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难题精解 1. 金属材料随所受外力的增加，其变形过程一般分为几个阶段？各阶段的特点是什么？ 答：金属材料随所受外力的增加，其变形过程一般分为三个阶段。 第一阶段，弹性变形阶段。该阶段变形与外力成正比，试样只产生弹性变形，即当外力去掉 后，试样就恢复到原始长度。 第二阶段，塑性变形阶段。该阶段随外力的增加，试样变形量先缓慢增加后急剧增加，外力 去掉后，变形不能恢复到原始长度，即变形不随外力的消失而消失。 第三阶段，断裂阶段。该阶段在最大载荷以后，变形集中在试样的某一部位上，试样在此部 位上产生缩颈现象，由于承载面积减小，试样很快被拉断。 2. σ 的含义使什么？为什么低碳钢不用此指标？ 0.2 答：对于塑性较差的高碳钢、铸铁等材料，在拉伸实验时没有明显的屈服现象，为了确 定其屈服强度，通常规定产生 0.2%塑性变形时所对应的应力作为名义屈服强度，用σ0.2表 示。 低碳钢在拉伸实验中有明显的屈服现象，在拉伸图中直接就可读出其屈服强度值，所以，低 碳钢不用σ0.2来表示它的屈服强度指标。 3. 什么叫同素异构转变？试举例说明。 答：金属在固态下随温度变化而发生的晶格形式的转变称为同素异构转变。 例如纯铁的同素异构转变，在 1538~1394℃铁为体心立方晶格，叫做δ铁；在 1394~912℃ 时，铁为面心立方晶格，叫做γ铁；在 912℃以下时，铁又为体心立方晶格，称为α铁。 4. 为什么采用金属型铸造和变质处理都可以细化晶粒？ 答：金属型铸造时，结晶冷却速度快，过冷度大，形核率高，成长率低，细化了晶粒； 变质处理是在液态金属中加入某些高熔点的物质，以起外来晶核的作用，从而细化了晶粒。 5. 对比铁素体、渗碳体和珠光体的组织和性能特点。 答: 铁素体：碳溶解在α―Fe 中的固溶体。具有较好的塑性和韧性，但强度和硬度均不 高。 渗碳体：又铁和 6.69%的碳形成的金属化合物。具有较高的硬度，但塑性极差几乎为零，是 一个硬而脆的组织。 珠光体：是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。其力学性能取决于铁素体和铁素体和渗碳体 所占比例的多少，珠光体所拥渗碳体量越多，强度、硬度越高。 6. 分析在缓慢冷却条件下 0.4%C、0.77%C 的结晶过程和室温组织。 答: 0.4%C 在缓慢冷却过程中，开始从合金液中结晶出奥氏体，奥氏体的数量随温度的 下降而逐渐增多；当温度降到固相线上时，合金液全部转变为奥氏体。当温度降到 GS 线上 时，从奥氏体中开始不断析出铁素体；当温度降到 PSK 线上时，剩余的奥氏体发生共析反 应生成珠光体，当温度降到室温时其组织为铁素体和珠光体。 0.77%C，在缓慢冷却过程中，当冷却到液相线上，开始从合金液中结晶出奥氏体。当温度 降到固相线时，所有奥示体发生共析反应得到珠光体。在室温时，其组织为珠光体。 7. 在铁碳合金相图，A 、A 和A 各表示什么？ 1 3 cm 答：A1表示PSK线即共析反应线，开始发生组织结构的最低温度线。 A3表示GS线即从奥氏体中开始析出铁素体线。 Acm 表示 ES 线即从奥氏体中开始析出二次渗碳体。 ① 奥氏体形核； ② 奥氏体长大； ③ 渗碳体的溶解； ④ 奥氏体均匀化。 8. 试分析 45 号钢在退火、淬火和高温回火后的组织和性能？ 答：退火后组织 F+P ，由铁素体和珠光体综合起来决定其力学性能：淬火和高温回火即 调制处理后的组织是回火索氏体，具有优良综合力学性能。 9. 锯条、车床主轴和汽车板簧各应进行哪些热处理工艺？试分析其原因。 答：① 锯条：淬火和低温回火。因为锯条属于高碳钢工具类型的钢，只有通过淬火和 低温回火才能保证钢具有较高硬度和耐磨性，即保证了其使用性能要求。 ②车床主轴：淬火和高温回火（调制处理）。轴在使用中要求有一定的强度和硬度同时又有 好的塑性和韧性，通过调制处理可以达到获得优良综合力学性能目的。 ③汽车弹簧：淬火+ 中温回火。通过该热处理可使板簧具有高的弹性极限和屈服极限值，同 时还具有较好的韧性。 10. 钢中常存杂质元素主要有哪些？对钢的性能有何影响？衡量钢质量的主要标准是什 么？ 答：钢中常存元素：S、P 、Si、Mn ；S、P 是有害元素易引起钢的热脆和冷脆； Si 、 Mn 是有益元素可提高钢的性能。依据钢中