金属学与热处理总复习题与思考题 答案

习题与思考题(一)解释名词合金元素、固溶处理、红硬性、石墨化、孕育(变质)处理、球化处理、石墨化退火、时效硬化、回归、黄铜、锡青铜、巴氏合金。(二)填空题1．按钢中合金元素含量，可将合金钢分为________________________，和__________________和_______________________几类(分别写出合金元素含量范围)。2．合金钢按用途可分为______________、____________和____________。3．20CrMnTi是____________钢，Cr，Mn的主要作用是________，Ti的主要作用是_____________，热处理工艺是_____________。4．W18Cr4V是__________钢，含碳量是_______，W的主要作用是_________、Cr的主要作用是_________，V的主要作用是________。热处理工艺是___________，最后组织是___________。5．0Crl8Ni9Ti是__________钢，Cr，Ni和Ti的作用分别是_________、_________________和_______________。6．拖拉机和坦克履带板受到严重的磨损及强烈的冲击，应选用_________钢，采用____________处理。7．白口铸铁中碳主要以_____________的形式存在，灰口铸铁中碳主要以____________的形式存在。8．普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为______状、_____状和_______状。9．铸铁的基体有__________、___________、_____________三种．10．QT500-05牌号中，QT表示_________，数字500表示__________，数字05表示____________。11．HT250是__________铸铁，250表示__________。12．促进石墨化的元素有_________、_________，阻碍石墨化的元素有_____、_________。13．铸铁的石墨化过程分为三个阶段，分别为__________、____________、__________。14．可锻铸铁铸件的生产方法是先____________，然后再进行__________。15．生产孕育(变质)铸铁选用___________作为孕育(变质)剂。16．生产球墨铸铁选用____________作为球化剂。17．灰口铸铁的机械性能主要取决于_______________。18．机架和机床床身应选用_____________。19．影响石墨化的主要因素是___________和_____________。20.球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高，这是因为_________________________________。21．ZL110是____________合金，其组成元素为_____________。22．HSn70-1是_________合金，其含Sn量为______________％。23．QAl7是______________合金，其组成元素是__________________。24．TC4是_____________型的_________________合金。

(三)是非题1．调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。()2．T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。()3．要提高奥氏体不锈钢的强度，只能采用冷塑性变形予以强化。()4．高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体，使其均匀分布于基体中。()5．T8与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。()6．高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多的溶入奥氏体中，从而提高钢的硬性。()7．奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后稳定化处理。()8．20CrMnTi与1Crl8Ni9Ti中的Ti都是起细化晶粒的作用。()9．铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。()10．可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。()11．石墨化的第三阶段不易进行。()12．可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。()13．球墨铸铁可以通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。()14．采用热处理方法，可以使灰铸铁中的片状石墨细化，从而提高其机械性能.()15．铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其机械性能。()16．灰铸铁的减震性能比钢好。()17．所有的铝合金都可以通过热处理予以强化。()18．铅黄铜加铅是为了提高合金的切削加工性。()19．ZChSnSb8-4是在软基体上分布硬颗粒的滑动轴承合金。()20．若铝合金的晶粒粗大，可以重新加热予以细化．()

(四)选择题1．要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用(a)45钢经正火处理；(b)60Si2Mn钢经淬火和中温回火；(c)40Cr钢经调质处理。2．制造手用锯条应当选用：(a)

T12钢经淬火和低温回火；(b)Crl2Mo钢经淬火和低温回火；(c)65钢淬火后中温回火。3．高速钢的红硬性取决于：(a)

马氏体的多少；(b)淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量；(c)钢中的碳含量4．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)

20钢渗碳淬火后低温回火；(b)40Cr淬火后高温回火；(c)20CrMnTi渗碳淬火后低温回火。5．下列钢种中，以球化退火作为预备热处理的钢种是：(a)40Cr；(b)20Cr；(c)16Mn；(d)GCrl5。6．60Si2Mn钢的热处理工艺是：(a)淬火和低温回火；(b)淬火和中温回火；(c)再结晶退火。7．热锻模应选用：(a)Crl2MoV淬火和低温回火；(b)5CrNiMo调质处理；(c)40Cr调质处理。8．GCrl5钢中Cr的平均含量为；(a)15%；(b)1.5%；(c)没有表示出来。9．二次硬化属于：(a)固溶强化；(b)细晶强化，(c)位错强化，(d)第二相强化。10．欲制一耐酸容器，选用的材料和相应的热处理工艺应为：(a)

W18Cr4V，固溶处理；(b)1Crl8Ni9，稳定化处理；(c)1Crl8Ni9Ti，固溶处理；(d)1Crl7，固溶处理。11．0Crl8Ni9钢固溶处理的目的是：(a)增加塑性；(b)提高强度：(c)提高耐蚀性。12．下列钢中最易发生晶间腐蚀的是：(a)0Crl8Ni9Ti；(b)0Crl8Ni9；(c)1Crl8Ni9；(d)1Crl8Ni9Ti。13．下列钢中热处理时不产生二次硬化的是：(a)W18Cr4V；(b)Crl2MoV；(c)3Cr2W8V；(d)5CrNiMo。14．铸铁石墨化过程的第一，二、三阶段完全进行，其显微组织为：（a）F十G；（b)F+P+G；(c)P十15．铸铁石墨化过程的第一、二阶段完全进行，第三阶段部分进行，其显微组织为：(a)F+G；(b)P+G；(c)F+P+G。16．铸铁石墨化过程的第一、二阶段完全进行，第三阶段未进行，其显微组织为：(a)F+P+G；(b)P+G；(c)F+G。17．提高灰口铸铁的耐磨性应采用：(a)整体淬火；(b)渗碳处理；(c)表面淬火。18．普通灰铸铁的机械性能主要取决于：(a)基体组织；(b)石墨的大小和分布；(c)石墨化程度。19．现有下列灰口铸铁，请按用途选材；(a)HT250；(b)KTH350-10；(c)QT600-02。①机床床身()；②汽车前后轮壳()；③柴油机曲轴()。20．灰口铸铁磨床床身薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。解决的办法是：(a)改用球墨铸铁；(b)正火处理；(c)软化退火；(d)等温淬火。21.在下列铸铁中可采用调质、等温淬火工艺方法获得良好综合机械性能的是：(a)灰铸铁；(b)球墨铸铁；(c)可锻铸铁；(d)蠕墨铸铁。22．HMn58-2中含Zn量为：(a)0%；(b)2%；(c)58%；(d)40％。23．ZChSnSb8-4是：(a)铸造铝合金；(b)铸造黄铜；(c)铸造青铜；(d)滑动轴承合金。24．LF5的：(a)铸造性能好；(b)强度高；(c)耐蚀性好；(d)时效强化效果好。25．对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为：(a)淬火+低温回火；(b)完全退火，(c)水韧处理；(d)固溶+时效。(五)综合分析题1．说出Q235A，15，45，65，T8，T12等钢的钢类，含碳量，各举出一个应用实例。2．下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。3．为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素?4．试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。5．有两种高强螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合机械性能：σb≥800MPa，αk≥25J/cm2。试问应选择什么材料及热处理工艺?6．为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素?为什么要进行中温回火?7．轴承钢为什么要用铬钢?为什么对非金属夹杂限制特别严格?8．简述高速钢的成分、热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。9．W18Cr4V钢的Ac1约为820℃，若以一般工具钢Ac1+30～50℃的常规方法来确定其淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能?为什么?其实际淬火温度是多少?W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行56010．不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么?11．试分析30CrMnTi钢和1Crl8Ni9Ti钢中Ti的作用。12．试分析珠光体、马氏体和奥氏体耐热钢提高强度的主要手段。13．试分析合金元素Cr在40Cr，GCrl5，CrWMn，1Crl3，1Crl8Ni9Ti，4Cr9Si2等钢中的作用。14．试就下列四个钢号：20CrMnTi，65，T8，40Cr讨论如下问题：a．在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；b．各种钢的用途，热处理工艺，最终的组织．15．试画出经正常淬火后的W18Cr4V钢在回火时的回火温度与硬度的关系曲线。16．指出表1-2中各类钢中的合金元素的主要作用。表1-2钢号元素合金元素的主要作用20CrMnTiTi

GCr15Cr

60Si2MnSi

W18Cr4VV

40CrNiMoMo

ZGMn13Mn

1Cr18Ni9Ni

40MnBB

17．20Cr钢渗碳零件，表层的金相组织为马氏体和网状渗碳体，心部为马氏体和大量块状铁素体，试问：(1)表层和心部的马氏体形态如何?(2)经过何种热处理才能得到这种组织?18．用20CrMnTi制造的齿轮，经渗碳、淬火低温回火后，进行磨削加工。磨完后发现表面有很多磨削裂纹。在检查渗碳层金相组织时，发现表面有一薄层白色的马氏体组织，次层为回火索氏体，试解释这一现象。20．吊环零件，原用进口图纸，选材为35钢，正火后使用，吊环尺寸庞大，重达296公斤，十分笨重。现改用低碳马氏体钢20CrMn2MoVA，淬火、低温回火后使用，重量较前减轻了两倍，只有98公斤，深受用户的欢迎。试从改进前后两种钢材热处理后的组织、性能分析大大减轻重量的原因。21．试述铸铁的石墨形态对性能的影响。22．某工厂轧制用的轧辊，采用铸铁制造，根据轧辊的工作条件，表面要求高硬度，因而希望表层为白口铁，由于轧辊还承受很大的弯曲应力，要求材料具有足够的强度和韧性，故希望心部为灰口铸铁，为了满足这些要求，铸铁的化学成分应如何选择?应采用什么方法铸造?23．生产中出现下列不正常现象，应采取什么有效措施加以防止或改善?(1)灰口铸铁的磨床床身铸造后就进行切削加工，加工后发生了不允许的变形；(2)灰口铸铁件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。24．试比较各类铸铁之间性能的优劣顺序，与钢相比较铸铁性能有什么优缺点?25．白口铸铁、灰口铸铁和碳钢，这三者的成分、组织和性能有何主要区别?26．为什么一般机器的支架、机床的床身常用灰口铸铁制造?27．指出下列铸铁的类别、用途及性能的主要指标：(a)HTl50，HT400。(b)QT420-10，QTl200-1。28．下列工件宜选择何种特殊性能的铸铁制造?(a)磨床导轨；(b)用于1000～1100℃加热炉的底板；(c)29．铝合金性能有哪些特点?30．分析4％Cu的A1-Cu合金固溶处理与45钢淬火两种工艺的不同点及相同点。31．什么是硅铝明?为什么硅铝明具有良好的铸造性能?硅铝明采用变质处理的目的是什么?32．ZL102铸态(未变质处理)、ZL102铸态(变质处理后)、H62退火状态、锡基巴氏合金ZChSnSb11-6铸态的组织。33．说出下列材料常用的强化方法：H70，45钢，HTl50，0Cr18Ni9，LYl2。34．画出经固溶处理后的含4％Cu的A1-Cu合金的自然时效曲线图。35．说出下列材料的类别，各举一个应用实例：LYl2，ZL102，H62，ZChSnSb11-6，QBe2。例如：LF11，防锈铝合金，可制造油箱。参考答案（一）解释名词略（二）填空题1.低合金钢（总量低于5%）中合金钢（总量5～10%）高合金钢（总量高于10%）2.合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢3.合金渗碳钢提高淬透性细化晶粒渗碳后直接淬火，再低温回火4.高速钢＞0.7%保证钢的热硬性提高淬透性提高耐磨性球化退火+淬火+低温回火回火马氏体、细粒碳化物、少量残余奥氏体5.奥氏体型不锈钢提高基体电极电位、获得奥氏体组织，提高耐蚀性、避免晶间贫铬，减轻晶间腐蚀6.耐磨水韧7.渗碳体石墨8.片状、团絮状、球状和蠕虫状、F、P+F10.球墨铸铁最低抗拉强度延伸率11.灰口铸铁最低抗拉强度、Si、Al、Cu、Ni、CoCr、W、Mo、V、Mn、S13.结晶出一次石墨和形成共晶石墨、析出二次石墨、形成共析石墨14.铸造纯白口铸铁石墨化退火处理15.硅类合金和碳类16.稀土镁17.石墨的形态、含量和分布18.灰口铸铁19.温度及冷却速度合金元素20.其石墨的形态比普通灰口铸铁更圆整，对基体的强度、塑性和韧性影响更小。21.铝硅Al、Si、Cu、Mg22.铜锌（复杂黄铜）1%23.铜铝（铝青铜）Cu、Al＋β钛（三）是非题1.错误2.错误3.错误4.错误5.错误6.正确7.正确8.错误9.错误10.错误11.正确12.错误13.正确14.错误15.错误16.正确17.错误18.正确19.正确20.错误（四）选择题1.(c)2.(a)3.(b)4.(c)5.(d)6.(b)7.(b)8.(b)9.(d)10.(c)11.(c)12.(c)13.(d)14.(a)15.(c)16.(b)17.(c)18.(b)19.(1)(a)(2)(b)(3)(c)20.(c)21.(b)22.(c)23.(d)24.(c)25.(d)(五)综合分析题略复习题与参考答案一判断题1．碳素工具钢都是优质或高级优质钢。(x)2．做普通小弹簧应用15钢。(x)3．T12A和CrW5都属高碳钢，它们的耐磨性、红硬性也基本相同(x)4．除Fe和C外还含有其他元素的钢就是合金钢。(x)5．Crl2Mo钢是不锈钢。(x)6．不锈钢中的含碳量越高，其耐腐蚀性越好。(x)8．Q295是低合金结构钢。(x)9．1Crl8Ni9Ti是高合金工具钢。(x)10．受力小、形状简单的模具，常用碳素工具钢制造。(V)12．60Si2Mn的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。．(x)13．预先热处理的目的，是为了消除或改善前工序引起的缺陷。(V)14．大型铸件在扩散退火后不再进行一次正火或完全退火。(x)15．去应力退火，一般可在Ac1点以上温度加热，保温4—6h后，缓冷至200—300℃再出炉(x)16．含碳量高于％的钢，一般不能采用正火工艺。(V)17．钢在加热时，往往在600℃以上才开始发生氧化现象。18．钢中的杂质元素中，硫使钢产生热脆性，磷使钢产生冷脆性，因而硫、磷是有害元素。(V)19．退火与回火都可以消除钢中的应力，所以在生产中可以通用。(x)20．淬火过程中常用的冷却介质是水、油、盐和碱水溶液。(x)21．碳素工具钢的含碳量都在0．7％以上，而且都是优质钢。(V)22．拉伸试验可以测定金属材料的弹性、强度和塑性等多项指标。(V)23．材料的伸长率、断面收缩率数值越大表明其塑性越好。(v)24．洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的深度来确定的。(v)25．T12钢的含碳量为12％。(x)26．硫是碳钢中的有益元素，它能使钢的脆性下降。(x)27．高碳钢的质量优于中碳钢，中碳钢的质量优于低碳钢。(x)28．碳素工具钢的含碳量一般都大于0．7％。(v)30．40钢与40Cr钢的含碳量基本相同，性能和用途也一样。(x)31．除Fe和C外还舍有其他元素的钢就是合金钢。(x)32．GCrl5钢是滚动轴承钢，但又可制造量具、刀具和冷冲模具等。(v)34．合金工具钢都是高级优质钢。(x)36．Q295是低合金结构钢。(x)37．合金调质钢的综合力学性能高于碳素调质钢。(V)39．机械零件和工具在使用时的应力只有限制在屈服点范围内，才能安全可靠。(x)41．T12A钢按质量分类属于优质钢。(x)42．正火是将钢加热到再结晶温度，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。(V)43．有些钢件经退火或正火后，能满足工艺要求，但还要进行一次最终热处理。(v)二选择题1．60Si2Mn的含碳量是(A)。A．0．6％B．6％C．60％2．_______工业用的金属材料可分为(A)两大类。A．黑色金属和有色金属B．铁和铁合金C．钢和铸铁3．强度的大小可用(A)表示。A．应力B．内力C．屈服点4．布氏硬度的符号用(B)表示。A．HRA或HRBB．HBS或HBWC．HBS或HV5．钢中最常见的杂质有S、Mn、Si、P等，其中(C)是有益元素。A．S和MnB.P和SiC．Si和Mn6．在刀具材料中，制造各种结构复杂的刀具应选用(C)。A．碳素工具钢B．合金工具钢C．高速工具钢8．为了消除中碳钢焊接件的焊接应力，一般要进行(C)。A．完全退火B．正火C．去应力退火9．金属材料在外力作用时，对变形和破裂的抵抗能力称为(C)。A．塑性B．硬度C．强度10．金属材料的在外力作用下产生塑性变形而不破裂的能力称为(B)。A．弹性B．塑性C．韧性11．抗拉强度的表示符号为(B)。A．σeB．σbC．σ-112．08F钢中，08表示其平均含碳量为(A)A，0．08％B．0．8％C．8%13．在下列3种钢中，(C)的弹性最好A．T10钢B．20钢C．65Mn14．合金结构钢的钢号是(A)。A．65MnB．30CrNi3C．65T8A15．作为普通渗碳零件应选用(A)。A．20钢B．40CrC．55钢16．材料的(B)越好，则可锻性越好。A．强度B．塑性C．硬度17．3Crl3Mo是(C)钢。A．合金结构钢B．合金工具钢C．不锈钢18．机床主轴常用(B)材料制作。A．1Crl8Ni9B．40CrC．GCrl519．用拉伸试验可测定材料的(A)性能指标。A．强度B．硬度C．韧性20．金属材料在(C)试验力作用下对破裂的抵抗能力称为韧性。A．剪切B．循环C．冲击21．通常硬度在(A)范围内的金属材料可加工性能最好。A．160～230HBSB．90—230HBSC．200～300HBS22．45钢按碳的含量分类属于(A)钢。A．中碳B．高碳C．低碳23．(C)按用途可分为工程用钢和机器零件用钢两类。A．高速钢B．合金调质钢C．合金结构钢24．Crl2钢按用途分类为(B)钢。A．碳素工具钢B．合金工具钢C．不锈钢25．(C)的主要特点是在高温下仍能保持与常温相似的强度。A．耐磨钢B．不锈钢C．热强钢26．最常用的滚动轴承钢是GCrl5，其铬的含量为(A)。A．1．5％B．15％C．0．15％三简答题1．渗碳的目的是什么?提高钢表面的含碳量，并通过热处理获得高的表面硬度和耐磨性，以提高钢的抗疲劳性能。而心部仍具有较好的强度和韧性。2．什么是工艺性能?工艺性能包括哪些内容?金属材料对某些加工工艺的适应性称为工艺性能。它包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能。3．硫、磷元素的含量为什么在碳钢中要严格地控制?而在易切削钢中又要适当地提高？硫、磷是有害元素，含硫多了会使钢产生热脆，含磷多了使钢产生冷脆，但在易切削钢中多加些硫、磷可改善切削加工性，使切屑易断。4．什么是合金钢?合金钢有哪些优越性?在碳钢中有目的地加入一些合金元素所获得的钢种叫合金钢。与碳钢相比，它具有良好的热处理性能、优良的综合力学性能及某些特殊的物理化学性能。5、下列零件或工具用何种碳钢制造及用何种热处理方法并简述为什么？⑴手锯锯条（2）普通螺钉（3）车床主轴手锯锯条：碳素工具钢T9/T10/T11,淬火+低温回火，目的是降低淬火应力，提高工件韧性，保证淬火后的高硬度和高耐磨性。普通螺钉：普通碳素结构钢，Q235,一般不用热处理。车床主轴：优质碳素结构钢，45等，淬火+高温回火（调质处理），目的是得到回火索氏体组织，它的综合机械性能最好，即强度、塑性和韧性都比较好。6、下列钢号各代表什么钢？⑴9SiCr⑵GCr15⑶60Si2Mn⑷40Cr⑸16Mn⑹T10A⑺20CrMnTi⑻W18Cr4V⑼Cr12MoV⑽5CrMnMo⑴9SiCr—低合金刃具钢⑵GCr15—滚动轴承钢⑶60Si2Mn—弹簧钢⑷40Cr—调质钢⑸16Mn—低合金高强钢⑹T10A—优质碳素工具钢⑺20CrMnTi—渗碳钢⑻W18Cr4V—高速钢⑼Cr12MoV—冷作模具钢⑽5CrMnMo—热作模具钢四填空题1、在立方晶系中，{120}晶面族共有（12）个，其中平行于Z轴的晶面是(120)、(210)、(120)、(210)。2、晶格常数为a的面心立方晶胞，其原子数为（4），原子半径为（），配位数为（12），致密度为（74%）。3、实际晶体强度远远低于理论强度的原因，是由于实际晶体中存在大量的（晶体缺陷）。4、金属的塑性变形是借（位错）的不断增殖和运动来进行的。5、固溶体合金中产生晶内偏析的原因是（冷却速度快）。6、铁素体是（碳）在（α-Fe）中的（间隙）固溶体，其晶体结构为（体心立方结构）；马氏体是（碳）在（α-Fe）中的（过饱和间隙）固溶体，其晶体结构为（体心正方晶体结构）。钢中马氏体组织形态有两种基本类型，即（板条状）马氏体和（针片状）马氏体。7、（淬火+高温回火）的热处理工艺称为调质，调质后的组织为（回火索氏体），性能特点是具有良好的（综合机械性能）。8、属干珠光体类型的组织有三种，它们的机械性能是有差别的，其原因是（片层间距不同）。根据金属学的观点，冷、热加工的区分应以金属的（再结晶温度）为界限。9、随着冷加工变形量的增大，硬度和强度升高，塑性和韧性下降的现象称为（加工硬化），这种现象可通过（再结晶退火）加以消除。10、某小零件本应用T12钢制造，但错用了45钢，淬火沿用了T12钢的工艺，则淬火后组织为（铁素体+马氏体+残余奥氏体），硬度（降低）。11、在T12A、Q235、45、T8、60、CrWMn几种钢中，淬透性较好的两种钢是（CrWMn）和（T8），淬硬性较好的两种钢是（T12A）和（CrWMn）。12、通常利用（等温）淬火获得以下贝氏体为主的组织。13、在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（{110}），有（6）个，原子密度最大的晶向是（<111>），有（2）个，因此其滑移系数目为（12）；在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（{110}），有（4）个，原子密度最大的晶向是（<110>），有（3）个，因此其滑移系数目为（12）。两者比较，具有（面心立方）晶格的金属塑性较好，其原因是（面心立方晶格的滑移面上最密晶向比体心立方晶格多）。14、用45钢制造的机床传动齿轮，预先热处理应采用（调质）处理，使其整体获得（回火索氏体）组织；而最终热处理应采用（渗碳）处理，使其表面获得（马氏体）组织，以满足使用要求。15、共析成分的过冷奥氏体冷却到C曲线鼻尖以上温度（Ar1—550℃）等温时，发生（珠光体）转变；过冷到C曲线鼻尖以下、Ms点以上温度等温时，发生（贝氏体）转变；过冷到Ms（马氏体）转变。16、为获得良好的切削加工性，过共析钢的预先热处理采用（正火），若钢中有严重的网状碳化物，则应先进行（正火），再进行（球化退火），以获得（球状珠光体）组织。17、有一钢试样，在金相显微镜下观察，金相组织中铁素体面积约占50％，其余为珠光体，则该钢的钢号为（39）。18、一般认为，当钢的硬度为（170～250）HB时，其切削性能最佳，为此，在选用预先热处理时，低碳钢应采用（正火）；中碳钢应采用（完全退火）；高碳钢应采用（球化退火）。19、钢的组织特点是：高温组织为（奥氏体），具有良好的（塑性）。20、低碳钢渗碳后缓冷到室温的渗层组织，最外层应是（珠光体+二次渗碳体）层，中间是（珠光体）层，再往里是（铁素体+珠光体）层。21、目前生产上，在选择淬火冷却介质时，通常是碳钢零件淬（水类介质），合金钢零件淬（油类介质）。22、一块纯铁在912°C发生α-Fe→γ-Fe转变时，体积将减小。23、在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是〈110〉。24、按几何形态特征分，晶体中的缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。25、滑移的本质是位错的运动。26、用显微镜观察某亚共析钢，估计其中的珠光体含量体积分数为80%，则此钢的碳含量为0.62%。27、亚共析钢、共析钢、过共析钢正火后的组织分别是F+S、S、S+Fe3CⅡ。28、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点F和Fe3C以层片状分布，不同点是层片间距不同。29、钢的淬透性越高，则C曲线的位置越靠右，说明临界冷却速度越小。30、球化退火的主要目的使钢中的渗碳体球状化，它主要是用于共析钢和过共析钢。31、合金元素在钢中的两种主要存在形式分别是固溶于基体中、与碳形成合金碳化物。32、再结晶和重结晶区别？再结晶：非相变过程，即晶体结构、成份、状态不发生变化，只是晶粒的形状、大小发生变化。重结晶：相变过程，即晶体结构、成份、状态、形状、大小都发生变化。复习题及参考答案1、合金钢中经常加入哪些合金元素?如何分类?2、合金元素Mn、Cr、W、Mo、V、Ti对过冷奥氏体的转变有哪些影响?3、合金元素对钢中基本相有何影响?对钢的回火转变有什么影响?4、区别下列名词的基本概念：(1)奥氏体，合金奥氏体，奥氏体钢。(2)铁素体，合金铁素体，铁素体钢。(3)渗碳体，合金渗碳体，特殊碳化物。5、解释下列现象：1）在含碳量相同的情况下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高；2）在含碳量相同的情况下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；3）含碳量≥0.40%，含铬量为12%的钢属于过共析钢，而含碳量1.5%，含铬量12%的钢属于莱氏体钢；4）高速钢在热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织。6、何谓渗碳钢?为什么渗碳钢的含碳量均为低碳?合金渗碳钢中常加入哪些合金元素?它们在钢中起什么作用?7、何谓调质钢?为什么调质钢的含碳量均为中碳?合金调质钢中常加入哪些合金元素?它们在钢中起什么作用?8、弹簧钢的含碳量应如何确定?合金弹簧钢中常加入哪些合金元素，最终热处理工艺如何确定?9、滚动轴承钢的含碳量如何确定?钢中常加入的合金元素有哪些?其作用如何?10、现有φ35x20mm的两根轴。一根为20钢，经920℃渗碳后直接淬火(水冷)及180℃回火，表层硬度为HRC58～62；另一根为20CrMnTi钢，经920℃渗碳后直接淬火(油冷)，-80℃冷处理及180℃回火后表层硬度为60～64HRC。问这两根轴的表层和心部的组织(包括晶粒粗细11、用9SiCr制造的圆板牙要求具有高硬度、高的耐磨性，一定的韧性，并且要求热处理变形小。试编写加工制造的简明工艺路线，说明各热处理工序的作用及板牙在使用状态下的组织及大致硬度。12、何谓热硬性(红硬性)?为什么W18Cr4V钢在回火时会出现“二次强化”现象?65钢淬火后硬度可达HRC60～62，为什么不能制车刀等要求耐磨的工具?13、W18Cr4V钢的淬火加热温度应如何确定(Ac1约为820℃)?若按常规方法进行淬火加热能否达到性能要求?为什么?淬火后为什么进行560℃14．试述用CrWMn钢制造精密量具(块规)所需的热处理工艺。15、用Crl2MoV钢制造冷作摸具时，应如何进行热处理?16、与马氏体不锈钢相比，奥氏体不锈钢有何特点?为提高其耐蚀性可采取什么工艺?17、常用的耐热钢有哪几种?合金元素在钢中起什么作用?用途如何?18、指出下列合全钢的类别、用途、碳及合金元素的主要作用以及热处理特点。1）、20CrMnTi2）、40MnVB3）、60Si2Mn4)、9Mn2V5)、Cr12MoV6)、5CrNiMo7)、1Crl38)、1Crl8Ni9Ti9)、ZGMnl3参考答案1、合金钢中的合金元素通常分为以下几类：碳化物形成元素：Mn,Cr,W，Mo,V,Ti,Nb,Zr非碳化物形成元素：Ni,Cu,Co,Si,Al。2、除Co外，所有合金元素溶于奥氏体后，都增大其稳定性，使奥氏体分解转变速度减慢，即C曲线右移，从而提高钢的淬透性。碳化物形成碳化物形成元素，如Mo、W、V、Ti等，当它们含量较多时，不仅使C曲线右移，而且还会使C曲线的形状发生变化，甚至出现两组C曲线，上部的C曲线反映了奥氏体向珠光体的转变，而下部的C曲线反映了奥氏体向贝氏体的转变。3、（1）合金元素溶入铁素体中形成合金铁素体，由于与铁的晶格类型和原子半径不同而造成晶格畸变，产生固溶强化效应。①非碳化物形成元素：如Ni、Si、Al、Co等，它们不与碳形成化合物，基本上都溶于铁素体内，以合金铁素体形式存在；碳化物形成元素，基本上是置换渗碳体内的铁原子而形成合金渗碳体或合金碳化物，如：Cr7C3等。（2）钢在淬火后回火时的组织转变主要是马氏体分解、残余奥氏体的分解及碳化物形成、析出和聚集的过程，这个过程也是依靠元素之间的扩散来进行的。由于合金元素扩散速度小，而又阻碍碳原子扩散，从而使马氏体的分解及碳化物的析出和聚集速度减慢，将这些转变推迟到更高的温度，导致合金钢的硬度随回火温度的升高而下降的速度比碳钢慢。这种现象称之为回火稳定性。合金元素一般都能提高残余奥氏体转变的温度范围。在碳化物形成元素含量较高的高合金钢中，淬火后残余奥氏体十分稳定，甚至加热到500～600℃仍不分解，而是在回火冷却过程中部分转变为马氏体，使钢的硬度反而增加，这种现象称之为二次硬化。其次，在高合金钢中，由于Ti、V、W、Mo等在500～600℃温度范围内回火时，将沉淀析出特殊碳化物，这些碳化物以细小弥散的颗粒状存在，因此，这时硬度不但不降低，反而再次增加，这种现象称之为“沉淀型”的二次硬化，亦称为弥散硬化或沉淀硬化。合金元素对淬火及回火后钢的机械性能的不利影响是回火脆性问题。4、（1）奥氏体：碳在γ-Fe中的一种间隙固溶体。合金奥氏体：溶在合金元素中的奥氏体。奥氏体钢：钢的组织为奥氏体的钢。（2）铁素体：碳在α-Fe中的一种间隙固溶体。合金铁素体：溶在合金元素中的铁素体。铁素体钢：钢的组织为铁素体的钢。（3）渗碳体即碳化三铁Fe3C。合金渗碳体：溶有合金元素的渗碳体，如(Fe、Cr)3C等。特殊碳化物：指稳定性特高的碳化物，如：WC等。5、（1）除Mn、Ni等扩大γ相区的元素外，大多合金元素与铁相互作用能缩小γ相区，使A4下降，A3上升，因此使钢的淬火加热温度高于碳钢。（2）钢在淬火后回火时的组织转变主要是马氏体分解、残余奥氏体的分解及碳化物形成、析出和聚集的过程，这个过程也是依靠元素之间的扩散来进行的。由于合金元素扩散速度小，而又阻碍碳原子扩散，从而使马氏体的分解及碳化物的析出和聚集速度减慢，将这些转变推迟到更高的温度，导致合金钢的硬度随回火温度的升高而下降的速度比碳钢慢。这种现象称之为回火稳定性。（3）从合金元素对铁碳相图的影响可知，由于合金元素均使相图中的S点和E点左移，因此使共析点和奥氏体的最大溶碳量相应地减小，出现了当含Cr量为12％时，共析点地含碳量小于％,含碳量12％时奥氏体最大含碳量小于％。（4）由于高速钢中含有大量地合金元素，使其具有很高的淬透性，在空气中冷却即可得到马氏体组织。6、用于制造渗碳零件的钢称为渗碳钢。渗碳钢的含碳量一般都很低(在～％之间)，属于低碳钢，这样的碳含量保证了渗碳零件的心部具有良好的韧性和塑性。为了提高钢的心部的强度，可在钢中加入一定数量的合金元素，如Cr、Ni、Mn、Mo、W、Ti、B等。其中Cr、Mn、Ni等合金元素所起的主要作用是增加钢的淬透性，使其在淬火和低温回火后表层和心部组织得到强化。另外，少量的Mo、W、Ti等碳化物形成元素，可形成稳定的合金碳化物，起到细化晶粒的作用。微量的～％)能强烈地增加合金渗碳钢的淬透性。7、调质钢一般指经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。调质钢的含碳量一般在～％之间，属于中碳钢。碳量过低，钢件淬火时不易淬硬，回火后达不到所要求的强度。碳量过高，钢的强度、硬度虽增高，但韧性差，在使用过程中易产生脆性断裂。常用合金调质钢通常加入的合金元素有Cr、Ni、Si、Mn、B等，主要是为了提高钢的淬透性及保证强度和韧性而加入的。8、弹簧钢可分为碳素弹簧钢与合金弹簧钢。碳素弹簧钢是常用的弹簧材料之一，其含碳量为～％。合金弹簧钢的含碳量低一些，约介于～％之间，考虑到合金元素的强化作用，降低含碳量有利于提高钢的塑性和韧性。合金弹簧钢中所含合金元素经常有Si、Mn、Cr、V等，它们的主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改善了弹簧钢的力学性能。根据弹簧的加工成型状态不同，弹簧分为热成型弹簧与冷成型弹簧，热成型弹簧的最终热处理为淬火后中温回火；冷成型弹簧则是用冷拉弹簧钢丝经冷卷后成型，然后进行低温去应力退火。9、滚动轴承钢的含碳量为～％，这样高的含碳量是为了保证滚动轴承钢具有高的硬度和耐磨性。主加元素是Cr，其作用可增加钢的淬透性，铬与碳所形成的(Fe、Cr)3C合金渗碳体比一般Fe3C渗碳体稳定，能阻碍奥氏体晶粒长大，减小钢的过热敏感性，使淬火后得到细小的组织，而增加钢的韧性。Cr还有利于提高回火稳定性。对于大型滚动轴承(如D>30～50mm的滚珠)，还须加入适量的～％)和～％)，以便进一步改善淬透性，提高钢的强度和弹性极限而不降低韧性。10、钢种表面组织心部组织晶粒大小性能原因20钢回火马氏体＋渗碳体F+P较细小外硬内韧20CrMnTi回火马氏体＋合金碳化物F+P（细）＋低碳回火马氏体更细小表面强度、硬度更高，心部不仅强、硬度较高，同时韧性好。加入合金元素不仅改善了组织，同时性能也得以提高。11、下料→球化退化→机械加工→淬火+低温回火→磨平面→抛槽→开口球化退火：降低硬度，便于机械加工，并为最终热处理做好组织上的准备。淬火+低温回火：保证最终使用性能（高的硬度和良好的韧性），减小变形（分级淬火），降低残余内应力。最终组织为：下贝氏体＋碳化物。硬度大于60HRC。12、热硬性（红硬性）是指外部受热升温时工具钢仍能维持高硬度（大于60HRC）的功能。W18Cr4V出现二次硬化的原因是在550～570℃温度范围内钨及钒的碳化物（WC,VC）呈细小分散状从马氏体中沉淀析出，产生了弥散硬化作用。同时，在此温度范围内，一部分碳及合金元素从残余奥氏体中析出，从而降低了残余奥氏体中碳及合金元素含量，提高了马氏体转变温度。当随后回火冷却时，就会有部分残余奥氏体转变为马氏体，使钢的硬度得到提高。由于以上原因，在回火时便出现了硬度回升的“二次硬化”现象。而65钢虽然淬火后硬度可达60～62HRC但由于其热硬性差，钢中没有提高耐磨性的碳化物，因此不能制造所要求耐磨的车刀。13、高的热硬性主要取决于马氏体中合金元素的含量，即加热时溶于奥氏体中合金元素的量，由于对高速钢热硬性影响最大的两个元素——W及V,在奥氏体中的溶解度只有在1000℃以上时才有明显的增加，在1270～1280℃时奥氏体中约含有7～8％的钨，4％的铬，1％的钒。温度再高，奥氏体晶粒就会迅速长大变粗，淬火状态残余奥氏体也会迅速增多，从而降低高速钢性能。这就是淬火温度定在1280℃的原因。选择三次回火是因为因为W18Cr4V钢在淬火状态约有20～25％的残余奥氏体，仅靠一次回火是难以消除的。因为淬火钢中的残余奥氏体是在随后的回火冷却过程中才能向马氏体转变。回火次数愈多，提供冷却的机会就愈多，就越有利于残余奥氏体向马氏体转变，减少残余奥氏体量(残余奥氏体一次回火后约剩15％，二次回火后约剩3～5％，第三次回火后约剩下214、热处理工艺为：球化退火（降低硬度，便于切削加工，为最终热处理做组织准备）淬火：其目的是为了保证块规具有高的硬度（62～65HRC），耐磨性何和长期的尺寸稳定性。冷处理后的低温回火：是为了减小应力，并使冷处理后的过高硬度（66HRC左右）降低至所要求的硬度（62～65HRC）时效处理原则：是为了消除新生的磨削应力，使量具残余应力保持在最小程度。15、Cr12MoV钢类似于高速钢，也需要反复的锻打，把大块的碳化物击碎，锻造后也要进行球化退火，以便降低硬度，便于奥氏体加工。经机械加工后进行淬火，回火处理。必须指出，如果对Cr12MoV钢还要求有良好的热硬性时，一般可将淬火温度适当提高至1115～1130℃，但会因组织粗化而使钢的强度和韧性有所将低。淬火后，由于组织中存在大量残余奥氏体（>80%）而使硬度