常用金属材料及其热处理介绍

常用金属材料及其热处理介绍

2011年12月

第一部分：常用金属材料及材料选择

钢铁材料中，除了Fe元素以外，还有其他元素，不同元素对金属材料的性能影响是不同的，有时候，除了天然冶炼不可避免的元素以外，为了增强或改善钢材的某种性能，还在冶炼过程中添加一些合金元素。

在目前的金属结构及机构设计中，我们最常用到的材料均是黑色

金属，只有小部分轴瓦用铸铜件，还有部分结构框架用到角铝。黑色金属按其合金元素含量和含碳量等可以划分为碳素结构钢、低合金结构钢、优质碳素结构钢、优质碳素弹簧钢、合金结构钢、合金弹簧钢、工具钢、轴承钢、不锈钢、易切削钢和硅钢等。目前在起重机的钢结构和机构中，主要用到的材料为碳素结构钢（GB700）、低合金结构钢(GB1591)、优质碳素结构钢(GB699)、合金结构钢(GB3077)。简言之，常用的Q195~Q275为碳素结构钢，Q295~Q460属于低合金结构钢，20、25、35、45、40Mn等属于优质碳素结构钢，而40Cr、42CrMo、35CrMo等属于合金结构钢。具体材料的分类可以参照《机械设计手册》第一卷，第三篇。

一、钢铁产品牌号的表示方法及含义：

1、碳素结构钢，以Q235为例：

2、低合金结构钢的表示方法同碳素结构钢，只是其脱氧方式均为镇定或特殊镇定钢，无脱氧方法符号。

3、优质碳素结构钢的数字表示含碳量的万分之几，如45钢，表示含碳量为0.45%的优质碳素钢，钢号后加Mn，表示含Mn量较高的优质碳素钢。

4、合金结构钢的表示方法，前面两位表示含碳量的万分之几，合金元素的含量表示规则为用阿拉伯数字表示，如平均含量小于1.5%的，牌号仅表明元素即可，平均含量为1.5%~2.49%，2.5%~3.49%，3.5%~4.49%，4.5%~5.49%......分别在合金元素后写成2、3、4、5……，例如20Cr2Ni4，表示含碳量为0.2%，铬含量1.5%，Ni含量3.5%。

二、材料的选用方法：

1、用于金属结构焊接的材料一般为碳素结构钢（Q235）或低合金钢(Q345)，这类钢材具有良好的综合机械性能，塑性和焊接性能良好，冷弯性较好。同时根据使用场合还可以选用B、C、D、E等质量等级的钢，以满足低温冲击性能及寒冷地区使用。这类钢材一般是在热轧或正火状态交货，不需要特殊处理，直接使用。目前，随着冶金技术的发展，一些高强度的合金材料也得到了应用，如目前3600T 浮吊臂架的主肢管材料采用的就是Q690D.

2、在起重机中还有一大部分轴、齿轮、车轮等零件，由于这类零件要求较高的强度、良好的加工性能，有时候还必须通过热处理措施使其得到良好的芯部强度及表面硬度等特殊性能要求，所以一般会选用有良好热处理性能的优质碳素结构钢或合金结构钢，即：按热处理及工作条件区分的的调质钢钢种。如45、42CrMo、40Cr、35 CrMo 等。

3、根据零件的尺寸及形状复杂程度及使用状况，还应规定零件是否需要采用锻件或铸件毛坯。一般情况下，轴类、圆盘类零件直径如果大于300mm，厚度大于200mm，建议采用锻件或铸件。如果零

件形状复杂，用锻件毛坯或钢板、圆钢毛坯制造需要加工量大且形状为曲线或曲面的优先选用铸件，但仅为单件或小批量时，出于成本和供货周期考虑，优先选择组合焊件。

相同牌号的钢材，其综合机械性能锻件最优、热轧材料次之、铸件最差（由钢材内部金相组织决定的），因此，铸件材料一般用于基座等对强度要求高，而对韧性、塑性要求相对低的场合。但这不是绝对的，经过计算后满足要求，大车行走车轮、传递力矩较小的联轴器等也可以采用铸件。

同时，轧制钢材，在生产过程中均采用了批量的超声波探伤检查，会选择性去除不符合相关标准的材料，同时由于其是有固定的生产线生产，质量较稳定，所以无特殊要求时，可不额外提探伤要求。但对铸、锻件，由于其人为因素和不可控因素较多，一般需规定毛坯的验收级别，尤其尺寸较大的毛坯件更应该增加探伤要求，必要时还需要添加机械性能的要求。

选用铸件或锻件毛坯时，需要注明交货热处理状态，一般情况下为退火或正火就可以了，因为在这种热处理状态下，毛坯内部晶粒已经得到细化，由铸造或锻造产生的冷却不均等产生的应力也得到释放，工件硬度降低，便于切削，可以满足直接使用的状态，如果后续还需要进行热处理，在这种热处理状态下也可以为其打下基础。

三、材料的可焊接性

金属的可焊性，是指金属在某种焊接方法和工艺参数等条件下，获得优质焊接接头的难易程度，同一金属，采用不同的焊接方法或工

艺参数等，其焊接性能有很大差别。

影响钢材的焊接性能的最主要元素是碳，其他任何合金成分对焊接均有不同程度的影响，一般通过碳当量公式估算钢在焊接时产生冷裂纹倾向及脆化倾向。

碳钢和低合金钢常用的碳当量公式：

15

56o r n

U

I C N V

M C M E C C ++++++= 对合金成分为：C ≤0.5%，Mn ≤1.6%，Cr ≤1%，Ni ≤3.5%，Mo ≤0.6%。Cu ≤1%的合金钢，其碳当量公式推荐如下：

213u 41556i r n P C S M N V C M E O I C C ++++++

=++ 根据经验：

（1） 当C E

＜0.4%时，钢材的淬硬性不明显，可焊性优良，焊接时不必预热；

（2） 当C E

=0.4%~0.6%时，钢材的淬硬性逐渐明显，需要采取适当预热，控制线能量等工艺措施；

（3） 当C E

＞0.6%时，淬硬倾向强，属于较难焊的钢材，需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。

在焊接结构选材时，要考虑到材料的可焊性，尽量选择可焊性良好的材料，避免选用焊接性一般或较差的材料。按照经验，一般的低碳钢（碳含量小于0.25%，其他元素可以忽略）、低合金钢的焊接性能较好，其余钢种则较差。

第二部分：钢材的热处理

钢材要想获得良好的综合机械性能，有两种办法可以实现，一种是在冶炼过程中添加合金元素，一种是通过热处理来改变金属内部的金相组织来获取。有人做过比喻，钢厂生产的钢材好比是优良的食材，而热处理则是这个食材的烹饪过程，只有它们两个结合好了，才有可能有美味佳肴产生，由此可见，热处理对钢材性能的重要性。

钢材的热处理过程实际上就是通过对钢材进行加热、保温的控制来改变碳元素在钢材中的存在形态，从而改变钢材的金相组织，由此获得不同的性能要求。（铁-碳平衡图是热处理的基本依据）常用的热处理方法有退火、正火、回火、淬火等。淬火后的高温回火则是我们通常所说的调质处理。不同的热处理手段是根据铁-碳平衡图将钢材加热到不同温度并通过不同的冷却方式以获得不同的组织，如珠光体、马氏体、铁素体、奥氏体等，这个属于热处理工艺的范畴，需要进行更深入的研究。在结构设计中，我们更应该关注的是，在什么工作状态下需要怎样的热处理，以及各种材料适合什么热处理手段才可以使其达到满足使用的要求。

一、常用热处理方法的特点及目的和应用

1、退火

退火后的组织，硬度较低，比较方便加工，对材料进行退火处理的目的是：降低硬度，提高塑性，改善切削性能和压力加工性能（如需要进行冷加工的零件）；细化晶粒，调整组织，使其均匀化，改善力学性能，为下一步工作做准备；消除铸、锻、焊、轧、冷加工等所

产生的内应力。

2、正火

正火又叫正常化或明火，它相对退火来讲，冷却速度较快，获得比退火处理更细的珠光体组织，从而获得较高的机械性能，同时具备生产周期短，设备利用率高，成本较低的优点，但是劳动强度较高。正火的目的和退火相似，它的主要应用场合为：用于含碳量低于0.25%的低碳钢，直接代替退火，有利于钢的切削加工；对于某些大型、巨型的钢件以及形状复杂、截面有急剧变化的钢件应用正火处理代替淬火，以免严重变形及开裂（正火后钢件的硬度较退火高）；对性能要求不高的普通结构零件，可以用正火作为最终热处理来提高力学性能。

3、淬火

淬火时将钢材加热到相变温度以上，保温一定时间后，而后快速冷却下来的一种热处理方法，一般有单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等。淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，但对某些高合金钢，如不锈钢、耐磨钢淬火时，则是为了获得单一均匀的奥氏体组织，以分别提高其耐蚀性和耐磨性。淬火的目的：提高硬度和耐磨性；淬火后加中温或高温回火以获得良好的综合力学性能。

在常用的结构设计和材料应用中，很少将整体淬火作为最后的热处理工序，而是为了淬火后高温或中温回火（调质处理）获得优良的综合性能。

目前我们使用的一些零件，如齿轮、轴类、车轮等有硬度要求的

零件，实际上均是表面或接触面的硬度要求，对于这类要求，热处理工艺的安排则是表面淬火或物理处理，这样做即可以获得局部的硬度，也可以避免了零件产生变形和应力开裂的可能。

4、回火

回火是将淬火后的工件重新加热到A C1以下的某种温度，保温一段时间，然后取出，以某种方式冷却下来。由于钢淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，是一种不稳定的晶体状态，所以要通过回火使其趋于稳定状态。随着回火温度升高，硬度、强度下降，而塑性、韧性提高。回火的主要目的：降低脆性，消除内应力，减少工件的变形和开裂；调整硬度，提高塑性和韧性，获得工件所要求的力学性能；稳定工件尺寸。

在实际应用中，我们常用的热处理方式为调质，就是淬火后高温回火，其目的就是调整钢材的硬度，使其适合加工，并获得综合的力学性能。例如45钢，直接加工对刀具的要求很高，由于材料较硬、脆，需要刀具材料较硬，且加工过程中形成粒状切屑，刀具受力不稳定，会出现崩刀现象。

5、时效处理

有时候根据需要零件还应该进行时效处理，时效处理是为了进一步消除内应力，稳定工件尺寸。主要应用于不适合做退火处理的零部件，例如大型的钢结构，经过最终热处理后切削量较大的零件等。时效处理可以是高温时效、低温时效、自然时效、振动时效等。

6、常用的表面热处理方法

6.1火焰表面淬火

用乙炔-氧或煤气-氧的混合气体燃烧的火焰，喷射到零件表面上，快速加热，当达到淬火温度后，立即喷水或乳化液冷却。淬透层深度一般为2~6mm，过深往往引起零件表面严重过热，易产生淬火裂纹。这种方法的优点在于简单，无需特殊设备，但易过热，淬火效果不稳定。适用于单件小批量的大型零件和需要局部淬火的零件。

6.2感应加热表面淬火

将工件放入感应器重，使工件表面产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，立即喷水冷却。使工件表层淬火，得到非常细小的针状马氏体组织。根据电流频率不同，感应加热表面淬火可以分为高频淬火（电流100~1000Hz），中频淬火（电流1~10Hz），工频淬火（50Hz）。感应淬火比普通淬火硬度高2~3HRC，并具有较低的脆性，疲劳强度、冲击韧性都有所提高，一般工件可提高20%~30%；淬火变形小，是优先选择的表面淬火方式。同时淬火的质量容易控制。生产效率较高。一般情况下，电流频率月高，淬透层越薄。高频淬火一般1~2mm，中频淬火3~5mm，工频淬火能达到10~15mm。感应淬火的缺点是，如果零件表面形状较复杂，感应器不易制作，比较困难。

6.3渗入介质表面处理

由于钢材的含碳量是决定其是否可以淬硬的关键因素，对于某些含碳量较低，但表面必须有硬度要求的低碳钢零件，可采用渗入介质的办法来提高零件的表面硬度。

常用的渗入介质有渗碳、渗氮、碳、氮共渗等。

渗碳是将工件放入渗碳介质中，在900~950℃加热、保温，是钢材表层增碳的过程。渗碳后，必须淬火表面才可以获得马氏体，提高硬度。

渗氮是将工件放入渗氮气氛中，加热到500~600℃，使工件表面渗入氮原子，形成氮化物的过程。为了保证工件芯部的力学性能，氮化前应进行调质等热处理。工件氮化后不需要再进行淬火处理。同时氮化处理的零件表面硬度具有耐热性，达到500~600℃仍可以保持较高的硬度。

碳、氮共渗则是同时向工件表面渗碳和渗氮。碳、氮共渗避免了单纯渗碳或渗氮的缺点，发挥了它们的优点。

对于表面渗入介质的零件，如果局部不需要硬度，可采取提前镀铜的方式进行保护。

二、常用材料选择热处理需要考虑的因素

虽然金属材料可以进行上述的热处理，但并不是所有材料都适合进行所有的热处理，或者说通过热处理使其发挥最优良的性能。在选择热处理方式时必须综合考虑各种因素，如淬透性、淬硬性、过热敏感性、回火稳定性等等。只有综合考虑钢材的性能及使用要求，才可以决定零件是更倾向于得到更好的韧性而降低硬度，或是增加耐磨性而提高强度和硬度而适当降低材料的塑性的韧性。有时候还要考虑成本、加工难易程度等。

1、淬透性

是指钢材接受淬火的能力，不同钢种接受淬火的能力不同，因而

得到马氏体组织的深度也不一样，钢的淬透层深度越大，表明材料的淬透性越好。钢的淬透性大小主要取决于钢材的化学成分。

2、淬硬性

是指钢在正常的淬火条件下获得马氏体组织的最高硬度。淬硬性主要取决钢材的含碳量，一般含碳量高的钢种淬硬性较好。

3、过热敏感性

指钢在淬火加热过程中，促进奥氏体晶粒长大，发生过热瑕疵的敏感性。钢材的奥氏体晶粒长大往往使钢材在冷却后力学性能降低，特别是冲击韧性降低，甚至产生裂纹，或者在淬火过程中就会有裂纹产生。

4、回火稳定性

指回火时减慢钢的组织和性能变化，使淬火钢在较高温度回火后仍能保持较高硬度的能力。回火稳定性好的钢，可在较高温度回火，使韧性增加，内应力消除更完善，一般情况下合金钢的回火稳定性比碳钢好。

同时，材料在选择热处理方式时，还应该考虑其合金元素的种类和含量，他们在钢材中的存在，一般均是相辅相成或相互制约的。此部分的详细介绍可以参看《机械设计手册》。

三、常用材料的热处理方式

常用材料按其工作条件和热处理方式还可以分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、耐磨钢、碳素结构钢等。

港口机械中常用的为碳素结构钢、渗碳钢、调质钢。

碳素结构钢，这类钢是指GB700规定的钢种，一般不经热处理直接使用，塑性较高，有一定的强度，一般用于金属结构或不太重要的普通零件。

渗碳钢是指含碳量0.1%~0.25%，合金元素总量在0.3%以下的合金结构钢和优质碳素结构钢，如15、20、20Gr，20Mn2等，这类钢材一般用于受力不大，芯部强度要求不高的零件，如需热处理，仅为获得较高的表面硬度，其热处理过程一般为渗碳-淬火-回火。

调质钢是指含碳量在0.25%~0.5%的优质碳素结构钢和添加了合金元素Cr、Mn、Ni、Si等合金元素的合金结构钢，常用材料为40、45、42CrMo、40Cr、35CrMo、35SiMn等。调质钢一般需要经过调质处理后获得强度、塑性、硬度、韧性等良好配合的综合力学性能。一般用于承受动载荷的重要零件，如轴类、齿轮、螺栓等。这类钢材制造零件为改善表面耐磨性，还可以在调质后进行表面淬火或氮化处理。

四、热处理零件的图纸标注要求

零件的热处理分为普通热处理和表面热处理两种。

普通热处理零件对一般零件只需标注热处理方式和硬度波动范围即可。（硬度和机械性能有大致的对应关系），对重要零件，还需要标注热处理后需达到的金相组织或机械性能值。

表面处理一般要标明热处理方式（表面淬火、渗碳、渗氮、

碳、氮共渗等）、硬度、深度、热处理部位。对重要零件必要时还需要标明预先热处理的方式、变形要求、表面硬度及芯部硬度值。

五、需要进行热处理零件的结构设计要点及工艺安排

零件工艺性设计在机械设计手册中有详细的介绍，在实际中，特别要注意的就是，首先要避免零件截面、壁厚的突然变化，这样在热处理过程中由于零件冷却不均匀容易产生裂纹；其次，不管是否需要热处理的零件，除配合上有特别要求的，不得设计有尖角和棱角，容易产生应力集中。关于孔的布置，尽量避免布置在应力集中的位置等。

热处理工序的安排一般根据零件的形状确定，如果零件为简单、近似的截面形状，且毛坯与成品间加工量不大且加工量均匀，就可以在毛坯状态下进行调质处理。但对铸件、锻件毛坯或截面变化较大的零件，由于其毛坯状态差，且一般毛坯到成品间加工量较大，则需要对毛坯退火后，进行粗加工，然后再调质处理。

如果零件还需要最终的表面硬度，如果对零件的尺寸和形状精度要求不高的话，可以完成全部加工后进行最后热处理，如果要求较高，则需要预留0.5mm左右的磨削余量，在表面处理后，对零件进行磨削处理，以满足使用要求。

对重要零件，既需要热处理，也需要探伤，可以根据材料的可焊性以及相关要求进行安排。必要时需要在热处理前和热处理后分别探伤。

金属材料热处理及其应用

金属材料热处理及其应用(一)---基本常识 金属材料热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。 二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显着的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。 金属材料热处理的工艺 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。 加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。 金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。 加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。

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(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。

常用金属材料热处理硬度

常用金属材料热处理规范 ┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 880- 930 ┃空冷┃HB≤156 ┃┃２０┃Ac3 855 ┃渗碳┃ 920- 950 ┃┃┃┃┃Ar3 835 ┃渗碳淬火┃ 860- 880 ┃水或油冷┃HRC＞56 ┃┃┃Ar1 680 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃芯部HB150 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃正火┃ 850- 890 ┃空冷┃HB≤185 ┃┃３５┃Ac3 802 ┃退火┃ 840- 890 ┃炉冷┃┃┃┃Ar3 774 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 680 ┃淬火┃ 850- 890 ┃水冷┃HRC≥47 ┃┃┃┃回火┃ 500- 540 ┃空冷┃HB241-286 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃退火┃ 820- 840 ┃炉冷┃HB≤207 ┃┃４５┃Ac3 780 ┃正火┃ 830- 870 ┃空冷┃HB≤229 ┃┃┃Ar3 751 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 682 ┃淬火┃ 820- 860 ┃水冷┃HRC50-60 ┃┃┃┃回火┃ 520- 560 ┃空冷┃HB228-286 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 900- 930 ┃空冷┃HB≤179 ┃┃┃Ac3 854 ┃高温回火┃ 659- 680 ┃空冷┃┃┃20Mn ┃Ar3 835 ┃┃┃┃┃┃┃Ar1 682 ┃┃┃┃┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃AC1 734 ┃退火┃ 830- 880 ┃炉冷┃┃┃35Mn ┃AC3 812 ┃正火┃ 850- 880 ┃空冷┃HB≤187 ┃┃┃Ar3 796 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 675 ┃淬火┃ 850- 880 ┃水或油冷┃HRC50-55 ┃┃┃┃回火┃ 400- 500 ┃空冷┃HB302-332 ┃┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 726 ┃退火┃ 820- 850 ┃炉冷┃HB≤217 ┃┃45Mn ┃Ac3 790 ┃正火┃ 830- 860 ┃空冷┃┃┃┃Ar3 768 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 689 ┃淬火┃ 810- 840 ┃水或油冷┃HRC54-60 ┃┃┃┃回火┃根据需要回火┃水或空冷┃┃┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛

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（）。

金属材料热处理方法有几种

金属材料热处理方法有几种各有什么特点 金属材料热处理方法有退火、谇火及回火，渗碳、氮化及氰化等。 (1) 退火处理 退火处理按工艺温度条件的不同，可分为完全退火、低温退火和正火处理。 ①完全退火是把钢材加热到Ac3 (此时铁素体开始溶解到奥氏体中，指铁碳合金平衡图中Ac3，即临界温度）以上20?30℃，保温一段时间后，随炉温缓冷到400?500(，然后在空气中冷却。 完全退火适用于含碳量小于%的铸造、锻造和焊接件。目的是为了通过相变发生重结晶，使晶粒细化，减少或消除组织的不均匀性，适当降低硬度，改善切削加工性，提高材料的韧性和塑性，消除内应力。 ② 低温退火是一种消除内应力的退火方法。对钢材进行低温退火时.先以缓慢速度加热升温至500?600匸，然后经充分的保温后缓慢降温冷却。 低温退火（消除内应力退火）主要适用于铸件和焊接件，是为了消除零件铸造和焊接过程中产生的内应力，以防止零件在使用工作中变形。采用这种退火方法，钢材的结晶组织不发生变化。 ③ 正火是退火处理中的一种变态，它与完全退火不同之处在于零件的冷却是在静止的空气中，而不是随炉缓慢降温冷却。正火处理后的晶粒比完全退火更细，增加了材料的强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。 正火处理主要适合那些无需调质和淬火处理的一般零件和不能进行淬火和调质处理的大型结构零件。正火时钢的加热温度为753?900°C。 (2) 淬火及回火处理 淬火可分整体淬火和表面淬火，淬火后的钢一般都要进行回火。回火是为了消除或降低淬火钢的残余应力，以使淬火后的钢内纟且织趋于稳定。钢材淬火后为了得到不同的硬度，回火温度可采用几种温度段。 ① 淬火后低温回火目的是为了降低钢中残余应力和脆性、而保持钢淬火后的高硬度和耐磨性，硬度在HRC58?64范围内。适合于各种工具、渗碳零件和滚动轴承。回火温度为150?250匸。 ② 淬火后中温回火目的是为了保持钢材有一定的韧性、在此基础上提高其弹性和屈服极限。适合于各种弹簧、锻模及耐冲击工具等。回火温度为350?500"，淬火后回火得到的钢材硬度为HRC 35?45。 ③ 淬火后高温回火这种回火温度处理通常称之为调质处理。回火温度为500?650℃，材料的硬度为HRC25?35。 调质处理广泛应用在齿轮与轴的机械加工工艺中，以使零件在塑性、韧性和强度方面有较好的综合性能。 表面淬火是使零件的表面有较髙的硬度和耐磨性，而零件的内部（心部）有足够的塑性和韧性。如承受动载荷及摩擦条件下工作的齿轮、凸轮轴、曲轴颈等，均应进行表面淬火处理。 表面淬火用钢材的含碳量应大于35%，如45、40Cr、40Mn2 等钢材，都比较适合表面淬火。表面谇火的方法可分为表面火焰淬火和表面髙频淬火。 a. 表面火焰淬火是用高温的氧-乙块火焰，把零件表面加热到Ac3线以上

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

《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。

金属材料及热处理复习资料

金属材料及热处理复习资料 一、名词解释 1、回火脆性 2、过冷度 3、调质处理 二、单项选择题 1、实际生产中，金属冷却时（）。 A、理论结晶温度总是低于实际结晶温度 B、理论结晶温度总是大于实际结晶温度 C、理论结晶温度总是等于实际结晶温度 D、实际结晶温度和理论结晶温度没有关系 2、二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（） A、单一液相 B、单一固相 C、两相共存 D、三相共存

3、金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。 A、弹性 B、硬度 C、塑性 D、强度 4、钢经表面淬火后，将获得（） A、上贝氏体 B、全部马氏体 C、下贝氏体 D、一定深度的马氏体 5、（）主要用于各种弹簧淬火后的处理。 A、低温回火 B、中温回火 C、高温回火 D、调质 6、常温铁素体是碳溶解在（）中所形成的间隙固溶体。 A、α-Fe B、γ-Fe C、δ-Fe D、β-Fe 7、铸铁的含碳量一般为（） A、0.008～4.3% B、0.008～6.69% C、2.11～6.69% D、4.3～6.69% 8、钢淬火后需进行（）： A、回火 B、正火 C、退火 D、直接使用 三、多项选择题 1、铁碳合金中的固溶体有（）。 A、铁素体 B、渗碳体 C、奥氏体 D、珠光体 2、在晶体缺陷中，属于面缺陷的有（）。 A、间隙原子 B、位错 C、晶界 D、相界 3、钢经调质处理后的机械性能（） A、强度比正火低 B、强度比正火高 C、塑性比正火更好 D、韧性比正火更好

4、经冷变形后，金属（）。 A. 形成柱状晶 B. 形成纤维组织 C. 强度升高 D. 塑性升高 5、提高液体金属的冷却速度，可使金属结晶（）。 A、过冷度增加 B、N/G增加 C、N/G减小 D、晶粒细化 四、判断题（正确填“T”，错误填“F”） 1、单晶体、多晶体是各向同性的。（） 2、20钢比T12钢的含碳量高，因此塑性差。（） 3、表面渗碳能改变钢的表面化学成分和组织。（） 4、合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为相。（） 5、Fe3C I与Fe3CⅡ的晶体结构和形态均相同。（） 6、可通过冶金、冷变形和热处理等方式来降低材料的弹性模量E。（） 7、低温回火脆性是一种不可逆的回火脆性，其主要原因是P等杂质元素在原奥氏体晶界上的偏聚。（） 8、当金属进行冷塑性变形加工后，强度将会降低。（） 五、问答题： 1.轴承合金的组织有什么特点？为什么？ 2. 请分析高速钢工具的最终热处理中需回火三次的原因及使用态组织。 3 有两块退火钢样经组织分析发现其中珠光体占80%，但硬度差别较大，请分别计算它们的含碳量。

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

金属材料及热处理试题库和答案解析

金属材料与热处理习题及答案 第一章金属的结构与结晶 一、判断题 1、非晶体具有各同性的特点。( √) 2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。(×) 3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。( ×) 4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。( ×) 5、单晶体具有各向异性的特点。( √) 6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。( √) 7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。 ( √) 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。( √) 10、非晶体具有各异性的特点。( ×) 11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。( √) 12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。( √) 13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。( √) 14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质。( √)

15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。( √) 16、金属材料是金属及其合金的总称。( √) 17、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。( √) 18、金是属于面心立方晶格。( √) 19、银是属于面心立方晶格。( √) 20、铜是属于面心立方晶格。( √) 21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。( √) 22、晶粒间交接的地方称为晶界。( √) 23、晶界越多，金属材料的性能越好。( √) 24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。 ( √) 25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。( √) 26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。 ( √) 27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。( √) 28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。( √) 29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。( √) 30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。( √) 31、晶体有规则的几何图形。( √) 32、非晶体没有规则的几何图形。( √) 36、物质是由原子和分子构成的。( √)

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 %

常用金属材料热处理方法

常用金属材料热处理方法 材料牌号标准号热处理方式热处理温度冷却方式备注WCB WCC WCA ASTM A216正火900℃～920℃空冷硬度≤HB237 A105ASTM A105正火900℃～920℃空冷硬度HB137～HB187 17-4PH ASTM A564固溶+沉淀硬化固溶1040℃±15℃ 沉淀硬化620℃±10℃ 水冷 空冷 双重时效硬化，硬度HB302～HB320 LF2ASTM A350淬火+回火淬火910℃～940℃ 回火593℃～649℃ 水冷 空冷 硬度≤HB197 F11ASTM A182正火+回火正火900℃～920℃ 回火≥675℃ 空冷 空冷 1.CLASS 1硬度HB121～HB174 2.CLASS 2硬度HB143～HB207 3.CLASS 3硬度HB156～HB207 F22ASTM A182正火+回火正火900℃～920℃ 回火≥675℃ 空冷 空冷 1.CLASS 1硬度≤HB170 2.CLASS 3硬度HB156～HB207 F6a ASTM A182正火+回火正火1010℃～1050℃ 一次回火≥675℃ 二次回火≥620℃ 空冷 空冷 1.硬度HB167～HB229； 2.要符合NACE要求，需进行二次回火； 3.调质处理（淬火+回火，硬度HB240～HB270)。 F304 F304L F316 F316L ASTM A182固溶1040℃～1100℃水冷硬度≤HB237 F51ASTM A182固溶1040℃～1080℃水冷硬度≤HB269 F53ASTM A182固溶1040℃～1080℃水冷硬度≤HB310 F55ASTM A182固溶1100℃～1140℃水冷 F347 F321ASTM A182固溶+稳定化处理固溶1040℃±10℃ 稳定化870℃～900℃ 水冷 空冷 硬度≤HB237 LF1ASTM A350淬火+回火淬火900℃～920℃ 回火620℃～650℃ 水冷 空冷 硬度≤HB197 LF2 LF3ASTM A350淬火+回火淬火950℃～970℃ 回火593℃～649℃ 水冷 空冷 硬度≤HB197 CF3 CF3M CF8 CF8M ASTM A351固溶1040℃～1100℃水冷硬度≤HB237 LCB LCC ASTM A352淬火+回火淬火900℃～920℃ 回火620℃～650℃ 水冷 空冷 硬度≤HB237 LC1ASTM A352淬火+回火淬火900℃～920℃ 回火620℃～650℃ 水冷 空冷 硬度≤HB237