工程材料以及热处理复习资料

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。（╳）

改正：对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其耐蚀性。

29、弹簧钢的最终热处理应是淬火+低温回火。（╳）

改正：弹簧钢的最终热处理应是淬火+中温回火。

30、凡单相固溶体均能进行形变强化。（√）

31、陶瓷组织中的气相能起到一定的强化作用。（╳）

改正：陶瓷组织中的气相降低了陶瓷的强度，是造成裂纹的根源。

32、热塑性塑料一般具有链状或支链状分子结构。（√）

33、凡间隙固溶体必是有限固溶体。（√）

34、珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越差。（╳）改正：珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越好。35、钢的临界冷却速度Vk越大，则其淬透性越好。（╳）

改正：钢的临界冷却速度Vk越低，则其淬透性越好。

36、过共析钢的正常淬火一般均为不完全淬火。（√）

37、工件经渗碳处理后，随后应进行淬火及低温回火。（√）

38、金属是多晶体，因而绝对不可以产生各向异性。（√）

39、凡能使钢的C曲线右移的合金元素均能增加钢的淬透性。（√）

40、感应加热表面淬火的淬硬深度与该钢的淬透性没有关系。（√）

41、陶瓷组织中的气相完全是一种缺陷相。

42、金属凝固时，过冷度越大，晶体长大速度越大，因而其晶粒粗大。（╳）

改正：金属凝固时，过冷度越大，晶体长大速度越大，因而其晶粒细化。

43、钢的淬透性与其实际冷却速度无关。（╳）

改正：钢的淬透性与其实际冷却速度有关。

44、亚共析钢的正常淬火一般为不完全淬火。（√）

45、碳钢淬火后回火时一般不会出现高温回火脆性。（√）

46、工件经氮化处理后不能再进行淬火。（√）

47、对灰铸铁不能进行强化热处理。（╳）

改正：对灰铸铁能进行强化热处理。

48、过共析钢经正常淬火后，马氏体的含碳量小于钢的含碳量。（√）

49、凡能使钢的临界冷却速度增大的合金元素均能减小钢的淬透性。（√）

50、高速钢淬火后经回火可进一步提高其硬度。（√）

51、马氏体的强度和硬度总是大于珠光体的。（╳）

改正：马氏体的硬度是大于珠光体的，而强度比珠光体的差。52、纯铁在室温下的晶体结构为面心立方晶格。（╳）

改正：纯铁在室温下的晶体结构为体心立方晶格。

53、马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。（╳）

改正：马氏体的硬度主要取决于其含碳量。

54、等温淬火的目的是为了获得下贝氏体组织。（√）

55、对普通低合金钢件进行淬火强化效果不显著。（√）

56、高锰钢的性能特点是硬度高，脆性大。（╳）

改正：高锰钢的性能特点是良好的韧性和耐磨性。

57、马氏体是碳溶入γ-Fe中形成的过饱和固溶体。（╳）

改正：马氏体是碳溶入α-Fe中形成的过饱和固溶体。

58、间隙固溶体的溶质原子直径小，其强化效果远比置换固溶体差。（√）

59、硬铝合金经固溶处理后，强度明显提高。（√）

60、钢经热处理后，其组织和性能必然会改变。（╳）

改正：钢经热处理后，其组织和性能不一定会改变。61、纯金属都是在恒温下结晶的。（√）

62、所谓白口铸铁是指碳全部以石墨形式存在的铸铁。（╳）改正：所谓白口铸铁是指碳主要以渗碳体形式存在的铸铁。63、白口铸铁铁水凝固时不会发生共析转变。（╳）

改正：白口铸铁铁水凝固时会发生共析转变。

64、铸件可用再结晶退火细化晶粒。（√）

65、冷热加工所形成的纤维组织都能使金属出现各向异性。（√）

66、奥氏体的塑性比铁素体的高。（√）

67、马氏体转变是通过切变完成的，而不是通过形核和长大来完成的。（╳）

改正：马氏体转变也是通过形核和长大来完成的，转变机制非常复杂。

68、金属中的固态相变过程，都是晶粒的重新形核和长大过程。（√）

69、位错的滑移可沿晶体中的任意面和任意方向进行。（╳）改正：位错的滑移可沿晶体中一定的晶面和方向进行。

70、对金属进行冷、热加工都会产生加工硬化。（╳）

改正：对金属进行冷加工会产生加工硬化。

71、在共析温度下，奥氏体的最低含碳量是0.77%。（╳）

改正：在共析温度下，奥氏体的最低含碳量是0。

72、亚共析钢经正火后，组织中的珠光体含量高于其退火组织中的。（√）

73、合金的强度和硬度一般都比纯金属高。（√）

74、白口铸铁在室温下的相组成都为铁素体和渗碳体。（√）

75、过共析钢的平衡组织中没有铁素体相。（╳）

改正：过共析钢的平衡组织中有铁素体相。

76、过共析钢用球化处理的方法可消除其网状渗碳体。（√）

77、采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的马氏体。（╳）

改正：采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的贝氏体。

78、形状复杂，机械性能要求不高的零件最好选用球铁制造。（√）

79、可锻铸铁的碳当量一定比灰口铸铁低。（√）

80、铝合金淬火后其晶格类型不会改变。（√）

81、同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好。（√）

82、同一钢材在相同加热条件下，小件比大件的淬透性好。（√）

83、工具钢淬火时，冷却速度越快，则所得组织中的残余奥氏体越多。（╳）

改正：工具钢淬火时，冷却速度越快，则所得组织中的马氏体越多。

84、黄铜的而蚀性比青铜差。（√）

85、对常见铝合金仅进行淬火，强化效果不显著。（√）

86、可锻铸铁只能通过可锻化退火而得到。（╳）

改正：可锻铸铁只能通过石墨化退火而得到。

87、贝氏体转变是非扩散性转变。（╳）

改正：贝氏体转变是一半扩散性转变。

88、马氏体转变是非扩散性转变。（√）

89、金属的晶粒越细小，其强度越高，其塑性越好。（√）

90、位错的滑移是金属进行塑性变形的唯一方式。（╳）

改正：位错的滑移是金属进行塑性变形的主要方式。

91、表面淬火主要用于高碳钢。（╳）

改正：表面淬火主要用于中碳钢、中碳合金钢。

三．选择正确答案

1、为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理（D ）

A、等温退火

B、完全退火

C、球化退火C、正火

2、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（ B ）

A、增大VK

B、增加淬透性

C、减小其淬透性C增大其淬硬性

3、金属的塑性变形主要是通过下列哪种方式进行的（C ）

A、晶粒的相对滑动

B、晶格的扭折

C、位错的滑移

D、位错类型的改变

4、高碳钢淬火后回火时，随回火温度升高其（A ）

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

5、过共析钢的正常淬火加热温度应该选择在（A ）

A、Acl+30—50C

B、Ac3+30—50C

C、Accm+30—50C

D、T再+30—50C

6、常见的齿轮材料20CrMnTi的最终热处理工艺应该是（D ）

A、调质

B、淬火+低温回火

C、渗碳

D、渗碳后淬火+低温回火

7、常见的调质钢大都属于（B ）

A、低碳低合金钢

B、中碳低合金钢

C、高碳低合金钢

D、低碳中合金钢

8、某一中载齿轮决定用45钢制造，其最终热处理采用下列哪种方案为宜（ C ）

A、淬火+低温回火

B、渗碳后淬火+低温回火

C、调质后表面淬火

D、正火

9、某工件采用单相黄铜制造，其强化工艺应该是（C ）

A、时效强化

B、固溶强化

C、形变强化

D、热处理强化

10、在Fe-Fe3C合金中，其平衡组织中含有二次渗碳量最多的合金的含碳量为（ D ）

A、0.0008%

B、0.021%

C、0.77%

D、2.11%

11、在Fe-Fe3C合金的退火组织中，含珠光体量最多的合金的碳含量为（ B ）

A、0.02%

B、0.77%

C、2.11%

D、4.3%

12、下列钢经完全退火后，哪种钢可能会析出网状渗碳体（D ）

A、Q235

B、45

C、60Si2Mn

D、T12

13、下列材料中不宜淬火的是（D ）

A、GCr15

B、W18Cr4V

C、40Cr

D、YT15 14、下列二元合金的恒温转变中，哪个是共析转变（C ）

A、L+α→β

B、L→α+β

C、γ→α+β

D、α+β→γ

15、下列合金钢中，耐蚀性最好的是（D ）

A、20CrMnTi

B、40Cr

B、W18Cr4V D、1Cr18Ni9Ti

16、下列合金中，哪种合金被称为巴氏合金（B ）

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

17、对球墨铸铁进行高温正火的目的是为了得到下列哪种组织（ C ）

A、F+G

B、F+P+G

C、P+G

D、Ld+G

18、为降低低碳冷轧钢板的硬度，宜采用下列哪种工艺（D ）

A、完全退火

B、球化退火

C、再结晶退火

D、等温退火

19、感应加热表面淬火的淬硬深度，主要决定于因素（D ）

A、淬透性

B、冷却速度

C、感应电流的大小

D、感应电流的频率

20、下列材料中耐热性最好的是（C ）

A、GCr15

B、W18Cr4V

C、1Cr18Ni9Ti

D、9SiCr

21、过共析钢的退火组织是（C ）

A、F+Fe3CIII

B、F+P

C、P+Fe3CII

D、P+Fe3CIII

22、下列钢经淬火后硬度最低的是（A ）

A、Q235

B、40Cr

C、GCr15

D、45钢

23、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是（D ）

A强化基体B、提高其韧性

C、消除应力

D、消除碳化物

24、滚动轴承钢GCr15的最终热处理应该是（A ）

A、淬火+低温回火

B、渗碳+淬火+低温回火

C、淬火+中温回火

D、氮化+淬火+低温回火

25、对工件进行分级淬火的目的是（C ）

A、得到下贝氏体

B、减少残余奥氏体量

C、减少工件变形

D、缩短生产周期

26、钢获得下列哪种组织时有最佳的综合机械性能（D ）

A、M+K

B、P+F

C、B下

D、M+P

27、某中等载荷齿轮拟选用45钢制造，其可能的最终热处理工艺应该是（ B ）

A、淬火+低温回火

B、调质+表面淬火

C、渗碳+淬火+低温回火

D、淬火+中温回火

28、为了提高45钢的综合机械性能，应进行（B ）

A、正火

B、调质

C、退火

D、淬火+中温回火29等温退火相对于一般退火工艺而言，更能（A ）

A、减少工件变形

B、消除应力

C、细化晶粒

D、缩短退火周期

30、高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是（B ）

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

31、金属产生时效强化的主要原因是（D ）

A、形成了高密度位错

B、晶格发生畸变

C、晶格类型发生改变

D、析出亚稳定第二相粒子

32、钢中的二次渗碳体是指从（B ）中析出的渗碳体

A、从钢液中析出的

B、从奥氏体中析出的

C、从铁素中析出的

D、从马氏体中析出的

33、碳钢的下列各组织中，哪个是复相组织（A ）

A、珠光体

B、铁素体

C、渗碳体

D、马氏体

34、能够无限互溶的两组元素所构成的二元合金相图必定是（ A ）

A、匀晶相图

B、共晶相图

C、包晶相图

D、共析相图

35、钢件出现下述哪种缺陷时，难以用热处理来消除（B ）

A、晶内偏析

B、纤维组织

C、晶粒粗大

D、网状渗碳体

36、钢的下列组织中热稳定性最差的是（C ）

A、珠光体

B、马氏体

C、回火屈氏体

D、回火索氏体

37、对片状马氏体而言，下列说法哪个是错误的（A ）

A、是位错马氏体

B、是孪晶马氏体

C、是过饱和的a固溶体

D、具有高的强度

38、下列各材料中淬火时最容易产生淬火裂纹的材料是（C ）

A、45钢

B、20CrMnTi

C、16Mn

D、W18Cr14V

39、下列诸因素中，哪个是造成45钢淬火硬度偏低的主要原因（ A ）

A、加强温度低于Ac3

B、加热温度高于AC3

C、保温时间过长

D、冷却速度大于VK

40、亚共晶白口铸铁的退火组织中，不可能有下列中的哪种组织（ C ）

A、二次渗碳体

B、共析渗碳体

C、一次渗碳体

D、共晶渗碳体

41、过共析钢进行下列哪种热处理可能会造成网状渗碳体析出（ A ）

A、完全退火

B、再结晶退火

C、正火

D、去应力退火42、下列指标中，哪个是只决定了钢的成份的性能（D ）

A、淬透性

B、淬硬性

C、淬透层深度

D、VK

43、分级淬火的目的是为了（D ）

A、得到B下

B、增加马氏体的量

C、减少残余奥氏体

D、减少工件变形开裂

44、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（ C ）

A、完全退火

B、等温退火

C、球化退火

D、正火

45、下列诸材料中淬透性最好的是（A ）

A、20CrMnTi

B、40Cr

C、GCr15

D、Q235

46.下列诸材料中热硬性最好的是（C ）

A.T12

B.9SiCr

C.W18Cr4V

D.YG3

47.为降低低碳冷轧钢板的硬度,宜采用下列哪种工艺（C ）

A.完全退火

B.球化退火

C.再结晶退火

D.等温退火

48.下列诸材料被称为低变形钢适合作冷作模具的是（B ）

A.9SiCr

B. CrWMn

C.Cr12MoV

D.5CrMnMo

49.高速钢经最终热处理后的组织应该是（C ）

A.M+K

B.M+A+K

C.M回+A+K

D.S回+A+K

50.白口铸铁件不具有下列哪个性能（A ）

A.高强度

B.高硬度

C.高耐磨性

D.高脆性

51.对球墨铸铁件进行下列哪种热处理可得到铁素体基球铁（ C ）

A.低温正火

B.高温正火

C.高温退火

D.等温退火

52.下列诸铝合金中,不能进行时效强化的是（A ）

A.LF21

B.LY11

C.LC6

D.LD10

53.下列各工程塑料中,进行注射成型比较困难的是（D ）

A.聚氯乙烯

B.ABS塑料

C.聚四氟乙烯

D.氨基塑料

54.40Cr钢的碳含量范围是（C ）

A.约40%

B.约4%

C.约0.4%

D.约0.04%

55.冷加工金属经再结晶退火后,下列说法哪个是错误的?（C ）

A.其晶粒形状会改变

B.其机械性能会发生改变

C.其晶格类型会发生改变

D.其晶粒大小会发生改变

56.对纯金属而言,下列说法哪个是错误的（A ）

A,不会在恒温下结晶 B.不会发生

相变

C.都能进行形变强化

D.都能进行时效强化

57.对过共析钢不能进行下列哪种退火处理（A ）

A.完全退火

B.再结晶退火

C.等温退火

D.去应力退火

58.普通灰口铸铁组织中,不应有下列哪种渗碳体出现?（C ）

A.一次渗碳体

B.二次渗碳体

C.三次渗碳体

D.一次渗碳体和二次渗碳体

59.对亚共析钢进行完全退火,其退火温度应为（D ）

A.低于Ac1温度

B.高于Ac1温度而低于Ac3温度

C.等于Ac3温度

D.Ac3+30至50度

60.T8钢奥氏体化后进行油淬,其组织为（C ）

A.M

B.M+A残

C.M+B下+A残

D.M+T+A残

61.马氏体的硬度主要决定于其（A ）

A.碳含量

B.合金元素含量

C.冷却速度

D.过冷度

62.热锻模的最终热处理工艺应该是（C ）

C.调质

63.下列合金中,铬元素含量最少的是（A ）

A.GCr15

64．下列合金中，含碳量最少的钢是（D ）

D.1Cr18Ni9Ti

65.下列铝合金中，被称为硅铝明的是（A ）

A.ZL102

66.钢的淬透性主要决定于其（C ）

C.冷却速度四.填空题

1.在Fe-Fe3C合金中,含有二次渗碳体最多的合金是含碳为

2.11 %的钢,其二次渗碳体的最大含量为22.64 %.

2.冷变形金属在加热时发生的三个过程依次为回复，再结晶和晶粒长大。

3.对刃具钢的性能要求主要有三个方面,即高的硬度，高耐磨性和高的红硬性。

4.1Cr18Ni9Ti是奥氏体型不锈钢,需采用固溶处理,以获得单相奥氏体,为了阻止(CrFe)23C6沿晶界析出,还应进行稳定化热处理.

5.高速钢锭经锻造退火后的组织为索氏体及粒状碳化物,淬火后的组织为隐针马氏体、粒状碳化物及20%-25%的残余奥氏体,淬火后再经多次回火后的组织为回火马氏体、较多的粒状碳化物及少量残余奥氏体。

6.灰铸铁能否充分石墨化,主要决定于其碳当量和铸后冷却速度,一般而言,碳当量越高,越有利于石墨化,冷却速度越快,越容易形成白口.

7.球墨铸铁件可通过热处理来调整其基本组织，退火热处理能得到F+G基, 调质热处理能得到F+P+G基,而正火能获得P+G基

8.所谓巴氏合金是指锡基和铅基轴承合金

9.线型无定型高聚物在不同温度下表现出的三种力学状态：玻璃态, 高弹态和粘流态。

10.金属结晶时晶粒的大小主要决定于其形核率和晶核的长大速

度,一般可通过增加过冷度法或变质处理来细化晶粒

11.热加工纤维组织的形成原因是单向变形造成变形后夹杂物沿变形方向呈流线分布的, 从而使其产生各向异性

12.普通钢,优质钢的区分是以其中S 和P 元素的原子的含量来区分的, P 含量高易使钢产生热脆性,而S 含量高易使钢产生冷脆性

13.所谓本质细晶粒钢是指该钢正常淬火加热时奥氏体晶粒长大倾向小的钢

14.钢淬火时马氏体转变的转变量主要决定于其临界冷却速度,与其保温时间无关。

15.钢的淬透性决定于其成份,一般随碳含量的增加,亚共析钢的淬透性增大,当加入除Co之外的合金元素时均能使钢的淬透性提高。

16.马氏体的形态在两种典型,即强度高而韧性差的片状马氏体和强度低而韧性高的板条状马氏体

17.对奥氏体不锈钢进行固溶热处理可获得单项式相奥氏体组织, 进行稳定化热处理可防止产生晶间腐蚀

18.对普通灰铸铁工件进行低温退火的目的是为了消除内应力,进行高温退火的目的是为了消除铸件白口、降低硬度。

19.材料牌号QT600-3中,QT表示球墨铸铁,600 表示最低抗拉强度为600MPa ,3表示最低伸长率为3% 。

20.轴承合金的组织特点是软基体上分布硬质点或硬基体上分布软质点。

21.陶瓷组织的基本相有晶体相, 玻璃相, 气相,其中起强化作用的是晶体相,而起粘结作用的是玻璃相

22.常见工程塑料有聚氯乙烯，聚四氟乙烯，尼龙,其中自

润滑性能良好适合作轴承齿轮的有尼龙,价格低廉,用途非常广泛的是聚氯乙烯,化学稳定性极好,有塑料王之称的是聚四氟乙烯

23.在Fe-Fe3C相图中,包含有三个恒温转变,其具体的相反应式分别为,包晶反应L B+δH A J,共晶反应L C A E+Fe3C ,共析反应

A S F P+ Fe3C 。

24.常见的合金弹簧钢有60Si2Mn ,其最终热处理工艺为去应力退火,其最终组织为索氏体。

25.钢进行扩散退火的目的是为了减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织的不均匀性,进行再结晶退火的目的是为了消除加工硬化作用，便于继续冷加工。

26.影响铸铁石墨化的主要因素有铸铁的成分和冷却速度等

27.马氏体的硬度主要决定于其含碳量,钢淬火时获得马氏体量

的多少主要决定于其临界冷却速度。

28.要降低低冷轧钢板的硬度应进行完全退火,要消除合金铸件的枝晶偏析应进行均匀化退火,要改善高碳钢的切加工性能应进行等温退火

29.常用弹簧的牌号有65Mn、60Si2Mn ,其热处理工艺为淬火和中温回火,热处理后的组织是回火托氏体。

30.耐磨钢ZGMn13进行水韧处理的目的是为了消除碳化物,得到单相奥氏体组织,从而保证其具有高的耐磨性能

31.实际晶体中主要存在三类缺陷,其中点缺陷有空位和间隙原子等,线缺陷有位错,面缺陷有亚晶界等。

32.奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是获得单相奥氏体组织，提高钢的耐蚀性,进行稳定化处理的目的是防止晶间腐蚀的产生。

33.经正火处理能改善低碳钢的切削加工性能,经等温退火处理消除高碳高合金钢中的残余奥氏体。

34.轴承合金的组织特点为在软基体上分布有硬质点,或在硬基体上分布有软质点。

35.合金钢按用途可分为三类,即合金结构钢，合金工具钢,和特殊性能钢。

36.合金钢中常用的渗碳钢为20CrMnTi (牌号),常用的调质钢为40Cr ,常用的刃具钢为9SiCr ,常用的耐磨钢为ZGMn13 。37.金属浇铸造时常采用的细化晶粒方法有两种,即变质处理和附加振动。

38.铁有三种同素异构体在912度以下时为体心立方结构,在912度以上,1394度以下时为面心立方结构,高于1394度而低于熔点时为体心立方结构

39.金属铸造锭的组织常分为三层,即外层的细晶区,次层的柱状晶区和中心的等轴晶区。

40.金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。

41.冷变形金属在加热时随加热温度的升高,其组织和性能的变化分为三个阶段,即回复，再结晶，晶粒长大。

42.在合金钢的组织中,常见的间隙固溶体有F 和A ,常见的间隙相P 和Ld ,常见的间隙化合物Fe3C 。

43.在Fe-Fe3C合金组织中，一次渗碳体是指从液体合金中析出的，二次渗碳体是指从 A 中析出的，三次渗碳体是指从 F 中析出的

44.在铁碳合金的平衡组织中,常见的三个单相组织为F ，A 和Fe3C ，,常见的两个两组织为P ，Ld 。

45.下列各材料的退火组织构成为:工业纯铁F ,亚共析钢F+P ,过共析钢P+Fe3CⅡ,亚共晶白口铸铁P+Ld′+Fe3CⅡ，过共晶白口铸造铁为Ld′+Fe3CⅠ。

46.钛的熔点为1680℃则其再结晶温度为1054 ℃,其再结晶退火温度为1154 ℃

47.抗氧化钢中常加入的合金元素有铬、硅、铝等,这主要是因为当这些合金元素在钢基体中的含量达到一定量时能在钢的表面形成氧化膜。

48.钢加热时奥氏体的形成分为三个阶段,依次为奥氏体晶核的形成及长大，残余渗碳体，奥氏体的均匀化。

49.钢加热奥氏化后,先淬入水中,再淬入油中,该淬火工艺通常被称为双介质淬火。

50.钢淬火时所得马氏体的形态主要决定于其成分,马氏体的硬度主要决定于其碳的含量,马氏体量的多少主要决定于其临界冷却速度。

51.硬质合金是以WC 和TiC 作为强化相而以钴、镊等金属作粘结基体所形成的复合材料

52.钢的Ac3温度是指冷却时，不同含碳量的奥氏体中结晶出铁素体的开始线。

53.渗碳和氮化相比,前者的热处理变形比后者大,后者的硬化层与基体的结合力比前者高。

54.工件渗碳后直接淬火相对于一次淬火的优点是工艺简单、效率高、成本低、脱碳倾向小,缺点是耐磨性较低、变形较大。

55.碳素结构钢相对于合金结构钢而言,优点是冶炼、加工简单，价格便宜，缺点淬透性差、缺乏良好的机械性能。

56.所谓’硅铝明’是指铝和硅的合金,该合金工件通常是通过铸造成形的

57.常见的黄铜是指铜和锌的合金,而青铜的种类较多,主要有锡青铜, 铝青铜等,青铜在大气,海水中的耐蚀性优于黄铜58.纯金属的晶格类型主要有体心立方晶格, 面心晶格和密排六方晶格三种

59.金属结晶的必要条件是一定的过冷度。

60.金属的塑性变形是在切应力作用下,主要通过滑移来进行的

61.金属中的位错密度越高,则其强度越高,塑性越差。

62.纯铁的熔点为1538度,则其再结晶温度为997 度,而其再结晶退火温度为1097 度。

63.冷加工和热加工是以金属的再结晶温度区分的

64.所谓’相’是指合金中的晶体结构和化学成分相同的组成部分

65.合金中的基本相分为固溶体和金属化合物两类

66.按照溶质原子在溶剂中位置的不同,固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。

67.固溶体按溶解度大水不同分为有限固溶体和无限固溶体。

68.金属化合物根据其形成条件及结构特点分为正常价化合物，电子化合物及间隙化合物三类

69.钢中常见的化合物大多数属于正常价化合物,其共同的性能特点是熔点较高,硬度高,脆性大。

70.铁碳合金的基本相中,塑性最好的是A ,强度最高的是P ,硬度最高的是Cm 。

71.珠光体是指 F 和Cm 所形成的两相组织,其形态一般是粗片状。

72.二次渗碳体只可能出现于碳含量大于0.77 %的钢中,其形态是网状

73.灰口铸造铁和白口铸铁的组织相比较,灰口铸造铁中不应有渗碳体组织,而白口铸铁中没有片状石墨组织

74.将45钢加热至Ac1温度时,所得奥氏体的含碳量为0.44 %,继续升高温度,奥氏体的含碳量会增大。

75.钢的奥氏体晶粒长大的倾向性与钢的加热方法有关

76.将45钢加热至Ac1温度长时间保温后其组织构成为F+A,其中

F的含碳量为________%,A的含碳量为________%

77.亚共析钢的正火温度为Ac3 以上,30—50度,而过共析钢的正火温度为Accm 以上30—50度

78.钢淬火后马氏体组织粗细主要取决于奥氏体的晶粒大小。

79.工具钢一般都属于优质碳钢,其机加工前的预处理工艺为退火,机加工后的最终热处理工艺为淬火+低温回火。

80.量具钢除要求高硬度外,还要求有高耐磨性和高尺寸稳定性。

81.常用不锈钢按其组织构成分为马氏体不锈钢, 铁素体不锈钢, 奥氏体不锈钢。

82.合金元素大多数都促进奥氏体的形成,故合金钢的淬火优于碳钢。

83.不锈钢的成份特点是碳含量较低和铬含量高

84.碳在铸铁中主要以渗碳体和石墨的形式存在

85.提高铸铁中碳元素和硅元素的含量,有利于其石墨化

86.钢中常见的合金元素按与碳的亲合力大小分为合金渗碳体和特殊碳化物两类

87.钢中常见的合金元素大多数都促进奥氏体晶粒的长大,当溶入奥氏体时又阻碍过冷奥氏体的分解,淬火后回火时推迟马氏体的分解。

88.铝合金按其成份和工艺特点分为变形铝合金和铸造铝合金两类。

89.LG5表示该材料是高纯铝,LY12表示该材料为铝-铜-镁铝合金,ZL102表示该材料属于铸造铝合金。

90.铜合金中,按主加元素不同分为黄铜，青铜和白铜。

91.常用的硬质合金主要有三类即钨钴类硬质合金，钨钴钛类硬质合金和通用硬质合金,其中韧性最好的是钨钴类硬质合金。

五.简答题

1.某过共析钢工件因终锻温度过高,其组织中出现了网状渗碳体,对工件的机性有何影响?采用何种工艺可将之削除.

答：某过共析钢工件因终锻温度过高,其组织中出现了网状渗碳体,将使工件的强度下降，力学性能变坏。可以采用正火的热处理方法来消除。

2.某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织和性能会发生什么变化,因该工件切削加工困难,应采用什么热处理工艺来改善之.

答：某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织中出现了网状渗碳体,将使工件的强度下降，力学性能变坏。可以采用正火的热处理方法来消除。

3.试说明淬火钢中出现残余奥氏体的原因是什么,对其性能有何影响,采用什么工艺能将之消除.

答：淬火钢中出现残余奥氏体的原因是：马氏体转变是在一定温度范围内（Ms-Mf），连续冷却的任何停顿和减慢，都增大奥氏体的稳定性和残余奥氏体的量；另外马氏体形成时体积膨胀，对未转变的奥氏体构成大的压应力，也使马氏体转变不能进行到底，而总要保留一部分不能转变的（残余）奥氏体。

残余奥氏体存在马氏体之间可改善钢的韧性。

采用回火工艺能将之消除。4.试说明为什么亚共析钢必须进行完全淬火,而过共析钢则只能进行不完全淬火.

答：亚共析钢必须在Ac3+30-50℃加热，进行完全淬火，并使淬火组织中保留一定数量的细小弥散碳化物颗粒，以提高其耐磨性。而过共析钢加热到Ac1+30-50℃进行不完全淬火，其原因在于：若碳化物完全熔入奥氏体中，马氏体中将出现过多的残余奥氏体，从而会造成多方面的害处，例如：碳含量过高，淬火后全部形成片状马氏体，脆性增加，且奥氏体增加，硬度下降;组织中会失去硬而耐磨的碳化物颗粒，令耐磨性降低等;而且淬火后会得到粗针状马氏体，显微裂纹增多，令钢的脆性增大;同时会令淬火应力增大，加大工件变形开裂倾向。

5.高碳高合金钢工件淬火时极易开裂,采取什么措施可有效防止其开裂?

答：（1）合理设计零件结构；

（2）淬火前进行退火或正火，以细化晶粒并使组织均匀化，减少淬火产生的内应力；

（3）淬火加热时严格控制加热温度，防止过热使奥氏体晶粒粗化，同时也可减少淬火时的热应力；

（4）采用适当的冷却方法；

（5）淬火后及时回火，以消除应力，提高工件的韧性。

6.确定下列工件的退火工艺,并说明其原因：(1)冷轧15钢钢板要求降低硬度.(2)正火态的T12钢钢坯要求改善其切削加工性.(3)锻造过热的60钢锻坯要求细化晶粒.

答：（1）完全退火；

（2）球化退火；

（3）等温退火。

7.某40MnB钢主轴,要求整体有足够的韧性,表面要求有较高的硬度和耐磨性,采用何种热处理工艺可满足要求?简述理由.

答：采用正火、调质（预备热处理），以及淬火+低温回火（最终热处理）。

（1）正火：主要为了消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性，同时也均匀组织，细化晶粒，为以后的热处理做组织准备。

（2）调质：主要使主轴具有高的综合力学性能。

（3）淬火+低温回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足够的韧性，其中低温回火的作用是消除淬火应力及减少脆性。

8.金属晶粒大小对金属的性能有何影响?说明铸造时细化晶粒的方法及其原理.

答：金属晶粒越细，金属的强度越高，塑性和韧性也越好，反之力学性能越差。

铸造时细化晶粒的方法有：

（1）增加过冷度：当过冷度增大时，液态金属的结晶能力增强，形核率可大大增加，而长大速度增加较少，因而可使晶粒细化。

（2）变质处理：在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使金属结晶时形核率N增加，因而可使晶粒细化。

（3）振动处理：在金属结晶时，对液态金属附加机械振动、超声波振动或电磁振动等措施使已生长的晶粒因破碎而细化，同

时破碎的晶粒尖端也起净核作用，增加了形核率，使晶粒细化。

9.T12钢工件经正常淬火后其表面硬度比60钢低的原因是什么？如何进一步提高其硬度？

答：原因是：淬火加热温度过低、保温时间不足、冷却速度过低、工件表面脱碳或预先热处理不当等。

进一步提高其硬度的方法是将工件退火或正火后重新进行淬火。

10．画出Fe-Fe3C相图，注明各相区的相名称，指出奥氏体和铁素体的溶解度曲线.

奥氏体和铁素体的溶解度曲线分别是：ES线、PQ线。

11.示意画出钢的C曲线,并在C曲线上画出等温淬火和分级淬火的冷却工艺曲线.

答：书P40图1.3.11。

12.比较20钢和T10钢的退火,正火,淬火组织的异同.

答：退火：20钢：奥氏体

T10钢：珠光体

正火：20钢：奥氏体

T10钢：珠光体

淬火：20钢：马氏体

T10钢：马氏体

13.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,20CrMn Ti.

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。14.有一传动轴(最大直径φ20mm)受中等交变拉压载荷作用要求沿截面性能均匀一致,(1)选择合适的材料,(2)编制简明工艺路线,(3)说明各热处理工艺的主要作用:(4)指出最终组织.

可供选择材料:16Mn,20CrMnTi,45,40Cr,40CrNiMo,T12,”6”,”5”答：（1）选用20CrMnTi

（2）简明工艺路线：备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火、低温回火→机械加工。

（3）热处理工艺的主要作用如下：

正火：主要为了消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善

切削加工性，同时也均匀组织，细化晶粒，为以

后的热处理做组织准备。

渗碳：为了保证传动轴表层的含碳量及渗碳层深度的要求。

淬火+低温回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具

有足够的韧性，其中低温回火的作用是消除淬火

应力及减少脆性。

15.常见的合金结构钢有哪些?写出其牌号,说明其一般使用时的热处理状态(即最终热处理)和用途。

答：常见的合金结构钢有：

（1）低合金高强度结构钢：其中Q345是最常用的低合金高强度结构钢，一般不进行热处理，广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件。

（2）合金渗碳钢：20CrMnTi是最常用的合金渗碳钢，一般是渗碳后淬火、低温回火，用来工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件下的渗碳零件。

（3）合金调质钢：40Cr是最常用的合金调质钢，其热处理工艺是调质，用来制造一些受力复杂的重要零件，如机床的主轴等。

（4）合金弹簧钢：常用的合金弹簧钢的牌号有60Si2Mn、60Si2CrV A和50CrV A，热成形弹簧钢进行淬火、中温回火，冷成形弹簧钢只需进行依次去应力退火，合金弹簧钢主要用语制造各种弹性元件，如制作汽车的减震板弹簧等。

（5）滚动轴承钢：目前应用最多的有：GCr15 主要用于中小型滚动轴承；GCr15SiMn主要用于较大的滚动轴承，滚动轴承钢的热处理包括预备热处理（球化退火）和最终热处理（淬火+低温回火）。

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

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

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）

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（ ）

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：

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

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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。

工程材料与热处理 第6章作业题参考答案

1.从力学性能、热处理变形、耐磨性和热硬性几方面比较合金钢和 碳钢的差异，并简单说明原因。 为提高钢的机械性能、工艺性能或物化性能，在冶炼时有意往钢中加入一些合金元素而形成新的合金，这种合金称为合金钢。 合金钢与碳钢比较，合金钢的力学性能好，热处理变形小，耐磨性好，热硬性好。 因为合金钢在化学成分上添加了合金元素，可形成合金铁素体、合金渗碳体和合金碳化物，产生固溶强化和弥散强化，提高材料性能；加入合金元素可提高钢的淬透性，降低临界冷却速度，可减少热处理变形；碳钢虽然价格低廉，容易加工，但是淬透性低、回火稳定性差、基本组成相强度低。 2.解释下列钢的牌号含义、类别及热处理方法：20CrMnTi,40Cr, 16Mn,T10A,Cr12MoV,W6Mo5Cr4V2,38CrMoAlA,5CrMnMo,GCr15,55S i2Mn。 20CrMnTi的含碳量为0.17%-0.24%，Cr，Mn，Ti<1.5%，是渗碳钢，热处理方法是在渗碳之后进行淬火和低温回火。 40Cr的含碳量为0.37～0.45％，Cr <1.5%，是调质钢，热处理方法是淬火加高温回火。 16Mn中碳的含量在0.16%左右，锰的含量大约在1.20%-1.60%左右，属于低合金钢，热处理方法是：热轧退火（正火）。 T10A为含碳量在0.95～1.04的高级优质碳素工具钢，热处理方法

是淬火和低温回火。 Cr12MoV碳 C ：1.45～1.70，铬 Cr：11.00～12.50，Mo，V<1.5%，是冷作模具钢，热处理方法是淬火和低温回火。 W6Mo5Cr4V2碳 C ：0.80～0.90，钼 Mo：4.50～5.50，铬 Cr： 3.80～ 4.40，钒 V ：1.75～2.20，是高速钢，热处理方法是淬火 +高温回火。 38CrMoAlA碳 C ：0.35～0.42，Cr，Mo，Al<1.5%，是高级优质合金渗氮钢，热处理方法是：调质处理+渗氮。 5CrMnMo碳 C ：0.50～0.60，Cr，Mn，Mo<1.5%，是热作模具钢，热处理方法是搓火加中高温回火。 GCr15：C：0.95-1.05，Cr:1.30-1.65，是滚动轴承钢，热处理方法是：淬火+低温回火。 55Si2Mn碳 C ：0.52～0.60，硅 Si：1.50～2.00，Mn<1.5%，是弹簧钢，热处理方法是淬火加中温回火。 3.比较9SiCr,Cr12MoV,5CrMnMo,W18Cr4V等四种合金工具钢的成分、 性能和用途差异。 9SiCr的成分：相当于在T9钢的基础上加入1.2%-1.6%的Si和 0.95%-1.25%的Cr。 性能：硬度和耐磨性良好，无热硬性。 用途：适用于截面较厚要求淬透的或截面较薄要求变形小的、形状较复杂的工模具。

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

工程材料与热处理课程教学大纲

《工程材料与热处理》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：050157 课程名称：工程材料与热处理 英文名称：Mechanical Engineering Material and Heat Treatment 课程类别：专业基础课 学时：54 学分：3.0 适用对象:机械电子工程专业（本科） 考核方式：考试（平时成绩（包括作业完成情况，上课出勤率，上课提问）占总成绩的30%） 先修课程：《高等数学》，《大学物理》，《化学》，《金工实习》 二、课程简介 工程材料与热处理是机械类、材料类及其他近机类各专业学生必修的一门综合性的专业基础课，是研究工程材料及加工方法的一门学科。主要内容包括：机械工程材料与热处理、铸造、塑性成型和焊接四大部分的基础知识，涉及工程材料及其材料加工工艺的各个方面。通过本课程的学习，可以后为续课程的学习及毕业后从事相关工作打下坚实的基础。 The mechanical engineering material and heat treatment is mostly all-around course of enginery profession, material profession et cetera near enginery profession. Its mostly content includes the mechanical engineering material and heat treatment, casting, plasticity shaping and welding. Dealing with engineering materials and its processing technical. By learning the course, it can enhance student’s adaptability to the course on and after and mechanical skill work of finish school. 三、课程性质与教学目的 课程的性质：金属工艺学是一门研究金属加工方法的一门科学，是高等工科院校机械类各专业必修的技术基础课。 教学目的：学生通过本课程的学习，获得常用金属材料及其加工工艺方面的知识，为学习其他有关课程及以后从事机械和加工制造方面的工作奠定必要的基础。通过教学使学生掌握下列知识： 1、熟悉常用金属材料的组织、性能、应用和选用原则。 2、掌握各种主要加工方法的基本原理和工艺特点。具有选择毛坯、零件加工方法以及工艺分析的初步能力。