金属材料及热处理

1、本次作业是本门课程本学期的第3 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. 将钢加热到临界温度以上或其它一定温度，保温一定时问，然后缓慢地冷却到室温，这一热处理工艺称为（ ）。?(D)? 退火2. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（）。?(A)? 高淬透性钢3. 贝氏体是钢经（ ）处理后获得的组织。?(A)? 等温淬火4. 钢的回火处理是在（）。?(C)?淬火后进行5. 零件渗碳后，一般需经过（）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。?(A)? 低温回火6. 钢经表面淬火后，将获得（）。?(D)? 一定深度的马氏体7. 淬硬性好的钢必须具备（）。?(B

2、)?高的含碳量8. 完全退火主要适用于（）。?(A)? 亚共析钢9. （ ）主要用于各种弹簧淬火后的处理。?(B)?中温回火10.T10 在锻后缓冷，随即又采用正火处理的目的是（）。?(B)?碎化网状的二次渗碳体，为球化退火作组织准备11.扩散退火的主要目的是（）。?(A)? 消除和改善晶内偏析12.若合金元素能使过冷奥氏体冷却C 曲线右移，钢的淬透性将（）。?(B)?提高13. 机械制造中， T10 钢常用来制造（ ）。?(B)?刀具14.合金渗碳钢中的（）合金元素可起到细化晶粒的作用。?(B)?Ti15. （ ）热轧空冷即可使用。?(D)? 低合金高强度钢二、判断题 ( 判断正误，共 10

3、 道小题 )16.?珠光体是由铁素体和渗碳体组成的。（）正确答案： 说法正确17.?亚共析钢室温下的平衡组织是铁素体和珠光体。（）正确答案： 说法正确18.?亚共析钢室温下的平衡组织是铁素体和珠光体。（）正确答案： 说法正确19.?过共析钢室温下的平衡组织是奥氏体和一次渗碳体。（）正确答案： 说法错误20.?白口铸铁很硬但几乎无塑性。（）正确答案： 说法正确21. ?室温平衡状态的铁碳二元合金都是由 F、Fe3C 两个基本相组成，含碳量不同，只是这两个相的数量、形态和分布不同而已。（ ）正确答案： 说法正确22. ?钢的热处理后的最终性能，主要取决于该钢的化学成分。（）正确答案： 说法错误23

4、. ?碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。（）正确答案： 说法正确24. ?钢的热处理是通过加热，保温和冷却，以改变钢的形状，尺寸，从而改善钢的性能的一种工艺方法。正确答案： 说法错误25. ?调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火索氏体。（）正确答案： 说法正确三、主观题 ( 共 20 道小题 )26. ?试述石墨形态对铸铁性能的影响，与钢相比铸铁有哪些优缺点？参考答案：答：常用铸铁的组织是由钢的基体组织与石墨组成，由于石墨的强度和韧性极低，石墨相当于钢基体上的裂纹或空洞，减少基体有效截面积， 割裂基体并引起应力集中。常用铸铁中的石墨形态可分为，片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨和团絮状石墨，

5、分别对应于灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。其中由于片状石墨引起严重应力集中，灰口铸铁的塑性和韧性低、强度不高（经变质处理后，石墨片细化，强度可提高）；而球状石墨的作用最轻，引起的应力集中最小，球墨铸铁不仅强度提高， 塑性和韧性也获得改善； 团絮状和蠕虫状石墨形态介于片状和球状石墨之间，其性能（强度、塑性和韧性）也介于灰口铸铁和球墨铸铁之间。与钢相比铸铁有良好的吸振性能，良好的耐磨减摩性能，良好的易切削性，较低的缺口敏感性。27. ? 试辨析以下金属材料牌号Q215 、 08F 、 T10 、 ZG25 、 KT300-06、 QT400-18、 20Cr 、 GCr15 、 60Si2

6、Mn、 5CrMnMo、 1Cr18Ni9Ti：（ 1 ）说明材料的类别；（2 ）说明牌号中下划线部分的意义。参考答案：答：Q215 ：普通碳素结构钢， 215 屈服强度08F ：优质碳素结构钢， F沸腾钢T10 ：碳素工具钢， 10 含碳量 1.0%ZG25 ：25 号铸钢， ZG铸钢KT300-06 ：可锻铸铁， KT可锻铸铁QT400-18 ：球墨铸铁， 400 最低抗拉强度20Cr ：合金渗碳钢， 20 含碳量 0.2%GCr15 ：滚珠轴承钢， 15 Cr 含量中间值 1.5%60Si2Mn ：合金弹簧钢， 60 含碳量中间值0.6%5CrMnMo：合金模具钢， 5 含碳量中间值0.

7、5%1Cr18Ni9Ti ：奥氏体不锈钢， 1 含碳量中间值0.1%28. ?LF21 、LY10 、LY12 、LC4、LD5 、ZL105 各属于何种铝合金？分析它们的性能特点，强化方法及用途（请各举一例）。参考答案：答：LF21LY10，LY12类别性能特点强化方法用途（一例）大类：变形铝合强度低、塑形变强化制造承受低载荷的深金性好、易于（不可热处拉伸零件、焊接件和在小类：防锈铝合压力加工，理）腐蚀介质中工作的零金具有良好的件，如航空油箱、油管、抗腐蚀性能冷冲压件、铆钉及受力和焊接性能小的零件。大类：变形铝合强度和耐热热处理强化该类合金广泛应用于金性能均好，各种构件和铆钉材料。小类：硬铝

8、合金但耐蚀性不LY10 铆钉用合金，有如纯铝和防较高的剪切强度，铆接锈铝合金。过程不受热处理时间常用包铝方的限制，但耐腐性不法提高硬铝好。LY12( 高强度硬铝 )制品在海洋和潮湿大气主要用于飞机结构、铆LC4LD5ZL105中的耐蚀钉、导弹构件、卡车轮性。毂、螺旋桨元件及其他结构件，大类：变形铝合强度最高的热处理强化用於制造承力构件和金铝合金，比高载荷零件。用于制作小类：超硬铝合强度更高，飞机的蒙皮、螺钉、承金缺点是抗蚀力构件、大梁桁条、隔性差，抗应框和翼肋等。力腐蚀性差。大类：变形铝合具有良好的热处理强化用於制造形状复杂和金热塑性及耐中等强度的锻件和冲小类：锻铝合金蚀性。淬火压件等，主要用

9、于 飞时效后均可机结构件上。提高强度。大类：铸造铝合具有良好的热处理强化用得最广的铸造铝合金铸造性能，金，一般用于制作质小类： Al-Si 合适于铸造，轻、耐蚀、形状复杂及金但不适于压有一定机械性能的零力加工。足件。够的强度，而且密度小。29. ?铝合金淬火和时效的目的是什么？参考答案：答：铝合金淬火（固溶处理加热后快速冷却）的目的是为了获得过饱和的固溶体时效（经长时间室温停留或加热至100-200 一定时间保温）后，在母相固溶体的一定晶面上出现一个原子层厚度的铜或其它原子的偏聚区，偏聚区边缘发生晶格畸变，阻碍位错运动，因而目的是为了提高合金的强度、硬度。30. ?轴承合金的组织有什么特点？为

10、什么？参考答案：答：轴承合金的组织是在软基体（硬基体）上分布着硬质点（软质点），软基体(软质点 )被磨损而凹陷，保持润滑油；硬质点(硬基体 )耐磨而相对凸起，支持轴的压力并使轴与轴瓦接触面积减小；从而使轴与轴瓦接触面积减小保证近乎理想的摩擦条件和极低的摩擦系数。31. ?试依据轴类零件的工作条件和失效形式，分析该类零件主要要求哪些性能参考答案：答：工作条件（传动） ?失效形式 ?性能要求 ?交变扭转、疲劳断裂 ?较高疲劳抗力旋转弯曲应力 ?轴颈摩擦 ?磨损 ?轴颈耐磨性冲击 ?过载或冲击断裂 ?较高强度与较好韧、塑性配合32. ?试说明哪些钢材适用于轴类零件的选材要求，并指出其热处理工艺参考答

11、案：速度钢种类别 ?热处理工艺 ?载荷大?中碳钢 ?调质处理（淬火 + 高温回火） + 表冲击磨损 ?面淬火 + 低温回火 ?合金调质钢 ?调质处理（淬火 + 高温回火） + 表面淬火 + 低温回火合金渗碳钢 ?渗碳+ 淬火 + 低温回火 ?33. ?试依据齿轮类零件的工作条件和失效形式，分析该类零件主要要求哪些性能。参考答案：答：工作条件 ?失效形式 ?性能要求 ?齿根交变弯曲应力 ?疲劳断裂 ?高弯曲疲劳强度 ?齿面接触压应力、表面损伤 ?高接触疲劳强度和耐磨性 ?滑动摩擦 ?轮齿冲击、应力 ?过载变形、断较高强度及冲击韧性 ?裂?34. ?试说明哪些钢材适用于齿轮类零件的选材要求，并指出

12、其热处理工艺。参考答案：速度、载钢种类别 ?热处理工艺 ?荷、中碳钢 ?调质处理（淬火 + 高温回火） + 表面淬火 + 低冲击大温回火 ?合金调质钢 ?调质处理（淬火 + 高温回火） + 表面淬火 + 低温回火 ?合金渗碳钢 ?渗碳 + 淬火 + 低温回火 ?35. ?已知某内燃机主动牵引齿轮由 20CrMnTi 制造，请（ 1）设计热处理工艺路线， （ 2）分析使用态组织。参考答案：答：1 ）900-950 渗碳820 850 油淬180-200 低温回火2 ）使用态组织：心部M （低碳）；表面 M (高碳） +A +K36. ?已知某小轿车半轴由 40Cr 制造，请设计热处理工艺路线并指

13、出最终热处理工序的作用。参考答案：答：热处理工艺路线：正火调质处理（淬火+ 高温回火）（轴颈）表面淬火+ 低温回火最终热处理工序的作用：调质处理获得具有良好综合机械性能的S'组织；（轴颈）表面淬火 + 低温回火轴颈表面获得M 以提高耐磨损性。37. ?请在 45 、 65 、T8 钢中为某机床主轴选材，并（1）设计最终热处理工序并说明其作用，（2 ）指出使用态组织。参考答案：答：选材 45最终热处理工序：调质处理（淬火+ 高温回火）（轴颈）表面淬火+ 低温回火最终热处理工序的作用：调质处理获得具有良好综合机械性能的S'组织；（轴颈）表面淬火 + 低温回火轴颈表面获得M'

14、 以提高耐磨损性。使用态组织： S'+ 表面 M'38. ?在 20Cr 、9SiCr 、GCr15 中选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮（高速中载受冲击），并写出热处理工艺路线，说明各热处理工序的作用。参考答案：答：选择 20Cr工艺路线： 900-950 渗碳820 850 油淬180-200 低温回火各热处理工序的作用：渗碳表面高碳而心部维持低碳成分；淬火+ 低温回火心部形成低碳M 具有较好强韧性；表面形成M (高碳） +A +K 具有高硬度、耐磨损。39. ?结构材料：参考答案： 以力学性能为主要性能要求的工程材料。40. ?功能材料：参考答案： 以物理、化学性能为主要性能要求的工程材料。41. ?刚度：参考答案： 材料在受力时，抵抗弹性变形的能力。