考试时间 5月2日上午3, 4节
考试复习题
1. 画出常见的金属晶体三种晶格, 在每种晶格中画出一个密排方向和一个密排面, 写出晶向指数和晶面指数。
2. 金属根据溶质原子位置分类的固溶体的基本类型, 简述固溶强化的基本原理。
3．何谓金属间化物, 其性能特点如何?
4. 何谓金属的金相组织, 一般的金相组织的组成是什么?
5. 画出完整的铁-碳(
6.69%) 平衡相图, 写出铁素体、钢、铸铁的成分范围。
6．普通碳钢和合金钢相比, 工程使用性能上存在哪些不足?
7 .简述单晶体材料塑性变形的两种( 滑移、孪生) 机理, 画出孪晶结构示意图。
8.简述金属在塑性变形过程中的组织结构变化, 如何消除变形组织而形成均匀等轴组织?
9.简述钢的退火处理种类及作用, 正火处理作用。
10.简述钢的淬火处理目的和回火处理目的。
11．描述钢淬火形成马氏体后, 在随后的回火过程中, 随回火温度增加钢的组织转变结果。
12.如何提高钢的淬透性?
13.简述渗碳钢的用途和热处理组织。
14.简述铝合金固溶和时效处理的作用和目的, 简述第二相弥散强化机理。
15. 简述钛的性能特点、晶体结构和本课程中描述的钛合金的种类和用途。
16. 简述简单硅铝明系铸造铝合金变质处理的目的和方法。
17. 简述不锈钢成分组成及各组分作用。
18. 什么是热塑性塑料, 什么是热固性塑料?
19. 简述陶瓷的生产过程及制造质量评价指标。
20. 简述树脂基碳纤维增强复合材料的复合原则。
21. 画出双金属片温度开关( 常闭) 简图, 说明工作原理。
22. 简述低碳钢无宏观缺陷的光滑拉伸试样断口形貌和形成原因。
2. 金属根据溶质原子位置分类的固溶体的基本类型, 简述固溶强化的基本原理。
答: 金属根据溶质原子位置分类的固溶体的基本类型为置换固溶体和间隙固溶体, 置换固溶体中溶质原子部分取代溶剂原子位置形成的固溶体; 溶质原子进入溶剂原子的晶格间隙形成间隙固溶体。
固溶体中溶质原子的存在, 形成晶格畸变, 造成位错运动阻力增加, 强化的结果为固溶体的强度提高, 溶质原子的比例提高, 强化效果提高。
3．何谓金属间化物, 其性能特点如何?
答: 金属与金属、金属与准金属形成的化合物。
金属间化物的结构不同于组成它的组员结构, 一般由离子键和共价键方式连接。
具有高硬度、高熔点、低韧性等性能特点。
4. 何谓金属的金相组织, 一般的金相组织的组成是什么?
答: 将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光, 然后用侵蚀剂侵蚀, 即获得一块金相样品。
在金相显微镜下观察, 能够看到金属材料内部的微观形貌。
这种微观形貌称做显微组织(简称组织)。
组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成。
5. 画出完整的铁-碳(
6.69%) 平衡相图, 写出铁素体、钢、铸铁的成分范围。
0-0.0218 铁素体( 铁) 0.0218-2.11 钢 2.11-6.69 铸铁
6．普通碳钢和合金钢相比, 工程使用性能上存在哪些不足?
答: 碳钢的在性能上主要有以下几方面的不足:
(1) 淬透性低一般情况下, 碳钢水淬的最大淬透直径只有10 mm～20
mm。
(2) 强度和屈强比较低如普通碳钢Q235钢的σs为235 MPa, 而低合金结构钢Q345( 16Mn) 的σs则为360 MPa以上。
40钢的σs /σb仅为0.43, 而合金钢35CrNi3Mo的σs /σb高达0.74。
(3) 回火稳定性差碳钢在进行调质处理时, 为了保证较高的强度需采用较低的回火温度, 这样钢的韧性就偏低; 为了保证较好的韧性, 采用高的回火温度时强度又偏低, 因此碳钢的综合机械性能水平不高。
(4) 不能满足特殊性能的要求碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差, 不能满足特殊使用性能的需求。
7 .简述单晶体材料塑性变形的两种( 滑移、孪生) 机理, 画出孪晶结构示意图。
答: 滑移特点:
( 1) 滑移只能在切应力作用下才会发生, 不同金属产生滑移的最小切应力(称滑移临界切应力)大小不同。
钨、钼、铁的滑移临界切应力比铜、铝的要大。
( 2) 滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。
滑移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动,而是经过位错的运动来实现的。
( 3) 由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间距的变形量, 因此晶体发生的总变形量一定是这个方向上的原子间距的整数倍。
( 4) 滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面(密排面)和其上密度最大的晶向(密排方向)进行。
2. 孪生
在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)发生切变的变形过程称孪生。
孪生只在滑移很难进行的情况下才发生。
而滑移系较少的密排六方晶格金属如镁、锌、镉等, 则比较容易发生孪生。
8.简述金属在塑性变形过程中的组织结构变化, 如何消除变形组织而形成均匀等轴组织?
塑性变形对金属组织结构的影响
( 1) 晶粒发生变形金属发生塑性变形后,晶粒沿形变方向被拉长或压扁。
当变形量很大时, 晶粒变成细条状(拉伸时), 金属中的夹杂物也被拉长, 形成纤维组织。
变形前后晶粒形状变化示意图
( 2) 亚结构形成金属经大的塑性变形时, 由于位错的密度增大和发生交互作用, 大量位错堆积在局部地区, 并相互缠结, 形成不均匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块, 而在晶粒内产生亚晶粒。
金属经变形后的亚结构
( 3) 形变织构产生金属塑性变形到很大程度(70%以上)时, 由于晶粒发生转动, 使各晶粒的位向趋近于一致, 形成特殊的择优取向, 这种有序化的结构叫做形变织构。
变形后的金属在较高温度加热时, 由于原子扩散能力增大, 被拉长( 或压扁) 、破碎的晶粒经过重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。
这个过程称为再结晶。
9.简述钢的退火处理种类及作用, 正火处理作用。
将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度, 保温一定时间, 然后缓慢冷却( 一般为随炉冷却) , 以获得接近平衡状态组织的热处理工艺叫做退火。
钢的退火分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火等。
碳钢各种退火和正火工艺规范示意图。