机械制造基础第二章习题及答案

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1、第二章习题及答案2-1晶体和非晶体的主要区别是什么？答：晶体是指其原子呈周期性规则排列的固态物体。晶体具有周期性规则的原子排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡的结果。晶体还具有固定的熔点和各向异性的特征。非晶体则原子排列无规则，没有固定的熔点，且各向同性。2-2试述纯金属的结晶过程。答：纯金属的结晶过程是在冷却曲线上平台所对应的时间内发生的，实质上是金属原子由不规则排列过渡到规则排列而形成晶体的过程，它是一个不断形成晶核和晶核不断长大的过程。1）形核当液态金属的温度下降到接近T1时，液体的局部会有一些原子规则地排列起来，形成极细小的晶体，这些小晶体

2、很不稳定，遇到热流和振动就会消失，时聚时散，此起彼伏。当低于理论结晶温度时，稍大一点的细小晶体，有了较好的稳定性，就有可能进一步长大成为结晶核心，称为晶核。晶核的形成有两种方式：一种为自发形核，即如前所述的，液态金属在过冷条件下，由其原子自己规则排列而形成晶核；一种为非自发形核，即依靠液态金属中某些现成的固态质点作为结晶核心进行结晶的方式。非自发形核在金属结晶过程中起着非常重要的作用。2）长大晶核形成之后，会吸附其周围液体中的原子不断长大，在晶核长大的同时，液体中又会产生新的晶核并长大，直到液态金属全部消失，晶体彼此接触为止。2-3何谓为过冷度？影响过冷度大小的因

3、素是什么？答：实际结晶温度低于理论结晶温度的现象，称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度的差值，称为过冷度。过冷度与金属液体的冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度越大。2-4晶粒粗细对金属的力学性能有何影响？细化晶粒可采取哪些措施？答：晶粒越细小，晶界越多、越曲折，晶粒与晶粒之间相互咬合的机会就越多，越不利于裂纹的传播和发展，增强了彼此间的结合力。不仅使强度、硬度提高，而且塑性、韧性也越好。为了能够获得细晶组织，实际生产中常采用增大过冷度⊿T、变质处理和附加振动等方法。2-5什么是合金相图？什么是共晶转变和共析转变？答：合金相图是通过实验方法建立的。先在极缓慢冷却

4、的条件下，作出该合金系中一系列不同成分合金的冷却曲线，确定冷却曲线上的结晶转变温度（临界点），然后把这些临界点在温度—成分坐标系中标出，最后把坐标图上的各相应点连接起来，就可得出该合金系的相图。具有共晶成分（wC＞2.11%）的液相在共晶温度1148℃时，要同时结晶出奥氏体与渗碳体的共晶体，称为共晶转变。含碳量大于0.0218％的铁碳合金在PSK线上都发生共析反应，同时析出铁素体与渗碳体的机械混合物，称为共析转变。2-6试述纯铁的同素异构转变。答：纯铁熔点为1538℃，温度变化时发生同素异构转变，如图所示。42-7何谓钢的热处理？试述热处理的工艺过程。答：钢的热处

5、理是通过加热、保温和冷却的工艺方法使钢的内部组织发生变化，从而获得所需性能的一种加工工艺。热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。2-8共析钢加热时组织结构如何变化？答：将共析钢加热至Ac1温度时，将发生珠光体向奥氏体的转变，其转变过程是一个形核和长大的过程；奥氏体化完成后，继续在较高温度下加热或进行长时间保温，奥氏体的晶粒容易长大。钢在加热时获得的奥氏体晶粒大小，直接影响到冷却后转变产物的晶粒大小和力学性能。2-9热处理加热后保温的目的是什么？答：使奥氏体晶粒均匀化。2-10过冷奥氏体等温转变时，按过冷度的不同，能得到哪几种组织？

6、答：过冷奥氏体的等温转变分为珠光体型转变、贝氏体型转变和马氏体型转变。珠光体型转变，转变产物为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状组织，即珠光体组织。贝氏体型转变，转变产物为由含碳过饱和的铁素体和弥散分布的渗碳体组成的组织，即贝氏体组织。马氏体型转变，转变产物主要为马氏体。马氏体是碳在γ-Fe中所形成的过饱和固溶体，用符号M表示。2-11过冷奥氏体连续冷却时的临界冷却速度表示什么意义？答：冷却速度vk表示了使过冷奥氏体在连续冷却过程中不分解而全部冷至Ms温度以下转变为马氏体的最小冷却速度，即钢在淬火时为抑制非马氏体转变所需的最小冷却速度，称为马氏体临界冷却速度。2

7、-12何谓退火？退火分为哪几类？答：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火，又称为焖火。4常用的退火方法可分为完全退火、球化退火和去应力退火等。2-13完全退火的目的是什么？为什么不宜用于过共析钢？答：完全退火的目的是降低钢的硬度，细化晶粒，充分消除内应力。过共析钢不宜采用完全退火，因为过共析钢完全退火需加热到Accm以上，在缓慢冷却时，钢中将析出网状渗碳体，使钢的力学性能和切削加工性变坏。2-14去应力退火时钢中有无相的变化？为什么？答：去应力退火的加热温度一般为500～600℃，保温后随炉缓冷至室温。由于加热温度在A1以下，去应力退

8、火过程中一