二、计算题1. 一冲击试样,在150N的摆锤冲击下断裂,冲击前摆锤举高0.6m,冲断试样后回摆高度为0.3m,断口处截面积为0.8cm
2,求冲击功A
K、冲击韧度a
K是多少?
已知A0=0.8cm2,G=150N,H=0.6m,h=0.3m代入公式 AK=150×(0.6-0.3)J=45J
aK=45J/0.8cm2=56.25J/cm2
答:冲断试样后所消耗的冲击功AK为45J,冲击韧度aK为56.25J/cm2。
2. 一试样直径d
0=10mm,做拉伸试验时,承受42000N最大外力后断裂,断裂后缩颈断口处直径d
1=7mm,求试样的抗拉强度和断面收缩率。
已知d0=10mm,d1=7mm,Fb=42000N代入公式
A0=3.14×102/4=78.5mm2
A1=3.14×72/4≈38.5cm2
σb=42000N/78.5mm2≈535MPa
ψ=(102-72)mm/102mm×100%=51%
答:试样的抗拉强度为535MPa,断面收缩率为51%。
3. 现有一球形渗氮件,渗氮后渗层深度为0.035mm,渗氮层表面中存在0.015mm的化合物层,化合物层存在0.007mm深的表面疏松层。技术要求规定,研磨后成品必须有0.01mm的渗层深度。在初研过程中出现偏心,在研磨至φ0.825mm时零件已为均匀球形,此时,疏松层全部磨掉,化合物层最厚为0.010mm,最薄处化合物层为0,当继续研磨至φ0.81mm时,该产品是否满足技术要求?
(1)渗层深度减化合物层深度为化合物层研磨时的渗层深度,有
0.035mm-0.015mm=0.020mm
(2)从φ0.825mm研到φ0.81mm时,研去的层深为
0.825mm-0.81mm=0.015mm
0.015mm÷2=0.0075mm
(3)研到φ0.81mm时,渗层深度最小值为
0.02mm-0.0075mm=0.0125mm
答:因为0.0125mm>0.01mm,所以该产品满足技术要求。
4. 利用杠杆定律计算20钢退火组织中铁素体(F)和珠光体(P)各占多少?
珠光体中含碳量为0.77%,铁素体在室温的含碳量极小,可忽略不计。根据杠杆定律,有
w
P=100%-w
F=26%
答:20钢退火组织中铁素体(F)占74%,珠光体(P)占26%。
三、简答题1. 什么是固溶体?有哪几种类型?
在固态下,组成合金的一种元素溶入另一种元素的晶格中所组成的晶体叫固溶体。在固溶体中,含量少的叫溶质,含量多的叫溶剂。
固溶体可分为两种类型:
(1)间隙固溶体。溶质原子分布在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体,称为间隙固溶体。
(2)置换固溶体。溶质原子置换了一部分溶剂原子而占据溶剂晶格的某些节点位置,形成的固溶体称为置换固溶体。
2. 碳氮共渗中黑色组织的预防和补救方法是什么?
(1)快装炉,防止共渗初期的氧化。
(2)严格控制共渗初期的氨气通入量。
(3)整个共渗过程中控制氨气通入量,使氮的质量分数最好控制在0.5%以内。
(4)共渗后适当提高淬火温度以及采用冷却能力较强的淬火介质,以抑制屈氏体组织的出现。
(5)黑色组织较浅时,如深度小于0.002mm,可采取喷丸强化的方法使其减小而予以补救。
3. 试说明亚共析钢必须进行完全淬火,而过共析钢则只能进行不完全淬火的原因。
共析钢必须在Ac3+30~500℃加热,进行完全淬火,并使淬火组织中保留一定数量的细小弥散碳化物微粒,以提高其耐磨性。而过共析钢要加热到Ac1+30~50℃进行不完全淬火,其原因是若碳化物完全熔入奥氏体中,马氏体中将会出现过多的残留奥氏体,从而会造成多方面的害处,例如,含碳量过高,淬火后全部形成片状马氏体,脆性增加,且奥氏体增加,硬度下降;组织中会失去硬而耐磨的碳化物颗粒,令耐磨性降低等。而且淬火后会得到粗针状马氏体,显微裂纹增多,令钢的脆性增大,同时会令淬火应力增大,加大工件变形开裂的倾向。
4. 如何控制奥氏体晶粒长大?
(1)选择原材料。选用本质细晶粒钢或含有碳化物形成元素的合金钢。
(2)控制原始组织。原始组织细小,将加速奥氏体的形成,缩短保温时间,以防止奥氏体晶粒长大。
(3)控制热处理工艺,严格控制加热温度和保温时间,采用快速加热,使奥氏体在较高温度下形成。
5. 计算机控制在热处理技术中包括哪些内容?
温度控制、时间控制、工艺参数控制、动作控制,此外还应用于工况模拟、应力分析、车间管理等方面。
6. 软磁合金最终热处理的目的是什么?
(1)去除材料内部应力。
(2)进行再结晶。
(3)使合金晶粒充分均匀长大。
(4)净化合金去除杂质。
(5)形成晶粒取向。
(6)控制合金的超结构转变,获得一定的有序度。
(7)通过在磁场下和应力下进行热处理,以形成磁畴取向,提高合金的磁性能。
7. 什么是晶格、晶界和晶粒?
描述原子在晶体中排列方式的空间格架称为结晶格子,简称晶格。晶界是将任何两个晶体学位向不同的晶粒隔开的界面。晶粒是多晶体材料内以晶界分开的晶体学位向相同的晶体。
8. 什么是晶粒度?晶粒大小对金属性能有什么影响?
所谓晶粒度是指每个品粒的大小。晶粒大小对金属的力学性能有很大影响,在常温下,金属的晶粒越细小,强度和硬度越高,同时塑性、韧性越好。因而细化晶粒对于提高金属材料的常温力学性能起着很大作用。
9. 什么是结晶?
结晶是指液态金属凝固成为固态金属的过程,实质上是由原子不规则排列的金属过渡到规则排列而形成晶体(固态金属)的过程。