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第三章金属材料及热处理

金属材料是现代机械工业使用最广泛的材料，品类繁多，性能各不相同，合理选用金属材料和正确运用热处理方法，可以充分发挥金属材料的机械性能，提高产品的质量。金属可以分为黑色金属和有色金属，黑色金属主要是指钢和铸铁，以铁和碳为基本组成元素形成铁碳合金，即碳素钢。在铁碳合金中加入一定量的合金元素，如铬、锰、镍、钴等成为合金钢。有色金属是指非铁金属及其合金，如铝、铜、铅、锌等金属及其合金。

一、碳素钢的分类、编号和用途

碳素钢简称碳钢，是含碳量小于2．11％的铁碳合金，具有较好的机械性能、良好的锻

压性能、焊接性能和切削加]：性能，价格比合金钢低，在机械工业中得到广泛使用。

(一)碳素钢的分类

1．按钢的含碳量分类

低碳钢——含碳量≤0．25％；

中碳钢——含碳量：0．30％-0．55％；

高碳钢——含碳量≥0．60％。

2．按钢的质量分类

普通碳素钢：硫、磷含量分别≤O．055％和O．045％

优质碳素钢：硫、磷含量均≤0．040％；

高级优质碳素钢：S、P含量0．030％-0．035％。

3．按钢的用途分类

碳素结构钢：主要用于制造各种工程构件和机器件，这类钢一般属于低碳钢和中碳钢。

碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模具，这类钢含碳量较高，一般属于高碳钢。

(二)碳素钢牌号和用途

1．普通碳素结构钢

甲类钢：这类钢出厂时按保证机械性能供应，除硫、磷外不保征化学成分。甲类钢的牌号以“甲”或“A”字加上阿拉伯序数表示，共1-7级，即甲l、甲2、…、甲7(或A1、A2、…、

A7)，数字越大，强度越高，塑性越差，主要用来制造钢板、角钢、圆钢和工字钢等。

乙类钢：这类钢出厂时按化学成分供应，不保证机械性能。乙类钢的牌号用“乙”或“旷

加上阿拉伯数字表示，也分为1-7级，即乙1、乙1、…、乙7(或Dl、u2、…、B7)，数字

越大，含碳量越高，主要用于制造不重要的零件，一般须经热处理。

2．优质碳素结构钢

优质碳素结构钢既要保证钢的化学成分，还要保证机械性能

其机械性能，用于制造比较重要的零什。

般都需经过热处理以提高

优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，以o．01％为单位，含义是钢中平均含碳量的

万分之二，如果钢中含锰量较高，在钢号后面加“Mn"：

含碳量较低的08、lO、15、20、25等钢强度低，塑性好，可焊性也好，主要用来制造

各种容器、冲压什或焊接件。

含碳量中等的30、35、40、45、50等钢强度高，韧性和加工性也较好轮等，以40、45钢应

用最广泛，通常须经淬火、回火等热处理后使用。

含碳量较高的55、65、?O等钢，淬火后有较高的强度、硬度和弹性和钢丝绳。

3．碳素工具钢

碳素工具含碳量为0．7％～1．35％，其牌号用“碳”或“T”的后面附以数字表示，

数字表示钢中的平均含碳量，以0．10％为单位，如T8、T12表示含碳量为0．80％和1．2

％的碳素工具钢。

碳素工具钢淬火和低温回火后有很高的硬度和耐磨性，主要用于制造各种量具、刃具、

模具等。

二、合金钢的分类，编号和用途

合金钢是在铁碳合金中加入一定量的合金元素，如Cr、Mn、Ni等，改变合金的组织

结构，使其具有特殊的机械性能或特殊的使用要求。

(一)合金钢的分类

合金钢的分类方法很多，通常按用途进行分类：

(1)合金结构钢——用于制造工程构件和重要零件；

(2)合金工具钢——用于制造工具；

(3)特殊性能钢——用于制造特殊性能的构件和零件。

(二)合金钢的编号和用途

1．合金钢的编号

(1)采用数字加元素符号加数字的方法，前面的数字表示钢的平均含碳量，以万分之几

表示，合金元素用化学符号表示，后面的数字表示合金元素的含量，以平均含量的百分之几

表示。若合金元素含量低于1．5％时，编号中只标明元素，不标明含量，如60Si2Mn，表

示含碳含量在

0．60％左右，硅含量为2％左右，锰含量在1．5％以下。

(2)钢号末尾加“A”，表示该钢为高级优质钢。如60Si2MnA。

(3)若表示钢的特殊用途，在钢号前面加特殊字母，如GCrl5中的“G”表示滚动轴承用

钢。

(4)合金钢中的含碳量，以平均含碳量的万分之几表示，如40Cr表示平均含碳量为o．4 ％。合金工具钢的含碳量，以千分之几表示，若超过1％时，钢号中不标出其含碳量。如 9Mn2 √，表示含碳是为0．9％，CrWMn表示碳含量大于1％，高速钢中的含碳量一般不标出。

不锈钢的含碳量也是以千分之几表示，如2Crl3，含碳量为0．02％。

2．合金结构钢

(1)普通低合金钢：该钢是一种低碳结构用钢，合金元素含量较少，一般在3％以下，这

类钢的强度显著高于相同碳量的碳素钢，同时还具有较好的韧性和塑性以及良好的焊接性和

耐蚀性，常用于制造锅炉、高压容器、船舶、桥梁等。常用的低合金钢有09Mil2、16Mn、

15Mn√等。

(2)渗碳钢：渗碳钢的含碳量都较低，大约介于o．1％-0．25％之间，属于低碳钢，这

类钢一般须经渗碳处理，提高其机械性能。合金渗碳钢中所含的合金元素有铬、镍、锰、硼等，这些元素可提高钢的淬透性和高渗碳层的机械性能。常用的渗碳钢有15Cr、20Cr、

20CrMn、20CrMnTi、20CrMo等。

(3)调质钢：调质钢大多属于碳钢，含碳量在O．27％-0．50％之间，经调质处理后，具

有高

强度与良好的塑性和韧性配合，即具有良好的综合机械性能，常用来制造工程机械中要求具

有良好的综合机械性能的各种重要零件。调质钢所包含的主要合金元素有Cr、Ni、Si等，

以提高其淬透性。常用的调质钢有：40、45、35CrMn、40CrMn、42CrMo等。

(4)弹簧钢：弹簧钢的含碳量较高，通常在O．6％～O．75％之间，因其具有较高的抗

拉强度、屈服比和疲劳强度，常用来制造各种机械和仪表中的弹簧』加入的合金元素有Si、Mn、Cr、√等，以提高钢的淬透性和回火稳定性。常用的弹簧钢有65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn。

(5)滚动轴承钢：通常所说的滚动轴承钢是指高碳铬钢，其含碳量在o．95％～1．15％

之间，含铬量为0．4％～1．65％，具有高而均匀的硬度和耐磨性，高的弹性极限和接触疲

劳强度，常用来制造工程用滚动轴承。常用的滚动轴承钢有GCr6、GCr9SiMn、GCrl5SiMn 等。

3．合金工具钢

合金工具钢按用途可以分为刃具钢、模具钢、量具钢。

(1)刃具钢：刃具钢主要是指制造车刀、铣刀、钻头等切削工具的钢种，含碳量在0．6

％～1．5％之间，具有较高的硬度、耐磨性和热硬性。常用的刃具钢有9SiCr、CrWMn、9Mn2 √等。

(2)模具钢：模具钢可分为冷作模具钢和热作模具钢。冷作模具钢具有较高的硬度和良

好的耐磨性和足够的强度和韧性，常用的有9SiCr、Crl2、Crl2Mo√。热作模具钢具有较高

的强度和韧性，足够的硬度和耐磨性，同时必须具有抗热疲劳能力，常用的有5CrMnMo、

5CrNiMo。

(3)量具钢：量具钢是有较高的硬度和耐磨性，热变形小，具有好的加工工艺性，制造

高精度的塞规、块规等，常用的钢有CrMn、CrWM等。制造精度较低，形状简单的量具可

选用9SiCr、60Mn等。

4．特殊性能钢

特殊性能钢主要是指不锈钢、耐热钢、耐磨钢等一些具有特殊化学和物理性能的钢，这

里只简单介绍不锈钢。

不锈钢：这类钢可以抵抗高温氧化和电化学腐蚀作用，故称为不锈钢，主要有铬不锈钢

和铬镍不锈钢两种类型。常用的铬不锈钢有1Crl3、2Crl3、3Crl3、4Crl3、1Crl7等，常用的

铬镍不锈钢有Crl8Nil9、ICrl8Nil9等。

三、铸铁

铸铁是指含碳量大于2．11％的铁碳合金，其硫、磷、锰、硅等杂质元素的含量较钢多。

由于含碳量高，大大降低丁强度、塑性和韧性，同时熔点下降，但铸铁具有良好的铸造性，

耐磨性和切削性能，生产方便，价格低廉，因此应用十分广泛，是机械制造的主要金属材料。铸铁根据碳在铸铁中的存在形式和形态分为灰口铸铁、可缎铸铁和球墨铸铁。

(一)灰口铸铁

灰口铸铁中碳大部分以片状形式存在，断口显暗灰色。灰口铸铁具有切削加工性、耐磨性、减震性、铸造性及缺口敏感性小的特点。其牌号表示方法由：“灰铁”二字的汉语拼音

字母“Hr”及后面加一组数字组成，数字表示其最低抗拉强度，单位“兆帕” (MPa)，如

HT250表示抗拉强度不低于250MPa的灰口铸铁。

(二)可锻铸铁

可锻铸铁是由白口铸铁在固态下经长时间石墨化退火而得到的具有团絮状石墨的一种

铸铁。由于石墨呈团絮状，对金属机件的割裂作用和应力集中现象较小，所以它的强度、塑

性和韧性都比灰口铸铁高，町用来制造形状较复杂，强度和硬度较高的零件。其牌号表示方

法是：由三个字母和两组数字组成，其中前两个字母“KT"足“可锻铸铁”的意思，第三个

字母表示不

同的类别，“H”表示黑可锻铸铁，“z”表示珠光体可锻铸铁，后面两组数字表示最低抗拉

强度(MPa)和延伸率，如KTH350—10表示最低抗拉强度不小于350MPa，延伸率不小于 10 ％的可锻铸铁。

(三)球墨铸铁

球墨铸铁中石墨以球状形式存在，由于球状石墨对基体的割裂作用小，故其机械性能比灰口铸铁和可锻铸铁都高，同时具有切削加工性、耐磨性、减震性和铸造性好的特点，通过热处理可使其性能在较大的范围内变化，因此得到广泛应用。球墨铸铁的牌号由“球铁”二字

的汉语拼音字首“QT”及两组数字组成，两组数字分别表示其最低抗拉强度(MPa)和延伸率，如QT450—18表示最低抗拉强度不小于450MPa，延伸率不小于18％的球墨铸铁。

四、热处理

随着科学技术的不断进步，对金属材料性能的要求也越来越高。提高金属材料性能的途径有两个：一是调整钢的化学成分，加入合金元素；二是对金属材料进行热处理。可见对金属材料进行热处理，对提高其机械性能具有重要意义。

所谓钢的热处理是指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的一种加工工艺。根据加热和冷却的方法不同，热处理可以分为普通热处理和表面热处理。普通热处理包括退火、正火、淬火、回火。表面热处理包括表面淬火和化学热处理。

(一)退火和正火

退火是指将工件加热到一定温度，保温一定时间后缓慢冷却至室温的热处理：工艺。退火的目的是：(1)软化钢件以便进行切削加工。(2)消除残余应力，以防钢件的变形、开裂。(3)细化晶粒，改善组织以提高钢的机械性能。(4)为最终热处理做组织上的准备。常用的退火方法有：完全退火、球化退火和去应力退火等。

(1)完全退火：完全退火主要用于含碳量小于o．77％的中碳结构钢及低、中碳合金结构的铸锻及焊接件等。根据钢的成分不同选择加热温度，一般在810～880~C，保温一定的时间后，缓慢冷却，细化内部组织，降低硬度，改善切削加工性能。

(2)球化退火：球化退火主要用于含碳量大于o．77％的工具钢、轴承钢等，改善其加工性能，为后续的热处理工艺作准备，加热温度一般在760—780~C，保温后缓慢冷却。

(3)去应力退火：去应力退火是为了消除经过冷、热加工的锻件、铸件、焊接件等的残

余应力而进行的退火处理方法，一般加热到550～65PC左右，缓慢冷却到300～200％以下出炉空冷。

正火处理与退火类似，保温后从炉中取出在空气冷却，冷却速度稍快，主要目的是：(1) 改善切削加工性能。(1)用于普通结构钢零件提高强度和硬度，可作为最终热处理。(3)为其他后续热处理做准备。

(二)淬火

淬火是将工件加热到某一温度(温度范围与退火类似)，保温后迅速冷却至常温的热处理方法。冷却的方法是把出炉的工件迅速投入水或油冷却介质中快速冷却，目的是为了提高钢的强度和硬度，因淬火后工件的强度和硬度显著提高，脆性增大，所以淬火后一般须经回火处理。

常用的淬火方法是单液淬火，即将加热后的工件投入冷却介质中冷却至室温，操作方法简单，一般碳钢在水中冷却，合金钢在油中冷却。有时也采用双液淬火，即加热后的工件先放入水中快速冷却到300~C左右，再从水中取出转入油中冷却，可提高：[件的强度和硬度，又可减少内应力，主要用于为保证高硬度必须淬火而用水冷却又易变形再裂的工件。

(三)回火

回火是将淬火后的工件重新加热到某一温度，保温一段时间，然后再冷却到室温的热处理操作方法，其目的主要是：(1)降低脆性，消除或减少内应力。(2)调整工件硬度，提高韧性和塑性，调整和改善钢的性能，获得所需的机械性能。(3)稳定工件组织和尺寸。

根据钢件的不同性能要求，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。

(1)低温回火：回火温度150～250~C，目的是在保护淬火硬度和高耐磨性的情况下，适当提高韧性，消除内应力，一般用于碳钢、模具钢、量具钢等。

(2)中温回火：回火温度350 500~C，目的是获得高的弹性极限和足够的强度和硬度，保持一定的韧性，主要用于弹簧的处理。

(3)高温回火：回火温度500-650~C，目的是为了得到强度、塑性、韧性都较好的综合机械性能。习惯上将淬火和高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是在交变负荷下工作的连杆、齿轮、轴类等。

(四)表面淬火

表面淬火是对在扭转、弯曲等交变负荷作用下的零部件进行的一种热处理方式，对其表面进行淬火，使其表面具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限，而心部仍保持足够的塑性和韧性。故表面淬火是对零件表面机械性能强化的一种热处理。表面淬火包括表面加热淬火(用乙炔一氧气火焰进行加热)和感应加热淬火。

(五)表面化学热处理

表面化学热处理是将工件置于一定介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗人工件表面，改变表层的化学组织和成分，使其表面具有某些特殊的机械或物理化学性能的一种热处理工艺，主要有渗碳、渗氮和碳氮共渗等，表面化学热处理能提高零件表面的硬度和强度，增强耐磨性，内部仍保持良好的韧性。

五、金属的硬度

硬度通常指金属材料抵抗外物压人而引起塑性变形的能力。硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越大，产生塑性变形越困难。对机器零件而言，其工作条件不同，常要求其具有一定的硬度，以保证其有足够的强度、耐磨性和使用寿命，因此硬度是金属材料重要的机械性能指标之一。

硬度的表示方法很多，应用较多的是布氏硬度和洛氏硬度。

(一)布氏硬度

布氏硬度的试验方法是用一个直径为0的钢球作压头，在规定载荷户的作用下压人被测金属的表面保持一定时间，如图1-3—1所示，卸去载荷，测量钢球在被测金属表面的压痕

直径，据此计…算出压痕球面积5，计算出压痕单位面积上所承受的平均压力尸，即为硬度的数值，如压力值户为200，表示该金属硬度值为200，标记为HB200。

布氏硬度试验因压痕面积较大，能反映被测金属材料的平均硬度，试验结果较精确，但若被测金属过硬，超过HB450，N1J易损伤压头而影响试验结果的准确性，所以对硬度超过HB450的试样不采用布氏硬度表示，而改用洛氏硬度。

(二)洛氏硬度

洛氏硬度试验法是用一锥顶角为1200的金刚石锥体或一定直径(φ1．588mm)的淬火钢球作压头，在规定载荷的作用下压入被测金属的表面，根据压头在金属表面所形成的压痕深度来确定其硬度值，如图1—3-2所示。表1-3—1为常用的三种洛氏硬度试验规范。

金属材料及热处理 1-2作业答案

《金属材料及热处理1-2》作业答案 作业一 一、测量金属硬度常用的试验方法有哪些？并指出各自的优缺点？并回答下列问题：下列零件选择哪种硬度法来检查其硬度比较合适？ （1）库存钢材；（2）硬质合金刀头；（3）锻件。 答：测量金属硬度常用的试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。布氏硬度的优点是压痕面积大，不受微小不均匀硬度的影响，试验数据稳定，重复性能好，但是，由于压痕面积大，又不适合成品零件和薄壁器件的硬度试验。洛氏硬度测定操作迅速、简便，压痕面积小，适用于成品检验，硬度范围广，由于接触面积小，当硬度不均匀时，数据波动较大，需多打几个点取平均值。维氏硬度试验的压痕是正方形，轮廓清晰，对角线测量准确，因此维氏硬度试验是常用硬度试验方法中精度最高的，同时它的重复性好，这一点比布氏硬度优越，维氏硬度测量范围宽，可以从几个到三千个维氏硬度单位都可以测量，以及可以测量薄的零件，维氏硬度最大的优点是测量值与所加载荷无关。维氏硬度试验效率低，要求较高的试验技术，对于试样表面的光洁度要求较高，操作麻烦费时，通常在实验室使用较多。 （1）库存钢材，由于牌号多，种类多，所以硬度值会分布在一个比较大的范围，用洛氏硬度较为合适； （2）硬质合金刀头，该材料硬度值高，一般洛氏硬度测量范围偏小，用维氏硬度较为合适，有时也用洛氏硬度HRA测试； （3）锻件，由于锻件组织粗大，强度硬度偏低，用布氏硬度较为合适。二、测量硬度时，为什么要求两个压痕之间有一定的距离？如果两点距离太近，会对硬度有何影响？ 答：测量硬度时，为了排除材料硬度不均匀性的影响以及第一次测试部位及附近发生了变形的影响，两个压痕之间应有一定的距离。如果两点距离太近，第一次测试后发生变形的部位的硬度会高于原硬度，即发生加工硬化现象。 三、可否通过增加零件的尺寸来提高其弹性模量，为什么？ 答：弹性模量主要取决于材料内部原子间的作用力，如材料的晶格类型、原子间距，其它工艺及尺寸对其影响极小，所以不能通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。

金属材料及热处理

本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下： 一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题) 1. 将钢加热到临界温度以上或其它一定温度，保温一定时问，然后缓慢地冷却到室温，这一热处理工艺称为（）。 ??(D)?退火 2. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（）。 ??(A)?高淬透性钢 3. 贝氏体是钢经（）处理后获得的组织。 ??(A)?等温淬火 4. 钢的回火处理是在（）。 ??(C)?淬火后进行 5. 零件渗碳后，一般需经过（）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。 ??(A)?低温回火 6. 钢经表面淬火后，将获得（）。 ??(D)?一定深度的马氏体 7. 淬硬性好的钢必须具备（）。 ??(B)?高的含碳量 8. 完全退火主要适用于（）。 ??(A)?亚共析钢 9. （）主要用于各种弹簧淬火后的处理。 ??(B)?中温回火

10. T10在锻后缓冷，随即又采用正火处理的目的是（）。 ??(B)?碎化网状的二次渗碳体，为球化退火作组织准备 11. 扩散退火的主要目的是（）。 ??(A)?消除和改善晶内偏析 12. 若合金元素能使过冷奥氏体冷却C曲线右移，钢的淬透性将（）。 ??(B)?提高 13. 机械制造中，T10钢常用来制造（）。 ??(B)?刀具 14. 合金渗碳钢中的（）合金元素可起到细化晶粒的作用。 ??(B)?Ti 15. （）热轧空冷即可使用。 ??(D)?低合金高强度钢 二、判断题(判断正误，共10道小题) 16.?珠光体是由铁素体和渗碳体组成的。（） 正确答案：说法正确 17.?亚共析钢室温下的平衡组织是铁素体和珠光体。（） 正确答案：说法正确 18.?亚共析钢室温下的平衡组织是铁素体和珠光体。（） 正确答案：说法正确 19.?过共析钢室温下的平衡组织是奥氏体和一次渗碳体。（） 正确答案：说法错误 20.?白口铸铁很硬但几乎无塑性。（） 正确答案：说法正确 21.?室温平衡状态的铁碳二元合金都是由F、Fe3C 两个基本相组成，含碳量不同，只是这两个相的数量、形态和分布不同而已。（）

《金属材料与热处理》课程教学大纲

《金属材料与热处理》课程教学大纲 一、课程性质、目的和任务 属材料与热处理是一门技术基础课。其要紧内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。 二、教学差不多要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的差不多知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列差不多要求： (1)了解金属学的差不多知识。 (2)掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 (3)了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 (4)了解热处理的一般原理及其工艺。 (5)了解热处理工艺在实际生产中的应用。 三、教学内容及要求 绪论 教学要求： 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的差不多内容。 教学内容： 1、学习金属材料与热处理的目的 2、金属材料与热处理的差不多内容 3、金属材料与热处理的进展史

4、金属材料在工农业生产中的应用 教学建议： 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的进展前景。 第一章金属的性能 教学要求： 1、掌握金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳等概念及各力学性能的衡量指标。 2、了解金属的工艺性能。 教学内容： §1—1 金属的力学性能 一、强度 二、塑性 三、硬度 四、冲击韧性 五、疲劳强度 §1-2金属的工艺性能 一、铸造性能 二、锻造性能 三、焊接性能 四、切削加工性能

第二章金属的结构与结晶 教学要求： 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学内容： §2-1 金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 §2—2纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的阻碍 ＊四、金属晶体结构的缺陷 §2—3 金属的同素异构转变 教学建议： 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。 ＊第三章金属的塑性变形与再结晶 教学要求： 1、了解金属塑性变形的差不多原理。

金属材料与热处理(含答案)

《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。 1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（）

第六章金属材料及热处理复习进程

第六章金属材料及热 处理

第六章答案 1．用 45 钢制造机床齿轮，其工艺路线为：锻造—正火—粗加工一调 质一精加工—高频感应加热表面淬火一低温回火—磨加工。说明各热处理 工序的目的及使用状态下的组织。 答：锻造后的 45 钢硬度较高，不利于切削加工，正火后将其硬度控制 在 160-230HBS 范围内，提高切削加工性能。组织状态是索氏体。粗加工后， 调质处理整个提高了 45 钢强度、硬度、塑性和韧性，组织状态是回火索氏 体。高频感应加热表面淬火是要提高 45 钢表面硬度的同时，保持心部良好 的塑性和韧性。低温回火的组织状态是回火马氏体，回火马氏体既保持了 45 钢的高硬度、高强度和良好的耐磨性，又适当提高了韧性。2．常用的合金元素有哪些？其中非碳化物形成元素有一一一：碳化物 形成元素有一一一；扩大 A 区元素有——；缩小 A 区元素在一一。

答：常用的合金元素有：锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛、镍、硅、 铝、钴、镍、氮等。其中非碳化物形成元素有：镍、硅、铝、钴等；化物 形成元素有：锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等；扩大 A 区元素有：镍、 锰、碳、氮等；小 A 区元素有：铬、铝、硅、钨等。 3．用 W18Cr4V 钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热 加工工序的目的，使用状态下的显微组织是什么？为什么淬火温度高达 1280℃？淬火后为什么要经过三次 560℃回火？能否用一次长时间回火代 替？ 答：工艺路线: 锻造十球化退火→切削加工→淬火+多次 560℃回火→喷砂→磨削加工→成品 热处理工艺： 球化退火:高速钢在锻后进行球化退火，以降低硬度，消除锻造应力， 便于切削加工，并为淬火做好组织准备。球化退火后的组织为球状珠光体。

《金属材料与热处理》课程标准

《金属材料与热处理》课程标准 一、课程性质、定位与设计思路 （一）课程性质 本课程是机械制造及自动化专业高职学生的一门必修专业基础课，讲授金属材料与热处理相关理论知识的专业课。主要内容包括：金属材料的分类，金属材料的结构，金属材料的性能测试，铁碳合金组织，金属材料的常规热处理，金属材料的表面热处理，金属材料的工程选用等。使学生初步认识材料的性能、了解晶体结构、掌握铁碳合金相图、掌握常用材料的牌号及其用途，并能够合理选择热处理方法。 （二）课程定位 通过本课程的学习，学生具有处理简单的金属材料与热处理力学性能测试和硬度性能测试的能力，具有分析金属的晶体结构、二元合金相图和铁碳合金相图的基本能力，具有初步的钢热处理知识，并应用钢热处理知识完成钢的热处理能力，具有鉴别金属材料与的能力，具有选择热处理方式的能力，具有选择机械工程常用材料的能力。同时通过对典型机械材料的分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。 （三）课程设计思路

本课程是根据高职教育机械设计及制造专业人才培养目标，通过素质教育、金属材料与热处理知识提升、技能操作以及策略的制定与应用，充分体现素质、知识、能力“三位一体”的要求。本课程应用项目任务驱动和项目问题引入来激发学生的学习动机和兴趣，遵循以“校企合作，工学结合”的教学理念设计课程。 1.主要结构 课程教学内容根据高职学生对金属材料理论知识和应用能力的要求，精简学科理论知识，突出理论与实际的“前因后果”关系，按照“感性认识→理性认识→综合利用”对教学内容进行序化，使学生由浅入深，从具备金属材料的基本概念和初步鉴别能力，到掌握金属材料的本质和具备显微鉴别能力，再到具备金属材料及热处理的工程应用能力。 2.课程设计理念 （1）贴近生产岗位。本标准以企业需求为基本依据，加强实践性教学，以满足企业岗位对高技能人才的需求作为课程教学的出发点，使本书内容与相关岗位对从业人员的要求 相衔接。 （2）借鉴国内外先进职业教育教学模式，突出项目教学。 （3）工学结合。培养理论联系实际，学以致用，在“做中学”的优良学风。突出实践，立足于实际运用。 （4）充分应用多媒体教学的优势，很多的知识以图、表、视频、动画等方式进行展现。 （5）实施项目教学，项目制作课题的考评标准具体明确，直观实用，可操作性强。 （6）突出高职教育特点，重视实践教学环节，培养学生的创新能力和实践能力。 （四）本课程对应的职业岗位标准 本课程的学习内容，与机械加工类的职业岗位的要求是相符的，如：中高级

《金属材料及热处理》课程教学大纲

《金属材料及热处理》教学大纲 Metallic Materials and Heat Treatment 总学时：48理论课学时：42实验课学时：6 一、课程的性质 本课程是材料成型及控制工程专业（金属）的一门主干课，也是该专业方向一门重要的专业领域课。本课程的内容包括：金属材料合金化的基本理论，合金元素对材料性能的影响，工业生产中典型零件热处理工艺分析，碳钢和合金钢、铸铁以及有色金属材料的成分、组织结构、性能及应用，金属材料的设计与选材方法等。目的是使学生掌握提高材料性能的基础理论、方法和工艺，能够根据零件的服役条件和性能要求正确地选择材料，合理制定工艺，为以后从事材料的研究和使用奠定理论基础，并了解当前金属材料及其热处理领域的新技术、新工艺、新进展。 二、课程的目的与教学基本要求 本课程的目的是使学生掌握金属材料的合金化基础理论；熟悉碳钢、合金钢、铸铁及有色金属等金属材料的成分、性能和应用；了解金属材料设计理论和合理选材的思路。教学基本要求使学生掌握金属材料的基本理论知识，了解该方面发展的最新动态，熟悉常用金属材料成分－热处理工艺－组织－性能－应用之间关系的一般规律，对常用金属材料及其应用有全面认识，具有合理选用工程材料的基本能力。 三、课程适用专业 材料成型及控制工程（金属） 四、先修课程 材料科学基础 五、课程的教学内容、要求与学时分配 1．理论教学部分： 教学的重点是金属材料合金化的基本理论，热处理工艺对材料性能的影响，碳钢和合金钢、铸铁以及有色金属材料的成分、组织结构、性能及其应用，金属材料的设计与选材方法等。教学的难点是如何使学生将熟悉和掌握金属材料的成分－热处理工艺－组织－性能－应用之间关系的一般规律，对常用金属材料及其应用有全面认识。要求学生掌握提高材料性能的基础理论、方法和工艺，能够根据零件的服役条件和性能要求正确地选择材料，合理制定工艺，为以后从事材料的研究和使用奠定理论基础。 具体课程教学内容如下：

金属材料与热处理课后习题答案

第1章金属的结构与结晶 一、填空： 1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。一般固态金属都属于。 2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。 3、常见的金属晶格类型有、和三种。铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。 4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和 等。晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。 5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。 6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。 7、与之差称为过冷度。过冷度的大小与有关， 越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。 8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。 9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。 10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为

同素异构转变。 二、判断： 1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。（） 2、非晶体具有各向同性的特点。（） 3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。（） 4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。（） 5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。（） 6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。（） 7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。（） 8、单晶体具有各向异性的特点。（） 9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。（） 10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（） 11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。（） 三、选择 1、α—Fe是具有（）晶格的铁。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为 （）晶格。A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。

《金属材料与热处理》课程标准

《金属材料与热处理》课程标准 （一）课程的性质 本课程是中职教学课程中一门与生产实践联系比较密切的课程，是机械专业学生学习各专业工艺学与生产实习课的基础。通过这门课程的学习不仅可以帮助学生掌握常用钢材料的成分、组织、性能及热处理工艺间的相互关系，同时可以培养学生正确选择和合理使用材料、制定和掌握热处理工艺规范等多方面的能力。（小四号楷体，下同） （二）课程教学目标和基本要求 知识目标： （1）具有本专业必需的文化基础知识、工程技术必需的基础理论知识； （2）掌握使用计算机从事本专业工作的知识； （3）具有从事本专业所必备的英语知识； （4）掌握金属材料的冷热加工、材料分析和检测以及金属材料普通热处理、表面处理等生产工艺的基本知识； （5）掌握热处理设备的使用与保养的专门知识。 能力目标： （1）具备较强的自学能力； （2）具备使用计算机从事本专业工作的能力； （3）具备对金属材料进行合理冷热加工、正确选择、合理使用金属材料以及质量控制与实验分析的初步能力，具有熟练进行相关零件的热处理 及表面处理操作的能力； （4）具备使用和保养热处理设备的能力； （5）初步具备热处理、表面处理类产品生产管理、质量管理、市场营销的能力。 综合素质： （1）思想道德素质：具有正确的人生观、价值观和良好的职业操守； （2）文化素质：文化基础知识扎实，具有良好的文化素养和人文素质； （3）身心素质：具有健康的体魄和心理状态； （4）业务素质：具有本专业基础理论和应用实践的能力，具有继续学习和再提高的能力，具有开拓意识和创新精神。 （三）课程的重点和难点 本课程的讲授为一个学期，分为《金属的性能》、《金属学的基础知识》、《钢的热处理》和《常用金属材料》四部分。本课程重点是金属学的基础知识；掌握好这部分的基础知识可以起到承前启后、画龙点睛的作用；难点是铁碳合金相图的识读与应用。

《金属学与热处理》(第二版)课后习题答案2

第一章习题 1.作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向 3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=b≠c，c=2/3a。今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。 解：设X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a，取截距的倒数，分别为1/5a，1/2a，1/2a 化为最小简单整数分别为2,5,5 故该晶面的晶面指数为（2 5 5） 4.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面 解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/2，（1 1 1）面间距为√3a/3 三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0） 7.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633 证明：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如图所示 则OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a 因△ABC是等边三角形，所以有OC=2/3CE

由于(BC)2=(CE)2+(BE)2 则 有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2，即 因此c/a=√8/3=1.633 8.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R 解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a 面心立方原子半径R=√2a/4，则a=4R/√2，代入上式有 R=0.146X4R/√2=0.414R 9.a）设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。b）经X射线测定，在912℃时γ-Fe的晶格常数为0.3633nm，α-Fe的晶格常数为0.2892nm，当由γ-Fe转化为α-Fe时，求其体积膨胀，并与a）比较，说明其差别的原因。 解：a）令面心立方晶格与体心立方晶格的体积及晶格常数分别为V面、V 踢与a面、a体，钢球的半径为r，由晶体结构可知， 对于面心晶胞有4r=√2a面，a面=2√2/2r，V面=（a面）3=（2√2r）3 对于体心晶胞有4r=√3a体，a体=4√3/3r，V体=（a体）3=（4√3/3r）3 则由面心立方晶胞转变为体心立方晶胞的体积膨胀△V为 △V=2×V体-V面=2.01r3 B）按照晶格常数计算实际转变体积膨胀△V 实 ，有 △V 实=2△V 体 -V面=2x(0.2892)3-(0.3633)3=0.000425nm3 实际体积膨胀小于理论体积膨胀的原因在于由γ-Fe转化为α-Fe时,Fe原子的半径发生了变化，原子半径减小了。 10.已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm，求1cm3中铁和铜的原子数。 解：室温下Fe为体心立方晶体结构，一个晶胞中含2个Fe原子，Cu为面心立方晶体结构，一个晶胞中含有4个Cu原子 1cm3=1021nm3 令1cm3中含Fe的原子数为N Fe，含Cu的原子数为N Cu，室温下一个Fe 的晶胞题解为V Fe，一个Cu晶胞的体积为V Cu，则 N Fe=1021/V Fe=1021/(0.286)3=3.5x1018 N Cu=1021/V Cu=1021/(0.3607)3=2.8X1018 11.一个位错环能不能各个部分都是螺型位错或者刃型位错，试说明之。 解：不能，看混合型位错 13.试计算{110}晶面的原子密度和[111]晶向原子密度。 解：以体心立方{110}晶面为例 {110}晶面的面积S=a x √2a {110}晶面上计算面积S内的原子数N=2 则{110}晶面的原子密度为ρ=N/S= √2a-2 [111]晶向的原子密度ρ=2/√3a

金属材料与热处理课程标准

《金属材料与热处理》课程教学标准 课程名称：金属材料与热处理 适用专业： 1.前言 1.1课程性质 《金属材料与热处理》课程是数控专业必修的技术基础课。该课程理论性较强，新概念较多，同时又与生产实际有着密切联系。该课程主要讲授金属材料典型组织、结构的基本概念，金属材料的成分、组织结构变化对性能的影响，热处理的基本类型及简单热处理工艺的制定，合金钢种类、牌号、热处理特点及应用，为学生从事机械设计、制造及相关的工作打下基础。 1.2设计思路 以“项目为主线，任务为主题”，采用“项目导向、任务驱动”相结合的教学模式，实现教、学、做、练一体化。为加强学生创造思维和工程技术素质的培养，根据学生个性特点与发展的需要，本门课程建议采用讲课、自学、习题课、辅导课、报告会等多种形式组织教学。本门课程可灵活采用全班学习、分组学习等学习形式，也可以组建课外兴趣小组进行知识拓展学习。 教师要认真研究学生特点，针对学生实际情况，结合教学内容，多种教学方法手段综合运用。在教学方法上，将项目任务引入课程，将理论讲授包含在项目训练中，使学生在实践中掌握理论、学习知识，将生产中的新工艺、新方法、新技术引入课堂。采用项目式、启发式、互动式、案例式等教学方法，提高学生的学习兴趣。在教学手段上，充分利用现代多媒体电子教学，视频教学、实物教学、现场教学、网络教学等将现代科学技术充分应用于教学改革之中。 2.课程目标 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： ●了解金属学的基本知识 ●掌握常用金属材料的牌号、性能及用途

第四章 金属材料和热处理基本知识(答案)

第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分：学习内容 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？ 答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13，退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢

常用金属材料及热处理

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铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢，加热温度为＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。（2）保温时间的确定淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。表1碳钢在箱式电炉中加热时间的确定加热圆柱形工件形状方形板形温度(℃)分钟/每毫米直径70080090010001.51.00.80.4保温时间分钟/每毫米厚度2.21.51.20.6分钟/每毫米厚度321.60.8（3）冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应力，防止变形和开裂。为此，可根据c曲线图（如图2所示），使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650～550℃）进行快冷（即与c曲线的“鼻尖”相切），而在较低温度（300～100℃）时冷却速度则尽可能小些。为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法（如双液淬火、分级淬火等).不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。各种冷却介质的特性见表2.表2几种常用淬火介质的冷却能力在下列温度范围内的冷却速度（℃/秒）冷却介质650～550℃18℃的水50℃的水10％nacl 水溶液（18℃）10％naoh水溶液（18℃）10％naoh水溶液（18℃）蒸馏水（50℃）硝酸盐（200℃）菜籽油（50℃）矿务机油（50℃）6001001100120XX0025035020XX50300～

《金属材料与热处理》教学大纲.doc

《金属材料与热处理》教学大纲 一、说明 1、课程的性质和内容 金属材料与热处理是一门技术基础课。其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。 2、课程的任务和要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理 论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求: （1）了解金属学的基本知识。 （2）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 （3）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 （4）了解热处理的一般原理及其工艺。 （5）了解热处理工艺在实际生产中的应用。 3、教学中应注意的问题 （1）认真贯彻理论联系实际的原则，注重学生素质的全面提高。 （2）在组织教学时，应根据所学工种，结合实际生产，选择不同的学习内容，有“*”的为选学内容。 （3）加强实验和参观，增强感性认识和动手能力。 （4）有条件的可辅以电化教学，是教学直观而生动。 二、教学要求、内容、建议及学时分配。（总学时80课时，开课时间为：高 一上期） 绪论总学时1 教学要求 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的基本内容。 教学内容

1、学习金属材料与热处理的目的。 2、金属材料与热处理的基木内容。 3、金属材料与热处理的发展史。 4、金属材料在工农业生产中的应用。 教学建议 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的发展前景。 第一章金属的结构与结晶总学时2 教学要求 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学内容 §1-1金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 § 1-2纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的影响 四、金属晶体缺陷 § 1-3金属的同素异构转变 教学建议 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。

金属材料及热处理2

本次作业是本门课程本学期的第2次作业，注释如下： 一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题) 1. 二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（）。 (D) 三相共存 2. 实际金属结晶时，通过控制晶核形成率N和成长率G的比值来控制晶粒的大小，在下列（）情况下获得粗大的晶粒： (B) N/G很小时 3. 常温铁素体是碳溶解在（）中所形成的间隙固溶体。 (A) α-Fe 4. （）属于冶金缺陷。 (D) 缩孔 5. 铁素体的机械性能特点是（） (C) 高塑性、低强度 6. 共晶成分的铁碳合金发生共晶反应时，其反应式为( )。 (C) L A+Fe3C 7. （）为共晶体。 (A) 莱氏体 8. 在Fe-Fe3C相图中，Acm线也称为（）。 (D) 固溶度线 9. 下列铁碳合金在室温平衡状态，（）成分的强度最高。 (B) 0.8％ 10. 铸铁的含碳量一般为（）。 (C) 2.11～6.69% 11. 钢的含碳量一般为（）。 (A) 0.0218～2.11% 12. 脆性相以（）析出的危害最大。 (A) 网状

13. 热处理能使钢的性能发生变化，其根本原因是（）。 (A) 铁有同素异构转变 14. 比较以下（）的强度最高。 (D) S 15. 钢经调质处理后获得的组织是( )。 (C) 回火索氏体 二、不定项选择题(有不定个选项正确，共10道小题) 16. 渗碳体的机械性能特点是（）[不选全或者选错，不算完成] (C) 高硬度 (D) 高脆性 17. （）是碳溶解在Fe中形成的间隙固溶体。[不选全或者选错，不算完成] (A) 铁素体 (B) 奥氏体 18. 马氏体组织有（）形态。[不选全或者选错，不算完成] (C) 板条状 (D) 针状 19. 铸铁的力学性能可取决于（）。[不选全或者选错，不算完成] (A) 基体组织 (B) 石墨的形态 (C) 变质处理 (D) 石墨化程度 20. 大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有（）。[不选全或者选错，不算完成] (B) Ti (D) V 21. 含有合金元素（）较多的钢可能是本质粗晶钢。[不选全或者选错，不算完成] (A) Mn (C) P

金属材料及热处理教学计划

金属热处理工培训计划 1.培训目标 1.1总体目标 培养中级技术工人所必须的一门技术基础课。其内容包括金属的机械性能、金属学的基础知识及金属材料等部分。并达到一定熟练程度。 1.2理论知识培训目标 (1)本课程的任务是使学生掌握金属材料和热处理的基础知 识，为学习各门专业工艺学课及今后从事生产技术工作打下必要的基础。 (2) 通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求： ①基本掌握常用金属材料的牌号，成分，性能及应用范围。 ②了解金属材料的内部结构，以及成分，组织和性能三者之间的一般关系。 ③懂得金属材料热处理的一般原理。 ④明确热处理的目的，了解热处理的方法及实际应用。 1.3操作技能培训目标 ①会评价工程材料力学性能指标。 ②运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； ③能为工程零件及结构正确选材； ④能为工件制定的热处理工艺参数。 2.教学要求 2.1理论知识要求

2.1.1职业道德 2.1.2会评价工程材料力学性能指标。 2.1.3运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； 2.1.4能为工程零件及结构正确选材； 2.1.5能为工件制定的热处理工艺参数。 2.1.6热处理工艺管理知识。 2.1.7热处理各种淬火介质的冷却性能知识。 2.1.8热处理辅助设备、控温仪表知识。 2.1.9.热处理质量检验及校正知识。 2.2操作技能要求工装制作基础知识 (1)识图及绘图。 (2)钳工操作一般知识。 电工知识 (1)通用设备常用电器的种类及用途。 (2)电气传动及控制原理基础知识。 (3)安全用电知识。 安全文明生产与环境保护知识 (1)现场文明生产要求。 (2)安全操作与劳动保护知识。 (3)环境保护知识。 质量管理知识

金属材料及热处理第六版习题册答案解析

金属材料与热处理习题册答案 绪论 一、填空题 1、成分、组织、热处理、性能之间。 2、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、 人工合成材料时代。3、成分、热处理、性能、性能。 二、选择题： 1、A 2、B 3、C 三、简答题 1、掌握金属材料与热处理的相关知识对机械加工有什么现实意义？ 答：机械工人所使用的工具、刀夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理后相关知识，对我们工作中正确合理地使用这些工具，根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺必能的方法都具有非常的现实意义。 2、如何学好《金属材料与热热处理》这门课程？ 答：在学习过程中，只要认真掌握重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际，认真完成作业和实验等教学环节，是完全可以学好这门课程的。 第一章金属的结构和结晶 1-1金属的晶体结构 一、填空题 1、非晶体晶体晶体 2、体心立方面心立方密排立方体心立方面心立方密排立方 3、晶体缺陷点缺陷面缺陷 二、判断题 1、√ 2、√ 3、× 4、√ 三、选择题 1、A 2、C 3、C 四、名词解释 1、晶格与晶胞：P5 答：将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们连接起来，这样就形成了一个能反映原子排列规律的空间格架，称为晶格；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。 3、单晶体与多晶体 答：只由一个晶粒组成称为单晶格，多晶格是由很多大小，外形和晶格排列方向均不相同的小晶格组成的。 五、简答题书P6 □ 1-2纯金属的结晶 一、填空题

金属材料与热处理试题及答案

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 8、钢在加热时，判断过热现象的依据是（B ）。 A 表面氧化 B 奥氏体晶界发生氧化或融化 C 奥氏体晶粒粗大D、晶格发生畸形 9、火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火相比（ D ）。 A 效率更高 B 淬硬层深度更容易控制C工艺过程简单D设备简单

(完整版)金属材料及热处理基础习题精选(带答案)

金属材料及热处理复习题 一、判断题（填在题后的括号内。对的“√”，错的“×”） 1、弹性变形和塑性变形都能引起零件和工具的外形和尺寸的改变，都是工程技术上所不允许的。（×） 2、碳素钢随含碳量的增加，其塑性、韧性将升高。（×） 3、硬度愈低，金属的切削加工性能愈好。（×） 4、钢中含碳量的多少不仅会影响到钢的机械性能，而且会影响到钢的工艺性能。（√） 5、表面热处理都是通过改变钢材表面的化学成分而改变表面性能的。 （×） 6、高速钢由于具有极高的硬度而可以进行高速切削。（×） 7、由于铸铁含碳量比钢高，所以硬度都比钢高。（×） 8、低碳钢为了改善组织结构和机械性能，改善切削加工性，常用正火代替退火。（√） 9、工具钢的硬度、耐磨性高，则红硬性也一定很好。（×） 10、发蓝的主要目的是提高零件表面的强度和硬度，其次还能提高抗蚀能力。（×） 二、填空题 1、金属材料的性能，主要可分为使用性能和工艺性能两个方面。 2、高碳钢、中碳钢、低碳钢是按含碳量的高低划分，其含碳量＞0.60% 为高碳钢，含碳量为0.25～0.60%为中碳钢，含碳量＜0.25%为低碳钢。 3、淬火的主要目的是提高钢的硬度和耐磨性。 4、按用途，合金钢可以分为合金结构钢、合金工具钢和特殊合金钢。 5、调质处理就是将钢淬火后，再经高温回火的一种工艺方法。 6、铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。

7、合金结构钢的编号原则是采用“二位数字+化学元素符号+数字”的方法。 8、金属铸造性能的好坏主要取决于金属的流动性和收缩性的大小。 9、常用的化学热处理方法有渗碳和氮化。 10、常用的硬质合金分类牌号中“YG”表示钨钴类硬质合金，“YT”表示钨钴钛类硬质合金。 11、根据加入元素量的不同。钢合金分为低合金钢、中合金钢和高合金钢三大类。在机械制造业中，应用较广的是中合金钢。 12、铝合金按加入元素的含量多少和工艺特点不同，可分为形变铝合金和铸造铝合金两类。 13、以下牌号是表示什么材料： 45表示平均C%为0.45%的优质碳素结构钢， T8表示平均C%≈0.8%的优质碳素工具钢， QT42-10表示最低抗拉强度为42N/mm2,最低延伸率为10%的球墨铸铁， H62表示Cu%≈62%的普通黄铜， W18Cr4V表示含W约为18%，含Cr约为4%，含V小于1.5%的高速钢。三、选择题（在每组答案里面只有一个正确的，请将正确答案的序号填在 题内的空格处） 1、金属的使用性能常包括 b 性能 c 性能和 d 性能等。 a.加工性 b.物理 c.化学 d.机械 2、形状复杂、机械性能要求较高，而且难以用压力加工方法成形的机架、箱体等零件，应采用 d 来制造。 a.碳素工具钢 b.碳素结构钢 c.易切削钢 d.工程用铸钢 3、工件在回火时，回火温度愈高，其回火后的硬度 b a.愈高 b.愈低 c.不变 d.不确定 4、9SiCr是合金 b 钢。C%约为 c %