同浙大二工程材料期末重点习题及答案.docx

工程材料习题答案

2-2常见的金属晶格有哪几种？试画出它们的晶胞草图。α-Fe和Y-Fe属于何种晶体结构？

常见的金属晶格：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格

α－Fe属于体心立方晶格；γ－Fe属于面心立方晶格

2-9结晶的基本条件是什么？基本规律是什么？

基本条件：金属温度降到理论结晶温度T。以下；

基本规律：当金属温度低于理论结晶温度时，小集团会形成晶核；晶核不断长大，当相邻晶体相互接触时，只能向尚未凝固的液体部分伸展，直至全部结晶完毕。

2-11铸造生产中常采用哪些措施控制晶粒大小？试举例说明。

①提高过冷度。降低浇注温度，如钢模制造以及砂模加冷铁以加快冷却速度减小晶粒。

②变质处理。向液态金属中加入变质剂，如在灰口铸造中加入硅钙合金可以细化组织中的石墨。

③震动、搅动。对即将凝固的金属进行机械振动、超声波振动和电磁搅拌。通过振动，可以使生长中的枝晶破碎，从而增加形核率减小晶粒。

3-4有形状相同的两个Cu-Ni合金铸件，一个含90％Ni，另一个含50％Ni，铸件自然冷却后，问哪一个铸件的偏析严重？

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。

3-7为什么铸造合金常选用共晶成分或接近共晶成分的合金？

共晶体结晶温度区间为零，流动性好，结晶时容易集中缩孔使铸件致密性好，同时熔点最低。

4-1何谓铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体和变态莱氏体？分别写出它

们的符号和性能特点。

①铁素体(F)：碳溶于α－Fe中形成的间隙固溶体，塑性、韧性好，强度、硬度低。

②奥氏体(A)：碳溶于γ－Fe中形成的间隙固溶体，塑性好，硬度较低，变形抗力低。

③渗碳体(Fe3C)：铁和碳形成的具有复杂晶格的金属化合物，硬度高，强度低，塑性韧性接近于零。

④珠光体(P)：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，强度较高，硬度适中，塑性较差。

⑤莱氏体(Le)：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，硬度较大，塑性差。

⑥变态莱氏体(Le’)：珠光体和渗碳体的机械混合物，脆而硬。

4-8根据Fe-Fe3C相图，说明下列现象的原因： (1)低碳钢具有较好的塑性，而高碳钢具有较好的耐磨性和硬度； (2)在室温下，含碳量0.8％的钢的强度比含碳量1.2％的钢高； (3)钢适宜于锻压成形，而铸铁不能锻压，只能铸造成形； (4)绑扎物体一般用铁丝(镀锌低碳钢丝)；而起重机吊重物用的钢丝绳(用60、65、70、75)等钢制成。

(1)根据Fe-Fe3C相图，低碳钢的含碳量比高碳钢低，其平衡组织中铁素体量相对较多，而Fe3C相对较少。铁素体是一种塑性好的相，而Fe3C又硬又脆，因此低碳钢具有较好的塑性，而高碳钢具有较好的耐磨性和硬度。

(2)含碳量0.8﹪的碳钢室温时的平衡组织为珠光体，珠光体在平衡的组织组成物中的强度几乎是最高的。根据Fe-Fe3C相图，室温时，含碳量从0.8﹪增至1.2﹪时，碳钢的原奥氏体晶界将形成完整的网状Fe3CⅡ，即含碳量1.2﹪的碳钢室温时的平衡组织为P+完整的网状Fe3CⅡ。完整的网状Fe3CⅡ降低了珠光体P各领域之间结合力，使强度下降，所以在平衡条件下含碳量0.8﹪的碳钢的强度高于含碳量1.2﹪的碳钢的强度。

(3)根据Fe-Fe3C相图，含碳量0.4﹪的碳钢高温时可获单相奥氏体组织，其强度低，塑性好，可以锻造；

而含碳量4﹪的生铁不论在高温下或在室温下，都含有大量的基体相Fe3C，Fe3C硬而脆，无塑性，所以含碳量4﹪的生铁不能锻造；

含碳量4﹪的生铁接近共晶成分。共晶体或接近共晶成分的合金的铸造性能最好，这是因为它在恒温下结晶(即结晶温度区间为零)，没有偏析，流动性好，结晶时容易形成集中缩孔，铸件的致密性好，同时熔点又最低。因此含碳量4﹪的生铁只能适宜铸造成形。

(4)根据Fe-Fe3C相图，低碳钢铁丝和高碳钢钢丝绳(用60、65、70、75等)的平衡组织均为F+P组织。但低碳钢铁丝的含碳量比高碳钢钢丝绳(用60、65、70、75等亚共析高碳钢)低，因此低碳钢铁丝中塑性较好的先析F组织