1、 HB 硬质合金刀片：HV耐磨工件的表面硬化层： HV 调质态的机床主轴：HRC铸铁机床床身：HB 铝合金半成品 HB2、在机械设计中多用哪两种强度指标？为什么？常用s：原因：大多数零件工作中不允许有塑性变形。但从零件不产生断裂的安全考虑，同时也采用抗拉强度。3、设计刚度好的零件，应和什么因素有关？（1）依据弹性模量E选材，选择E大的材料（2）在材料选定后，主要影响因素是零件的横截面积，不能使结构件的横截面积太小。一些横截面积薄弱的零件，要通过加强筋或支撑等来提高刚度。交作业时间：习题二 金属的晶体结构单晶体的各向异性：位错：细晶强化：1、晶体与非晶体的根本区别是（晶体具有固定熔点，原子排列有
2、规律，各向异性）。2、晶体缺陷有（点缺陷：空位/间隙原子）（线缺陷：位错）和（面缺陷：晶界）。3、位错分为两种，一种是（刃型位错），另一种是（螺型位错 ），多于半个原子面是（刃型位错 ）位错所特有的。4、-Fe，-Fe的一个晶胞内的原子数分别为（4）和（2）。三、是非题（正确的画“”，错误的画“”）1、因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。（ ）2、金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。 ）3、金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高。（ ）4、晶体缺陷的共同之处是它们都引起晶格畸变。5、位错就是原子排列有规则的错排现象。四、作图题画出体心立方和面心
3、立方晶体中原子排列最密的晶面和晶向，写出它们的晶面和晶向指数。习题三 金属的结晶自发形核：变质处理：1、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（核长大 ）。2、在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为（结晶 ）而把金属从一种固体晶态过渡为另一种固体晶态的转变成为（同素异构转变 ）。3、过冷度是指（实际结晶温度与理论结晶温度的差值 ），其表示符号为（ T=Tm-Tn）。4、过冷是结晶的（ 必要）条件。5、典型铸锭结构的三个晶区分别为（ 表面细晶区 ）（中间柱状晶区）和（中心等轴晶区）。”1、凡是由液态凝固成固体的过程都是结晶过程。2、金属由液态转变为
4、固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。（ ）3、当晶核长大时，随着过冷度增大，晶核的长大速度增大。但当过冷度很大时，晶核长度速度很快减小。4、过冷度的大小主要取决于冷却速度和金属的本性。四、选择题1、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（ b ）A越高 b.越低 c.越接近理论结晶温度2、铸造条件下，冷却速度越大，则（ a ）a. 过冷度越大，晶粒越细 b. 过冷度越大，晶粒越粗c. 过冷度越小，晶粒越细3、从液态转变为固态时，为了细化晶粒，可采用（ b ）a. 快速浇注 b. 加变质剂 c. 以砂型代替金属型五、简答题1、如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下铸
5、件晶粒大小（a）金属型浇注与砂型浇注：金属型浇注晶粒细小，金属型导热性好，增加了冷速（b）变质处理与不变质处理： 变质处理晶粒细小，增加了晶核数目。（c）铸成薄铸件与铸成厚铸件： 薄铸件晶粒细小，薄铸件冷却速度快（d）浇注时采用震动和不采用震动。 采用振动的晶粒细小，破碎的晶粒增加了晶核。2、试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”原因。平台原因：结晶时释放的结晶潜热补偿了金属向外界的散热，达到平衡。习题四 合金结构和二元合金相图相：组织：固溶体：金属化合物：枝晶偏析：固溶强化：1、合金的相结构有（固溶体）和（金属化合物）两大类，其中前者具有较高的（塑性）性能，适宜做（基本相），后者具有
6、较高的（硬度），适宜做（强化相）。2、能提高金属材料强度和硬度的同时，又不显著降低其塑性和韧性的强化方法称为（ 固溶强化 ）。3、固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度（高）。4、固溶体出现枝晶偏析后，可采用（扩散退火）加以消除。5、共晶反应表达式为（L（固定成分的液体）=（恒温）（固定成分+固定成分）同时析出两种固体） 共晶反应的特点是：（ 恒温，析出相为液相，析出物为两种固相且同时析出，称为共晶体，有独特的形貌。液相，固相均有固定的成分）6、具有匀晶型相图的单相固溶体合金（塑性）性能好。7、固溶体的晶体结构取决于（溶剂），金属化合物的晶体结构（与组成它的任何组元都不相同，是一种新相）。1、在
7、共晶相图中，从液体中析出的相与从相中析出的相，具有相同的晶体结构。2、一个合金的室温组织为+（+），它是由三相组成。（）3、杠杆定律只适合于两相区。4、凡组织组成物都是以单相状态存在于合金中。5、在合金结晶过程中析出的初生晶和二次晶均具有相同的晶体结构，但具有不同的组织形态。（）1、固溶体的晶体结构与（a）a.溶剂相同 b. 溶质相同 c.与其他晶型相同2、固溶体的性能特点是（C）a. 塑韧性高，强度，硬度低 b. 塑韧性低，强度，硬度高 c.综合性能好3、金属化合物相的性能特点是（C）a. 熔点高，硬度低 b.硬度高，熔点低 c.熔点高，硬度高4、在发生共晶反应时，三相的成分（b）a.相同
8、b.确定 c.不确定5、在固溶体合金结晶过程中，产生枝晶偏析的原因是由于（d ）a. 液固相线间距很小，冷却缓慢 b. 液固相线间距很小，冷却速度大c. 液固相线间距很大，冷却缓慢 d. 液固相线间距很大，冷却速度大6、二元合金中，铸造性能最好的合金是（b）a. 固溶体合金 b. 共晶合金 c.共析合金 d.包晶合金五、计算和作图题1、一个二元共晶反应如下：L（75%B）（15% B）+（95% B）（1）含50%B的合金凝固后，求：（a）初晶与共晶体（+）的质量百分数（b）相与相的质量百分数（2）若共晶反应后，初晶和（+）共晶各占一半，求该合金的成分。（1）含50%B的合金凝固后，属于亚共晶
9、的成分范围求（a）初晶与共晶体（+）的质量百分数W% = （75-50）/（75-15）% = 25/60% = 42%W（+）% = （100-42）% = 58%W% = （95-50）/（95-15）% = 45/80% = 56%W% = （100-56）% = 44%该合金属于过共晶，设合金成分为X，W/ W（+）% = 1 = （95-X）/（X-75）% 2X （%）= 170 X% = 85% 2、已知A组元（熔点600）与B组元（熔点500）在液态无限互溶，在300时，含40%B的液态合金发生共晶反应。在固态时，A在B中最大溶解度为30%，室温时为10%，但B在固态和室温时均
10、不溶于A，试作出该A-B合金相图，并分析含20%A，45%A，80%A合金的结晶过程。共晶反应式：L40%B=（300）（A+30%A）（a）20%A 匀晶+二次析出 L L+A（b）45%A，过共晶，匀晶，共晶，二次析出L L+（A+）+A+（A+）（c）80A% ，亚共晶，匀晶，共晶L L+AA+（A+）A+（A+）习题五 铁碳相图同素异晶转变 珠光体 莱氏体1、珠光体的本质是（ F和Fe3C的呈片层状的机械混合物）。2、Fe3C的本质是（Fe和C组成的一种复杂间隙相化合物）。3、铁素体F的晶体结构为（BCC），奥氏体A的晶体结构为（ FCC）。4、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是（P），
11、其组成相为（F+Fe3C）。5、在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3C最多的合金成分为（2.11%C ），含Le最多的合金成分为（ 4.3% ），含Fe3C最多的合金成分为（ 0.0218% ）。6、含碳量大于0.77%的铁碳合金从1148冷却至727时，将从奥氏体中析出（ Fe3C），其分布特征为（ 网状）。7、在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度（低），强度（高）。8、在实际生产中，若将钢热锻或热轧时，必须把钢加热到（ 单相A）状态。1、20钢比T12钢的含碳量要高。2、Fe3C和Fe3C的形态与晶体结构都不相同。3、在退火状态，45钢比20钢的硬度和强度都高。4、在铁碳
12、合金平衡结晶过程中，只有成分为4.3%的铁碳合金才发生共晶反应。 ）。5、在铁碳合金中，只有过共析钢的平衡组织中才有二次渗碳体存在。1、奥氏体是（ a ）a.碳在-Fe中的间隙固溶体 b. 碳在-Fe中的间隙固溶体c.碳在-Fe铁中的有限固溶体。2、珠光体是一种（ b ）a.单相固溶体 b.两相混合物 c.Fe与C的化合物3、T10钢的平均含碳量为（ b ）a.0.1% b.1.0% c.10%4、铁素体的力学性能（ c ）a.强度高、塑性好、硬度低 b. 强度低、塑性差、硬度低c.强度低、塑性好、硬度低5、下列能进行锻造的铁碳合金是（ a ）a. 亚共析钢 b.共晶白口铁 c.亚共晶白口铁五
13、、依据铁碳相图分析产生下列现象的原因：（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高。钢的硬度取决于渗碳体的含量，钢的含碳量越高，渗碳体含量越多，硬度越高。因此，1.0%C的钢渗碳体含量高，硬度高。（2）在室温下，含碳量0.8%的钢的强度比含碳量1.2%的钢高。钢的强度是受钢的组织形态影响的，退火状态的钢，珠光体含量越高，强度越高，0.8%C的钢，100%为珠光体组织，而1.2%C钢则出现了网状渗碳体，强度降低。（3）在1100，含碳为0.4%的钢能进行锻造，而含碳为4.0%的白口铁不能进行锻造。0.4%C的碳钢1100处在单相A区，A是FCC的固溶体，塑性好，适合锻造。而4.0%C的
14、铸铁，1100主要为莱氏体组织，是共晶组织，脆而硬，不适合于锻造这种塑性加工。六、默画铁碳相图，标注重要的温度和成分。标注室温组织。标注锻造、铸造和热处理温度区间。七、杠杆定理计算计算45、T8、T12三种钢，室温下组织组成物和相的相对量？序号钢号平衡组织相计算组织的杠杆计算相的杠杆0145F+PF，Fe3C02T8P03T12P+ Fe3C45钢：室温下：W P% = （0.45-0）/（0.77-0）% = 58% WF% = （100-58）%=42%WF% = （6.69-0.45）/（6.69-0）% = 93% WFe3C% = （100-93）%= 7%T8钢：室温下组织：P =
15、 100%WF%= （6.69-0.8）/（6.69-0.02）% = 5.89/6.67% = 88%WFe3C=（100-88）%= 12%T12钢室温下组织：Wp% = （6.69-1.2）/（6.69-0.77）% = 5.49/5.92% = 93%WFe3C%=（100-93）% = 7%WF%=（6.69-1.2）/（6.69-0）%=5.49/6.69%=82%WFe3C%=（100-82）%=18%（2）用显微镜观察某亚共析钢，估计其中珠光体含量为80%，则此钢的含碳量为多少？设：钢的含碳量为X%,杠杆设置：WP%=80%=（X-0.02）（0.77-0.02）% X%=62
16、% 应该为60号钢。八、填表（1）类别含碳量应用举例Q235普通结构钢0.1-0.2建筑结构用钢15优质碳素结构钢0.15桥梁，容器罐，水箱0.45车床主轴650.65弹簧，裁纸刀碳素工具钢0.8手动工具，如手工锯条1.2手动工具，如锉刀填表（2）零件名称选择材料牌号手工锯条T8，碳素工具钢普通螺钉Q235，普通碳素结构钢45，优质碳素结构钢习题六 钢的热处理临界冷却速度 ；过冷奥氏体、残余奥氏体，马氏体，贝氏体、淬透性、淬硬性、调质处理；回火索氏体，索氏体1、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是（都是由F和Fe3C组成的机械混合物）不同点是（T的片层间距比P细小，因而T的
17、硬度，强度比珠光体高）。2、马氏体的显微组织形态主要有（板条状）和（针状）两种，其中（板条状）韧性好。3、钢的淬透性越高，则C曲线的位置越（右移），说明临界冷却速度越（小）。4、钢的热处理工艺是由（加热）（保温）（冷却）三阶段组成，一般来讲，它不改变零件的（形状），但改变其（组织与性能）。5、利用铁碳相图确定钢完全退火的正常温度范围是（Ac3以上30-50），它适合于（ 亚共析）钢。6、球化退火的主要目的是（ 使P中的Fe3C球化，降低硬度，便于加工 ），它适合于（高碳钢/过共析）钢。7、钢的正常淬火温度，亚共析钢是（ Ac3以上30-50），过共析钢是（ Ac1以上30-50 ）。8、钢热处
18、理确定其加热温度是依据（ 铁碳相图 ），确定过冷奥氏体转变产物是依据（ C曲线）。9、淬火钢进行回火的目的是（获得所要求的力学性能，消除内应力，稳定组织和尺寸），回火温度愈高，钢的强度、硬度（越低）。10、钢回火转变4大过程是（马氏体的分解）（残余奥氏体的）（回火屈氏体的形成）（渗碳体的聚集长大）。11、索氏体和回火索氏体在形态上的区别是（S中的Fe3C呈片状，而回火S中的Fe3C呈球状 ），在性能上的区别是（在强度，硬度相同时，回火S的塑性和韧性比正火S好）。12、依据铁碳相图，结合实验，45钢和T8钢（原始状态退火状态），按照下表加热处理后，请填写处理后的组织：850加热，水冷空冷760加
19、热，720加热，MSF+MP+F粗大M+AM+未溶Fe3C+AP+Fe3C1、经加热奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中碳的含量均与钢中碳的含量相等。2、马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体。3、当把亚共析钢加热到A1A3之间的温度时，将获得F+A的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的含碳量总是大于钢的含碳量。4、当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。5、不论碳含量高低，马氏体硬度都很高，脆性都很大。6、在正常热处理条件下，随着含碳量增高，过共析钢的过冷奥氏体越稳定。7、高合金钢既有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。 （ 8、经退火后再高温回火，获得回火索氏体组织
20、，具有良好的综合机械性能。9、表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织和性能。10、为了调整硬度，便于机械加工，低碳钢、中碳钢和低合金钢在锻造后采用正火处理。1、奥氏体向珠光体转变是（ a ）a. 扩散型转变 b.非扩散型转变 c.半扩散型转变2、钢经过调质处理后获得的组织是（ b ）a. 回火马氏体 b.回火索氏体 c.回火屈氏体3、过共析钢的正常淬火温度是（ a ）a.A130-50 b. Acm30-50 c. A330-503、影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是（ b ）a.钢材本身的含碳量 b. 钢中奥氏体的含碳量 c.钢中碳化物的含量4、若合金元素能使C曲线右移，钢
21、的淬透性将（ b ）a.降低 b.提高 c.不改变5、马氏体的硬度取决于（ c ）a.奥氏体的冷却速度 b.奥氏体的转变温度 c.奥氏体的碳含量6、淬硬性好的钢（ c ）a.奥氏体中合金元素含量高 b.奥氏体中的碳含量低 c.奥氏体中碳含量高7、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（ a ） a.高淬透性钢 b.中淬透性钢 c.低淬透性钢8、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（ b ） a.水淬 b.油淬 c. 盐水中淬9、直径为10mm的45钢，常规淬火温度是（ b ）a.750 b.850 c. 92010、45钢为了获得回火索氏体，应进行（ b ）a.淬火+低温回火
22、 b.淬火+高温回火 c.等温淬火11、完全退火主要适用于，（ a ）a.亚共析钢 b.过共析钢 c.共析钢12、扩散退火的目的是（a ）a.消除和改善晶内偏析 b. 消除冷塑性变形后的加工硬化 c.降低硬度，以利切削加工13、钢的回火处理是在（ c ）a.退火以后进行 b.正火以后进行 c.淬火以后进行14、钢的渗碳温度范围是（ c ）a.600-650 b.800-850 c.900-950 d.1000-105015、过共析钢正火的目的是（ c ）a.调整硬度，改善切削加工性能 b.细化晶粒，为淬火做准备 c.消除网状二次渗碳体 d.消除内应力，防止淬火变形和开裂16、T12钢正常淬火的
23、组织是（ d ）a.马氏体+残余奥氏体 b.马氏体+碳化物 c.马氏体 d.马氏体+残余奥氏体+碳化物五、简述题1、低碳钢板硬度低，可否采用淬火方法提高硬度？用什么办法能显著提高其硬度？不能，因为低碳钢的C曲线一般很靠左侧，临界冷却速度要求很高，一般工业条件很难达到。另外，低碳钢含碳量低，获得马氏体强化效果也不明显，因此，一般采用正火，获得索氏体或屈氏体，利用F和Fe3C的片间距减小，来提高硬度。2、20钢材用表面淬火是否合适？45钢进行渗碳处理是否合适？20钢材不能采用表面淬火，表面淬火是改善材料表面性能的热处理工艺。表面淬火是在原有钢材综合性能的基础上，将表面淬成马氏体组织。20号钢C曲线
24、一般很靠左侧，临界冷却速度要求很高，一般工业条件很难达到。另外，低碳钢含碳量低，获得马氏体强化效果也不明显。20号钢一般会利用其含碳量低，塑韧性好的特点，将其表面渗碳处理，使得表面为高碳，淬火后获得高碳马氏体，提高强度硬度，保留心部的韧性。45钢一般不进行渗碳处理，因为45钢为中碳，再渗碳提高表面含碳量意义不大，而且心部的韧性也不如20号钢号，因此，45钢一般采用表面淬火工艺。3、确定下列钢件退火方法，并指出退火的目的及其退火后的组织（1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度冷轧钢板，存在加工硬化，硬度提高，为了消除加工硬化，采用再结晶退火组织为F+P（2）ZG35钢的铸造齿轮去应力退火，消除铸
25、造应力，组织：（3）锻造过热的60钢锻坯完全退火，细化晶粒，改善力学性能，组织F+P（4）改善T12钢切削加工性能球化退火，使Fe3C球化，降低硬度，组织：球状P4、说明直径10mm的45钢试件在下列温度加热，保温并水冷到室温获得的组织？加热温度水冷室温组织分析700，加热温度低于A1线，组织没有变化760，加热温度在A3-A1之间，属于F+A两相区，水冷后F保留下来，A转变为M850，加热温度高于A3线，属于正常A化状态，淬火后获得M1100粗大M加热温度远高于A3，晶粒粗大，淬火后为粗大M5、指出下列钢件正火的主要目的：20钢齿轮：提高硬度，以利切削加工。45钢小轴：最终热处理，获得屈氏体组织，保证使用性能T12钢锉刀：为彻底消除网状渗碳体，在球化退火前增加一次正火。六、工艺路线改错（1）45钢，小轴，硬度：20-25HRC锻造完全退火粗加工淬火+低温回火精加工改错：错误：淬火+低温回火，轴类零件，要求综合机械性能，硬度20-25HRC应该为淬火+高温回火（调质）（2）65Mn钢，钢板弹簧，硬度：40HRC锻造球化退火粗加工淬火+高温回火精加工（1）球化退火，球化退火适用于高碳钢，弹簧钢（亚共析）应采用完全退火。（2）淬火+高温回火，弹簧类零件，硬度40HRC应该为淬火+中温回火
