不同的马氏体，产生细晶强化效应。因此淬火马氏体具有很高强度，但脆性很大，淬火后回火，马氏体中析出碳化物粒子，间隙固溶强化效应虽然大大减小，但产生很强的析出强化效应，由于基体上保持了淬火时细小晶粒，较高密度的位错及一定的固溶强化作用，所以回火马氏体仍具有很高强度，并且因间隙固溶引起的脆性减轻，韧性得到改善。 ★5、固溶强化、二次硬化、二次淬火、回火稳定性的含义。 1) 固溶强化：当溶质原子溶入基体金属形成固溶体能强化金属。 2) 二次硬化：在含、W、V较多的钢中, 回火后的硬度随回火温度的升高不是单调降低, 而是在某一温度后硬度反而增加, 并在某一温度(一般为550℃左右)达到峰值。这种在一定回火温度下硬度出现峰值的现象称为二次硬化 3) 二次淬火：通过某种回火之后，淬火钢的硬度不但没有降低，反而有所升高，这种现象称为二次淬火。
东北大学学期考试《工程材料学基础》考核作业
东北大学继续教育学院 工程材料学基础试卷（作业考核线上2） A 卷（共 3 页）总分题号一二三四五六七八九十得分 一、填空（每空1分，共20分） 1.位错是（线）缺陷、晶界是（面）缺陷。 2.碳在-Fe中形成的间隙固溶体称为（铁素体），它具有（ BCC（或体心 立方））晶体结构。 3.材料在受外力时表现的性能叫做（力学性能），又叫（机械性能）。 4.铝合金的时效方法可分为（自然时效）和（人工时效）两种。 5.固态物质按照原子在空间的排列方式，分为（晶体）和（非晶体）。 6.多数材料没有明显的屈服点，因此规定拉伸时产生（0.2%）残余变形所对应的 应力为（屈服强度）。 7.BCC晶格中，原子密度最大的晶面是（110 ），原子密度最大的晶向是 （ <111> ）。 8.共析钢过冷奥氏体的高温分解转变产物为（），中温分解转变产物为 （）。 9.-Fe和-Fe的晶体结构分别为（）和（）。 10.含碳量为0.0218%~2.11%称为（），大于2.11%的称为（）。 二、判断题（每题2分，共20分） 1.所有金属材料都有明显的屈服现象。（）
2.伸长率的测值与试样长短有关。（） 3.凡是由液体转变为固体的过程都是结晶过程。（）。 4.材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。（） 5.晶体具有固定的熔点。（） 6.结晶的驱动力是过冷度。（） 7.珠光体的形成过程，是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体的过程。（） 8.铸铁在浇注后快速冷却，不利于石墨化，容易得到白口。（） 9.材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。（） 10.各种硬度值之间可以进行互换。（） 三、选择题（每题2分，共20分） 1.钢的淬透性主要取决与（d ）。 （a）含碳量；（b）冷却介质；（c）冷却方法；（d）合金元素。 2.二元合金在发生L→+共晶转变时，其相组成是（ c ）。 (a) 液相；（b）单一固相；(c)三相共存；（d）两相共存 3.在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（ c ）。 （a）（100）（b）（110）；(c)（111）；（d）（121） 4.材料刚度与（ a ）有关。 (a)弹性模量；(b)屈服点；(c)抗拉强度；（d）伸长率 5.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 6.珠光体是（a ）。 （a）二相机械混合物；（b）单相固溶体；(c)金属化合物； 7.45钢是（b ）。
工程材料学小抄版答案
固溶强化：固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高的现象弥散强化：倘若脆性第二相颗粒呈弥散状均匀分布在基体相上，由于第二相粒子与位错的交互作用阻碍了位错运动从而提高了合金塑性变形抗力，则可显著提高合金的强度的现象 细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬塑性和韧性的方法 热加工：凡是在材料再结晶温度以上所进行的塑性变形加工叫做热加工 冷加工：凡是在再结晶温度以下所进行的塑性变形加工叫做冷加工 称过冷度。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差T0-Tn=T 枝晶偏析：由于固溶体结晶一般按树枝状长大，使这种晶内偏析也呈树枝状分布。 本质晶粒度：表示在一定加热条件下，奥氏体晶粒长大倾向性的高低。 加工硬化：随着变形量增大，由于晶粒破碎和位错密度增加，晶体塑性变形能力迅速增大，强度硬度明显升高，塑形和韧性下降。 回复：冷塑性变形的金属材料在加热温度较低时，其光学显微组织发生改变前晶体内部所产生的某些变化。 再结晶：这一过程也是一个形核和核长大的过程，因其新旧晶粒的晶格类型完全相同，只是晶粒形态发生了变化，所以称之为再结晶。 二次硬化：某些铁碳合金（如高速钢）须经许多次回火后，才进一步提高其硬度。这种硬化现象为二次硬化。 回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。 退火：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺。 正火：亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热到Ac1+30~50℃，过共析钢加热到Accm+30~ 50℃，保温后空冷的工艺。 淬火：淬火是将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温后以大于临界冷却速度Vk冷却，使奥氏体转变为M或B下的热处理工艺。 回火：回火是指将淬火钢加热到Ac1以下的某温度保温后冷却的工艺。 冷处理：将淬火钢继续冷却到-70～-80℃（或更低温度），并保持一段时间，使残余奥氏体在继续冷却中转变为马氏体。 调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。 淬透性：淬透性指钢在淬火时获得M的能力，其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。淬硬性：表示钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。 回火脆性：在某些温度范围内回火时，淬火钢会出现冲击韧度显著下降的现象。第一类回火脆性：低温回火脆，火钢在250-350℃回火时出现的脆性。第二类回火脆性：高温回火脆，淬火钢在500-650℃范围内回火后缓冷时出现的脆性。 不锈钢晶间腐蚀：晶间腐蚀是沿晶粒周界发生腐蚀的现象。它是不锈钢某一温度下加热或冷却，Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降低，在介质作用下发生强烈腐蚀。 共晶反应：恒温下，某一成分液相同时结晶出两个成分不同的固相的反应。 共析反应：一定成分的固相，某一恒温下同时分解成两个成分与结构均不相同的固相反应。临界淬火冷却速度：获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
工程材料学基础复习题
工程材料学基础复习题 一、填空 1. 位错是（线）缺陷、晶界是（面）缺陷。 2. 碳在-Fe 中形成的间隙固溶体称为（铁素体），它具有（BCC（或体心立方））晶体结构。 3. 材料在受外力时表现的性能叫做（力学性能），又叫（机械性能）。 4. 铝合金的时效方法可分为（自然时效）和（人工时效）两种。 5. 固态物质按照原子在空间的排列方式，分为（晶体）和（非晶体）。 6. 多数材料没有明显的屈服点，因此规定拉伸时产生（0.2% ）残余变形所对应的应力为（屈服强 度）。 7. BCC 晶格中，原子密度最大的晶面是（（110 ）），原子密度最大的晶向是 （<111> ）。 二、判断题 1. 所有金属材料都有明显的屈服现象。（） 2. 伸长率的测值与试样长短有关。（） 3. 凡是由液体转变为固体的过程都是结晶过程。（）。 4. 材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。（） 5. 晶体具有固定的熔点。（） 6. 结晶的驱动力是过冷度。（） 7. 珠光体的形成过程，是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体的过程。（）三、选择题1. 钢的淬透性主要取决与（D ）。 （a）含碳量；（b）冷却介质；（c）冷却方法；（d）合金元素。 2. 二兀合金在发生L T +共晶转变时，其相组成是（C ）。 （a）液相；（b）单一固相；（c）三相共存；（d）两相共存 3. 在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（C ）。 （a）（100）（b）（110）；（c）（111）；（d）（121） 4. 材料刚度与（A ）有关。 （a）弹性模量；（b）屈服点；（c）抗拉强度；（d）伸长率 5. 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 6. 珠光体是（A ）。 （a）二相机械混合物；（b）单相固溶体；（c）金属化合物； 7. 45 钢是（B ） （a）碳素结构钢；（b）优质碳素结构钢；（c）碳素工具钢；（d ）碳素铸钢 四、名词解释 同素异构：有些物质在固态下其晶格类型会随温度发生变化，这种现象叫做同素异构。 晶体缺陷：陷。断裂韧 实际应用的材料中，总是不可避免地存在着一些原子偏离规则排列，叫做晶体缺材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力。 时效：固溶处理获得过饱和固溶体在室温或一定加热条件下放置一定时间，强度、硬度升高塑性、韧性降低，叫做时效。 塑性：材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力。 五、计算题
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页眉 工程材料习题集 钢的合金化基础第一章 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？（马氏体），以溶质形式存在形成固溶体；、γ（奥氏体）、M①溶入α（铁素体）形成强化相：碳化物、金属间化合物；②形成非金属夹杂物；③。、以游离状态存在：CuAg④ 其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可写出六个奥氏体形成元素，2 无 限溶解在铁素体中？，其中（锰、钴、镍、铜、碳、氮）C、NCo、Ni、Cu、①奥氏体形成元素：Mn、（铜、碳、氮）为有限溶NC、、Co、Ni（锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，CuMn、解；（铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。、V②Cr 写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。3Co 、、Cu、Si、Al①非碳化物形成元素：Ni按碳化物稳定性由弱到强的顺序按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。4 写出钢中常见的四种碳化物的分子式。Fe Mn、Cr、（弱）、、V、（中强）W、MoNb①碳化物由强到弱排列：（强）Ti、C→MC→MFeC→MC②碳化物稳定性由弱到强的顺序：63623容易加工硬化？奥氏体层而高锰奥氏体钢难于冷变形，5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，错能高和低时各形成什么形态的马氏体？越有层错能越低，镍是提高奥氏体层错能的元素，锰是降低奥氏体层错能的元素，①利于位错扩展而形成层错，使交滑移困难，加工硬化趋势增大。钢；奥氏体层错Cr18-Ni8 奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。如②合金。能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。如Fe-Ni钢的强化机制的出发点是什么？钢中常用的四种强化方式是什么？其中哪一种方式在提6 高强度的同时还能改善韧性？钢中的第二相粒子主要有哪两个方面的作用？①强化机制的出发点是造成障碍，阻碍位错运动。、第二相强化、位错钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）②强化（加工硬化）。晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。③沉淀强化。钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散④/ 钢中常用的韧性指标有哪三个？颈缩后的变形主要取决于什么？7韧性指标：冲击韧度①? TK、韧脆转变温度、平面应变断裂韧度。ICk k颈缩后的变形用?表示，主要取决于微孔坑或微裂纹形成的难易程度。②P钢中碳化物应保持什么形晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢的塑性，8 态？细化晶粒对改善均匀塑性(εu) 贡献不大，但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为① 随着晶粒尺寸的减少，使应力集中减弱，推迟了微孔坑的形成。应为球状、钢中的碳化物（第二相）充分发挥弥散强化的作用，②为了改善钢的塑性，细小、均匀、弥散地分布。页脚 页眉 9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化的因素有哪两个？ ①改善延性断裂有三个途径：（1）减少钢中第二相的数量：尽可能减少第二相数量，特别是夹杂物的数量。细化、球化第二相颗粒。（2）提高基体组织的塑性：宜减少基体组织中固溶强化 效果大的元素含量。（3）提高组织的均匀性：目的是防止塑性变形的不均匀性，以减少应力集中；碳化物强化相呈细小弥散分布，而不要沿晶界分布。 ②改善解理断裂有两种方法：（1）细化晶粒；（2）加入Ni元素降低钢的T。k③引起晶界弱化的因素有两个：（1）溶质原子(P、As、Sb、Sn)在晶界偏聚，晶界能r下降，裂纹易于沿晶界形成和扩展。（2）第二相质点(MnS、Fe3C)沿晶界分布，微裂纹g易于在晶界形成，主裂纹易于
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第一章材料的性能 一、解释名词 疲劳强度屈服强度抗拉强度冲击韧性延伸率断面收缩率 疲劳强度: 当材料承受的交变应力低于某一值时, 虽经无数次循环, 材料都不会产生疲劳断裂, 这个应力值, 即材料的疲劳强度(疲劳极限)。 屈服强度: 表示材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。 二、判断正误 1、× 2、× 3、√ 4、× 5、× 第二章金属的晶体结构 一、解释名词 组织晶格晶体结构晶体空位 组织: 在显微镜下观察到的金属内部的微观形貌, 如组成相及晶粒的种类、大小、形态和分布。 晶格: 为了便于研究, 常把原子抽象为几何点, 并用许多假象的直线连接起来, 形成的三维空间的几何格架。 晶体: 原子或分子在三维空间按照一定的规则作周期性重复排列的物质。 二、判断正误 1、× 2、× 3、× 4、× 5、× 三、选择题
1、ｃ 2、d 四、填空 1、__点___、__线____、___面___, __线_ 、__面_ 2、刃( 型) 位错和螺( 型) 位错, __刃( 型) ___ 3、体心立方、面心立方、密排六方。｛１１０｝、｛１１１｝、｛０００１｝ 第三章金属的结晶 一、解释名词 过冷度 过冷度: 实际结晶温度与理论结晶温度之差。 二、判断正误 1、× 2、× 3、√ 4、√ 三、选择题 1、c 4、ｂ 四、填空 1、____α－Ｆｅ_____、___γ－Ｆｅ_____和δ－Ｆｅ 2、_大__, 细( 小) , __高__, __好__。 3、晶核的形成( 形核) 和晶体的长大( 长大) 4、增大过冷度、变质( 孕育) 处理和振动或搅拌 第四章合金结构与相图 一、解释名词
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工程材料习题集 第一章钢得合金化基础 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？ ①溶入α(铁素体)、γ(奥氏体)、M(马氏体),以溶质形式存在形成固溶体; ②形成强化相:碳化物、金属间化合物; ③形成非金属夹杂物; ④以游离状态存在:Cu、Ag。 2写出六个奥氏体形成元素,其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？ ①奥氏体形成元素:Mn、Co、Ni、Cu、C、N(锰、钴、镍、铜、碳、氮),其中Mn、Co、Ni(锰、钴、镍)可无限溶解在奥氏体中,Cu、C、N(铜、碳、氮)为有限溶解; ②Cr、V(铬、钒)可无限溶解在铁素体中,其余为有限溶解。 3写出钢中常见得五种非碳化物形成元素。 ①非碳化物形成元素:Ni、Si、Al、Cu、Co 4按由强到弱得顺序写出钢中常见得八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强得顺序写出钢中常见得四种碳化物得分子式。 ①碳化物由强到弱排列:(强)Ti、Nb、V、(中强)W、Mo、Cr、(弱)Mn、Fe ②碳化物稳定性由弱到强得顺序:Fe3C→M23C6→M6C→MC 5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形,而高锰奥氏体钢难于冷变形,容易加工硬化？奥氏体层错能高与低时各形成什么形态得马氏体？ ①镍就是提高奥氏体层错能得元素,锰就是降低奥氏体层错能得元素,层错能越低,越有利于位错扩展而形成层错,使交滑移困难,加工硬化趋势增大。 ②奥氏体层错能越低,形成板条马氏体,位错亚结构。如Cr18-Ni8钢;奥氏体层错能越高,形成片状马氏体,孪晶亚结构。如Fe-Ni合金。 6钢得强化机制得出发点就是什么？钢中常用得四种强化方式就是什么？其中哪一种方式在提高强度得同时还能改善韧性？钢中得第二相粒子主要有哪两个方面得作用？ ①强化机制得出发点就是造成障碍,阻碍位错运动。 ②钢中常用得四种强化方式:固溶强化、晶界强化(细晶强化)、第二相强化、位错强化(加工硬化)。 ③晶界强化(细晶强化)在提高强度得同时还能改善韧性。 ④钢中得第二相粒子主要作用:细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用得韧性指标有哪三个？颈缩后得变形主要取决于什么？ α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ①韧性指标:冲击韧度 k ε表示,主要取决于微孔坑或微裂纹形成得难易程度。 ②颈缩后得变形用P 8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢得塑性,钢中碳化物应保持什么形态？ ①细化晶粒对改善均匀塑性(εu)贡献不大,但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为随着晶粒尺寸得减少,使应力集中减弱,推迟了微孔坑得形成。 ②为了改善钢得塑性,充分发挥弥散强化得作用,钢中得碳化物(第二相)应为球状、细小、均匀、弥散地分布。 9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化得因素有哪两
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工程材料习题集 第一章钢的合金化基础 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？ ①溶入α（铁素体）、γ（奥氏体）、M（马氏体），以溶质形式存在形成固溶体； ②形成强化相：碳化物、金属间化合物； ③形成非金属夹杂物； ④以游离状态存在：Cu、Ag。 2写出六个奥氏体形成元素，其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？ ①奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu、C、N（锰、钴、镍、铜、碳、氮），其中Mn、Co、Ni（锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，Cu、C、N（铜、碳、氮）为有限溶解； ②Cr、V（铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。 3写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。 ①非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Cu、Co 4按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强的顺序写出钢中常见的四种碳化物的分子式。 ①碳化物由强到弱排列：（强）Ti、Nb、V、（中强）W、Mo、Cr、（弱）Mn、Fe ②碳化物稳定性由弱到强的顺序：Fe3C→M23C6→M6C→MC 5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，而高锰奥氏体钢难于冷变形，容易加工硬化？奥氏体层错能高和低时各形成什么形态的马氏体？ ①镍是提高奥氏体层错能的元素，锰是降低奥氏体层错能的元素，层错能越低，越有利于位错扩展而形成层错，使交滑移困难，加工硬化趋势增大。 ②奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。如Cr18-Ni8钢；奥氏体层错能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。如Fe-Ni合金。 6钢的强化机制的出发点是什么？钢中常用的四种强化方式是什么？其中哪一种方式在提高强度的同时还能改善韧性？钢中的第二相粒子主要有哪两个方面的作用？ ①强化机制的出发点是造成障碍，阻碍位错运动。 ②钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）、第二相强化、位错强化（加工硬化）。 ③晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。 ④钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用的韧性指标有哪三个？颈缩后的变形主要取决于什么？ α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ①韧性指标：冲击韧度 k ε表示，主要取决于微孔坑或微裂纹形成的难易程度。 ②颈缩后的变形用P 8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢的塑性，钢中碳化物应保持什么形态？ ①细化晶粒对改善均匀塑性(εu)贡献不大，但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为随着晶粒尺寸的减少，使应力集中减弱，推迟了微孔坑的形成。 ②为了改善钢的塑性，充分发挥弥散强化的作用，钢中的碳化物（第二相）应为球状、细小、均匀、弥散地分布。
东北大学《工程材料学基础》在线平时作业2满分答案
东北大学《工程材料学基础》在线平时作业2满分答案 1 3、当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种 在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。 A 二次硬化 B 回火抗性 C 二次淬火 答案：C 2 12、T12钢的正常淬火组织是（）。 A A 马氏体残余奥氏体球状碳化物 B 马氏体球状碳化物 C 马氏体 答案：A 3 7、亚共析钢的正常淬火加热温度是（）。 A Ac1+30~50℃ B Ac3+30~50℃ C Accm+30~50℃ 答案：B 4 12、T12钢的正常淬火组织是（）。 A 马氏体残余奥氏体球状碳化物 B 马氏体球状碳化物 C 马氏体 答案：A 5 2、对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（），淬火后的组织为均匀的马氏体。 A Ac1+30~50℃ B Acm+30~50℃ C Ac3+30~50℃ 答案：C 1 31、热处理只适用于固态下发生相变的材料。（） A 错误 B 正确 答案：B 2 1、合金中凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的、物理化学性能均匀的组成部分叫相。 A 错误 B 正确 答案：B
3 17、金属钛具有同素异构转变。（） A 错误 B 正确 答案：B 4 6、时效强化是指由于形成固溶体而使强度、硬度升高的现象。（） A 错误 B 正确 答案：A 5 12、材料的刚度可以弹性模量值来反映，可通过热处理改变组织的方法来提高材料的刚度。 A 错误 B 正确 答案：A 6 13、铸件的壁厚越薄，越容易出现白口。（） A 错误 B 正确 答案：B 7 5、金属理想晶体的强度比实际晶体强度稍高一些。 A 错误 B 正确 答案：A 8 22. 钢中铁素体与奥氏体的本质区别在于含碳量不同。（） A 错误 B 正确 答案：A 9 17. T10和T12钢如其淬火温度一样，那么它们的淬火后残余奥氏体的含量也是一样的。（） A 错误 B 正确 答案：A 10 19、断裂韧性和强度的单位是相同的。 A 错误 B 正确 答案：A 11 12、铸件的冷却速度越快，越容易石墨化。（） A 错误 B 正确
工程材料学总结(2020)
工程材料学总结(2020) 第一部分：晶体结构与塑性变形 一、三种典型的金属晶体结构 1、bcc、fcc、hcp的晶胞结构、内含原子数，致密度、配位数。 2、立方晶系的晶向指数[uvw]、晶面指数(hkl)的求法和画法。 3、晶向族〈…〉/晶面族{…}的意义（原子排列规律相同但方向不同的一组晶向/晶面，指数的数字相同而符号、顺序不同），会写出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。 4、bcc、fcc晶体的密排面和密排方向。 密排面密排方向 fcc {111} <110>bcc {110} <111> 二、晶体缺陷 1、点缺陷、线缺陷、面缺陷包括那些具体的晶体缺陷。如：位错是线缺陷，晶界（包括亚晶界）是面缺陷 三、塑性变形与再结晶 1、滑移的本质：滑移是通过位错运动进行的。 2、滑移系 =滑移面 + 其上的一个滑移方向。滑移面与滑移方向就是晶体的密排面和密排方向。 3、强化金属的原理及主要途径：阻碍位错运动，使滑移进行困难，提高了金属强度。主要途径是细晶强化（晶界阻碍）、固
溶强化（溶质原子阻碍）、弥散强化（析出相质点阻碍）、加工硬化（因塑变位错密度增加产生阻碍）等。 4、冷塑性变形后金属加热时组织性能的变化过程：回复→再结晶→晶粒长大。性能变化：回复：不引起硬度大的变化；再结晶：硬度大幅度降低 5、冷、热加工的概念冷加工：在再结晶温度以下进行的加工变形，产生纤维组织和加工硬化、内应力。热加工：在再结晶温度以上进行的加工变形，同时进行再结晶，产生等轴晶粒，加工硬化、内应力全消失。 6、热加工应使流线合理分布，提高零件的使用寿命。第二部分：金属与合金的结晶与相图 一、纯金属的结晶 1、为什么结晶必须要过冷度？ 2、结晶是晶核形成和晶核长大的过程。 3、细化晶粒有哪些主要方法？（三种方法） 二、二元合金的相结构与相图 1、固溶体和金属化合物的区别。（以下哪一些是固溶体，哪一些是金属化合物：α-Fe、γ-Fe、 Fe3 C、 A、 F、 P、L’d、 S、 T、 B上、B下、M片、M条？）
工程材料学期末考试试题及答案
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5. 杠杆定律只适用于两相区。 ( ) 6. 金属晶体中，原子排列最紧密的晶面间的距离最小，结合力大，所以这些晶面间难以发生滑移。 ( ) 7. 共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。 ( ) 8. 热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。 ( ) 9. 过共析钢为消除网状渗碳体应进行正火处理。 ( ) 10. 可锻铸铁能够进行锻造。 （ ） 四、简答题（每小题5分,共20分） 1． 在图1中分别画出纯铁的)011(、)111(晶面和]011[、]111[晶向。并指出在室 温下对纯铁进行拉伸试验时，滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行？ 图1 2．为什么钳工锯 T10，T12 等钢料时比锯 10，20 钢费力，锯条容易磨钝？
3．奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？如何防止？ 4．低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？温度选择的主要理由是什么？ 五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。（每小题2 分,共10分） 材料牌号应用零件热处理工艺 HT250 弹簧调质+氮化 Cr12MoV 飞机起落架固溶+时效 7A04（LC9）机车曲轴自然时效（退火） 65Mn 冷冲模淬火+中温回火 38CrMoAl 机床床身淬火+低温回火 六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分， 现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80% ，回答以下问题：（每小题4分,共12分） ①求该钢的含碳量；
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础 1合金钢是如何分类的？ 1）按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5% ;中合金钢，含有合金元素总量 为5%-10% ;中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。 2）按冶金质量S、P含量分：普通钢，P W 0.04%,S < 0.05%质钢，P、S均W 0.03%高级优质钢，P、S 均W 0.025% 3）按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢 2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？ 奥氏体稳定化元素，主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等 铁素体稳定化元素,主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等 3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？ 1）碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等（按形成的碳化物的稳 定性程度由强到弱的次序排列），在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体,含量高时可形成新的合金碳化物。 2）形成碳化物的规律 a）合金渗碳体一一Mn与碳的亲和力小，大部分溶入a Fe或丫Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe）3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体 b）合金碳化物一一Mo 、W 、Cr 含量高时，形成 M6C（Fe2Mo4C Fe4Mo2C）,M23C6（Fe21W2C6 Fe2W21C6）合金碳化物 c）特殊碳化物一一Ti、V等与碳亲和力较强时 i. 当rc/rMe<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间 隙相）MC、M2C。 ii. 当rc/rMe>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。 ★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？ 1）固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属； 2）晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度； 3）第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子； 4）位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。 有效方法：淬火+回火，钢淬火形成马氏体，马氏体中溶有过饱和C和Fe元素，产生很 强的固溶强化效应，马氏体形成时还产生高密度位错，位错强化效应很大；R-M是形成许 多极细小的取向不同的马氏体，产生细晶强化效应。因此淬火马氏体具有很高强度，但脆性很大，淬火后回火，马氏体中析出碳化物粒子，间隙固溶强化效应虽然大大减小，但产生很强的析出强化效应，由于基体上保持了淬火时细小晶粒，较高密度的位错及一定的固溶强化 作用，所以回火马氏体仍具有很高强度，并且因间隙固溶引起的脆性减轻，韧性得到改善。 ★5、固溶强化、二次硬化、二次淬火、回火稳定性的含义。 1）固溶强化：当溶质原子溶入基体金属形成固溶体能强化金属。 2） 二次硬化：在含Mo、W、V较多的钢中，回火后的硬度随回火温度的升高不是单调降低 ，
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第一章钢的合金化基础 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？ ①溶入a （铁素体）、丫（奥氏体）、M （马氏体），以溶质形式存在形成固溶体； ②形成强化相：碳化物、金属间化合物； ③形成非金属夹杂物； ④以游离状态存在：Cu、Ag。 2写出六个奥氏体形成元素，其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？ ①奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu、C、N （锰、钴、镍、铜、碳、氮），其中 Mn、Co、Ni （锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，Cu、C、N （铜、碳、氮）为有限溶 解； ②Cr、V （铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。 3写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。 ①非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Cu、Co 4按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强的顺序 写出钢中常见的四种碳化物的分子式。 ①碳化物由强到弱排列：（强）Ti、Nb、V、（中强）W、Mo、Cr、（弱）Mn、Fe ②碳化物稳定性由弱到强的顺序：Fe3C^M 23C 6^M 6C T MC 5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，而高锰奥氏体钢难于冷变形，容易加工硬化？奥氏体层 错能高和低时各形成什么形态的马氏体？ ①镍是提高奥氏体层错能的元素，锰是降低奥氏体层错能的元素，层错能越低，越有 利于位错扩展而形成层错，使交滑移困难，加工硬化趋势增大。 ②奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。如Cr18-Ni8钢；奥氏体层错 能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。如Fe-Ni合金。 6钢的强化机制的出发点是什么？钢中常用的四种强化方式是什么？其中哪一种方式在提 高强度的同时还能改善韧性？钢中的第二相粒子主要有哪两个方面的作用？ ①强化机制的出发点是造成障碍，阻碍位错运动。 ②钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）、第二相强化、位错 强化（加工硬化）。 ③晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。 ④钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用的韧性指标有哪三个？颈缩后的变形主要取决于什么？ ①韧性指标：冲击韧度k、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ②颈缩后的变形用P表示，主要取决于微孔坑或微裂纹形成的难易程度。 8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢的塑性，钢中碳化物应保持什么形 态？ ①细化晶粒对改善均匀塑性（￡ U）贡献不大，但对极限塑性（￡ T）却会有一定好处。因为随着晶粒尺寸的减少，使应力集中减弱，推迟了微孔坑的形成。 ②为了改善钢的塑性，充分发挥弥散强化的作用，钢中的碳化物（第二相）应为球状、细小、均匀、弥散地分
复习资料 工程材料学 金属热处理习题与答案详解
一.选择题（10分，每题1分）二.填空题（20分，每空1分） 1.奥氏体转变速度的影响因素 A形成时，T↗（或过热度△T ↗），始终有利于A的形成。 ∴T↗，A形成速度↗ 影响奥氏体转变速度的因素：温度的影响：T↗，I ↗，G↗，且I ↗> G↗奥氏体起始晶粒度越小。各种因素中，T的影响作用最强烈 原始组织的影响：片状P转变速度>球状P薄片较厚片转变快 碳含量的影响：C％↗，A形成速度↗ 合金元素的影响：改变临界点位置，影响碳在A 中的扩散系数 合金碳化物在A中溶解难易程度的牵制，对原始组织的影响 合金钢需要更长均匀化时间 2.马氏体的转变、亚结构及影响Ms的因素 亚结构：位错 板条马氏体的亚结构主要为高密度的位错，位错形成位错网络（缠结），位错密度随含碳量增加而增大，常为(0.3～0.9) ×1012㎝/cm3。故称位错马氏体。 一般情况下残余奥氏体对钢性能的影响很小，精密的零件就不同了，残余奥氏体在常温下仍然可以继续变成马氏体，而马氏体的比容大，会引起零件的体积变大，所以Ms低一些比较好，这时残余奥氏体较少，超高精度的零件可采用低温处理，将残余奥氏体全部会谈为马氏体，以使零件尺寸稳定。 Ms点下降，说明钢的马氏体转变温度降低，钢就越容易得到马氏体组织，钢的淬火硬度就高；反之，Ms点上升，说明钢的马氏体转变温度升高，钢就不容易得到马氏体组织。 3.渗碳后的热处理 钢的渗碳：将钢件在碳的活性介质中加热并保温，使碳原子渗入表层的一种表面化学热处理工艺。 目的：提高零件的表面硬度、耐磨性；高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度；心部保持良好的塑性与韧性。 渗碳后常用热处理方法： 1、直接淬火 渗碳后，预冷到一定温度，立即进行淬火冷却，这种方法适合于气体或液体渗碳，固体渗碳不适合。 2、一次淬火法 工件渗碳后随炉冷却到室温，然后再重新加热到淬火温度，经保温后淬火。 3、两次淬火法 将渗碳缓冷到室温的工件进行两次加热淬火。 注意：淬火后需要进行低温回火。 4.球化退火的意义 球化退火的作用和目的有：提高钢材的塑性和韧性、改善切削加工性能、减少淬火加热时的过热倾向和变形开裂倾向，使钢件具有足够的强度、硬度、耐磨性、抗接触疲劳性和断裂韧性。 5.粒状P与片状P的区别 二.片状珠光体的转变机理 1、领先相 （a）形核位置：Fe3C形核于奥氏体晶界或奥氏体晶内未溶Fe3C粒子。珠光体优先在奥氏体晶界上或其他晶体缺陷处形核。？
工程材料学
工程材料 一．名词解释 1.石材：是由天然岩石开采的，用以工程建设的重要材料 2.岩石：是由一种或数种矿物组成的集合体 3.天然大理石：是石灰岩经过地壳内高温高压作用形成的变质岩 4.荒料：凡从矿体中分离出来的具有规则形状的石材 5.天然大理石板材：指从天然岩体中开采出来，并经加工形成的块状或板状用于建筑表面装饰和保护做的石材 6.60头毛板：指宽为60cm长根据需要可长可短（一般2cm左右）还有70 80 90 1M头等 7.毛石：亦称为块石或片石，为直接采伐石块毛石分为乱毛石与平毛石2类 8.胶凝材料：经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料 9.水泥：呈粉状，它与适量水混合后，经过物理化学过程能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒状材料胶结成混凝土整体，属于水硬性胶凝材料 10.硅酸盐水泥的定义：凡由硅酸盐水泥熟料，掺入0-5％石灰石成粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 11.水泥的硬化：水泥中加入适量的水调成水泥浆后，经过一段时间，由于物理化学变化，会逐渐变稠，失去塑性，称为初凝，开始具有强度时，称为终凝，凝结后强度继续增长，称为硬化，凝结与硬化的总称为硬化过程 12.凝结时间：：指水泥加水搅拌合成泥浆后，逐步失去塑料的时间 13.初凝时间：自加水拌和至水泥净浆开始降低塑性的这段时间，初凝不得早于45分钟，一般1-3小时 14.终凝时间：自加水拌和至水泥净浆完全失去塑性的这段时间，终凝不得迟于12小时，一般5-8小时 15.水化热：水化作用是放出的热量 16.安定性：指水泥在凝结硬化过程中体现变化的均匀性 17.混凝土：由胶凝材料、、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材 18.混凝土的强度：指的是混凝土的100-150mm立方体抗压强度标准，在28天龄期用标准试验方法测得具有95％保证率的抗压强度 19.混凝土的耐久性：抗渗压、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性，以及方式碱骨料反应等的统称为--- 20.彩色硅酸盐水泥：A以白色硅酸盐水泥熟料和优质白色石膏在粉磨过程中掺入颜料外加剂防水剂保水剂增塑剂促硬剂等共同粉磨而成的一种水硬性彩色胶结材料 21.砂浆：是由胶凝材料、细骨料、掺加料和水按适当比例配置而成的建筑材料 22.水灰比：指砂浆中水泥和砂的体积比 23.砌筑砂浆：将砖石、石、砌块等块材经砌筑称为砌体的砂浆称为砌筑砂浆 24.抹面砂浆：凡涂抹在建筑物或建筑物件表面的砂浆称为抹面砂浆 25.装饰砂浆：是指用作建筑物饰面的砂浆，用于室内外装饰 26.特种砂浆：是为适用某种特殊功能要求而配制的砂浆 27.防水砂浆：是在普通砂浆中掺入一定的防水剂 28.烧结黏土砖：是指以粘土为主要材料，尺寸为240mm×115mm×53mm，无孔洞或孔隙率小于15％，经焙烧而成的实心砖 29.硅酸盐转（非烧结砖）：以硅质材料和石灰为主要原材料，必要时加入骨料和适量石膏，经压制成型后经蒸压蒸养制成的建筑用砖 30.灰砂砖：以石灰和砂为原料，经胚料制备后制成型蒸压养护而成实心砖 31.钢：由生铁冶炼而成，理论上凡含碳量为21.6以下，有害杂质较少的Te-C合金称为钢 32.热轧钢筋：经热轧成型并自然冷却的钢筋 33.钢绞线：由冷拉光圆钢丝制成，一般是由7根钢丝在绞线机上以一根钢丝为中心，其余6根围绕进行螺旋绞合，再经低温回火制成 34.钢丝：经直径2.5-5mm的钢筋混凝土用钢称为钢丝
(完整版)华科工程材料学习题(含答案)
工程材料学习题 绪论、第一章 一．填空题 1.纳米材料是指尺寸在0.1-100nm 之间的超细微粒，与传统固体材料具有一些特殊的效应，例如表面与界面效应、尺寸效应和量子尺寸效应。（体积效应、宏观量子隧道效应） 2.固体物质按其原子(离子、分子)聚集的组态来讲，可以分为晶体和非晶体两大类。 3.工程材料上常用的硬度表示有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）以及显微硬度等。 4.在工程材料上按照材料的化学成分、结合键的特点将工程材料分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料以及复合材料等几大类。 5.结合键是指在晶体中使原子稳定结合在一起的力及其结
合方式 . 6.材料的性能主要包括力学性能、物理化学性能和工艺性能三个方面。 7.金属晶体比离子晶体具有较强的导电能力。 8.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、弹塑性变形和断裂三个阶段。 9.金属塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率两种。 二．选择题 1.金属键的特点是B： A．具有饱和性 B. 没有饱和性 C. 具有各向异性D. 具有方向性 2.共价晶体具有 A ： A. 高强度 B. 低熔点 C. 不稳定结构 D. 高导电性
3.决定晶体结构和性能最本质的因素是 A ： A. 原子间的结合力 B. 原子间的距离 C. 原子的大小 D. 原子的电负性 4.在原子的聚合体中，若原子间距为平衡距离时，作规则排列，并处于稳定状态，则其对应的能量分布为：B A. 最高 B. 最低 C. 居中 D. 不确定 5.稀土金属属于 B ： A. 黑色金属 B. 有色金属 C. 易熔金属 D. 难熔金属 6.洛氏硬度的符号是 B ： A．HB B. HR C. HV D.HS 7. 表示金属材料屈服强度的符号是 B 。 A. σe B. σs C. σB. D. σ-1 8.下列不属于材料的物理性能的是 D ：
工程材料学知识要点
工程材料学知识点 第一章 材料是有用途的物质。一般将人们去开掘的对象称为“原料”，将经过加工后的原料称为“材料” 工程材料：主要利用其力学性能，制造结构件的一类材料。 主要有：建筑材料、结构材料 力学性能：强度、塑性、硬度 功能材料：主要利用其物理、化学性能制造器件的一类材料. 主要有：半导体材料（Si）磁性材料压电材料光电材料 金属材料：纯金属和合金 金属材料有两大类：钢铁（黑色金属）非铁金属材料（有色金属） 非铁金属材料：轻金属（Ni以前）重金属（Ni以后）贵金属（Ag，Au，Pt，Pd） 稀有金属（Zr，Nb，Ta）放射性金属（Ra，U） 高分子材料：由低分子化合物依靠分子键聚合而成的有机聚合物 主要组成：C，H，O，N，S，Cl，F，Si 三大类：塑料（低分子量）：聚丙稀 树脂（中等分子量）：酚醛树脂，环氧树脂 橡胶（高分子量）：天然橡胶，合成橡胶 陶瓷材料：由一种或多种金属或非金属的氧化物，碳化物，氮化物，硅化物及硅酸盐组成的无机非金属材料。 陶瓷：结构陶瓷 Al2O3， Si3N4，SiC等功能陶瓷铁电压电 材料的工艺性能：主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。 材料可生产性：材料是否易获得或易制备 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，获得零件的能力 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焊接性：利用部分熔体，将两块材料连接在一起能力 第二章 （详见课本） 密排面密排方向 fcc {111} <110> bcc {110} <111> 体心立方bcc
面心立方fcc 密堆六方cph 点缺陷：在三维空间各方向上尺寸都很小，是原子尺寸大小的晶体缺陷。 类型： 空位：在晶格结点位置应有原子的地方空缺，这种缺陷称为“空位”。 间隙原子：在晶格非结点位置，往往是晶格的间隙，出现了多余的原子。它们可能是同类原子，也可能是异类原子。 异类原子：在一种类型的原子组成的晶格中，不同种类的原子占据原有的原子位置。 线缺陷：在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶粒数量级)，另外两个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷。其具体形式就是晶体中的位错（Dislocation） 形式：刃型位错螺型位错混合型位错 位错线附近的晶格有相应的畸变，有高于理想晶体的能量； 位错线附近异类原子浓度高于平均水平； 位错在晶体中可以发生移动，是材料塑性变形基本原因之一； 位错与异类原子的作用，位错之间的相互作用，对材料的力学性能有明显的影响。 面缺陷：在三维空间的两个方向上的尺寸很大(晶粒数量级)，另外一个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷。 形式：晶界面亚晶界面相界面 第三章 过冷：一般地，熔体自然冷却时，随时间延长，温度不断降低，但当冷却到某一温度Tn 时，开始结晶，此时随着时间的延长，出现一个温度平台，这一平台温度通常要低于理想的结晶温度T0，这样在低于理想结晶温度以下才能发生结晶的现象——过冷。 过冷度：实际结晶温度Tn与理想结晶温度T0之差T＝T0－Tn 称为过冷度。过冷度的大小随冷却速度的增加而增加