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

一个液相结晶出一个固相，而共晶体结晶是由一个液相同时结晶两个固相。纯金属和固溶体的显微组织是单一固相，而共晶体的显微组织是两个相的机械混合物。

6. 为什么亚共晶合金的共晶转变温度与共晶合金的共晶转变温度相同？

答:共晶转变是一定液相成分在一定的温度下结晶出两个成分一定的固相。因此，共晶转变的温度是一定的。虽然亚共晶合金和共晶合金的成分不相同，但亚共晶合金结晶先析出固溶相，使剩余液相的成分达到共晶合金的成分再发生共晶反应，所以亚共晶合金的共晶转变温度与共晶合金的共晶转变温度相同。

7. 根据下表所列要求，归纳比较固溶体、金属化合物及机械混合物的特点。

答：金属在固态下随温度的变化，由一种晶格变为另一种晶格的现象，称为金属的同素异晶转变。

液态纯铁冷却到1538℃时，结晶成具有体心立方晶格的δ-Fe ；继续冷到1394℃时发生同素异晶的转变，体心立方晶格δ-Fe 转变为面心立方晶格γ-Fe ；再继续冷却到912℃时，γ-Fe 又转变为体心立方晶格的α-Fe 。纯铁变为固态后发生了两次同素异晶转变。

9. 何谓共晶转变和共析转变？以铁碳合金为例写出转变表达式。

答：共晶转变：在一定的温度下,一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应。 L ?A+Fe 3C(共晶)

共析转变:在一定温度下，由成分一定的固相同时析出两种成分一定且不相同的新固相的转变。 A?F + Fe 3C(共析)

10. 画出Fe-Fe 3C 相图钢的部分，试分析45钢，T8钢，T12钢在极缓慢的冷却条件下的组织转变过程，并绘出室温显微组织示意图。

答：Fe-Fe 3C 相图如下图所示

（1）45钢为亚共析钢(组织图参考右)

组织转变过程如下：

L →L+δ→L+δ+γ→L+γ→γ

→α+γ→α+P+γ→α+ P

（析出Fe3C Ⅲ）

13. 某厂仓库中积压了许多碳钢（退火状态）由于钢材混杂不知其化学成分，现找出一根，经金相分

析后发现组织为珠光体和铁素体，其中铁素体量占80%。问此钢材碳的含量大约是多少？是哪个钢号？

答：由杠杆原理可知,

此钢材碳的含量大约0.17 wt%,与20钢接近

14. 有形状和大小一样的两块铁碳合金，一块是低碳钢，一块是白口铁。问用什么简便的方法可迅速

将它们区分开来？

答：最简单的办法就是用钢锉，挫一挫，白口铸铁由于碳以化合物形式大量存在，比较硬，挫不动，打滑，低碳钢碳化物少，比较软，一挫就掉末。(此方法可行)

15. 现有两种铁碳合金，在显微镜下观察其组织，并以面积分数评定各组织的相对量。一种合金的珠

光体占75%，铁素体占25%；另一种合金的显微组织中珠光体占92%，二次渗碳体占8%。这两种铁碳合金各属于哪一类合金？其碳的质量分数各为多少？

答： 珠光体占75%，铁素体占25%,此钢应为亚共析钢,其碳的质量分数约为0.58 wt%. 珠光体占92%，二次渗碳体占8%,此钢应为过共析钢, 其碳的质量分数约为1.24 wt%.

16. 现有形状尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金，它们碳的质量分数分别为0.20%、0.40%、

1.2%、3.5%。根据你所学过的知识，可有哪些方法来区别它们？

答：方法一：硬度测试。硬度值大小顺序是：白口铸铁>T12钢>45钢>20钢。

因为铁碳合金的硬度随含碳量的增加而升高；四种铁碳合金的含碳量是：白口铸铁（大于2.11%C ） > T12钢（1.2%C ）>45钢（0.45%）>20钢（0.2%C ）。

方法二：分别制备四种材料的金相试样，在金相显微镜上进行显微组织观察。

亚共析钢组织为（F ＋P ），且亚共析钢中随含碳量增加铁素体减少，珠光体增多；过共析钢组织为（P ＋Fe 3C Ⅱ），且当Wc>0.9％时，Fe 3C Ⅱ沿晶界呈网状分布；白口铸铁的组织中有莱氏体。所以，组织为（F ＋P ）而铁素体少的为20钢、珠光体多的为45钢；组织中有Fe3C Ⅱ沿晶界呈网状分布的T12钢，有莱氏体组织存在的是白口铸铁。

方法三：塑性测试（断后伸长率或者断面收缩率）。塑性值大小顺序是：20钢>45钢>T12钢>白口铸铁。

17. 根据Fe-Fe 3C 相图解释下列现象：

（1） 在进行热轧和锻造时，通常将钢加热到1000-1200℃；

0218.077.077.0%--=x F

（2）钢铆钉一般用低碳钢制作；

（3）绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时却用钢丝绳（60钢、65钢、70钢等制成）；

（4）在1100℃时，W C=0.4%的碳钢能进行锻造，而W C=4.0%的铸铁不能进行锻造；

（5）在室温下W C=0.8%的碳钢比W C=1.2%的碳钢强度高；

（6）钢锭在正常温度（950-1100℃）下轧制有时会造成开裂；

（7）钳工锯割T8钢、T10钢等钢料比锯割10钢、20钢费力，锯条易钝；

答：

(1)此区域为单相奥氏体,相对较软,易变形

(2)低碳钢塑性较好

(3)铁丝强度低,塑性好；60钢、65钢、70钢等钢丝强度高

(4)因为W C=4.0%在此温度下组织有高温莱氏体，其中含有共晶渗碳体,此组织塑性极差,不能锻造,

W C=0.4%的碳钢,在此温度为单相奥氏体,塑性好,故可进行锻造工艺

(5)硬度随含C量增加而增加,但强度不一样,强度和组织有关，W C=0.8% 和W C=1.2%钢的组织为珠光

体和晶界析出的二次渗碳体，两者组织中的含量不一样，二次渗碳体是一种脆性相，对强度影响很大，而W C=1.2%钢中二次渗碳体比W C=0.8%多。

(6)因冶金质量不高，钢中存在硫，硫与铁生成FeS, FeS与Fe能形成低熔点共晶体（FeS+Fe），熔

点仅为985℃，低于钢材热加工的温度。因此，在热加工时，分布在晶界上的共晶体熔化导致钢的开裂，这种现象称为热脆。

(7)高碳钢T8钢和T10钢比低碳钢10钢和20钢硬度高, 更耐磨，所以锯割T8钢、T10钢等钢料比

锯割10钢、20钢费力，锯条易钝。

18.试以钢的显微组织说明20钢、45钢和T8钢的力学性能有何不同。

答：20钢含碳量约为0.2%，为低碳钢，在平衡状态下，显微组织为铁素体和少量珠光体，所以硬度较低，强度也较低。45钢含碳量约为0.45%，为中碳钢，显微组织为铁素体和珠光体，强度和硬度比低碳钢高。前两者都是亚共析钢。T8钢含碳量约为0.8%，显微组织主要是珠光体，当然强度和硬度在三者中是最高的了。

19.下列说法是否正确？为什么？

(1)钢的碳含量越高，质量越好；

(2)共析钢在727℃发生共析转变形成单相珠光体；

(3)W C=4.3%的钢在1148℃发生共晶转变形成莱氏体；

(4)钢的含碳量越高，其强度和塑性也越高；

答

(1)不对, 钢的碳含量越高，硬度越大，跟质量越好没关系

(2)不对,珠光体是两相混合组织

(3)不对, W C=4.3%的铁在1148℃发生共晶转变形成莱氏体

(4)不对, 钢的含碳量越高，其塑性越低，而强度随碳含量先增后降。

20.下列工件，由于管理的差错，造成钢材错用，问使用过程中会出现哪些问题？

(1)把Q235-A当做45钢制造齿轮；

(2)把30钢当做T13钢制成锉刀；

(3)把20钢当做60钢制成弹簧；

答:

(1)Q235为低碳钢,45钢为中碳钢, 使用过程会遇到强度不够,易变形和断裂

(2)30钢为中碳钢，T13钢为工具钢，使用过程会遇到硬度不够,易磨损

(3) 20钢为低碳钢，60钢为高碳钢，使用过程会遇到强度和弹性不够,易塑性变形和断裂

21. 根据括号内提供的钢号（08F ；20；T8；T12；65Ｍｎ；４５）选择下列工件所采用的材料：冷冲

压件；螺钉；齿轮；小弹簧；锉刀。

答: 冷冲压件08F ；螺钉20；齿轮45；小弹簧65Ｍｎ；锉刀T12。

22. 什么是相?什么是组织?共晶体(?+?)、次生相?Ⅱ和?Ⅱ是相还是组织?

答：在金属或者合金中，凡是化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其他部分分开的均匀组成部分叫做相。组织是由于组成相的种类、相对数量、晶粒形状、大小及分布形态等的不同，而分别具有不同形貌特征的相的组合物。共晶体(?+?)、次生相?Ⅱ和?Ⅱ是组织。

23. 什么是固溶强化?引起固溶强化的原因是什么? 答: 通过溶入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。原因是溶质原子尺寸与溶剂原子不同,溶质原子的溶入造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。

24. 固溶体和金属化合物的晶体结构有何不同特点?两者的性能各有何特点?

固溶体晶体结构与组成它的溶剂相同，而金属化合物的晶体结构与组成它的组元都不同，通常较复杂。固溶体的力学性能高于纯金属，这是由于溶质的“固溶强化效应”所致。金属化合物通常硬度高，熔点高，脆性大。

25. 什么叫合金相图?指出相图中的液相线与固相线的金属学意义?

答:合金系在平衡条件下(即缓慢加热或者冷却条件)下,不同温度、成分下的各相的关系叫合金相图。液相线和固相线表示合金系在平衡状态下冷却时结晶始点和终点以及加热时熔化的终点和始点。

26. 何谓共晶转变,包晶转变和共析转变?试比较这三种转变的异同点,并写出它们

的反应式.

答：共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分一定且不相同的两种固相的反应。e d t c βα+?c L

包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一种成分一定的固相反应。

d t c d βα+?+

e L

共析反应：指一定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个成分一定且不相同新固相反应。e d t c

βγα+?c

共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定成分的相，都处于三相平衡状态。 不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。

27. 画出Fe-Fe 3C 相图（左上角可略）指出图中S 、C 、E 、P 、N 、G 、及ECF 、PSK 、

SE 、GS 、PQ 、各点线的意义，并标出各区域的相组成物和组织组成物（相组成物加[]表示）。

S:共析点 C:共晶点 E:碳在?-Fe 中的最大溶解度 P ：碳在?-Fe 中的最大溶解度 N:?-Fe 转变为?-Fe 的同素异构转变点。G: ?-Fe 转变为 ?-Fe 的同素异构转变点 ECF ：共晶线 PSK ：共析线 SE ：碳在?-Fe 中的溶解度曲线。

28. 何谓碳素钢？何谓白口铁？两者的成分，组织和力学性能有何差别？

答：碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金，白口铁是含碳量高于2.11%，低于6.69%的铁碳合金，是常说的生铁，其中碳与铁化合以Fe3C 存在，断口呈白色。两者的碳含量不同，组织不同（见上图），碳素钢的综合机械性能较好，被广泛使用在工农业生产中。白口铁硬度高、脆性大、耐磨性好，铸造性能优良，但不能切削加工，不能锻造，主要用于要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件。

29. 试回答下列名词的主要区别：（1）莱氏体与低温莱氏体；（2）一次渗碳体、二

次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体；（3）铁素体与?-Fe ；（4）奥氏体与?-Fe 。

（1）莱氏体Le ：Le 是由奥氏体和渗碳体组成的共晶混合物

低温莱氏体Le ’(P+Fe 3C Ⅱ+Fe 3C)是树枝状的珠光体分布在共晶渗碳体的基

体上

（2）一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体； 二次渗碳体：从A 中析出的Fe 3C 称为二次渗碳体；三次渗碳体：从F 中析出的Fe 3C 称为三次渗碳体；

共晶渗碳体：经共晶反应形成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体；共析渗碳体：经共析反应形成的渗碳体即珠光体中的渗碳体

（3）铁素体：碳在?-Fe中形成的间隙固溶体；?-Fe：纯铁在912℃以下的体心立方结构。

（4）奥氏体：碳在?-Fe中形成的间隙固溶体；?-Fe：纯铁在1394到912℃之间的面心立方结构。

30.画出Fe-Fe

3

C相图（左上角略）。

（1）分析含碳量为0.02%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的平衡结晶过程，画出冷却曲线，标明各温度区间的相及其转变，计算室温下该合金组织

组成物各占多少？相成物各占多少？

（2）分析合碳量为0.10%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的平衡结晶过程，画出冷却曲线，标明各温度区间的相及其转变，计算室温下该合金组织

组成物各占多少？（Fe-Fe

3C

Ⅲ

忽略）。

画出Fe-Fe

3

C相图（左上角略）。

答：含碳量为0.02%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的平衡结晶过程如上图1线所示；冷却转变过程：L→L+δ→δ→δ+γ→γ→α+γ→α→α+ Fe3CⅢ,冷却曲线如上图所示；

组织组成物为铁素体和Fe3CⅢ，室温下该合金相成物各α和Fe3C，分别为

W铁素体%=Wα%=((6.69-0.02)/(6.69-0.0008)*100%,

W Fe3CⅢ% =W Fe3C%=1-Wα%

答：含碳量为0.10%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的平衡结晶过程如上图中线2所示,

冷却转变过程：L→L+δ→L+δ+γ→δ+γ→γ→α+γ→α+P+γ→α+ P （析出Fe3CⅢ）

冷却曲线如图所示:室温下该合金组织组成物为珠光体和铁素体分别为

Wα%=((0.77-0.1)/(0.77-0.0218)*100%, W P%=1-Wα-Fe%,

相成物各为α和Fe3C,

分别为Wα%=((6.69-0.1)/(6.69-0.0008)*100%, W Fe3C%=1-Wα-Fe%

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。

机械专业 工程材料与热处理题库 题型 (10)

一、填空题（本大题20分，每空1分） 1、共晶转变和共析转变的产物都属于两相混合物。 2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、再结晶、晶粒长大的变化。 3、共析钢的含碳量为0.77％。 4、Q235钢的含义是为屈服点数值（屈服强度）为235MPa的碳素结构钢。 5、单晶体塑性变形中滑移的实质是在切应力作用下，位错沿滑移面的运动。 6、体心立方晶格的致密度为68％。 7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，退火常分为完全退火、等温退火、 均匀化退火、球化退火、去应力退火等几种。 8、钢在奥氏体化后，冷却的方式通常有等温冷却和连续冷却两种。 9、在铁碳合金的室温平衡组织中，强度最高的合金含碳量约为0.9 %。 10、工具钢按用途可分为刃具钢钢、模具钢钢、量具钢钢。 11、常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。 二、判断题（本大题10分，每小题1分） （在括号里正确的划“√”，错误的划“×”） 1、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。（×） 2、物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。（√） 3、共晶转变是在恒温下进行的。（√） 4、铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。（×） 5、热处理选用的钢一般为本质细晶粒钢。（√） 6、热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。（×） 7、弹簧在热处理后再进行喷丸处理，目的是在表面形成残余压应力。（√）8、熔点为232℃的锡在室温下的塑性变形是冷加工。（×） 9、金属结晶时，冷却速度愈大，则结晶后金属的晶粒愈粗大。（×） 10、铸铁经过热处理，改变了基体和石墨形态，从而提高了性能。（×） 三、单选题（本大题20分，每小题1分）

工程材料与热处理作业题参考答案

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

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

合工大工程材料及热处理试卷答案

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

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

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

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

工程材料与热处理考试题A卷

工程材料及热处理考试试题A 卷 一、 选择题。（每题1.5分，共45分） 1.拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大标称压力称为 （ ）。 A ．屈服点 B.抗拉强度 C 。弹性极限 2. 测定淬火钢件的硬度，一般常用（ ）来测试。 A ．布氏硬度计 B 。洛氏硬度计 C 。维氏硬度 计 3. 金属的（ ）越好，则其压力加工性能越好。 A ．硬度 B 。塑性 C 。强度 4.铁素体为（ ）晶格，奥氏体为（ ）晶格，渗 碳体为（ ）晶格。

A．体心立方B。面心立方C。密排六方D。复杂的 5. 铁碳合金状态图上的ES线，用代号（）表示，PSK线用代号（）表示。 A．A1 B。Acm C. A3 6. 铁碳合金状态图上的共析线是（），共晶线是（）A．ECF线B。ACD线C。PSK线 7. 08F钢牌号中，08表示其平均碳的质量分数为（）。 A．0.08% B。0.8% C。8% 8. 普通、优质和特殊质量非合金钢是按（）进行划分的。 A．主要质量等级B。主要性能C。使用特性D。前三者综合考虑 9.在下列三种钢中，（）钢的弹性最好，（）钢的硬度最高，（）钢的塑性最好。 A．T10 钢B。20钢C、65 钢 10. 选择制造下列零件的材料:冷冲压件（），齿轮（），小弹簧（）。

A．08F 钢B。70 钢C。45 钢 11.选择制造下列工具所用的材料：木工工具（），锉刀（），手锯锯条（）。 A.T8A 钢B。T10 钢C、T12 钢 12. 过冷奥氏体是（）温度下存在，尚未转变的奥氏体。A．Ms B。Mf C、A1 13. 调质处理就是（）的热处理。 A．淬火+低温回火B。淬火+中温回火C、淬火+高温回火 14、化学热处理与其他热处理方法的基本区别是（）。A．加热温度B、组织变化C、改变表面化学成分 15、零件渗碳后，一般需经（）处理，才能达到表面高硬度和耐磨的目的。 A、淬火+低温回火 B、正火 C、调质 16、合金渗碳钢渗碳后必须进行（）后才能使用。A．淬火+低温回火B、淬火+中温回火C、淬火+高温回火 17、将下列合金钢牌号归类：

工程材料与热处理 第2章作业题参考答案

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

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

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

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

钢的热处理复习与思考及答案

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

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

机械工程材料与热处理A试卷

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

工程材料试卷及答案

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

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

钢的热处理复习与思考及答案(试题学习)

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

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

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

工程材料与热处理 第4章作业题参考答案说课材料

1.滑移和孪晶的变形机制有何不同？为什么在一般条件下进行塑性变形时锌中容易出现 孪晶，而纯铁中容易出现滑移带？ 主要的不同：（1）晶体位向在滑移前后不改变，而在孪生前后晶体位向改变，形成镜面对称关系。（2）滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍，而孪生过程中的位移量正比于该层至孪晶面的距离。（3）孪生是一部分晶体发生了均匀的切变，而滑移是不均匀的。 锌的晶体结构为密排六方，密排六方金属滑移系少，所以容易出现孪晶，而纯铁为体心立方结构，滑移系多，所以容易出现滑移带。 2.多晶体塑性变形与单晶体塑性变形有何不同？ 多晶体的每一晶粒滑移变形的规律与单晶体相同，但由于多晶体中存在晶界，且各晶体的取向也不相同，多晶体的塑性变形具有以下特点： （1）各晶粒不同同时变形； （2）各晶粒变形的不均匀性； （3）各变形晶粒相互协调。 3.什么是滑移、滑移线、滑移带和滑移系？滑移线和滑移带是如何在金属表面形成的？列 举金属中常见晶体结构最重要的滑移系，并在其晶胞内画出一个滑移系。哪种晶体的塑性最好？哪个次之？为什么？ 所谓滑移是指在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对滑动，滑动后原子处于新的稳定位置。晶体材料的滑移面与晶体表面的交线称为滑移线。由数目不等的滑移线或滑移台阶组成的条带称为滑移带。一个滑移面和该面上的一个滑移方向组成一个滑移系。 滑移线是由于晶体的滑移变形使试样的抛光表面产生高低不一的台阶所造成的；相互靠近的小台阶在宏观上反映的是一个大台阶，所以形成了滑移带。 滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。密排六方由于滑移少，塑性最差。 4.简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并说明如何区分冷、热加工。动态再结晶与静 态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？ 一次再结晶的驱动力是冷变形所产生的储存能的释放。二次再结晶的驱动力是由于界面能变化引起的。在再结晶温度以上的加工变形称为热加工，在再结晶温度以下的加工过程称为冷加工。 动态再结晶和静态再结晶过程相似，同样是形核长大过程，也是通过形成新的大角度晶

钢的热处理》习题与思考题参考答案

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

工程材料与热处理试卷.

08机电一体化《程材料与热处理》复习题 一、填空 1、根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为固体渗碳、__液体渗氮__和__气体渗氮_三种。 2、金属的力学性能主要有__强度__、_硬度_、塑性等。 3、理论结晶温度与实际结晶温度之差称为_过冷度_。冷却速度越_快_，过冷度也越大。 4、铁碳合金室温的基本组织有_铁素体___、__奥氏体__、渗碳体、珠光体和莱氏体等。 5、实际金属晶体的缺陷有点缺陷、__线缺陷__、_面缺陷_。 6、常见碳素钢按含碳量分为高碳钢、_中碳钢__、_低碳钢_。 7、在机械零件中，要求表面具有耐磨性和__硬度__，而心部要求足够塑性和__强度_时，应进行表面热处理。 8、热处理工艺过程都由 _加热__、保温、_冷却_ 三个阶段组成.。 9、工厂里淬火常用的淬火介质有_水_、__油_和盐水溶液等。 10、常用的整体热处理有退火、 _正火_、__淬火_ 回火等。 11、根据构成合金元素之间相互作用不同，合金组织可分为___纯金属___、___固溶体、混合物三种类型。 12、铸铁按碳存在形式分_灰铸铁_ _蠕墨铸铁_可锻铸铁、球墨铸铁等。 13、从金属学观点来说，凡在再结晶温度以下进行的加工，称为_冷轧_；而在再结晶温度以上进行的加工，称为_热轧_。 14、常用的淬火缺陷有_氧化___与脱碳、过热与_过烧__、畸变与开裂和硬度不足与软点等。 15、常见的金属晶体结构有体心立方晶格、_面心立方晶格___和__密排六方晶格__三种。 16、工业上广泛应用的铜合金按化学成分的不同分__黄铜_、__青铜__ 、白铜。 17、合金常见的相图有_匀晶、__共晶__、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 18、调质是__淬火__和_高温回火_的热处理。 19、铁碳合金相图是表示在___及其缓慢冷却__的条件下，不同成分的铁碳合金的_组织状态_，随温度变化的图形。 20、金属材料的性能包括物理性能、化学性能、__工艺__性能和___经济__性能。 二选择 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 2、正火与退火比正确的是（ C ）。 A 正火成本高 B正火时间长 C 正火硬度高 D 正火后强度低 3、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为（ A ）。 A、淬硬度 B、淬透性 C、耐磨性 D、红硬性 4、试样拉断前承受的最大标称拉应力称为（ B ）。 A 屈服强度 B抗拉强度 C 塑性强度 D 抗压强度 5、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 6、常用金属的塑性判断依据是断后伸长率和（ C ）。 A 硬度 B 强度 C 断面收缩率 D 屈服极限 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 7、金属的韧性通常随温度降低（ B）。 A 变好 B 变差 C 不变 D 都不对 8、马氏体组织有两种形态（ C ）。 A 板条、树状 B 板条、针状 C 树状、针状 D 索状、树状 9、铁碳合金相图中，ECF线是（D ）。 A 液相线 B 共析线 C 固相线 D 共晶线 10、钢是以铁为主要元素的铁碳合金，一般含碳量小于（ B ）。 A 0.77% B 2.11% C 4.3% D 6.69%

工程材料_试题及答案

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

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