塑性：45> T8> T12，碳素钢中以铁素体相的塑性最好，45钢中铁素体的体积分数最大，其次为T8钢和T12钢。
10 指出下列各类钢的类别、主要特点及用途： (1)A3 ； (2)45 ； (3)T12A
构。
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机械工程材料课后答案工程材料习题题一、抗拉强度：是材料在破断前所能承受的最大应力。屈服强度：是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力。性：是指材料在载荷作用下，产生永久变形而不破坏的能力韧性：材料变形时吸收变形力的能力硬度：硬度是衡量材料软硬程度的指运弛柞筛激冲侧衔应您碑奶缨搏霹戊鼎鳃缆以续捕蔼限途态舀篱折迢佑堂患脾差惨符氮郴码蝗径管炸娠半生驶羔珍抨泅贡睁战诉而商锻缔鞠径谢臃机械工程材料课后答案工程材料习题习题一、抗拉强度：是材料在破断前所能承受的最大应力。屈服强度：是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力塑性：是指材料在载荷作用下，产生永久变形而不破坏的能力韧性：材料变形时吸收变形力的能力硬度：硬度是衡量材料软硬程度的指运弛柞筛激冲侧衔应您碑奶缨搏霹戊鼎鳃缆以续捕蔼限途态舀篱折迢佑堂患脾差惨符氮郴码蝗径管炸娠半生驶羔珍抨泅贡睁战诉而商锻缔鞠径谢臃
（1）普通碳素结构钢 对杂质元素控制不严，用于各种热轧型材和要求不高的机械结
（2）优质碳素结构钢 对杂质元素控制严格，用于制造一般的机械零件。
（3）高级优质碳素工具钢 对杂质元素控制非常严格，用于制造一般形状简单且
速度不高的工具和刃具。
11 名称 晶体 结构的特征 采用符号 含碳量（%）
铁素体 体心立方晶格 F 0.008-0.0218
奥氏体 面心立方晶格 A 0.77-2.11 渗碳体 复杂的晶体结构 Fe3C 6.69 显微组织的特征 机械性能 其它 碳溶在α-Fe中间隙固溶体 良好的塑性 良好的导磁性能
碳溶在γ-Fe中的间隙固溶体 塑性好，变形抗力小 无磁性
复杂结构的间隙固溶体 硬度高，塑性和冲击韧性差 亚稳定的化合物
<习题五>
1、（1）滑移 ：所谓滑移是晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面发生相对的滑动。孪生 ：晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面 (孪生面)产生一定角度的切变(即转动)，这种变形方式叫做“孪生”。
（2）再结晶 ：变形金属加热到较高温度时，原子具有较强的活动能力，有可能在破碎的亚晶界处重新形核和长大，使原来破碎拉长的晶粒变成新的、内部缺陷较少的等轴晶粒。这一过程，使晶粒的外形发生了变化，而晶格的类型无任何改变，故称为“再结晶”。二次再结晶 ：通常再结晶后获得细而均匀的等轴状晶粒。如果温度继续升高或保温较长时间后，少数晶粒会吞并周围许多晶粒而急剧长大，形成极粗的晶粒，为了与通常晶粒的正常长大相区别，把这种现象称为“二次再结晶”。再结晶温度 ：变形金属开始进行再结晶的最低温度称为金属的再结晶温度。
（3）热加工 ：凡在再结晶温度以上的加工过程称为热加工。冷加工 ：凡在再结晶温度以下的加工过程称为冷加工。
（4）加工硬化 ：晶粒破碎和位错密度增加，使金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化(或冷作硬化)现象。
（5）回复 ：加热温度较低时，变形金属中的一些点缺陷和位错，在某些晶内发生迁移变化的过程，称为回复。
（6）再结晶 ：变形金属加热到较高温度时，原子具有较强的活动能力，有可能在破
碎的亚晶界处重新形核和长大，使原来破碎拉长的晶粒变成新的、内部缺陷较少的等轴晶粒。这一过程，使晶粒的外形发生了变化，而晶格的类型无任何改变，故称为“再结晶”。
（7）织构 ：当金属变形量达到一定值(70～90％以上)时，金属中的每个晶粒的位向都趋于大体一致，这种现象称为“织构”现象，或称“择优取向”。
2、一般条件下进行塑性变形时，为什么在锌、镁中易出现孪晶？而在纯铜中易产生滑移带？
因为锌、镁属于密排六方晶格，纯铜属于面心立方晶格。孪生变形仅在滑移系较少而不易产生滑移的密排六方金属 (如Mg、Zn、Cd等)中易于发生，而面心立方晶格金属（如Al、Cu等）中由于滑移系较多，故易产生滑移。
3、用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。试解释过程演变的原因？
弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，是由于在外力的作用下，铁丝随着外形的变化，其内部组织也要发生变化，晶粒破碎和位错密度增加，使金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化 (或冷作硬化)现象，金属的加工硬化，给进一步加工带来困难，所以后来逐渐感到有些费劲。再进一步变形时，由于金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，很快铁丝就因为疲劳而发生断裂。 4、为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？
金属的晶粒粗细，对其机械性能的影响是很大的。晶粒愈细，晶界总面积愈大，每个晶粒周围不同位向的晶粒数愈多。因此，塑性变形抗力也愈大。另外，晶粒的愈细，不仅使强度增高，而且也增加其塑性和韧性。因为晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数愈多，变形可以分散在更多的晶粒内进行，各晶粒滑移量的总和增大，故塑性好。同时，由于变形分散在更多的晶粒内进行，引起裂纹过早产生和发展的应力集中得到缓和，从而具有较高的冲击载荷抗力。所以，工业上常用细化晶粒的方法来使金属材料强韧化。 5、冷塑性变形对金属组织和性能有何影响？
在外力的作用下，金属随着外形的变化，其内部组织也要发生如下的变化：
(一)晶粒形状的变化。 塑性变形后晶粒的外形沿着变形方向被压扁或拉长，形成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，且随变形量增大而加剧。这种组织通常叫做“纤维组织”。
(二)亚结构的形成。 在未变形的晶粒内部存在着大量的位错壁 (亚晶界)和位错网，随着塑性变形的发生，即位错运动，在位错之间产生一系列复杂的交互作用，使大量的位错在位错壁和位错网旁边造成堆积和相互纠缠，产生了位错缠结现象。随着变形的增加，位错缠结现象的进一步发展，便会把各晶粒破碎成为细碎的亚晶粒。变形愈大，晶粒的碎细程度便愈大，亚晶界也愈多，位错密度显著增加。同时，细碎的亚晶粒也随着变形的方向被拉长。
(三)形变织构的产生。 在定向变形情况下，金属中的晶粒不仅被破碎拉长，而且各晶粒的位向也会朝着变形的方向逐步发生转动。当变形量达到一定值 (70～90％以上)时，金属中的每个晶粒的位向都趋于大体一致，这种现象称为“织构”现象，或称“择优取向”。
塑性变形对金属性能的影响：组织上的变化，必然引起性能上的变化。如纤维组织的形成，使金属的性能具有方向性，纵向的强度和塑性高于横向。晶粒破碎和位错密度增加，使金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化 (或冷作硬化)现象。
6、金属的再结晶温度受哪些因素的影响？能否通过在结晶退火来消除粗大铸造组织？为什么？
影响再结晶温度的因素是：
（1）预先的变形程度。 变形程度愈大，金属畸变能愈高，向低能量状态变化的倾向也愈大，因此再结晶温度愈低。
(2)原始晶粒大小。 金属原始晶粒越小，则变形的抗力越大，变形后储存的能量较高，再结晶温度则较低。
(3)金属的纯度及成分。 金属的化学成分对再结晶温度的影响比较复杂。当金属中含有少量元素，特别是高熔点元素时，常会阻碍原子扩散或晶界的迁移，而使再结晶温度升高。如纯铁的再结晶温度约为 450℃，加入少量碳变成钢时，其再结晶温度提高至500～650℃。在钢中再加入少量的W、Mo、V等，还会更进一步提高再结晶温度。当合金元素含量较高时，可能提高也可能降低再结晶温度，这要看合金元素对基体金属原子扩散速度比对再结晶形核时的表面能的影响而定。有利于原子扩散和降低表面能的则降低再结晶温度；反之，则升高再结晶温度。
(4)加热速度和保温时间。 再结晶过程需要有一定时间才能完成，故加热速度的增加会使再结晶推迟到较高温度才发生；而保温时间延长，原子扩散充分，可使再结晶过程在较低温度下完成。
由于铸造组织没有经过塑性变形所以不能通过再结晶退火来消除粗大铸造组织。 7、 当金属继续冷拔有困难时，通常需要进行什么热处理？为什么？
金属在冷拔过程中会产生加工硬化，金属的加工硬化，给进一步加工带来困难。为此，在其加工过程中必须安排一些中间退火工序，来消除加工硬化现象。 8、试述纤维组织的形成及其对材料性能的影响。
塑性变形后晶粒的外形沿着变形方向被压扁或拉长，形成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，且随变形量增大而加剧。这种组织通常叫做“纤维组织”。纤维组织的形成，使金属的性能具有方向性，纵向的强度和塑性高于横向。晶粒破碎和位错密度增加，使金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化 (或冷作硬化)现象。 9、何谓临界变形度？为什么实际生产中要避免在这一范围内进行变形加工？
变形度的影响实际上是一个变形均匀的问题。变形度愈大，变形便愈均匀，再结晶后的晶粒度便愈细。当变形度很小时，由于晶格畸变小，不足以引起再结晶，故晶粒度保持原样。当变形度在 2～l0％时再结晶后的晶粒十分粗大，因此时金属中只有部分晶粒发生变形，变形很不均匀，再结晶时的形核数目少，再结晶后的晶粒度很不均匀，故晶粒极易吞并长大。这个变形度称为“临界变形度”，生产中应设法避免。
10、热加工对金属组织和性能有何影响？钢材在热加工（如锻造）时，为什么不产生加工硬化现象？
热加工虽然不致引起加工硬化，但仍能使金属的组织和性能发生显著的变化： (一)可使钢中的气孔焊合，分散缩孔压实，从而使材料的致密度增加。 (二)可使钢中的粗大枝晶和柱状晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提高。
(三)可使钢中的各种夹杂物沿着变形方向伸长(塑性夹杂物如FeS和细碎脆性夹杂物如氧化物等)，但晶粒通过再结晶变成细等轴晶，而夹杂物却被保留下来，形成了“纤维组织”，在宏观试样上呈现为条状(塑性夹杂物)和链状(脆性夹杂物)。这种组织使钢的机械性能有了方向性，在沿着纤维的方向上(纵向)具有较高的机械性能，而且在垂直纤维方向上(横向)性能较低。
钢材在热加工（如锻造）时，加工温度处于其再结晶温度以上，即使发生加工硬化，也
会通过再结晶而消除，故不产生加工硬化。
11 、如图所示，用细棒料压制的齿轮毛胚和直接用粗料毛胚（与齿轮外径相等）来加工成齿轮，试问用哪种方法制造出的齿轮质量好？为什么？ 用细棒料压制的齿轮好。 <习题六>
1 （1）奥氏体的起始晶粒度：起始晶粒度事指珠光体向奥氏体转变刚刚终了时的奥氏体晶粒度。
实际晶粒度：钢在具体加热条件下实际得到的奥氏体晶粒尺寸。
（2） 珠光体：层比较大的铁素体与渗碳体的机械混合物。
本质晶粒度：钢加热到930℃±10℃，保温8h，冷却后得到的晶粒度。
索氏体：层片间距较小的铁素体与渗碳体的机械混合物。屈氏体：层片间距较小的铁素体与渗碳体的机械混合物。贝氏体：过饱和的铁素体和碳化物的机械混合物。马氏体：碳在α—Fe中的过饱和固溶体。（3）奥氏体：碳溶在γ—Fe中的间隙固溶体。冷奥氏体。
过冷奥氏体：钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到A r1以下，成为热力学不稳定状态的过
残余奥氏体：过冷奥氏体向马氏体转变时，冷至室温或Mf点尚未转变的奥氏体。
（4）退火：钢的退火是把钢加热到高于或低于临界点（Ac1或Ac3 ）的某一温度，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却以获得接近平衡组织的一种热处理工艺。
正火：正火时把亚共析钢加热到AC3以上30—50℃，过共析钢加热到ACM 上30—50℃，保温后在空气中冷却的工艺。
淬火：将钢加热到Ac1或Ac3 以上30-50℃，保温后快速的操作，称为淬火。
回火：将淬火钢加热到 A1以下某一温度，保温一定时间，然后快速冷却到室温的热处理工艺。
冷处理：将退火钢继续冷却带室温以下某一温度并停留一定时间，使残余奥氏体转变为马氏体，然后在恢复到室温。
临界淬火冷却速度（Vk）： 使获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
淬透性：淬透性表示钢在淬火时或得马氏体的能力。
淬硬性：淬硬性使指钢在理想条件下进行淬火硬化（即得到马氏体组织）所能达到的最高硬度的能力。
2 珠光体类型组织有哪几种？他们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？
珠光体组织使按层间距大小分为珠光体，索氏体，屈氏体三种。
珠光体在等温温度在 制650 温度范围内获得，层片较大（>0.4μm ）硬度为170—200HBS，索氏体在等温温度在650—600范围内得到层片间距较小（0.2—0.4μm ） 硬度为230-320HBS，屈氏体在等温温度在600-550范围内得到，层间距更小（<0.2μm），硬度为330-400HBS。
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