机械工程材料考试复习题及参考答案.doc

第 1 页共 21 页 机械工程材料课程考试复习题及参考答案机械工程材料课程考试复习题及参考答案 一、判断题（）：一、判断题（）： 1.奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。 2.与是亚共析钢中室温时的主要组成相。 3.金属的加工硬化是指金属在塑性变形后强度.硬度提高，塑性.韧性下降的现象。 4.钢淬火时的冷却速度越快，马氏体的硬度越高。 5.合金中，一个晶粒内的成分不均匀现象称枝晶偏析。 6.一种合金的室温组织为 +（+） ，它由三相组成。 7.当把亚共析钢加热到 Ac1 和 Ac3 之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织， 在平衡条件下，其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含量。 8.在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为 4.3%C 的铁碳合金才能发生共晶反应。 9.20 钢比 T12 钢的碳含量要高。 10.再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。 11.过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度和塑性均上升。 12.正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理工艺 。 13.65Mn 是合金调质结构钢。 14.回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状索氏体的性能。 15.T10A 和 60 号钢均属于高碳钢。 16.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。 17.位错是实际金属晶体的一种面缺陷。 18.体心立方晶格的致密度为 74%。 19.塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。 20.当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。 21.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越好。 22.一般来说，钢的强度高于铸铁的强度。 23.65Mn 的淬透性比 65 号钢的淬透性差。 24.从 C 曲线中分析可知，共析钢的过冷奥氏体在 A1-550的范围内发生贝氏体转变。 25.共析反应就是在某一温度时，从一种固相中同时结晶析出两种不同的固相。 26.包晶偏析可以通过回火的热处理方法消除。 27.所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。 28.一个合金的室温组织为 +（+） ，它由两相组成。 29.过冷奥氏体转变为马氏体是一种扩散型转变 。 30.60 钢比 T12 钢的碳含量要高。 31.标识为 100HBS 的材料硬度大于标识为 60HRC 的材料硬度。 32.马氏体是碳在 -Fe 中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。 33.再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 34.当亚共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。 35.贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁原子不能 进行扩散。 36.不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 37.高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。 38.经退火后再高温回火的钢，能得到回火马氏体组织，具有良好的综合机械性能。 39.由于球墨铸铁中的石墨为球形，因而铸铁的强度、塑性和韧性接近于钢。 40.因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。 41.40Cr 的淬透性比 40 号钢的淬透性差。 42.变形铝合金的塑性优于铸造铝合金。 43.正火是将钢件加热至完全奥氏体化后水冷的热处理工艺 。 44.冷加工是指在室温以下的塑性变形加工。 45.晶界是实际金属晶体的一种线缺陷。 第 2 页共 21 页 一、判断题（）：一、判断题（）： 1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号 HBS 表示。 是 布氏硬度：硬质合金球 HBW 洛氏硬度：锥角为 120的金刚石圆锥体 HRC 维氏硬度：锥面角为 136的金刚石四棱锥体 HV 2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号 HBW 表示。 是 3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。 是 1. 金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。 本题答案：错误 2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。 本题答案：错误 3. 在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。 本题答案：错误 4. 晶粒度级数数值越大，晶粒越细。 本题答案：正确 5. 间隙相的性能特点是硬度高，熔点低。 本题答案：错误 6. 晶粒度级数数值越大，晶粒越粗。 本题答案：错误 7. 再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 本题答案：错误 8. 同一金属，结晶时冷却速度愈大，则过冷度愈大，晶粒越细小。 本题答案：正确 9. 把在实际晶体中出现的刃型位错和螺型位错的缺陷叫做面缺陷。 本题答案：错误 10. 把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做线缺陷。 本题答案：正确 11. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率。 本题答案：正确 12. 钨、铁、锡的熔点分别为 3410、1538、232，钨在 1000、铁在 900、锡在 100OC 下的变 形加工均属于热加工。 本题答案：错误 13. 冷变形强化是指金属材料在冷变形后，产生碎晶，位错密度增加，使其强度、硬度提高的现象。 本题答案：正确 14. 体心立方晶格的致密度为 0.74，面心立方晶格的致密度为 0.68。所以，纯铁在发生同素异晶转变时， 体积发生变化，从而产生一定的内应力。 本题答案：错误 15.在实际金属的结晶过程中，自发形核比非自发形核更重要，往往起优先的主导的作用。 本题答案：错误 16. 金属结晶的必要条件是要有一定的过冷度。 本题答案：正确 17. 非晶体具有各向异性。 本题答案：正确 18. 每个体心立方晶胞中实际包含有 2 个原子。 本题答案：正确 19. 每个面心立方晶胞中实际包含有 2 个原子。 第 3 页共 21 页 本题答案：错误 20. 每个面心立方晶胞中实际包含有 4 个原子。 本题答案：正确 21. 每个体心立方晶胞中实际包含有 4 个原子。 本题答案：错误 22. 单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。 本题答案：正确 23. 晶体具有各向同性。 本题答案：错误 24. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。 本题答案：错误 25. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。 本题答案：错误 26. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。 本题答案：错误 27. 在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率 N 和长大率 G 都增大，在 N/G 增大的情况下晶 粒细化。 本题答案：正确 28. 液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。 本题答案：错误 29. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为凝固。 本题答案：正确 30. 液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。 本题答案：错误 二、填空题（）：二、填空题（）： 1.铁素体的晶体结构为 ；奥氏体的晶体结构为 。 2.细化晶粒可以通过 _和_两种途径实现。 3.在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为 ；而把金属从一种 固态晶体结构过渡为另一种固态晶体结构的转变称为 _ 。 4.共析成分的铁碳合金室温平衡组织是 ，其组成相是 和 。 5.典型铸锭结构的三个晶区分别为： 、 、 。 6.金属晶体中最主要的面缺陷是 和 ；线缺陷是 。 7.用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为 80%，则此钢的碳含量为 。 8.金属材料热加工和冷加工划分是以再结晶温度为界限的。已知铁的 T再=600，铅的 T再=-33，那么 在室温下，铁的变形加工称为 加工，铅的变形加工称为 加工。 9.钢的淬透性越高，则其 C 曲线的位置越向 （填“左或右” ） 。 10.HT200 牌号中“HT”表示 ，数字”200”表示 。 11.用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈 状，而下贝氏体则呈 状。 12.金属凝固时， 与 之间的差值称为过冷度，冷却速度愈大，凝固时过冷度就愈 。 13.奥氏体是_ 的间隙固溶体，马氏体是_ _的过饱和固溶体。 14.合金钢的_比碳钢大，其原因是大部分合金元素都使钢的临界冷却速度_。 15.按碳的质量分数对碳钢进行分类，可分为 、 、 三类。 16.QT600-3 牌号中“QT”表示 ，数字”600”表示 ,”3”表示 。 17.用光学显微镜观察，根据含碳量的多少，马氏体的组织特征有 状和 状，其中 的力学性能要好。 18.衡量金属材料的塑性好坏有 和 两个参数。 第 4 页共 21 页 19.渗碳体是_ 的间隙化合物，珠光体的本质是_ _ 。 20.铸铁中的石墨有球状、团絮状和_、_ _等四种。 21.共晶成分的铁碳合金室温平衡组织是 ，其组成相是 和 。 22.金属塑性变形的基本方式是 和 。 23.马氏体的显微组织形态主要有 和 两种。其中 的韧性较好。 24.常见的金属晶体结构类型有 、 、 三种。 25.对合金钢按性能和用途进行分类，可以分为 、 、 三种。 26.20CrMnTi 是一种 ，主要用来制作 。 二、填空题（）：二、填空题（）： 1. 一切固态物质可以分为（晶体 ）与（非晶体）两大类。 2. 晶体缺陷主要可分为（点缺陷）,（线缺陷）和面缺陷三类。 3. 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（间隙原子）和（空位） 。 4. 面缺陷主要指的是（晶界）和（亚晶界） ；最常见的线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错） 。 5. 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ 4）原子，致密度为（ 0.74） ，原子半径为（2a/4） 。 6. 每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（ 2）原子，致密度为（ 0.68） ，原子半径为（3a/4） 。 7. 每个密排六方晶胞在晶核中实际含有（ 6）原子，致密度为（ 0.74） ，原子半径为（ a/2 ） 。 8由两种或两种以上的金属或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质称为（合金） 1.随着过冷度的增大，晶核形核率 N（增大） ，长大率 G（增大） 。 2.细化晶粒的主要方法有（a、控制过冷度 b、变质处理 c、振动、搅拌） 。 3.纯铁在 1200时晶体结构为（-Fe） ，在 800时晶体结构为（-Fe） 。 1. 根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为（置换固溶体）和（间隙固溶体） 。 2. 相是指合金中（成分相同）与（结构相同）均匀一致的组成部分。 3. 合金的晶体大致可以有三种类型：（固溶体） ，金属化合物和（ 碳化物 ） 。 4.固溶体的晶体结构（与溶剂元素的晶体结构相同） 。 1. 珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。 2. 碳溶解在（-Fe）中所形成的（固溶体）称为铁素体。 3. 在 Fe-Fe3C 相图中，共晶点的含碳量为（4.3% ） ，共析点的含碳量为（ 0.77% ） 。 4. 低温莱氏体是（ 珠光体 ）和（渗碳体 ）组成的机械混合物。 5. 高温莱氏体是（共晶奥氏体 ）和（共晶渗碳体 ）组成的机械混合物。 6. 铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（ 表层细晶区 ） ， （柱状晶区 ）和心部等轴晶粒区。 7. 在 Fe-Fe3C 相图中，共晶转变温度是（ 1148） ，共析转变温度是（ 727 ） 。 三、单项选择题（）：三、单项选择题（）： 1.制造弹簧应选用： A.T12 钢经淬火和低温回火 B.CR12MOV 钢经淬火和低温回火 C.65 钢经淬火后中温回火 2.为消除 T12 钢中的网状碳化物，选用的热处理为 A.球化退火 B.正火 C.调质处理 D.回火 3.奥氏体向珠光体的转变是 A.非扩散型转变 B.扩散型转变 C.半扩散型转变 4.钢经调质处理后获得的组织是 第 5 页共 21 页 A.回火马氏体 B.回火屈氏体 C.回火索氏体。 5.淬硬性好的钢 A.具有高的合金元素含量 B.具有高的碳含量 C.具有低的碳含量。 6.制造手用锯条应选用 A.T12 钢经淬火和低温回火 B.CR12MOV 钢经淬火和低温回火 C.65 钢经淬火后中温回火 7.固溶体的晶体结构与相同。 A.溶质 B.溶剂 C.不同于溶剂和溶质的其它晶型 D.A.B.C 都有可能 8.T10 钢的含碳量为 A.0.10% B.10.0% C.1.0% D.0.01% 9.钢的回火处理是在： A.退火后进行 B.正火后进行 C.淬火后进行 10.若合金元素能使 C 曲线右移，钢的淬透性将 A.降低 B.提高 C.不改变 11.挖掘机的挖斗要求表面具有高耐磨性和高的疲劳强度，最好应选用 A.20CRMNMO B.65MN C.ZGMN13 D.T8 12.铁碳合金中，随着碳质量百分数的增加，硬度增加，强度。 A.增加 B.减小 C.不变 D.不确定 13.铁素体的机械性能特点是： A.低塑性.高强度 B.高塑性.高强度 C.高塑性.低强度 D.低塑性.低强度 14.钢经低温回火处理后获得的组织是： A.回火马氏体 B.回火屈氏体 C.回火索氏体 15.0CR18NI9TI 不锈钢中的含 CR 量为： A.0.18% B.1.8% C.18%。 .共析钢过冷奥氏体在 350-MS 的温度区间等温转变时，所形成的组织是： A.索氏体 B.下贝氏体 C.上贝氏体 D.珠光体。 17.为消除 T10A 钢中的网状碳化物, 选用的热处理为： A.球化退火 B.正火 C.调质处理 D.回火 18.奥氏体向马氏体的转变是： A.扩散型转变 B.非扩散型转变 C.半扩散型转变 19.钢经调质处理后获得的组织是： A.回火马氏体 B.回火屈氏体 C.回火索氏体。 20.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： A.20CRMNMO B.65MN C.CR12MOV D.T8 三、单项选择题（）：三、单项选择题（）： 2. 淬火加时效处理是（ A ）合金强化的主要途经。 A.形变铝合金 B.铸造铝合金 C.黄铜 D.青铜 3. 以下黄铜又称商业黄铜的是（B ） A.H90 B.H62 C.H68 D.H80 4. 常用的灰口铸铁的组织就是（ C ）分布在钢的基体上。 A.球状的石墨 B.团絮状的石墨 C.片状的石墨 D.蠕虫状石墨 5. 高速钢淬火后通常要在 560的温度下回火三次，回火后的组织为（ C ） 。 A.回火索氏体+少量残余奥氏体+碳化物； B.回火屈氏体+少量残余奥氏体+碳化物； C.回火马氏体+少量残余奥氏体+碳化物。 D.淬火马氏体+少量残余奥氏体+碳化物 7. 石墨呈团絮状分布在钢的基体上是（ B ）的组织特征 A.球墨铸铁 B.可锻铸铁 C.蠕墨铸铁 D.灰口铸铁 第 6 页共 21 页 13 淬火后的铝合金其强度、硬度随时间延长而增加的现象叫（ C） A.加工硬化 B.固溶强化 C.时效硬化 D.弥散强化 14 常用的蠕墨铸铁的组织就是（D ）分布在钢的基体上 A.球状的石墨 B.团絮状的石墨 C.片状的石墨 D.蠕虫状的石墨 15. 常用的球墨铸铁的组织就是（A ）分布在钢的基体上 A.球状的石墨 B.团絮状的石墨 C.片状的石墨 D.蠕虫状的石墨 16. 可锻铸铁中石墨的形态为（ B） A.片状 B.团絮状 C.蠕虫状 D.球状 17. 石墨呈片状分布在钢的基体上是（A ）的组织特征。 A.灰口铸铁 B.蠕墨铸铁 C.可锻铸铁 D.球墨铸铁 20.T10 钢的碳的质量分数为（B ） A.0.1 % B.1.0 % C. 10 % D.0.01 % 1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4 2. 每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4 3. 属于面心立方晶格的金属有（C） A.-Fe,铜 B.-Fe,钒 C.-Fe,铜 D.-Fe,钒 Cr Mo W V 为体心立方 4. 属于体心立方晶格的金属有（B） A.-Fe,铝 B.-Fe,铬 C.-Fe,铝 D.-Fe,铬 5. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A） A. 间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 4. 晶体中的位错属于（ C ） A.体缺陷B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷 5. 在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（ B ） A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 6. 变形金属再结晶后， （ D ） 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，强度增大 D.形成等轴晶，塑性升高 7. 表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做（ B ） A.晶胞 B.晶格 C.晶粒 D.晶向 8. 晶格中的最小单元叫做（ A ） A.晶胞 B.晶体 C.晶粒 D.晶向 9. 属于（ B ）的金属有 -Fe、铝、铜等 A.体心立方晶格 B.面心立方晶格 C.密排六方晶格 D.简单立方晶格 10. 晶体结构属于体心立方的金属有（ C ） A.-Fe、金、银、铜等 B.镁、锌、钒、-Fe 等 C.- Fe、铬、钨、钼等 D.- Fe、铜、钨、铝等 11 晶体结构属于面心立方的金属有（ A ） A.-Fe、铝、铜、镍等 B.镁、锌、钒、- Fe 等 C.铬、钨、钼、铝 等 D.铬、铜、钼、铝 等 12. 属于密排六方晶格的金属是（ D ） A.-Fe B.-Fe C.Fe D.Mg 13. 属于（ A ）的金属有 -Fe、钨、铬等 A.体心立方 B.面心立方 C.密排六方 D.简单立方 14 Cu 属于（ C ） A.密排六方结构金属 B.体心立方结构金属 C.面心立方结构金属 D.复杂立方结构金属 15. 实际金属的结晶温度一般都（ C ）理论结晶温度 第 7 页共 21 页 A.高于 B.等于 C.低于 D.都有可能 16. -Fe、铝、铜的晶格类型属于（ D ） A.体心立方 B.简单立方 C.密排六方 D.面心立方 17. 属于面心立方晶格的金属是（ B ） A.-Fe B. Cu C.-Fe D.Zn 18. 在金属结晶时，向液体金属中加入某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒，以达到改善其机械性能的目 的，这种细化晶粒的方法叫做（ B ） A.时效处理 B.变质处理 C.加工硬化 D.调质 19. 金属的滑移总是沿着晶体中原子密度（ B ）进行 A.最小的晶面和其上原子密度最大的晶向 B.最大的晶面和其上原子密度最大的晶向 C.最小的晶面和其上原子密度最小的晶向 D.最大的晶面和其上原子密度最小的晶向 20. 下面关于加工硬化的说法中正确的是（ B ） A.由于塑性变形而使金属材料强度和韧性升高的现象 B.加工硬化是强化金属的重要工艺手段之一； C.钢的加工硬化可通过 500550的低温去应力退火消除； D.加工硬化对冷变形工件成形没有什么影响。 21. 每个体心立方晶胞中包含有（ B）个原子。 A.1 B.2 C.3 D.4 22. 每个面心立方晶胞中包含有（ D）个原子。 A.1 B.2 C.3 D.4 23. 属于面心立方晶格的金属有（C ） 。 A.-Fe，铜 B.-Fe，钒 C.-Fe，铜 D.-Fe，钒 24. 属于体心立方晶格的金属有（B ） 。 A.-Fe,铝 B.-Fe,铬 C.-Fe,铝 D.-Fe,铬 25. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A ） 。 A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 26. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将： B A.越高 B.越低 C.越接近理论结晶温度 D.没变化 1. 铁素体是碳溶解在（A ）中所形成的间隙固溶体。 A-Fe B-Fe C-Fe D-Fe 2.奥氏体是碳溶解在（ B）中所形成的间隙固溶体。 A-Fe B-Fe C-Fe D-Fe 4.在 Fe-Fe3C 相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（C） 。 A2 B2.06 C2.11 D2.2 5.莱氏体是一种（C） 。 A固溶体 B金属化合物 C机械混合物 D单相组织金属 6.在 Fe-Fe3C 相图中，ES 线也称为（D） 。 A共晶线 B共析线 CA3 线 DAcm 线 7.在 Fe-Fe3C 相图中，GS 线也称为（C） 。 A共晶线 B共析线 CA3 线 DAcm 线 8. 在 Fe-Fe3C 相图中，共析线也称为（A） 。 AA1 线 BECF 线 CAcm 线 DPSK 线 9.珠光体是一种（C） 。 A固溶体 B金属化合物 C机械混合物 D单相组织金属 10.在铁碳合金中，当含碳量超过（C）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。 第 8 页共 21 页 A0.8 B0.9 C1.0 D1.1 渗碳体的形状发生改变 11.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（A） 。 A细晶粒区柱状晶粒区等轴晶粒区 B细晶粒区等轴晶粒区柱状晶粒区 C等轴晶粒区细晶粒区柱状晶粒区 D等轴晶粒区柱状晶粒区细晶粒区 12.在 Fe-Fe3C 相图中，PSK 线也称为（B） 。 A共晶线 B共析线 CA3 线 DAcm 线 13.Fe-Fe3C 相图中，共析线的温度为（D） 。 A724 B725 C726 D727 14.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（B） 。 A0.67 B0.77 C0.8 D0.87 四、名词解释四、名词解释: : 1.固溶强化： 2.热硬性（红硬性）： 3.调质处理： 4.加工硬化： 5.马氏体： 6.变质处理： 7.冷加工： 8.相： 9.残余奥氏体： 10.本质晶粒度： 11.固溶体： 12.淬硬性： 13.奥氏体： 14.铁素体： 15.同素异构转变： 16.枝晶偏析： 17.晶体： 18.晶界： 19.石墨化 五、选择材料题：请将下列十种金属材料牌号所对应的序号填入题后括号内。五、选择材料题：请将下列十种金属材料牌号所对应的序号填入题后括号内。 1.40Cr 2.Cr12MoV 3.16Mn 4.1Cr18Ni9Ti 5.5CrNiMo 6.ZG45 7.65 8.H62 9.HT200 10.ZL107 a.低合金结构钢: b.铸造铝合金: c.灰口铸铁: d.碳素铸钢: e.弹簧钢: f.黄铜: g.冷模具钢: h.热模具钢: i.调质钢: j.不锈钢: 六、简答题：六、简答题： 1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：ReL、ReH、HRC、-1、Rm、A、HBS。 ReL: 下屈服强度 ReH：上屈服强度 HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥） -1: 疲劳强度 Rm: 抗拉强度 A：断后伸长率 HBS:布氏硬度（压头为钢球） 第 9 页共 21 页 2.回答下列问题： 在坐标图上填写状态左下角的全部内容； 分析含碳 0.45%的碳钢自 1000缓冷至常温的组织转变过程； 绘出该钢常温下平衡显微组织示意图； 计算该钢平衡组织中铁素体与珠光体的相对量。 试比较 45 钢和 T12 钢的机械性能差别并说明原因。 1000 800 600 400 200 2.11 C% 45 钢平衡显微组织示意图 3.某汽车重负荷齿轮选用合金渗碳钢 20CrMnMo 材料制作，其工艺路线如下：下料锻造热处理 切削加工热处理热处理热处理喷丸磨削加工。试分别说明上述四项热处理 工艺的名称、目的及热处理后的组织。 4.试各举出一类钢材，说明通过热处理方法，可在室温下得到下列组织： 粒状珠光体 针状马氏体 回火索氏体 回火马氏体 5.奥氏体.过冷奥氏体.残余奥氏体有何异同？ 6.下列零件或工具用何种碳钢制造，说出其名称.至少一个钢号以及其热处理方法：手锯锯条.普通螺钉.车 床主轴.弹簧钢。 7.用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到 1000保温，当出炉后再次吊 装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。 8.如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小： 金属模浇注与砂型浇注； 变质处理与不变质处理； 铸成薄件与铸成厚件； 浇注时采用震动与不采用震动。 9.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。 第 10 页共 21 页 答：有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。 纯铁在固态下的冷却过程中有两次晶体结构变化：-Fe -Fe -Fe -Fe、-Fe 体心立方晶 格，分别存在于是铁在不同温度下的同素异构体，其中 -Fe 和 -Fe 都是熔点到 1394之间及 912以下，-Fe 是面心立方晶格，存在于 1394到 912之间。 10.以共析钢为例，说明过冷奥氏体在高温（A1550）.中温（550Ms）.低温(Ms 以下)三个温度阶 段等温转变时，转变的组织及性能特点。 11.对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+渗碳体（网状） ，其中珠光体占 93% ，问此碳钢的 含碳量大约为多少？ 12.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？ 13.珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？ 14.指出下列名词的主要区别： 弹性变形与塑性变形； 韧性断裂与脆性断裂； 加工硬化与变质处理； 热脆与冷脆。 15.为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？ 16.钢在淬火后为什么一定要进行回火才可使用？按回火温度的高低可将回火分为哪三类？各自的所对应 的回火组织是什么？ 17.结合 Fe-Fe3C 相图指出 A1、A3 和 Acm 代表哪个线段，并说明该线段表示的意思。 答：A1 为 PSK 水平线，即共析线，在该线温度（727）下发生共析转变 A3 为 GS 线，即 固溶体转变线 Acm 为 ES 线，即碳在 -Fe 中的固溶线 5.简述碳钢中碳含量变化对机械性能的影响。 答：亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升高, 塑性、韧性下降. 0.77%C 时, 组织为 100% P, 钢的性能即 P 的性能。 0.9%C，Fe3C为晶界连续网状，强度下降, 但硬度仍上升。 2.11%C，组织中有以 Fe3C 为基的 Le,合金太脆 8. 根据铁碳合金相图填表 本题答案： 钢 号 温度 显微组 织 温度 显微组织 温度显微组织 20700F+P 800 F+A 920 A 45 700 F+P 750 F+A 850 A T12 700 P+Fe3C 780 A+Fe3C 920 A 10.请填写出 FeFe3C 相图上 1-7 处的组织。 第 11 页共 21 页 本题答案：1：L+A；2：L+Fe3C； 3：A； 4：P+F；5：P+Fe3C；6：Ld+P+Fe3C； 7：Ld+Fe3C 20.下图为铁碳合金相图，请回答下列问题：(共 10 分) 1）相图中液相线为 ，固相线为 。 （2 分） 2）图中 ECF 线为 线，成分在 EF 范围间的合金在 会发生 反应，反应产物叫 。 （4 分） 3）图中 PSK 线为 线，成分在 PK 范围间的合金在 会发生 反应，反应产物叫 第 12 页共 21 页 。 （4 分） 答案：1)ACD，AECF 2)共晶，1148，共晶，高温莱氏体 3)共析，727，共析，珠光体 22.某合金相图如图所示。 1）试标注空白区域中存在相的名称； 2）指出此相图包括哪几种转变类型； 3）说明合金的平衡结晶过程及室温下的显微组织。 本题答案：1)：L+ : + : +(+) : + 2)匀晶转变；共析转变 3） 合金在 1 点以上全部为液相,冷至 1 点时开始从液相中析出 固溶体至 2 点结束,23 点之间合金全部 由 固溶体所组成,3 点以下,开始从 固溶体中析出 固溶体,冷至 4 点时合金全部由 固溶体所组成, 45 之间全部由 固溶体所组成,冷到 5 点以下,由于 固溶体的浓度超过了它的溶解度限度, 从 中 析出第二相 固溶体,最终得到室稳下的显微组织: + 24.根据 Fe-Fe3C 相图，说明产生下列现象的原因： 1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高； 2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高； 3）在 1100，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造； 4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝） ，而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等 钢制成） ； 5）钳工锯 T8 ， T10，T12 等钢料时比锯 10，20 钢费力，锯条容易磨钝； 6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。 本题答案：1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高； 钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 第 13 页共 21 页 的钢硬度高。 2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高； 答：因为在钢中当含碳量超过 1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加， 导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。 3）在 1100，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造； 答：在 1100时，含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。 4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝） ，而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等 钢制成） ； 答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊 重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而 60 、 65 、 70 、 75 钢有高的强度和 高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。 5）钳工锯 T8 ， T10，T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝； 答：T8 ， T10,T12 属于碳素工具钢，含碳量为 0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度 较高；而 10,20 钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料 时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。 6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。 答：因为钢的含碳量范围在 0.02%2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的 塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相， 因而铸铁适宜于通过铸造成形。 1.指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织。 （1）20CrMnTi 制造传动齿轮 （2）T12 钢制造铣刀 答：调整硬度，便于切削加工；细化晶粒，为淬火作准备；消除残余内应力。正火后组织为调整硬度，便于切削加工；细化晶粒，为淬火作准备；消除残余内应力。正火后组织为 F F 和和 S.S. 正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备，同时正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备，同时正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高 强度、硬度和塑性，并作为最终热处理。正火后组织为索氏体。强度、硬度和塑性，并作为最终热处理。正火后组织为索氏体。 2.用 45 钢制造主轴，其加工工艺的路线为：下料锻造退火粗加工调质处理 试问：（1）调质处理的作用。 （2）调质处理加热温度范围。 答：调制处理可以使材料具有良好的综合力学性能，在保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。调制处理可以使材料具有良好的综合力学性能，在保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。 500500650650 3.热处理的目是什么？有哪些基本类型？ 答：目的是改变钢的组织结构，从而获得所需要的性能。答：目的是改变钢的组织结构，从而获得所需要的性能。 根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点的不同，可分为下面几类：根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点的不同，可分为下面几类： 普通热处理。退火、正火、淬火和回火。普通热处理。退火、正火、淬火和回火。 表面热处理。表面淬火和化学热处理。表面热处理。表面淬火和化学热处理。 6.什么叫退火？其主要目的是什么？ 答：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。答：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。 其主要目的有：其主要目的有：调整硬度，便于切削加工；调整硬度，便于切削加工；消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形 或开裂；或开裂；细化晶粒，提高力学性能，或未最终热处理作组织准备。细化晶粒，提高力学性能，或未最终热处理作组织准备。 7.什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？ 答：回火是将淬火钢加热到答：回火是将淬火钢加热到 A A1 1以下某温度保温后再冷却的热处理工艺。以下某温度保温后再冷却的热处理工艺。 为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。 第 14 页共 21 页 8.什么叫淬火？其主要目的是什么？ 答：淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于答：淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于 V VK K的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。 其目的就是为了获得马氏体，提高钢的力学性能。其目的就是为了获得马氏体，提高钢的力学性能。 12.用 10 钢制作一要求耐磨的小轴(直径为 20 mm),其工艺路线为:下料-锻造-正火-机加工-渗碳 -淬火-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：正火是为了调整工件硬度，便于切削加工，同时可以细化晶粒，为淬火作准备，还可以消除残余内答：正火是为了调整工件硬度，便于切削加工，同时可以细化晶粒，为淬火作准备，还可以消除残余内 应力；应力； 渗碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及渗碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度疲劳强度，同时可以保持心部良好的韧性和塑性；同时可以保持心部良好的韧性和塑性； 淬火是为了提高钢的力学性能；淬火是为了提高钢的力学性能； 低温回火则可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同时低温回火则可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力，提高韧性降低内应力，提高韧性。 2.用 45 钢制造主轴，其加工工艺的路线为：下料锻造退火粗加工调质处理，试问： （1）调质处理的作用。 （2）调质处理加热温度范围。 答案：1）调质处理的作用：获得回火索氏体，使主轴具有良好的综合力学性能，满足使用要求。 （2）调 质处理加热温度范围：淬火：84010，高温回火：580-640 3.什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？ 本题答案：回火：将淬火钢重新加热到 A1 点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操 作。 钢淬火后获得的组织是马氏体和残余奥氏体，马氏体和残余奥氏体是不稳定的组织，它们有向较稳定组 织转变的趋势，这将影响着零件的尺寸精度及性能稳定；淬火钢的性能特点是硬度高，脆性大，内应力 大，直接使用很容易破断损坏。因此，淬火后要进行适当的回火处理，以稳定组织，稳定尺寸，消除或 减小钢的残余应力，提高韧性。 4.什么叫淬火？其主要目的是什么？ 答案：淬火：将钢件加热到 Ac3 或 Ac1 以上 3050，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水 冷） ，从而得马氏体的一种操作。 淬火的目主要是为了使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体组织，并配以不同温度回火获得各种需要 的性能。 5.淬火钢采用低温、中温和高温回火各获得什么组织？其主要应用在什么场合？ 答案：（1）低温回火得到的组织是回火马氏体。内应力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。这种回 火主要应用于高碳钢或高碳合金钢制造的工、模具、滚动轴承及渗碳和表面淬火的零件，回火后的硬度 一般为 58-64HRC。 （2）中温回火后的组织为回火屈氏体，硬度 35-45HRC，具有一定的韧性和高的弹性极限及屈服极限。 这种回火主要应用于含碳 0.5-0.7%的碳钢和合金钢制造的各类弹簧。 （3）高温回火后的组织为回火索氏体，其硬度 25-35HRC，具有适当的强度和足够的塑性和韧性。这种 回火主要应用于含碳 0.3-0.5% 的碳钢和合金钢制造的各类连接和传动的结构零件，如轴、连杆、螺栓等。 1.45 钢淬火后硬度为 55HRC(约为 538HBS） ，经高温回火后的硬度下降为 240HBS，若再进行 200低温 回火，能否使其硬度升高？为什么？淬火后进行低温回火，硬度为 53HRC（约为 515HBS） ，若再进行 400中温回火，能否使其硬度降低？为什么？ 答案：（1）不能，因为组织决定性能。45 钢淬火后硬度为 55HRC(538HBS)，经高温回火后的硬度下降 为 240HBS，其组织为回火索氏体，是稳定的组织，若再进行 200低温回火，组织不会发生改变,所以硬 第 15 页共 21 页 度不会升高。 （2）能，因为组织决定性能。45 钢淬火后进行低温回火，硬度为 53HRC