模拟卷答案09-3.doc

模拟试卷
课程名称： 金属材料及热处理

一、名词解释（15分）
1、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。
2、固溶强化：通过形成固溶体使金属强度、硬度提高的现象。
3、回火脆性：钢在某些温度区间回火时，其冲击韧性明显下降的现象。
4、加工硬化：金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度、硬度显著提高，塑性和韧性明显下降的现象。
5、结晶：从一种原子排列状态转变为一种规则排列状态（晶态）的过程。
二、填空题（15分）
1. ___含碳量介于2.11%和6.69%间__成分的铁碳合金是铸铁。
2. 金属的塑性指标有___延伸率___和____断面收缩率____。
3. Zn属于_____HCP____晶体结构。
4. 主要晶体缺陷类型有 点缺陷 、 位错 和 线缺陷 。
5. ____莱氏体___为共晶转变产物。
6. 低碳钢机加工前一般采用 正火 热处理以提高机加工性能。
7. 合金渗碳钢中可起到细化晶粒的作用的合金元素有 Ti 和 V 等。 低合金高强度结构钢 合金钢热轧空冷即可使用。
9. 在室温平衡状态，成分为0.2％、0.8％、2.0％、4.0％的铁碳合金中强度最高的是 0.8％ 。
10. 钢中常含有的有益元素主要有 Si 、 Mn 。
11．热脆与钢中的 S 杂质有关。
三、问答题：（70分）
1. 试画出面心立方和密排六方晶体的一组滑移系，并分析该两种晶体结构对金属塑性的影响。（5分）

滑移系数目↑，材料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑。FCC的滑移系为12个，HCP为3个；FCC的滑移方向多于BCC。因此，金属塑性：Cu（FCC）＞Zn（HCP）
2. 轴承合金的组织有什么特点？为什么？（5分）
轴承合金的组织是在软基体（硬基体）上分布着硬质点（软质点），软基体(软质点)被磨损而凹陷，保持润滑油；硬质点(硬基体)耐磨而相对凸起，支持轴的压力并使轴与轴瓦接触面积减小；从而使轴与轴瓦接触面积减小保证近乎理想的摩擦条件和极低的摩擦系数。
3. 试述石墨形态对铸铁性能的影响，与钢相比铸铁由哪些优点。（5分）
石墨相当于钢基体上的裂纹或空洞，减少基体有效截面积，引起应力集中，因此铸铁的承载能力通常不如钢，但也具有比钢低的缺口敏感性。与钢相比铸铁还具有更小的摩擦系数，更好的抗振性能，更好的铸造性能和切削性能。
4. 过冷度与冷却速度有什么关系？它对金属结晶后的晶粒大小有什么影响？（5分）
液态金属的冷却速度越快，结晶所需的过冷度越大。过冷度△ T↑，N↑↑，G↑——N/G增大，晶粒细化。

5. 画出T12钢的平衡组织和淬火组织示意图并标出组织，计算其平衡组织中各组织组成物的相对含量。（10分）
平衡组织
M'
A'
淬火组织：M'+A'

组织组成物的相对含量：P％＝（6.69-1.2）/（6.69-0.77）＝93％
Fe3CII％＝100％- P％=7%
6. 确定下列钢件的退火方法及退火后的组织：（1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；（2）ZG35铸造齿轮；（3）改善T12钢的切削加工性能（10分）
（1）再结晶退火，退火后的组织——F+P；（2）完全退火，退火后的组织——F+P；（3）球化退火，退火后的组织——球状渗碳体分布于铁素体基体上
7. 试辨析以下金属材料牌号08F、ZG25、KT300-06、ZL101、1Cr18Ni9Ti：（1）说明材料的类别；（2）说明牌号中下划线部分的意义。（10分）
08F：优质碳素结构钢，F——沸腾钢
ZG25：25号铸钢，ZG——铸钢
KT300-06：可锻铸铁，KT——可锻铸铁
ZL101：铸造铝合金，ZL——铸铝
1Cr18Ni9Ti：奥氏体不锈钢，1——含碳量中间值0.1%
8. 请在45、20CrMnTi中选材设计一个内燃机主动牵引齿轮（高速、重载、大冲击）：（1）分析零件的使用性能要求，（2）选材并设计热处理工序，（3）分析使用态组织。（20）
（1）
工作条件
失效形式
性能要求
齿根交变弯曲应力
疲劳断裂
高弯曲疲劳强度
齿面接触压应力、
滑动摩擦
表面损伤
高接触疲劳强度和耐磨性
轮齿冲击、应力
过载变形、断裂
较高强度及冲击韧性
（2）20CrMnTi
900--950℃渗碳 → 820～850℃油淬 → 180--200℃低温回火
（3）使用态组织：心部——M’（低碳）；表面——M’(高碳）+A’+K