工程材料及热处理

1、一、填空题1、金属材料的工艺性能包括液态成形工艺性 、焊接性能、热处理工艺性和可加工性等。2、常用的塑性判据有断后伸长率、断面收缩率；强度判据有 抗拉强度、屈服强度、抗压强度。18、常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格，-Fe是体心立方晶格 ，-Fe是面心立方晶格 。3、共析钢过冷奥氏体等温转变其中高温转变的产物为珠光体、索氏体、托氏体，中温转变的产物为上贝氏体、下贝氏体。4、铁碳合金的五种组织是珠光体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。5、亚共析钢、共析钢、过共析钢室温平衡组织分别为 珠光体、 珠光体和珠光体、珠光体和二次渗碳体。6、按碳的存在形式，铸铁可分为白口铸铁、

2、灰口铸铁和麻口铸铁。7、选择材料应从使用性原则、工艺性原则和经济性原则等方面考虑。8、材料的使用性能包括力学性能、物理性能和 化学性能等。9、影响铸铁石墨的因素是化学成分和冷却速度。10、冷变形后的金属再进行加热将发生再结晶、晶粒长大现象。11、按室温组织，钢可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢。12、淬火加热温度，亚共析钢应在 Ac3+(30-50)°C，过共析钢应在 Ac1+(30-50)°C。13、钢中的常有元素有 锰、硅、硫、磷等，其中 硫产生热脆，磷产生冷脆。14、按石墨的存在形式分别铸铁有 白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。15、铜合金有黄铜、青铜和白铜。16、

3、灰口铸铁的热处理主要有 消除内应力退火、消除部分白口的软化退火和表面淬火。17、化学热处理的三个基本过程是 分解、吸收和扩散。四、判断题1、洛氏硬度值是据压头压入被测材料的深度来确定。( 对 )2、钢的铸造性比铁的铸造性好，故常用来铸造形状复杂的工件。( 错 ) 铁的焊接性能比钢差3、金属发生同素异构转变时，要吸收或放出热量，转变是在恒温下进行的。( 错 )4、置换固溶体只能是有限固溶体（和无限固溶体）。( 错 )5、珠光体的含碳量为4.3%。( 错 )6、淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。( 错 )7、通过热处理可以改变灰铸铁的基本组织，故可显著提高其力学性能。(错 )8、GCr15钢是滚动

4、轴承钢，但又可制造量具、刀具和冷冲模具等。( 对 )9、去应力退火温度，一般在A1点以下，故退火过程中不发生组织转变。(错 )10、铰孔是在钻孔、扩孔的基础上的精加工，故能提高孔的尺寸精度和位置精度。( 对 )11、布氏硬度试验，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。(错 )12、材料的延伸率，断面收缩率数值越大，表明其塑性越好。(对 )14、 在任何情况下铁及其合金体都是。体心立方晶格( 错 )15、 间隙固溶体的溶质原子的直径小于溶剂原子的直径。( 对 )16、铸钢可以用于制造形状复杂而力学性能要求又比较高的零件。( 对 )17、 T12钢可选作渗碳零件用钢。(对 )18、 可

5、锻铸铁比灰铸铁的塑性好，因此可以进行锻压加工（切削）。( 错 )19、钢的红硬性是指钢的高温下保持高硬度和高耐磨性的能力。( 对 )一. 名词解释疲劳极限、晶胞、淬透性、共晶转变、加工硬化、马氏体、屈服点、晶格、淬硬性、共析转变、固溶强化、珠光体、零件失效、调质处理答：疲劳极限：材料在N次对称循环疲劳载荷作用下不致引起断裂的最大应力。 晶胞：能够完全反映晶格特征的、最小几何单元。淬透性：在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特征。共晶转变：具有一定成分的液态合金，在一定温度时会同时结晶出两种成分不同的固相的转变。加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的

6、现象。马氏体：碳在-Fe中的饱和固溶体。屈服点：试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。晶格：晶格是人为地将原子假想为一个几何结点，形成的空间格子（是实际晶体对应的空间点阵）。淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到最高硬度的能力。共析转变：从一个固相中同时析出成分和晶体结构完全不同的两种新固相的转变过程固溶强化：晶格畸变使晶格变形的抗力增大，材料的强度、硬度提高显著的同时，还使其保持较好的塑性和韧性的现象。装 订 线 内 不 要 答 题珠光体：铁素体与渗碳体的两相机械混合物，是共析转变的产物。零件失效：当材料的使用性能不能满足零件工作条件的要求时，零件就以某种形

7、式失去其应有的效能。调质处理：钢件淬火及高温回火复合热处理。二. 指出材料名称并说明牌号中数字及字母 的含义Q235 、H68、9SiCr、HT200、20CrMnTi、ZGMn13、W18Cr4V、45、QBe2、5CrNiMo、YT5、60Si2Mn、KTH300-06 、GCr15、T10A答：Q235 ：普通碳素结构钢，“Q”是“屈”字汉语拼音字首，235表示屈服强度大于235MPa。H68：普通黄铜，“H”是“黄”的汉语拼音字首，68表示铜的含量为68%。9SiCr：合金工具钢，9表示平均碳的质量分数为0.9%，Si、Cr的质量分数小于1.5%。HT200：灰铸铁，“HT”为“灰铁”

8、的汉语拼音字首，200表示最低抗拉强度为200MPa。20CrMnTi：平圴含碳量0,2%，含铬、锰、钛各1%的优质高强度低合金结构钢ZGMn13：高猛铸钢，ZG 代表铸钢（汉语拼音首个字母），Mn13 表示锰含量在13%左右。W18Cr4V：合金工具钢，W18表示钨质量分数为18%，Cr4表示铬质量分数为0.4，V表示钒含量小于1.5%。45：平均碳的质量分数为0.45%的优质碳素结构钢。QBe2：青铜，Q代表“青”汉语拼音字首，Be2代表钡的含量为2%。5CrNiMo：平均碳的质量分数为0.5%，铬、镍、钼的质量分数均小于1.5%的热作磨具钢。YT5：Ti的质量分数为0.5的钨钴钛类硬质合

9、金。60Si2Mn：平均碳的质量分数为0.6%，硅的质量分数为0.2%，锰的质量分数小于1.5%de 合金结构钢。KTH300-06 ：可锻铸铁，KT是可铁的汉语拼音字首，H代表“黑心”，300表示最低抗拉强度Rm>=300MPa，06表示伸长率A>=6%。 GCr15：铬的质量分数为1.5%，碳的质量分数为0.9%的滚动轴承钢。T10A：高级优质碳素工具钢，T表示碳的汉语拼音字首，10表示碳的质量分数为1%，A代表高级优质钢。五. 问答题1.何谓回火？淬火后的钢为什么必须回火处理？回火是钢件淬硬后，在加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，待组织转变，然后冷却到室温的热处理工

10、艺。回火处理的目的是降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，是组织趋于稳定并获得所需要的性能。2.简述常存元素对钢的性能的影响。锰和硅：是钢中的有益元素，对钢有一定固溶强化作用。锰具有一定的脱氧和脱硫能力，可减少硫的有害影响，改善钢材的加工性能；锰还能增加珠光体的相对含量，并使它细化，利于钢的强度的提高 。硫和磷：是钢中的有害元素，硫使钢热脆，磷使钢冷脆。但磷有固溶强化作用，也可提高钢材的强度和抗锈性。3.试述洛氏硬度试验法优缺点。操作迅速简便，压痕小，对工件表面损伤小；易受金属表面不平或材料内部组织部均匀的影响，测量结果不准确。4.何谓同素异构转变？写出纯铁的同素异构转变关系式。金属在固态下随温

11、度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象。5.试述含碳量对钢的组织与性能的影响。当钢中碳的质量分数小于0.9%时，随着钢中碳的质量分数的增加，钢的强度和硬度不断上升，而塑性与韧性不断下降。当钢中碳的质量分数大于0.9%时，由于网状渗碳体的存在，不仅钢的塑性与韧性进一步下降，而且强度也明显下降。亚共析钢随碳含量的增加，铁素体减少，珠光体减增加；亚共析钢随含碳量增加，渗碳体增加，珠光体减少。6.简述合金元素在钢中的作用。1、增加固溶强化钢的力学性能。2、增加钢的淬透性，提高钢的力学性3、提高钢的抗腐蚀性能4、提高钢的高温性能7. 何谓钢的回火？淬火后的钢为什么必须经回火处理？。8.何谓钢的热处理

12、？钢为什么可以通过热处理改变组织改变性能？将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。Because热处理通过改变钢的内部组织,从而改善钢的性能。9.试述灰口铸铁的性能特点。硬度较低，塑性和韧性较差，并且脆性大但工艺性能好。10.常用的回火方法有哪几种？指出各种回火后的组织、性能与应用。低温回火：低温回火所得组织为回火马氏体，淬火钢在保持高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。主要应用于各种高碳的切削刀具、量具、冷冲磨具、滚动轴承以及渗碳件。11.何谓金属的疲劳？疲劳断裂的原因有哪些？金属疲劳是指一种在循环应力或循

13、环应变作用下，金属材料发生破坏的现象。原因：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹杂物、表面状态及残余应力。12.试述晶粒大小对力学性能的影响，生产中细化晶粒的方法有哪些？晶粒越细小，晶界越多，金属的强度越高，同时塑性韧性也越好。方法：增大过冷度、变质处理、振动。六. 绘出简化的Fe-Fe3C相图钢部分填上区域组织，并回答 1. C=0.45钢的结晶过程。2.C点G点的含义；AE线、ES线的含义。 3. 试述含碳量对钢的组织与性能的影响七、一车床主轴（ 15mm ）承受中等载荷，要求轴颈部位的硬度为 5055HRC，其余地方要求具有良好的综合力学性能，硬度为2024HRC。回答下列问题： 1.该轴选用下列材料中的哪种材料制作较为合适，为什么？ （20Cr、20CrMnTi、HT150、45、60Si2Mn） 2.初步拟定零件轴的加工工艺路线。3.指出在加工路线中每步热处理的作用八、有一传动齿轮承受较大冲击载荷，要求心部有很好韧