《化学与工程材料真题》.pdf

第二章第二章7、 求碳质量分数为 3.5的质量为 10kg 的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度(但尚未发生共晶反应)时所剩下的液体的碳质量分数及液体的质量7、 求碳质量分数为 3.5的质量为 10kg 的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度(但尚未发生共晶反应)时所剩下的液体的碳质量分数及液体的质量解：L 中的碳质量分数：w(C)4.3解：L 中的碳质量分数：w(C)4.3L 中的质量分数: w (L)=(3.5-2.11)/(4.3-2.11)=63.5L 中的质量分数: w (L)=(3.5-2.11)/(4.3-2.11)=63.5L 的质量：QL 的质量：QL L1063.56.35(kg)1063.56.35(kg)8、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8、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，简述原因答：硬度：45 钢最低，T8 钢较高，T12 钢最高因为退火状态下的 45 钢组织是铁素体+珠光体，T8 钢组织是珠光体，T12 钢组织是珠光体+二次渗碳体因为铁素体硬度低，因此 45 钢硬度最低因为二次渗碳体硬度高，因此 T12 钢硬度最高。

答：硬度：45 钢最低，T8 钢较高，T12 钢最高因为退火状态下的 45 钢组织是铁素体+珠光体，T8 钢组织是珠光体，T12 钢组织是珠光体+二次渗碳体因为铁素体硬度低，因此 45 钢硬度最低因为二次渗碳体硬度高，因此 T12 钢硬度最高 强度：因为铁素体强度低，因此 45 钢强度最低T8 钢组织是珠光体，强度最高 T12 钢中含有脆性的网状二次渗碳体， 隔断了珠光体之间的结合， 所以 T12钢的强度比 T8 钢要低但 T12 钢中网状二次渗碳体不多，强度降低不大，因此T12 钢的强度比 45 钢强度要高 强度：因为铁素体强度低，因此 45 钢强度最低T8 钢组织是珠光体，强度最高 T12 钢中含有脆性的网状二次渗碳体， 隔断了珠光体之间的结合， 所以 T12钢的强度比 T8 钢要低但 T12 钢中网状二次渗碳体不多，强度降低不大，因此T12 钢的强度比 45 钢强度要高 塑性：因为铁素体塑性好，因此 45 钢塑性最好T12 钢中含有脆性的网状二次渗碳体，因此 T12 钢塑性最差T8 钢无二次渗碳体，所以 T8 钢塑性较高 塑性：因为铁素体塑性好，因此 45 钢塑性最好T12 钢中含有脆性的网状二次渗碳体，因此 T12 钢塑性最差。

T8 钢无二次渗碳体，所以 T8 钢塑性较高9、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？ 9、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？ 答：因为退火状态的 15 钢硬度很低，白口铸铁硬度很高因此可以用下列方法迅速区分：答：因为退火状态的 15 钢硬度很低，白口铸铁硬度很高因此可以用下列方法迅速区分：（1）两块材料互相敲打一下，有印痕的是退火状态的 15 钢，没有印痕的是白口铸铁1）两块材料互相敲打一下，有印痕的是退火状态的 15 钢，没有印痕的是白口铸铁2）用锉刀锉两块材料，容易锉掉的是退火状态的 15 钢，不容易锉掉的是白口铸铁2）用锉刀锉两块材料，容易锉掉的是退火状态的 15 钢，不容易锉掉的是白口铸铁3）用硬度计测试，硬度低的是退火状态的 15 钢，硬度高的是白口铸铁3）用硬度计测试，硬度低的是退火状态的 15 钢，硬度高的是白口铸铁10、为什么碳钢进行热锻、热轧时都要加热到奥氏体区？ 10、为什么碳钢进行热锻、热轧时都要加热到奥氏体区？ 答：因为奥氏体是面心立方晶格，其滑移变形能力大，钢处于奥氏体状态时强度较低，塑性较好，因此锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行。

答：因为奥氏体是面心立方晶格，其滑移变形能力大，钢处于奥氏体状态时强度较低，塑性较好，因此锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行11、下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯钢条、普通螺钉、车床主轴11、下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯钢条、普通螺钉、车床主轴答：手锯锯条用 T10 钢制造 普通螺钉用 Q195 钢、Q215 钢制造 车床主轴用 45 钢制造答：手锯锯条用 T10 钢制造 普通螺钉用 Q195 钢、Q215 钢制造 车床主轴用 45 钢制造12、为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？12、为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？答：多晶体中，由于晶界上原子排列不很规则，阻碍位错的运动，使变形抗力增大金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大答：多晶体中，由于晶界上原子排列不很规则，阻碍位错的运动，使变形抗力增大金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大多晶体中每个晶粒位向不一致一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大多晶体中每个晶粒位向不一致一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切应力方向（称晶粒处于软位向） ，另一些晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大（称晶粒处于硬位向） 。

在发生滑移时，软位向晶粒先开始当位错在晶界受阻逐渐堆积时，其他晶粒发生滑移因此多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形，变形分散在材料各处晶粒越细，金属的变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，从而使金属的塑性提高切应力方向（称晶粒处于软位向） ，另一些晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大（称晶粒处于硬位向） 在发生滑移时，软位向晶粒先开始当位错在晶界受阻逐渐堆积时，其他晶粒发生滑移因此多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形，变形分散在材料各处晶粒越细，金属的变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，从而使金属的塑性提高 由于细晶粒金属的强度较高、塑性较好，所以断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好因此细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段 由于细晶粒金属的强度较高、塑性较好，所以断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好因此细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段16、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?16、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?答：主要是由于冷冲压成形时，钢板形成零件的不同部位所需发生的塑性变形量不同，因而加工硬化程度不同所造成。

答：主要是由于冷冲压成形时，钢板形成零件的不同部位所需发生的塑性变形量不同，因而加工硬化程度不同所造成17、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、铅在室温加工时各为何种加工?17、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、铅在室温加工时各为何种加工?答：金属的最低再结晶温度为：T答：金属的最低再结晶温度为：T再再(0.350.4)T(0.350.4)T熔点熔点对金属钨：T对金属钨：T熔点熔点27333803653K27333803653KT T再再(0.350.4)T(0.350.4)T熔点熔点12791461K1006118812791461K10061188在 900对金属钨进行加工，略低于其最低再结晶温度，应属冷加工在 900对金属钨进行加工，略低于其最低再结晶温度，应属冷加工对金属铅：T对金属铅：T熔点熔点273327600K273327600KT T再再(0.350.4)T(0.350.4)T熔点熔点210240K-63-33210240K-63-33在室温(如 23)对金属铅进行加工，明显高于其最低再结晶温度的上限-33，应属热加工。

在室温(如 23)对金属铅进行加工，明显高于其最低再结晶温度的上限-33，应属热加工18、何谓临界变形度?分析造成临界变形度的原因18、何谓临界变形度?分析造成临界变形度的原因答：塑性变形后的金属再进行加热发生再结晶，再结晶后晶粒大小与预先变形度有关使晶粒发生异常长大的预先变形度称做临界变形度 金属变形度很小时，因不足以引起再结晶，晶粒不变当变形度达到 210时，金属中少数晶粒变形，变形分布很不均匀，所以再结晶时生成的晶核少，晶粒大小相差极大，非常有利于晶粒发生吞并过程而很快长大，结果得到极粗大的晶粒答：塑性变形后的金属再进行加热发生再结晶，再结晶后晶粒大小与预先变形度有关使晶粒发生异常长大的预先变形度称做临界变形度 金属变形度很小时，因不足以引起再结晶，晶粒不变当变形度达到 210时，金属中少数晶粒变形，变形分布很不均匀，所以再结晶时生成的晶核少，晶粒大小相差极大，非常有利于晶粒发生吞并过程而很快长大，结果得到极粗大的晶粒19、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19、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。

试分析强化原因答：喷丸处理时，大量的微细金属丸被喷射到零件表面上，使零件表层发生一定的塑性变形，因而对零件表面产生了加工硬化效应，同时也在表面形成残余压应力，有助于提高零件的疲劳强度答：喷丸处理时，大量的微细金属丸被喷射到零件表面上，使零件表层发生一定的塑性变形，因而对零件表面产生了加工硬化效应，同时也在表面形成残余压应力，有助于提高零件的疲劳强度21、热轧空冷的 45 钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能细化?21、热轧空冷的 45 钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能细化?答 ： 热轧空冷的 45 钢在室温时组织为铁素体索氏体重新加热到临界点以上，组织转变为奥氏体奥氏体在铁素体和渗碳体的界面处形核由于索氏体中铁素体、渗碳体的层片细、薄，因此奥氏体形核数目多，晶粒细小奥氏体再空冷下来时，细小的奥氏体晶粒通过重结晶又转变成铁素体索氏体，此时的组答 ： 热轧空冷的 45 钢在室温时组织为铁素体索氏体重新加热到临界点以上，组织转变为奥氏体奥氏体在铁素体和渗碳体的界面处形核由于索氏体中铁素体、渗碳体的层片细、薄，因此奥氏体形核数目多，晶粒细小奥氏体再空冷下来时，细小的奥氏体晶粒通过重结晶又转变成铁素体索氏体，此时的组织就比热轧空冷的 45 钢组织细，达到细化和均匀组织的目的。

织就比热轧空冷的 45 钢组织细，达到细化和均匀组织的目的32、指出下列工件的淬火温度及回火温度，并说明回火后获得的组织32、指出下列工件的淬火温度及回火温度，并说明回火后获得的组织1）45 钢小轴（要求综合性能好） ；（2）60 钢弹簧；（3）T12 钢锉刀（1）45 钢小轴（要求综合性能好） ；（2）60 钢弹簧；（3）T12 钢锉刀答：（1）45 钢小轴经调质处理，综合性能好，其淬火温度为 830840，回火温度为 500650回火后获得的组织为回火索氏体答：（1）45 钢小轴经调质处理，综合性能好，其淬火温度为 830840，回火温度为 500650回火后获得的组织为回火索氏体2）60 钢弹簧的淬火温度为 840，回火温度为 350500回火后获得的组织为回火屈氏体2）60 钢弹簧的淬火温度为 840，回火温度为 350500回火后获得的组织为回火屈氏体3）T12 钢锉刀的淬火温度为 770780，回火温度为 150250 ，回火后获得的组织为回火马氏体二次渗碳体残余奥氏体3）T12 钢锉刀的淬火温度为 770780，回火温度为 150250 ，回火后获得的组织为回火马氏体二次渗碳体残余奥氏体。

33、两根 45 钢制造的轴，直径分别为 l0 mm 和 100 mm，在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的?33、两根 45 钢制造的轴，直径分别为 l0 mm 和 100 mm，在水中淬火后，横截。