【免费下载】金属学热处理4 11思考题

第四章 铁碳合金

(一)填空题

1．Cr 、V 在γ-Fe 中将形成 置换 固溶体。C 、N 则形成 间隙 固溶体。

2．渗碳体的晶体结构是 复杂正交晶系 ，按其化学式铁与碳原子的个数比为 3:1 3．当一块质量一定的纯铁加热到 912 ℃ 温度时，将发生a-Fe 向γ-Fe 的转变，此时体积将发生 缩小 。4．共析成分的铁碳合金平衡结晶至室温时，其相组成物为 α+ Fe 3C ，组织成物为 P 。 5．在生产中，若要将钢进行轧制或锻压时，必须加热至 γ单 相区。 6．当铁碳合金冷却时发生共晶反应的反应式为 ，其反应产物在室温下被称为 。 7．在退火状态的碳素工具钢中，T8钢比T12 钢的硬度 ，强度 。 8．当W(C)＝0．77％一2．11％间的铁碳合金从高温缓冷至ES 线以下时，将从奥氏体中析出 ，其分布特征是 。 9．在铁碳合金中，含三次渗碳体最多的合金成分点为 ，含二次渗碳体最多的合金成分点为 。 10．对某亚共析碳钢进行显微组织观察时，若估计其中铁素体约占10％，其W(C) = ，大致硬度为 11．奥氏体是 在 的固溶体，它的晶体结构是 。 12．铁素体是 在 的固溶体，它的晶体结构是 。 13．渗碳体是 和 的金属间化合物。 14．珠光体是 和 的机械混合物。15．莱氏体是 和 的机械混合物，而变态莱氏体是 和 的机械混合物。 16．在Fe —Fe 3C 相图中，有 、 、 、 、 五种渗碳体，它们各自的形态特征是 、 、 、 、 。 17．钢中常存杂质元素有 、 、 、 等，其中 、 是有害元素，它们分别使钢产生 、 。 18．纯铁在不同温度区间的同素异晶体有(写出温度区间) 、 、 。 19．碳钢按相图分为 、 、 ；按W(C)分为(标出W(C)范围) 、 、 。 10．在铁—渗碳体相图中，存在着四条重要的线，请说明冷却通过这些线时所发生的转变并指出生成物。ECF 水平线 、 ；PSK 水平线 、 ；ES 线 、 ；GS 线 、 。 21 标出Fe —Fe 3C 相图(图4—3)中指定相区的相组成物： ① ，② ，③ ， ④ ，⑤ 。 ；

22．铁碳合金的室温显微组织由 和 两种基本相组成。

23．若退火碳钢试样中先共析铁素体面积为41．6％，珠光体的面积为58．4％，则其W(C)＝ 。

24．若退火碳钢试样中二次渗碳体面积为7．3％，珠光体的面积为92．7％，则其W(C)＝ 。

25．平衡条件下，W(C)=0．5％的铁碳合金，100％A 相的最低温度为 ；730℃不仅可料试卷径标高高中语试卷定值料试卷套启动试卷置技术者对某要避免卷突

A相的百分含量为，A相的W(C)= ；这时先共析铁素体的百分含量为。

(二) 问答题

1 根据铁碳相图，解释下列现象：

（1）T8钢比40钢的强度、硬度高、塑性、韧性差。（2）T12钢比T8钢的硬度高，但强度反而低；（3）所有碳钢均可加热至（1000～1100）℃区间热锻成型，而任何白口铸铁在该温度区间，仍然塑性、韧性差，不能热锻成型；（4）制造汽车外壳多用低碳钢, W(C)<0.2%；制造机床主轴、齿轮等多用中碳钢W(C)＝0.25～0.6%；而制造车刀、丝锥、锯条等则多采用高碳钢W(C)>0 .6%,而W(C)＝1.3～2.1%之间的碳钢则基本不用；(5)绑扎物件一般采用低碳钢丝，而起重机吊重物时则采用W(C)＝o．60％～0．75％的钢丝绳；(6) 含碳量高的白口铸铁可做耐磨零部件。

2．指出Q235、45、T12A钢的类别、主要特点及用途。

3．分析w(C)＝0．6％、w(C)=0.77％的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算w(C)＝0．2％的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。

4．计算在共析反应温度时，珠光体中铁素体与渗碳体的相对量。

5．分别计算共晶莱氏体在共晶反应温度、共析反应温度和室温时，其组成相的相

对量。

6．若已知珠光体的HB≈200，δ≈20％；铁素体的HB≈80，δ≈50％，试计算

W(C)=0．45％钢的硬度与延伸率。

7．某工厂仓库里积压了一批退火碳钢钢材，如果取出其中的一根经制样后在金相显微镜下观察，其组织为珠光体十铁素体，若其中铁素体约占视场面积的80%时，问此钢材的W(C)大约是多少?

8．有一块厚度为10mm的T8钢试样，置于强烈的脱碳性气氛中于930℃长时间(如4～6h)加热，然后缓冷至室温。请绘出该试样从表面至心部的显微组织示意图，并解释之。

9．有一块厚度为10mm的10钢试样，置于渗碳气氛中于930℃长时间(如4—6h)保温，然后缓冷至室温。请绘出该试样从表面至心部的显微组织示意图，并解释之。

10．现有A、B两种铁碳合金。A的显微组织为珠光体量占75%，铁素体量占25％；B的显微组织为珠光体量占92％，二次渗碳体量占8％。请计算和说明：

①这两种铁碳合金按显微组织的不同而分属于哪一类钢?

②这两种铁碳合金的含碳量各为多少?

③画出这两种材料在室温下平衡状态时的显微组织示意图，并标出各组织组成物的名称。

11．说明W(C)=2．11％的铁碳合金自液态缓慢冷却至室温的结晶过程，并计算室温时各组织组成物所占的百分含量。

12．画出铁碳相图：

①写出主要点（P、Q、S、E、C）、线(PK、EF、PQ、ES)的意义；

②亚共析钢、共析钢、过共析钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白

口铸铁的成分范围、室温下的平衡组织；

③说明C％对退火钢机械性能的影响，解释原因；

④运用杠杆定律计算0.4%C、1.0%C的钢中组织构成与相构成的相对重量；

⑤有一碳素钢退火后在室温下测得先共析相占10％，求该钢的成分。

13 以下三图是三种碳含量不同的碳素钢退火后的金相组织，（1）判断三种钢的类别；（2）现测得图3中白亮色组织的面积约占总面积的60%，计算该钢的成分。（3）已知图2中沿晶网状分布的白亮色组织的面积约占所有组织面积的6%，计算该钢中铁素体与渗碳体的量。

第五章 金属及合金的塑性变形

(一)填空题

1. 硬位向是指 取向因子为0的方向 ，其含义是 外力与滑移面平行或垂直

2．由于实际金属内部存在 线 缺陷，金属才能产生滑移变形，滑移的实质是 位错线的逐步运动 ，所以使金属实际强度值大大低于理论强度值。

3 滑移系是指 一个滑移面和该面上的一个滑移方向 ，面心立方晶格的滑移面为 {111} _ ，滑移系方向为 ＜110＞ ，构成 12 个滑移系。

4. 加工硬化现象是指 随变形程度增大，金属强硬度显著增高而塑韧性明显下降的现象 ，加工硬化的结果使金属对塑性变形的抗力 增强 ，造成加工硬化的根本原因是 位错增殖 。

5．影响多晶体塑性变形的两个主要因素是 晶界 、 晶粒位向差 。

6．金属塑性变形的基本方式是 滑移 和 孪生 ，冷变形后金属的强度 增加 ，塑性 降低 。

7．常温下使用的金属材料以 细 晶粒为好，而高温下使用的金属材料以 粗 晶粒为好。

8．面心立方结构的金属有 12 滑移系，它们是{111} ＜110＞ 。

9．体心立方结构的金属有 12 滑移系，它们是{110} ＜111＞ 。

11．单晶体金属的塑性变形都是 切应力 作用下发生的，常沿着晶体中 最密晶面 和 最密晶向 发生。

12 金属经冷塑性变形后，其组织和性能会发生变化，如 晶粒细化 、 形变织构 、 加工硬化 、 物理化学性质变化 等等。

13．位错密度的定义是 单位体积位错线的长度 ，单位为 m -2 。14 晶体的理论屈服强度约为实际屈服强度的 1500 倍。

15．内应力是指 材料受外力作用时内部产生的抗力 ，它分为 宏观内应力 、 微观内应力 、 点阵畸变 三种。

(二)问答题

1 面心立方、体心立方、密排六方金属的主要塑性变形方式是什么？温度、变形速度对其有何影响？铝、铁、鎂中哪种金属的塑性最好？哪种最差？

2 fcc 、bcc 结构金属的晶体结构的密排面、密排方向是哪些？与滑移系之间有何关系？

3 何谓弥散强化？为提高弥散强化效果，对于第二相质点有何要求？

4 何谓加工硬化？产生的原因及消除的方法是什么？加工硬化有何意义？

5 简述金属材料经冷塑性变形后，对组织、性能的影响。什么叫织构？对材料性能有何影响？

6画出α—Fe 和γ—Fe 的晶胞，在晶胞中指出发生滑移的一个晶面，在这个晶面上发生滑移的一列晶向。

7两根长20m ，直径1．4mm 的铝棒，其中一根通过φ1．2mm 的模具拉拔。问拉拔后的铝棒尺寸是多少?哪一根的延伸率高? 哪一根的屈服强度高?

第六章 回复与再结晶

配置问题，程中，高中弯曲为解，合线缆，当回路须和检设备中资况下与常工高中；对工作资料试过设备制料，等情况中资料行继总体配试卷安小故，尤其中资置调护装置差动需要料试卷

1. 金属再结晶概念的前提是 金属经过冷变形 ，它与重结晶的主要区别是 结晶前后晶格类型无变化 。

2. 金属的最低再结晶温度是指 经大量冷变形后的金属在保温时间1小时内完成再结晶的温度 ，它与熔点的大致关系是 T 再=0.4T 熔 。3 钢在常温下的变形加工称 冷加工 ，铅在常温下的变形加工称 热加工 。4．回复是 冷变形后的金属在加热温度不高时，其光学组织未发生明显改变时所产生的某些亚结构和性能的变化过程 ，再结晶是 冷变形金属在低于Ac 1 较高温度下，通过新晶核的形成于长大，由畸变晶粒变为相同晶格类型等轴晶粒的过程 。5．临界变形量的定义是 ，通常临界变形量约在 10%~90% 范围内。6 金属板材深冲压时形成制耳是由于 形变织构 造成的。7．根据经验公式得知，纯铁的最低再结晶温度为 450℃ 。 (二)问答题 1．钨(T m ＝3 410C)在l 100℃、锡(T m ＝232℃)在室温时进行的冷变形加工分别属于冷加工或热加工? 2．用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热至1 000℃，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。 3．当把铅铸锭在室温下经多次轧制成薄铅板时，需不需要进行中间退火?为什么? 4．三个低碳钢试样变形度为5％，15％，30％，如果将它们加热至800℃，指出哪个产生粗晶粒?为什么? 5．解释产生下列现象的原因：室温下，铝的塑性优于铁；铁的塑性优于锌。

6 回复与再结晶在工艺、组织、性能变化上有何不同？冷变形金属分别在回复、再结晶温度保温处理，各对应于哪种热处理工艺？

7 什么是多边形化过程，对性能有何影响？

8影响再结晶后晶粒大小的因素有哪些？生产中如何控制再结晶晶粒大小？何谓

临界变形度，在工业生产中有何实际意义？

9 什么是热加工？冷加工？怎样区分？

10拉制半成品铜丝的过程如图所示，试绘出不同阶段的组织与性能变化示意图，

并加以解释。 第七章 扩散习题与思考题

(一)填空题

1．菲克第一定律描述了 稳态 态扩散的特征，稳态扩散指的是 浓度不随时间变化的扩散

A 距离

B 时间

C 温度

2 原子扩散的驱动力是 化学位梯度 。通过管线敷设技术，不仅可以解决吊顶层配置不规范问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能

1 何谓扩散，固态扩散有哪些种类?

2 何谓上坡扩散和下坡扩散?试举几个实例说明之。

3 扩散系数的物理意义是什么?影响因素有哪些？

4 固态金属中要发生扩散必须满足哪些条件。

5 铸造合金均匀化退火前的冷塑性变形对均匀化过程有何影响?是加速还是减缓? 为什么。

第八、九章 热处理原理、热处理工艺

(一)填空题

1通常用铝脱氧的钢或加入少量 V 、Ti 、Nb 、Zr 等元素的钢是本质细晶粒钢，本质细晶粒钢的奥氏体实际晶粒 不一定 细小。

2 在钢的各种组织中，马氏体的比容 大

，而且随着w(C)的增加而 增大 ；奥氏体的比容 小 。3．热处理后零件的力学性能决定于奥氏体在不同过冷度下的 加热温度 及其 保温时间 。4．板条状马氏体具有高的 硬度 及一定的 塑性 与 韧性 。它的强度与奥氏体 晶粒大小 有关， 晶粒 越细则强度越高。5. 淬火钢低温回火后的组织是 片状过饱和α 和 ε碳化物 ；中温回火后的组织是 条针状α和弥散分布细粒状θ相 ，一般用于高 强度 的结构件；高温回火后的组织是 等轴状α相和球化θ相 ，用于要求足够高的 强度 及高的 韧性 的零件。6．钢在加热时，只有珠光体中出现了 成分 起伏、 能量 起伏和 结构起伏时，才有了转变成奥氏体的条件，奥氏体晶核才能形成。7．马氏体的三个强化包括 位错 强化、 固溶 强化、 时效 强化。8．第二类回火脆性主要产生于含 P 、 Sn 、 As 等合金元素的钢中，其产生的原因是钢中晶粒边界的 杂质元素偏聚 增加的结果，这种脆性可用 快 冷来防止，此外在钢中加入 W 和Mo 及 热处理等方法也能防止回火脆性。9．共析钢加热至稍高于727℃时将发生 奥氏体化 的转变，其形成过程包括 奥氏体在F —Fe 3C 界面上形核

、 奥氏体向F 及Fe 3C 两侧长大 、 剩余Fe 3C 的溶解

、 奥氏体中C 的扩散均匀化 等几个步骤。

10 根据共析钢转变产物的不同，可将C 曲线分为 P

、 B 、 M

三个转变区。11 根据共析钢相变过程中原子的扩散情况，珠光体转变属于 扩散 转变，

贝氏体转变属于 半扩散 转变，马氏体转变属于 非扩散 转变。

12．马氏体按其组织形态主要分为 板条马氏体

和 片状马氏体 两种。13．马氏体按其亚结构主要分为 位错 和 孪晶 两种。，要卷连接度固定曲半径线敷设方式，线槽内检测处、通电检作用下与过于继与校对中资料备高中动方案握图纸，并且备调装置调安全资料试常高中尤其要置动要高内部试卷主

14．贝氏体按其形成温度和组织形态，主要分为

上贝氏体 和 下贝氏体 两种。

15．珠光体按其组织形态可分为 片状

珠光体和 粒状 珠光体；按片间距的大小又可分为 粗珠光 体、 索氏 体和 屈氏 体。

16 描述过冷奥氏体在A1点以下相转变产物规律的曲线有 TTT 和 CCT

两种；对比这两种曲线可看出，前者指示的转变温度比后者 高 ，转变所需的时间前者比后者 长 ，临界冷却速度前者比后者 快 。17 当钢发生奥氏体向马氏体组织的转变时，原奥氏体中w(c)越高，则Ms 点越 低 ，转变后的残余奥氏体量越 多 。18 钢的淬透性越高，则临界冷却速度越 慢

；其C 曲线的位置越 靠右 。19. 淬火钢低温回火后的组织是 片状过饱和α 和 ε碳化物 ；中温回火后的组织是 回火屈氏体 ，一般用于高 强硬度 的结构件；高温回火后的组织是 回火索氏体 ，用于要求足够高的 强度 及高的 韧性的零件。20．一般来讲，热处理不会改变被热处理工件的 化学成分 ，但却能改变它的 组织结构 。21 根据铁碳相图，碳钢进行完全退火的正常加热温度范围是 Ac 3 以上20～30℃ ，它仅用于 亚共析 钢。22 钢球化退火的主要目的是 降低刚的硬度 ，改善切削加工性能 ，它主要适于 共析，过共析钢 钢。23 钢的正常淬火加热温度范围，对亚共析钢为Ac 3 以上30～50℃ ；对共析和过共析钢则为Ac 1 以上30～50℃ 。24 把两个45钢的退火态小试样分别加热到Acl ～Ac3之间和Ac3以上温度快速水冷，所得组织前者为 铁素体 加 马氏体 ；后者为 马氏体 。25 把加热到Acm 以上温度后缓冷下来的T10钢小试样重新加热到Acl 以下温度，然后快速水冷，所得到的组织为 珠光体 加 渗碳体 。26 淬火钢进行回火的目的是 减少消除淬火应力 ；回火温度越高，钢的强度与硬度越 低 。27 T8钢低温回火温度一般不超过 280 ℃ ，回火组织为 回火马氏体 。28．碳钢高温回火的温度一般为 500～650℃ ，回火组织为 回火索氏体 ，高温回火主要适于 机器 类零件。29．淬火钢在(250～400)℃回火后产生的脆性通常称为 第一类回火脆性 或

低温回火脆性或 不可逆回火脆性 。

30．淬火内应力主要包括 热应力 和 组织应力 两种。

31．淬火时，钢件中的内应力超过钢的 屈服 强度时，便会引起 钢件的变形；超过钢的 断裂 强度时，钢件便会发生裂纹。

32．热应力的大小主要与冷却速度造成零件截面上的 温差 有关，冷却速度 大 ，截面温差 大 ，产生的热应力愈大。

33．热处理变形主要是指工件在热处理时所产生的几何形状的 改变 和体积的 改变 。

34．具有最佳切削加工性能的硬度范围一般为 150～250HB ，为便利切削加工，敷设不规过程地线弯理利用验；工艺高进行空工况装置高并且进规程资料电保料试处理，试技

不同钢材宜采用不同的热处理方法。w(C)<0．5％的碳钢宜采用正火， w(C)超过共析成分的碳钢宜采用球化退火，w (C)＝在0．5％至共析成分之间的碳钢宜采用完全退火。

(二)问答题

1 珠光体类型组织有哪几种?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同?

2．贝氏体类型组织有哪几种?它们在形式条件、组织形态和性能方面有何不同?

3．马氏体组织有哪几种基本类型?它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能方面有何不同?

4．马氏体的硬度与W(C)之间存在着什么样的关系?马氏体中的W(C)是否代表钢中的W(C)?为什么?

6 将T8钢小试样加热到760℃经保温后，采用什么样的冷却方式才能得到下列组织：

①珠光体；②索氏体；③屈氏体；④上贝氏体；⑤下贝氏体；⑥屈氏体+马氏

体；⑦马氏体十残余奥氏体(少量)；⑧下贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体。

在C曲线上描出工艺曲线示意图。

7 钢经淬火后为什么一定要回火?回火存在哪些过程？回火温度与钢的性能关系怎样?

8．生产热轧低碳钢板，有时因W(C)偏低强度不够而不合标准，为了提高强度，可在热轧后采用吹风甚至喷雾冷却。试解释其原因。

9．画出共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线，并标出三种转变中各种产物的转变温度范围。

10．有两个T10钢小试样A和B，A试样加热到750℃，B试样加热到850℃，均充分保温后在水中冷却，哪个试样的硬度高?为什么? 假定T10钢的Ac1＝724℃，Ac cm＝800℃，

11．在铁碳相图中标出普通热处理的加热温度区间，并加以简要说明。

12试述片间距大小对片状珠光体机械性能的影响。影响片层间距的主要因素是什么？索氏体、屈氏体在显微组织及性能上的主要差别是什么？实际生产中如何控制珠光体类型？在什么条件下过冷奥氏体易转变为粒状珠光体，什么条件下易转变为片状珠光体？

13何谓马氏体？马氏体的晶体结构如何？试述钢中马氏体的组织形态及其精细结构，影响马氏体组织形态的主要因素是什么？

14钢中马氏体高强度高硬度的本质是什么？钢中马氏体的硬度主要与什么因素有关？

15何谓上临界冷却速度？何谓下临界冷却速度？它在生产中有何实际意义？

16确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的与退火后的组织：

(1)经冷轧后的钢板，要求降低硬度；(2)锻造过热的60钢锻坯；(3)具有片状

渗碳体的T12钢坯。

17指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织：（1）20钢齿轮；（2）45钢小轴；（3）T12钢锉刀

18 试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度选择原则。为什么过共析钢淬火加热温

度不能超过Acm？

19何谓钢的淬透性？何谓钢的淬硬性？影响淬透性的因素有哪些？影响淬硬性的因素有哪些？比较15MnVB与T12钢的淬透性与淬硬性的高低。

20 试分析下列说法是否正确：（1）钢中合金元素的含量愈多，则淬火后硬度愈高；

（2）同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。

21 指出φ10mm 的45钢（退火态）经下列温度加热并水冷后获得的组织：700℃、760℃、840℃。(知Ac 1＝724℃，Ac 3＝780℃，D 水冷＝20mm)22 今有GCr15钢，制成轴承套，试述其预备热处理及最终热处理的名称、目的、工艺、获得的组织和性能。

23 现有60Si2Mn 钢用作弹簧、40Cr 钢用作轴（要求良好的综合机械性能）、T10钢用作工具，请分别针对这三个钢种回答：(1)淬火加热温度选择原则；(2)加热后的组织；淬火后的组织；(3)回火温度选择原则；(4)回火后的组织24．T8钢如图6—2所示，按①、②、③工艺冷却后的转变组织为何物?25．某钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图6—3所示，试指出该钢在3000℃经不

同时间等温后，按(a)、(b)、(c)

线冷却后得到的组织。

26从转变温度、原子的扩散性、相构成、显微组织、产物性能等方面讨论珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变之间的差异。