[工学]机械工程材料复习及重点.doc

第三套 一、名词解释（共 15 分，每小题 3 分） 1、过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 2、渗碳体（Fe3C）：铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。在莱氏体中为连续的基体，有时呈鱼骨状。 3、淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。 4、纤维组织：经过一定塑性变形后，金属组织（特别是晶界上存在的杂质）沿变形方向的流线分布叫纤维组织。 5、再结晶：经过塑性变形的金属材料加热到较高的温度时，原子具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始变化。从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。 四、简答题（共 16 分） 1、（5分）答：实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，机械、机械工艺或金属材料的手册上面一般都有换算关系表。（2分） 布氏硬度：布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定硬度较低的金属材料，如退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 洛氏硬度：是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，缺点是因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度有A、B、C等几种标尺，其中C标尺（即HRC）用的最多，该硬度有效范围是20-67(相当于HB230-700)，适用于测定硬度较高的金属材料，如淬火钢及调质钢。 维氏硬度：试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。（3分） 2、（5分）答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。（3分）②金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。另一方面人们可以利用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的。加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。如冷拉钢丝拉过模孔的部分，由于发生了加工硬化，不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分，这样钢丝才可以继续通过模孔而成形。（2分） 3、（6分）答：与珠光体型转变和贝氏体转变相比，马氏体转变有以下特点： ①属于无扩散型转变。由于温度过低，铁和碳原子均不扩散。（1.5分） ②马氏体转变的速度极快。马氏体形成一般不需要孕育期，马氏体量的增加不是靠已经形成的马氏体片的不断长大，而是靠新的马氏体片的不断形成。（1.5分） ③ 在不断降温的过程中形成。即过冷奥氏体只有在Ms至Mf温度间连续冷却时，马氏体转变才能进行，如在Ms与Mf之间某一温度等温，马氏体转变将停止，此时组织中有一部分奥氏体被残留下来，这部分奥氏体称为残余奥氏体，残余奥氏体的存在会改变钢的性能，并使工件尺寸发生变化，因此，生产中，对一些高精度的工件（如精密量具、精密丝杠、精密轴承等），为了保证它们在使用期间的精度，可将淬火工件冷却到室温后，又随即放到零下温度的冷却介质中冷却（如干冰+酒精可冷却到-78℃，液态氧可冷却到-183℃），以最大限度地消除残余奥氏体，达到增加硬度，耐磨性与稳定尺寸的目的，这种处理称为“冷处理”。 （1.5分） ④转变过程伴随有体积的膨胀。与铁素体和奥氏体相比，马氏体的比容最大，由奥氏体转变为马氏体时，钢的体积有所膨胀，因此会产生应力（叫组织应力），它是造成淬火变形和开裂的原因之一。（1.5分） 六、分析题（共24分） （2）20%A合金： 合金在1点以上全部为液相，当冷至1点时，开始从液相中析出α固溶体，至2点结束，2～3点之间合金全部由α固溶体所组成，但当合金冷到3点以下，由于固溶体α的浓度超过了它的溶解度限度，于是从固溶体α中析出二次相A，因此最终显微组织：α+AⅡ 相组成物: α+A A%=（90-80/90）*100%=11% α%=1-A%=89%（3分） 45%A合金： 合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出α固溶体，此时液相线成分沿线BE变化，固相线成分沿BD线变化，当冷至2点时，液相线成分到达E点，发生共晶反应，形成（A+α）共晶体，合金自2点冷至