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模块二金属学的基本知识课题一金属的晶体结构
一、填空题(将正确答案填写在横线上).结构.晶体非晶体.晶胞.晶面晶向.其内部的原子排列是否有规则.晶体结构.立方90°.立方体六个面.正六棱柱.多面体晶界.点线面.组元.二三多.合金系.相界面.种类形状.成分结构形态.固溶体金属化合物.固溶体.置换间隙.置换.间隙.第二相
24.固溶强化
二、判断题(正确的,在括号内打错误的,在括号内打X)体中而使其碳含量增加随着温度下降,析出的铁素体量增多,剩余的奥氏体量减少,而奥氏体的碳含量沿GS线增加当温度降至与PSK线相交的4点时,奥氏体的碳含量达到
0.77%此时剩余奥氏体发生共析转变,转变成珠光体4点以下至室温,合金组织基本上不发生变化
8.答:
9.答Fe-Fe3c相图主要应用在材料的选用和热加工工艺的制定两方面
(1)作为选材的依据铁碳合金相图反映了铁碳合金组织随温度和成分变化的规律,利用它可以分析不同成分的铁碳合金的性能,为材料的选用提供了依据
(2)制定铸造、锻造、焊接和热处理等热加工工艺的依据1)在铸造方面从Fe-Fe3c相图的液相线可以找出不同成分的铁碳合金的熔点,为拟定铸造工艺,确定合适的浇注温度提供了依据2)在锻造方面钢经加热后获得奥氏体组织,它的强度低,塑性好,便于塑性变形加工因此,钢材的锻造应选择在单相奥氏体区的适当温度范围内进行3)在焊接方面对于钢材来说,碳含量越低,焊接性能越好4)在热处理方面Fe-Fe3c相图对于制定热处理工艺有着特别重要的意义各种热处理工艺加热温度的选择都以Fe-Fe3c相图为依据XVVXVXVXJJJVJJ
三、选择题(将正确答案的序号填写在括号内)DBABCAD
四、名词解释.答凡是内部原子或分子在三维空间内,按照一定几何规律做周期性的重复排列的物质称为晶体.答凡是内部原子或分子呈无规则堆积的物质称为非晶体.答用来表示原子在晶体中排列规律的空间格架就称为结晶格子,简称晶格.答内部的晶格位向(即原子排列的方向)基本一致的晶体称为单晶体.答由许多晶格位向不同的小单晶体组成的晶体称为多晶体.答合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质.答合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物
五、简答题.答
(1)自然界中许多晶体往往具有规则的外形,如食盐、水晶等但是,晶体的外形不一定都是有规则的,这与晶体的形成条件有关,如果条件不具备,其外形也就变得不规则所以,晶体与非晶体的根本区别在于其内部的原子排列是否有规则
(2)晶体物质有固定的熔点,当温度升高时,固态晶体将在一定温度下转变为液态而非晶体物质没有固定的熔点,随着温度升高,固态非晶体物质将逐渐变软,最终变为有显著流动性的液体
(3)由于在同一晶格的不同晶面和晶向上原子排列的疏密程度不同,因此,原子间结合力也就不同,从而导致晶体的性能在不同方向上具有不同数值,这种现象称为晶体的各向异性而非晶体在各个方向上的原子聚集密度大致相同,因此,就表现出各向同性.答金属晶格的常见类型有体心立方、面心立方和密排六方晶格三种类型它们的晶胞示意图如下所示.答根据晶体缺陷的几何形态特征,可将它们分为点缺陷、线缺陷和面缺陷3大类在晶体缺陷处原子排列不规则,使晶格发生畸变,从而使金属的性能发生改变,如强度、硬度和电阻增加.答根据溶质原子在溶剂品格中所处位置的不同,固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两类课题二纯金属的结晶
一、填空题(将正确答案填写在横线上).“凝固”“结晶”.过冷过冷度.晶核.越高越好.细晶强化.塑性塑性变形.形核率长大速度.增加过冷度变质处理振动处理.同素异构转变.同素异晶体.
15381394912.铁碳
二、判断题(正确的,在括号内打错误的,在括号内打X)VXVV
三、选择题(将正确答案的序号填写在括号内)DBC
四、简答题.答通常把金属在无限缓慢冷却条件下结晶的温度称为理论结晶温度,用To表示从冷却曲线可知,金属的实际结晶温度几总是低于理论结晶温度To这种现象称为过冷现象理论结晶温度To和实际结晶温度Tn之差(AT二To-Tn)称为过冷度金属结晶时过冷度的大小与冷却速度有关冷却速度越快,金属的实际结晶温度越低,过冷度也就越大.答在一定过冷度的条件下,从液态金属中首先形成一些微小而稳定的小晶体,然后以它为核心逐渐长大这种作为结晶核心的微小晶体称为晶核在晶核长大的同时,液态金属中又不断产生新的晶核并不断长大,直到它们互相接触,液态金属完全消失为止因此,结晶过程是晶核的形成与长大的过程在结品完成后,每个晶核都成长为一个外形不规则的晶粒.答金属晶粒的大小取决于结晶时的形核率(单位时间、单位体积内所形成的晶核数目)与晶核的长大速度形核率越高、长大速度越慢,则结晶后的晶粒越细小.答金属的晶粒大小对其力学性能有很大的影响在常温下,金属的晶粒越细小,其强度、硬度越高,塑性、韧性越好细化晶粒的常用方法有增加过冷度、变质处理、振动处理等.答金属在固态下,随温度的改变由一种品格转变为另一种晶格的现象称为同素异构转变.答液态纯铁在1538C进行结晶,得到具有体心立方晶格的6-Fe继续冷却到1394℃时发生同素异构转变,6-Fe转变为面心立方晶格的Y-Fe再冷却到912℃时又发生同素异构转变,Y-Fe转变为体心立方晶格的a-Fe如再继续冷却到室温,晶格的类型不再发生变化课题三铁碳合金的基本组织
一、填空题(将正确答案填写在横线上).铁素奥氏渗碳铁素奥氏渗碳珠光莱氏.铁素F.
770770.奥氏A.
6.69Fe3c.铁素渗碳P.
4.31148L(1
二、判断题(正确的,在括号内打错误的,在括号内打X)VV
4.J
三、选择题(将正确答案的序号填写在括号内)ACC
四、简答题.答铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体其中铁素体、奥氏体、渗碳体为单相组织,即铁碳合金的基本相;珠光体和莱氏体为两相组织铁素体、奥氏体为固溶体,渗碳体为金属化合物.答
(1)碳溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体,用符号F表示铁素体的性能与纯铁相似,即具有良好的塑性和韧性,但强度和硬度较低铁素体在770C以下具有铁磁性,在770℃以上则失去铁磁性
(2)碳溶解在丫-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体,用符号A表示奥氏体的性能与其溶碳量及晶粒大小有关,一般强度和硬度不高,但具有良好的塑性,是绝大多数钢在高温锻造和轧制时所要求的组织
(3)渗碳体是铁与碳形成的金属化合物,其碳含量为
6.69%分子式为Fe3的渗碳体的熔点为1227℃硬度很高,塑性极差,断后伸长率和冲击韧度几乎为零,是一个硬而脆的相
(4)珠光体是铁素体和渗碳体的混合物,用符号P表示由于珠光体是由硬的渗碳体和软的铁素体组成的混合物,所以其性能介于两组成相的性能之间,故珠光体的强度较高,硬度适中,具有一定的塑性
(5)莱氏体是碳含量为
4.3%的铁碳合金,是在1148℃时从液相中同时结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物,用符号及表示莱氏体的力学性能和渗碳体相似,硬度很高,塑性极差课题四铁碳合金相图
一、填空题(将正确答案填写在横线上).组织.温度碳含量.L奥氏体渗碳体.结晶奥氏体渗碳体.铁素体
4.饱和溶解度.
1148727.铁素体.共晶转变.共析转变.珠光体(P).工业纯铁.钢白口铸铁.珠光体铁素体.铁素体渗碳体.越高越低
二、判断题(正确的,在括号内打错误的,在括号内打X)JXVXVVJXV
三、选择题(将正确答案的序号填写在括号内)ACCAACDCCC
四、简答题
1.答铁碳合金相图是表示在极其缓慢冷却(或极其缓慢加热)的条件下不同成分铁碳合金的组织状态随温度变化的图解.答
(1)当液态合金冷却到ECF线(共晶转变线)时(1148°C)将发生共晶转变,从液态合金中同时结晶出奥氏体和渗碳体的混合物,即莱氏体(Ld)一定成分的液态合金在某一恒温下同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变铁]148P碳合金共晶转变的表达式为Ld=(A+Fe/)
(2)当合金冷却到此线时(727°C)将发生共析转变,从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的混合物,即珠光体(P)o一定成分的固溶体在某一恒温下同时析出两种固相的转变称为共析转变铁碳合金共析转变的表达式为.答碳含量为
0.0218%〜
2.11%的铁碳合金称为钢根据其碳含量及室温组织的不同,又可分为
①亚共析钢
0.0218%wC
0.77%室温组织是铁素体利珠光体
②共析钢wC=
0.77%室温组织是珠光体
③过共析钢
0.77%wCW
2.11%室温组织是珠光体和二次渗碳体.答碳含量为
2.11%〜
6.69%的铁碳合金称为白口铸铁根据其碳含量及室温组织的不同,又可分为
①亚共晶白口铸铁
2.11%wC
4.3%室温组织是珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体
②共晶白口铸铁wC=
4.3%室温组织是低温莱氏体
③过共晶白口铸铁
4.3%wC
6.69%室温组织是一次渗碳体和低温莱氏体.答液态合金冷却到1点时开始结晶出奥氏体,到2点时结晶完毕,2点到3点间为单相奥氏体组织,当冷却到与GS线相交的3点时,从奥氏体中开始析出铁素体由于a-Fe只能溶解很少量的碳,所以合金中大部分碳留在奥氏wC%温度(℃)显微组织温度(℃)显微组织
0.25800奥氏体+铁素体900奥氏体
0.77700珠光体800奥氏体
1.20700珠光体+二次渗碳体800奥氏体十二次渗碳体点的符号温度(℃)%%含义A15380纯帙的熔怠C114843共晶点D
12276.69济破体的熠点£1I4H
2.11碑在y-Fc中的最大溶解度G9120纯帙的同家弁构转变点.7-KeP
7270.0218碟在a-Fe中的最大溶解度S
7270.77共析点Q
6000.00576001时跋在a-Fe中的溶加度特性战含义ACD液相线AECF固相级CS冷却时,奥氏体向铁素体转变的开始线ES豳在奥氏体中的饱和溶婚度曲统线》PQ碟生佚素体中的饱和溶解度曲线ECF共品转变fit(A+Fe£》P5A|共析转变畿,42工(F+FeC)。