工程材料与热处理 第1章作业题参考答案

1．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。

σe、σs、σ r 0.2、σb、δ、ψ、a k 、σ-1、HRA、HRB、HRC、HBS(HBW)。

σe是弹性极限，是材料产生完全弹性变形时所承受的最大应力值；

σs是屈服强度，是材料产生屈服现象时的最小应力值；

σ r 0.2是以试样的塑性变形量为试样标距长度的0.2%时的应力作为屈服强度；

σb是抗拉强度，是材料断裂前所能承受的最大应力值；

δ是伸长率，试样拉断后标距长度的伸长量与原始标距长度的百分比；

ψ是断面收缩率，是试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比；

a k是冲击吸收功，摆锤冲击试验中摆锤冲断试样所消耗的能量称为冲击吸收功；

σ-1是材料经受无数次应力循环而不被破坏的最大应力；

HRA、HRB、HRC是洛氏硬度由于不同的压头和载荷组成的几种不同的洛氏硬度标尺而产生的三种表示方法；

HBS(HBW)是布氏硬度，用淬火钢球做压头测得的硬度用符号HBS表示，用硬质合金做压头测得的硬度用符号HBW表示。

2．低碳钢试样在受到静拉力作用直至拉断时经过怎样的变形过程?

由最初受力时的弹性变形到超过屈服极限的塑性变形到最后超过抗拉强度后的断裂。

3．某金属材料的拉伸试样l0=100mm，d0=10mm。拉伸到产生0.2％塑性变形时作用力(载荷)F0.2=6.5×103N；F b=8．5×103N。拉断后标距长为l l=120mm，断口处最小直径为

d l=6.4mm，试求该材料的σ0.2、σb、δ、ψ。

σ0.2= F0.2/ s0=(6.5×103)/π×（10/2）2

=82.8MPa

σb= F b/ s0=(8.5×103)/π×（10/2）2

=108.28MPa

δ=(l l- l0)/ l0×100%=20%

ψ=( s0- s1)/ s0=[π×（10/2）2-π×（6.4/2）2]/π×（10/2）2=59.04%

4．钢的弹性模量为20.7×104MPa，铝的弹性模量为6.9×104MPa。问直径为2.5mm，长12cm 的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少?

Δl=F×l/(E×A)=5.3×10-2mm

根据变形量相等，所以E钢×A钢= E铝×A铝

易求得d铝=4.33mm

5．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少?

σe= F e/ s0, 所以最小直径d,有π（d/2）2= F e/σe

d=11.28mm

Δl=F×l/(E×A)=0.04mm

6．试比较布氏、洛氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。

布氏硬度：

具有较大的压头和较大的试验力,得到压痕较大，因而能测出试样较大范围的性能。与抗拉强度有着近似的换算关系。测量结果较为准确。对材料表面破坏较大，不适合测量成品。测量过程复杂费事。适合测量灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料，适用于原料及半成品硬度测量。

洛氏硬度：

采用测量压入深度的方式，硬度值可直接读出，操作简单快捷，工作效率高。然而由于金刚石压头的生产及测量机构精度不佳，洛氏硬度的精度不如维氏、布氏。适用于成批量零部件检测，可现场或生产线上对成品检测。

灰铸铁毛坯件适宜用布氏硬来测量；淬硬的钢件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度适宜用洛氏硬度来测量。

7．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题?

工件如果刚度太低则会在受力时较容易产生弹性变形，弹性变形过大。如果刚度可以而弹性极限太低则会在受力时比较容易塑形变形。

8．指出下列硬度值表示方法上的错误。12HRC～15HRC、800HBS、230HBW、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。

12HRC～15HRC，HRC的表示范围是20~70；

800HBS，HBS的表示范围小于450；

230HBW，HBW的表示范围是450~650；

550N／mm2HBW，不需要单位N／mm2

70HRC～75HRC，HRC的标尺使用范围是20～70HRC

200N／mm2HBS，不需要单位N／mm2

9．根据GB700—88《碳素结构钢》的规定牌号为Q235的钢σb≥235MPa、δ5≥26％（短试棒求得的伸长率，代号为δ5，试棒的标距等于5倍直径长试棒求得的伸长率）。现对进厂的一批Q235钢材采用d0=10mm的标准短试样进行拉伸试验，测得的试验数据是Fs=20KN，断后标距长l k=65mm。试问这批钢材合格否?

σs=F s/S0=254.78MPa，δ5=(l k-l0)/ l0×100%=30%

所以这批钢材合格。

10．在图样上，为什么只用硬度来表示对机件的力学性能要求?

硬度是衡量材料软硬程度的指标，表示金属在不大的体积内抵抗变形或破裂的能力，是重要的力学性能指标。材料的硬度与强度之间有一定的换算关系，根据硬度可以大致估计材料的强度；硬度试样方法简单、迅速，不需要专门的试样，不损坏工件，因此，在机械设计中，零件的技术条件往往标注硬度。

11．判断下列说法是否正确，并说出理由。

(1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。

(2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。

(3)材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。

(4)伸长率的测值与试样长短有关，δ5>δ10

(5)冲击韧度与试验温度无关。

(6)同一材料的σ-1，一般都小于σs。

(7)较低表面粗糙度值，会使材料的σ-1值降低。

(8)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。

(9)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。

（1）正确，材料的脆性是指其在外力作用下，无明显塑性变形而破坏的性质。材料的塑性是指在外力作用下，产生较显著变形而不被破坏的性质。两者是相反的。

（2）不正确，屈强比大的材料可靠性高（塑性变形小）但安全性能下降。

（3）正确，刚度是零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。

（4）正确，可证明（略）

（5）不正确，材料的冲击韧度会随着温度变化而变化

（6）正确，材料的疲劳强度时指材料在低于屈服极限的交变应力作用下，经过无数次应力循环而不断裂的最大应力值。

（7）不正确，材料的疲劳强度与表面粗糙度有关，降低表面粗糙度，提高疲劳强度。

（8）不正确，材料的综合性能好说明各力学性能指标适中

（9）不正确，还跟物理条件有关，比如温度，压力。

12. 工程材料按化学组成特点可分为哪几大类，什么是结构材料和功能材料？

常用的机械工程材料按化学组成可分为：金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料。

用于制造实现运动和传递动力的零件材料称为结构材料。

用于制造实现特殊功能（光、电、磁、热、声等）的零件材料称为功能材料。

13.15钢从钢厂出厂时，其力学性能指标应不低于下列数值：σb=375MPa、σs=225MPa、δ5=27%、ψ=55%。现将某厂购进的15钢制成d0=10mm的圆形截面短试样，经过拉伸试验后，测得F b=33.81kN、F s=20.68kN、l k=65mm、d k=6mm，试问这批15钢的力学性能是否合格？为什么？

解：σs=Fs/S0=20.68*10^3/[π*(10/2）^2]=263.44MPa

σb=Fb/S0=33.81*10^3/[π*(10/2）^2]=430.7MPa

根据体积可以求得l0=23.4mm

σ5=(lk-l0)/ l0*100%=(65-50)/50*100%=30%

ψ=(S0-Sk)/S0*100%=[π（10/2）^2-π(6/2)^2]/π(10/2)^2*100%=64%

经检验以上各项数据均不低于标准，所以力学性能合格。

14.下列各种工件应该采用何种硬度试验方法来测定硬度？写出硬度符号。

（1）锉刀

（2）黄铜轴套

（3）供应状态的各种碳钢钢材

（4）硬质合金的刀片

（5）耐磨工件的表面硬化层

（1）采用洛氏硬度测量，硬度符号为HRC

（2）采用布氏硬度测量，硬度符号为HB

（3）采用布氏硬度测量，硬度符号为HB

（4）采用洛氏硬度测量，硬度符号为HRA

（5）采用洛氏硬度测量，硬度符号为HRA。

15.有关零件图图纸上，出现了以下几种硬度技术条件的标注方法，问这种标注是否正确？为什么？

（1）600～650HBS

（2）230HBW

（3）12～15HRC

（4）70～75HRC

（5）HRC55～60kgf/

（6）HBS220～250 kgf/

（1）不正确，HBS适合于测量布氏硬度小于450的材料

（2）不正确，HBW适合于测量布氏硬度值为450～650的材料

（3）不正确，HRC的标尺使用范围是20～70HRC

（4）不正确，HRC的标尺使用范围是20～70HRC

（5）不正确，55～60应该在HRC的前面，而且无需后面的单位

（6）不正确，220～250应该在HBS的前面，而且无需后面的单位。

16.有一紧固螺栓使用后发现有塑性变形（伸长），试分析材料的哪些性能指标没有达到要求。

屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。大于此极限的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。所以材料的屈服强度性能指标没到达要求。

17.试根据材料手册查出10钢、20钢、30钢、40钢、50钢、60钢的σs（或σr 0.2）、σb、δ5、

以上为10~60钢依次为：σs（或σ r 0.2）、σb、δ5、ψ、a k的曲线

18. A k的含义是什么？有了塑性指标为何还要测定a k?

A k是冲击吸收功，金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧度a k，将冲

击吸收功除以试样缺口底部横截面积，即得到冲击韧度值。冲击吸收功愈大，表明材料

韧性愈好。实际上A k值的大小就代表了材料韧性的高低，故目前国际上许多国家直接用冲击吸收功作为冲击韧度的指标。塑性是在缓慢加载即静载荷下的力学性能指标，而冲击韧度是在冲击载荷作用下的力学性能指标，两者有联系又有区别。

19．疲劳破坏是怎样产生的？提高零件疲劳强度的方法有哪些？

疲劳破坏是机械零件在交变应力作用下长时间工作产生的。

提高疲劳强度的方法很多，如设计时，尽量避免尖角、缺口和截面突变，可避免应力集中引起的疲劳裂纹;还可以通过降低表面粗糙度和采用表面强化的方法（如表面淬火、喷丸处理、表面滚压等）来提高疲劳强度。

20．金属材料有哪些工艺性能？哪些金属与合金具有优良的可锻性？哪些金属与合金具有优良的可焊性？

答：金属材料的工艺性能：（1）铸造性能，（2）锻造性能，（3）焊接性能，（4）热处理工艺性能，（5）切削加工性能

纯金属铜和铝等有色金属、低碳钢具有优良的可锻性

低碳钢具有良好的焊接性能。

机械工程材料及热加工工艺试题及答案

一、名词解释： １、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。 ２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。 ２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度 ４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法 三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：

下料锻造正火机加工调质机加工（精） 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出：1、主轴应用的材料：45钢 2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷 3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度 5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回 四、选择填空（20分） １．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 ２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi ３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理 4．制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5．高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8. 二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性

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工程材料及热处理 一、名词解释（20分）8个名词解释 1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。 2.固溶体：溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。 3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。 4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。 5.共晶转变：从一个液相中同时结晶出两种不同的固相 6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。 7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。 铁素体：碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。 奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或 F表示。 8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打，钢材就会沿晶界开裂。这种现象称为钢的热脆。 冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零

件冲击韧性很低，脆性很大，这种现象称为冷脆。 氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时，剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆。 9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。 10.马氏体：马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。 含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1.0%，针片状马氏体；含碳量介于0.2%-1.0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。 11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。 12.正火：将钢加热到3c A或ccm A以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。 13.淬火：将钢加热到3c A或1c A以上的一定温度，保温后快速冷却，以获得马氏体组织的一种热处理工艺。 14.回火：将淬火钢加热到临界点1c A以下的某一温度，保温后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。（低温回火-回火马氏体；中温回火-回火托氏体；高温回火-回火索氏体） 15.回火脆性：淬火钢回火时，其冲击韧性并非随着回火温度的升高而单调地提高，在250-400℃和450-650℃两个温度区间内出现明显下降，这种脆化现象称为钢的回火脆性。

工程材料与热处理作业题参考答案

1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？ 答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。 2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。 答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。 间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合， 且半径比r X /r M ＞0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物 硬而脆，塑性差。 3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正 确？为什么？ （1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。 （2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是高于原液相中含B量. （3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。 答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。 （2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。

(3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。 4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示： (1)填入各区域的组织组成物和相组成物。在各区域中是否会有纯Mg相存在？ 为什么？ 答: Mg-Mg2Cu系的相组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体） Mg-Mg2Cu系的组织组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体，） 在各区域中不会有纯Mg相存在，此时Mg以固溶体形式存在。 (2)求出20%Cu合金冷却到500℃、400℃时各相的成分和重量百分比。 答: 20%Cu合金冷却到500℃时,如右图所示: α相的成分为a wt%, 液相里含Cu 为b wt%,根据杠杆原理可知: Wα=O 1b/ab*100%, W L = O 1 a/ab*100% 同理: 冷却到400℃时，α相的成分为m wt%, Mg2Cu相里含Cu 为n wt%, Wα=O 2n/mn*100%, W mg2Cu = O 2 m/mn*100% (3)画出20%Cu合金自液相冷却到室温的曲线，并注明各阶段的相与相变过程。 答:各相变过程如下(如右图所示): xp: 液相冷却,至p点开始析出Mg的固熔体α相 py: Mg的固熔体α相从p点开始到y点结束 yy,: 剩余的液相y开始发生共晶反应,L?α+Mg 2 Cu y,q:随着T的降低, Cu在Mg的固熔体α相的固溶度降低. 5.试分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同之处。 答：相同的是,三者都是由原子无序的液态转变成原子有序排列的固态晶体。 不同的是， 纯金属和共晶体是恒温结晶，固溶体是变温结晶，纯金属和固溶体的结晶是由

合工大工程材料及热处理试卷答案

《机械工程材料》试卷（B 卷） 考试形式: 闭卷笔试，2小时学号： 命题教师：徐光青姓名： 适用专业：机械年级专业： 题号一二三四五六总分评卷人得分 一、名词解释（3分×10） 1. 空间点阵 2. 结晶潜热 3. 固溶强化 4. 固溶体 5. 包晶相图 6. 过冷奥氏体 7. 珠光体转变 8. 淬透性 9. 起始晶粒度 10. 淬火

二、填空（1分×20） 1. 金属晶体中常见的点缺陷有______、______和_____等 2. 液态金属结晶的宏观现象为______和_______，微观过程为_______和_______。 3. 固溶体按照溶质原子所处位置可分为_______和______两类。 4. 碳素钢按质量分为________、________和___________。 5. 滑移的本质是________________________ 6. 片状珠光体按照其片层间距可分为________、________和________。 7. 珠光体片间距越小，其强硬度_____，塑韧性_____，随着含碳量的增加，珠光体的强硬度______，塑韧性_______。 三、请从金属学的角度解释为什么要“趁热打铁”？（10分）

四、根据Fe-Fe3C平衡相图，分析含碳％的碳钢的平衡结晶过程，并写出其室温组织（共10分） 1 2 3 4

五、请指出下述牌号钢的具体种类，并写出其主要成分（15分）T12 40CrMnTi 60Si2Mn GCr15 00Cr18Ni9Ti 六、一根Φ10的含碳量为%的圆钢棒，初始状态为退火态。然后从一端加热，依靠热传导使圆棒上各点达到如图所示的温度。试问（15分）： 1. 初始状态的组织是什么，加热后各点所在部位的组织是什么？ 2. 整个圆棒自图示各温度缓慢冷却到室温后，各点部位的组织是什么？ 3. 整个圆棒自图示各温度水淬快冷到室温后，各点部位的组织是什么？ A B C 初始态 1 2 3 《机械工程材料》标准答案（B 卷）

工程材料与热处理 第2章作业题参考答案

工程材料与热处理第2章作业题参考答案1( 常见的金属晶格类型有哪些?试绘图说明其特征。 体心立方: 单位晶胞原子数为2 配位数为8 3a原子半径= (设晶格常数为a) 4 致密度0.68

单位晶胞原子数为4 配位数为12 2a原子半径= (设晶格常数为a)致密度0.74 4

密排六方: 晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为6。配位数为12，原子半径为 1/2a。 2实际金属中有哪些晶体缺陷?晶体缺陷对金属的性能有何影响? 点缺陷、线缺陷、面缺陷 一般晶体缺陷密度增大，强度和硬度提高。 3什么叫过冷现象、过冷度?过冷度与冷却速度有何关系,它对结晶后的晶粒大小有何影响, 金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金属结晶时的过冷度与冷却速度有关，冷却速度愈大，过冷度愈大，金属的实际结晶温度就愈低。结晶后的晶粒大小愈小。

4金属的晶粒大小对力学性能有何影响?控制金属晶粒大小的方法有哪些? 一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。 控制金属晶粒大小的方法有:增大过冷度、进行变质处理、采用振动、搅拌处理。 5(如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小: (1)金属型浇注与砂型浇注: (2)浇注温度高与浇注温度低; (3)铸成薄壁件与铸成厚壁件; (4)厚大铸件的表面部分与中心部分 (5)浇注时采用振动与不采用振动。 (6)浇注时加变质剂与不加变质剂。 (1) 金属型浇注的冷却速度快，晶粒细化，所以金属型浇注的晶粒小; (2) 浇注温度低的铸件晶粒较小; (3) 铸成薄壁件的晶粒较小; (4) 厚大铸件的表面部分晶粒较小; (5) 浇注时采用振动的晶粒较小。 (6) 浇注时加变质剂晶粒较小。。 6(金属铸锭通常由哪几个晶区组成?它们的组织和性能有何特点? (1) 表层细等轴晶粒区金属铸锭中的细等轴晶粒区，显微组织比较致密，室温下 力学性能最高; (2) 柱状晶粒区在铸锭的柱状晶区，平行分布的柱状晶粒间的接触面较为脆弱， 并常常聚集有易熔杂质和非金属夹杂物等，使金属铸锭在冷、热压力加工时容

钢的热处理复习与思考及答案

第四章 钢的热处理
复习与思考
一、名词解释 1.热处理 热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预 期的组织结构与性能的工艺。 2.等温转变 等温转变是指工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保 持时，过冷奥氏体发生的相变。 3.连续冷却转变 连续冷却转变是指工件奥氏体化后以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生 的相变。 4.马氏体 马氏体是碳或合金元素在α-Fe 中的过饱和固溶体。 5.退火 钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理 工艺。 6.正火 正火是指工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。 7.淬火 钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏 体组织的热处理工艺。 8.回火 回火是指工件淬硬后，加热到 Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷 却到室温的热处理工艺。 9.表面热处理 表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工 艺。 10.渗碳 为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗 碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。 11.渗氮

在一定温度下于一定介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为 渗氮，又称氮化。
二、填空题 1.整体热处理分为 退火 、 正火 、 淬火 和 回火 等。 2.根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有： 感应加热 表面淬火、 火焰加热 表面淬火、 电接触加热 表面淬火、 电解液加热 表面淬火 等。 3.化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如 渗碳 、 渗氮 、 碳氮 共渗 和 渗硼 等。 4.热处理工艺过程由 加热 、 保温 和 冷却 三个阶段组成。 5.共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有： P 、 S 和 T。 6.贝氏体分 上贝氏体 和 下贝氏体 两种。 7.淬火方法有： 单介质 淬火、 双介质 淬火、 马氏体分级 淬火和 贝氏体等温 淬火等。 8.常用的退火方法有： 完全退火 、 球化退火 和 去应力退火 等。
9.常用的冷却介质有 水 、 油 、 空气 等。 10.常见的淬火缺陷有 过热 与 过烧 、 氧化 与 脱碳 、 硬度 不足 与 软点 、 变形 与 开裂 等。 11.感应加热表面淬火法，按电流频率的不同，可分为 高频感应加热表面 淬火 、 中频感应加热表面淬火 和 工频感应加热表面淬火 三种。而且感 应加热电流频率越高，淬硬层越 浅 。 12．按回火温度范围可将回火分 为 低温 回火、 中温 回火和 高温 回火三种。 13．化学热处理是由 分解 、 吸附 和 扩散 三个基本过程所组成。
14．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为 气体 渗碳、 液体 渗
碳和 固体 渗碳三种。
三、选择题
1．过冷奥氏体是 C 温度下存在，尚未转变的奥氏体。
A．Ms； B. Mf； C. A1。 2.过共析钢的淬火加热温度应选择在 A
，亚共析钢则应选择在
C
。

机械工程材料与热处理A试卷

成都工业学院 2013－2014学年第一学期考试试卷 1、满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2、考试必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定地方，否则视为废卷。 3、考试必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。 4、答案请全部填写在试卷上，否则不给分。 试题 一、填空题 (每空0.5分,共35分) 1. 在静载荷作用下，金属抵抗塑性变形或断裂的能力称为（强度）；其常用指标的名称及符号分别是（弹性极限）符号（）、（屈服强度）符号（）、（抗拉强度）符号（）。 2. 金属常见的晶体结构有（体心立方）、（面心立方）和（密排六方）等三种；其中，（面心立方）结构的金属塑性最好，（体心立方）结构的金属塑性次之，（密排六方）结构的金属塑性最差。合金的基本相结构分别是（固溶体）和（金属化合物）；工程用合金主要是以（固溶体）为基体，在基体中分布有（金属化合物）。 3. 金属结晶的过程是（形核）和（长大）的过程。金属结晶后的晶粒愈细小，其(硬度)愈高，且（塑性）和（韧性）也愈好。 4. 钢的热处理是指将钢在固态下经过（加热）、（保温）和（冷却），以获得所需（组织）和（性能）的工艺方法。通过适当的热处理，能显著提高钢的（力学性能），以满足零件的使用要求；能改善钢的（加工工艺），以提高生产率和加工质量；能消除钢在加工过程中产生的（内应力），以稳定零件的形状和尺寸。按其原理不同分为(一般)热处理、(表面)处理和（其他）处理等三大类。 5. 淬火是指将钢加热至（奥氏体）状态，然后以大于(临界冷却速度)的冷却速度快冷至室温以获得高硬度(马氏体)组织的热处理工艺。回火是指将淬火钢在（A1）温度以下重新加热、保温和冷却的热处理工艺。根据回火温度范围不同，回火分为（低温）回火、（中温）回火和（高温）回火等三种；其中，淬火和（高温）回火的复合热处理称为调质。 6. 根据形态不同，马氏体分为（板条状）和（针状）两种；其中，（针状）硬度高而塑性差。

工程材料试卷及答案

机械工程材料A卷评分标准 一、名词解释：（１０分） １、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。（2分） ２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。（2分） ２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度（2分） ４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。（2分） ５、细晶强化：通过细化晶粒处理，使得金属强度提高的方法。（2分） 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）（每空1分） 三、（20分）车床 主轴要求轴颈部位 硬度为HRC54— 58，其余地方为 HRC20—25，其加 工路线为： 下料锻造 正火机加工 调质机加 工（精） 轴颈表 面淬火低 温回火磨 加工 指出：1、主轴应 用的材料：45钢（4 分） 2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷（4分）

3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火（4分） 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度（4分） １．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回。 （4分） 四、选择填空（20分）（每空2分） 1．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d ） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 2．适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理 4．制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火5．高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量 6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 １０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火 五、填空题(20分) （每空1分） 1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。 其中，片状马氏体硬度高、塑性差 2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为1270－1280℃，回火加热温度为560℃，回火次数3次。 3、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。 4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是强度高，淬透性好。 5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是P B M。 6. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为M回＋A’

工程材料及热处理期末A

班级（学生填写） ： 姓名： 学号： 命题： 审题： 审批： ----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ------------------------------------------------------- （答题不能超出密封线）

班级（学生填写）： 姓名： 学号： ------------------------------------------------ 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ------------------------------------------------ （答题不能超出密封线） 9. 碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。 ( ) 10. 感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。( ) 三、选择题：(每题1分，共10分) 1. 钢中加入除Co 之外的其它合金元素一般均能使其C 曲线右移，从而（ ） A 、增大VK B 、增加淬透性 C 、减小其淬透性 D 、增大其淬硬性 2. 高碳钢淬火后回火时，随回火温度升高其（ ） A 、强度硬度下降，塑性韧性提高 B 、强度硬度提高，塑性韧性下降 C 、强度韧性提高，塑性韧性下降 D 、强度韧性下降，塑性硬度提高 3. 常见的齿轮材料20CrMnTi 的最终热处理工艺应该是（ ） A 、调质 B 、淬火+低温回火 C 、渗碳 D 、渗碳后淬火+低温回火 4. 某工件采用单相黄铜制造，其强化工艺应该是（ ） A 、时效强化 B 、固溶强化 C 、形变强化 D 、热处理强化 5. 下列钢经完全退火后，哪种钢可能会析出网状渗碳体（ ） A 、Q235 B 、45 C 、60Si2Mn D 、T12 6. 下列合金中，哪种合金被称为巴氏合金（ ） A 、铝基轴承合金 B 、铅基轴承合金 C 、铜基轴承合金 D 、锌基轴承合金 7. 下列钢经淬火后硬度最低的是（ ） A 、Q235 B 、40Cr C 、GCr15 D 、45钢 8. 高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是（ ） A 、消除残余奥氏体，使碳化物入基体 B 、消除残余奥氏体，使碳化物先分析出 C 、使马氏体分解，提高其韧性 D 、消除应力，减少工件变形 9. 过共析钢因过热而析出网状渗碳体组织时，可用下列哪种工艺消除（ ） A 、完全退火 B 、等温退火 C 、球化退火 D 、正火 10. 钢的淬透性主要决定于其（ ）

钢的热处理复习与思考及答案(试题学习)

第四章 钢的热处理 复习与思考
一、名词解释 1.热处理 热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预 期的组织结构与性能的工艺。 2.等温转变 等温转变是指工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保 持时，过冷奥氏体发生的相变。 3.连续冷却转变 连续冷却转变是指工件奥氏体化后以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生 的相变。 4.马氏体 马氏体是碳或合金元素在α-Fe 中的过饱和固溶体。 5.退火 钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理 工艺。 6.正火 正火是指工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。 7.淬火 钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏 体组织的热处理工艺。 8.回火 回火是指工件淬硬后，加热到 Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷 却到室温的热处理工艺。 9.表面热处理 表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工 艺。 10.渗碳 为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗 碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。
高等教育#
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11.渗氮 在一定温度下于一定介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为 渗氮，又称氮化。 二、填空题 1.整体热处理分为 退火 、 正火 、 淬火 和 回火 等。 2.根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有： 感应加热 表面淬火、 火焰加热 表面淬火、 电接触加热 表面淬火、 电解液加热 表面淬火 等。 3.化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如 渗碳 、 渗氮 、 碳氮 共渗 和 渗硼 等。 4.热处理工艺过程由 加热 、 保温 和 冷却 三个阶段组成。 5.共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有： P 、 S 和 T。 6.贝氏体分 上贝氏体 和 下贝氏体 两种。 7.淬火方法有： 单介质 淬火、 双介质 淬火、 马氏体分级 淬火和 贝氏体等温 淬火等。 8.常用的退火方法有： 完全退火 、 球化退火 和 去应力退火 等。
9.常用的冷却介质有 水 、 油 、 空气 等。 10.常见的淬火缺陷有 过热 与 过烧 、 氧化 与 脱碳 、 硬度 不足 与 软点 、 变形 与 开裂 等。 11.感应加热表面淬火法，按电流频率的不同，可分为 高频感应加热表面 淬火 、 中频感应加热表面淬火 和 工频感应加热表面淬火 三种。而且感 应加热电流频率越高，淬硬层越 浅 。 12．按回火温度范围可将回火分 为 低温 回火、 中温 回火和 高温 回火三种。 13．化学热处理是由 分解 、 吸附 和 扩散 三个基本过程所组成。
14．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为 气体 渗碳、 液体 渗 碳和 固体 渗碳三种。
三、选择题 1．过冷奥氏体是 C 温度下存在，尚未转变的奥氏体。 A．Ms； B. Mf； C. A1。
高等教育#
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工程材料及热处理模拟试题

九江学院《工程材料及热处理》期末模拟 池茶永 2011-01-01 一、填空题（20×1％=20％） 1、常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种。 2、常见的表面热处理可分为表面淬火和表面化学热处理。 3、铸铁是含碳量在大于% 铁碳合金，单铸铁中的碳大部分不再以渗碳体的形式存在，而是以游离的石墨状态存在。 4、铸铁根据石墨形态不同可分为灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁四大类。它们在石墨的形态分别为_片状、棉絮状、球状和蠕虫状。 5、常用的常规热处理方法有回火、正火和淬火、退火。 6、合金常见的相图有匀晶相图、共晶相图、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 7、实际金属中存在有点缺陷、线缺陷和面缺陷三类晶体缺陷。 8、过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差；其表示符号△T 。 9、钢的热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所组成。 10、零件失效的形式有：变形失效、断裂失效及表面损伤失效。 12、根据晶胞的几何形状或自身的对称性，可把晶体结构分为七大晶系、十四种空间点阵。 13、热滞是由于过热和过冷现象的影响，加热时相变温度偏向高温，冷却时相变温度偏向低温的现象。 14、细化铸态金属晶粒主要采用下面两种方法为：增大金属的过冷度、变质处理。 15、合金钢按用途可分合金结构钢、合金工具钢、和特殊性能钢。 二、选择题（10×2％=20％） 1、化学热处理与其他热处理的主要区别是（ C ） A 组织变化 B 加热温度 C 改变表面化学成分 D 添加剂不同 2、调质处理就是（ A ）的热处理。 A 淬火+高温火 B 淬火+中温回火 C 淬火+低温回火 D 淬火+低温退火 3、零件渗碳后，一般需经过（ A ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。 A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+高温回火 4、过共析钢的正常淬火加热温度是( C )。 A．Acm以上(30—50℃) B．Ac3以上(30—50℃) C．Ac1以上(30—50℃) D．Ac1以下(30—50℃) 5、属于体心立方晶格的金属有。（ B ） A.α-Fe,铝 B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 6、淬火的目的是把奥氏体化的钢件淬成( A )。 A.马氏体 B.铁素体 C.莱氏体 D.渗碳体 7、刀具、量具淬火后，一般都要进行低温回火，使刀具、量具达到( B )。 A.低硬度而耐磨的目的 B.高硬度而耐磨的目的 C.中硬度而弹性高的目的 D.高硬度而弹性高的目的 8、C曲线右移使淬火临界冷却速度（ A ），淬透性（）。 A 减小、增大 B 减小、减小 C 增大、减小 D、增大、增大

工程材料与热处理第3章作业题参考答案

1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了 答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。 2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在举例说明之。 答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。 间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合，且半径比r X/r M＞时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物硬而脆，塑性差。 3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确为什么 （1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。 （2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B 量总是高于原液相中含B量. （3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。 答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。 （2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。 (3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。 4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示：

钢的热处理》习题与思考题参考答案

《钢的热处理》习题与思考题参考答案 （一）填空题 1．板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与韧性。 2．淬火钢低温回火后的组织是 M回（+碳化物+Ar），其目的是使钢具有高的强度和硬度；中温回火后的组织是T回，一般用于高σe 的结构件；高温回火后的组织是S回，用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。 3．马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体两种。 4．珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体。 5．钢的淬透性越高，则临界冷却却速度越低；其C曲线的位置越右移。 6．钢球化退火的主要目的是降低硬度，改善切削性能和为淬火做组织准备；它主要适用于过共析（高碳钢）钢。 7．淬火钢进行回火的目的是消除内应力，稳定尺寸；改善塑性与韧性；使强度、硬度与塑性和韧性合理配合。 8．T8钢低温回火温度一般不超过 250℃，回火组织为 M回+碳化物+Ar ，其硬度大致不低于 58HRC 。 （二）判断题 1．随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减小，板条状马氏增多。（×） 2．马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体。当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。（×） 3．高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。（×） 4．低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺。（√） 5．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧。（×） 6．经加工硬化了的金属材料，为了基本恢复材料的原有性能，常进行再结晶退火处理。（√） （三）选择题 1．钢经调质处理后所获得的组织的是 B 。 A．淬火马氏体 B．回火索氏体 C．回火屈氏体 D．索氏体 2．若钢中加入合金元素能使C曲线右移，则将使淬透性 A 。 A．提高 B．降低 C．不改变 D．对小试样提高，对大试样则降代 3．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度是 A 。 A．Accm+（30~50）℃ B．Accm-（30~50）℃ C．Ac1+（30~50）℃ D．Ac1-（30~50）℃ 4．钢丝在冷拉过程中必须经 B 退火。 A．扩散退火 B．去应力退火 C．再结晶退火 D．重结晶退火 5．工件焊接后应进行 B 。A．重结晶退火 B．去应力退火 C．再结晶退火 D．扩散退火 6．某钢的淬透性为J，其含义是 C 。 A．15钢的硬度为40HRC B．40钢的硬度为15HRC C．该钢离试样末端15mm处硬度为40HRC D．该钢离试样末端40mm处硬度为15HRC （四）指出下列钢件的热处理工艺，说明获得的组织和大致的硬度： ① 45钢的小轴（要求综合机械性能好）； 答：调质处理（淬火+高温回火）；回火索氏体；25~35HRC。 ② 60钢簧； 答：淬火+中温回火；回火托氏体；35~45HRC。 ③ T12钢锉刀。答：淬火+低温回火；回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体；58~62HRC。 （五）车床主轴要求轴颈部位的硬度为50~52HRC，其余地方为25~30HRC，其加工路线为：锻造→正火→机械加工→调质

工程材料与热处理第2章作业题参考答案

1.常见的金属晶格类型有哪些？试绘图说明其特征。 i 4 I 体心立方: 单位晶胞原子数为2 配位数为8 <3 原子半径=—a （设晶格常数为a） 4 致密度0.68

面心立方： 单位晶胞原子数为4 配位数为12 原子半径=_2a（设晶格常数为 4 a）致密度0.74

密排六方： 晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为6。配位数为12,原子半径为1/2a。 2实际金属中有哪些晶体缺陷？晶体缺陷对金属的性能有何影响点缺陷、线缺陷、面缺陷 一般晶体缺陷密度增大，强度和硬度提高。 3什么叫过冷现象、过冷度？过冷度与冷却速度有何关系？它对结晶后的晶粒大小有何影响？ 金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金属结晶时的过冷度与冷却速度有关，冷却速度愈大，过冷度愈大，金属的实际结晶温度就愈低。结晶后的晶粒大小愈小。 4金属的晶粒大小对力学性能有何影响？控制金属晶粒大小的方法有哪些 一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。

控制金属晶粒大小的方法有：增大过冷度、进行变质处理、采用振动、搅拌处理。 5?如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小： (1) 金属型浇注与砂型浇注： (2) 浇注温度高与浇注温度低； (3) 铸成薄壁件与铸成厚壁件； (4) 厚大铸件的表面部分与中心部分 (5) 浇注时采用振动与不采用振动。 (6) 浇注时加变质剂与不加变质剂。 (1) 金属型浇注的冷却速度快，晶粒细化，所以金属型浇注的晶粒小; (2) 浇注温度低的铸件晶粒较小； (3) 铸成薄壁件的晶粒较小； (4) 厚大铸件的表面部分晶粒较小； (5) 浇注时采用振动的晶粒较小。 (6) 浇注时加变质剂晶粒较小。。 6 ?金属铸锭通常由哪几个晶区组成 ？它们的组织和性能有何特点 ？ (1) 表层细等轴晶粒区 金属铸锭中的细等轴晶粒区，显微组织比较致密，室温下 力学性能最 高； (2) 柱状晶粒区 在铸锭的柱状晶区，平行分布的柱状晶粒间的接触面较为脆弱， 并常常聚集有易熔杂质和非金属夹杂物等，使金属铸锭在冷、热压力加工时容 易沿这些脆弱面产生开裂现象，降低力学性能。 (3) 中心粗等轴晶粒区 由于铸锭的中心粗等轴晶粒区在结晶时没有择优取向，不 存在脆弱的交界面，不同方向上的晶粒彼此交错，其力学性能比较均匀，虽然 其强度和硬度 低，但塑性和韧性良好。 7?为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性 ？ 因为单晶体中的不同晶面和晶向上的原子密度不同， 导致了晶体在不同方向上的性能不 同的现象，因此其性能呈现各向异性的。 而多晶体是由许多位向不同的晶粒组成， 虽然每个晶粒具有各向异性， 但不同位向的各晶粒 的综合作用结果，使多晶体的各方向上性能一样，故显示出各向同性。 &试计算面心立方晶格的致密度。 4 3 4 一 r 3 3 a 9?什么是位错？位错密度的大小对金属强度有何影响 ？ 所谓位错是指晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。 随着位错密度的增加金属的强度会明显提高。 0.74 74% nv V

工程材料_试题及答案

工程材料试题及答案 一、判断题 1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。（×） 2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。（×） 3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。（×） 4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。（×） 5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。（√） 6、一个合金的室温组织为α+β11 +（α+β），则它由三相组成。（×） 7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（√） 8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。（√） 9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。（×） 10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。（√） 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分） 路线为： 下料锻造正火机加工调质机加工（精） 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出：1、主轴应用的材料：45钢 2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段

时间空冷 3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度 5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S 回 四、选择填空（20分） 1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 2、适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3、要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ） （a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4、制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5、高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7、65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8、二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9、1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 10、推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火 11、位错是一种。（①） ①线缺陷②点缺陷③面缺陷 12、纯铁在850℃时为晶格。（①） ①体心立方②面心立方③密排六方 13、有些金属在固态下会发生晶体结构的变化，这种变化可以称为。(③) ①等温转变②变温转变③同素异构转变 14、共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，有如下转变。(②) ①只有贝氏体和马氏体转变，而没有珠光体型转变 ②只有珠光体型和马氏体转变，而没有贝氏体转变 ③只有珠光体型和贝氏体转变，而没有马氏体转变

工程材料必考大题及答案

工程材料课后大作业 1.现有下列零件及可供选择的材料,给各零件选择合适的材料,并选择合适的最终热处理方法(或使用状态). 零件名称:自行车架,连杆螺栓,车厢板簧,滑动轴承,变速齿轮,机床床身,柴油机曲轴. 可选材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2, T12A, 40Cr, HT200, 16Mn, 20CrMnTi.答：自行车架：16Mn 焊接 连杆螺栓：40Cr 最终热处理方法：调质； 车厢板簧：60Si2Mn 最终热处理方法：淬火+中温回火； 滑动轴承：ZQSn6-6-3 使用状态：铸造； 变速齿轮：20CrMnTi 最终热处理方法：渗碳后淬火、低温回火； 机床床身：HT200 最终热处理方法：去应力退火； 柴油机曲轴：QT600-2 最终热处理方法：等温淬火。 2. 某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有 良好的韧性（Ak>40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。试说明： （1）原45钢各热处理工序的作用； （2）改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？ （3）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？ 答：(1)调质处理：得到心部硬度,获得良好的综合力学性能和疲劳强度，为高频淬火做好准备；高频淬火：使其有足够的强度硬度，耐磨性;低温回火：消除内应力，便于后续加工; （2）、不能，心部较软而表面硬度，会造成表面脱落； （3）表面要渗碳处理 3. 选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛 坯，并且钢材具有足够的淬透性）： （1）某机床变速箱齿轮（模数m=4），要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45 钢； （2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（HRC 50-55），材料选用45 钢； （3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA。 （4）M12 丝锥，要求刃部硬度为60～62HRC，柄部硬度为30～40HRC，材料选用T12A。 答: ⑴45钢机床变速箱齿轮: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→超音频感应加热淬火+低温回火→精磨→成品； ⑵45钢机床主轴: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火+低