1、金屬材料學(xué)復(fù)習(xí)1材料科學(xué)的基礎(chǔ)知識1-1分別說明以下概念：（1）品格；為了便于描述晶體結(jié)構(gòu)，把每個原子抽象成一個點，把這些點用假 想直線連接起來，構(gòu)成空間格架。（2）晶胞；組成品格的最小幾何組成單元。（3）晶格常數(shù)；晶胞的大小和形狀可用晶胞的棱邊長度 a,b,c和棱邊夾角a , B, 丫來表示，長度為10A -10m.（4）單晶體；原子排列的位向或方式均相同的晶體。（5）多晶體；由若干個小的單晶體組成，（6）晶粒；這些小的單晶體稱晶粒（7）晶界；在多晶體中，各晶粒的位向各不相同，晶粒間的過渡區(qū)稱晶界（8） 各向異性；晶體中不同晶向上的原子排列緊密程度與不同晶面間距是不同的， 所以不同方向上原子

2、結(jié)合力也不同，晶體在不同方向上的物理，化學(xué)，力學(xué)的性能也有一定的差異，此特性稱為晶體的各向異性（9）同素異構(gòu)。少數(shù)金屬固態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)隨外界條件（如溫度、壓力）而變化的現(xiàn)象，稱為同素異 構(gòu)轉(zhuǎn)變。1-2金屬常見的晶格類型有哪幾種？體心立方晶格，面心立方晶格，密排六方 晶格1-3何謂凝固？通常把物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)的過程。何謂結(jié)晶？物質(zhì)從一種原子排列狀態(tài)（晶態(tài)或非晶態(tài)）過渡為另一種原子規(guī)則排 列狀態(tài)（晶態(tài)）的轉(zhuǎn)變過程。1-4什么是過冷度？理論結(jié)晶溫度T0與實際結(jié)晶溫度Tn的差稱過冷度。液態(tài)金 屬結(jié)晶時為什么必須過冷？ 過冷度愈大，液態(tài)和固態(tài)之間能量狀態(tài)差就愈大， 促使液體結(jié)晶的驅(qū)動力就愈大，只有當(dāng)

3、結(jié)晶的驅(qū)動力達(dá)到一定值時，結(jié)晶才能進(jìn) 行，過冷是結(jié)晶的必要條件。1-5何謂自發(fā)形核與非自發(fā)形核？自發(fā)形核：晶體核心是從液體內(nèi)部自發(fā)長出的；非自發(fā)形核：晶核依附于金屬內(nèi)存在的各種固態(tài)的雜質(zhì)微粒而生成 。它們在結(jié)晶條件上有何差別？1-6過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶后的晶粒大小有何影響？過冷度愈大，形核率和長大速度就愈大。過冷度較小時，長大速度的增加程度快于形核率；過冷度較大時，則形核率的增大程度快于長大速度。1-7 在實際生產(chǎn)中，常采用哪些措施控制晶粒大??？1）增大過冷度（如用金屬型代替砂型，如采用高溫熔化并低溫澆注）2）變質(zhì)處理（就是有意地向液態(tài)金屬中加入某些變質(zhì)劑，以細(xì)化晶粒和改善組

4、織，達(dá)到提高材料性能的目的）1-8為什么室溫下鋼的晶粒越細(xì)，強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性也越好？晶粒越細(xì)，過冷度愈大，形核率增長愈快，晶粒愈小，金屬的強(qiáng)度、硬度越高， 塑性、韌性也越好2材料的力學(xué)行為2-1工程材料是如何分類的？金屬材料：（鋼鐵材料，非鐵金屬）；非金屬材料:（高分子材料，陶瓷材料，復(fù)合材料）。2-2材料的彈性模量E的工程含義是什么？它和零件的剛度有何關(guān)系？材料受力時抵抗彈性變形的能力應(yīng)力與應(yīng)變之比，亦叫剛度。衡量材料抵抗彈性變形能力的指標(biāo)。，2-3說明以下符號的意義和單位。（1） be；材料能保持彈性變形的最大應(yīng)力6 e=Pe/Fo（MPa）（rs（T 0.2）;材料開始產(chǎn)生屈服

5、時的應(yīng)力（T s = Ps/Fo （MPa）（7 b；材料能承受最大載荷時的應(yīng)力6b =Pb /Fo （MPa ）6 ;（塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力）伸長率 。（5）巾；斷面收縮率（T-1；材料在交變應(yīng)力作用下不發(fā)生疲勞斷裂所能承受的最大應(yīng)力。a ;沖擊韌度指標(biāo)，以材料受沖擊斷裂時單位面積上所消耗的能量來表示 的。ak =Ak /F（J/mm22-4比較布氏、洛氏硬度的壓頭、載荷、測量原理與應(yīng)用X圍。1）布氏硬度：（120HBS10/1000/30表示直徑為 10mm勺鋼球在 1000kgf （9.807kN） 載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為120） HBS壓頭為淬火

6、鋼球，適用于布 氏硬度值在450以下的材料。HBWE頭為硬質(zhì)合金球，適用于布氏硬度值在 650 以下的材料。測量原理：布氏硬度試驗是以一定的載荷戶把直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后卸載 。布氏硬度值與抗拉強(qiáng)度 的關(guān)系6b =0.36HB。適用X圍：HBSg用于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼與鑄鐵、 有色合金等硬度小于450HB的較軟金屬；HBWS用于測量硬度值在650HB以下的 材料。特點：測出硬度值準(zhǔn)確、可靠；壓痕大，不宜成品檢驗；測量過程速度慢 2）洛氏硬度：（60HR做字：硬度值HR洛氏硬度C:標(biāo)尺）HRAffl于測量高硬 度材料，如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。HREf

7、fi于測量低硬度材料，如有色金屬 和退火、正火鋼等。HRCW于測量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。測量原 理：洛氏硬度試驗是用一定的載荷將規(guī)定的鋼球或顫角為120的金剛石圓錐體壓入試樣表面，根據(jù)壓痕的深度在洛氏硬度計上直接讀出其硬度值。特點：試驗簡便、方便。壓痕小，適用成檢。測出硬度值不很準(zhǔn)確2-5金屬塑性變形的主要方式是什么？解釋其含義1）單晶體塑性變形方式滑移：晶體在切應(yīng)力的作用下，一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向） 相對于另一部分產(chǎn)生運動。李生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分對應(yīng)于一定的晶面（乎晶面）產(chǎn)生一定角度 的切變。多晶體的塑性變形：晶界影響；兩個晶粒構(gòu)成的試樣來進(jìn)行拉

8、伸試驗2-6塑性變形使金屬的組織與性能發(fā)生哪些變化？1）晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性2）織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生（出現(xiàn)纖維狀組織；產(chǎn)生“織構(gòu)”和各向異性）3）位錯密度增加，產(chǎn)生冷變形強(qiáng)化 形變強(qiáng)化（加工硬化或冷作硬化）2-7什么是冷變形強(qiáng)化（加工硬化現(xiàn)象）？指出產(chǎn)生的原因與消除的措施。隨塑性變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱為冷變形強(qiáng)化。原因：位錯密度增加。措施：加熱2-8說明冷加工后的金屬在回復(fù)與再結(jié)晶兩個階段中組織與性能變化的特點?；貜?fù)：當(dāng)冷變形金屬的加熱溫度不太高時， 內(nèi)部原子活動能力尚不強(qiáng)，只能作短距離擴(kuò)散，通過空位和間隙原子結(jié)合、異號刃型位錯的結(jié)合使晶格缺

9、陷數(shù)目明顯 減少，但晶粒大小和形狀無明顯變化。 金屬的強(qiáng)度，硬度和塑性等力學(xué)性能變化 不大，但會使殘余內(nèi)應(yīng)力和電阻顯著下降，抗蝕性得到改善。再結(jié)晶：位錯等晶體缺陷大大減少，金屬的顯微組織發(fā)生徹底改變，金屬的強(qiáng)度, 硬度顯著下降，塑性，韌性大大提高，冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象消失，殘余內(nèi)應(yīng)力也完全 消除。3二元合金與相變基礎(chǔ)知識3-1什么是合金？什么是相？固態(tài)合金中的相是如何分類的？相與顯微組織有何區(qū)別和聯(lián)系？合金：由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素和非金屬元素組成的具有金屬 性質(zhì)的物質(zhì)。相：合金中化學(xué)成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同，并有界面均勻組成部分叫做相。3-2什么是固溶體？說明固溶體與金屬化合物的晶體結(jié)

10、構(gòu)特點并指出二者在性能上的差異。固溶體：有些合金組元在凝固后溶質(zhì)原子溶入溶劑品格而形成的單一均勻的品 體稱為固溶體。3-3什么是相圖？什么是共晶反應(yīng)？什么是共析反應(yīng)？它們各有何特點？試寫 出相應(yīng)的反應(yīng)通式。相圖：又稱為平衡圖或狀態(tài)圖，是表明合金系中不同成分的合金在不同溫度下所存在的相以與相與相之間關(guān)系的圖形。共晶反應(yīng)：指在一定的溫度下，一定成分的液體同時結(jié)晶出兩種一定成分的固相的反應(yīng)(Lc a d+ 0 e)共析反應(yīng) ：一個固相對另兩個或兩個以上的固相同時過飽和，兩相或多相同時由過飽和相中析出的反應(yīng)。3-4默繪Fe-Fe3c相圖，并填出各區(qū)組織，標(biāo)明重要的點、線、成份與溫度。圖中組元碳的質(zhì)量分

11、數(shù)為什么只研究到6.69%?3-5解釋以下名詞：(1)鐵素體(F);碳在a -Fe中形成的間隙固溶體稱鐵素體(2)奧氏體(A);碳在丫 -Fe中形成的間隙固溶體稱奧氏體滲碳體；按亞穩(wěn)定平衡系統(tǒng)凝固和冷卻轉(zhuǎn)變時析出的Fe3c型碳化物。(滲碳體的分子式為Fe3c它是一種具有復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)的間隙化合物。它的含碳量為 6.69 %)(4)珠光體(P);反應(yīng)產(chǎn)物是鐵素體(F)和滲碳體(Fe3。組成的共析 混合物。(5)萊氏體：反應(yīng)產(chǎn)物是奧氏體和滲碳體所組成的共晶混合物。 3-6指出鐵素體、奧氏體、滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的特點。3-7簡述Fe-Fe3c相圖中共晶轉(zhuǎn)變與共析轉(zhuǎn)變，寫出轉(zhuǎn)變式，標(biāo)出反應(yīng)溫度與

12、反應(yīng)前后各相的含碳量。3-8鋼與白口鑄鐵在成分上的界限是多少？碳鋼按室溫下的組織如何分類？寫 出各類碳鋼的室溫平衡組織。3-9說明含碳量對鋼與白口鑄鐵力學(xué)性能的影響。3-10為什么鑄件常選用靠近共晶成份的合金生產(chǎn)，壓力加工件則選用單相固溶 體成份的合金生產(chǎn)？3-11 C曲線分為幾個轉(zhuǎn)變區(qū)？合金影響 C曲線規(guī)律如何？3-12索氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體是什么？馬氏體有幾種形態(tài)？由什么因素決定的？4材料的改性4-1何謂熱處理？其主要環(huán)節(jié)是什么？固態(tài)金屬材料通過適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，改變材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)， 從而改善材料性能的一種工藝方法。（熱處理：滲碳、淬火、回火等）4-2 試述 A、A

13、、Am、與 Ac1、Ac3、Accm和 Ar1、Ar3、Arcm的意義。4-3解釋下列名詞退火：將鋼加熱到預(yù)定溫度，保溫一定時間后緩慢冷卻 （通常隨爐冷卻），得 接近于平衡組織的熱處理工藝。 完全退火：將鋼加熱到Ac3以上3050C, 保溫一定時間后隨爐冷卻到500C以下，出爐空冷的熱處理工藝。球化退火：將鋼加熱到Ac1以上1030C,保溫較長時間后以極其緩慢速度 冷卻到600c以下，再出爐空冷的熱處理工藝正火：是將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（共析和過共析鋼）以上3050C, 保溫適當(dāng)時間后在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。淬火：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上3050 C ,經(jīng)過保溫后在冷

14、卻介質(zhì)中迅速 冷卻的熱處理工藝?；鼗穑喊汛慊鹆慵匦录訜岬降陀?Ac1的某一溫度，適當(dāng)保溫后，冷卻到室溫 的熱處理工藝。4-4退火、正火、淬火的目的是什么？并畫出工藝曲線。退火目的：（1）降低硬度，改善切削加工性能。適合加工的硬度為170-250HB。（2）消除殘余應(yīng)力，防止加工中變形。（3）細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。正火目的：（1）作為最終熱處理（2）用來調(diào)整硬度（3）消除網(wǎng)狀二次滲碳體淬火的目的：強(qiáng)化鋼件，提高硬度和耐磨性，提高鋼的力學(xué)性能。4-5四種常用的淬火方法是什么？用示意圖表示。1）單介質(zhì)淬火：水、油冷2）雙介質(zhì)淬火：水冷+油冷3）分級淬火： Ms鹽浴中保溫+空冷4）等溫淬

15、火：（在鹽、堿浴中） - 下B4-6何謂淬火臨界冷卻溫度、淬透性和淬硬性？它們主要受哪些因素影響？4-7為什么亞共析碳鋼的正常淬火加熱溫度為 Ac3 + （3050） C,而共析和過 共析碳鋼的正常淬火加熱溫度為 Ac1 + （3050） C?4-8對過共析碳鋼零件，何種情況下采用正火？何時采用球化退火？4-9指出下列鋼件坯料按含碳量分類的名稱、正火的主要目的、工序地位與正 火后的組織：（1） 20鋼齒輪；（2） T12鋼錘刀；（3）性能要求不高的45鋼小軸；4-10簡述回火的分類、目的、組織性能與其應(yīng)用X圍。低溫回火（ 150250 C）組織：回火馬氏體（過飽和F +薄片狀Fe2.4C ）,

16、 硬度為5564HRCS用：刃具、量具、模具、滾動軸承與滲碳、表面淬火的零件。中溫回火（350 500C）組織：回火托氏體（F +細(xì)粒狀Fe3C ）,硬度為35-45HRC適應(yīng)：各種彈簧和鍛模等。高溫回火（500650C）組織：回火索氏體（等軸狀 F +粒狀Fe3C）,硬度為25 35HRC適應(yīng)：各種重要的零件，連桿、曲軸、齒輪和主軸等。回火的目的：（1）消除或降低內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂。（2）穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸和形狀，保證零件使用精度和性能。（3）調(diào)整零件的強(qiáng)度、硬度，獲得所需要的韌性和塑性。4-11比較表面淬火與常用化學(xué)熱處理方法滲碳、氮化的異同點。化學(xué)熱處理；將工件置于活性介質(zhì)中保溫，使

17、一種或幾種元素滲入表層，以改變 其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。滲碳；將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫 使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處理工藝。2）滲氮（氮化處理）；是在一定溫度下（ 股在Ac1溫度下）使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝。4-12鋼滲碳后還要進(jìn)行何種熱處理？處理前后表層與心部組織各有何不同?4-13什么叫時效強(qiáng)化現(xiàn)象？ 5金屬材料5-1何謂碳鋼？ S、P元素對碳鋼質(zhì)量有何影響？除鐵、碳元素之外，還含有少量的鈕、硅、硫、磷等雜質(zhì)元素。5-2何謂合金鋼？它與碳鋼相比有哪些優(yōu)缺點？在碳鋼的基礎(chǔ)上，特意加入某些合金元素而得到的鋼種。5-3簡述合金元素對合金鋼的主要影響和作用規(guī)律。5-4

18、識別下列牌號指出下列鋼中表達(dá)含義與用途：Q23& 08F, 45, T10A, HT150, GCr15 , QT400-18, KTH350-10 。5-5接合金鋼的編號規(guī)則指出下列鋼中各元素平均含量與類別名稱與用途。W18Cr4V, 3Cr2W8V, 5CrMnMo, GCr15, 42CrMo, 60Si2CrVA, 20MnTiB 。5-6合金工具鋼 W18Cr4替火、回火溫度？熱處理有何特點？5-7用表格形式簡明指出下列牌號屬于哪一類鋼（如低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼），其合金元素的大致含量，并寫出其預(yù)備熱處理、最終 熱處理工藝方法與相應(yīng)組織（不必表明加熱溫度和冷卻介質(zhì)）與用途。Q345、20CrMnTi、60Si2Mn 9SiCr、GCr15 3CU3、0CU8Ni9Ti、40Cr。5-8說