材料热处理工程师资格考试题 答案解读
1．何谓钢的球化退火，其目的是什么? 主要适用于哪些钢材?
是使钢中碳化物球状化而进行的退火
目的：降低硬度、改善切削加工性，为以后淬火做准备，减小工件淬火畸变和开裂；
主要用于共析钢、过共析钢的锻轧件及结构钢的冷挤压件等。
2．简述淬火冷却方法(至少说出五种)。
1）水冷：用于形状简单的碳钢工件，主要是调质件；
2）油冷：合金钢、合金工具钢工件。
3）延时淬火：工件在浸入冷却剂之前先在空气中降温以减少热应力；
4）双介质淬火：工件一般先浸入水中冷却，待冷到马氏体开始转变点附近，然后立即转入油中缓冷；
5）马氏体分级淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之浸入稍高或稍低于钢的上马氏体点的液态介质（盐浴或碱浴）中，保持适当时间，待钢件的内、外层都达到介质温度后取出空冷，以获得马氏体组织的淬火工艺。用于合金工具钢及小截面碳素工具钢，可减少变形与开裂；
6）热浴淬火：工件只浸入150-180℃的硝烟或碱浴中冷却，停留时间等于总加热时间的1/3-1/2，最后取出在空气中冷却；7）贝氏体等温淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之快冷到贝氏体转变温度区域（260-400℃）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。用于要求变形小、韧性高的合金钢工件
3．简述淬透性概念及其影响因素。
钢在淬火时能够获得马氏体的能力即钢被淬透的深度大小称为淬透性。其影响因素有：1.亚共析钢含碳量↑，C曲线右移，过共析钢含碳量↑，C曲线左移；2.合金元素（除Co外）使C曲线右移；3.奥氏体化温度越高、保温时间越长，碳化物溶解越完全，奥氏体晶粒越粗大，使C曲线右移；4.原始组织越细，使C曲线右移，Ms点下降；5.拉应力加速奥氏体的转变，塑性变形也加速奥氏体的转变。
4．钢的回火分哪几类?说出低温回火的适用性(目的)。
（1）低温：150-250℃，用于工模具、轴承、齿轮等。
（2）中温：250-500℃，用于中等硬度的零件、弹簧等。
（3）高温：500-700℃，用于各种轴累、连杆、螺栓等。
低温回火的适用性(目的)：消除淬火应力、稳定尺寸、减少变形和开裂，一定程度上减少残余奥氏体量。
5．什么是碳氮共渗中的黑色组织?它的危害性是什么?防止措施是什么
黑色组织是指碳氮共渗表层中出现的黑点、黑带和黑网。它会使工件弯曲疲劳强度、接触疲劳强度降低，耐磨性下降。为防止黑色组织的出现，渗层中氮含量不宜过高，也不宜过低。通过提高淬火温度或增强冷却能力抑制屈氏体网的出现。
6．简述零件感应加热淬火的基本原理。
是利用通入交流电的加热感应器在工件中产生一定频率的感应电流，感应电流的集肤效应使工件表面层被快速加热到奥氏体区后，立即喷水冷却，工件表层获得一定深度的淬硬层。
7．什么叫喷丸强化?对材料表面形貌与性能有什么影响?
利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使受层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。
8．为什么亚共析钢经正火后，可获得比退火高的强度与硬度?
由于正火的冷却速度比退火的冷却速度快，因而可以抑制铁素体的析出，增加珠光体量，且得到的珠光体组织更细小，所以可获得比退火高的强度与硬度。
9．高速钢刀具深冷处理为什么能提高刀具使用寿命?
高速钢刀具深冷处理后获得4%左右（体积分数）稳定残留奥氏体，稳定残留奥氏体中存在大量内部位错缠结而使其自身强化；深冷处理过程中转变的片状不完全孪晶马氏体，含碳及合金元素量较高，于是强化了α固溶体；深冷处理并回火后能析出比常规热处理尺寸小而多的片状MC型碳化物，使高速钢抗回火性、塑韧性和耐磨性提高。
10．简述激光热处理的原理，与感应加热淬火相比优点是什么?
激光热处理是利用聚焦后的激光束照射得钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。
与感应加热淬火相比，使用的能量密度更高，加热速度更快，不需要淬火介质，工件变形更小，加热层深度和加热轨迹易于控制，易于实现自动化，激光淬火可使工件表层0.1-1.0mm
范围内的组织结构和性能发生明显变化。
1．根据共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线示意图(图1)指出以下五个区域是什
么转变区?
区域①(A1线以上)、区域②(AA′区左边)、区域③(BB′线右边)
区域④(AA′和BB′之间)、区域⑤(Ms以下)。
①A区
②过冷A区
③P区
④A→P区
⑤过冷A→M
若将共析钢加热至奥氏体温度后分别以图中的冷却速度V l、V0、V2、V3、V4进行冷却至室温后得到什么组织?连续冷却转变曲线的实用意义是什么?
V l:：M 马氏体
V0 :M马氏体
V2：T屈氏体
V3：S索氏体
V4：P珠光体
意义：表示在各种不同冷却速度下，过冷奥氏体转变开始和转变终了的温度和时间的关系，是分析转变产物的组织与性能的依据，也是制订热处理工艺的重要参考资料。
2. 简述常用的化学热处理(渗碳、渗氮、碳氮共渗和氮碳共渗)的工艺主要特点、热处理后的组织和性能特点，主要适用于哪些材料或零件?
渗碳是向低碳钢或低合金钢工件表层渗入碳原子的过程，目的是提高工件表层的碳含量，使工件经热处理后表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有一定的强度和较高的韧性。经淬火+低温回火后，工件表面组织为高碳回火马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体，其硬度为58-64HRC，心部组织为回火低碳马氏体+铁素体或珠光体+铁素体，心部有较高的塑性和韧性，工件既能承受大的冲击，又能承受大的摩擦，适用于齿轮、活塞销等。
渗氮是向钢件表层渗入氮原子的过程，目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性以及热硬性，渗氮用钢通常是含有Al、Cr、Mo、V、Ti等的合金钢，典型的是38CrMoAl，还有35CrMoV、18CrNiW等。渗氮后表层组织为氮化物Fe2N(ε)+Fe4N （γ′），硬度为HV1000-1100，耐磨性和耐蚀性好；过渡期组织为Fe4N（γ′）+含氮铁素体（α）；心部组织为回火索氏体，具有良好的综合力学性能。主要应用于在交变载荷下工作的、要求耐磨和尺寸精度高的重要零件，如高速传动精密齿轮，高速柴油机曲轴，高精密机床主轴，镗床镗杆，压缩机活塞杆等，也可用于在较高温度下工作的耐磨、耐热零件，如阀门、排气阀等。
碳氮共渗是同时向钢的表层渗入碳、氮原子的过程，与渗碳相比，碳氮共渗温度低，速度快，零件变形小。经淬火+低温回火后，工件表层组织为细针回火马氏体+颗粒状碳氮化合物
Fe3(C、N)+少量残余奥氏体，具有较高的耐磨性和疲劳强度及抗压强度并兼有一定的耐蚀性，常应低中碳合金钢制造的重、中负荷齿轮。
钢件在铁氮相图共析点（591℃）以下，于含氮、碳的介质中加热，保温1-4h，使其表面形成铁的碳氮化合物层和α固溶体的扩散层的热处理工艺，称为氮碳共渗。该工艺共渗速度较快，表面硬度略低于渗氮，但抗疲劳性能好，主要用于受冲击负荷小、要求耐磨、疲劳极限较高及变形小的零件和工模具。一般钢铁零件均可进行氮碳共渗。
3. 已知GCrl5钢精密轴承的加工工艺路线为：
下料一锻造一超细化处理一机加工一淬火一冷处理一稳定化处理
其中热处理工艺包括：
①超细化处理工艺为：1050℃×20～30min高温加热，250～350℃×2h盐槽等温，690～720℃×3h随炉冷至500℃出炉空冷。
②淬火：835～850℃×45～60min在保护气氛下加热，150～170℃的油中冷却5～10min，再在30—60℃油中冷却。
③冷处理：清洗后在-40～-70℃×1～1．5h深冷处理。
④稳定化处理：粗磨后进行140～180℃×4～12h；
精磨后120～160℃×6～24h。
试分析GCrl5钢精密轴承在加工过程中所采用的上述热处理工艺的目的。
①超细化处理工艺：细化晶粒，碳化物颗粒尺寸＜0.6μm，有利于提高淬火后获得细小针状的马氏体组织，可提高冲击韧度、耐磨性和疲劳强度。
②淬火：相当于分级淬火，减小变形；
③冷处理：减少残余奥氏体，提高硬度，稳定尺寸；
④稳定化处理：进一步稳定尺寸。
4. 亚共析钢的淬火温度常选在Ac3以上，而过共析钢淬火加热温度为何选在Ac1～Acm之间，试从理论上加以分析。
亚共析钢淬火时，应将工件加热到完全奥氏体，使铁素体全部溶解，以保证淬火后马氏体的含碳量，从而保证淬火后硬度。而过共析钢淬火加热温度应选择在Ac1~Acm，以使得加热时碳化物不完全溶解，在随后的淬火时，这些碳化物成为硬的质点，提高耐磨性，同时，降低淬火温度，可以降低马氏体的含碳量，降低马氏体的脆性，同时，降低淬火温度，还可以减少残余奥氏体量，提高工件硬度。
5. 试述热处理在制造业发展中的作用。
①机械行业、汽车行业、航空航天、铁路交通、船舶制造等行业均离不开热处理；
②热处理质量直接影响工件乃至整机的性能及寿命；
③热处理质量的提高对节能减排、材料消耗方面有至关重要的作用；
1．合金结构钢分为哪几类?并分别列举两种钢号。
1.合金结构钢：包括低合金结构钢：15MVN、14CrMnMoVB；
合金渗碳钢：20CrMnTi、20CrMnMo；
合金调质钢：40Cr、40CrNiMo；
合金弹簧钢：65Mn、60Si2Mn；
滚珠轴承钢：GCr15、GCr9；
2.合金工具钢：高碳低合金工具钢：9CrSi 、 CrWMn；
高碳高合金工具钢：Cr12MoV、W18Cr4V；
中碳合金工具钢：5CrMnMo、3Cr2W8V；
3.特殊性能钢：包括不锈钢3Cr13 1Cr13；
耐热钢和高温合金；
低温钢:1Cr18Ni9Ti、0 Cr18Ni9；
耐磨钢ZGMn13。
2．磨损失效类型有几种?如何防止零件的各类磨损失效?
粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损（接触疲劳）；
防止粘着磨损应采取措施：1合理选择摩擦副配对材料；2.采用表面处理减小摩擦系数或提高表面硬度；3.减小接触压应力；
4.减小表面粗糙度。
防止磨粒磨损应采取措施：1.合理选用高硬度材料；2.采用表面处理和表面加工硬化等方法
提高摩擦副材料表面硬度，提高耐磨性；3.设计时减小接触压应力和滑动摩擦距离以及改进润滑油过滤装置以清除磨粒。
防止腐蚀磨损应采取措施：提高基体金属表层硬度或形成与基体金属牢固结合致密氧化膜的表面处理方法如渗碳、渗氮、蒸汽处理等。
防止接触疲劳磨损应采取措施：1.提高材料的硬度，增加塑性变形抗力，延缓裂纹形成和扩展；2.提高材料的纯净度，减少夹杂物，从而减少裂纹源；3.提高零件的心部强度和硬度，增加硬化层深度，细化硬化层组织；4.减小零件表面粗糙度，以减小摩擦力；5.提高润滑油的粘度以降低油楔作用。
3．钢中的氮元素对钢材性能有什么影响?
氮固溶于铁素体中产生“应变时效”，增加零件脆性，对锅炉、化工容器及深冲零件不利，影响安全可靠性；此时N是有害元素；
但是当钢中含有Al、V、Ti、Nb等元素时，它们可与N形成细小弥散氮化物，细化晶粒，提高钢的强度并减低N的应变时效，N是有益的，某些耐热钢中，常把N作为合金元素以提高钢的耐热性。
4．列出并简要说明静拉伸试验中最基本的力学性能指标。
1.比例极限σp , 2 弹性极限σe 3.屈服强度σs (σ0.2) 4.抗拉强度
5伸长率δ 6..断面收缩率ψ 7.断裂强度σk
5．真空加热特点是什么?为减少合金元素蒸发可采取的有效措施是什么?
①防止氧化作用
②真空脱气作用
③真空脱脂（净化表面）作用
④合金元素的蒸发作用
为减少合金元素蒸发可采取的有效措施是：
先将炉内抽至较高的真空度，随即通入高纯度的氩气或氮气，使炉内压力维持在200～26.6Pa的条件下加热即可
6．晶粒大小对金属力学性能有何影响? 怎样控制铸件的晶粒大小?
晶粒越细，材料的强度越高、韧性越好。对铸件，细化晶粒的方法有：
1.增大过冷度；（采用金属型铸造的晶粒度要好于砂型）
2.采用变质处理；（在浇注前加变质剂）
3.在凝固过程中，采用震动方法，如超声破震动，磁力搅拌等。
7．简述渗氮件的金相检测项目。
游离铁索体：分5级，重要件1、2级合格；一般件1—3级合格。渗氮件工作面的原始组织中不允许有脱碳层或粗大的回火索氏体；
有效层深：硬度法：（使用载荷为0.3Kg的维氏硬度计）——测至较心部高出50Hv处。
金相法：（100倍放大）由表面测至明显分界处。
脆性检验：（使用载荷为10Kg的维氏硬度计）分5级，重要件1、2级合格；一般件1—3级合格。
疏松检验：（放大500倍）分5级，重要件1—2级合格；一般件1—3级合格。
8．铸铁和碳钢在成分、组织和力学性能上有哪些主要区别?
铸铁与钢相比：
1.铸铁是一种以铁、碳、硅为基础的三元合金，含碳量高；
2.铸铁中一部分碳是以石墨形式存在；
3.铸铁的抗拉强度、塑性、韧性较低，铸造性能及切削加工性、减震性较好。
9．断口的宏观及微观形貌的哪些特征可推断为疲劳断裂?
多数情况下具有脆性断裂特征，不发生肉眼可见的宏观变形。典型的疲劳断口宏观由
裂纹源区、裂纹扩展区、最终瞬断区组成。
疲劳源区：面积较少而平坦，有时呈光亮镜面，源区一般位于表面，当表面残余压应力较高时，裂纹源移向次表面，形成鱼眼状断口。当表面存在类裂纹缺陷时，疲劳裂纹由缺陷处扩展而不存在源区。
裂纹扩展区：呈海滩或贝壳花样
最终瞬断区：韧窝、准解理、解理、沿晶断口或混合型。
微观：电子显微镜下观察有条形花样。
10．简述超声波探伤的原理和特点。
超声波具有直线性和束射性，向被检材料发射超声波，在传播途中遇到障碍（缺陷）由于发生反射、折射、散射或吸收等现象，使其方向和强度受到影响，根据影响的方式和大小就可以确定缺陷部位的尺寸、物理性质、方向性、分布方式及分布位置等。
按其原理分为三类：1.根据缺陷的回波来进行判断的脉冲反射法；2.根据缺陷的阴影来判断缺陷的穿透法；3.根据被检件产生驻波来判断缺陷情况的共振法。
三、综合应用题(每题8分，共计40分)
请用钢笔或圆珠笔将答案直接写在试卷上。
1.试画出Fe-Fe3C相图的简单示意图，简要说明T12钢（过共析钢）的平衡凝固过程。（要求画出各温度区间的简单组织示意图即可）
答案：在T1~ T2开始由液相结
晶出奥氏体，到T2结晶完毕。
到T3温度时由奥氏体结晶出二
次渗碳体，当到达共析温度时
剩余的奥氏体发生共析反应生
成珠光体，低于共析温度由铁
素体析出三渗碳体忽略！
室温组织是：珠光体+二次渗碳
体
2.为什么机床齿轮一般选用45
或40Cr等材料制造，而汽车齿
轮一般选用20CrMnTi、
20CrMnMo等材料制造，请给出
两类材料的加工工艺路线，并
指出采用不同热处理工艺的目的是什么？
45或40C的加工工艺路线：下料—锻造—正火—粗加工—调质—半精加工—感应淬火+低温回火—精磨—成品；
正火可使组织均匀化，消除锻造应力，调整硬度改善切削加工性。
调质可使齿轮具有较高的综合力学性能，提高齿轮心部强度和韧性，使齿轮能承受较大弯曲应力和冲击载荷，并减小淬火变形；
感应淬火可提高齿轮表面硬度和耐磨性，提高齿面接触疲劳强度；
低温回火是在不降低表面硬度的情况下消除淬火应力，防止产生磨削裂纹和提高齿轮抗冲击的能力。
20CrMnTi、20CrMnMo的加工工艺路线：下料—锻造—正火—机械加工—渗碳、淬火+低温回火—喷丸—磨加工—成品
正火可使组织均匀化，调整硬度改善切削加工性。
渗碳是提高齿面碳的质量分数（0.8-1.05%）；
淬火可提高齿轮表面硬度并获得一定淬硬层深度（0.8-1.3mm），提高齿面耐磨性和接触疲劳强度；
低温回火的作用是消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力。
喷丸处理可提高齿面硬度约1-3HRC，增加表面残余压应力，从而提高接触疲劳强度。
3．简述减少工件淬火变形和防止开裂的主要措施。
①形状复杂的易变形工件，可采用空气预冷或降温预冷后在淬入冷却剂。
②轴类工件应垂直淬入冷却剂。
③长板状工件应横向侧面淬入冷却剂。
④套筒和薄壁圆环状工件，应沿轴向淬入冷却剂。
⑤截面相差很大的工件，应将截面大的部分先淬入冷却剂。
⑥有凹面的工件应将凹面向上淬入冷却剂。
⑦单面有长槽工件，槽口向上，倾斜45℃淬入冷却剂。
⑧在保证所有要求的硬度的条件下，宫颈癌年淬入冷却剂后可不作摆动，或只作淬入方向的直线移动，以减少变形。
4．简述热处理工艺设计及热处理设备选择的原则。
答：1.热处理设备选择的原则：热处理设备是实施热处理工艺、保证热处理质量、节约能源降低成本的基本条件，其选择原则为：
（1）选择设备应满足热处理工艺要求，保证产品热处理质量；
（2）根据生产批量选择设备，尽可能扩大设备的使用范围，提高生产效率；
（3）热处理设备解除的选择应从生产成本、能源供应情况、操作与控制的可能性、环境保护因地制宜的综合考虑。
2.热处理工艺设计所遵循如下原则：
（1）工艺的先进性。
（2）工艺可靠、合理、可行。
（3）工艺的经济性。
（4）工艺安全性。
（5）尽量采用机械化、自动化程序高的工艺装备。
5．简述计算机技术在热处理质量管理中的作用。
现代计算机技术的发展为热处理工艺优化设计、工艺过程的自动控制、质量检测与数理统计分析等提供了崭新的手段。它能及时地为质量管理收集大量准确的信息，并作出合理判断。也能用于故障诊断和质量认证、专家咨询。计算机已成为先进的质量管理工具。开创了热处理质量控制的灿烂前景。
利用计算机的存储和控制功能，可将各类工件的最佳热处理工艺存入存储器；利用计算机进行质量检验；利用计算机可以对质量档案及质量信息检索；利用计算机可以进行工序质量分析。
1.真空淬火的优点是什么
A防止氧化作用；B真空脱气作用；C脱脂作用
2.简要说明滚动轴承的工艺路线是什么？
轧制或锻造→球化退火→机加工→淬火→低温回火→磨削→成品
↓↗↓↗↓↗
冷处理时效时效
23防止45号钢淬裂的三条措施是什么？
1.避免危险尺寸，减小应力集中；
2.改进工艺，适当降低淬火温度、缩短保温时间；
3.改变淬火介质
4试简述影响过冷奥氏体等温转变的因素？
1.含碳量↑，C曲线右移；
2.合金元素（除Co外）使C曲线右移；其中Si、Ni、Cu、Mn只改变位置，不改变形状； Cr、Mo、W、V、Ti等不仅改变C曲线位置，而且使C曲线分裂成上、下两条C曲线。上部为珠光体C曲线，下部为贝氏体C曲线；
3.奥氏体化温度越高、保温时间越长，碳化物溶解越完全，奥氏体晶粒越粗大，使C曲线右移；
4.原始组织越细，使C曲线右移，Ms点下降；
5.拉应力加速奥氏体的转变，塑性变形也加速奥氏体的转变。
5.请列出四种常用的化学热处理方法？
1.渗碳；2气体氮化；3离子氮化；4.碳氮共渗。
6.电镀的技术原理是什么？电镀的目的是什么？
电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以待镀金属或其他惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。
电镀的目的是改善材料的外观，赋予材料表面的各种物理化学性能，如耐蚀性、装饰性、耐磨性、钎焊性以及导电、磁、光学性能等。
7.模具的主要失效形式是什么？
模具的主要失效形式是断裂、过量变形、表面损伤。
8. 简述第二类回火脆性产生的原因及抑制和消除的方法？P106
9. 按回火温度可将回火分为哪几种？各自温度范围是什么？各属于哪类钢？
1.低温回火150-250℃，回火后组织为M回，适用于工模具钢、轴承钢、齿轮等；
2.中温回火250-500℃，回火后组织为T回，适用于中等硬度的零件、弹簧钢等；
3.高温回火500-700℃，即调质处理，回火后组织为S回，适用于各种轴类、连杆、螺栓等。
10. 对机床主轴有何性能要求？通常选用何种材料制作？用什么热处理方法。
机床主轴在工作时高速旋转，并承受弯曲、扭转、冲击等多种载荷，要求具有足够的刚度、强度、耐疲劳、耐磨损以及精度稳定等性能。
大多数主轴采用中碳结构钢，经调质处理后局部淬硬或局部表面淬硬。要求更高表面硬度、和疲劳强度的主轴，通常采用38CrMoAl钢经渗氮处理。若主轴承受较大冲击载荷，则用渗碳钢制造，并经渗碳淬硬。对于要求刚性好，精度高的磨床或镗床主轴，也可采用9Mn2V,GCr15钢并经表面淬硬。
11铸造铝合金的淬火加热温度一般都比具有相同种类的合金元素的变形铝合金低一些？请说明为什么这样。
由于铸铝合金中所含杂质较多，易于出现低熔点的共晶组织；铸造时，铸件各处的冷却速度不同，其组织差别较大；铸件的强塑性较低。因此淬火温度不能像变形铝合金那样确定在最大溶解的温度范围内，一般比最大溶解度温度略低一些，以免过烧或裂纹。
12. 试说明碳氮共渗和氮碳共渗在工艺和用途方面有何区别。
碳氮共渗工艺是在840-860℃温度下，加热、保温，经淬火＋低温回火后，工件表层组织为细针回火马氏体＋颗粒状碳氮化合物Fe3(C、N) ＋少量残余奥氏体，具有较高的耐磨性和疲劳强度及抗压强度，并兼有一定的耐蚀性，常应用于低中碳合金钢制造的重、中负荷齿轮；
氮碳共渗工艺主要采用570℃×3-4h，油（或水）冷。对于要求外观质量及变形小的零件可以炉冷。该工艺共渗速度快，表面硬度略低于渗氮，但抗疲劳性能好。主要用于受冲击负荷小、要求耐磨、疲劳极限较高及变形小的零件和工模具。一般钢铁零件（碳素结构钢、合金结构钢、合金工具钢、灰铸铁、球墨铸铁和粉末冶金等）均可进行氮碳共渗。
13试指出渗碳件热处理后常出现的三种缺陷，并分析其原因及防止措施
1.淬火后硬度低；主要是渗层表面碳浓度较低或表面脱碳；另一方面，是由于渗碳后热处理工艺不合理，表面有托氏体或残余奥氏体量更多。渗碳时控制好温度、炉压、滴量，防止炉子漏气和风扇停转；正确地选择淬火温度、淬火方法；还可在渗碳后进行一次深冷处理，减少残余奥氏体含量，以提高渗层硬度。表面已有托氏体存在的工件可重新加热淬火。
2.渗层出现大块或网状碳化物主要原因是渗碳时表面碳浓度过高而引起的；降低渗剂活性，严格控制碳势，就能有效控制表面碳浓度，防止出现大块或网状碳化物。消除粗大块状或网状碳化物的方法是：适当提高渗碳后的淬火温度；采用两次淬火或正火＋淬火；也可考虑一次正火或淬火后，增加一次高温回火，；渗碳后快冷也可减少形成网状碳化物的可能性。
3.渗碳层深度不均匀；主要是由于炉温不均匀；炉内气氛循环不良；零件表面吧清洁，有锈点、油污；零件表面积碳等原因造成的。装炉前严格清洗零件表面；合理装炉，尽量使工件之间间隙均匀；定期清理炉内积碳等措施可以避免此类缺陷的出现。
14 .分析轴类零件、长板状零件、截面零件相差较大零件、套筒和薄壁圆环状零件的淬火操作方法。
P119
15.试指出感应加热淬火常出现的三种质量问题，试分析其原因。
1.开裂；原因是加热温度过高、温度不均；冷却过急且不均；淬火介质及温度选择不当；回火不及时且回火不足；材料淬透性偏高，成分偏析，有缺陷，含过量夹杂物；零件设计不合理，技术要求不当。
2.淬硬层过深或过浅；加热功率过大或过小；电源频率过低或过高；加热时间过长或过短；材料淬透性过低或过高；淬火介质温度、压力、成分不当；
3.表面硬度过高或过低；材料碳含量偏高或偏低，表面脱碳，加热温度低；回火温度或保温时间不当；淬火介质温度、压力、成分不当；
1.按结合键类型不同，可将晶体分成哪四种？
P5 金属晶体离子晶体共价晶体分子晶体
2.按物质的属性特点，可将工程材料分成那三大类？
P1 金属材料陶瓷材料高分子材料
3.用热平衡法计算电阻炉功率时.一般计算哪几方面的热量支出？
P296 1.加热工件热量Q件 2.加热辅助构件所需热量Q辅 3.加热控制气体所需要的热量Q控 4.通过炉衬的散热损失Q散 5.通过开启炉门的辐射热损失Q辐 6.通过开启炉门的溢气热损失Q溢 7.其它热损失Q它
4.什麽是吸热试气氛？其用途如何？
吸热式气氛是将原料气按一定比例同空气混合，在高温下经过触媒，反映生成主要含CO、H2、N2、和H2O的气氛，由于该反应要吸收热量，故叫吸热式气氛。这种气碳势较低，可用作低碳钢的保护加热，添加8-10%的天然气或1-3%的丙烷作为富华气可进行渗碳，添加1-3%氨气可进行碳氮共渗。
5.碳钢和铸铁在成分组织和性能三方面有何区别？
P64铸铁与钢相比1.铸铁是一种以铁、碳、硅为基础的多元合金，含碳量高，2.铸铁中一部分碳是以石墨形式存在；3.铸铁的抗拉强度、塑性、韧性较低，铸造性可切削加工性、减震性较好
6.列出和简要说明静拉伸试验中最基本的力学性能指标。P370
1.正弹性模量E
2.比例极限σp
3. 弹性极限σe (σ0.2)
4. 屈服极限σs
5.强度极限σ b
6.伸长率δ
7.断面收缩率ψ
7.简单说明火花鉴别的原理和应用？
P356是靠观察材料被砂轮磨削时所产生的火花的流线、爆花及其色泽来鉴别钢铁的牌号。钢铁材料的火花由流线、节点、爆花、花粉和尾花等组成。火花鉴别只能对钢中元素含量进行定性或半定量分析，火花特征不受热处理工艺的影响。
8.铸锭的宏观组织分成哪三大部分？各部分形态产生的原因是什么？
P35 1.表层细晶区，柱状晶区和中心等轴晶区
9.简述Fe-Fe3C相图在金属热加工中的应用。
P26 1.为选材提供成分依据；若零件要求塑性、韧性好，应选用低碳钢，若零件要求强度、塑性、韧性都较好，应选用中碳钢，若零件要求硬度高、耐磨性性好，应选用高碳钢。2．为制订热加工工艺提供依据
Fe-Fe3C相图总结了不同成分的铁碳合金在缓慢冷却时组织随温度变化的规律，这就为
制订热加工工艺提供了依据。
(1) 铸造根据Fe-Fe3C相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度；
(2)锻造根据相图可以确定锻造温度。钢处于奥氏体状态时，强度低、塑性高，便于
塑性变形。
(3)焊接由焊缝到母材在焊接过程中处于不同温度条件，因而整个焊缝区出现不同组
织，引起性能不均匀，可根据相图来分析碳钢的焊接组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性和焊接应力。(4)热处理热处理的加热温度都以相图上的临界点A1、A3、Acm为依据。由Fe-Fe3C
相图可知，任何成分的钢加热到A l温度以上时，都会发生珠光体向奥氏体的转变。将共析
钢、亚共析钢和过共析钢分别加热到A l、A3、Acm以上时，都完全转变为单相奥氏体，通
常把这种加热转变称为奥氏体化。显然加热的目的就是为了使钢获得奥氏体组织，并利用加
热规范控制奥氏体晶粒大小。钢只有处于奥氏体状况才能通过不同的冷却方式使其转变为不
同的组织，从而获得所需要的性能。从Fe-Fe3C相图可知，亚共析钢加热到A3以上温度、过共析钢加热到Acm以上温度时，才能获得单相奥氏体。
10.简述钢件渗碳淬火后硬化层深度检测标准方法
渗碳层深度：①碳素钢：按过共析层+共析层+1／2过渡层测量，过共析层+共析层深
度不得小于总深度的75％：②合金钢：过共析层十共析层+全部过渡层，过共析层+共析层深
度之和应为总深度的50％以上。
渗碳淬火后，有效硬化层深度的测定：从零件表面到维氏硬度(HVl)值为500HVl处
的垂直距离，试验力为9．807N(1kgf)，也可采用4．903N到49．03N范围的试验力。
11. 试画出Fe-Fe3C相图的示意图，并说明T12的结晶平衡过程，（要求画出各温度区间的简单组织示意图即可）。
P23
12.简要说明金相试样制备的全部过程。
P377-379 1.取样；应根据检验目的有针对性地在被检材料上取样。2.样品的磨光与抛光；磨、抛时每一道工序都必须彻底去掉前一道磨制的磨痕及变形层，更换砂纸时试样应旋转90o。3.显微组织的显示；观察夹杂物、石墨、孔洞及裂纹时，试样不需腐蚀，要观察内部组织，必须适当的腐蚀。一般常采用化学腐蚀法。
13.试说明工业上细化晶粒的主要措施是什么？为什么要细化晶粒？P94
（1）变质处理、增大过冷度或在结晶过程中增加液体的振动均可以细化晶粒；
（2）对材料进行大变形量的塑性变形或大变形后控制再结晶可以细化晶粒；
（3）通过控制相变重结晶，如退火、正火、淬火加热时控制A氏体晶粒长大，可以细化晶粒；
（4）在钢的成分设计时加入碳化物形成元素，形成难溶碳化物，在加热时阻止A氏体晶粒长大。
为什么要细化晶粒？p94
答：从热处理生产角度，为了获得细小的奥氏体晶粒，宜选用本质细晶粒钢。这样，其晶粒长大倾向小、淬火温度范围宽、生产上容易掌握。
14.按用途将合金钢分成三大类？各类又分成哪些种？请将每种各列举出两个钢牌号。P63
1.合金结构钢：包括低合金结构钢如：15MvN、14CrMnMoVB
合金渗碳钢如：20CrMnTi、20CrMnMo、
合金调质钢、40Cr\40CrNiMo
合金弹簧钢、滚珠轴承钢等；
2.合金工具钢：包括高碳低合金工具钢、包括高碳高合金工具钢、中碳合金工具钢；
3.特殊性能钢：包括不锈钢、耐热钢和高温合金、低温钢、耐磨钢
15.阐述热处理工艺设计及热处理设备选择的原则。
答：热处理设备是实施热处理工艺、保证热处理质量、节约能源降低成本的基本条件，其选择原则为：
（1）选择设备应满足热处理工艺要求，保证产品热处理质量；
（2）根据生产批量选择设备，尽可能扩大设备的使用范围，提高生产效率；
（3）热处理设备解除的选择应从生产成本、能源供应情况、操作与控制的可能性、环境保护因地制宜的综合考虑。
答：热处理工艺设计所遵循如下原则：
（1）工艺的先进性。
（2）工艺可靠、合理、可行。
（3）工艺的经济性。
（4）工艺安全性。
（5）尽量采用机械化、自动化程序高的工艺装备。
1.什么是粒状贝氏体？
P100
2.试说明球化退火的类型、目的及用途。
P109
3. 亚共析钢的淬火温度常选在A C3以上，而过共析钢淬火加热温度为何选在A c1~A cm之间，试从理论上加以分析。
4. 高速钢的低（320～380℃）、高温（540～560℃）回火新工艺，会使高速钢淬火、回火件的寿命明显提高，试从理论上加
以分析。
P210
5.制定铸造铝合金的固溶处理工艺应遵循那些原则。
P195
6与钢相比灰铸铁的相变有那些的特点？
P182 碳需作远距离扩散，其扩散速度受温度和化学成分等因素的影响，并对相变过程及相变产物的碳含量产生相当大的影响
7. 试指出渗碳件热处理后常出现的三种缺陷，并分析其原因及防止措施P137
1.淬火后硬度低；主要是渗层表面碳浓度较低或表面脱碳；另一方面，是由于渗碳后热处理工艺不合理，表面有托氏体或残余奥氏体量更多。渗碳时控制好温度、炉压、滴量，防止炉子漏气和风扇停转；正确地选择淬火温度、淬火方法；还可在渗碳后进行一次深冷处理，减少残余奥氏体含量，以提高渗层硬度。表面已有托氏体存在的工件可重新加热淬火。
2.渗层出现大块或网状碳化物主要原因是渗碳时表面碳浓度过高而引起的；降低渗剂活性，严格控制碳势，就能有效控制表面碳浓度，防止出现大块或网状碳化物。消除粗大块状或网状碳化物的方法是：适当提高渗碳后的淬火温度；采用两次淬火或正火＋淬火；也可考虑一次正火或淬火后，增加一次高温回火，；渗碳后快冷也可减少形成网状碳化物的可能性。
3.渗碳层深度不均匀；主要是由于炉温不均匀；炉内气氛循环不良；零件表面吧清洁，有锈点、油污；零件表面积碳等原因造成的。装炉前严格清洗零件表面；合理装炉，尽量使工件之间间隙均匀；定期清理炉内积碳等措施可以避免此类缺陷的出现。
8 .分析轴类零件、长板状零件、截面零件相差较大零件、套筒和薄壁圆环状零件的淬火操作方法。P119
9 . 试指出感应加热淬火常出现的三种质量问题，试分析其原因。P173
10. 在制定热处理工艺时以下几种形状的工件，如何计算加热的有效厚度。
（1）圆棒形状；
（2）扁平工件；
（3）实心圆锥体；
（4）阶梯轴或截面突变的工件。P118
三、综合应用题（每题8分，共计40分）
请用钢笔或圆珠笔将答案直接写在试卷上。
1.在热处理时要控制奥氏体晶粒长大，试分析影响奥氏体晶粒长大因素及控制奥氏体晶粒长大的措施。P95-96
2.试分析影响钢淬透性的因素。P96
1.含碳量↑，C曲线右移；
2.合金元素（除Co外）使C曲线右移；其中Si、Ni、Cu、Mn只改变位置，不改变形状； Cr、Mo、W、V、Ti等不仅改变C曲线位置，而且使C曲线分裂成上、下两条C曲线。上部为珠光体C曲线，下部为贝氏体C曲线；
3.奥氏体化温度越高、保温时间越长，碳化物溶解越完全，奥氏体晶粒越粗大，使C曲线右移；
4.原始组织越细，使C曲线右移，Ms点下降；
5.拉应力加速奥氏体的转变，塑性变形也加速奥氏体的转变。
3.钢在回火时会出现回火脆性，试说明回火脆性的类型及解决办法。P106
4. 常用的淬火方法都有那些？试说明选用不同的淬火方法的原则。P118 7种
5. 汽车、拖拉机齿轮选用20CrMnTi材料，其加工工艺路线为：
下料→锻造→正火→机加工→渗碳、淬火+低温回火→喷丸→磨削→成品
试分析各热处理工序的作用。
正火：P115 渗碳：P129-130喷丸：P261
1.下列中间相各属于什么类型：
MnS WC SiC Cu5Zn8 Mg2Si Cr23C6
答：MnS、SiC、Mg2Si—正常价化合物、 WC—间隙相
Cu5Zn8—电子化合物、 Cr23C6—间隙化合物
2.铸锭组织中常出现哪些缺陷？
答：铸锭的凝固属于非平衡凝固，常出现以下缺陷：
（1）成分偏析：成分偏析分为微观偏析和宏观偏析；
①微观偏析依据其结晶过程不同又分为技晶偏析和胞状偏析
②宏观偏析又分为正常偏析，反偏析和比重偏析
（2）夹杂和气孔
（3）缩孔和疏松
3.指出下列钢的类别：
Q235 08F 5CrNiMo GCr15 60Si2Mn 0Cr13
答：Q235--普通碳素结构钢 08F--优质碳素结构钢 5CrNiMo—热作模具钢
GCr15—滚动轴承钢 60Si2Mn—弹簧钢 0Cr13—马氏体不锈钢
4.指出下列合金类别
ZL104 MB2 ZM3 TA4 H68 QSn4-3 QBe2 TB2
答：ZL104—铸造A1—Si合金、 MB2—形变Mg合金、ZM3—铸造镁合金、TA4—α-Ti合金
H68—含Cu为68%的Cu—Zn黄铜、QSn4-3—Sn青铜、QBe2—Be青铜、TB2—β-Ti合金
5.试指出常用的6种热电偶（指出其组成材料）？
答：常用的热电偶有：
镍铬—镍铝，镍铬-镍硅，铁-康铜，镍铬—考铜，铜—康铜，铂铑—铂
6、试指出5类常用的电热元件材料，并说明其适用温度范围？
答：（1）铁-铬-铝电热合金：
1Cr13A14—用于低温、
OCr25A15,OCr13A16Mo2—用于中温、
OCr27A17Mo2—用于高温（最高可达1300℃）
（2）镍铬电热合金：
Cr15Ni60—用于低温、
Cr20Ni80—用于1000℃以下中温
（3）SiC电热元件—可在1350℃长期工作，最高温度可达1500℃
（4）MoSi2电热元件—其最高使用温度可达1700℃
（5）石墨电热元件—真空炉的电热元件，工作温度为1400℃~2800℃
7.简述材料硬度试验的类别并指出每一类中常用的硬度检测方法？
答：硬度试验大致可分为三类：压入法、回跳法、刻划法、；
压入法：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、努氏硬度；
回跳法：肖氏硬度、里氏硬度；
刻划法：莫氏硬度。
8、简述热处理设备的选择原则。
答：热处理设备是实施热处理工艺、保证热处理质量、节约能源降低成本的基本条件，其选择原则为：（1）选择设备应满足热处理工艺要求，保证产品热处理质量；
（2）根据生产批量选择设备，尽可能扩大设备的使用范围，提高生产效率；
（3）热处理设备解除的选择应从生产成本、能源供应情况、操作与控制的可能性、环境保护因地制宜的综合考虑。9．简述热处理工艺设计的原则。
答：热处理工艺设计所遵循如下原则：
（1）工艺的先进性。
（2）工艺可靠、合理、可行。
（3）工艺的经济性。
（4）工艺安全性。
（5）尽量采用机械化、自动化程序高的工艺装备。
10.简述感应器设计所应遵循的原则。
答：（1）.感应器与工件的耦合距离应尽可能的近。
（2）.对于依靠线圈外壁加热的工件必须加驱流导磁体
（3）对有尖角的工件感应器的设计要避免尖角效应
(4) 要避免磁力线的抵消现象
（5）感应器设计要尽量满足工件在加热时能回转
1．根据Fe-Fe
3C相图，分析45钢平衡结晶的相变过程。
答：依据Fe-Fe3c相图：当温度在1点以上，合金为单相
的液体；当温度降到1点以下的温度，从L相中结晶出δ
相，随着T的降低，L量相对减少，而δ相的量增加；当
温度达到2点时，恒温发生L B+δH——γJ的包晶反应；在
2点以上，包晶反应结束，合金呈L+γ两项共存，随
着温度的降低，γ相逐渐增多，直至3点以下，L相全部
消失，合金呈单一的γ相。在3-4点间合金无相变发生，
当温度降到4点以下时，合金将发生同素异构转变，从γ相内析出α相，且随着T降低，γ相的量相对减少，γ相的成分沿GS线变化。当达到5点的温度，γ的成分达到5点。从而γ相便发生γ→P的共析反应，此时合金的组织为α+P。
当温度从5点降温时，便从α内析出Fe3CⅢ，直到室温，故45钢室温的平衡组织为α+ Fe3CⅢ+P。
2．结合钢的渗C而言，简要分析影响碳原子扩散的因素。
答：影响碳原子扩散的因素有：
（1）钢的固溶体类型的影响：在钢的渗C温度（930℃）以内，钢有F及A两种固溶体，从原子扩散角度讲C C
α-Feγ-Fe
D>D，
但F的最大溶碳量仅为0.0218%（727℃），而A的最大溶碳量为2.11%（1148℃），A能溶解更多的碳，故钢的渗碳应选在A区，而不能在F区内。
（2）扩散组织浓度的影响
依据扩散第二定律
2
2
c c
D
t x
??
=
??
，在渗碳层内，碳的浓度梯度越大，则碳原子的扩散速度越大，以此为了提高碳的
扩散速度，渗碳时炉内要选择较高的碳势。但若碳势过高，又会在工件表面形成碳黑，从而影响渗C的速度。3．试简述零部件选材的基本原则。
答：在选材时既要选择材料的使用性能，又要考虑材料的工艺性能和经济性。
（1）根据材料的使用性能选材：通过分析零件的工作条件及失效分析结果确定零件的主要使用性能，根据零件使用性能要求提出对材料的性能的要求。
（2）根据材料的工艺性能选材：依据不同材料（陶瓷、塑料、金属）的工艺性能选材（如金属的铸造、压力加工、焊接性、热处理工艺性能等）。
（3）根据材料的经济性选材：要降低零件的总成本，这包括制造成本（材料价格、零件自重、加工费、试验研究费）和附加成本，如零件寿命等。
4．简述延性断口和脆性断口的宏观和微观形貌的区别。
答：（1）延性断口
宏观形貌特征：在裂纹或断口附近有宏观的塑性变形，如残余扭转角，残余挠曲、颈缩、鼓包等，断口呈灰色纤维状，无金属光泽和结晶颗粒。
微观形貌：用SEM或TEM观察，可见到大面积的韧窝形貌，韧窝分为正断韧窝、剪断韧窝和撕裂韧窝三种。
（2）脆性断口：
宏观形貌：
①断口附近无明显的塑变。
②断口呈细瓷状、教亮，在光线照射下转动断口，有时可见闪闪发亮的小晶面
③可见到放射棱线或“人字纹”。
微观形貌：用SEM观察，穿晶脆性断口呈解理（河流活样和舌状花样）和准解理（呈花状）。沿晶脆装断口呈冰糖状断口。
5.简述常规法兰工艺的流程并说明操作时的注意事项。
答：工艺流程为：脱脂→酸洗→发蓝→皂化→浸油。
操作时的注意事项：
（1）工件装筐时要避免重叠，最好点接触，大件要单独吊挂；
（2）要严格控制法兰溶液的浓度、温度和发兰时间，定时检查和调整各工作槽液的成分。
（3）应经常翻动发兰槽中的工件，可在中途提出工件，用清水漂洗后，抖动后再继续法兰；
（4）在向法兰液加水时要断电，再将水小心倒入，防止飞溅。在向酸洗槽内加酸时，应沿槽壁小心倒入。（5）返修工件应重新去油酸洗。
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
(答案)模具材料及热处理试题库
模具材料及热处理试题库 一、判断 1、60钢以上的优质碳素结构钢属高碳钢，经适当的热处理后具有高的强度、韧性和弹性，主要用于制作弹性零件和耐磨零件。（×） 2、40Cr钢是最常用的合金调质钢。（√） 3、60Si2Mn钢的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。（×） 4、高合金钢的完全退火的冷却速度是每小时100～150℃。（×） 5、等温淬火与普通淬火比较，可以获得相同情况下的高硬度和更好的韧度。（√） 6、一些形状复杂、截面不大、变形要求严的工件，用分级淬火比双液淬火能更有效的减少工件的变形开裂。（√） 7、渗碳时采用低碳合金钢，主要是为提高工件的表面淬火硬度。（×） 8、均匀化退火主要应用于消除大型铸钢、合金钢锭在铸造过程中所产生的化学成分不均及材料偏析，并使其均匀化。（√） 9、高合金钢及形状复杂的零件可以随炉升温，不用控制加热速度。（×） 10、铬钼钢是本质粗晶粒钢、其淬透性和回火稳定性高，高温强度也高。（×） 11、铬锰硅钢可以代替镍铬钢用于制造高速、高负荷、高强度的零件。（√） 12、铬轴承钢加热温度高，保温时间略长，主要使奥氏体中溶入足够的合金碳化物。（√）13、低合金渗碳钢二次重新加热淬火，对于本质细晶粒钢的零件，主要使心部、表层都达到高性能要求。（×） 14、铸铁的等温淬火将获得贝氏体和马氏体组织。（√） 15、高速钢是制造多种工具的主要材料，它除含碳量高外，还有大量的多种合金元素（W、Cr、Mo、V、Co），属高碳高合金钢。（×）16、钢在相同成分和组织条件下，细晶粒不仅强度高，更重要的是韧性好，因此严格控制奥氏体的晶粒大小，在热处理生产中是一个重要环节。（√）17、有些中碳钢，为了适应冷挤压成型，要求钢材具有较高的塑性和较低的硬度，也常进行球化退火。（√）18、低碳钢正火，为了提高硬度易于切削，提高正火温度，增大冷却速度，以获得较细的珠光体和比较分散的自由铁素体。（√）19、过共析钢正火加热时必须保证网状碳化物完全融入奥氏体中，为了抑制自由碳化物的析出，使其获得伪共析组织，必须采用较大的冷却速度冷却。（√）20、含碳量相同的碳钢与合金钢淬火后，硬度相差很小，但碳钢的强度显著高于合金钢。（×）21、中高碳钢的等温淬火效果很好，不仅减少了变形，而且还获得了高的综合力学性能。（√）22、淬火钢组织中，马氏体处于碳的过饱和状态，残余奥氏体处于过热状态，所以组织不稳定，需要回火处理。（×）23、低碳钢淬火时的比容变化较小，特别是淬透性较差，故要急冷淬火，因此常是以组织应力为主引起的变形。（×）24、工件淬火后不要在室温下放置，要立即进行回火，会显著提高马氏体的强度和塑性，防止开裂。（√）
(完整word版)工程材料及热处理(完整版)
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
金属材料与热处理试题及答案
金属材料与热处理试题 及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
金属材料与热处理 一、填空题（30分，每空1分） 1、常见的金属晶体类型有_体心立方_晶格、__面心立方__晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括形核_____、___长大_______两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为_间隙固溶体_与_置换固溶体_两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有_不锈钢__、_耐热钢_、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有___回火___、正火和淬火、__退火__。 6、随着回火加热温度的升高，钢的__强度__和硬度下降，而_塑性___和韧性提高。 7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为_冷作模具钢_、__热作模具钢__和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为_合金渗碳体_、_特殊碳化物_和特殊性能钢三类。 9、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。 10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属_碳化物__和金属粘结剂，通过_粉末冶金__工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于_基体的组织_的组织和石墨的基体、形态、_数量_以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为_灰口铸铁__、_白口铸铁_和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中，_青铜_是以锌为主加合金元素，_白铜_是以镍为主加合金元素。
14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有_铁素体_和_奥氏体_,属于金属化合物的有_渗碳体_，属于混合物的有_珠光体_和莱氏体。 二、选择题（30分，每题2分） 1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（C ） A 铁总是存在加工硬化，而铜没有 B 铜有加工硬化现象，而铁没有 C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有? D 铁和铜的再结晶温度不同 α-是具有（ A ）晶格的铁。 2、Fe A 体心立方 B 面心立方 C密排六方 D 无规则几何形状 3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色（D ） A 马口铁 B 白口铸铁 C 麻口铸铁 D灰铸铁 4、用于制造渗碳零件的钢称为（C ）。 A 结构钢 B 合金钢 C 渗碳钢 D 工具钢 5、合金发生固溶强化的主要原因（ C ）。 A晶格类型发生了变化 B 晶粒细化 C 晶格发生畸形 D 晶界面积发生变化 6、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 7、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
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
热处理试题及答案
热处理试题及答案 It was last revised on January 2, 2021
热处理试题一、选择题 1．拉伸试验可测定（）。 A . 强度 B. 硬度 C. 冲击韧性 D. 疲劳强度 2．材料在断裂前所承受的最大应力称为（）。 A . 强度 B. 屈服点 C. 抗拉强度 D. 疲劳强度 3．HRC表示（）。 A . 布氏硬度 B. 洛氏硬度 C. 维氏硬度 D. 肖氏硬度 4．αk表示（）。 A . 屈服点 B. 冲击吸收功 C. 冲击韧度 D. 疲劳强度 5．冲击试验可测材料的（）。 A．强度 B．硬度 C．韧性 D．疲劳强度 6．α-Fe是具有（）晶格的铁。 A．体心立方 B．面心立方 C．密排六方 D．复杂斜方 7．γ-Fe是具有（）晶格的铁。 A．体心立方 B．面心立方 C．密排六方 D．复杂斜方 8．合金固溶强化主要原因是（）。 A．晶格类型变化 B．晶粒细化 C．晶格畸变 D．温度升高9．奥氏体是（）晶格。 A．体心立方 B．面心立方 C．密排六方 D．复杂斜方10．铁素体与渗碳体的机械混合物是（）。
A . 珠光体 B. 莱氏体 C. 共晶渗碳体 D. 索氏体 11．纯铁在600℃是（）晶格。 A．体心立方 B．面心立方 C．密排六方 D．复杂斜方 12．铁碳合金相图中的A1线是（）。 A . 共析线 B. 共晶线 C. 碳在奥氏体中的溶解度线 D. 缓慢 冷却时从奥氏体中析出铁素体开始线 13．某机械零件要求有较高的强度和韧性，一般选用（）制造。 A . 低碳钢 B. 中碳钢 C. 高碳钢 D. 中高碳钢 14．含碳量为%的钢加热到750℃的组织是（）。 A. P+F B. A+F C. P+Fe3C D. A 15．为改善低碳钢的切削加工性能，常用的热处理方法是（）。 A. 完全退火 B. 球化退火 C. 去应力退火 D. 正火 16．T10 钢改善切削加工性能的热处理采用（）。 A. 完全退火 B . 球化退火 C. 去应力退火 D. 正火 17．下列牌号中属于优质碳素结构钢的是( )。 A . 45 B. T8 C. Q235 D. 9SiCr 18．钢在规定条件下淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力称为 （）。 A. 淬透性 B. 淬硬性 C. 耐磨性 D. 热硬性 19．调质处理是淬火加（）的热处理。 A. 低温回火 B. 中温回火 C. 高温回火 D. 正火 20．生产中所说的水淬油冷属于（）。
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
。
工程材料及热处理复习资料
一．名词解释题 间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。 再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。 淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。 时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。 同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。 热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。 二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。 共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。 比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。 置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。 变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。 晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。 固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。 形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。 残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。 调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。 淬硬性：钢淬火时的硬化能力。 过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。 本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。 C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。 CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。 马氏体：含碳过饱和的α固溶体。 热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。 热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。 回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。 可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。 过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。 二．判断正误并加以改正 1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。（╳）改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。（╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。（√） 4、置换固溶体必是无限固溶体。（╳） 改正：置换固溶体有可能是无限固溶体。 5、单晶体必有各向异性。（√） 6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。（╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 7、过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒。（╳） 改正：过热钢经正火后能显著细化晶粒。 8、奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。（√） 10、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。（√） 11、铁素体是置换固溶体。（╳） 改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。 12、晶界是金属晶体的常见缺陷。（√） 13、渗碳体是钢中常见的固溶体相。（╳） 改正：渗碳体是钢中常见的金属化合物相。 14、金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行。（√） 15、金属在进行热加工时，不会产生加工硬化现象。（√） 16、比重偏析不能通过热处理来消除。 17、上贝氏体的韧性比下贝氏体好。（╳） 改正：上贝氏体的韧性比下贝氏体差。 18、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。（╳） 改正：对过共析钢工件进行正火可消除渗碳体网。 19、对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度。（√） 20、淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vk。（╳） 改正：淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须大于Vk。 21、氮化件的变形远比渗碳件的小。（√） 22、工件渗碳后直接淬火其开裂倾向比一次淬火的要小。（√） 23、高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性。（╳） 改正：高锰钢只有在受到强烈的冲击和压力的条件下才能表现出良好的耐磨性。 24、无限固溶体必是置换固溶体。（√） 25、金属的晶粒越细小，其强度越高，但韧性变差。（╳） 改正：一般地说，在室温下，金属的晶粒越细小，其强度和韧性越高。 26、所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。（√） 27、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织。（╳）改正：钢进行分级淬火的目的是为了减小淬火应力，防止工件变形和开裂。 28、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。
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： 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1.0％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0.45%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？ 《机械工程材料》标准答案（B 卷）
热处理试题及参考答案
精心整理 热处理试题 一、选择题 1．拉伸试验可测定（）。 A.强度 B.硬度 C.冲击韧性 D.疲劳强度 2．材料在断裂前所承受的最大应力称为（）。 A.强度 B.屈服点 C.抗拉强度 D.疲劳强度 3．HRC表示（）。 A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D. 4．αk表示（）。 A.屈服点 B.冲击吸收功 C.冲击韧度 D. 5 A 6．α-Fe A D．复杂斜方7．γ-Fe A D．复杂斜方 8 A．晶格类型变化B．晶粒细化C．晶格畸变D．温度升高9．奥氏体是（）晶格。 A．体心立方B．面心立方C．密排六方D．复杂斜方10．铁素体与渗碳体的机械混合物是（）。 A.珠光体 B.莱氏体 C.共晶渗碳体 D.索氏体
11．纯铁在600℃是（）晶格。 A．体心立方B．面心立方C．密排六方D．复杂斜方 12．铁碳合金相图中的A1线是（）。 A.共析线 B.共晶线 C.碳在奥氏体中的溶解度线 D.缓慢冷却时从奥氏体中析出铁素体 开始线 13．某机械零件要求有较高的强度和韧性，一般选用（）制造。 A.低碳钢 B.中碳钢 C.高碳钢 D.中高碳钢 14．含碳量为1.0%的钢加热到750 A.P+F B.A+F C.P+Fe3C D.A 15 A.完全退火 B.球化退火 C.去应力退火 16．T 10 A. D.正火 17。 18 A.淬透性 19 A.低温回火 B.中温回火 C.高温回火 D.正火 20．生产中所说的水淬油冷属于（）。 A.单液淬火 B.双液淬火 C.分级淬火 D.等温淬火 21．钢的淬透性由（）决定。 A.淬火冷却速度 B.钢的临界冷却速度 C.工件的形状 D.工件的尺寸 22．油、水、盐水、碱水等冷却介质中冷却能力最强的是（）。
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。
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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。
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工程材料与热处理 第7章作业题参考答案
1. 铸铁分为哪几类？其最基本的区别是什么？ 答：按照碳的存在形态不同铸铁分三类：白口铸铁，碳主要以渗碳体形式存在，该类铸铁硬、脆，很少直接用；灰口铸铁，碳主要以石墨形式存在，该类铸铁因石墨形状不同而性能不同，用途不同；麻口铸铁，碳一部分以渗碳体形式存在另一部分以石墨形式存在，该类铸铁也硬、脆，很少直接用。 2.影响石墨化的因素有哪些？是如何影响的？ 答：（1）铸铁的化学成分对石墨化的影响: 碳和硅是强烈促进石墨化的元素；锰是阻碍石墨化的元素。它能溶于铁素体和渗碳体中,其固碳的作用,从而阻碍石墨化；硫是有害元素,阻碍石墨化并使铸铁变脆；磷是一个促进石墨化不显著的元素。（2）冷却速度对石墨化过程的影响： 冷却速度越慢，越有利于石墨化。 3.在生产中，有些铸件表面棱角和凸缘处常常硬度很高，难以进行机械加工，试问其原因是什么？ 答：由于结晶时表面棱角和凸缘处冷却速度快不利于石墨化的进行，形成的组织中存在大量的莱氏体，性能硬而脆，切削加工比较困难。 4.在铸铁中，为什么含碳量与含硅量越高时，铸铁的抗拉强度和硬度越低？ 答：因为碳和硅是强烈促进石墨化的元素，铸铁中碳和硅含量越高，越容易石墨化。而石墨与基体相比，其强度和塑性都要小得多，石墨减小铸件的有效承载截面积，同时石墨尖端易使铸件在承载时产生应
力集中，形成脆性断裂。 5.在铸铁的石墨化过程中，如果第一阶段（包括液相中析出一次石墨和奥氏体中析出二次石墨）、第二阶段（共析石墨）完全石墨化、部分石墨化、未石墨化，问它们各获得哪种组织的铸铁？ 答： 6.什么是孕育铸铁？如何进行孕育处理？ 答：经孕育处理后的铸铁称为孕育铸铁。孕育处理是在浇注前往铁液中加入少量的孕育剂，改变铁液的结晶条件，从而获得细珠光体基体加上细小均匀分布的片状石墨的工艺过程。 7.为什么说球墨铸铁是“以铁代钢”的好材料？其生产工艺如何？答：球墨铸铁析出的石墨呈球状，对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90%，所以球墨铸铁的抗拉强度、塑性、韧性不仅高于其它铸铁，而且可与相应组织的铸钢相媲美，特别是球墨铸铁的屈强比几乎比钢高一倍，一般钢的屈强比为0.3-0.5，而球墨铸铁的屈强比达0.7-0.8。在一般机械设计中，材料的许用应力是按照屈服强度来确定的，因此，对于承受静载荷的零件，
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’
热处理试题及答案
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热处理试题 一、选择题 1．拉伸试验可测定（）。 A . 强度 B. 硬度 C. 冲击韧性 D. 疲劳强度 2．材料在断裂前所承受的最大应力称为（）。 A . 强度 B. 屈服点 C. 抗拉强度 D. 疲劳强度 3．HRC表示（）。 A . 布氏硬度 B. 洛氏硬度 C. 维氏硬度 D. 肖氏硬度4．αk表示（）。 A . 屈服点 B. 冲击吸收功 C. 冲击韧度 D. 疲劳强度5．冲击试验可测材料的（）。 A．强度 B．硬度 C．韧性 D．疲劳强度 6．α-Fe是具有（）晶格的铁。 A．体心立方 B．面心立方 C．密排六方 D．复杂斜方7．γ-Fe是具有（）晶格的铁。 A．体心立方 B．面心立方 C．密排六方 D．复杂斜方8．合金固溶强化主要原因是（）。 A．晶格类型变化 B．晶粒细化 C．晶格畸变 D．温度升高9．奥氏体是（）晶格。 A．体心立方 B．面心立方 C．密排六方 D．复杂斜方10．铁素体与渗碳体的机械混合物是（）。 A . 珠光体 B. 莱氏体 C. 共晶渗碳体 D. 索氏体 11．纯铁在600℃是（）晶格。
A．体心立方 B．面心立方 C．密排六方 D．复杂斜方 12．铁碳合金相图中的A1线是（）。 A . 共析线 B. 共晶线 C. 碳在奥氏体中的溶解度线 D. 缓慢冷却时 从奥氏体中析出铁素体开始线 13．某机械零件要求有较高的强度和韧性，一般选用（）制造。 A . 低碳钢 B. 中碳钢 C. 高碳钢 D. 中高碳钢 14．含碳量为%的钢加热到750℃的组织是（）。 A. P+F B. A+F C. P+Fe3C D. A 15．为改善低碳钢的切削加工性能，常用的热处理方法是（）。 A. 完全退火 B. 球化退火 C. 去应力退火 D. 正火 16．T10 钢改善切削加工性能的热处理采用（）。 A. 完全退火 B . 球化退火 C. 去应力退火 D. 正火 17．下列牌号中属于优质碳素结构钢的是( )。 A . 45 B. T8 C. Q235 D. 9SiCr 18．钢在规定条件下淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力称为（）。 A. 淬透性 B. 淬硬性 C. 耐磨性 D. 热硬性 19．调质处理是淬火加（）的热处理。 A. 低温回火 B. 中温回火 C. 高温回火 D. 正火 20．生产中所说的水淬油冷属于（）。 A . 单液淬火 B. 双液淬火 C. 分级淬火 D. 等温淬火 21．钢的淬透性由（）决定。 A . 淬火冷却速度 B. 钢的临界冷却速度 C. 工件的形状 D. 工件的尺寸