发布时间 : 星期六 文章工程材料学课后习题答案更新完毕开始阅读
1) 高碳可以保证钢有高的强度和耐磨性。
2) Cr的作用：Cr可提高钢的淬透性；钢中部分Cr可溶于渗碳体，形成稳定的合金渗碳体（FeCr）3C，含Cr的合金渗碳体在淬火加热时溶解较慢，可减少过热倾向，经热处理后可以得到较细的组织；碳化物能以细小质点均匀分布于钢中，既可提高钢的回火稳定性，又可提高钢的硬度，进而提高钢的耐磨性和接触疲劳强度；Cr还可以提高钢的耐腐蚀性能。 5、为什么弹簧钢大多数是中高碳钢。合金元素在弹簧钢中的作用是什么。进行中温回火的目的是什么？
1) 中、高碳 高的屈强比要求弹簧钢的碳含量比调质钢高，碳的质量分数一般为0.50%～0.70%。碳含量过高时，塑性、韧性降低，疲劳抗力也下降。
2) 加入Si，Mn提高淬透性：强化基体；提高回火稳定性； Si易使表面脱C；Mn使钢易过热；重要用途的弹簧钢还必须加入Cr、V、W等元素防止脱C，过热，改善Si，Mn的不利影响，进一步提高强度和淬透性，Si-Cr弹簧钢不易脱C，本身形成Cr-V，V晶粒细小，耐冲击性好，强度小。
3) 进行中温回火的目的是得到托氏体的最终组织。
6、说明下列牌号属于那种钢，并说明数字和符号的含义:Q345 20CrMnTi 40Cr GCr15 60Si2Mn
1) Q345：属于普碳钢，屈服强度大于345MPa的合金结构钢。
2) 20CrMnTi：中淬透性渗碳钢，含碳0.2%，含Cr、Mn、Ti小于1.5%的渗碳钢。 3) 40Cr：低淬性调质钢，含碳0.4%，含Cr较多但小于1.5%。 4) GCr15：滚动轴承钢，含碳1%，含Cr1.5%。
5) 60Si2Mn：硅锰弹簧钢，含碳0.6%，含硅约为2%，含锰小于1.5%。
第四章 工具钢
★1、为什么高速工具钢（W18Cr4V)淬火温度为1280℃，并要经过560℃三次回火？560℃是否是调质？为什么？
1) 高速钢中含有大量W、Mo、Cr、V的难熔碳化物，它们只有在1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中，以保证钢淬火、回火后获得很高的热硬性，因此其淬火加热温度非常高，一般为1220℃～1280℃。 2) 进行多次回火，是为了逐步减少残余奥氏体量。W18Cr4V钢淬火后约有30%残余奥氏体，经一次回火后约剩15%～18%，二次回火降到3%～5%，第三次回火后仅剩1%～2%。 3) 560℃不是调质，因为回火后的组织为回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体。 ★2、说明下列牌号属于那种钢，并说明数字和符号的含义。 W18Cr4V 9SiCr Cr12 5CrMnMo CrWMn 3Cr2W8V 3Cr2Mo 1) W18Cr4V：高速工具钢，含C的质量分数为0.7-0.8%，，W的质量分数为18%，Cr的质量分数为4%，V的质量分数为1%，W、Cr、V为钢中所含合金元素。
2) 9SiCr：低合金刃具钢，含C的质量分数为0.9%，含Si、Cr的质量分数为1%。 3) Cr12：冷作模具用钢，12表示含Cr的质量分数为12%，主要化学成分C、Cr。
4) 5CrMnMo：热作模具用钢，含C的质量分数为0.5%，含Cr的质量分数为1%，含Mn的
质量分数为1%，含Mo的质量分数为1%，主要化学成分C、Cr、Mn、Mo。
5) CrWMn：低合金刃具钢，含C的质量分数为1%，含Cr、W、Mn的质量分数均为1%，主要化学成分C、Cr、W、Mn。
6) 3Cr2W8V：热作模具用钢，含C的质量分数为0.3%，含Cr的质量分数为2%，含W的质量分数为8%，含V的质量分数为1%，主要化学成分C、Cr、W、V。
7) 3Cr2Mo：热作模具用钢，含C的质量分数为0.3%，含Cr的质量分数为2%，含Mo的质量分数为1%，主要化学成分C、Cr、Mo。 ★3、块规一般采用何种材料，其热处理工艺特点什么？
a) 块规一般采用GCr15钢制作，要求具有高的硬度和耐磨性，组织稳定，低的表面粗糙度，耐蚀性。
b) 热处理特点：
i. 淬火加热时要进行预热，减小变形；
ii. 在保证高硬度的条件下尽量降低淬火温度，淬火不用分级或等温淬火以减少残余奥氏体的含量；
iii. 采用较长的低温回火温度，提高组织的稳定性；
iv. 淬火后进行冷处理，使残余奥氏体继续变为马氏体增加钢的尺寸稳定性； v. 低温回火后进行实效性处理。
第五章 特殊性能钢
★1、不锈钢是如何分类的？不锈钢中加Cr的目的是什么？为什么一般Cr≥13%？ 1) 按不锈钢在900℃-1100℃高温加热，空中冷却的基本类型分为铁素体不锈钢，奥氏体不锈钢，马氏体不锈钢和双相不锈钢。
2) 铬能提高基体的电极电位，获得单一铁素体组织。
3) 由于碳在钢中必须存在，它能与Cr形成一系列的Cr的碳化物，为了使固溶体的的Cr含量不低于11.7%，通常把钢中的含Cr量适当提高一些，这就是实际应用最低不低于13%的原因。 ★2、不锈钢的含碳量为何比较低？
碳与铬的亲和力很大，能形成一系列的复杂的碳、铬化合物，钢中的碳质量分数越大，钢的耐蚀性越低，因此，不锈钢中碳的质量分数一般比较低。 ★3、为何高Cr不锈钢热加工性比较差？
因为Cr不锈钢淬透性好，在高温加热后空冷就能得到马氏体组织，则残余应力增大，而且使工件的硬度增大，难于进行切削加工。 ★4、奥氏体不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？固溶处理与一般钢的淬火有何不同？
1) 固溶处理的目的：获得单项奥氏体组织，使钢具有较低的强度和硬度，提高耐蚀性，是防止晶向腐蚀的重要手段。稳定化处理的目的：有效地消除了晶界贫铬的可能，避免了晶向腐蚀的产生。
2) 不同之处：固溶处理是钢最大程度的软化处理，使钢表面具有较低的强度、硬度。 ★5、20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用。 20CrMnTi属于淬透性渗碳钢，Ti属强碳化形成元素，组织奥氏体晶粒在渗碳过程中长大，达到细化晶粒的作用。
1Cr18Ni9Ti是奥氏体不锈钢，Ti消除晶向腐蚀，加Ti让钢中的钛与碳或镍形成稳定的TiC和NiC，而不形成Cr23C6,，这样可以防止晶向腐蚀。 第六章 铸铁 ★1、名词：石墨化、 白口铸铁、 灰口铸铁、 麻口铸铁 石墨化--铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程。
白口铸铁---碳主要以游离碳化物的形式析出，断口呈银白色。 灰口铸铁---碳大部分或全部以石墨的形式析出，断口呈暗灰色。
麻口铸铁---碳部分以游离碳化物形式析出，部分以石墨形式析出，断口灰、白色相间。 ★2、根据Fe-G相图，分析灰口铸铁、 麻口铸铁、 白口铸铁是如何获得的？其获得的显微组织分别是什么？
名 称 石墨化进行程度 显微组织
第一阶段 第二阶段 灰铸铁 完全石墨化 完全石墨化 部分石墨化
未石墨化 铁素体+石墨 铁素体+珠光体+石墨 珠光体+石墨
麻铸铁 部分石墨化 未石墨化 莱氏体+珠光体+石墨 白口铸铁 不进行 不进行 莱氏体
3、影响石墨化的主要因素是什么？如何影响？ 1、温度及冷却速度
在实际生产中，铸铁的缓慢冷却，或在高温下长时间保温，都有利于石墨化进程。 2、合金元素
促进石墨化的元素---C﹑Si﹑Al﹑Cu﹑Ni﹑Co等。
阻碍石墨化的元素---Cr﹑W﹑Mo﹑V﹑Mn 等，以及杂质元素S。
一般来说，非碳化物形成元素阻碍石墨化。在促进石墨化的元素中，C和Si最强烈。生产中，调整碳﹑硅含量，是控制铸铁组织与性能的基本措施。碳不仅促进石墨化，而且还影响石墨的数量﹑大小和分布。S强烈促进石墨的白口化，并使机械性能和铸造性能恶化，因此一般控制在0﹒15℅以下。
生产中，调整碳、硅含量，是控制铸铁组织和性能的基本措施。
4、为什么在同一灰铸铁中，往往表层和薄壁部位易产生白口组织，用什么方法予以消除？ 铸铁结晶后，在表层和薄壁外，因冷却速度较大而出现白口组织。 用石墨化退火消除，退火温度900—950℃、保温2—5小时，使固晶渗碳体分解为奥氏体和石墨，然后伴随着降温再进行石墨化。
5、铸铁的抗拉强度和硬度主要取决于什么？
主要取决于基体组织及石墨的数量、形状大小和分布。
第七章 有色金属及其合金
★1 、根据二元铝合金一般相图，说明铝合金是如何分类的？
根据铝合金的成分和生产工艺特点，通常将工业用铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。 ★2 、什么是铝合金热处理强化方法？简述其强化机理？ 合金元素对铝合金的强化作用主要表现为固溶强化、沉淀强化、过剩相强化和细化组织强化。 1) 固溶强化：合金元素加入纯铝中后，形成铝基固溶体，导致晶格发生畸变，增加了位错运动的阻力，由此提高铝的强度。
2) 沉淀强化：合金元素在铝中不仅应有较高的极限溶解度和明显的温度关系，而且在沉淀过程中还能形成均匀、弥散的共格或半共格强化相，这类强化相在基体中可造成较强烈的应变场，增加对位错运动的阻力。
3) 过剩相强化：当铝中加入的合金元素含量超过其极限溶解时，合金在淬火加热时便有了一部分不能溶入固溶体而以第二相出现，称为过剩相，这些过剩相在铝合金中起阻碍位错滑移和运动的作用，使合金的硬度和强度提高，而塑性和韧性降低。
4) 细化组织强化：加入微量合金元素进行变质处理而细化组织的方法来提高合金的强度和塑性。 ★3、 变形铝合金分为哪几类？主要性能特点是什么？
变形铝合金分为：防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金。
1）防锈铝合金：具有很高的塑性、较低的或中等的强度、优良的抗腐蚀性能和良好的焊接性能，适宜压力加工和焊接。 2）硬铝合金：
a.低合金硬铝：塑性好，强度低。采用固溶处理和自然时效提高强度和硬度，时效速度较慢。 b.标准硬铝：强度和塑性属中等水平.退火后变形加工性能良好，时效后切削加工性能也较好。 c.高合金硬铝：合金元素含量较多，强度和硬度较高，塑性及加工性能较差。 硬铝合金的不足：抗蚀性差，固溶处理的加工温度范围较窄。
3）超硬铝合金：经固溶处理和人工时效后，可获得很高的强度和硬度，所以它们是强度最高的一类铝合金.但这类合金的抗蚀性较差，高温下软化快.用包铝法可提高抗蚀性。 4) 锻铝合金：热塑性好，具有良好的压力加工性能。 4、 如何提高ZL102的力学性能？
浇铸前向合金液中加入占合金重量2%-3%的变质剂（常用钠盐混合物：2\\3NaF+1\\3NaCl）以细化合金组织，显著提高合金强度及塑性。 5 、试述Cn-Zn(黄铜）、Cu- Sn(Sn青Cu）的主要性能特点及应用？为什么黄铜H62的强度高而塑性低？黄铜H68的塑性却比H62好？ 主要性能特点 应用
Cn-Zn(黄铜） 不仅有良好的变形加工性能，而且有优良的铸造性能.由于结晶温度间隔很小，它的流动很好，易形成集中缩孔，铸件组织致密，偏析倾向较小，耐蚀性比较好。 单相黄铜由于塑性很好，适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。双相黄铜因可进行热变形,通常热轧成棒材、板材，这类黄铜也可铸造。
Cu- Sn(Sn青Cu） 铸造收缩率很小，可铸造形状复杂的零件.但铸件易生成分散缩孔，使密度降低，在高压下容易渗漏。在大气、海水、淡水以及蒸气中的抗蚀性比纯铜和黄铜好，但在盐酸、硫酸和氨水中的抗蚀性较差。 在造船、化工、机械、仪表等工业中广泛应用，主要制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、抗磁零件等。 H62合金中出现脆性β′相，故强度高而塑性低。
当黄铜中W（Zn）＞32%时，合金塑性随WZn 增加而降低，故黄铜H68的塑性比H62好。
第八章 高分子材料
1、解释名词：单体，链节，聚合度，大分子构象，柔顺性 单体：能组成高分子化合物的低分子化合物叫做单体。 链节：组成大分子链的这种特定结构单元叫做链节。 聚合度：大分子链中链节的重复次数即叫做聚合度。
大分子链的构象：由于单键内旋引起的原子在空间据不同位置所构成的分子链的各种形象，即称为大分子链的构象。
柔顺性：大分子能由构象变化获得不同卷曲程度的特性即为大分子链的柔顺性。 2、大分子链的几何形状有几种？
大分子链的几何形状有线型、支化型和体型(或网型)等三种。 ★（必考）3、简述线型无定型高聚物的三种力学状态，力学状态的实际意义？ 三种力学状态：玻璃态、高弹态、粘流态。 实际意义：
在室温下处于玻璃态的高聚物一般为塑料； 在室温下处于高弹态的高聚物一般为橡胶；
在室温下处于粘流态的高聚物一般为流动树脂，可做胶黏剂。 4、哪种高聚物易获得无定型结构？
体型高分子的高聚物由于分子链间存在大量交联，分子链不可能有序排列，所以具有无定形结构。 ★5、热固性塑料和热塑性塑料的结构及特点是什么？ 结构 特点
热固性塑料 树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三度的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。 第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。
热塑性塑料 树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动．冷却变硬的过程是物理变化 加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。