6. 已知金属钨、铅的溶点分别是3380℃和327℃，试计算他们的最低再结晶温度，并分析钨在1100℃加工、铅在室温加工各为何种加工。
答：t=0.35xt熔点 t钨=0.35x3380=1183℃ t铅=0.35x327=114.45℃
故在1100℃加工时钨为冷加工、铅为热加工。
7. 直径为10㎜的共析钢的小试样加热到相变点a1以上30℃，用如图1-3所示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织，说明各属于什么热处理方法。
答：a：马氏体+残余奥氏体；水淬。
b：马氏体；分级淬火。
c：屈氏体+马氏体+残余奥氏体；油淬。
d：马氏体；等温淬火。
e：索氏体；正火。
f：珠光体；完全退火。
g：珠光体；等温退火。
8. 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）zg35的铸造齿轮；（3）锻造过热的60钢钢坯；（4）改善t12钢的切削加工性能。
答：（1）（4）采用球化退火，以降低硬度，改善切削加工性能，退火后的显微组织是在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。（2）采用去应力退火，以消除工件中的残余内应力。
不引起组织变化。（3）采用完全退火，通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化，以提高性能。退火后得到的组织是铁素体+珠光体。
9. 试说明表面淬火、渗碳、氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围等方面的差别。
答：表面淬火一般用于中碳钢和中碳低合金钢。这类钢经预先热处理后表面淬火，心部保持较高的综合机械性能，而表面具有较高的硬度和耐磨性。
高碳钢也可表面淬火，主要用于受较小冲击和交变载荷的工具、量具等。
渗碳用于低碳钢，在经过适当淬火和回火处理后，可提高表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，而使心部仍保持良好的韧性和塑性。因此渗碳主要用于同时受严重磨损和较大冲击载荷的零件，例如各种齿轮、活塞销、套筒等。
氮化处理用于各种钢件，能更大地提高钢件表面的硬度和耐磨性，提高疲劳强度和抗蚀性。由于氮化工艺复杂，时间长，成本高，所以只用于耐磨性和精度都要求较高的零件，或要求抗热、抗蚀的耐磨件，例如发动机汽缸、排气阀、精密机床丝杠、镗床主轴、汽轮机阀门、阀杆等。
10. 为什么说得到马氏体随后回火处理是钢的最经济而又最有效的强韧化方法？
答：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；淬火马氏体和残余奥氏体都是不稳定组织，在工作中会发生分解，导致零件尺寸的变化，而这对精密零件是不允许的；为了获得要求的强度、硬度、塑性和韧性，以满足零件的使用要求必须进行回火处理。
第三章作业题。
1. 说出q235a、t8、t12等钢的钢类、碳的质量分数，各举出一个应用实例。
答：q235a是a级碳素结构钢，碳的质量分数是0.14%～0.22%，可轧制成钢板。
均为优质碳素结构钢，碳的质量分数分别是.62%～0.70%，可用于制造各种机器零件，如轴、销、套筒等。
t8、t12均为碳素工具钢，碳的质量分数分别是.15%～1.24%，可用于制作各种刃具、量具、模具等，如钻头、锉刀等。
2. 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。
答：渗碳钢合金化的特点：低碳、加入提高淬透性的合金元素、加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素。
热处理特点：热处理工艺一般都是渗碳后直接淬火再低温回火。热处理后表面渗碳层的组织由合金渗碳体与回火马氏体及少量残余奥氏体组成，硬度为60hrc～62hrc，心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关，完全淬透时为低碳回火马氏体，硬度为40hrc～48hrc；多数情况下是屈氏体、回火马氏体和少量铁素体，硬度为25hrc～40hrc。
调质钢合金化的特点：中碳、加入提高淬透性的元素、加入防止第二类回火脆性的元素。热处理的特点：
需经淬火加高温回火热处理。合金调质钢淬透性较高，一般都用油淬，淬透性特别大时甚至可以空冷，这能减少热处理缺陷。热处理后的组织是回火索氏体。
3. 不锈钢的固溶处理和稳定化处理的目的各是什么？
答：固溶处理获得单相奥氏体组织，提高耐蚀性；稳定化处理主要用于含钛、铌的钢，一般是在固溶处理后进行，使碳不再同铬形成碳化物，因而有效地消除了晶界贫铬的可能，避免了晶间腐蚀的发生。
4. 试分析合金元素cr在40cr、gcr15、crwmn、1crcr18ni9ti、4cr9si2等钢中的作用。
答：40cr、gcr15：提高淬透性。 crwmn：提高耐磨性。 1crcr18ni9ti、4cr9si2：提高耐蚀性。
5. 试述石墨形态对铸铁性能的影响。
答：因石墨的存在，造成脆性切削，铸铁的切削加工性能优异；铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力；石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的耐磨性能；石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的抗振性能；大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。
6. 铝合金为什么要进行变质处理？
答：对于硅铝明铝合金一般情况下它的共晶体由粗针状硅晶体和α固溶体构成，强度和塑性都较差，生产上常采用变质处理以细化合金组织，显著提高合金的强度及塑性。
第四章作业题。
1. 塑料的主要成分是什么？它们有什么作用？
答：塑料是以有机合成树脂为基础，再加入添加剂所组成的。其中，合成树脂是塑料的主要组成，也起粘接剂作用，并对塑料的性能起决定性作用；添加剂是为了改善塑料的性能而加入的其他组份。
2. 试比较热塑性塑料和热固性塑料的性能特点。
答：热塑性塑料的特点是：加热时软化并熔融，可塑造成形，冷却后即成型并保持既得形状，而且该过程可反复进行。优点是加工成形简便，具有较高的机械性能。缺点是耐热性和刚性较差。
热固性塑料的特点是：初加热时软化，可塑造成型，但固化后再加热将不再软化，也不溶于溶剂。优点是耐热性高，受压不易变形。缺点是机械性能不好，但可加入填料来提高强度。
3. 特种陶瓷的主要种类有哪些？
答：特种陶瓷按应用包括特种结构陶瓷和功能陶瓷两大类，如压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷、高温陶瓷等。
4. 特种陶瓷都有那些最新发展？
答：目前，功能陶瓷材料已渗透到各个领域，尤其在空间技术、海洋技术、电子、医疗卫生、无损检测、广播电视等已出现了性能良好、制造方便的功能陶瓷。
5. 纤维增强和细粒复合材料的复合机制有何不同？通常情况下，纤维和细粒的增强效果哪个更好？为什么？
答：纤维增强复合材料中的纤维增强相是具有强结合键的材料，如陶瓷、玻璃等。增强相的内部一般含有微裂纹，易断裂，表现在性能上就是脆性大。
为克服这一缺点，将硬质材料制成细纤维，使纤维端面尺寸缩小，从而降低裂纹长度和出现裂纹的几率，最终使脆性降低，增强相的强度也能极大地发挥出来。
对于颗粒复合材料，基体承受载荷时，颗粒的作用是阻碍分子链或位错的运动。增强的效果同样与颗粒的体积含量、分布、尺寸等密切相关。
通常情况下，纤维增强效果更好，因为这种复合材料有很多优越的特性，如具有较高的比强度和比模量、抗疲劳性能和抗断裂性能、高温性能、减磨、耐磨、减振性能等。
6. 纤维复合材料抗断裂性能好的原因是什么？
答：纤维增强复合材料的基体中有大量的细小纤维存在，在较大载荷下部分纤维断裂时，载荷由韧性好的基体重新分配到其他未断裂的纤维上，使构件不至于在瞬间失去承载能力而断裂。
7. 对比金属材料、陶瓷材料与复合材料的性能差别，指出提高陶瓷复合材料性能的主要途径。
答：通过在陶瓷材料中加入颗粒、晶须及纤维等得到陶瓷基复合材料。使得陶瓷的韧性大大提高。
8. 什么是功能材料？按性能通常分为哪几类？
答：具有某种或某些特殊物理性能或功能的材料叫做功能材料。
功能材料可分为电功能材料、磁功能材料、热功能材料、光功能材料、智能功能材料等。
第五章作业题。
1. 一从动齿轮，用20crmnti钢制造，使用一段时间后轮齿严重磨损，如图1-6所示。从齿轮a、b、c三点取样进行化学成分、显微组织和硬度分析，结果如下：
a点碳的质量分数为1.0％，组织为s＋碳化物，硬度为30hrc；b点碳的质量分数为0.8％，组织为s，硬度为26hrc；c点碳的质量分数为0.
2％，组织为f＋s，硬度为82hrb。
据查，该齿轮的制造工艺为：锻造——正火——机加工——渗碳——预冷淬火——低温回火——磨加工。并且与该齿轮同批加工的其它齿轮没有这种情况，试分析原因。
答：从a、b、c三点的碳质量分数、组织结构来看是零件经过正火以后得到的组织，由此可看出零件在机加工以后的热处理根本没起到作用，因而判断是后续的热处理出了问题。
2. 某工厂用t10钢制造钻头，给一批铸铁件加工φ10㎜的深孔，但打几个孔后钻头即很快磨损。据检验，钻头的材质、热处理、金相组织和硬度都合格，分析失效的原因，提出解决问题的方案。
答：由于摩擦副的互溶性使组织性能相差不大的两摩擦面粘着导致粘着磨损失效。
改换其他材质的钻头，如硬质合金钻头。
3. 机床变速箱齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，它的工艺路线为：下料——锻造——正火——粗加工——调质——精加工——轮齿高频淬火及回火——精磨，试分析正火处理、调质处理和高频淬火及回火的目的。
答：正火：调整硬度，消除内应力，消除网状二次渗碳体，细化晶粒。
调质处理：获得良好的综合机械性能，即强度、塑性和韧性都比较好，硬度一般为25hrc～35hrc。
高频淬火及回火：提高轮齿的硬度和强度。
4. 用20crmnti钢制造汽车齿轮，加工工艺路线为：下料——锻造——正火——切削加工——渗碳、淬火及低温回火——喷丸——磨削加工，分析渗碳、淬火及低温回火处理及喷丸处理的目的。
答：渗碳：使低碳钢件表面获得高碳浓度，在经过适当淬火和回火处理后，可提高表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，而使心部仍保持良好的韧性和塑性。
淬火：获得马氏体组织，提高钢的性能。
低温回火：降低淬火应力，提高工件韧性，保证淬火后的高硬度和耐磨性。
喷丸处理：加工硬化，提高工件表面强度和硬度。
5. 试根据活塞、活塞销和活塞环的工况，分析对其用材的性能要求及目前的用材情况。
答：对活塞用材料的要求是热强度高、导热性好、吸热性差、膨胀系数小、密度小，减磨性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好等。常用材料是铝硅合金，需进行固溶处理及人工时效处理以提高表面硬度。
对活塞销用材料的要求是：应有足够的刚度和强度以及足够的承压面积和耐磨性，还要求外硬内韧，表面耐磨，同时具有较高的疲劳强度和冲击韧性。一般用20低碳钢或20cr、18crmnti等低碳合金。
活塞销外表面应进行渗碳或氰化处理，以满足外表面硬而耐磨，材料内部韧而耐冲击的要求。
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