吉林大学金属工艺学考试大纲

1、一、名词解释 硬度、疲劳强度、孕育处理、调质处理 、淬透性、马氏体、自由锻 、可焊性、屈服强度二、选择题1. 下列晶格晶胞中 , 包含 4 个原子的是 。A.体心立方晶格B.面心立方晶格C密排六方晶格2. 属于机械混合物的合金结构是 。A.莱氏体B.奥氏体C.珠光体D.渗碳体3. 用 35CrMo 钢制造重要的轴 ,其热处理应为 。A、正火B、淬火+中温回火 C、淬火+低温回火 D、调质处理4. T12A钢在淬火前是 组织，才能保淬火质量。A、马氏体 B、片层状珠光体和网状二次渗碳体C球状珠光体 D、莱氏体5. 焊接用 45 号钢制作的受力复杂的重要零件，应选用焊条 。A、结XX 2B、结XX

2、 3C、结XX 5D、结XX 76. 下列晶格晶胞中 ,包含 2 个原子的是 。A.体心立方晶格B.面心立方晶格C密排六方晶格7. 属于固溶体的合金结构是 。A.莱氏体B.奥氏体C.珠光体D.渗碳体8. 用 45 号钢制造减速器中的转轴 ,其热处理应为 。A、正火B、淬火+中温回火 C、淬火+低温回火 D、调质处理9. T12A 钢在锻造空冷后得到 组织。A、马氏体 B、片层状珠光体和网状二次渗碳体C球状珠光体 D、莱氏体10. 提高钢淬透性效果最显著的元素是 。三、回答下列问题1 、晶粒的粗细对金属的机械性能有何影响 ? 如何细化晶粒？ 答：晶粒细晶界的接触面积就大， 由于晶界的形状极不相同

3、， 相互犬牙交错， 晶粒越细其变 形的滑移阻力将越大， 因此晶粒越细机械性能越好。 细化晶粒的方法很多， 在铸造中， 可以 通过增大过冷度和变质处理来细化晶粒； 压力加工中可将粗大晶粒击碎使晶粒细化； 热处理 中通过同素异构的变化细化晶粒等。2、焊条的焊芯和药皮有哪些作用？ 答：焊条的焊芯起导电和填充金属的作用。 焊条药皮的主要作用是： 提高电弧燃烧的稳定性， 防止空气对熔化金属的有害作用， 对溶池脱氧和加合金元素， 以保证焊缝金属的化学成分和 力学性能。3、回火的目的是什么？说明三种回火方式及其组织和应用。 答：回火的主要目的是消除淬火应力， 以降低钢的脆性， 防止产生裂纹， 同时使钢获得所

4、需 要的力学性能。三种回火方式是：低温回火（150250OC）:目的是降低淬火钢的内应力和脆性，但基本保持淬火所获得的高硬度（5664HRC）和高的耐磨性。其组织为回火马氏体和残余奥氏体，主要用于工具钢的热处理，如各种刃具、模具、量具等；中温回火（350 500 oC）:目的是为了获得高弹性，保持较高硬度（3550 HRC）和一定韧性。其组织为回火屈氏体，主要用于弹簧、锻模等；高温回火（500650 oC）:淬火后高温回火的热处理称为调质处理。广泛用于承受疲劳载荷的中碳钢重要件，如连杆、曲轴、主轴、齿轮等。其硬度为2035 HRG其组织为回火索氏体， 呈细粒状渗碳体，与正火的片状渗碳体相比，

5、在载荷下不易产生应力集中，使钢的韧性显著提高。4、金属塑性变形的实质是什么？ 答：单晶体塑性变形的主要方式是滑移。 滑移是在切应力作用下， 晶体的一部分原子相对另 一部分原子，沿着一定晶面（滑移面）和一定方向（滑移方向）产生的移动。晶体中因位错 处于高位能状态的那部分原子， 在比理论值低得多的切应力作用下， 易于从一个平衡位置移 动到另一个位置， 形成位错运动。 因此， 实际晶体的滑移不像理想晶体那样， 而是通过位错 运动实现的。 多晶体塑性变形时， 各个晶粒的晶内滑移不是同时进行的。 随着晶内滑移的进 行，滑移面在转动，滑移阻力不断增大。此外，晶粒间也产生滑动和转动。与此同时，另一 批晶粒转

6、到有利于滑移的位向，开始滑移。 因此，多晶体的塑性变形是由逐批进行的晶内滑移与晶间转动构成的。5、6、铸件的缩孔是怎样产生的、如何防止？ 答:液态合金在冷却过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件 最后凝固的部位形成一些孔洞即为缩孔。 在铸造工艺上可以采用顺序凝固防止缩孔， 即在铸 件上可能出现缩孔的部位通过安放冒口等工艺措施， 使铸件远离冒口的部位先凝固， 最后是 冒口本身凝固，从而将缩孔转移到冒口中，冒口是多余部分，在清理铸件时予以清除。7、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物如何?答：高温转变产物共析钢奥氏体过冷到 727550 C之间等温转变产物属于珠光体型组织， 都是

7、由铁素体和渗碳体的层片组成的机械混合物。 过冷度越大， 片层越薄， 硬度也越 高。珠光体（P过冷到727650 C之间的转变产物；索氏体 （S过冷到650600 C之 间的转变产物；屈氏体（T）过冷到600550 C之间的转变产物。中温转变产物产物共析钢奥氏体过冷到650 C600 C之间等温转变产物，属于贝氏体型组织（B）,是由含碳过量的铁素体和微小的渗碳体混合而成。贝氏体比珠光体具有更高的硬度。过冷到550 C350 C之间的转变组织为上贝氏体半扩散型（B 上）, Fe不扩散，羽毛状碳化物分布在F间，韧性差，过冷到350CMS之间的转变组织为下贝氏体（B下），C原子有一定的扩散能力，针状碳

8、化物分布在 F 内，韧性高， 综合机械性能好。 低温转变产物 共析钢奥氏体过冷 到Ms230 CMf-50 C之间的转变产物，马氏体（M ）组织。是含碳过饱和的a 固溶体。由于马氏体中溶入过多的碳使晶格严重扭曲， 从而增加了变形抗力， 所以马氏体具有很高的硬 度。含碳量越高其硬度越大。8、说明碳的含量对碳素钢组织和性能的影响。答：在钢中，碳主要以渗碳体形式存在。当钢中碳的质量分数小于0.9%时，随着含碳量的增加， 钢的强度、 硬度不断增加， 而塑性和韧性不断下降。 这是因为片层状渗碳体起着强化 作用。钢中珠光体越多，其强度、硬度越高。但是，当钢中碳的质量分数大于0.9%，钢中出现网状渗碳体，使

9、钢的脆性增加，这时钢的硬度随着碳的质量分数的增加而不断提高，而钢的强度、塑性和韧性却会不断下降。9、中碳钢的焊接有哪些问题？获得优质的焊接接头应采取什么措施？答：（ 1）热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹。（ 2）焊缝金属产生热裂纹倾向较大。因此焊接中碳钢构件，焊前必须进行预热，以减小焊件各部分温差及应力，预热温度150250 C；选用抗裂性好的碱性焊条；采用合理的焊接规范，如焊接次序、焊接电流等。10、说明铸造热应力产生的原因和减少热应力的基本途径。答：热应力是由于铸件壁厚不均匀， 各部位冷却速度不同， 致使同一时期内铸件各部分收缩 不一致所引起的。固态合金高于临界温度（钢和铁为 620650

10、C 以上），处于塑性状态，此时，在较小的应 力作用下便可发生塑性变形， 其应力在变形后可自行消失。 在临界温度以下， 合金呈弹性状 态，此时，在应力作用下，仅能发生弹性变形，变形后应力仍继续存在。 减少热应力的基本途径是在设计铸件时， 使铸件壁厚均匀； 制订铸造工艺时， 采用同时凝固 原则。11、说明退火的目的、退火工艺及应用。 答：将工件加热到高于或低于钢的临界点， 保温一定时间， 然后在炉中或埋入导热性较差的 介质中缓慢冷却的热处理工艺。目的：降低硬度，以利于切削加工；细化晶粒，改善组织，提高机械性能；消除内应力，为 下面的淬火工序做准备； 提高钢的塑性和韧性， 便于进行压力加工 （冲压、

11、 锻压、 拉拔等）。1、完全退火应用于亚共折钢，共析钢和合金钢的铸件、锻件等。2、 球化退火应用于过共析的碳钢和合金钢其组织为球状P （ F+球状渗碳体）3、去应力退火主要用于消除铸件、锻件及焊接结构件的残余应力，以及冷加工后的加工应 力。以防止工件变形和开裂。12、说明C、Cr、Mn、P、S元素对钢组织和性能的影响。答：在钢中，碳主要以渗碳体形式存在。当钢中碳的质量分数小于0.9%时，随着含碳量的增加， 钢的强度、 硬度不断增加， 而塑性和韧性不断下降。 这是因为片层状渗碳体起着强化 作用。钢中珠光体越多，其强度、硬度越高。但是，当钢中碳的质量分数大于0.9%，钢中出现网状渗碳体，使钢的脆性

12、增加，这时钢的硬度随着碳的质量分数的增加而不断提高，而钢的强度、塑性和韧性却会不断下降。Cr、Mn为有益元素，以合金铁素体的形式存在，提高钢的淬透性，Mn可以与S化合形成MnS,从而消除S的有害作用。P、S都是有害物质，硫不溶于铁，而以FeS形式存在。FeS会与Fe形成共晶，并分布在奥氏体晶界上。当钢材在 10001200 C进行压力加工时，由于 FeS-Fe共晶（熔点只有989 C）已经溶化，并时晶粒脱开，钢将变得极脆，这种脆性现象称为“热脆”，为避免热脆，钢中含硫量必须严格控制。 磷在钢中全部溶于铁素体中， 这虽可使铁素体的强度、 硬度有所提 高，却使室温下的塑性、韧性急剧下降，并使其脆性

13、转化温度有所升高，使钢变脆，这种现 象称为“冷脆” 。磷的存在还使得钢的焊接性能变坏，因此钢中的含磷量要严格控制。13、为什么机床的的床身、底座、导轨等零件通常采用铸铁制造？ 答：铸铁具有良好的铸造性能， 而机床的的床身、 底座、 导轨等零件通常具有复杂的内腔和 外形， 一般需要通过铸造成形； 铸铁具有抗压强度接近于钢， 良好的减振性、 耐磨性以及低 的缺口敏感性， 另外铸铁的价格低廉， 来源广泛， 并具有良好的切削加工性能， 这都使铸铁 适合用来制造机床的的床身、底座、导轨等零件。14、产生加工硬化的原因是什么 ?如何消除加工硬化 ? 答：多数金属在室温下进行塑性变形时， 随着变形程度的增加

14、， 强度和硬度不断提高， 塑性 和冲击韧性不断降低，这种现象称为加工硬化。加工硬化是由塑性变形时金属内部组织变化引起的。 各晶粒沿变形最大的方向伸长， 且其位 向逐渐趋于一致；位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力；滑移面和晶粒间产生碎晶。这样， 就增加了进一步滑移的阻力， 使金属继续塑性变形越来越困难， 即产生加工硬化。 通 过回复可以部分消除加工硬化通过再结晶可以完全消除加工硬化。15、为什么压力加工能使铸锭的内部组织和性能显著改善？ 答：金属压力加工最原始的坯料是铸锭。 其内部组织很 不均匀， 晶粒较粗大， 并具有气孔、 缩松，非金属夹杂物等缺陷。这种铸锭经过热变形后，内部组织和性能将发

15、生显著变化。 某些铸造缺陷被消除，如气孔、缩松等被压合，金属更加致密。铸造组织（枝晶，柱晶和 粗大晶粒）被破碎，获得细化的再结晶组织。因此，金属的机械性能得到很大提高。 在热变形过程中， 晶界上的夹杂物随晶粒沿变形最大方向被拉长， 但在再结晶时只有晶粒 形状的改变，而夹杂物被拉长的形状依然被保留下来，形成纤维组织，或流线组织。16、试说明铁碳合金状态图在实际生产中的应用。答：在实际生产中，相图可以指导铸造、压力加工、焊接以及研制新材料。如铸造中选取铸 造性能好的合金， 锻造中确定不同成分合金的始锻温度和终锻温度， 在焊接中确定热影响区 的范围等。四、说明下列牌号材料的含义、性能和用途。T10A

16、、20、45、16Mn、15MnV、40Cr、65Mn、60Si2Mn、W18Cr4V、HT250、QT450-5、ZG230-450、 9SiCr、YG6、ZGMn13、ZQSn6-6-3。T10A-优质碳素工具钢，含碳量 1.0%,淬火 ,低温回火后 ,韧性、强度、耐磨性均较高，用于制 造要求韧性及锋刃的刀具：钻头、丝锥、车刀、刨刀、板牙、铣刀等。20-低碳钢，含碳量 0.20%,具有一定强度 ,良好的塑性、韧性和焊接性能，用于受力不大韧 性要求较高的零件、渗碳件、紧固件等。16Mn 低合金高强度钢，含碳量 0.16%,锰 1%,综合机械性能良好 ,焊接性好 ,广泛用于受动 负荷的各种焊接

17、钢结构 ,如桥梁、车辆船舶、管道、锅炉、大型容器、 油罐等大型工程构件。 15MnV- 低合金高强度钢，含碳量 0.15%,锰 1%、矾 1%,综合机械性能良好 ,焊接性好 ,广泛用 于受动负荷的各种焊接钢结构 ,如桥梁、车辆船舶、管道、锅炉、大型容器、油罐等大型工 程构件。45中碳钢，含碳量 0.45%，用于要求强度高，韧性中等的零件。通常在调质或正火状态 下使用。用于制造齿轮、齿条、链轮、轴、键、销等。40Cr -中碳钢合金钢，含碳量 0.40%, Cr1%,用于要求强度高，韧性中等的零件。通常在调 质状态下使用。用于制造齿轮、齿条、链轮、轴、键、销等。65Mn 弹簧钢，含碳量 0.65%

18、,锰1%，钢的强度高，淬透性大，脱碳倾向小，有一定回火 脆性,用于制造尺寸较大的各种扁、圆弹簧。60Si2Mn -弹簧钢，含碳量 0.60%,锰 1%，硅 2%，钢的强度高，淬透性大，脱碳倾向小，有 一定回火脆性，用于制造各种弹簧。W18C4V-高速钢，含碳量 0.60%，W-18%、Cr-4%、V-1%，钢的耐热性好，可以进行高速切 削，广泛用于制造各类切削刀具，如车刀、铣刀。HT250-孕育铸铁，最低抗拉强度 250MPa，用于液压泵和滑阀的壳体、重载机床的床身， 剪床、压力机的床身凸轮等。QT450-5-球墨铸铁，抗拉强度 450 MPa，延伸率5%，具有良好的机械性能，用于汽车、拖 拉

19、机中的轮毂，驱动桥壳体，离合器壳，拨叉，阀盖，压缩机的汽缸等。ZG230-450-铸钢，屈服强度 230MPa，抗拉强度450MPa，强度和硬度较低，韧性和塑性良 好，焊接性良好，铸造性能差。用于机座、箱体、轧机机架等。9SiC低合金刃具钢，含碳量 0.9%，S、Cr的平均含量为1%，用于制造低速切削刀具，如丝锥、板牙等。YG6-钨钴类硬质合金，含钴 6%，用于切削刀具等。ZGMn 13-耐磨钢，含 Mn 13%。用于摩擦条件或冲击条件下的零件，如拖拉机链轨，挖掘机 斗齿等。ZQAI9-4铸造铝青铜，用于重要的减磨零件，如蜗轮。ZQSn6-6-3-铸造锡青铜，用于制造轴衬等。五、铁碳合金状态图六、填空题1、常用的硬度指标有布氏硬度、 、。2、影响金属锻造性能的加工条件有 、 3、你知道的特种铸造有 、。4、对焊包括 和 。5、影响金属锻造性能的加工条件有 、 、 6、合金收缩的三个阶段： 、 、7、钎焊包括 和 。一、 名词解释硬度 :金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力成为硬度。 疲劳强度：金属材料交变载荷下永久工作不发