金属材料的热处理工艺

第1章 习题精选

一、名词解释

刚度、弹性极限、屈服强度、抗拉强度、冲击韧性、硬度、疲劳、金属键、晶体、晶格、晶胞、致密度、配位数、位错、晶界、合金、相、固溶体、金属化合物、玻璃相、单体、链节、陶瓷、玻璃相。

二、填空题

1.金属材料的强度是指在载荷作用下其抵抗（ ）或（ ）的能力。 2.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（ ）和（ ）三个阶段。

3.材料的工艺性能是指 ________ 性、________ 性、________ 性和________ 性。

4.表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是 ________ ，其单位是 ________ 。 5.工程材料的结合键有 ________、 ________、 ________、 ________ 四种。

6.体心立方晶格和面心立方晶格晶胞内的原子数分别为 ________ 和 ________ ，其致密度分别为 ________ 和 ________ 。

7.实际金属中存在有 ________、________ 和 ________ 三类缺陷。位错是 ________ 缺陷，晶界是 ________ 缺陷。金属的晶粒越小，晶界总面积就越 ________ ，金属的

模块一 常用金属材料及热处理 项目二 钢的热处理 任务一： 钢的普通热处理 一、实验目的 1、 了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。 2、 研究冷却条件对碳钢性能的影响。 3、 分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。 二、实验原理 1、钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（ V冷应大于V临 ），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。 为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 （1）淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据 相图确定（如图4所示）。对亚共析钢，其加热温度为 ＋30～50℃，若加热温度不足（低于），则淬火组织中将出现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

本次作业是本门课程本学期的第2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. 二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（ ）。 (D) 三相共存

2. 实际金属结晶时，通过控制晶核形成率N和成长率G的比值来控制晶粒的大小，在下列（ ）情况下获得粗大的晶粒： (B) N/G很小时

3. 常温铁素体是碳溶解在（ ）中所形成的间隙固溶体。 (A) α-Fe

4. （ ）属于冶金缺陷。 (D) 缩孔

5. 铁素体的机械性能特点是（ ） (C) 高塑性、低强度

6. 共晶成分的铁碳合金发生共晶反应时，其反应式为( )。 (C) L?A+Fe3C

7. （ ）为共晶体。 (A) 莱氏体

8. 在Fe-Fe3C相图中，Acm线也称为（ ）。 (D) 固溶度线

9. 下列铁碳合金在室温平衡状态，（ ）成分的强度最高。 (B) 0.8％

10. 铸铁的含碳量一般为（ ）。 (C) 2.11～6.69%

11. 钢的含碳量一般为（ ）。 (A) 0.0218～2.11%

12. 脆性相以（ ）析出的危害最大。 (A) 网状

13. 热处理能使钢的性能发生变化，其根本原因是（ ）。

第一部分：真题

2013年复试529《金属材料与热处理》

一、 名词解释（30分）

蠕变极限 ；晶间腐蚀；二次淬火；红硬性；淬透性与淬硬性；过冷奥氏体 二、简答（20分）

（1）为什么4Cr13为过共析钢，Cr12MoV为莱氏体钢？

（2）奥氏体不锈钢和高锰钢固溶处理后放在水中冷却的目的与一般钢的淬火的目的有何区别？作用是什么？

三、碳钢淬火后回火过程中的组织转变（20分）

四、画Fe-C组织组成相图，计算Wc=0.5%的碳钢冷却到室温各组织组成物的相对量。讨论含C量从低到高的碳钢按用途分类及相应的典型产品型号。（20分） 五、用T12制作锉刀，HRC60以上，请设计预备热处理、最终热处理的工艺方案，并说明原因。（20分）。

六、第一类、第二类回火脆性的定义、原因、如何避免或减轻？（20分） 七、 40Cr钢的Φ50mm零件，经以下三种热处理后，表面及中心硬度相近（HRC25-30），问哪种工艺的综合力学性能最好，说明原因。（1）Ac3以上 30-50℃，水淬，550℃回火，空冷。（2）Ac3以上30-50℃，油淬，550℃回火，空冷。（3）Ac3以上30-50℃，空冷。（20分）

2012年复试529《金属材料与热处理》

一 名词解释

模块一 常用金属材料及热处理 项目二 钢的热处理 任务一： 钢的普通热处理 一、实验目的 1、 了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。 2、 研究冷却条件对碳钢性能的影响。 3、 分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。 二、实验原理 1、钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（ V冷应大于V临 ），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。 为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 （1）淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据 相图确定（如图4所示）。对亚共析钢，其加热温度为 ＋30～50℃，若加热温度不足（低于），则淬火组织中将出现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

金属学及热处理

课程设计之汽车半轴

学院：化工装备学院 班级：09材料

姓名：程立阳 学号：220090204

日期：2011年11月18日

一、题目：

汽车半轴是传递扭矩的典型轴件，工作应力较大，且受一定的冲击载荷，其结够和主要尺寸如图1－1所示。对它的性能要求是：屈服强度σS＞600MPa ，疲劳强度σ-1＞300MPa，硬度30－50HRC,冲击吸收功AK＝45～47J。是选择合适的材料，指定加工工艺路线，说明每步热处理的目的，工艺规范及组织，并做出热处理工艺卡。

二、材料选择

汽车半轴主要作用为支撑传动零件及传递动力，在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴占有相当重要的地位，也是影响机械设备精度和寿命的关键零件。轴按负荷可分为转轴、心轴、传动轴等，在工作是受多种应力作用，大部分轴受交变应力及一定的冲击作用。因此从选材角度看，材料应具有较高的综合力学性能，局部承受摩擦的部位要求具有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。轴类零件的选材还根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透性和抗疲劳性能。轴类零件的选材依据是轴的尺寸

《金属材料与热处理》习题册使用说明

《金属材料与热处理》是机械、机电专业学习的主要课程之一。由于理

论与实践相脱离等客观原因，学生在学习时出现了“题目拿不稳，答案做不准”的现象。

本习题册结合生产实践，以单元练习为主线，围绕教学大纲，参考考试

大纲，根据学生的认知特点，以检测为表现形式，以掌握知识为目的，把每单元所学内容分为测试一和测试二（其中单元五单元六含测试题三）。测试一重在考核学生对所学基础知识的识记理解，测试二、测试三重在对所学知识的综合应用。知识层次由浅入深，同时对本学科编排四份综合检验，以便师生在本学科学习时进行总结检测。相信本习题册学生在学习过程中参考练习，能提高学习效率，起到事半功倍的效果。对教和学起到一定的指导作用。

本习题册主编杨义然。

单元一至单元五测试题、综合测试一至四由杨义然编写 单元六至单元八测试题由徐红梅编写

目 录

单元一 (金属的性能)测试题 一 单元一 （金属的性能）测试题 二

单元二 （金属的结构与结晶）测试题 一 单元二 （金属的结构与结晶）测试题 二 单元三 （铁碳合金）测试题 一 单元三 （铁碳合金）测试题 二 单元四 （碳素钢）测试题 一 单元

金属材料及热处理工艺常用基础英语词汇翻译对照 X线结晶分析法 X – ray crystal analyics method 奥氏体 Austenite

奥氏体碳钢 Austenite Carbon Steel 奥氏铁孻回火 Austempering 半静钢 Semi-killed steel 包晶反应 Peritectic Reaction 包晶合金 Peritectic Alloy

包晶温度 Peritectic Temperature

薄卷片及薄片（0.3至2.9mm厚之片）机械性能 Mechanical Properties of Thin Stainless Steel（Thickness from 0.3mm to 2.9mm） – strip/sheet 杯突测试（厚度： 0.4公厘至1.6公厘，准确至0.1公厘 3个试片平均数） Erichsen test （Thickness： 0.4mm to 1.6mm， figure round up to 0.1mm） 贝氏体钢片 Bainite Steel Strip

比电阻 Specific resistivity & specific

第一章 重点知识点

1、名词：晶体， 晶胞，致密度，晶体的各向异性，位错，亚晶界； 2、常见的金属晶格 3、晶面指数、晶向指数

4、晶体缺陷：存在的意义，种类，表示位错的柏氏矢量的相关知识点； 复习题:

1.在面心立方晶格中,哪个晶面和晶向的原子密度最大?

2.常见的金属晶体结构有哪几种?它们的原子排列和晶格常数有什么特点?哪些金属属于这些结构?

3.为何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? 第二章

1.名词：过冷度、结晶潜热、变质处理、细晶强化 2.需掌握的知识点：

金属结晶的热力学条件；

均匀形核：能量变化、临界晶核半径、临界形核功；（公式） 非均匀形核：能量变化、临界晶核半径、临界形核功；（掌握公式）形核率； 3.了解：晶核长大的相关知识点；金属铸锭的相关知识点； 4.掌握细化晶粒的方法。

5.简述三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点； 6.指出下列各题错误之处，并改正之：

1）所谓临界晶核，就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能增加时的晶胚大小；

2）在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但是只要有足够的能量起伏提供形核功，还是可以形核；

3）无论温度分布如何，常用纯金属都是以树枝状方式生长

金属材料及热处理工艺常用基础英语词汇翻译对照 X线结晶分析法 X – ray crystal analyics method 奥氏体 Austenite

奥氏体碳钢 Austenite Carbon Steel 奥氏铁孻回火 Austempering 半静钢 Semi-killed steel 包晶反应 Peritectic Reaction 包晶合金 Peritectic Alloy

包晶温度 Peritectic Temperature

薄卷片及薄片（0.3至2.9mm厚之片）机械性能 Mechanical Properties of Thin Stainless Steel（Thickness from 0.3mm to 2.9mm） – strip/sheet 杯突测试（厚度： 0.4公厘至1.6公厘，准确至0.1公厘 3个试片平均数） Erichsen test （Thickness： 0.4mm to 1.6mm， figure round up to 0.1mm） 贝氏体钢片 Bainite Steel Strip

比电阻 Specific resistivity & specific