作业1一、思考题1．什么是机械性能？（材料在载荷作用下所表现出来的性能）它包含哪些指标?（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度）2．名词解释：过冷度（理论结晶温度与实际结晶温度之差），晶格（把每一个原子假想为一个几何原点，并用直线从其中心连接起来，使之构成空间格架），晶胞（在晶格中存在能代表晶格几何特征的最小几何单元），晶粒（多晶体由许多位向不同，外形不规则的小晶体构成的，这些小晶体称为晶粒），晶界（晶粒与晶粒之间不规则的界面），同素异晶转变固溶体（合金在固态下由组元间相互溶解而形成的相），金属化合物（若新相得晶体结构不同于任一组元，则新相师相元间形成的化合物），机械混合物3．过冷度与冷却速度有什么关系?对晶粒大小有什么影响?冷却速度越大过冷度越大，晶粒越细。

4.晶粒大小对金属机械性能有何影响?常见的细化晶粒的方法有哪些?晶粒越细，金属的强度硬度越高，塑韧性越好。

孕育处理、提高液体金属结晶时的冷却速度、压力加工、热处理等5．含碳量对钢的机械性能有何影响?第38-39页6说明铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体的合金结构和机械性能。

二、填表说明下列符号所代表的机械性能指标符号名称单位物理意义σs屈服极限Mpaσb抗拉强度Mpaε应变无δ延伸率无HB 布氏硬度kgf/mm2HRC 洛氏硬度无a k冲击韧性J/cm2σ—1疲劳强度Mpa以相和组织组成物填写简化的铁碳相图此题新增的此题重点LL+A L+Fe3 AA+FFA+ Fe3CF+Fe3C图1--1 简化的铁碳合金状态图三、填空1.碳溶解在体心立方的α-Fe中形成的固溶体称铁素体，其符号为 F ，晶格类型是体心立方晶格，性能特点是强度低，塑性好。

2.碳溶解在面心立方的γ-Fe中形成的固溶体称奥氏体，其符号为 A ，晶格类型是面心立方晶格，性能特点是强度低，塑性好。

3.渗碳体是铁与碳的金属化合物，含碳量为 6.69 ％，性能特点是硬度很高，脆性很差。

4.ECF称共晶转变线，所发生的反应称共晶反应，其反应式是得到的组织为L（4.3% 1148℃）=A（2.11%）+Fe3C。

5.PSK称共析转变线，所发生的反应称共析反应，其反应式是得到的组织为A(0.77% 727 ℃)=F(0.0218%)+Fe3C 。

6.E是共晶点，P是共析点，A l线即 PSK 线，A3即 GS 线，A cm即ES 线。

7.45钢在退火状态下，其组织中珠光体的含碳量是 0.77 ％。

8. 钢和生铁在成分上的主要区别是钢的含碳量小于 2.11%，生铁2.11-6.69%，在组织上的主要区别是生铁中有莱氏体，钢中没有，在性能上的主要区别是钢的机械性能好，生铁硬而脆。

10 α－Fe和γ－Fｅ的晶格类型分别属于体心立方晶格面心立方晶格11 Aｌ和Zｎ的晶格类型分别属于面心立方晶格密排六方晶格12 45钢在平衡结晶过程中冷却到共析温度时发生共析反应，A、F、Fe3C的碳含量分别为0.77% 0.0218% 6.69%13金属结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是形核和长大，自发生核的生核率与过冷度的关系是过冷度越大，自发形核的生核率就越高14 金属结晶时，依附于杂质而生成的晶核叫非自发形核或不均匀形核15晶粒的大小称晶粒度，工程上通常把晶粒分成1、2、……8等级别。

8级晶粒度的晶粒比1级晶粒度的晶粒要细（1-4 粗晶粒 5-8 细晶粒）16电阻温度系数的含义是电阻温度升高1度时，电阻值相应的变化量17. 钢的渗碳是在低碳钢或低碳合金钢的表面层渗入碳，以提高钢的表面硬度及耐磨性的一种工艺方法。

此题新增的四、判断题(正确的打√，错误的打×)l.布氏硬度计通常用于测定退火钢、正火钢的硬度，而洛氏硬度计用于测定淬火钢的硬度。

如测试结果为217HBS、18HRC。

(× )2.纯铁在降温过程中，912℃发生同素异构转变，由面心立方晶格的γ—Fe转变为体心立方晶格的。

α—Fe。

这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。

(√ )3.钢和生铁都是铁碳合金。

其中，碳的质量分数(又称含碳量)小于0.77％(0.8％)的叫钢，碳的质量分数大于2.06％(2.11％)的叫生铁。

(× )4.奥氏体是碳溶解在γ—Fe中所形成的固溶体，而铁素体和马氏体都是碳溶解在α—Fe中所形成的固溶体。

(√ )5. 珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的机械性能介于铁素体和渗碳体之间。

(√ )6 当碳的质量分数为0.77％(0.8％)，由高温冷却到727℃时，铁碳合金中的奥氏体发生共晶转变，形成珠光体。

(× )7.冲击韧性不能直接用于设计计算。

(√)8.硬度与强度有一定关系，材料硬度越高，强度也越高。

(× )9 晶体中的位错是一种线缺陷(√ )10 在共晶相图中，从L中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βII晶粒有相同的晶体结构。

(√ )11 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

(× )五、选择题1.低碳钢所受到的拉应力( C )时，开始出现明显的塑性变形；所受到的拉应力(F )时，将发生断裂。

A．＞σb B．＜σb C．＞σs D．＜σs E．达到σs F．达到σb2.晶粒大小对钢的机械性能影响很大。

通过(D )可以获得细晶粒的钢。

A．变质处理 B．加快钢液的冷却速度 C．完全退火D．A、B和C3.在下列牌号的正火态钢中，(C )的σb值最高，(D )的HBS值最高，(A )的δ和a k值最高。

在它们的组织中，( D )的二次渗碳体最多，( C)珠光体最多。

( A )的铁素体最多。

A．20钢 B，45钢 C．T8钢 D．T13钢4晶体的特性是（A )A有确定的熔点，有各向异性；B无确定的熔点，有各向异性C无确定的熔点，无各向异性；D确定的熔点，无各向异性5 固溶体的晶体结构（A )A与溶剂相同；B与溶质相同；C与溶剂、溶质都不相同；D与溶剂相同、也可能与溶剂不同6 间隙固溶体一定是(C )：A无限固溶体;B有序固溶体;C有限固溶体7下列说法正确的是（B )。

A铜锌合金为二元合金，所以它的组织由两相组成；B合金的组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成；C间隙固溶体一定是无限固溶体8固溶体出现枝晶偏析后可用（C )加以消除。

A塑性变形 B再结晶C扩散退火D回火9共晶反应是（C）。

A一种固相同时转变为二种固相 B二种固相同时转变为一种固相C一种液相同时转变为二种固相 D一种液相转变为一种固相10 一个合金的室温组织为α+二次β+(α+β)，它由（A )。

A二相组成 B三相组成 C四相组成 D两种组织组成物组成11在铁碳合金平衡组织中，塑性最好的是(A )。

A奥氏体 B 铁素体 C渗碳体 D珠光体12下列物质由液体凝固成固体的过程是结晶过程。

(C)A铜、氯化钠、玻璃、水银 B石蜡、玻璃、铜、铝C铜、铝、水银、氯化钠 D铜、铝、氯化钠、石蜡13实际金属结晶时，生核和晶体长大的方式主要是(D)。

A自发生核和平面长大 B自发生核和树枝状长大C非自发生核和平面长大D非自发生核和树枝状长大14在实际生产中，细化铸造金属晶粒的主要措施是(C )。

A降低金属的过冷度和变质处理 B降低金属的过冷度和调质处理C提高金属的过冷度和变质处理 D提高金属的过冷度和调质处理15在室温平衡组织中，T10钢中的（D）相的质量分数比Ｔ12钢中的多。

A珠光体 B渗碳体 C二次渗碳体 D铁素体16在一般情况下,若金属的晶粒细,则(A)。

A金属的强度高，塑性好，韧性好 B金属的强度高，塑性好，韧性差C金属的强度高，塑性差，韧性好 D金属的强度低，塑性好，韧性好17为使铝锭晶粒细小，浇铸时应采用的模子是(C )。

A冷砂型 B热砂型 C冷金属型 D热金属型18在发生L→α+β共晶反应时，三相的成分（B )。

A相同B确定 C不定 D只有L相确定19一个合金的组织为β+二次α+(α+β)，其组织组成物为（C)。

A β、α;B β、二次α、α ;C β、二次α、(α+β)；D β、α、(α+β)20含40％Ni的Cu-Ni合金平衡结晶到二相区内时（B )。

A固相与液相的含Ｎｉ量都是40％ B固相比液相含Ｎｉ量高C 液相比固相含Ｎｉ量高 D液相含Ｎｉ量大于40％21 含60％B的A-B合金（A、B为两种元素)平衡组织由α相和β相组成。

此时α相中含5％B，β相中含10％A，则（D)。

A α相的质量分数为5％，β相的质量分数为95％B α相的质量分数为90％，β相的质量分数为10％C α相的质量分数为64.7％，β相的质量分数为35.3％D α相的质量分数为35.3％，β相的质量分数为64.7％22珠光体是一种（B）。

A 固溶体 B 机械混合物 C 共晶体23低温莱氏体是由( D )两相组成的。

A奥氏体和渗碳体 B铁素体和奥氏体 C渗碳体和珠光体 D渗碳体和铁素体24Ｔ12钢室温平衡组织中，二次渗碳体呈（B）。

A 层片状B网状 C球状 D块状作业2（热处理）一、思考题1.退火的工艺特点是什么？缓慢冷却。

能达到什么目的？（细化晶粒、降低硬度、消除应力、均匀成分。

）试举例说明其用途。

（工具钢球化退火后硬度下降，方便切削。

）2.正火的工艺特点是什么？（空冷）。

能达到什么目的？（细化晶粒、消除网状二次渗碳体。

）试举例说明其用途。

（工具钢球化退火前如果存在网状二次渗碳体，应先进行正火。

）3.为什么淬火钢必须再进行回火处理？试举例说明不同回火温度的应用和达到的目的。

（应力大，脆性高。

低温回火150～250 ︒C，降低应力及脆性，保持高硬度、高耐磨性，用于工具钢，如刀具；中温回火350～500 ︒C，屈服极限及弹性极限高，用于高弹性、高强度件，如弹簧；高温回火500～650 ︒C ，综合机械性能好，用于受力结构件，如轴。

调质处理：淬火加高温回火）4.轴（中碳钢，调质、表面淬火等，要求综合机械性能好，耐磨）、锯条（工具钢，淬火加低温回火，要求高硬度高耐磨性）、弹簧（c%:0.5-0.9，淬火加中温回火，要求高弹性）各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理？试述其理由：5.某齿轮要求具有良好的综合机械性能，表面硬度HRC50-60，用45钢制造，加工路线为：锻造→热处理→粗加工→热处理→精加工→热处理→磨。

试说明工艺路线中各个热处理的名称、目的。

正火，去应力、细化晶粒；调质，提高综合机械性能；表面淬火，提高表面硬度，耐磨性。

此题重点6.某厂要生产一批锉刀，选T13A钢。

经金相检验发现材料有较多网状Fe3C，试问应采用哪种热处理消除？（正火）应进行何种中间（调质）及最终热处理？（淬火加低温回火）7.表面热处理能达到什么目的？（通过改变零件表面层的组织或同时改变表面层的化学成分而改善零件的耐磨性、耐蚀性等）指出常用的表面热处理方法。