《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。 （×） （×）

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。 （√） （×）

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

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、

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。

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．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→轴颈表面淬火→低温回火→磨加工。请指出：

①从20、45、60、T10钢中，选择制造主轴的钢材：②正火、调质、表面淬火、低温回火的目的；③轴颈表面处的组织和其余地方的组织。 答： 45钢；

② 正火改善切削性能；调质获得较好的综合机械性能；表面淬火使表面获得马氏体，提高表面的耐磨性能；低温回火消除残余应力，稳定尺寸，改善塑性与韧性。

③ 轴颈表面处的组织为回火马氏体；其余地方的组织为回火索氏体。

（六）现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好韧性，应采用如下哪种材料及工艺，为什么？

① T10钢经淬火+低温回火； 45钢经调质地处理；③ 用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火。 答：T10钢经淬火+低温回火的组织为回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体，硬度为58~62HRC，表面具有高的硬度、耐磨性，但心部韧性差，因此，①不合适。

45钢经调质处理后的组织为回火索氏体，硬度为25~35HRC，综合机械性能较好，但表面不耐磨，因此，②不合适。

用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火后，表面组织为回火马氏体+合金碳化+少量残余奥氏体，硬度为60~67HRC，表面具有高的硬度、耐磨性，且心部组织为回火马氏体+少量铁素体，硬度为50~55HRC，具有较高的强度和一定的韧性，因此，③合适。

第一次测练试题参考答案

《材料的性能》

一、填空题 1．机械设计时常用

两种强度指标。

2．设计刚度好的零件，应根据 弹性模量 指标来选择材料。 3．屈强比是

与之比。

4．材料主要的工艺性能有 铸造性能 、 可锻性 、 焊接性 和 热处理性能（或切削性能） 。

和

二、判断题

1．材料硬度越低，其切削加工性能就越好。 （ × ） 2．材料的E值越大，其塑性越差。 （ × ） 3．材料的抗拉强度与布氏硬度之间，近似地成一直线关系。 （ √ ） 4．各种硬值之间可以互换。 （ × ） 三、选择题

1．低碳钢拉伸应力一应变图中，

曲线上对应的最大应用值称为 C 。

A、弹性极限 B、屈服强度 C、抗拉强度 D、断裂强度 2．材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的 B 。

A、弹性极限 B、屈服强度 C、抗拉强度 D、条件屈服强度 3．测量淬火钢及某些表面硬化件的硬度时，一般应用 C 。 A、HRA B、HRB C、HRC D、HB 4．有利于切削加工性能的材料硬度范围为 C 。

A、<160HB B、>230HB C、（150~250）HB D、（60~70）HRC 四、问答题

2．常用的测量硬度方法有几种？其应用范围如何？

答：1）布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度；2）布氏硬度主要用于软材料的测量，如退火钢、调质钢和有色

金属等；洛氏硬度主要用于中、硬材料的测量，如淬火钢、调质钢和表面硬层等；维氏硬度主要用于显微组织中第二相的测量。

《材料的结构》 一、填空题

1．晶体与非晶体的最根本区别是 原子在三维空间的排列规律性不同，前者有序，后者无序 。 2．金属晶体中常见的点缺陷是 空位、间隙原子和置换原子 ，线缺陷是 位错 ，面缺陷是 晶界 。 3．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是 〈111〉 ，而面心立方晶格是 〈110〉。 4．晶体在不同晶向上的性能是 不同 ，这就是单晶体的 各向异性 现象。一般结构用金属为 多 晶体，在各个方向上性能 近似相同 ，这就是实际金属的 伪各相同性 现象。

5．同素异构转变是指 当外部的温度和压强改变时，金属由一种晶体结构向另一种晶体结构转变的现象 。 二、判断题

1．因单晶体具有各向异性，所以实际金属的晶体在各个方向上的性能是不相同的。 （ × ） 2．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。 （ √ ） 3．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。 （ √ ） 4．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。 （ × ） 5．实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。 （ × ） 三、选择题

1．晶体中的位错属于 D 。

A、体缺陷 B、点缺陷 C、面缺陷 D、线缺陷 1．多晶体具有 A C 。

A、各向同性 B、各向异性 C、伪各向同性 D、伪各向异性 3．金属原子的结合方式是 C 。

A、离子键 B、共价键 C、金属键 D、分子键 4．固态金属的结构特征是 B 。

A、短程有序排列 B、长程有序排列 C、完全无序排列 D、部分有序排列 5．室温下，金属的晶粒越细小，则 D 。

A、强度高、塑性低 B、强度低、塑性低 C、强度低、塑性高 D、强度高、塑性高 四、问答题

实际金属晶体中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的机械性能的影响有什么？ 答：1）点缺陷、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界）；

2）随着点缺陷密度的增加，材料的强度和硬度提高（固溶强化），而塑性与韧性下降；随着位错密度的增加，材料的强度和硬度提高（位错强化或加工强化），而塑性与韧性下降；晶粒越细小，晶界面积越多，材料的强度和硬度越高（细晶强化），同时塑性与韧性越好。

《纯金属的凝固》一、填空题

1．在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为 结晶 ，而把金属从一种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为 同素异构转变（或多晶型转变） 。

2．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是 增加非自发形核（或非均匀形核） 。 3．液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是 增加过冷度 和 变质处理（或孕育处理） 。 4．过冷度是 理论结晶温度与实际结晶温度之差 。一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越 细 。 二、判断题

1．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。 （ × ） 2．金属结晶时，冷却速度愈大，则其结晶后的晶粒愈细。 （ √ ）3．在其它条件相同时，金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细。 （ √ ）

4．在其它条件相同时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。 （ √ ）5．在实际生产条件下，金属凝固时的过冷度都很小（<30℃），其主要原因是由于非均匀形核的结果。（ √ ） 三、选择题

1．液态金属结晶时， C 越大，结晶后金属的晶粒越细小。 A、形核率N B、长大率G C、比值N/G D、比值G/N 2．纯金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度将 B 。 A、越高 B、越低 C、越接近理论结晶温度 D、没有变化 四、问答题

晶粒大小对金属性能有何影响？金属在结晶过程中如何细化晶粒？

答：1）晶粒越细小，材料的强度和硬度越高（细晶强化），同时塑性与韧性越好。

2）增加过冷度，提高均匀形核率；变质处理增加非自发形核率；增加振动与搅拌，破碎晶粒。

《合金的相结构》 一、填空题

1．Cr、V在γ-Fe中将形成 置换 固溶体，C、N在γ-Fe中则形成 间隙 固溶体。

2．合金的相结构有 固溶体 和 金属间化合物 两种，前者有较高的 塑性和韧性 性能，适合于做 合金基体 相；后者有较高的 硬度 性能，适合做 强化 相。

3．组织的定义是 在显微镜下，合金中各相的形状、大小和分布所构成的综合体。 二、判断题

1．置换固溶体可能形成无限固溶体，间隙固溶体只可能是有限固溶体。 （ √ ）2．合金中的固溶体一般说塑性较好，而金属化合物的硬度较高。 （ √ ） 3．合金中凡成分相同、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。 （ × ）三、选择题

1．渗碳体属于 B 。

A、间隙固溶体 B、间隙化合物 C、间隙相 D、正常化合物

2．固溶体的晶体结构是 A 。 A、溶剂的晶型 B、溶质的晶型 C、复杂晶型 D、其他晶型

3．金属化合物的特点是 C 。

A、高塑性 B、高韧性 C、高硬度 D、高强度 四、问答题

1．试述固溶强化、位错强化、细晶强化和弥散强化的强化原理，并说明它们的主要区别。

答：1）固溶强化是随着溶质浓度的增加，晶格畸变增大，阻碍位错运动的能力增加，因此，材料的强度和硬度提高；位错强化是随着位错密度的增加，由于位错之间的交互作用增强，导致位错缠结和钉轧，对滑移的阻力增加，使塑性变形抗力显著升高，因此，材料的强度和硬度提高；细晶强化是晶粒越细小，晶界面积越多，阻碍位错运动的能力超强，因此，材料的强度和硬度越高；弥散强化属于第二相强化，原理是位错经过（绕过或切过）第二相时，受到较大的阻力作用，因此，材料的强度和硬度提高。

2）主要区别是固溶强化和位错强化时，材料的强度和硬度提高，但塑性与韧性下降；而细晶强化和弥散强化时，材料的强度和硬度提高同时，塑性与韧性也提高。

工程材料第2次测练试题参考答案《相图和碳钢》 一、填空题

1．共晶反应的特征是 具有一定成分的液体（Le）在一定温度（共晶温度）下同时结晶两种成分的固溶体（ɑm +βn），其反应式为 Le →（ɑm +βn）。

2．共析反应的特征是 具有一定成分的固溶体（γe）在一定温度（共析温度）下同时析出两种成分的固溶体（ɑm +βn），其反应式为 γe →（ɑm +βn）。

3．接近共晶成分的合金，其 铸造 性能较好；但要进行压力加工的合金常选用 固溶体 的合金。

4．在生产中，若要将钢进行轨制或锻压时，必须加热至 奥氏体 相区。 5．在退火状态的碳素工具钢中，T8钢比T12钢的硬度 低 ，强度 高 。 6．奥氏体是 碳在 γ-Fe 的间隙固溶体，它的晶体结构是 面心立方晶格 。 7．铁素体是 碳在 α-Fe 的间隙固溶体，它的晶体结构是 体心立方晶格 。 8．珠光体是 铁素体和 渗碳体 的机械混合物。 9．碳钢按相图分为 共析钢 、 亚共析钢、 过共析钢。

10．铁碳合金的室温显微组织由 固溶体和 金属间化合物 两种基本相组成。 二、判断题

1．共晶反应和共析反应的反应相和产物都是相同的。 （ × ） 2．铸造合金常选用共晶或接近共晶成分的合金。 （ √ ） 3．合金中凡成分相同、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。 （ × ） 4．在铁碳合金中，只有共析成分点的合金在结晶时才能发生共析反应。 （ × ） 5．退火碳钢的硬度与强度随ω（C）的增高而不断增高。 （ × ） 6．钢材的切削加工性随ω（C）增加而变差。 （ × ） 7．碳钢进行热压力加工时都要加热到奥氏体区。 （ √ ） 8．钢铆钉一般用低碳钢制成。 （ √ ） 9．钳工锯T10、T12钢料时比锯10、20钢费力，且锯条容易磨钝。 （ √ ） 10．钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。 （ √ ） 三、选择题

1．二元合金中，共晶成分的合金（ A ）。

A、铸造性能好 B、锻造性能好 C、焊接性能好 D、热处理性能好 2．铁素体的机械性能特点是具有良好的（ C ）。

A、硬度与强度 B、综合机械性能 C、塑性和韧性 D、切削性和铸造性 4．装配工使用的锉刀宜选用（ C ）。

A、低碳钢 B、中碳钢 C、高碳钢 D、过共晶白口铁 5．在下述钢铁中，切削性能较好的是（ B ）。 A、工业纯铁 B、45 C、白口铸铁 D、T12A 四、问答题

1．根据铁碳相图，说明产生下列现象的原因：

（1）在1100℃，ω（C）=0.4%，的钢能进行锻造，而ω（ω）=4.0%的生铁则不能锻造；

答：在1100℃，ω（C）=0.4%钢的组织为单相奥氏体，塑性较好，适合锻造，而ω（ω）=4.0%生铁的组织为奥氏体加莱氏体，塑性较差，不适宜锻造。

2）绑扎物件一般采低碳钢丝，而起重机吊重物时则采用ω（C）=0.60~0.75%的钢丝绳；

答：绑扎物件铁丝要求塑性好，因此应选择含铁素体多的低碳钢制造；而起重机吊重物用的钢丝绳要求承受较大的载荷的同时，又应具有一定的韧性，防止冲击断裂，因此采用ω（C）=0.60~0.75%的钢； （3）用做汽车挡板的材料与用做锉刀的材料为什么不同。

答：用做汽车挡板的材料要求塑性好，便于压力加工成型，因此，应选择含铁素体多的低碳钢制造；而用做锉刀的材料要求硬度高，保证耐磨性能，因此，采用ω（C）=1.2%的高碳钢制造；

2．根据Fe-Fe3C相图，从相和组织上解释以下现象：1）T8钢比40钢的强度、硬度高，塑性、韧性差。 答：由于T8的含碳量（0.8%C）比40钢（（0.4%C）含碳量高，其铁素体含量低，渗碳体含量高，因此，T8钢比40钢的硬度高，而塑性、韧性差；又由于T8钢中含珠光体量高，因此，其强度比40钢的强度高。 （2）T12钢比T8钢的硬度高，但强度反而低。

答：这是由于T12钢中的Fe3CⅡ连成网状，导致晶界强度下降，而T8钢中的Fe3CⅡ呈短杆状，起第二相强化作用。

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