《工程材料基础》课程离线作业题目答案.docVIP

1. 何谓失效？零件失效方式有哪些？ 　　通常来说，将“产品丧失其规定功能的现象”称之为失效。 　　主要失效类型有：过量弹性变形、塑性变形和断裂。 2. 何谓过冷度？为什么结晶需要过冷度？它对结晶后晶粒大小有何影响？ 　　熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。 　　每一种物质都有自己的平衡结晶温度或者称为理论结晶温度，但是，在实际结晶过程中，实际结晶温度总是低于理论结晶温度的，这种现象称为过冷现象，两者的温度差值被称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度密切相关，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之冷却速度越慢，过冷度就越小，实际结晶温度就更接近理论结晶温度。连续冷却时候，冷却速度的高低影响相变时过冷度的大小。正是过冷度的大小影响组织形貌和结晶类型。缓慢冷却时候，合金在不大的过冷度下就发生了相变。这时候只能结晶析出石墨。过冷度足够大冷却速度足够快时候，就会析出渗碳体。 3. 何谓过冷奥氏体？如何测定钢的奥氏体等温转变图？奥氏体等温转变有何特点？ 　　钢的过冷奥氏体等温转变曲线的开始温度和终了温度曲线像英文字母C，它描述了奥氏体在等温转变过程中，不同温度和保温时间下的析出物的规律，称为C曲线或者TTT曲线，而连续冷却曲线是各种不同冷速下，过冷奥氏体转变开始和转变终了温度和时间的关系简称连续冷却转变图或者CCT图。 　　相同点是二者均是过冷奥氏体的转变图解，前者是在一定温度下的等温转变，后者是以一定的冷却速度时的连续转变，二者在本质上是一致的，转变过程和转变产物的类型基本相互对应。 　　二者的区别在于冷却条件的不同，其显着的区别主要有： 　　一、连续冷却时，过冷奥氏体是在一个温度范围内完成组织转变的，其组织的转变很不均匀，先转变的组织较粗，而后转变的组织较细，往往得到几种组织的混合物。 　　二、共析钢连续冷却时，只有珠光体的转变而无贝氏体的转变。原因在于当冷却速度缓慢时，过冷奥氏体将全部转变为珠光体，当冷却速度过快时，则过冷奥氏体在中温区停留时间还未达到贝氏体转变的孕育区，已经降到Ms点开始转变为马氏体。 　　4. 哪些合金元素可使钢在室温下获得铁素体组织？哪些合金元素可使钢在室温下获得奥氏体组织？并说明理由。 　　在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能。 　　一、合金元素与铁、碳的相互作用 合金元素加入钢中后，主要以三种形式存在钢中。即：与铁形成固溶体；与碳形成碳化物；在高合金钢中还可能形成金属间化合物。 　　1. 溶于铁中 　　几乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入铁中， 形成合金铁素体或合金奥氏体， 按其对α-Fe或γ-Fe的作用， 可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。 　　扩大γ相区的元素—亦称奥氏体稳定化元素， 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等， 它们使A3点（γ-Feα-Fe的转变点）下降， A4点（ γ-Fe的转变点）上升， 从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、Mn等加入到一定量后， 可使γ相区扩大到室温以下， 使α相区消失，称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素（如C、N、Cu等）， 虽然扩大γ相区， 但不能扩大到室温， 故称之为部分扩大γ相区的元素。 　　缩小γ相区元素——亦称铁素体稳定化元素， 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升， A4点下降（铬除外， 铬含量小于7%时，A3点下降； 大于7%后，A3点迅速上升）， 从而缩小γ相区存在的范围， 使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素（如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等）和部分缩小γ相区的元素（如B、Nb、Zr等）。 　　2. 形成碳化物 　　合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小， 可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。 　　常见非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体， 含量高时可形成新的合金碳化合物。 5. 何谓石墨化？铸铁石墨化过程分哪三个阶段？对铸铁组织有何影响？ 　　钢中渗碳体分解成为游离碳并以石墨形式析出，在钢中形成石墨夹杂的现象。 　　铸铁的石墨化过程铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程。铸铁组织形成的基本过程就是铸铁中石墨的形成过程。因此，了解石墨化过程的条件与影响