________________________^^=4x-x71(—a)3x2 «0.68= 68%a3a33v47在常温下，已知铜原子的直径d=2.55x求铜的晶格常数。sqrt (2)-|||- .55times 10=14sqrt (2)-|||- .55times 10=142.2习题（1）结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程 是（形核）和（晶核长大）o（2）当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是（增加晶核 数量，或阻碍晶粒长大）0⑶ 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是（能量差），阻力是（表面能）o（4）过冷度是指（理论结晶温度-开始结晶温度），其表示符号为对金属铅：T熔点=273+327 =600KT再=(0.35〜-0.4)T熔点二210-240K =-63〜-33°C在室温(如23°C)对金属铅进行加工，明显高于其最低再结晶温度的上 限-33°C,应属于热加工。(19)在制造齿轮时，有时采用喷丸处理(将金属丸喷射到零 件表面)使齿面得以强化试分析强化原因。答：喷丸处理时，大量的微细金属丸被喷射到零件表面，使零件 表层发生一定的塑性变形，因而对零件表面产生了加工硬化效应, 同时也在表面形成残余压应力。有助于提高零件的疲劳强度。(21)热轧空冷的45钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷 下来时，组织为什么能细化？答：热轧空冷的45钢室温时组织为铁素体+索氏体。重新加 热到临界点以上，组织转变为奥氏体。奥氏体在铁素体和渗碳体 的界面处形核。由于索氏体中铁素体，渗碳体的层片细，薄，因 此奥氏体形核数目多，奥氏体晶粒细小。奥氏体再空冷下来时， 细小的奥氏体晶粒通过重結晶又转变成铁素体+索氏体，此时的 组织就比热轧空冷的45钢组织细，达到细化和均匀组织的目的。(25)马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？为什么高碳马 氏体的脆性很高？答：本质：是碳■在a—Fe中的过饱和固溶体。由于过饱和的间隙碳原子造成晶格的严重畸变，形成强烈的应力场并 与位错发生强烈的交互作用产生固溶强化。马氏体转变时在晶体内造 成晶格缺陷密度很高的亚结构(板条状马氏体的高密度位错、片状马 氏体的微细李晶)阻碍位错运动，提高了马氏体的硬度。马氏体形成 后，碳及合金元素向位错或其他缺陷扩散偏聚析出，钉扎位错，使位 错难以运动(马氏体时效强化)。因此，马氏体硬度很高。高碳马氏体由于碳的过饱和度大，晶格严重畸变，淬火应力大，同时存在李 晶结构和高密度显微裂纹，所以脆性大，塑性、韧性极差。(26)为什么钢件淬火后一般不直接使用，需要进行回火?答：钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能， 必须将其加热到Ad以下的某一温度，保温一定时间进行回火处理。这是因 为：第一，淬火后得到的是性能很脆的马氏体组织，并存在内应力，容易产生变 形和开裂；第二：淬火马氏体和残余马氏体都是不稳定组织，在工作中会发生分 解，会导致零件尺寸的变化，而这对精密零件是不允许的;第三：为了获得要求 的强度，硬度，塑形和韧性，以满足零件的使用要求。（27）直径为6mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30°C,用图所示的的冷却曲线冷却，是分析得到的组织，说明各属于什 么热处理方法？（图略）答：a:马氏体+残余奥氏体，单介质淬火（水冷）b：马氏体+残余奥氏体，分级淬火c：屈氏体+马氏体+残余奥氏体，单介质淬火（油冷）d：下贝氏体，等温淬火e:索氏体，正火f：珠光体，退火。g：珠光体，等温退火（28）调质处理后的40钢齿轮，经高频感应加热温度T如 图。试分析高频感应加热水淬后。轮齿由表面到中心各区 （I,II, III）的组织.答：加热到III区的部分，加热温度T低于相变临界点温度Acl,不发生相 变。水冷后40钢齿轮仍保持调质处理后的铁素体基体+粒状渗碳体（回火索氏 体）组织，但是由于原调质处理的回火温度中，粒状渗碳体变得粗大。加热到III区的部分组织为：回火索氏体。（29）确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织。1)经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度。2)ZG270-500(ZG35)的铸造齿轮；3)改善T12钢的切削加工性能；答：1)再结聶退火。退火目的：消除加工硬化现象，恢复钢板的韧性和塑 性。组织：生成与钢板冷轧前晶格类型相同的相似的细小、等轴晶。冷轧钢板一 般为低碳钢，再结晶退火后的组织为铁素体+珠光体。2)完全退火。目的：通过完全重结晶，是铸造过程中生成的粗大、不均匀 的组织均匀化、细化，消除魏氏组织，以提高性能，同时消除内应力。组织:铁 素体+珠光体。3)球化退火。目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬 度，改善切削性能，并为以后的淬火做准备。组织：铁素体基体+球状渗碳体(30)说明直径为6mm的45钢退火试样分别经下列温度加热：700°C,760°C,840°C,1100°C ,保温后在水中冷却得到的室温组织。答：1100°C:粗大马氏体840°C:细小的马氏体760°C:铁素体+马氏体700°C:铁素体+珠光体(31)两个碳质量分数为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780C和900C,保 温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却到室温。试分析：A哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？B哪个温度加热淬火后马氏体中碳质量分数较少？C哪个温度加热淬火后残余奥氏体量较多？D哪个温度加热淬火后未溶碳化物量较多?E你认为哪个温度加热淬火合适A,加热温度高者奥氏体粗大，粗大奥氏体冷却后转变组织也粗大，因此加 热到900°C的试祥济火后马氏体晶粒较粗大。B将试样加热到900°C时，其组织为单相奥氏体，奥氏体中的碳质量分数为1.2%o将试样加热到780°C时，其组织为奥氏体十渗碳体。由于有渗碳体，即 一部分碳存在于渗碳体中，奥氏体中的碳质量分数必然降低（奥氏体中的碳质量 分数可用铁碳相图确定：约为.95%）個此加热到780C时的试样淬火后马氏体中碳 质量分数较少。C奥氏体中碳质量分数越高，淬火后残余奥氏体量越多，因此加热到900°C的试样淬火后残余奥氏体量较多。D将试样加热到900°C时，其组织为单相奥氏体。淬火后组织为马氏体十 残余奥氏体将试样加热到780°C时，其组织为奥氏体+渗碳体，淬火后组织为马 氏体十渗碳体+残余奥氏体。故加热到780C的试样淬火后未溶碳化物量较多。E 780C°C加热淬火合适。（32）指出下列工件的淬火温度及回火温度，并说出回火后获得的组织。1）45钢小轴（要求综合机械性能好）；

________________________

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a3a33v47

在常温下，已知铜原子的直径d=2.55x求铜的晶

格常数。

2.2习题

（1）结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程 是（形核）和（晶核长大）o

（2）当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是（增加晶核 数量，或阻碍晶粒长大）0

⑶ 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是（能量差），阻力是

（表面能）o

（4）过冷度是指（理论结晶温度-开始结晶温度），其表示符号为

对金属铅：T熔点=273+327 =600K

T再=(0.35〜-0.4)T熔点二210-240K =-63〜-33°C

在室温(如23°C)对金属铅进行加工，明显高于其最低再结晶温度的上 限-33°C,应属于热加工。

(19)在制造齿轮时，有时采用喷丸处理(将金属丸喷射到零 件表面)使齿面得以强化试分析强化原因。

答：喷丸处理时，大量的微细金属丸被喷射到零件表面，使零件 表层发生一定的塑性变形，因而对零件表面产生了加工硬化效应, 同时也在表面形成残余压应力。有助于提高零件的疲劳强度。

(21)热轧空冷的45钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷 下来时，组织为什么能细化？

答：热轧空冷的45钢室温时组织为铁素体+索氏体。重新加 热到临界点以上，组织转变为奥氏体。奥氏体在铁素体和渗碳体 的界面处形核。由于索氏体中铁素体，渗碳体的层片细，薄，因 此奥氏体形核数目多，奥氏体晶粒细小。奥氏体再空冷下来时， 细小的奥氏体晶粒通过重結晶又转变成铁素体+索氏体，此时的 组织就比热轧空冷的45钢组织细，达到细化和均匀组织的目的。

(25)马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？为什么高碳马 氏体的脆性很高？

答：本质：是碳■在a—Fe中的过饱和固溶体。

由于过饱和的间隙碳原子造成晶格的严重畸变，形成强烈的应力场并 与位错发生强烈的交互作用产生固溶强化。马氏体转变时在晶体内造 成晶格缺陷密度很高的亚结构(板条状马氏体的高密度位错、片状马 氏体的微细李晶)阻碍位错运动，提高了马氏体的硬度。马氏体形成 后，碳及合金元素向位错或其他缺陷扩散偏聚析出，钉扎位错，使位 错难以运动(马氏体时效强化)。因此，马氏体硬度很高。

高碳马氏体由于碳的过饱和度大，晶格严重畸变，淬火应力大，同时存在李 晶结构和高密度显微裂纹，所以脆性大，塑性、韧性极差。

(26)为什么钢件淬火后一般不直接使用，需要进行回火?

答：钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能， 必须将其加热到Ad以下的某一温度，保温一定时间进行回火处理。这是因 为：第一，淬火后得到的是性能很脆的马氏体组织，并存在内应力，容易产生变 形和开裂；第二：淬火马氏体和残余马氏体都是不稳定组织，在工作中会发生分 解，会导致零件尺寸的变化，而这对精密零件是不允许的;第三：为了获得要求 的强度，硬度，塑形和韧性，以满足零件的使用要求。

（27）直径为6mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30°C,用图所示的的冷却曲线冷却，是分析得到的组织，说明各属于什 么热处理方法？（图略）

答：a:马氏体+残余奥氏体，单介质淬火（水冷）

b：马氏体+残余奥氏体，分级淬火

c：屈氏体+马氏体+残余奥氏体，单介质淬火（油冷）

d：下贝氏体，等温淬火e:索氏体，正火

f：珠光体，退火。g：珠光体，等温退火

（28）调质处理后的40钢齿轮，经高频感应加热温度T如 图。试分析高频感应加热水淬后。轮齿由表面到中心各区 （I,II, III）的组织.

答：加热到III区的部分，加热温度T低于相变临界点温度Acl,不发生相 变。水冷后40钢齿轮仍保持调质处理后的铁素体基体+粒状渗碳体（回火索氏 体）组织，但是由于原调质处理的回火温度中，粒状渗碳体变得粗大。加热到III区的部分组织为：回火索氏体。

（29）确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织。

1)经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度。

2)ZG270-500(ZG35)的铸造齿轮；

3)改善T12钢的切削加工性能；

答：1)再结聶退火。退火目的：消除加工硬化现象，恢复钢板的韧性和塑 性。组织：生成与钢板冷轧前晶格类型相同的相似的细小、等轴晶。冷轧钢板一 般为低碳钢，再结晶退火后的组织为铁素体+珠光体。

2)完全退火。目的：通过完全重结晶，是铸造过程中生成的粗大、不均匀 的组织均匀化、细化，消除魏氏组织，以提高性能，同时消除内应力。组织:铁 素体+珠光体。

3)球化退火。目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬 度，改善切削性能，并为以后的淬火做准备。组织：铁素体基体+球状渗碳体

(30)说明直径为6mm的45钢退火试样分别经下列温度加热：

700°C,760°C,840°C,1100°C ,保温后在水中冷却得到的室温组织。

答：1100°C:粗大马氏体

840°C:细小的马氏体760°C:铁素体+马氏体

700°C:铁素体+珠光体

(31)两个碳质量分数为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780C和900C,保 温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却到室温。试分析：

A哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？

B哪个温度加热淬火后马氏体中碳质量分数较少？

C哪个温度加热淬火后残余奥氏体量较多？

D哪个温度加热淬火后未溶碳化物量较多?

E你认为哪个温度加热淬火合适

A,加热温度高者奥氏体粗大，粗大奥氏体冷却后转变组织也粗大，因此加 热到900°C的试祥济火后马氏体晶粒较粗大。

B将试样加热到900°C时，其组织为单相奥氏体，奥氏体中的碳质量分数为1.2%o将试样加热到780°C时，其组织为奥氏体十渗碳体。由于有渗碳体，即 一部分碳存在于渗碳体中，奥氏体中的碳质量分数必然降低（奥氏体中的碳质量 分数可用铁碳相图确定：约为.95%）個此加热到780C时的试样淬火后马氏体中碳 质量分数较少。

C奥氏体中碳质量分数越高，淬火后残余奥氏体量越多，因此加热到900°C的试样淬火后残余奥氏体量较多。

D将试样加热到900°C时，其组织为单相奥氏体。淬火后组织为马氏体十 残余奥氏体将试样加热到780°C时，其组织为奥氏体+渗碳体，淬火后组织为马 氏体十渗碳体+残余奥氏体。故加热到780C的试样淬火后未溶碳化物量较多。

E 780C°C加热淬火合适。

（32）指出下列工件的淬火温度及回火温度，并说出回火后获得的组织。

1）45钢小轴（要求综合机械性能好）；