機械工程材料課后習題答案 (2)

機械工程材料課后習題答案 (2)

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1、1.解釋下列名詞點缺陷,線缺陷,面缺陷,亞晶粒,亞晶界,刃型位錯,單晶體,多晶體,過冷度,自發(fā)形核,非自發(fā)形核,變質(zhì)處理,變質(zhì)劑。答:點缺陷:原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間三個方向尺寸都很小,主要指空位間隙原子、置換原子等。線缺陷:原子排列的不規(guī)則區(qū)域在空間一個方向上的尺寸很大,而在其余兩個方向上的尺寸很小。如位錯。面缺陷:原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亞晶界。亞晶粒:在多晶體的每一個晶粒內(nèi),晶格位向也并非完全一致,而是存在著許多尺寸很小、位向差很小的小晶塊,它們相互

2、鑲嵌而成晶粒,稱亞晶粒。亞晶界:兩相鄰亞晶粒間的邊界稱為亞晶界。刃型位錯:位錯可認為是晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的局部滑移而造成。滑移部分與未滑移部分的交界線即為位錯線。如果相對滑移的結(jié)果上半部分多出一半原子面,多余半原子面的邊緣好像插入晶體中的一把刀的刃口,故稱“刃型位錯”。單晶體:如果一塊晶體,其內(nèi)部的晶格位向完全一致,則稱這塊晶體為單晶體。多晶體:由多種晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為“多晶體”。過冷度:實際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。自發(fā)形核:在一定條件下,從液態(tài)金屬中直接產(chǎn)生,原子呈規(guī)則排列的結(jié)

3、晶核心。非自發(fā)形核:是液態(tài)金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。變質(zhì)處理:在液態(tài)金屬結(jié)晶前,特意加入某些難熔固態(tài)顆粒,造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點,使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加,從而提高了形核率,細化晶粒,這種處理方法即為變質(zhì)處理。變質(zhì)劑:在澆注前所加入的難熔雜質(zhì)稱為變質(zhì)劑。固溶強化:通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的強度,硬度升高的現(xiàn)象叫做固溶強化原因:晶格畸變過冷度與冷卻速度有何關(guān)系?它對金屬結(jié)晶過程有何影響?對鑄件晶粒大小有何影響?答:①冷卻速度越大,則過冷度也越大。②隨著冷卻速度的增大,則晶

4、體內(nèi)形核率和長大速度都加快,加速結(jié)晶過程的進行,但當冷速達到一定值以后則結(jié)晶過程將減慢,因為這時原子的擴散能力減弱。③過冷度增大,ΔF大,結(jié)晶驅(qū)動力大,形核率和長大速度都大,且N的增加比G增加得快,提高了N與G的比值,晶粒變細,但過冷度過大,對晶粒細化不利,結(jié)晶發(fā)生困難。9.在鑄造生產(chǎn)中,采用哪些措施控制晶粒大小?在生產(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理?答:①采用的方法:變質(zhì)處理,鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來控制晶粒大小。②變質(zhì)處理:在液態(tài)金屬結(jié)晶前,特意加入某些難熔固態(tài)顆粒,造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固

5、態(tài)質(zhì)點,使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加,從而提高了形核率,細化晶粒。③機械振動、攪拌。10.試比較共析碳鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的異同點。答:首先連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線與等溫轉(zhuǎn)變曲線臨界冷卻速度不同。其次連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線位于等溫轉(zhuǎn)變曲線的右下側(cè),且沒有C曲線的下部分,即共析鋼在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時,得不到貝氏體組織。這是因為共析鋼貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期很長,當過冷奧氏體連續(xù)冷卻通過貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變時就已過冷到Ms點而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,所以不出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。5.珠光體類型組織有哪幾種?它們在形成條件、組織形態(tài)和性

6、能方面有何特點?答:(1)三種。分別是珠光體、索氏體和屈氏體。(2)珠光體是過冷奧氏體在550℃以上等溫停留時發(fā)生轉(zhuǎn)變,它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。索氏體是在650~600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細的珠光體。屈氏體是在600~550℃溫度范圍內(nèi)形成片層極細的珠光體。珠光體片間距愈小,相界面積愈大,強化作用愈大,因而強度和硬度升高,同時,由于此時滲碳體片較薄,易隨鐵素體一起變形而不脆斷,因此細片珠光體又具有較好的韌性和塑性。23.指出下列工件的淬火及回火溫度,并說明其回火后獲得的組織和大致的硬度:(1)

7、45鋼小軸(要求綜合機械性能);(2)60鋼彈簧;(3)T12鋼銼刀。答:(1)45鋼小軸(要求綜合機械性能),工件的淬火溫度為850℃左右,回火溫度為500℃~650℃左右,其回火后獲得的組織為回火索氏體,大致的硬度25~35HRC。選擇下列零件的熱處理方法,并編寫簡明的工藝路線(各零件均選用鍛造毛坯,并且鋼材具有足夠的淬透性):(1)某機床變速箱齒輪(模數(shù)m=4),要求齒面耐磨,心部強度和韌性要求不高,材料選用45鋼;(2)某機床主軸,要求有良好的綜合機械性能,軸徑部分要求耐磨(HRC50-55),材料選用4

8、5鋼;(3)鏜床鏜桿,在重載荷下工作,精度要求極高,并在滑動軸承中運轉(zhuǎn),要求鏜桿表面有極高的硬度,心部有較高的綜合機械性能,材料選用38CrMoALA。答:(1)下料→鍛造→正火→粗加工→精加工→局部表面淬火+低溫回火→精磨→成品(2)下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→局部表面淬火+低溫回火→精磨→成品(3)下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→氮化→研磨→成品(

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