工程材料练习参考答案

　工程材料第 2 2 次测练试题 参考答案

　班级

　 姓名

　 学号

　成绩

　 《相图和碳钢》

　一、填空题 1．共晶反应特征是

　含有一定成份液体（Le）在一定温度（共晶温度）下同时结晶两种成份固溶体（ɑm +βn），其反应式为

　Le →（ɑm +βn）

　。

　2．共析反应特征是

　含有一定成份固溶体（γe）在一定温度（共析温度）下同时析出两种成份固溶体（ɑm +βn），其反应式为

　γe →（ɑm +βn）

　。

　3．靠近共晶成份合金，其

　铸造

　性能很好；但要进行压力加工合金常选择

　固溶体

　 合金。

　4．在生产中，若要将钢进行轨制或锻压时，必需加热至 奥氏体

　相区。

　5．在退火状态碳素工具钢中，T8 钢比 T12 钢硬度

　低

　，强度

　高

　。

　6．奥氏体是 碳 在

　γ-Fe 间隙固溶体，它晶体结构是

　面心立方晶格

　。

　7．铁素体是 碳 在

　α-Fe 间隙固溶体，它晶体结构是

　体心立方晶格

　。

　8．珠光体是 铁素体 和

　渗碳体

　 机械混合物。

　9．碳钢按相图分为

　共析钢

　、 亚共析钢 、 过共析钢 。

　10．铁碳合金室温显微组织由

　固溶体 和 金属间化合物

　两种基础相组成。

　二、判定题 1．共晶反应和共析反应反应相和产物全部是相同。

　 （ × ）

　2 ． 铸 造 合 金 常 选 择 共 晶 或 靠 近 共 晶 成 份 合 金 。

　（ √ ）

　3．合金中凡成份相同、晶体结构相同，并有界面和其它部分分开均匀组成部分叫做相。

　（ × ）

　4．在铁碳合金中，只有共析成份点合金在结晶时才能发生共析反应。

　（ × ）

　5．退火碳钢硬度和强度随ω（C）增高而不停增高。

　 （ × ）

　6 ． 钢 材 切 削 加 工 性 随 ω （ C ）

　增 加 而 变 差 。

　 （ × ）

　7．碳钢进行热压力加工时全部要加热到奥氏体区。

　（ √ ）

　8 ． 钢 铆 钉 通 常 见 低 碳 钢 制 成 。

　（ √ ）

　9．钳工锯 T10、T12 钢料时比锯 10、20 钢费力，且锯条轻

　易磨钝。

　（ √ ）

　10．钢适宜于经过压力加工成形，而铸铁适宜于经过铸造成形。

　 （ √ ）

　三、选择题 1．二元合金中，共晶成份合金（

　 A

　）。

　A、铸造性能好

　B、铸造性能好

　C、焊接性能好

　 D、热处理性能好 2．铁素体机械性能特点是含有良好（

　C

　 ）。

　A、硬度和强度

　B、综合机械性能

　 C、塑性和韧性

　D、切削性和铸造性 3．建筑用钢筋宜选择（

　A

　 ）。

　A、低碳钢

　 B、中碳钢

　 C、高碳钢

　 D、工具钢 4．装配工使用锉刀宜选择（

　 C

　 ）。

　A、低碳钢

　 B、中碳钢

　 C、高碳钢

　 D、过共晶白口铁 5．在下述钢铁中，切削性能很好是（

　 B

　）。

　A、工业纯铁

　 B、45

　 C、白口铸铁

　D、T12A 四、问答题 1．依据铁碳相图，说明产生下列现象原因：

　（1）在 1100℃，ω（C）=0.4%，钢能进行铸造，而ω（ω）=4.0%生铁则不能铸造； 答：在 1100℃，ω（C）=0.4%钢组织为单相奥氏体，塑性很好，适合铸造，而ω（ω）=4.0%生铁组织为奥氏体加莱氏体，塑性较差，不宜铸造。

　（2）绑扎物件通常采低碳钢丝，而起重机吊重物时则采取ω（C）=0.60~0.75%钢丝绳； 答：绑扎物件铁丝要求塑性好，所以应选择含铁素体多低碳钢制造；而起重机吊重物用钢丝绳要求承受较大载荷同时，又应含有一定韧性，预防冲击断裂，所以采取ω（C）=0.60~0.75%钢； （3）用做汽车挡板材料和用做锉刀材料为何不一样。

　答：用做汽车挡板材料要求塑性好，便于压力加工成型，所以，应选择含铁素体多低碳钢制造；而用做锉刀材料要求硬度高，确保耐磨性能，所以，采取ω（C）=1.2%高碳钢制造； 2．依据 Fe-Fe3C 相图，从相和组织上解释以下现象：

　（1）T8 钢比 40 钢强度、硬度高，塑性、韧性差。

　答：因为 T8 含碳量（0.8%C）比 40 钢（（0.4%C）含碳量高，其铁素体含量低，渗碳体含量高，所以，T8 钢比 40 钢硬度高，而塑性、韧性差；又因为 T8 钢中含珠光体量高，所以，其强度比 40 钢强度高。

　（2）T12 钢比 T8 钢硬度高，但强度反而低。

　答：这是因为 T12 钢中 Fe 3 C Ⅱ 连成网状，造成晶界强度下降，而 T8 钢中 Fe 3 C Ⅱ 呈短杆状，起第二相强化作用。

　五、计算题 按铁碳合金相图分类，40 和 T12A 为何种钢？试分析它们结晶过程，并计算其相组成物和组织组成物相对量？ 答：1）按铁碳合金相图分类，40 钢为亚共析钢，T12A 为过共析钢； 2）结晶过程：

　 2 24 4‘ ‘4 43 35 51~22~33~44~4’ ’4~52 24 4‘ ‘4 43 35 52 24 4‘ ‘4 43 32 24 4‘ ‘4 43 35 51~22~33~44~4’ ’4~5

　40 钢结晶过程

　 T12A 结晶过程

　 3）40 钢相组成物和组织组成物相对量：

　 （1）40 钢相组成物：F 和 Fe 3 C。

　Q F = 6.690.4100%6.69=94%

　 Q Fe3C = 1-Q F =1-94%=6% （2）40 钢组织组成物：F 和 P。

　Q F = 0.770.4100%0.77=48.1%

　 Q P = 1-Q F =1-48.1% =51.9%

　4）40 钢相组成物和组织组成物相对量：

　 （1）T12A 钢相组成物：F 和 Fe 3 C。

　Q F = 6.691.2100%6.69=82.1%

　 Q Fe3C = 1-Q F =1-82.1% =17.9% （2）T12A 钢组织组成物：P 和 Fe 3 C Ⅱ 。

　Q P =6.69 1.2100%6.69 0.77=92.7%

　 Q Fe3CⅡ = 1-Q P =1-92.7% =7.3%

　《金属塑性变形》

　一、试分析汽车半轴在模锻成形过程中，其组织和机械性能有何改变？ 答:微裂纹、气孔等焊合，材料致密度提升；碳化物被破碎和基体晶粒发生再结晶被细化；杂质分布均匀，偏析降低）；杂

　质或第二相沿金属流变方向分布，形成纤维组织。

　所以，机械性能全方面提升，且含有显著方向性，沿纤维方向性能高于横纤维方向性能。

　二、试分析汽车车身在压力成形过程中，其组织和机械性能有何改变？ 1）组织结构改变：

　(1) 形成纤维组织：金属经塑性变形时，沿着变形方向晶粒被拉长,形成纤维组织。

　(2) 形成形变织构：在变形量很大时，金属中各晶粒取向趋于一致组织叫形变织构。

　(3) 晶粒碎化：晶粒尺寸 10-2 →10 -4 或 10 -6 cm；亚结构细化。

　(4) 位错密度伴随变形量增加。

　3）机械性能改变：

　(1) 展现显著各向异性：因为形成了纤维组织和变形织构。

　(2) 产生加工硬化：伴随变形量增加，位错密度升高，造成位错缠结和定轧，对位错滑移产生巨大阻碍作用，可使金属变形抗力显著升高。

　（3）产生大量残余应力。

　三、什么是回复和再结晶？简述它们关键作用？ 1)回复是指是指冷变形后金属在加热温度较低时，发生组织和性能改变过程,其关键作用是保留加工硬化,消除内应力,稳定工件尺寸,预防工件变形； 2）再结晶是指冷变形后金属在加热温度较高时，在变形组织基体上产生新无畸变晶核，并快速长大形成等轴晶粒过程，其关键作用是消除加工硬化,改善塑性，方便进下一步压力加工和切削加工。