金属材料基本知识Word格式.docx
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16.细晶强化有什么特点?
17.铸锭组织中的柱状晶粒区力学性能不理想,但为什么有的工件有意要求柱状晶粒组织?
18.什么叫合金相图?
有什么应用意义?
19.关于常用的铁碳合金相图,以下廉说法哪种正确?
(1)铁—碳两组元组成的全部合金相图;
(2)是实用意义的Fe-Fe3C这一部分相图;
(3)Fe和Fe3C、Fe3C和Fe系列铁碳合金相图。
20.什么叫同素异晶转变?
试以纯铁为例作说明。
21.铁碳合金中有哪些基本组织?
哪些是基本相组织?
分析T12钢ωC=1.2%冷却时的基本组织转变。
22.默绘Fe-Fe3C相图(简化),说明图中特性点、线的含义,并填写各相区域组织组成物。
Fe—Fe3C相图中特性点的含义
特性点
温度℃
成分
含义
A
1538
纯铁的熔点
C
1148
4.3
共晶点
D
~1227
6.69
渗碳体熔点
E
2.11
碳在γ-Fe中的最大溶解度
G
912
纯铁的同素异晶转变点
P
727
0.0218
碳在α-Fe中的最大溶解度
S
0.77
共析点
Q
600
0.008
碳在α-Fe中的溶解度
Fe—Fe3C相图中特性线的含义
特性线
ACD线
铁碳合金的液相线
AECF线
铁碳合金的固相线
ECF线
共晶线
PSK线
共析线
,又称
线
ES线
碳在γ-Fe中的溶解度曲线,又称
GS线
铁素体——奥氏体转变线,又称
PQ线
碳在α-Fe中的溶解度曲线
23.试以珠光体和莱氏体的形成为例说明共析转变和共晶转变。
24.铁碳合金根据碳含量和室温组织不同,分为哪三类?
其含碳量和组织各有什么不同?
答:
铁碳合金根据碳含量和室温组织不同,分为:
工业纯铁、钢和白口铸铁等三类。
工业纯铁的含碳量小于等于0.0218%,室温组织为F;
钢的含碳量0.0218%<
ωc<
2.11%,室温组织分别为:
F+P,P,P+Fe3C;
白口铸铁的含碳量2.11%<
6.69%,室温组织分别为:
P+Fe3C+Ld,Ld,Ld+Fe3C
25.为什么锻造和热轧时,一般钢材均加热到1000℃~1250℃范围?
26.为什么形状复杂的冲压件和铆钉等冷塑性变形加工的工件多用低碳钢,而工、模具用高碳钢?
27.铁碳合金一般随碳含量的增加而强度、硬度提高,为什么ωC>
2.11%后的性能降低,成为难于切削和压力加工的脆性材料——白口铁?
28.简述金属腐蚀的分类和腐蚀原因。
29.影响金属腐蚀的原因有哪些?
30.哪些因素可能形成船舶的腐蚀?
地下和水下管道、闸门主要形成何类腐蚀?
31.简述金属腐蚀的防护途径,并各举例说明。
32.盛硫酸的不锈钢容器可采用阳极保护防腐蚀,若是盛放盐酸,是否还可采用阳极保护?
第二章钢的热处理
1.简述热处理的定义及其作用。
2.热处理中的相变温度A1,Ac1,Ar1各表示什么意义?
热处理中的相变温度A1表示共析转变温度;
Ac1表示实际生产时,加热不可能无限缓慢,因而其组织转变的温度也就相应比A1高;
Ar1表示实际生产时,冷却不可能无限缓慢,因而其组织转变的温度也就相应比A1低。
3.什么叫过冷奥氏体?
过冷奥氏体等温转变曲线为什么又称C曲线?
C曲线的“鼻尖”有什么意义?
冷却至A1以下而尚不及转变的奥氏体,处于不稳定的过冷状态,这种不稳定的过冷状态奥氏体称为“过冷奥氏体”。
过冷奥氏体等温转变曲线,因其形状似英文字母C,故又称C曲线。
C曲线的“鼻尖”部位,过冷奥氏体等温转变的孕育期最短,转变速度最快,也即在此温度时,过冷奥氏体最不稳定。
4.简述共析钢过冷奥氏体在A1~Ms温度之间,不同温度等温转变的产物及性能。
共析钢过冷奥氏体在A1~Ms温度之间等温转变产物组织和性能为:
(1)珠光体型转变——高温转变(A1~550℃)
A1~650珠光体<
25HRC
650℃~600℃细珠光体(索氏体S)25HRC~30HRC
600℃~550℃极细珠光体(托氏体T)35HRC~40HRC
(2)贝氏体型转变——中温转变(550℃~Ms)
550℃~350℃平行条状铁素体上分布细微渗碳体40HRC~45HRC
350℃~Ms针状铁素体分布极细小碳化物50HRC~55HRC
5.什么是马氏体?
是否所有马氏体的性能(特别是硬度)都相同?
为什么?
6.正火与退火有什么区别?
什么情况下正火可以代替退火?
正火与退火的区别在于:
正火的冷却速度比退火稍快,组织较细,强度硬度稍有提高。
对于性能要求不高的普通结构钢工件和形状复杂、大型工件的淬火易变形开裂,可用正火代替退火。
7.什么是淬火?
对淬火的冷却速度有什么要求?
8.淬火后的组织有什么特点?
不同温度的回火组织是什么,有何性能特点?
9.什么是“调质处理”?
淬火后再进行高温回火的复合热处理工艺,称为“调质处理”。
10.为什么工件淬火后会产生变形或开裂?
如何防止淬火变形和开裂?
11.淬硬性、淬透性有什么区别?
影响淬透性的因素是什么?
淬硬性是钢在理想条件下淬火硬化所能达到的最高硬度。
淬透性是指在规定条件下,决定钢淬硬深度和硬度分布的特性。
影响淬透性的主要因素是:
化学成分,奥氏体化的温度的保温时间等。
12.通常说的“低碳钢淬火也没用”是什么意思,能否作出科学解释?
13.为什么过共析钢的正火温度和淬火温度不同?
14.理想的淬火介质冷却特点是什么?
常用的淬火介质的冷却特点又如何?
15.为什么齿轮、凸轮轴、活塞销等承受冲击和交变载荷的机械零件要进行表面热处理?
16.感应加热表面淬火的原因是什么?
一般讲,频率高加热深度应该大还是小?
17.碳氮共渗的共渗层与单独渗碳层或渗氮层比较有何特点?
18.两个20钢的形状、尺寸相同的工件,一个进行高频感应淬火,一个进行渗碳淬火。
试用最简单的方法进行区别。
19.形状复杂、变形量大的低碳钢薄壁工件,常要进行多次冲压才能完成成形,在每次冲压后通常要进行什么热处理?
思考题:
回火与再结晶退火、去应力退火有什么区别?
1.热处理的目的不同:
回火的目的是稳定组织,消除内应力,调整硬度和提高塑性、韧性;
再结晶退火、去应力退火的目的是消除残余应力,减小变形,稳定尺寸。
2.热处理的材料不同:
回火的材料是已经淬火后的钢材;
再结晶退火、去应力退火的材料是一般的钢材。
3.加热温度不同:
回火的加热温度,根据冷却后要求的组织不同,加热温度在150℃~650℃之间;
再结晶退火、去应力退火的加热温度一般为500℃~650℃.
4.冷却方式不同:
回火的冷却方式没有具体要求,只是冷却到室温;
再结晶退火、去应力退火的冷却方式是缓冷。
5.热处理后的组织不同:
回火后依回火的温度不同,得到的组织是回火索氏体、回火托氏体和回火马氏体;
再结晶退火、去应力退火后的组织是平衡组织。
整体热处理的淬火与表面淬火的工件未淬透有什么区别?
整体热处理的淬火是将工件加热到AC3(亚共析钢)或AC1(共析钢和过共析钢)以上温度,保温后快速冷却。
由于冷却时,工件的内外冷却速度不同,表面的冷却速度快而心部的冷却速度低。
当冷却速度小于临界冷却速度时,与转变曲线相交,不能获得马氏体组织,因此工件不能淬透;
表面淬火是通过快速加热,使钢件表面层奥氏体化,然后迅速冷却。
由于是快速加热,工件的心部没有达到组织转变的加热温度,也就是不能获得奥氏体组织,所以冷却后不能得到马氏体组织,因此工件不能淬透。
第三章碳钢
1.碳钢中的常存元素有哪些?
在钢中起什么作用?
碳钢中的常存元素有铁、碳、硅、锰、硫和磷等。
铁和碳是碳钢的主要组成元素。
(1)硅和锰——有益元素
作用:
锰作为脱氧剂,与硫形成MnS,固溶强化;
硅作为脱氧剂,固溶强化;
(2)硫和磷——有害元素
危害:
硫与铁形成低熔点的FeS,使钢产生热脆;
磷使钢产生冷脆。
2.Q195、Q235B、Q255B、08F、45、65、ZG25、ZG200-400表示什么含义?
Q195表示最低屈服点为195MPa、质量D级的碳素结构钢;
Q235B表示最低屈服点为235MPa、质量B级的碳素结构钢;
Q255B表示最低屈服点为255MPa、质量B级的碳素结构钢;
08F表示平均含碳量为0.08%、脱氧程度为沸腾的优质碳素结构钢;
45表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢;
65表示平均含碳量为0.65%的优质碳素结构钢;
ZG25表示平均含碳量为0.25%的铸钢;
ZG200-400表示最低屈服强度为200MPa、最低抗拉强度为400MPa的铸钢;
3.现有08F、45、65三种优质碳素结构钢,欲制造仪表板、汽车弹簧、变速箱传动轴等,如何选材?
4.ZG25、ZG200-400表示什么意义?
5.合金钢中常加入的合金元素有哪些?
主要起什么作用?
6.为什么合金钢的淬透性比碳钢高?
7.请写出下列合金钢的碳含量、合金元素含量和主要用途及热处理要求:
40Cr、20CrMnTi、60Si2Mn、GCr19、Cr12MoV、9SiCr、6-5-4-2。
8.现有2Cr13、1Cr17Mo、2Cr18Ni9三种不锈钢,分别用于制造抗磁化工仪表、食品机械加热釜和汽轮机叶片,如何选材?
9.医疗器械常用的18-8不锈钢属什么类型不锈钢?
举出两种常用的确良8-8不锈钢钢号并指出其含碳量和合金元素含量。
10.什么叫“水韧处理”,主要用于何种合金钢?
11.白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁,在组织上有什么不同特点?
12.解释HT-250、KTZ400-05、QT500-5、RuT420的意义。
HT-250表示最低抗拉强度为250MPa的灰口铸铁;
KTZ400-05表示最低抗拉强度为400MPa、最低断后伸长率为5%的珠光体基体可锻铸铁;
QT500-5表示最低抗拉强度为500MPa、最低断后伸长率为5%的球墨铸铁;
RuT420表示最低抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁;
13.球墨铸铁中加入孕育剂起什么作用?
14.为什么电解铜又称紫铜?
T1和T3相比,哪种工业纯铜的纯度高?
15.H68、HPb61-1表示什么合金?
主要合金含量是多少?
H68是黄铜,表示含铜量约68%,余量为锌的普通黄铜;
HPb61-1表示特殊黄铜,表示平均含铜量为61%,含铅量约1%,平均含锌量为38%的铅黄铜。
16.QSn4-3、ZCuAl10Fe3、QBe、ZCuPb30表示什么合金?
主要合金元素含量是多少?
有何性能特点?
QSn4-3表示平均含锡量为4%,其他元素(锌)含量约为3%,余量为铜的锡青铜;
ZCuAl10Fe3表示平均含锡量为10%,铁含量约为3%,余量为铜的铸造铝青铜;
QBe表示含铍量小于1.5%,余量为铜的铍青铜;
ZCuPb30表示平均含铅为30%,余量为铜的铸造铅青铜。
17.现有工业纯铝L1、L4和高纯铝LG1、LG4各两种,试分别比较其纯度高低。
18.常说的“硅铝明”是什么合金?
有何性能特点和主要用途?
19.形变铝合金包括哪几类?
航空发动机活塞、飞机大梁、飞机蒙皮应选哪类铝合金?
20.对滑动轴承合金材料有什么性能要求?
常用滑动轴承材料有哪两类组织?
21.常用的滑动轴承合金有哪些?
高速大型机床主轴轴承和高速柴油机轴承选用哪些轴承合金?
22.什么叫粉末冶金和粉末冶金材料?
23.粉末冶金的特点有哪些?
24.硬质合金有哪些性能特点?
常用硬质合金有哪几类?
25.为什么硬质合金轴承材料有“自动润滑作用”?
补充题:
ZL401、LF21、ZChSnSb12-4、ZChPbSb16-16-2、YG6X、YG11C、YT14各表示什么合金?
ZL401表示顺序号为01的铝锌系铸造铝合金;
LF21表示顺序号为21的防锈铝合金;
ZChSnSb12-4表示含锑量约为12%、含铜量约为4%、余量为锡的锡基铸造轴承合金;
ZChPbSb16-16-2表示含锑量约为16%、含锡量约为16%、含铜量约为2%、余量为铅的铅基铸造轴承合金;
YG6X表示含钴量约为6%,余量为碳化钨的细颗粒钨钴类硬质合金;
YG11C表示含钴量约为11%,余量为碳化钨的粗颗粒钨钴类硬质合金;
YT14表示含碳化钛量约为14%,余量为碳化钨和钴的钨钛钴类硬质合金;
第五章铸造
1.铸造生产的特点是什么?
铸造生产具有能够生产形状复杂的毛坯,特别是内腔形状复杂的毛坯;
适应性广可节省金属材料和机械加工的工作量;
生产成本较低的优点。
但铸造生产存在着工序复杂,铸件容易产生缺陷,废品率较高,铸件的力学性能低于锻件,劳动条件较差等问题。
2.简述砂型铸造的生产过程。
砂型铸造的生产过程是:
制造模样、芯盒,配制型砂、芯砂,造型和造芯,烘干、合箱,熔炼金属、浇注,落砂,清理与检验等。
3.型砂、芯砂应具有哪些性能?
型砂、芯砂应具有的性能:
(1)强度;
(2)透气性;
(3)可塑性;
(4)耐火性;
(5)退让性。
4.为什么对芯砂的要求高于型砂?
有哪些粘结剂可配制芯砂?
型芯在浇注时,四周被液态金属包围,故要求芯砂性能要比型砂高。
常用的粘结剂有陶土、膨润土、油类、合脂、树脂和水玻璃等。
5.模样的形状、尺寸与铸件是否一样?
制造模样时,在零件图样
上加了哪些参数?
模样的形状与铸件相似,其尺寸要大于铸件。
因为金属在冷却时必须收缩,模样应具有足够的强度和刚度,以及与铸件相适应的表面粗糙度和尺寸精度。
制造模样时,在零件图样上加了:
、金属收缩量、加工余量、起模斜度和铸造圆角等参数?
6.手工造型方法有哪几种?
手工造型常用的方法有:
(1)整模造型;
(2)分模造型;
(3)挖砂造型;
(4)活块造型;
(5)刮板造型;
(6)组芯造型;
(7)地坑造型。
7.机器造型的实质是什么?
紧砂与起模有哪些方式?
机器造型的实质是用机器代替了手工紧砂和起模。
(1)紧砂方法有:
压式、震击式、震压、抛砂和射压式紧实法;
(2)起模方法有:
顶箱起模、漏模起模和翻转起模。
8.浇注系统有哪几部分组成?
其主要作用是什么?
浇注系统有外浇口、直浇道、横浇道和内浇道等部分组成。
其作用
(1)外浇口——承受金属液,挡渣;
(2)直浇道——产生充填压力;
(3)横浇道——分配金属液和挡渣;
(4)内浇道——控制金属液的速度。
9.冒口的作用是什么?
其设置的原则是什么?
冒口的作用是补缩、排气和除渣。
冒口设置于铸件的顶部或“热节”处。
10.何为铸造工艺图?
砂型铸造工艺图包括哪些主要内容?
铸造图是用规定的工艺符号或文字绘在零件图样上,或另绘工艺图样,表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施(冷铁、保温衬板)等的图样。
11.如何铸造一个空心的圆球?
12.何为浇注位置?
浇注时,铸件在铸型中所处的位置。
13.何为分型面?
制造铸型时,为便于取出模样,将铸型做成几部分,其结合面称为分型面。
14.在你的学习、实习和生活环境中,举出几个砂型铸造的零件,找出其分型面和内浇道、冒口的位置。
15.区别下列名词(术语)的概念。
铸件与零件、模样与型腔、芯头与芯座、分型面与分模面、起模斜度与拔模斜度、浇注位置与浇道位置、型砂与砂型、出气口与冒口、砂眼与渣眼、气孔与出气孔、浇不足与冷隔。
用铸造方法获得的产品称铸件;
模样用来形成砂型的型腔;
芯头是形成铸型的内部轮廓,芯座是支承芯头的部分;
分型面是铸型的结合面,分模面是模样的结合面;
起模斜度是平行于起模方向的斜度;
浇注位置是指铸件在铸型中的位置,浇道位置是指铸件在铸型中的位置;
型砂是形成铸型的材料,砂型是用型砂制成的铸型;
出气口是铸型中用于排气,冒口具有补缩、排气和除渣作用;
砂眼是型砂的性能不好造成的缺陷;
气孔是铸件的缺陷,出气孔是铸型中设置的部分;
浇不足是由于合金的流动性不好造成的铸件缺陷
16.合金的铸造性能有哪些?
其影响因素是什么?
合金的铸造性能有:
合金的流动性、收缩和偏析等。
其影响的因素是合金的成分、浇注温度和铸型的结构特征。
17.为什么铸铁的收缩率比铸钢小?
铸铁和铸钢的收缩都分三个阶段吗?
18.熔炼合金时,有哪几种熔炼炉?
其规格是什么?
19.何谓冲天炉?
其大致结构如何?
20.冲天炉的炉料有哪些?
其作用是什么?
21.自来水管接头是KTH100-10,铸造后为麻(斑)口铁,试分析造成的原因,并提出解决的方法。
22.何谓铸造应力?
产生的主要原因是什么?
23.现铸造铸钢ZG200-400轨道,试分析其铸造应力及变形方向。
24.生产灰铸铁件,是否其壁厚愈大,强度愈高?
25.检验铸件质量的方法有哪些?
检验的内容是什么?
26.铸件有哪些常见缺陷?
它们产生的主要原因是什么?
答:
铸件的常见缺陷有:
错箱、偏芯、变形、浇不足、缩孔、气孔、砂眼、夹杂物、冷隔、裂纹和粘砂等。
27.什么是熔模铸造?
试简述其工艺过程。
它有哪些优越性?
28.金属型铸造的主要特点是什么?
其应用如何?
29.压力铸造与金属型铸造的主要区别是什么?
压力铸造适用于何种金属?
何种产品?
30.试举出生产、生活设施中用离心铸造的产品或零件。
31.下列铸件大批量生产时,宜采用何种铸造方法?
车床床身,电子打火煤气炉喷火头,煤气罐安全阀,缝纫机头、污水管、气缸套,名人纪念铜像。
第六章锻压
1.何为塑性加工?
其特点是什么?
它有哪些加工方法?
利用金属的塑性,使其改变形状、尺寸和改善性能,获得型材、棒材、板材、线材或锻压件的加工方法,称塑性加工。
塑性加工具有:
金属的性能得到提高生产效率高;
节约金属;
生产范围广的优点。
但设备费用较高,形状简单。
塑性加工的主要生产方法有锻造、冲压、轧制、挤压和拉拔。
2.举例说明适于锻压加工的金属及零件(或毛坯)。
3.钢经过锻造后为什么能改善其力学性能?
因为钢经过锻造后,晶粒细化,并使原始铸态的缺陷(微裂纹、气孔、缩松等)压合,从而改善了金属的力学性能。
4.何谓塑性变形?
其机理是什么?
5.何为加工硬化(形变强化)?
其利、弊各是什么?
金属在塑性变形过程中,随着变形程度的增加,其强度、硬度提高,而塑性、韧度降低,这种现象称为加工硬化。
加工硬化的利是可以通过加工硬化,使金属得到强化,尤其是对热处理不能强化的金属,更为重要;
加工硬化的弊是加工硬化导致金属变形抗力增加,使金属的加工困难。
6.在室温下,可否对低碳钢和紫铜连续进行塑性加工?
7.何为再结晶?
其晶格类型是否发生变化?
将加工硬化的金属或合金,加热到一定的温度,破碎的、被拉长或压扁的晶粒,按结晶规律重新结晶,生成新的晶粒,金属的硬化组织完全消除,称为再结晶。
8.何谓冷变形加工?
何谓热变形加工?
在再结晶温度以下,对金属进行塑性变形加工,称为冷变形加工;
在再结晶温度以上,对金属进行塑性变形加工,称为热变形加工。
9.在室温下能够将铅(熔点为327℃)丝折断吗?
10.20钢在其锻造温度范围内锻打时,是否有加工硬化现象?
11.“趁热打铁”的含义是什么?
锻造工为什么忌讳打黑铁?
12.何谓纤维组织?
它是怎么形成的?
其存在的利弊是什么?
金属的热变形过程中,其内部的脆性夹杂物沿主变形方向分布,再结晶时,仍以条状或链状被保留下来。
金属纤维组织愈明显,使得金属的力学性能呈各向异性,在设计制造零件时,应充分利用纤维组织的方向性,正应力平行于流线,切应力垂直流线,流线分布与零件轮廓相符。
13.纤维组织能够清除吗?
纤维组织不能够清除。
因为纤维组织的化学稳定性强,通过热处理是不能清除的,只能通过锻压才能改变其形状与分布,所以纤维组织不能清除。
14.何谓金属的锻造性能?
金属在锻造过程中所表现出来的一系列性能,称为金属的锻造性能。
影响金属锻造性能的因素:
(一)金属的化学成分与组织对锻造性能的影响
(1)化学成分的影响
(2)组织结构的影响
(二)变形条件对锻造性能的影响
(1)变形温度
(2)变形速度(3)变形方式
15.何谓自由锻?
有哪几类?
其适用范围是什么?
利用自由锻造设备的上、下砧或一些简单的通用工具,直接使坯料变形而获得所需几何形状及内部质量的锻件。
自由锻分为手工自由锻和机器自由锻两种。
特点:
工具简单,通用性大。
但锻件精度低,生产率低,生产条件差。
适用于单件、小批生产中、小型锻件。
16.自由锻有哪些基本工序?
锻制木工斧头需要哪些基本工序?
自由锻的基本工序包括:
拔长(延伸)、镦粗、弯曲、扭转、冲孔、切割和错移等。
17.常用的自由锻设备有哪几类?
它们的规格是什么?
常用的自由锻设备有锻锤和水压机两类。
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