机械工程材料习题 金属材料及热处理 工程材料 试题答案 陕科大

机械工程材料习题 金属材料及热处理 工程材料 试题答案

复习思考题2

1． 解释下列名词：合金、相、、固溶体、金属化合物、固溶强化、组元。

3．金属的常见晶格有哪三种?说出名称。 4．为什么单晶体有各向异性，．而多晶体的金属通常没有各向异性?

5．什么叫晶体缺陷?晶体中可能有哪些晶体缺陷?它们的存在有何实际意义?

8．间隙相、复杂结构的间隙化合物、间隙固溶体三者之间主要区别是什么?

复习思考题3 1．概念： 过冷度、、相图、相组成物、组织组成物、匀晶转变、共晶转变、包晶转变、细晶强化、枝晶偏析、包晶偏析、变质处理。

2． 什么是杠杆定律?有什么用途?

3． 铸锭是否一定要有三种晶区?柱状晶的长大如何抑制?

5．合金结晶中可能出现的三种偏析应如何控制使之尽量减小?

复习思考题4

3．晶体塑性变形的基本方式是什么?

4．什么是加工硬化?加工硬化在工业生产中有何利弊?

7．什么是回复?回复对变形金属有什么作用? 8．什么是再结晶?再结晶对变形金属有什么作用?

9．热变形加工与冷变形加工是依据什么来区分?两种变形加工各有什么优缺点?

10．有四个外形完全相同的齿轮，所用材质也都是wc=0.45％的优质碳素钢。但是制作方法不同，它们分别是：(1)直接铸出毛坯。然后切削加工成形。(2)从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成型。(3)从热轧圆钢上取料，然后切削加工成型。(4)从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成型。请你分析一下，哪个齿轮使用效果应该最好?哪个应该最差?

复习思考题5

1．什么是同素异晶转变、共析转变?

2．解释下列名词，并指出它们在组织形态上的特征和力学性能上的特点： 铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体

5．根据Fe—Fe3C相图并通过必要的计算回答下面的问题。

(1)65钢在室温时相组成物和组织组成物各是什么?其相对质量百分数各是多少?

(2)T8(按共析钢对待)在室温时相组成物和组织组成物各是什么?质量百分数各是多少? (3)T12钢的相组成物和组织组成物各是什么?各占多大比例?

6．某碳素钢钢号不清，经金相检查其显微组织是F+P。其中P所占比例约为20％。你可否据此判定出它的钢号是什么?

7．钢中常存杂质指的是什么?它们对钢有什么影响?

8．指出钢号为20、45、65Mn、Q235-AF、T12、T10A、ZG270—500的碳素钢各属哪类钢?钢号中的数字和符号的含义是什么?各适于做什么用(各举一例)?

复习思考题6

1． 常用的热处理工艺有哪些?简述热处理在机械制造中的作用。

2． 影响奥氏体晶粒大小的因素有哪些?

3．共析钢的等温转变曲线与连续转变曲线有什么差别? 4．珠光体、索氏体、托氏体组织有什么区别?．

5．上贝氏体和下贝氏体比较，哪一种力学性能好? 9．分析以下几种说法是否正确： (1)马氏体硬而脆。

(2)过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高。 (3)钢中合金元素的含量越高，淬火后的硬度也越高。

(4)本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。

(5)同一钢材在相同加热条件下，总是水淬比油淬的淬透性好；小件比大件淬透性好。 10.现有20钢齿轮和45钢齿轮两种，齿轮表面硬度要求52HRC～55HRC，问采用何种热处理可满足上述要求。比较它们在热处理后的组织与力学性能的差别。

14．简述目前常用的钢铁表面处理技术， 复习思考题

1． 合金钢和碳素钢相比，具有哪些特点?

6．有一根φ30mm的轴，受中等的交变载荷作用，要求零件表面耐磨，心部具有较高的强度和韧性，供选择的材料有16Mn、20Cr、45钢、T8钢和Crl2钢。要求：1)选择合适的材料；2)编制简明的热处理工艺路线；3)指出最终组织。

7.W18Cr4V钢淬火温度为什么要选1275oC±5oC?淬火后为什么要经过三次560oC回火?回火后的组织是什么，回火后的组织与淬火组织有什么区别?能否用一次长时间回火代替三次回火?

8．为什么轴承钢要具有较高的碳含量?在淬火后为什么需要冷处理? 12．说明下列钢号属于何种钢?数字的含意是什么?主要用途?

T8、16Mn、20CrMnTi、ZGMnl3—2、40Cr、GCrl5、60Si2Mn、W18Cr4V、1Crl8Ni9Ti、1Crl3、

Crl2MoV、12CrMoV、5CrMnMo、38CrMoAl、9CrSi、Crl2、3Cr2W8、4Cr5W2VSi、15CrMo、

60钢、CrWMn、W6M05Cr4V2。

复习思考题8

2． 试述各类铸铁性能及用途。

3． 为什么球墨铸铁可以代替钢制造某些零件呢?

4． 合金铸铁的突出特性是什么?

5． 识别下列铸铁牌号：HTl50、HT300、KTH300—06、KTZ450—06、KTB380—12、QT400—

18、QT600—03、RuT260、MQTMn6。 6．铸铁的力学性能取决于什么?

7．灰铸铁为什么不进行整体淬火处理? 复习思考题9

1．根据二元铝合金一般相图，说明铝合金是如何分类的?

2．形变铝合金分哪几类?主要性能特点是什么?并简述铝合金强化的热处理方法。 3．铜合金分哪几类?举例说明黄铜的代号、化学成分、力学性能及用途。 4．钛合金分哪几类?简述钛合金的热处理。

5．滑动轴承合金必须具备哪些特性?常用滑动轴承合金有哪些? 6．指出下列合金的名称、化学成分、主要特性及用途。 LF21 LFII ZLl02 ZL401 LD5 H68

HPb59—1 HSi80—3 ZCuZn40Mn2 QAll9—2 ZCuSnlOPl ZSnSbl2PblOCu4 TA7 复习思考题11

1． 什么是零件的失效?常见的失效方式有哪些?

2． 选择零件材料应遵循什么原则?

3．在选择材料力学性能数据时应注意哪些?

5．试根据下列使用条件和对性能的要求指出应选用的材料和热处理： (1)不需润滑的低速无冲击齿轮。 (2)受中等载荷(?b≥400MPa)、在蒸汽及海水腐蚀条件下工作的齿轮。 (3)受中等载荷(?b≥500MPa)、高速受冲击，模数小于5mm的机床齿轮。 (4)坐标镗床主轴，要求表面硬度≥850HV心部硬度为260HBS～280HBS，在滑动轴承内工作，精度要求极高。

6．分析汽车上所用零件材料。说明哪些是用碳素钢、合金钢、铸铁和有色金属制成，各举出两种零件名称，它们都采用何种热处理方法?

习题1

一、名词解释

加工硬化、回复、再结晶、二次再结晶、热加工 二、填空题

1．常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（ ）和（ ）两种。

2．与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（ ）和（ ）。 3．在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（ ）来划分的．因此Cu（熔点为1084℃）在室温下变形加工称为（ ）加工，Sn（熔点为232℃）在室温的变形加工称为（ ）加工。

4．再结晶温度是指（ ），其数值与熔点间的大致关系为（ ）。 5．再结晶后晶粒度的大小取决于（ ）、（ ）、和（ ）。

6．a－Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为（ ）和（ ），滑够系为（ ）个。

7．强化金属材料的基本方法有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 8．冷变形后的金属进行加热，当温度不太高时，金属内部的晶格畸变程度（ ），内应力（ ），这个阶段称为（ ）。当加热到较高温度，晶粒内部晶格畸变（ ），金属的位错密度（ ），使变形的晶粒逐步变成（等轴晶粒），这一过程称为（ ）。 三、简答题

1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？ 2．什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。 4．已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在 1000℃、铁在800℃、铜在600℃时的加工变形是处于什么加工状态。

5．用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想？为什么？ （1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。 （2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。 （3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。 6．说明下列现象产生的原因。

（1）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向。 （2）晶界处滑落的阻力最大。 （3）Zn（密排六方）、a一Fe、Cu的塑性不同。

7．简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。

8．在图2－10中的晶面、晶向中，哪些是滑移面，哪单是滑移方向？就图中情况能否构成

滑移系？ 四、判断题

1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。（ ）

2．因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。（ ）

3．金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。（ ） 4．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（ ） 5．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（ ） 6．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（ ） 7．热加工过程，实行上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（ ） 8．孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得多。（ ） 五、选择填空 1．体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的（ ） （a）滑移系数不同 (b)滑移方向数不同

（c）滑移面数不同 （d）滑移面和滑移方向的指数不同 2．随冷塑性变形量增加，金属的（ ）。 （a）强度下降，塑性提高 (b) 强度和塑性都下降 （c）强度和塑性都提高 （d）强度提高，塑性下降 3．冷变形金属再结晶后，则（ ）。，

（a）形成等轴晶，强度增大 (b)形成柱状晶，塑性下降 （c）形成柱状晶，强度升高 (d)形成等轴晶，塑性升高 4．能使单晶体产生塑性变形的应力为（ ）。 （a）正应力 （b）切应力 （c）复合应力

5．变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的 晶型是（ ）。

（a）与变形前的金属相同 （b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型

6．再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（ ）改变。 （a）温度（b）晶体结构 （c）应力状态。

7．冷热加工的区别在于加工后是否留下（ ）。 （a）加工硬化 （b）晶格改变性 （c）纤维组织

8．钢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（ ）

（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）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有 （d）铁和铜的再结晶温度不同 习题2

一、名词解释

淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、Ｃ曲线 二、填空

1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（ ）℃保温（ ）小时后测定的奥氏体晶粒大小。

2．共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于 温度将形成（ ），为（ ）与（ ）的机械混合物，其典型形态为（ ）或（ ）。 3． 中马氏体是碳在α—Fe中的过饱和（ ），具有（ ）点阵。

4． 于过冷奥氏体等温转变图通常呈（ ），所以又称（ ），亦称为（ ）。

5．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（ ）。 6．中温回火主要用于处理（ ）。。因火后得到（ ）。 7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（ ）、（ ）和（ ）三种。

8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（ ），其中低温（ ）的硬度提高不多，故又称为（ ）。 三、简答

1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合 金才能进行热处理？

提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。 2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？ 如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？

提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油 冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补 充回火，以消除快冷产生的内应力

3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。

提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。

4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。 5．T12钢加热到770℃后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。

6．用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。

提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。 四、判断正误并改正

1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。

2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。

3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。 4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。

5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。

６．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。

7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”

8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。

五、选择填空

1．根据Ｆe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（ ）或（ ）加（ ） 或（ ）加（ ）。

(a)珠光体 (b)渗碳体 （c）铁素体 （d）马氏体 2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在800~1500?之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（ ）。

（a）超细珠光体 (b)索氏体 （c） 屈氏体（d）马氏体 3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（ ）、（ ）和（ ） 三大类。

（a）重结晶、再结晶、去应力退火 （b）扩散、球化法应力退火 （c）再结晶、完全、去应力退火 （d）去氢、扩散、重结晶退火 4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（ ），淬火后的组织为均匀的马氏体。 (a)Ac1+30~50℃ (b) Acm+30~50℃ (c) Ac3+30~50℃ (d) A0+30~50℃

5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时 转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（ ）。 (a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化

6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（ ）等热处理技术是当代发展 起来的具有广泛应用前景的新技术。

（a）表面淬火 （b）复合热处理 （c）化学热处理 （d）表面热处理 习题3

一、名词解释： １、调质处理： ２、淬透性： ３、马氏体： ４、共析反应： ５、过冷Ａ体： ６、加工强化： 7、热处理： ８、表面淬火： 二、作图题：

１、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度 ℃

lgt

2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明淬火加热温度和A1,A2,Acm线、符号

三、下面材料所属类别和应用实例

材料样号 类别 典型热处理工艺 使用状态下组织 应用举例

Q235A Gcr15 45 T12

20CrMnTi 60Si2Mn 16Mn 9SiCr

5CrMnMo 1Cr18Ni9

四、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、本轴应用的材料：

2、正火和调质的目的和大致热处理工艺 3、表面淬火目的

4、低温回火目的及工艺

5、轴颈表面组织和其余地方组织 习题4 简答题

１． 钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些有益和有害的影响？

２． 为什么比较重要的大截面的结构零件都必需用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优点？

３． 合金钢中经常加入的合金元素有哪些？怎样分类？

４． 为什么碳钢在室温下不存在单一奥氏体或单一铁素体组织，而合金钢中有可能存在这类组织？

５． 合金元素对回火转变有何影响？

６． 试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。 ７． 为什么说得到马氏体随后回火处理是钢中最经济而又最有效的强韧化方法？ ８． 什么是钢的回火脆性？下列几种钢中，哪类钢的回火脆性严重，如何避免？ 45 40Cr 35SiMn 40CrNiMo

９． 从资源情况分析我国合金结构钢的合金化方案的特点。 １０． 为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？ １１． 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

１２． 为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？弹簧淬火后为什么要进行中温回火？为了提高弹簧的使用寿命，在热处理后应采用什么有效措施？

１３． 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对钢中的非金属夹杂物限制特别严格？ １４． 解释下列现象 （１） 比碳钢高；

（２） 含碳量相同时，含炭化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；

（３） 含碳量≥0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.0%,含铬12%的在相同含碳量下，除了镍、锰的合金钢外，大多数合金钢的热处理温度都钢属于莱氏体钢； （４） 高速钢经热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织；

（５） 在相同含碳量下，合金钢的淬火变形和开裂现象不易产生；

（６） 调质钢在回火后需快冷至室温； （７） 高速钢需高温淬火和多次回火。

１５．W18Cr4V钢的Ac1为820℃,若以一般工具钢Ac1＋30~50℃的常规方法来确定其淬火温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能，为什么？其实际淬火温度是多少？W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560℃三次回火，这又是为什么？

１６．直径为25mm的40CrNiMo棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。

１７．某厂的冷冲模原用W18Cr4V钢制造，在使用时经常发生崩刃、掉渣等现象，冲模寿命很短；后改用W6Mo5Cr4V2钢制造，热处理时采用抵温淬火（1150℃），冲模寿命大大提高。试分析其原因。

１８ 一些中、小工厂在用Cr12型钢制造冷作模具时，往往是用原钢料直接进行机械加工或稍加改锻后进行机械加工，热处理后送交使用，经这种加工的模具寿命一般都比较短。改进的措施是将毛坯进行充分地锻造，这样的模具使用寿命有明显提高。这是什么原因？ １９．不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？ ２０．试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用

２１．试分析合金元素Cr在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr13、1Cr18Ni9Ti等钢中的作用 ２２．试就下列四个钢号：20CrMnTi、65、T8、40Cr讨论下列问题：

（１） 在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由； （２） 各种钢的用途，热处理工艺，最终的组织。

２３．硬质合金有何特点？指出硬质合金YG8、YT15的类别、成分和用途。

２４．要制造机床主轴、拖拉机后桥齿轮、铰刀、汽车板簧等。拟选择合适的钢种，并提出热处理工艺。其最后组织是什么？性能如何？

２５．某工厂生产一种柴油机的凸轮，其表面要求具有高硬度（>HRC50）,而零件心部要求具有良好的韧性（ak50>j/c㎡），本来是采用45钢经调质处理后再在凸轮表面上进行高频淬火，最后进行低温回火。现因工厂库存的45钢已用完，只剩下15号钢，试说明以下几个问题。

（１） 原用45钢各热处理工序的目的。

（２） 该用15钢后，仍按45钢的上述工艺路线进行处理，能否满足性能要求？为什么？ 改用15钢后，应采用怎样的热处理工艺才能满足上述性能要求？为什么？ 习题5

一、 名词解释

石墨化、孕育（变质）处理、球化退火、可锻化退火、石墨化退火 二、 填空题

1. 白口铸铁中碳的主要以（ ）的形式存在，灰口铸铁中碳主要以（ ）的形式存在。

2. 普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为（ ）、（ ）、（ ）和（ ） 3. 铸铁的基体有（ ）、（ ）和（ ）三种。 4. QT500—05牌号中，QT表示（ ），数字500表示（ ），数字05表示（ ）。

5. HT250是（ ）铸铁，250表示（ ） 6. 促进石墨化的元素有（ ），阻碍石墨化的元素有（ ） 7. 铸铁的石墨化过程分为三个阶段，分别为（ ）、（ ）和（ ）。 8. 可锻铸铁铸件的生产方法是先（ ），然后再进行（ ）。

9. 球墨铸铁采用（ ）作球化剂。 三、 判断题

1. 石墨化是指铸铁中碳原子析出形成石墨的过程。（ ） 2. 可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。（ ） 3. 热处理可以改变铸铁中的石墨形态。（ ） 4. 球墨铸铁可通过热处理来提高其机械性能。（ ）

5. 采用整体淬火的热处理方法，可以显著提高灰铸铁的机械性能。（ ） 6. 采用热处理方法，可以使灰铸铁中的片状石墨细化，从而提高其机械性能。（ ） 7. 铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其机械性能。（ ） 8. 灰铸铁的减震性能比钢好。（ ） 四、 选择填空

1. 铸铁石墨化的几个阶段完全进行，其显微组织为（ ） （a）F+G （b）F+P+G （c）P+G

2. 铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行，第三阶段部分进行，其显微组织为（ ） （a）F+G （b）P+G （c）F+P+G

3. 铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行，第三阶段未进行，其显微组织为（ ） （a）F+P+G （b）P+G （c）F+G 4. 提高灰口铸铁的耐磨性应采用（ ）

（a）整体淬火 （b）渗碳处理 （c）表面淬火 5. 机架和机床床身应用（ ）

（a）白口铸铁 （b）灰口铸铁 （c）麻口铸铁 五、综合分析题

１．试总结铸铁石墨化发生的条件和过程 ２．试述石墨形态对铸铁性能的影响。

３．白口铸铁、灰口铸铁和碳钢，这三者在成分、组织和性能有何主要区别？ ４．为什么一般机器的支架、机床的床身用灰口铸铁铸造？

５．出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防止和改善？

（１） 灰口铸铁磨床床身铸造以后就进行切削，在切削加工后发生不允许的变形。 （２） 灰口铸铁薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。 ６．指出下列铸铁的类别、用途及性能的主要指标： （１） HT150,HT400;

（２） KT350-10,KTZ700-2; （３） QT420-10,MQT1200-1。 习题6

一、名词解释

固溶处理、时效硬化、回归、黄铜、锡青铜 二、填空题

1．铝合金按其成分及生产工艺特点，可分为（ ）和（ ）。

2．变形铝合金按热处理性质可分为（ ）铝合金和（ ）铝合金两类。 3． 铝合金的时效方法可分为（ ）和（ ）两种。 4．铜合金按其合金化系列可分为（ ）、（ ）和（ ）三类。 5．变形铝合金的热处理方法有（ ）、（ ）、（ ）。 6．铸造铝合金，按成分可分为（ ）系、（ ）系、（ ）系和（ ）系四类。

形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。

3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。 4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。

5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。

6．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。

7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”

8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化追火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。 四、选择填空

1．根据Ｆe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（ ）或（ ）加（ ）或（ ）加（ ）。 (a)珠光体 (b)渗碳体 （c）铁素体 （d）马氏体 2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在800~1500?m之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（ ）。

（a）超细珠光体 (b)索氏体 （c） 托氏体（d）马氏体 3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（ ）、（ ）和（ ）三大类。

（a）重结晶、再结晶、去应力退火 （b）扩散、球化法应力退火 （c）再结晶、完全、去应力退火 （d）去氢、扩散、重结晶退火 4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（ ），淬火后的组织为均匀的马氏体。 (a)Ac1+30~50℃ (b) Acm+30~50℃ (c) Ac3+30~50℃ (d) A0+30~50℃

5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回火加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（ ）。 (a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化

6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（ ）等热处理技术是当代发展起来的具有广泛应用前景的新技术。 （a）表面淬火 （b）复合热处理 （c）化学热处理 （d）表面热处理 习题10

一、名词解释：（15分）

１、调质处理： ２、淬透性： ３、马氏体： ４、共析反应： ５、过冷Ａ体： 二、作图题：(15分)

１、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度

2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明各点碳质量分数、温度、淬火加热温度范围和A1,A3,Acm线

℃

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1题图

2题图 三、下面材料所属类别和应用实例(30分)

材料牌号 类别 典型热处理工艺 应用举例

60Si2Mn 40Cr 16Mn 20CrMnTi GCr15 四、分析题（20分）

车床主轴要求轴颈部位硬度为54—58HRC，其余地方为20—25HRC，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： 2、正火的目的

3、调质目的和大致热处理工艺 4、表面淬火目的

5、低温回火目的及工艺

6、轴颈表面组织和其余地方组织 五、填空(20分)

1. 实际金属的晶体缺陷有

2. 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 3. 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

4. 钢在加热时，加热速度越快转变温度越 ，转变时间越 。 5. 45钢正火后渗碳体呈 状，调质处理后渗碳体呈 状。

6. M形态主要有 和 两种，其中 M硬度高、塑性差。

7. W18Cr4V钢的淬火加热温度为 ，回火加热温度为 ，回火次数 习题11

一、名词解释：

１、铁素体： ２、马氏体： ３、调质处理： ４、过冷度： 5、淬透性： 二、按组织填图（铁碳相图右下角）（各重要点的名称、成分、温度、碳钢热处理加热范围） ℃

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三、下面材料所属类别和应用实例

材料排号 类别 碳含量 典型热处理工艺 应用举例 Q235A 45 60Si2Mn 20CrMnTi W18Cr4V 四、填空

1. 实际金属的晶体缺陷有（ ）（ ）（ ）

2. 普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为（ ）、（ ）、（ ）和（ ）

3.铸铁的基体有（ ）、（ ）和（ ）三种。

4.按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（ ）钢、（ ）钢和（ ）钢，其合金元素含量分别为（ ）、（ ）、（ ）。 5.合金钢按用途分类可分为（ ）、（ ）、和（ ）三类。

6.除（ ）元素外，其他所有的合金元素都使C曲线向（ ）移动，使钢的临界冷却速度（ ）、淬透性（ ）。

7. ４０Ｃr钢属（ ）钢，其碳含量为（ ），铬含量为（ ），可制造（ ）零件。 8. 高速钢需要进行反复锻造的目的是（ ），Ｗ18Ｃr4Ｖ钢采用高温淬火（1260℃～1280℃）的目的是（ ），淬火后在550℃～570℃回火后出现硬度升高的原因是（ ），经三次回火后的显微组织是（ ）。 习题12

一、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分） 名称 候选材料 选用材料 热处理方法 最终组织 机床床身 T10A, KTZ450-06, HT200

汽车后桥齿轮 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V 汽车板簧 45, 60Si2Mn, T10 钻头 W18Cr4V，65Mn, 20 桥梁 1Cr13, 16Mn, Q195 二、（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：

2、正火和调质的目的和大致热处理工艺 3、表面淬火目的

4、低温回火目的及工艺

5、轴颈表面组织 和其余地方组织

三、由T12材料制成的丝锥，硬度要求为HRC60～64。生产中混入了45钢料，如果按T12钢进行淬火＋低温回火处理，问其中45钢制成的丝锥的性能能否达到要求？为什么？（简

答）（10分）

四、填写下列材料在该加热温度下的组织(15分) 材料 温度℃ 组织 温度℃ 组织 温度℃ 组织 45 820 950 680 T10 680 780 830

注：已知 45钢Ac3=780℃ T10的Acm=810℃ 五、填空题(25分)

1、 马氏体是 固溶体，其形态主要有 、 。 其中， 马氏体硬度高、塑性差

2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为 ，回火加热温度为 ，回火次数 ， W的主要作用 ，Cr的主要作用 ，V的主要作用 3、材料选择的三原则 ， ，

4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是 ， 。 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 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

7. 钢在加热时，加热速度越快转变温度越 ，转变时间越 。 8. 45钢正火后渗碳体呈 状，调质处理后渗碳体呈 状。 习题13

一、名词解释：（15分）

１、调质处理： ２、淬透性： ３、马氏体： ４、共析反应： ５、过冷Ａ体： 二、作图题：(15分)

１、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度

2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明各点碳质量分数、温度、淬火加热温度范围和A1,A3,Acm线

℃

lgt

1题图

2题图 三、下面材料所属类别和应用实例(30分)

材料排号 类别 典型热处理工艺 应用举例

Q235A 45 16Mn 9SiCr GCr15

四、分析题（20分）

车床主轴要求轴颈部位硬度为54—58HRC，其余地方为20—25HRC，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： 2、正火的目的

3、调质目的和大致热处理工艺 4、表面淬火目的

5、低温回火目的及工艺

6、轴颈表面组织和其余地方组织 五、填空(20分)

1. 实际金属的晶体缺陷有

2. 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 3. 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

4. 钢在加热时，加热速度越快转变温度越 ，转变时间越 。 5. 45钢正火后渗碳体呈 状，调质处理后渗碳体呈 状。

6. M形态主要有 和 两种，其中 M硬度高、塑性差。

7. W18Cr4V钢的淬火加热温度为 ，回火加热温度为 ，回火次数 习题14

一、名词解释 合金元素 回火稳定性 二次硬化 回火脆性 固溶处理 红硬性 二、填空题

1．硫存在钢中，会使钢产生（ ），磷存在钢中会使钢产生（ ）。 2． 碳钢中的有益元素是（ ）、（ ），碳钢中的有害杂质是（ ）、（ ）。 3． 20钢属（ ）钢，其含碳量为（ ）；４５钢属（ ）钢，其含碳量为（ ）；Ｔ８钢属（ ）钢，其含碳量为（ ）。

4． 按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（ ）钢、（ ）钢和（ ）钢，其合金元素含量分别为（ ）、（ ）、（ ）。

5． 根据合金元素在钢中与碳的相互作用，合金元素可分为（ ）和（ ）两大类。其中碳化物形成元素有（ ）。 6． 合金钢按用途分类可分为（ ）、（ ）、和（ ）三类。

7． 除（ ）元素外，其他所有的合金元素都使C曲线向（ ）移动，使钢的临界冷却速度（ ）、淬透性（ ）。

8． 扩大奥氏体区域的合金元素有（ ）等。 9． 扩大铁素体区域的合金元素有（ ）等。 10．除（ ）、（ ）元素以外，几乎所有的合金元素都能阻止奥氏体晶粒长大，起到细化晶粒的作用。 11．几乎所有的合金元素（除（ ）、（ ）以外），都使Ms和Mf点（ ）。

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