金属材料的工艺性能 本文关键词：金属材料，性能，工艺
金属材料的工艺性能 本文简介：金属材料的工艺性能铸造性能金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能。用流动性、收缩性和偏析来衡量。⑴流动性—熔融金属的流动能力称为流动性。流动性好的金属易充满铸型，获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。⑵收缩性—铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。收缩不仅影响尺寸，还会
金属材料的工艺性能 本文内容：
金属材料的工艺性能
铸造性能
金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能。用流动性、收缩性和偏析来衡量。
⑴流动性—熔融金属的流动能力称为流动性。流动性好的金属易充满铸型，获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。
⑵收缩性—铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。收缩不仅影响尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂。
⑶偏析—金属凝固后，铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。偏析会使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低铸件的质量。
锻造性能
金属材料用锻压加工方法成形的能力称为锻造性。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性越好。
焊接性能
金属材料对焊接加工的适应性称为焊接性。在机械行业中，焊接的主要对象是钢材。碳质量分数是焊接好坏的主要因素。碳质量分数和合金元素质量分数越高，焊接性能越差。
切削加工性能
切削加工性能一般用切削后的表面质量（以表面粗糙度高低衡量）和刀具寿命来表示。金属具有适当的硬度（170HBS～230HBS）和足够的脆性时切削性能良好。改变钢的化学成分（加入少量的铅、磷元素）和进行适当的热处理（低碳钢正火、高碳钢球化退火）可提高钢的切削加工性能。
热处理工艺性能
钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力。含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性比较差。
金属材料的机械性能
材料的性能好坏关系到设备使用寿命，整个国民经济的发展，特别是在航空航天方面（I2-8）。材料的机械性能包括这么几个方面。
强度
金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。根据载荷不同，可分为抗拉强度σb、抗压σbc、抗弯σbb、抗剪τb、抗扭τt。
抗拉强度通过拉伸试验测定。将一截面为圆形低碳钢拉伸试样（如图1a）在材料试验机I2-9）上进行拉伸，测得应力—应变曲线（如图1b）
图1a
低碳钢试样
图1b低碳钢应力-应变图
图中σ为应力,ε为应变。
图中各个阶段：OA弹性变形阶段—试样的变形量与外加载荷成正比，载荷卸掉后，试样恢复原来样子。ABC屈服阶段—发生塑性变形，载荷卸掉后，一部分变形恢复还有一部分不能恢复，形变不能恢复的变形称为塑性变形。CD强化阶段—载荷不断增加,塑性变形增大，材料变形抗力也逐渐增加；
DE缩颈阶段—当载荷达到最大值时，试样直径发生局部收缩，称为“缩颈”；E点为试样发生断裂。
强度指标分为:
⑴弹性极限σe，表示材料保持弹性变形，弹性零件设计依据；
⑵屈服极限σs，表示金属开始发生明显塑性变形抗力，有些金属如铸铁没有明显屈服现象，则用条件屈服极限表示：产生0.2﹪残余应变时的应力值即σ0.2；
⑶强度极限σb，表示金属受拉时所能承受的最大应力。
σe
、σs
、σb、是机械零件和构件设计的主要依据。
2．塑性
⑴延伸率—试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为延伸率。δ=ΔL/L=(L1-L0)/L0×100％
⑵断面收缩率—试样拉断后缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。
Ψ=ΔS/S=S0-S1/S0×100％
金属材料的延伸率与断面收缩率越大，其塑性越好。
3.硬度
图2
布氏硬度的测量
硬度是材料抵抗局部变形的能力。
⑴布氏硬度,使用布氏硬度计（I2-10）进行测量。
如图2
原理：HBS（HBW=F/A=2F/πD[D-(D2-d2)1/2]
（不写单位：kgf/mm2）
采用淬火钢球时，记为HBS；
采用硬质合金钢球时，记为HBW
；
当F的单位取N时，加系数0.102。
布氏硬度特点：
优点：测量数值稳定，准确
缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件。
应用：铸铁，有色金属；退火、正火、调质处理钢
。
当HBS<450时有效（HBW450-650）
⑵洛氏硬度，使用洛氏硬度计（I2-11）进行测量。
图3
洛氏硬度的测量
如图3。
原理：HR=(k-h)/0.002
对金刚石圆锥压头，k=0.2mm
对钢球压头，k=0.26
mm
洛氏硬度特点：
优点：操作简便，压痕小，用于成品和薄形件；
缺点：测量数值分散。
应用：淬火钢，调质钢批生产零件，当20-67HRC时有效.
洛氏硬度分类如表1：
表1洛氏硬度分类
4．韧性与疲劳强度
⑴韧性
冲击韧性：反应了材料抵抗冲击载荷的能力
αk=Ak/A
（J/cm2）
Ak——冲击功
A——试样缺口处截面积
冲击韧性对材料的意义：
①αk对材料内部缺陷很敏感（可用来鉴定材料的冶金质量、热加工质量）；
②αk随温度降低而下降，可用来评定材料的冷脆现象。
冲击韧性的大小在冲击试验机（I2-12）上进行测试。材料在断裂之前吸收的冲击功越多表示材料抵抗冲击载荷的能力越强。
⑵疲劳强度
材料在低于ss的重复交变应力作用下发生断裂的现象，称为疲劳现象。材料承受的载荷有交变应力和重复应力。
交变应力：大小、方向随时间周期性变化的应力，如图4。
重复应力：方向不随时间变化。
图4交变应力
疲劳曲线图如图5。
图5疲劳曲线图
疲劳极限——材料经无限多次应力循环而不断裂的最大应力。它表示材料抵抗疲劳断裂的能力。（纯弯曲疲劳极限用σ-1表示）
材料在长期的应力作用下会断裂，其疲劳断口（I2-13）在显微镜下可明显看到辉纹。可以通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。
5.断裂韧性
构件或零件内部存在着或多或少、或大或小的裂纹和类似裂纹的缺陷，裂纹在应力的作
用下可失稳或扩展，导致构件破断。材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力叫做断裂韧性。材料的断裂方式可以分为脆性断裂和韧性断裂两种，脆性断裂指的是材料在断裂之前没有发生塑性变形，韧性断裂指的是材料在断裂之前发生了塑性变形，脆性断裂更加危险，Titanic号船的沉没就与船体材料的质量有关。图6为Titanic号船用材料与近代船用材料的对比，可看出近代船用材料的冲击韧性高于Titanic号船用材料。
图6
船用钢板断口图
金属材料的理化性能
1.金属的物理性能
⑴密度—单位体积物质的质量称为该物质的密度
轻金属：密度小于5的金属。如铝、镁、钛及其合金。多用于航空航天。
重金属：密度大于5的金属。如铁、铅、钨。
⑵熔点—金属从固态向液态转变时的温度。纯金属都有固定熔点。
熔点高的金属为难熔金属，如钨、钼、钒，用来制造耐高温零件。
熔点低的金属为易熔金属，如铅、锡，用来制造保险丝和防火安全阀。
⑶导热性—通常用热导率来衡量。热导率越大，导热性越好。金属导热性银最好，铜、
铝次之，合金比金属导热性差。导热性好的金属用来制造散热性零件。
⑷导电性—金属传导电流的能力。金属导电性银最好，铜、铝次之。导电性好宜于做电
线；导电性差的宜于做电热元件。
⑸热膨胀性—金属材料随温度变化而膨胀、收缩的特性。一般金属受热时膨胀体积增大，
冷却时收缩体积变小。用线膨胀系数和体膨胀系数来表示。
⑹磁性—金属材料可分为铁磁性材料（能被强烈磁化，铁。适于做变压器，电动机）顺
磁性材料和抗磁性材料（适于做航海罗盘）三类。铁磁性材料当温度升高高一定数值时，磁畴被破坏，变为顺磁体，这个转变温度称为居里点。
2.金属的化学性能
⑴耐腐蚀性—金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力。
碳钢、铸铁耐腐蚀性较差；钛及其合金、不锈钢耐腐蚀性好
⑵抗氧化性—金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力。加入铬、硅等合金元素，可提高
抗氧化性。
金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性统称化学稳定性。在高温下化学稳定性称为热稳定性。
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篇2：电厂金属材料打印
电厂金属材料打印 本文关键词：电厂，金属材料，打印
电厂金属材料打印 本文简介：1、名词解释（每题2分共10分）1．加工硬化：金属发生塑性变形，随着变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，这种现象叫加工硬化。2．热处理：通过加热、保温和冷却来改变钢的组织，从而改变钢的机械性能的工艺，称为热处理。3．固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点,使晶格发生畸
电厂金属材料打印 本文内容：
1、
名词解释（每题2分
共10分）
1．
加工硬化：金属发生塑性变形，随着变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，这种现象叫加工硬化。
2．
热处理：通过加热、保温和冷却来改变钢的组织，从而改变钢的机械性能的工艺，称为热处理。
3．
固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点,使晶格发生畸变,使固溶体硬度和强度升高,这种现象叫固溶强化现象。
4．
奥氏体：碳原子溶入γ-Fe中形成的间隙固溶体。
5．
冲击韧性：材料抵抗冲击性外力而不破坏的能力.
6．
力学性能--指金属材料在外力作用下，所表现出来的抵抗变形和破坏的能力以及接受变形的能力。
7．
回
复--经过塑性变形的金属在加热温度较低时，金属组织基本不变，硬化现象仍然保留，但内应力大大消除，这种现象称为回复。
8．
冷
加
工--用金属学的观点来看，凡在金属的再结晶温度以下的加工变形称作冷加工；
9．
起始晶粒度--指钢加热至奥氏体的过程中，当铁素体向奥氏体转变刚刚完了是所形成的晶粒度，既当奥氏体成核长大时
，奥氏体晶粒的边界刚刚相碰时的晶粒的大小。
2、回复:
2、答：回复是指冷塑性变形金属在加热温度较低时，金属中的一些点缺陷和位错的迁移，使晶格畸变逐渐降低，内应力逐渐减小的过程。
3、合金
:
3、答：将两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合在一起，获得的具有金属性质的物质，称为合金
1．
结晶:
答：结晶就是原子由不规则排列状态（液态）过渡到规则排列状态（固态）的过程。
2．
3．
稀有金属:
答：一般是指那些在地壳中含量少、分布稀散、冶炼方法较复杂或研制使用较晚的一大类有色金属。
4．
自然时效::
答：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。
1.
金属在常温时的力学性能指标有
强度
、
韧性
、
塑形
、和
硬度
和
断裂韧性
，
这些性能指标均是经过一定的试验方法测试出来的。
2.
常见的晶体结构有三种，即
体心立方晶格
、
面立方晶格
和
密排六方晶格
。
3.
在分析铁碳合金的平衡组织时，按照组织的不同，习惯将钢和铸铁分为
共析钢
、
亚共析钢
、过共析钢、
共晶白口铸铁
、
亚共晶白口铸铁
和
过共晶白口铸铁
。
4.
金属材料在外力作用下产生塑性变形，其内部的组织和力学性能、物理、化学性能也发生一系列变化，主要的变化是
加工硬化
，同时产生
金属内部形变内应力
。
5.
奥氏体等温转变过程中，根据转变温度和转变的特点不同，C曲线可分为高温、中温和低温转变三个区域。在
A1~550摄氏度
区间进行高温转变，其转变产物是
珠光体
；
550~Ms
区间进行中温转变，转变产物是
贝氏体
；
Ms~Mf
区间进行低温转变，转变产物是
马氏体
。
6.
为了提高钢的抗氧化性，可以加入
铬、硅、铝
等合金元素，其作用是
生成致密的氧化膜，硬度较高，能隔绝金属与氧接触，避免被腐蚀
。
7.
合金元素中除
钴
外，几乎都能使C曲线
右移
，降低钢的临界冷却速度，提高钢的
淬透性
。
8.
2Cr13属于
合金工具
钢，2表示
含碳量0.20%
，Cr的作用是
提高钢的耐腐蚀性，增加铁素体的强度，提高组织稳定性
。
9.
钢中常见的合金元素有
铬、锰、硅、钼、钨、钒、钛、铌、硼、镍、锆、稀土
，其中扩大γ区的合金元素有
锰、镍、
，缩小γ区的合金元素有
铬、钨、钼、钒、钛、铝、硅
。
10.
几乎所有的合金元素或多或少地溶入铁素体而形成合金铁素体，由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径有差异，故合金元素溶入铁素体后必然引起
晶格畸变
，从而产生
固溶强化
，使铁素体的强度和硬度
升高
，塑性和韧性
下降
。
11.
40Cr属于
合金结构
钢，40表示
钢中含碳量为0.4%
，该钢的Cr含量为
小于1.5%
。
12.
为了净化晶界需加入
硼、锆、稀土
合金元素，为了提高钢的淬透性需加入
铬、钼、镍、锰
，为了提高热强性需加入
铬、钼、钨、锰、铌
。
13.
W18Cr4V属于
合金工具
钢，
W的作用是
提高钢件硬度，细化晶粒
。
14.
电厂常见的腐蚀损坏类型为
蒸汽腐蚀
、
烟气腐蚀
、
垢下腐蚀
、
苛性脆化
、
应力腐蚀
和
腐蚀疲劳
。
15.
与碳的亲和力
强
的元素，如V、
Ti
、
Nb等，只要钢中有足够的碳元素，就能形成这些元素的
合金碳化物
。
16.
液压传动的工作原理是:以液体作为工作介质，依靠液体来传递运动，依靠液体来传递动力。
17.
液压系统可分为动力系统、执行系统、控制系统、辅件系统四个部分。
18.
油液的两个最基本特征是粘性、润滑性，油液流动时的两个基本参数是动力粘度、运动粘度。
19.
液压泵是将机械能转换为液体压力的能量转换装置。
20.
液压泵是靠密封容积变化变化来实现吸油和压油的，所以称为客积泵。
21.
柱塞泵是靠柱塞在柱塞孔内作往复运动，使密封容积变化而吸油和压油的，柱塞泵可分为轴向和径向两类。
22.
换向阀的作用是利用阀芯对阀体的相对改变来控制液体的流动方向，接通或关闭油，_从而改变液压系统的工作状态，按阀芯运动方向不同，换向阀可分为滑阀和旋阀两大类，其中滑阀作用最大。
23.
液压基本回路是用液压元件组成并能执行动作的典型回路，常用的基本回路有方向控制回路、压力控制回路、流量控制回路三种。
24.
压力控制回路可用来实现卸载、减压、顺序、保压等功能，满足执行元件在力或转矩上的要求。
25.
增压回路中提高油液压力的主要元件是增压器。
26.
铁碳合金的固态组织有（F）、（Fe3C）、（P）、（A）和（莱式体Ld’）
27.
按钢的质量分为：普通碳素钢
优质碳素钢
高级优质碳素钢
28.
根据石墨的形状分，灰口铁分为（普通灰口铁）、（球墨铸铁）、（蠕墨铸铁）、和（可锻铸铁）
29.
化学热处理的种类很多，根据渗入的元素不同，可分为渗碳，渗氮，氰化，渗金属等。
30.
机器制造用钢，分为渗透钢、调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢等；
1.
晶体缺陷主要有哪几种形式？
缺陷形式：点缺陷、线缺陷、面缺陷
点缺陷：晶格中三维尺寸都很小的点状缺陷；线缺陷：一维尺寸较大，二位尺寸较小的缺陷；面缺陷：二维尺寸较大，一维尺寸较小的缺陷。
2.
简要说明低合金结构钢的主要用途和合金化特点？
主要用于制造桥梁，车辆船舶等工业；火电厂的锅炉汽包、各种管子、炉顶主梁、风机叶片、高压油管等
普低钢中主加元素是锰、硅，常用辅助元素有帆、钛、铌或稀土等
3.锅炉受热面管长时过热的宏观特征和微观组织变化有哪些？
宏观特征：爆管破口呈粗糙脆断性断口，管壁减薄不多，管子涨粗也不是很显著，爆破口附近往往有较厚的氧化铁层。
微观：显微组织相变，但却有碳化物球化、碳化物析出并聚集长大甚至有些还会出现石墨化等组织变化
1．淬火钢为什么要进行回火处理？
答：淬火钢不经回火一般不能直接使用。回火是为了降低脆性，减少或消除内应力，防止工件变形和开裂；获得工艺所要求的力学性能；稳定工件尺寸；对某些高淬透性的合金钢，高温回火可降低硬度，以利切削加工。
2．
比较珠光体、贝氏体、马氏体的硬度（按照硬度由高到低依次写出三种组织的名称）。
答：马氏体、贝氏体、珠光体。
3．
为何晶粒越细、材料的强度越高，其塑韧性也越好？
答：晶粒越细、材料的强度越高这是因为：（1）晶界的作用，金属的晶粒越细小（单位体积内晶粒数越多）时，晶界数量越多，晶界能够阻止位错的移动，该晶体的塑变抗力越大，即强度越高。
（2）位向差的作用
外力的切应力分量在外力呈45°角度时最大。因此，晶体中与外力方向接近45°的滑移系最容易发生滑移，而接近0°与90°时，切应力分量最小，晶体不易发生滑移。由于多晶体金属中相邻晶粒位向不同，当一个晶粒的位向接近45°发生滑移时，必然受到相邻晶粒的牵制作用，相邻晶粒间的位向差越大时，牵制作用越大，从而增加了塑变抗力，使强度提高。
晶粒越细、塑性韧性好，这是因为多晶体在应力作用下，塑性变形分散在更多的晶粒之中，晶粒越细时，多晶体各处的塑性变形越均匀。相反，多晶体的晶粒很措大时，某些大晶粒的位向不利于滑移变形，则在较大的体积内牵制塑性变形，使塑性变形不均匀。
4．
电厂常见的腐蚀损坏类型包括哪些？
答：电厂常见的腐蚀损坏有蒸汽腐蚀、烟气腐蚀、垢下腐蚀、应力腐蚀、苛性脆化、腐蚀疲劳。
5．
识别下列各钢的种类,并指明有下划线的数字和符号的含义：①20G
②1Cr18Ni9Ti
③GCr15
④T8
⑤20CrMnTi⑥2Cr13
⑦W18Cr4V
⑧ZG15
a)
优质碳素结构钢，G－锅（拼音首字母）
b)
1Cr18Ni9Ti
奥氏体不锈钢
碳含量<0.1%，～9%的镍，
c)
GCr15
滚动轴承钢
～1.5%铬
d)
T8
碳素工具钢
，T——工具（英文）
e)
20CrMnTi
合金渗碳钢
～0.2%的碳,f)
2Cr13
特殊性能钢
13％的铬，
g)
W18Cr4V
高速钢
～18%钨
h)ZG15
铸钢
ZG——铸钢（拼音）
2、写出下列牌号数字及文字的含意，Q235-F、KTZ450-06、H68、LF5。
例如：HT100：表示灰铸铁，其最低抗拉强度为100MPa。
答：Q235-F：表示普通碳素结构钢，其屈服强度为235MPa，F表示是沸腾钢。
KTZ450-06：表示珠光体基体的可锻铸铁，其表示最低抗拉强度为450MPa，最小伸长率为6%。
H68：表示含铜68%的黄铜。
LF5：表示防锈铝，其序数号为5
2、写出下列牌号数字及文字的含意，Q235-F、KTZ450-06、H68、LF5。
答：Q235-F：表示普通碳素结构钢，其屈服强度为235MPa，F表示是沸腾钢。
KTZ450-06：表示珠光体基体的可锻铸铁，其表示最低抗拉强度为450MPa，最小伸长率为6%。
H68：表示含铜68%的黄铜。
LF5：表示防锈铝，其序数号为5。
例如：HT100：表示灰铸铁，其最低抗拉强度为100MPa。
1.
12Cr1MoV、40CrMnSi、1Cr18Ni9Ti
分别是什么钢？这些钢中均含有碳（C）和铬（Cr）元素，说明含碳量分别是多少，并Cr在这三种钢中的作用。
12Cr1MoV
合金结构钢
C量0.12%
；
40CrMnSi
合金结构钢
C量0.4%；
1Cr18Ni9Ti
合金工具钢
C含量
0.1%
Cr
作用（1）提高钢的耐腐蚀性（2）增加铁素体的强度，提高组织稳定性
6．汽轮机叶片事故以何种形式的损坏为主？怎样才能减少和避免叶片断裂事故？答：按照叶片断裂的性质，叶片断裂可分为长期疲劳损坏、短期疲劳损坏、接触疲劳损坏、应力腐蚀和腐蚀废劳损坏等。
防止长期疲劳损坏的主要措施是：消除共振、提高叶片制造质量和安装质量、运行条件。
防止短期疲劳损坏的主要方法是设法消除低频共振和防止水击的发生。
防止接触疲劳损坏的措施是：消除共振（特别是切向振型），提高气轮机的安装质量，设法增大叶根的接触面积，改善叶轮与叶根接触面的接触状况使叶根齿部在工作状态下尽量保持均匀的接触，避免局部点或区接触应力的集中。防止应力腐蚀损坏的措施主要是改善叶片材料的质量,消除叶片材质的内应力,改善蒸汽的品质；同时要避免叶片产生共振。
防止腐蚀疲劳损坏的措施主要是提高叶片材料的耐腐蚀性能，尽量减小交变应力水乎;同时改善蒸汽的品质。
1、铁碳合金中基本相是那些？其机械性能如何？
答：基本相有：铁素体
奥氏体
渗碳体
铁素体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。
奥氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。
渗碳体硬度很高而塑性和韧性几乎为零，脆性大
3、提高零件疲劳寿命的方法有那些？
答：（1）设计上减少应力集中，转接处避免锐角连接；
（2）减小零件表面粗糙度；
（3）强化表面，在零件表面造成残余压应力，抵消一部分拉应力，降低零件表面实际拉应力峰值，从而提高零件的疲劳强度。
4、试述正火的主要应用场合。
答：正火主要用于：（1）改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；
（2）作为普通结构零件或大型及形状复杂零件的最终热处理；
（3）作为中碳和低合金结构钢重要零件的预备热处理；
（4）消除过共析钢中的网状二次渗碳体。
5、试述热变形对金属组织和性能的影响。
答：（1）改变铸锭和坯料的组织和性能；
（2）产生热变形纤维组织（流线）；
（3）可能产生带状组织；
（4）可能产生热组织与魏氏组织。
五
综述题
（8分）
用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线.
答：加工工艺路线为：下料?锻造?正火?机械粗加工?渗碳+淬火+低温回火?喷丸?磨齿
正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），并使组织细化，均匀；
渗碳后表面含碳量提高，保证淬火后得到高的硬度，提高耐磨性和接触疲劳强度；
喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化，提高抗疲劳能力
四、
简答题（20分，每题4分）
1、简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
答：奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。
3、轴承钢应满足哪些性能要求？
答：轴承钢应满足以下性能要求：
（1）高的接触疲劳强度和抗压强度；
（2）高的硬度和耐磨性；
（3）高的弹性极限和一定的冲击韧度；
（4）有一定的抗蚀性。
4、试述耐磨钢的耐磨原理。
答：耐磨钢工作时，如受到强烈的冲击、压力和摩擦，则表面因塑性变形会产生强烈的加硬化，而使表面硬度提高到500—550HBS，因而获得高的耐磨性，而心部仍保持原来奥氏体所具有的高的塑性与韧性。当旧表面磨损后，新露出的表面又可在冲击与摩擦作用下，获得新的耐磨层。故这种钢具有很高的抗冲击能力与耐磨性，但在一般机器工作条件下，它并不耐磨。
5、简述回火的目的。
答：回火的目的是：
（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；
（2）获得所要求的力学性能；
（3）稳定尺寸；
（4）改善加工性
五
综述题
（8分）
用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。
答：加工工艺路线为：下料?锻造?正火?机械粗加工?渗碳+淬火+低温回火?喷丸?磨齿
正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），并使组织细化，均匀；
渗碳后表面含碳量提高，保证淬火后得到高的硬度，提高耐磨性和接触疲劳强度；
喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化，提高抗疲劳能力。
三、简述题（44分）
1．绘制简要的铁碳合金相图，标注常温下的组织，说明该相图的作用。（7分）
铁碳合金相图在选择和使用材料、金属加工、热处理以及选配合钢、合金铸铁等方面有重要作用。
铁碳合金相图能很好地反映钢铁材料的成分与组织之间的关系，可根据工程上的需要选材。
铁碳合金相图是选择热加工工艺的重要依据，在铸铁、轧锻、焊接和热处理方面应用很广。
2．在工业上应用的铸铁中，碳一般是以石墨状态存在，这使得铸铁有许多优点。（5分）（1）有优良的铸造性能：浇注的温度低、流动性好、偏析倾向小、收缩率小等。不仅适合浇铸大型铸件，也适合浇铸薄小件。
（2）由于石墨的存在，便于吸收机械振动能，使之变为热能。因此铸铁具有优良的减震性，特别适合制作各种机床床身、设备底座等。
（3）石墨本身有润滑作用，故铸铁有干式减磨性。当有润滑剂存在时，由于石墨空洞有储油的能力，使铸铁的减磨性增加。
（4）由于石墨割裂了基体的连续性，铸铁在切削时易于断屑，所以铸铁有很好的切削加工工艺性能。
铸铁的强度、塑性、韧性部很差，属于脆性材料．这是铸铁的根本缺点。它的导热性差．焊接性差，铸铁不适合制作各类结构件和重要零件。
3．腐蚀的原理（7分）
金属直接与介质发生氧化或还原反应而引起的腐蚀损坏，称为化学腐蚀。过程中不产生电流，而单纯起化学作用。例如锅炉受热面管子在与高温烟气、水、蒸汽接触的过程中，对金属表面产生强烈的氧化作用。腐蚀结果使铁变成铁的氧化物或氢氧化物，从而失去金属性质。
电化学腐蚀
金属与电解液相接触时，有电流出现的腐蚀损坏过程，称为电化学腐蚀。电化学腐蚀是金属腐蚀的一种主形式，它是以各种金属具有不同的电极电位为依据的。
所谓电极电位是指金属在某电解质溶液中与接触的溶液之间的电位差。
当低电位的金属与高电位的金属在电解液中相接触时，低电位的金属就将被腐蚀，而且这些金属在电化学次序中彼此相隔越远，电位低的金属被腐蚀损坏就越快。
电化学腐蚀是最普遍的腐蚀损坏现象。
4．轴承材料必须具备下列特性：（5分）
①低的摩擦系数，高的抗压强度及疲劳强度；
②硬度不能太高（最好比轴的硬度低，HB250左右），避免轴的，磨损；
③能储存润滑油；
④有良好的导热性与耐蚀性；
⑤制造容易，价格低廉
2、
画图计算题（共20分）
下图为简化的Fe-Fe3C相图，请绘出图中虚线所示过共析钢（含碳量为1.2%）的冷却曲线及组织转变示意图，并利用杠杆定律计算其在室温时，组织组成物的相对量。
过共析钢冷却曲线及组织转变示意图见P45
室温下，组织组成物为铁素体和渗碳体，其相对量为：
QF=(6.69-1.2)/6.69*100%=82.1%
QFe3C=1-QF=17.9%
E
(2.11%C)
L+Fe3C
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
室温
0
0.2
0.8
1.2
2.0
3.0
4.0
5.0
6.69
Fe%
C%
D
A
C
(4.3%C)
S
(0.77%C)
F
K
G
P
L+A
A
F+A
F
L
A+Fe3C
F+Fe3C
1
2
3
4
篇3：天津大学金属材料专业本科实验
天津大学金属材料专业本科实验 本文关键词：天津大学，金属材料，专业本科，实验
天津大学金属材料专业本科实验 本文简介：我系承建了本科生教学平台实验室的材料微观结构实验室，承担本专业及高分子、陶瓷、材料加工和全校有关机械类专业的实验课。每学年开出30个实验，100学时，1000余人次。同时还承担本科生和研究生毕业论文的实验任务。所开设的实验课程如下:第一部分金属学实验一金相显微试样的制备及显微镜的使用实验二金属的宏观
天津大学金属材料专业本科实验 本文内容：
我系承建了本科生教学平台实验室的材料微观结构实验室，承担本专业及高分子、陶瓷、材料加工和全校有关机械类专业的实验课。每学年开出30个实验，100学时，1000余人次。同时还承担本科生和研究生毕业论文的实验任务。
所开设的实验课程如下:
第一部分
金属学
实验一
金相显微试样的制备及显微镜的使用
实验二
金属的宏观分析
实验三
浇注条件对金属铸锭组织的影响
实验四
用热分析法建立二元合金相图
实验五
二元合金显微组织
实验六
铁碳合金在平衡状态下的显微组织
实验七
三元合金显微组织
实验八
显微照相和暗室技术
实验九
金属的塑性变形与再结晶
实验十
钢中非金属夹杂物的金相鉴定
第二部分
固态相变
实验一
奥氏体晶粒度的测定
实验二
65Mn钢奥氏体等温转变曲线的测定
实验三
碳钢的热处理与组织观察与分析
实验四
碳钢的回火与回火组织观察与分析
实验五
钢的淬透性测定
实验六
钢在热处理后的非正常组织观察
实验七
渗碳及热处理后的组织观察
实验八
各种化学热处理的组织观察
第三部分
金属物理性能
实验一
用膨胀法测定钢的相变点
实验二
用双电桥研究热处理对钢的电阻率的影响
第四部分
腐蚀电化学
实验一
恒电位仪性能测试
实验二
不同极化阻力测试方法比较
实验三
循环伏安法研究缓冲济性能
实验四
动电位扫描测定孔蚀的特征电位
实验五
腐蚀体系电化学参数的电化学阻抗谱测试
实验六
微机算计实时测试金属腐蚀速度
实验七
钝化曲线的测定
实验八
电偶腐蚀测试
实验九
阴极极化曲线的测定
实验十
钢铁表面防护涂层性能测定
第五部分
金属力学性能
实验一
金属拉伸试验
实验二
金属硬度试验
实验三
低温系列冲击试验
实验四
金属平面应变断裂韧度Klc实验
第六部分
材料现代研究方法
实验一
宏观应力的测定
实验二
立方晶体物质粉末诠释
实验三
利用X射线衍射仪进行多相物质的相分析
实验四
透射电镜结构、操作及倍率标定
实验五
金属薄膜制备方法及典型组织观察
实验六
选区电子衍射及相机常数和磁转角测定
第七部分
炉温仪表与热控制
实验一
工业用热电偶的检定
实验二
动圈仪表的安装与调校
实验三
电子电位差计的安装调校和电炉温度控制线路
实验四
“PID“炉温自动调节器的安装使用及演示
第八部分
金属材料学
实验一、二
高速钢的热处理及显微组织
实验三
铸铁的显微组织
实验四
铝合金的热处理
实验五
有色金属及合金的显微组织