工程材料习题和练习(3)

(1) 室温下，含碳0.2％的铁碳合金中铁素体和渗碳体各占多少？ (2) 室温下，含碳0.6％的铁碳合金中珠光体和铁素体各占多少？ (3) 室温下，含碳1.2％的铁碳合金中珠光体和二次渗碳体各占多少？

11. 比较退火状态下的 45钢、 T8钢、 T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。 12. 同样形状的两块铁碳合金，其中一块是退火状态的 15钢，一块是白口铸铁，用什么简便

方法可迅速区分它们?

13. 某厂材料仓库，两种碳钢材料混料，无法区别。实验人员截取了两块试样，退火后制备金

属试样，放在显微镜下观察。其中一块，铁素体占41.6％，珠光体占58.4％；另一块二次渗碳体占7.3％，珠光体占92.7％；试求这两种钢的牌号。 14. 根据Fe－Fe3C相图，说明产生下列现象的原因。

(1) 退火后含碳量为0.8％的钢比含碳量0.4％的钢强度，硬度高。 (2) 在室温下，含碳0.8％的钢比含碳1.2％的钢强度高。 (3) 变态莱氏体的塑性比珠光体塑性差。

(4) 在1100℃，含碳0.4％的钢能进行锻造，含碳4.0％的铸铁不能锻造。 (5) 绑机物体一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物则用钢丝绳（60、70钢丝）。 (6) 用手锯锯T8、T10、T12钢料比锯10、15、20钢费力而锯条更容易变钝。

(7) 制造汽车外壳多用低碳钢，制造机器零件加机床主轴、齿轮、曲轴等多用中碳钢，制造工具时如车刀、丝锥、锯条等多用高碳钢，而制造机器的支架，机床床身时则常用灰口铸铁。

(8) 钢适于压力加工成型，而铸铁适于铸造成型。 15. 同样形状和大小的三块铁碳合金，其中一块是低碳钢；一块是灰口铸铁；一块是白口铸铁，

用什么方法将它们区分开来。

16．为什么碳钢进行热锻、热轧时都要加热到奥氏体区? 17．手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造?

18．现有A、B两组元形成的二元合金状态图，如题1-24图所示。若以α表示B溶于A的固溶体，B1表示自α中析出的次生B，（α＋B）表示形成的共晶体。请填出各相区的组织，并分别写出成分各为①、②、③、④的四种合金自液态缓冷至常温时的组织变化过程。

温度（℃） A ① ② ③ B(%) ④ B

题1-24图

19．试示意地绘出下列二元合金状态图，并填写出各相区的组织。A、B元素在液态时互相溶解。在固态时形成共晶，共晶成分中含B30％，A元素在B元素中有限溶解，溶解度在共晶温度时为15％，在室温时为10％。B元素在A元素中不能溶解。 20．什么是铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体？填出下表。

名称 铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体 合金结构 含碳量（％） 晶格类型 σ b 机械性能 HB δ（％） 21．含碳量分别为0.2％、0.40％、0.80％和1.30％的碳钢，自液态缓冷至室温后所得的组织有何不同？试定性地比较这四种钢的ζb和HB。

22．含碳量0.20％的碳钢在770℃和900℃、含碳量0.80％的碳钢在680℃和770℃、含碳量1.20％的碳钢在700℃和770℃分别达到平衡状态时，各是什么组织？

23．含碳量0.40％、0.60％和1.20％的碳钢在室温时的平衡组织中，珠光体、铁素体或渗碳体，各占百分之几？

24．为什么要严格限制钢材中的P、S含量？

25．要使球墨铸铁的基本组织为铁素体、珠光体或下贝氏体，工艺上应如何控制?

26．有一灰口铸铁铸件，经检查发现石墨化不完全，尚有渗碳体存在，试分析其原因，并提

出使这一铸件完全石墨化的方法。 27．试述石墨形态对铸铁性能的影响。

28．试比较各类铸铁之间性能的优劣顺序，与钢相比较铸铁性能有什么优缺点? 29．为什么一般机器的支架、机床的床身常用灰口铸铁制造?

第五章 金属的塑性变形与再结晶

思考题及习题

5.1 解释名词

滑移、滑移面、滑移方向、滑移系、加工硬化、回复、再结晶、硬位向、固溶强化、沉淀强化、细晶强化、形变强化（加工硬化）

5.2 填空题

1．钢在常温下的变形加工称为( )加工，而铅在常温下的变形加工称为( )加工。 2．造成加工硬化的根本原因是( )。 3．滑移的本质是( )。

4．变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是( )。 5．再结晶后晶粒度的大小主要取决于( )和( )。 6．固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( )。 7．固溶体出现枝晶偏析后，可用( )加以消除。

5.3 是非题

1．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。( )

2．因为 B.C.C 晶格与 F.C.C 晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。( )

3．孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。( ) 4．金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。( ) 5．再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。( )

5.4 选择正确答案

1．能使单晶体产生塑性变形的应力为： a. 正应力；b. 切应力；c. 复合应力

2．面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是： a. <100>；b. <111>；c. <110> 3．变形金属再结晶后：

a. 形成等轴晶，强度增大； b. 形成柱状晶，塑性下降； c. 形成柱状晶，强度升高； d. 形成等轴晶，塑性升高

5.5 综合分析题

1．为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好?

2．与单晶体的塑性变形相比较，说明多晶体塑性变形的特点。 3．金属塑性变形后组织和性能会有什么变化?

4．滑移面和滑移方向原子排列有何特点？为什么？三种常见金属晶体结构中的滑移系各是多少？

5．在图5-1所示的晶面、晶向中，哪些是滑移面? 哪些是滑移方向? 问图中情况能否构成滑移系?

图 5-1

6．用低碳钢钢板冷冲压成形的零件，冲压后发现各部位的硬度不同，为什么? 7．用低碳钢板料，冲压成复杂零件，试分析采用下列工艺中哪一种更合理?

(1) 冲压－再结晶－冲压－再结晶； (2) 再结晶－冲压－再结晶； (3) 冲压－再结晶－冲压－回复。

8．自行车链板，通常用塑性很好的16Mn钢制造。根据受力情况，要求材料的抗拉强度为1000MPa，硬度为HB275，但16Mn钢的抗拉强度只有520MPa，硬度HB150，问此时可采用什么方法提高强度？

9．有一块纯铝板，晶粒十分粗大，强度与塑性均差，为了细化晶粒，可采用什么方法？ 10．加工硬化给生产带来了哪些好处和困难？

11．已知金属钨、铅的熔点分别为 3380℃和 327℃，试计算它们的最低再结晶温度，并分析钨在 900℃加工、铅在室温加工各为何种加工?

12．室温下经轧制变形50％的纯铅，其显微组织为等轴晶粒，请解释这一现象。

13．拉制铜丝过程如图5-2所示。请画出不同阶段的组织与性能变化示意图，并简要说明。 加模热 具炉铜(退火状态) 拉

加热温度>T再

组织变化

示意图 性能变化示意图 ↑ζb、δ％ HB

简要说明

图5-2

14．何谓临界变形度? 分析造成临界变形度的原因。

15．在制造齿轮时，有时采用喷丸处理 (将金属丸喷射到零件表面上)，使齿面得以强化。试分析强化原因。

16．再结晶和重结晶有何不同?

17．用下述方法制成齿轮，哪种方法较理想？为什么？

(1) 用厚钢板切出圆饼再机加工成齿轮； (2) 用粗棒料下圆饼再机加工成齿轮；

(3) 由圆棒料加热，锻打成型再机加成成品。

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