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你可能喜欢金属材料及热处理部分习题及解答-五星文库
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金属材料及热处理部分习题及解答
导读：金属材料及热处理部分习题，适用于没有明显屈服现象的金属材料，因为它们以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力，只是反映的材料体积不同，σb反映的是被测材料整个体积内，答：αk代表金属材料的冲击韧度，金属体积(1?107)3，2.6金属的晶粒大小对其力学性能有何影响？如何控制液态金属的结晶过程，提高了金属的强度，金属的塑性和韧性也可得到提高，2.7解释下列名词：合金、组元、相、组织、
金属材料及热处理部分习题
1.1什么叫弹性变形？什么叫塑性变形？
答：随外力消除而消失的变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。
σ0.2的含义是什么？为什么低碳钢不用此指标？
答：σ 为名义屈服强度（点），适用于没有明显屈服现象的金属材料。低碳钢有明显的屈服现象，用
σs 表示。
1.3抗拉强度与硬度之间有没有一定的关系？为什么？
答：有。因为它们以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。只是反映的材料体积不同，σb 反映的是被测材料整个体积内，而HRC反映被压处。
1.4 αk代表什么指标？为什么αk 不用于设计计算？
答：αk 代表金属材料的冲击韧度，即试样缺口底部面积上的冲击吸收功，代表抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。因为αk值的影响因素多，重复性差，且工件大多以小能量多次冲击下工作，此时的寿命主要取决于强度。所以，不直接用于设计计算。
1.5某低碳钢拉伸试样，直径为10mm，标长为50mm，屈服时应力为18840N，断裂前的最大拉力为35320N，拉断后将试样接起来，标距之间的长度为73mm，断口处截面直径为6.7mm。问该低碳钢的σs 、σb 、δ、ψ 各是多少？其硬度大约是多少？
?s?Fs18840?MPa?239.88MPa?240MPa 10AO()2?2
Fb3MPa?450MPa 102AO()?2
??L1?L073?50??100%?46% LO50
106.7()2??()?A?A1??0??100%?55% 10AO()2?2
??b?3.6HBS
?b3.6? 450?125HBS3.6
2.1已知Cu的原子直径为2.56 A , 求Cu的晶格常数,并计算1mm3 Cu中的原子个数。
答:Cu为面心立方晶格,因为r?
为A3,内含44r2d2?2.562???3.62A,因为面心立方晶胞体积a,所以a?4222个原子,所以原子个数=
..43?10 (个) 33.62
2.2 已知Zn的原子直径为2.75 A,求Zn的晶格常数,并计算1mm3 Zn中的原子个数。
答:Zn为密排六方晶格,因为r?
晶体体积：ac,所以a=2r=D=2.75A; ?;c?a?4.49A 2a3332ac，内含6个原子，所以： 2
金属体积(1?107)3
原子个数??6??6?0.068??1019(个) 晶胞体积33?2.752?4.492
2.3在立晶体中，AB晶向如图2-34所示，求AB晶向指数。
答：坐标值：1/2、1/2、1；AB晶相指数：[1 1 2]
2.4在立方晶体中，一晶面通过Y=1/2、Z=3并平行于X轴，它的晶面指数是多少？绘图表示。
答：① 截距：∞，1/2，3
② 倒数：0，2，1/3
③ 晶面指数：（0 6 1）
2.5一块质量一定的纯铁，发生α-Fe→γ-Fe时，其体积如何变化？
答：体积缩小。因为质量一定，原子个数一定，而γ-Fe的排列比α-Fe紧密，占空间小，所以体积减小。
2.6金属的晶粒大小对其力学性能有何影响？如何控制液态金属的结晶过程，以获得细小晶粒？
答：晶粒越细，晶界就越多，晶界处的晶格排列方向极不一致，犬牙交错、互相咬合,从而增加了塑性变形的抗力，提高了金属的强度。同时，金属的塑性和韧性也可得到提高。
采用快速冷却、人工精核、机械震动、超声波振动、电的磁搅拌等方法可获得细小晶粒。
2.7解释下列名词：合金、组元、相、组织、相图、固溶体、金属化合物、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体、Fe3CⅠ、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ、亚共析钢、共析钢、过共析钢。
答：合金:是由两种和两种以上的金属与非金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属性质的物质。
组元:是组成合金的最基本的物质。
相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。 组织：在显微镜下所观察到的晶粒的大小、形态和分布叫作显微组织。
相图：是指在平衡条件下，合金的成分、温度和组织之间关系的图形。
固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。
金属化合物：合金组元之间发生相互作用而生成的晶格类型和性能不同于任一组元的物质。
铁素体：碳溶于α-Fe中形成的固溶体。
奥氏体：碳溶于γ-Fe中形成的固溶体。
渗碳体：铁与碳形成的金属化合物Fe3C。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的两相混合物。
莱氏体：奥氏体和渗碳体组成的两相混合物。
Fe3CⅠ： 从液体金属中直接结晶出的渗碳体称为一次渗碳体.
Fe3CⅡ：从奥氏体中析出的渗碳体称为二此渗碳体.
Fe3CⅢ：由铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体.
亚共析钢:含碳量为0.028G─2.11G之间的室温组织为F+P的钢.
共析钢: 含碳量为0.77G、室温组织为P的钢.
过共析钢:含碳量大于0.77G、室温组织为P+ Fe3CⅡ的钢。
2.8根据简化的铁碳合金相图，描绘Wc=0.77G、Wc1.5G、WC=3.5G、WC=4.3、的铁碳合金，从高温液态缓冷至室温时的组织转变过程。
2.9根据简化的铁碳合金相图计算：
（1）室温下，WC=0.45G的亚共析钢中铁素体和珠光体各占多少？
因为F(0.45-0)=(100%-F)(0.77-0.45)
所以F=0.32?100%?41.6%;P?58.4% 0.77
（2）室温下，共析钢中铁素体和渗碳体各占多少？
因为F(0.77-0)=(100%-F)(6.69-0.77) 所以F?6.69?0.77?100%?88.5%;Fe3C?11.59% 6.69
（3）铁碳合金中，Fe3CⅡ、Fe3CⅢ、的最大百分含量是多少？
因为Fe3CⅡmax(6.69-2.11)=(100%- Fe3CⅡmax)(2.11-0.77)
所以Fe3CⅡmax=2.11?0.771.34?100%??100%?22.64% 6.69?0.775.92
0..326% 6.69因为Fe3CⅢmax(6.69-0.218)=(100%- Fe3CⅢmax)(0.0218-0) 所以Fe3CⅢmax=
2.10从仓库找出一根积压的钢材，经金相分析后发现其组织为珠光体加铁素体，其中铁素体占80G，问此钢材的含碳量大约是多少?
因为80%(Wc-0)=20%(0.77-Wc)
所以Wc=20%?0.77?0.154%（为15钢）
2.11对某碳钢进行金相分析，发现其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93G。问此钢含碳大约是多少?
因为93%(Wc-0.77)=7%(6.69-Wc)
所以Wc=1.18%（为T12钢）
2.12对某退火碳钢进行金相分析，发现其组织为铁素体+粒状渗碳体，其中粒状渗碳体占18G。问此钢的含碳量大约是多少?
因为82%（Wc-0）=18%(6.69-Wc)
(100%-18%)=82%
所以Wc=1.204%（为T12钢）
(1)珠光体：退火。
(2) 托氏体+索氏体：正火。
(3) 下贝氏体：等温淬火。
(4) 回火索氏体：淬火+高温回火。
(5) 马氏体+残余奥氏体：淬火。
3.1有一批直经为5mm的共析钢制成的销子，采用什么热处理方法可得到下列组织：
3.2下列钢件应采用什么退火方法，并说明退火的目的。
(1)亚共析钢 (Wc=0.35G)
铸造齿轮：去应力退火；消除应力。
(2)锻造后产生过热组织(晶粒粗大)的亚共析钢(Wc=0.6G)锻造毛坯：完全退火；细化晶粒。
(3)具有片状渗碳体的钢坯(Wc=1.2G)：球化退火；使Fe3C球化，降低HBS，提高切削加工性。
3.3 Wc=1.2G的过共析钢正火的目的是什么?如何选择加热温度?
答消除网状Fe3CⅡ，为球化退作组织准备，提高力学性能；ACCM+30―50℃。
3.4 有一批Wc=0.45G的碳钢齿轮，其制造工艺为：圆钢下料→锻造→退火→车削加工→淬火→回火→铣齿→表面淬火。说明各热处理工序的名称和作用。
答：(1)退火：完全退火；降低HBS，提高切削加工性能，细化晶粒，均匀组织。
(2)淬火+回火：调质；提高综合性能。
(3)齿面淬火：表面淬火；提高HRC和耐磨性。
某柴油机凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度(HRC&50),而心部具有良好的韧性(Ak&40J).原来用Wc=0.45G的碳钢调质，再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火。现因库存钢材用完，拟用Wc=0.15G的碳钢代替。试说明：
(1) 原Wc=0.45G钢的各热处理工序的作用。
(2) 改用Wc=0.15G钢后，仍按原热处理工序进行，能否满足性能要求?为什么?
(3) 改用Wc=0.15G钢后，采用何种热处理工艺能达到所要求的性能?
答：(1) 调质：提高心部综合力学性能；
高频淬火+低温回火：提高HRC、耐磨性，降低脆性，保证要求的硬度值。
(2) 不能。因为含碳量为0.15G淬不硬，表面硬度不足，耐磨性不够。
渗碳+淬火+低温回火。
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