金属工艺学、机械工程材料课堂练习题

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1、 根 据 Fe Fe3C相 图 ， 说 明 产 生 下 列 现 象 的 原 因 。1 完 全 退 火 后 含 碳 量 为 1.0 的 钢 比 含 碳 量 为 0.5 的 钢 硬 度 高 。 答 ： 因 组 织 及 其 硬 度 不 同 所 致 。 即 含 碳 量 为 1.0 的 钢 经 完 全 退火 后 组 织 为 P+Fe3C 网 状 ， 而 含 碳 量 为 0.5 的 钢 经 完 全 退 火后 组 织 为 P+F， 且 F含 量 约 35%。 由 于 Fe3C的 硬 度 比 F的 高 ， 故完 全 退 火 后 含 碳 量 为 1.0 的 钢 比 含 碳 量 为 0.5 的 钢 硬 度 高 。

2、2. 某 Fe-C合 金 在 平 衡 冷 却 条 件 下 ， 在 800 开 始 发 生 AF转 变 ，727 发 生 AP转 变 ， 可 以 知 道 （ ） 。（ a） 该 合 金 的 含 碳 量 （ b） 该 合 金 属 于 过 共 析 合 金 （ c） 该 合 金 含 碳 量 大 于 0.77% （ d） 其 耐 磨 性 比 工 业 纯 铁 的 低a 3.某 Fe-C合 金 在 平 衡 冷 却 条 件 下 ， 在 800 开 始 发 生 AFe3C转 变 ， 727 发 生 AP转 变 ， 可 以 知 道 （ ）（ a） 该 合 金 属 于 亚 共 析 合 金 （ b） 该 合 金 属

3、于 过 共 析 合 金 （ c） 该 合 金 含 碳 量 小 于 0.02% （ d） 其 耐 磨 性 比 工 业 纯 铁 的 低 b4. 已 知 某 优 质 碳 素 钢 经 完 全 退 火 后 Fe3C 的 体 积 分 数 为 4.8%，其 钢 号 是 （ ） 。（ a） 30 （ b） 50 （ c） T7 （ d） T10d5. 某 Fe-C合 金 由 液 态 极 其 缓 慢 的 冷 到 室 温 ， 发 生 如 下 反 应 ：L， +Fe3C ， +Fe3C， 该 合 金 的 含 碳 量 范 围 是（ ） 。 （ a） 0.77%且 0.77% （ d） 2.1% b 6. 在 退 火

4、状 态 下 ， 随 钢 中 的 含 碳 量 增 加 ， 其 强 度 总 是提 高 的 。 （ ）7. 在 退 火 状 态 下 ， 随 含 碳 量 增 加 ， 钢 的 硬 度 总 是 提 高的 。 （ ）8. 高 碳 钢 的 耐 磨 性 总 高 于 低 碳 钢 的 耐 磨 性 。 （ ）9. 钢 的 耐 磨 性 不 仅 与 成 分 有 关 ， 还 与 其 组 织 有 关 （ ）10. 在 优 质 钢 中 ， S、 P元 素 总 是 有 害 元 素 。 （ ） 11. 通 过 热 处 理 方 法 无 法 减 小 或 消 除 结 晶 时 产 生 的 成 分偏 析 。 （ ） 12 钳 工 用 手 工

5、 锯 锯 T10、 T12钢 料 时 比 锯 10、 20钢 料 费 力 ， 锯条 容 易 磨 钝 。答 ： 一 般 情 况 下 T10、 T12钢 料 供 货 状 态 为 球 化 退 火 态 ， 其组 织 为 球 状 珠 光 体 （ 即 细 小 粒 状 的 渗 碳 体 均 匀 分 布 在 铁 素体 基 体 上 ） ， 而 10、 20钢 料 供 货 状 态 为 退 火 态 ， 其 组 织 为块 状 的 珠 光 体 +铁 素 体 ， 且 铁 素 体 含 量 较 多 。 渗 碳 体 与 铁 素体 相 比 ， 前 者 硬 度 高 、 耐 磨 性 好 ， 故 用 手 工 锯 锯 T10、 T12钢

6、料 时 比 锯 10、 20钢 料 费 力 ， 锯 条 容 易 磨 钝 。13 在 室 温 下 ， 含 碳 量 为 0.8 的 钢 其 强 度 比 含 碳 量 为 1.2 的钢 高 。答 ： 在 室 温 下 ， 含 碳 量 为 0.8 的 钢 其 组 织 为 P。 含 碳 量 为 1.2的 钢 其 组 织 为 P+Fe 3C 网 状 。 而 Fe3C 网 状 是 一 个 硬 脆 相 ， 故 它 的存 在 使 含 碳 量 为 1.2 的 钢 的 强 度 降 低 。 14 含 碳 量 为 0.45 的 钢 加 热 到 1200 开 始 锻 造 ， 冷 却 到 800停 止 锻 造 。 答 ： 45

7、钢 在 1200800 锻 造 恰 巧 是 在 其 塑 性 良 好 的 单 相 奥 氏 体 区进 行 ， 若 开 锻 温 度 1200 ， 由 于 其 奥 氏 体 晶 粒 易 长 大 ， 使 其 塑性 变 差 ， 易 产 生 锻 造 缺 陷 ； 若 停 锻 温 度 800 ， 处 于 45钢 的 P+F两 相 区 ， 其 塑 性 也 变 差 ， 也 易 产 生 锻 造 缺 陷 （ 如 锻 造 裂 纹 ） 。15 铁 丝 易 折 弯 ， 铸 铁 易 破 裂 ， 为 什 么 ？ 答 ： 铁 丝 一 般 为 低 碳 钢 丝 ， 室 温 组 织 为 P+F较 多 ， 硬 度 低 、 塑 性好 ， 抗

8、弯 能 量 差 ， 故 易 折 弯 。 铸 铁 含 碳 量 高 ， 室 温 组 织 由 P+ Fe3C 网 状 +Ld组 成 ， 硬 度 高 、 脆 性 大 、 抗 裂 纹 扩 展 能 力 差 ， 故易 破 裂 。 16 为 什 么 钢 铆 钉 用 低 碳 钢 （ c=0.25%)制 作 ？ 答 ： c=0.25%的 钢 制 铆 钉 通 常 在 正 火 态 下 使 用 ， 其 室 温 组 织 为细 小 块 状 的 细 珠 光 体 加 铁 素 体 ， 该 组 织 具 有 一 定 的 强 度 和 良 好的 韧 性 ， 即 具 有 良 好 的 综 合 力 学 性 能 ， 故 能 满 足 使 用 性

9、能 （ 如较 好 的 抗 冲 击 、 抗 剪 能 力 等 ） 的 要 求 。17 为 什 么 绑 扎 物 体 一 般 用 铁 丝 （ 镀 锌 低 碳 钢 丝 ） ， 而 起 重 机钢 丝 绳 却 用 60钢 （ c=0.60%)制 成 ？答 ： 镀 锌 低 碳 钢 丝 室 温 下 的 组 织 为 P+F 较 多 ， 其 硬 度 低 、 塑 性好 、 易 折 弯 ， 故 容 易 将 物 体 绑 紧 。 而 起 重 机 钢 丝 绳 的 力 学 性能 需 较 高 的 抗 拉 强 度 ， 用 60钢 经 淬 火 加 中 温 回 火 ， 可 获 得 回火 屈 氏 体 组 织 ， 随 后 经 冷 拔 成

10、为 具 有 较 高 的 强 度 细 钢 丝 ， 然后 再 搓 制 成 钢 丝 绳 ， 故 钢 丝 绳 用 60钢 制 作 。 18. 有 两 种 含 碳 量 不 同 的 铁 碳 合 金 ， 它 们 的 室 温 平 衡 组 织 各 由两 种 组 织 组 成 ， 它 们 都 有 珠 光 体 组 织 ， 珠 光 体 的 质 量 分 数 均 为90%， 回 答 以 下 问 题 ： (1) 分 别 写 出 这 两 种 合 金 的 组 织 名 称 。 (2) 计 算 这 两 种 合 金 的 含 碳 量 。 (3) 计 算 这 两 种 合 金 室 温 下 相 和 Fe3C相 的 质 量 分 数 。 答 ：

11、（ 1） F+P和 P+Fe3C （ 2） F+P： wc=0.9 0.77%=0.693% P+ Fe3C ： wc=0.9 0.77%+0.1 6.69%=1.362% （ 3） F+P： w=(6.69-0.693)/6.69=89.6% w Fe3C=1- w=10.4% P+ Fe3C ： w=(6.69-1.362)/6.69=79.6% w Fe3C=1- w=20.4% 19. 一 块 低 碳 钢 ， 一 块 白 口 铁 ， 它 们 的 形 状 、 大 小 一 样 ， 请 说出 有 哪 些 简 便 方 法 把 他 们 区 分 开 来 。 答 ： 低 碳 钢 组 织 ： F+P

12、白 口 铁 组 织 ： P+Fe3C +Ld或 Fe3C +Ld硬 度 低 者 为 低 碳 钢 ， 硬 度 高 者 为 白 口 铁 。 白 口 铁 锤 击 时 易 掉 碎 块 ， 低 碳 钢 不 易 掉 碎 块 。白 口 铁 划 痕 浅 ， 低 碳 钢 划 痕 深 。20. “高 碳 钢 的 质 量 比 低 碳 钢 好 ” ， 这 种 说 法 对 吗 ？ 碳 钢 的 质 量好 坏 主 要 按 照 什 么 标 准 确 定 ？ 为 什 么 ？ 答 ： 不 对 。 碳 钢 的 质 量 好 坏 主 要 按 照 钢 中 的 S、 P含 量 来 确 定 。 S、 P含量 越 少 ， 碳 钢 的 质 量 越

13、 好 。 S、 P在 钢 中 是 有 害 杂 质 。 含 S量 高 时 ， 易 使 钢 产 生 “ 热 脆 ” 现 象 ， 含 P量 高 时 ， 易 使 钢 产 生 “ 冷 脆 ” 现 象 。 根 据 Fe-Fe3C相 图 ， 说 明 下 列 原 因 ：（ 1） 低 碳 钢 具 有 较 好 的 塑 性 ， 而 高 碳 钢 具 有 较 好 的 耐 磨 性 ；（ 2） 钢 中 碳 含 量 一 般 不 超 过 WC 1.35%；（ 3） 钢 适 宜 锻 压 成 型 ， 而 铸 铁 不 能 锻 压 ， 只 能 铸 造 成 型 ；（ 4） 碳 含 量 为 WC 0.45%的 碳 钢 要 加 热 到 12

14、00 开 始 锻 造 ， 冷 到800 时 停 止 锻 造 。答 :（ 1） 低 碳 钢 组 织 为 ： F多 +P， 高 碳 钢 组 织 为 ： P+Fe3C 。 由 于F的 硬 度 =80H BW， Fe3C的 硬 度 =800H BW， P的 硬 度 =180H BW。F的 伸 长 率 A=50%， P的 A=20% ， Fe3C的 A 0故 低 碳 钢 具 有 较 好 的 塑 性 ， 而 高 碳 钢 具 有 较 好 的 耐 磨 性 。 （ 2） 当 Wc 1.0%时 ： 钢 的 b而 H BW， 脆 性 也 。 为 保 证工 业 用 钢 应 具 有 足 够 的 b 和 一 定 的 、

15、ak ， 故 其 碳 含 量 一 般 都 不超 过 Wc1.3% 1.4%。 （ 3） 钢 中 的 含 碳 量 较 铸 铁 的 低 ， 钢 中 的 组 织 组 成 物 中 的硬 脆 相 （ Fe3C） 较 少 ， 故 钢 的 塑 性 较 铸 铁 好 ， 锻 压 成 型时 易 变 形 ， 故 钢 适 宜 锻 压 成 型 ， 而 铸 铁 不 能 锻 压 ， 只 能铸 造 成 型 。（ 4） 45钢 在 1200800 锻 造 恰 巧 是 在 其 塑 性 良 好 的 单相 奥 氏 体 区 进 行 ， 若 开 锻 温 度 1200 ， 由 于 其 奥 氏体 晶 粒 易 长 大 ， 使 其 塑 性 变

16、差 ， 易 产 生 锻 造 缺 陷 ； 若停 锻 温 度 800 ， 处 于 45钢 的 P+F两 相 区 ， 其 塑 性 也变 差 ， 也 易 产 生 锻 造 缺 陷 （ 如 锻 造 裂 纹 ） 。 由 图 可 知 ：Wc1.0%时 ： 随 钢 中 Wc， 则其 H BW、 b， 、 Ak； 为 保 证 工 业 用 钢 应 具 有足 够 的 b 和 一 定 的 、 Ak ，故 其 碳 含 量 一 般 都 不 超 过Wc1.3% 1.4%。 H BAk b1.0 含碳量与力学性能的关系（P110） 因 钢 中 出 现 Fe3C 网 而 导致 钢 的 b， 但 H BW当 Wc 1.0%时 ： b而 H BW为 什 么 ？