发布时间 : 星期五 文章机械工程材料复习题含答案 - 图文更新完毕开始阅读e247a493360cba1aa811da78
赵乾胜 10机本一班
问此钢材含碳量大约是多少？可能是哪种牌号的钢？（10分） 本题答案：（1）此钢含碳量大约为：Wc=92.5%*0.77%+7.5%*6.67%=1.212% （2）可能是T12钢
18.试计算20钢退火态室温下组织相对含量，并估算其硬度。已知：铁素体的硬度80HB, 珠光体的硬度240HB。（10分） 本题答案：20钢：（1）室温下组织为：P和F mp=0.2/0.77*100%=21% mF= 1-21%=79%（2）大此钢致硬度为：21%*240+79%*80=113.6HB
19.铁碳合金室温基本相有哪几相？铁碳合金室温基本组织是哪些？ 本题答案：（1）室温基本相：F和Fe3C（2）室温基本组织：F，P，Fe3C，Ld’ 20.下图为铁碳合金相图，请回答下列问题：(共10分)
1）相图中液相线为 ，固相线为 。（2分）
2）图中ECF线为 线，成分在EF范围间的合金在 ℃会发生 反应，反应产物叫 。（4分）
3）图中PSK线为 线，成分在PK范围间的合金在 ℃会发生 反应，反应产物叫 。（4分）
答案：1)ACD，AECF 2)共晶，1148，共晶，高温莱氏体 3)共析，727，共析，珠光体
21.已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态 300℃时A溶于 B 的最大溶解度为 30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在 300℃时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。现要求： 1）作出A-B 合金相图；
2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量。 本题答案：
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（1）
（2）20%A合金如图中①：合金在1点以上全部为液相，当冷至1点时，开始从液相中析出α固溶体，至2点结束，2～3点之间合金全部由α固溶体所组成，但当合金冷到3点以下，由于固溶体α的浓度超过了它的溶解度限度，于是从固溶体α中析出二次相A， 因此最终显微组织：α+AⅡ
mAⅡ=（90-80/90）*100%=11% mα=1-A%=89% 相组成物: α+A mA=（90-80/90）*100%=11% mα=1-A%=89%
45%A合金如图中②： 合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出α固溶体，此时液相线成分沿线BE变化，固相线成分沿BD线变化，当冷至2点时，液相线成分到达E点，发生共晶反应，形成（A+α）共晶体，合金自2点冷至室温过程中，自中析出二次相AⅡ，因而合金②室温组织：AⅡ+α+(A+α) 相组成物:A+α 组织： m（A+α）=（70-55）/(70-40）*100%=50%
mα= [1- m（A+α）]*70/100*100%=50%×70%×100%=35% AⅡ=1- m（A+α）- mα=1-50%-35%=15%
相：mA=（90-55）/90*100%=50% mα=1-A%=50% 80%A合金如图中③：
合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出A，此时液相线成分沿AE线变化，冷至2点时，液相线成分到达点，发生共晶反应，形成(A+α)共晶体，因而合金③的室温组织：A+ (A+α) 相组成物：A+α
组织：mA=（40-20）/40*100%=50% m(A+α)=1-A%=50% 相A=（90-20）/90*100%=78% α=1-A%=22%
22.某合金相图如图所示。
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1）试标注①—④空白区域中存在相的名称； 2）指出此相图包括哪几种转变类型；
3）说明合金Ⅰ的平衡结晶过程及室温下的显微组织。
本题答案：1)①：L+γ ②: γ+β ③: β+(α+β) ④: β+αⅡ 2)匀晶转变；共析转变 3）
合金①在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出γ固溶体至2点结束,2～3点之间合金全部由γ固溶体所组成,3点以下,开始从γ固溶体中析出α固溶体,冷至4点时合金全部由α固溶体所组成,4～5之间全部由α固溶体所组成,冷到5点以下,由于α固溶体的浓度超过了它的溶解度限度, 从α中析出第二相β固溶体,最终得到室稳下的显微组织: α+βⅡ
23.有形状、尺寸相同的两个 Cu-Ni 合金铸件，一个含 90% Ni ，另一个含 50% Ni,铸后自然冷却，问哪个铸件的偏析较严重？
本题答案：含 50% Ni的Cu-Ni 合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中，由于冷速较快，使得先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多，因为含 50% Ni的Cu-Ni 合金铸件固相线与液相线范围比含 90% Ni铸件宽，因此它所造成的化学成分不均匀现象要比含 90% Ni的Cu-Ni 合金铸件严重。
24.根据 Fe-Fe3C 相图，说明产生下列现象的原因： 1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高； 2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；
3）在 1100℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造； 4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）；
5）钳工锯 T8 ， T10，T12 等钢料时比锯 10，20 钢费力，锯条容易磨钝；
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6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。
本题答案：1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高；
钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高。
2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；
答：因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。 3）在 1100℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造；
答：在 1100℃时，含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。 4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）；
答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。
5）钳工锯 T8 ， T10，T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝；
答：T8 ， T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。 6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。
答：因为钢的含碳量范围在0.02%~2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。
六、实验分析题
1.实验中观察了20钢、45钢、T8钢金相组织，其金相照片如下，试指出各照片的钢号，并用箭头标明图中各组织名称，分析比较三种钢的力学性能（σb、HB、δ、αk）。（15分） 本题答案：
（1）金相照片对应的钢号及各组织如下图： （2）三种钢的力学性能比较如下：
σb和HB由大到小依次为：T8，45，20 δ和αk由大到小依次为： 20，45，T8
2.实验中观察了工业纯铁、45钢、T12钢金相组织，其金相照片如下，试指出各照片的钢号，并用箭头标明图中各组织名称（10分），并计算T12钢中珠光体和Fe3CⅡ的相对含量（10）。
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