《工程材料及机械制造基础》部分习题参考答案

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1、14、为什么铸造合金常选用接近共晶点的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？近共晶点的合金熔点低，结晶范围小，铸造性能好。单相固溶体成分的合金具有良好的塑性和小的变形抗力，可锻性好。15、何谓α、γ、Fe3C、C、P、A、Ld、（Ld`）？它们的结构、组织形态、力学性能有何特点？α为铁素体，Fe3C为渗碳体，C为碳元素，P为珠光体，γ、A为奥氏体，Ld为高莱氏体，（Ld`）为低温莱氏体。α为体心立方结构，溶碳量低，强度、硬度低，塑性、韧性好。γ、A是碳在γ—Fe中形成的间隙固溶体，为面心立方结构，溶碳量较大，是高温组织，硬度

2、较低，塑性较高，易于成形。Fe3C是铁和碳的金属化合物，含碳量6.69%，硬度很高，脆性很大，塑性和韧性几乎为零。P是铁素体与渗碳体的机械混合物，碳的分数为0.77%，具有良好的力学性能。Ld是奥氏体与渗碳体的机械混合物，（Ld`）是珠光体与渗碳体的机械混合物，含碳量4.3%，力学性能与渗碳体接近。16、碳钢与铸铁两者的成分、组织和性能有何差别？并说明原因。碳含量小于2.11%是碳钢，大于2.11%是铸铁；碳钢中的碳与铁以金属化合物的形式存在，而铸铁中的碳以游离石墨的形式存在；碳钢的力学性能较好，其硬度、强度随含碳量的增加而增加，塑性、韧性随含碳

3、量的增加而下降，铸铁的力学性能取决于石墨的形状、大小及分布；铸铁的铸造性能优于碳钢；铸铁不能进行压力加工，其焊接性能远不及碳钢。17、分析碳的质量分数分别为0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的铁碳合金从液态缓慢冷至室温时的结晶过程和室温组织。指出这四种成分组织与性能的区别。碳的质量分数为0.20%、0.60%的铁碳合金均属于亚共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过AC线时从液态中结晶出A，经过AE线时全部结晶为A，经过GS线时由于贫碳有F析出，经过PSK线时剩余的A转变为P，室温组织为P+F。并随碳的质量分数的增加P增加，F减少

4、。碳的质量成分分别为0.80%、1.0%的铁碳合金均属于过共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过AC线时从液态中结晶出A，经过AE线时全部结晶为A，经过ES线时由于富碳有Fe3CⅡ析出，经过PSK线时剩余的A转变为P，室温组织为P+Fe3CⅡ。并随碳的质量分数的增加Fe3CⅡ增加，P减少。由于F、P、Fe3CⅡ，的力学性能上的差异，随碳的质量分数的增加铁碳合金的强度和硬度增加，而塑性和韧性下降。18、渗碳体有哪5种基本形态，它们的来源和形态有何区别？一次渗碳体是从液体中直接析出，呈长条形；二次渗碳体从奥氏体中析出，沿晶界呈网状；三次渗碳体

5、从铁素体中析出，沿晶界呈小片或粒状；共晶渗碳体是同奥氏体相关形成，在莱氏体中为连续的机体；共析渗碳体同铁素体相关形成，呈交替片状。19、根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因。（1）碳的质量分数为1.0%的钢比碳的质量分数为0.5%的钢硬度高。（2）低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差。（3）捆扎物体一般用铁丝，而起重机起吊重物却用钢丝绳。（4）一般要把钢材加热到高温下（1000~1250℃）进行热轧或锻造。（5）钢适宜于通过压力成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。（1）钢随碳的质量分数的增加铁素体减少，而渗碳体增加。渗碳体的硬度比铁素体的硬度高

6、。（2）低温莱氏体由珠光体和渗碳体组成，珠光体塑性较好，而渗碳体的塑性几乎为零。（3）捆扎物体需材料有一定的塑性，而起吊重物需材料有一定的强度和硬度。钢材随碳的质量分数的增加强度、硬度增加，塑性、韧性下降。（4）把钢材加热到高温下（1000~1250℃），钢为单相奥氏体组织。其塑性好，变形抗力小。（5）加热到高温下（1000~1250℃），钢为单相奥氏体组织。其塑性好，变形抗力小利于压力成形；而钢的流动性差，在冷却的过程中收缩率大，铸造性能比铸铁差。铸铁结晶温度范围窄，流动性好，在冷却的过程中收缩率小，铸造性能好；但其属于脆性材料，不能压力成形。

7、第三章金属热处理及表面改性（40）1、钢的热处理的基本原理是什么？其目的和作用是什么？20钢的热处理是将钢在固态下、在一定的介质中施以不同的加热、保温和冷却来改变钢的组织，从而获得所需性能的一种工艺。原理：同素异构转变；其目的和作用：充分发挥材料的潜力，提高零件使用性能，延长使用寿命。改善材料的加工性能。。2、什么是连续冷却与等温冷却？两种冷却方式有何差异？试画出共析钢过冷奥氏体的这两种冷却方式的示意图，并说明图中各个区域、各条线的含义。等温冷却：先将已奥氏体化的钢快冷至A1线以下一定温度，成为过冷奥氏体。进行保温，使奥氏体在等温下进行组织转变。

8、转变完后再冷却至室温。连续冷却：将已奥氏体化的钢冷却，使其在温度连续下降的过程中发生组织转变。等温冷却所得组织单一，分为珠光体、贝氏体和