金属材料与热处理试题

金属材料与热处理

试题1一、填空题（30分，每空1分）1、根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。2、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__________、__________、__________和__________。3、实际金属晶体的缺陷有__________、__________、__________。4、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________。5、金属的断裂形式有__________和__________两种。6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_________、_________、_________和_________。7、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。8、常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。9、合金常见的相图有__________、__________、__________和具有稳定化合物的二元相图。10、感应表面淬火的技术条件主要包括__________、__________及__________。二、选择题（30分，每题2分）1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（

）A铁总是存在加工硬化，而铜没有

B铜有加工硬化现象，而铁没有

C铁在固态下有同素异构转变，而铜没有

D铁和铜的再结晶温度不同2、常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和（

）A铁素体-奥氏体不锈钢

B马氏体-奥氏体不锈钢C莱氏体不锈钢

D贝氏体不锈钢3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（

）A马口铁

B白口铸铁

C麻口铸铁

D灰铸铁4、用于制造渗碳零件的钢称为（

）。

A结构钢

B合金钢

C渗碳钢

D工具钢5、马氏体组织有两种形态（

）。

A板条、树状

B板条、针状

C树状、针状

D索状、树状6、实际生产中，金属冷却时（

）。A

理论结晶温度总是低于实际结晶温度

B

理论结晶温度总是等于实际结晶温度

C

理论结晶温度总是大于实际结晶温度

D

实际结晶温度和理论结晶温度没有关系7、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

淬火+低温回火

B

正火

C

调质

D

淬火+高温回火8、C曲线右移使淬火临界冷却速度（

），淬透性（

）。

A减小、增大

B减小、减小

C增大、减小

D、增大、增大9、机械制造中，T10钢常用来制造（

）

A

容器

B

刀具

C

轴承

D

齿轮10、钢经表面淬火后将获得：（

）

A

一定深度的马氏体

B全部马氏体

C

下贝氏体

D上贝氏体11、GCrl5SiMn钢的含铬量是：（

）A

15％

B

1．5％

C

0.15％

D

0.015％12、铅在常温下的变形属：(

)

A

冷变形

B

弹性变形

C

热变形

D

既有冷变形也有热变形13、黄铜是以（

）为主加元素的铜合金。

A铅

B铁

C锡

D锌14、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（

）。

A铁素体

B珠光体

C二次渗碳体

D莱氏体15、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（

）温度为界限区分的。

A

结晶

B再结晶

C相变

D

25℃三、名词解释（12分，每题3分）1、加工硬化2、结晶3、稀有金属4、自然时效四、简答题（20分，每题4分）1、简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。2、写出下列牌号数字及文字的含意，Q235-F、KTZ450-06、H68、LF5。例如：HT100：表示灰铸铁，其最低抗拉强度为100MPa。3、轴承钢应满足哪些性能要求？4、试述耐磨钢的耐磨原理。5、简述回火的目的。五综述题（8分）用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。参考答案：一填空1、固体渗碳

液体渗碳

气体渗碳2、片状

棉絮状

球状

蠕虫状3、空位间隙原子位错4、不锈钢

耐热钢

耐磨刚二、填空题1．常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（）和（）两种。

2．与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（）和（）。

3．在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（）来划分的．因此Cu（熔点为1084℃）在室温下变形加工称为（）加工，Sn（熔点为232三、简答题1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？

2．什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。

3．用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施？为什么？

4．已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在1000℃、铁在800℃、铜在四、判断题1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。（）

2．因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。（）

3．金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。（）

4．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（）

5．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（）

6．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（）

7．热加工过程，实行上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（）

8．孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得多。（）五、选择填空1．体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的（）

（a）滑移系数不同

(b)滑移方向数不同

（c）滑移面数不同

（d）滑移面和滑移方向的指数不同

2．随冷塑性变形量增加，金属的（）。

（a）强度下降，塑性提高

(b)强度和塑性都下降

（c）强度和塑性都提高

（d）强度提高，塑性下降

3．冷变形金属再结晶后，则（）。，

（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，强度升高

(d)形成等轴晶，塑性升高

4．能使单晶体产生塑性变形的应力为（）。

（a）正应力（b）切应力（c）复合应力

5．变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的

晶型是（）。

（a）与变形前的金属相同（b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型

6．再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（）改变。

（a）温度（b）晶体结构（c）应力状态。

7．冷热加工的区别在于加工后是否留下（）。

（a）加工硬化

（b）晶格改变性

（c）纤维组织

8．钢只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到

一定温度即使晶粒细化，其原因是（）

（a）铁总是存在加工硬化，而铜没有

（b）铜有加工硬化现象，而铁没有

（c）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有（d）铁和铜的再结晶温度不同试题1．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。5b、0.2、s、e、500

1×103、KIc、HRC、HV700

2/1×105、600

1×10-5、-1、、akv、、、、HBS、E。2．低碳钢试样在受到静拉力作用直至拉断时经过怎样的变形过程?b。0.2、3．某金属材料的拉伸试样l0=100mm，d0=10mm。拉伸到产生0.2％塑性变形时作用力(载荷)F0.2=6.5×103N；Fb=8．5×103N。拉断后标距长为ll=120mm，断口处最小直径为dl=6.4mm，试求该材料的4．钢的刚度为20.7×104MPa，铝的刚度为6.9×104MPa。问直径为2.5mm，长12cm的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少?

5．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少?

6．试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。

7．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题?

8．指出下列硬度值表示方法上的错误。12HRC～15HRC、800HBS、58HRC～62HRC、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。9．根据GB700—88《碳素结构钢》的规定牌号为Q235的钢b≥235MPa、5≥26％。现对进厂的一批Q235钢材采用d0=10mm的标准短试样进行拉伸试验，测得的试验数据是Fs=20KN，断后标距长lk=65mm。．试问这批钢材合格否?10．在图样上，为什么只用硬度来表示对机件的力学性能要求?

11．判断下列说法是否正确，并说出理由。

(1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。

(2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。

(3)材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。

(4)伸长率的测值与试样长短有关，5>10

(5)冲击韧度与试验温度无关。(6)同一材料的-1，一般都小于s。(7)较低表面粗糙度值，会使材料的材料的-1值降低。

(8)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。

(9)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。试题1一、名词解释（15分）过冷度2.正火3.奥氏体4.热加工5.调质处理二、碳相图回答下列问题（15分）1.写出Fe-Fe3C相图上①-⑥区的组织组成物，标明A，E，C，S，P，K各点的含碳量：①区：______②区：_____③区：______④区：______⑤区：_______⑥区：______A点：_____E点：_____C点：______S点：_______P点：_______K点：_____2.计算室温下含碳0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少？(共析点含碳量为0.8%)3.说明含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高的原因。三、简答（24分）1.在铸造生产中，采用哪些措施获得细晶粒组织？2.说明实际金属晶体缺陷种类及特征。3.石墨的形态对铸铁都有哪些影响？4.常见的热处理方法都有哪些？5.什么是铝合金的固溶处理和强化处理？6.回火的目的是什么，常用的回火操作有哪几种？四、把下列工程材料的类别填在表格里（12分）(1)H68(2)W18Cr4V(3)Q235-A.F(4)1Cr18Ni9Ti(5)GCr15(6)QT600-02(7)45(8)HT200(9)55Si2Mn(10)KTH350-06(11)T10A(12)40Cr(13)20(14)ChSnSb11-6(15)Q235(16)QSn4-3(17)QAl7(17)08(19)T12(20)Y30(21)HT150(22)35(23)16Mn(24)20Cr五、综合应用题（14分）(1)某机床主轴选用45钢锻造毛坯,要求有良好的综合机械性能且轴径部分要耐磨(HRC50-55),试为其编写简明的工艺路线，并说明各热处理工序的作用。(2)一批45钢小轴因组织不均匀，需采用退火处理。拟采用以下几种退火工艺：缓慢加热至700℃缓慢加热至840℃缓慢加热至1100℃试说明上述三种工艺会导致小轴组织发生何变化？若要得到大小均匀的细小晶粒，选何种工艺最合适？试题答案一、名词解释题（每题3分，共30分）1、金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相2、固溶强化；随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。3、铁素体；碳在a-Fe中的固溶体4、加工硬化；随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。5、球化退火；将工件加热到Ac1以上30——50摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉空冷。6、金属键；金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。7、再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.8、枝晶偏析；在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。9、正火；是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。10、固溶体。合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这种新相称为固溶体二、简答题（每题8分，共48分）1、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？《P16》l

结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大结晶时的冷却速度（即过冷度）随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快，同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率2、手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195,Q215,Q235车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30，35，40，45，503、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？《1》晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等。《2》晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降，《3》织构现象的产生，即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象，《4》冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。4、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。在性能上：形成固溶体和金属件化合物都能强化合金，但固溶体的强度，硬度比金属间化合物低，塑性，韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机械性能。5、实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。6、比较退火的状态下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。三、综合分析题（共22分）1、（12分）有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780℃和860℃并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于VK的冷却速度至室温。试问：（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？因为860摄氏度加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒叫粗大（2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？因为加热温度860已经超过了Accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳量较多。（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？因为加热温度860已经超过了Accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的Ms和Mf点，卒火后残余奥氏体增多。（4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？因为加热温度860已经超过了Accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，因为加热卒火后未溶碳化物较少（5）你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？780加热卒火后合适。因为含碳量为1.2%的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢卒火加热温度Ac1

+(30_50摄氏度)，而780在这个温度范围内，这时卒火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度，硬度和耐磨性，而且也具有较高的韧性。2、（10分）说明45钢试样（Φ10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700℃，760℃，840℃，1100℃。700：因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。760：它的加热温度在Ac1_Ac3之间，因此组织为铁素体，马氏体和少量残余奥氏体。840：它的加热温度在Ac3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。1100：因为它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，卒火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体试题11一、名词解释：（20分）合金同素异晶转变铁素体再结晶淬透性二、试计算面心立方（FCC）晶体的晶格致密度。（5分）三、铁碳相图知识测验：（25分）1．默画出铁碳相图，并标注出所有温度和成分点；

2．40、60、T12钢的室温平衡组织是什么？它们从高温液态平衡冷却到室温要经过哪些转变？

3．画出纯铁、40钢、T12钢的室温平衡组织，并标注其中的组织。四、钢的热处理知识测验：（10分）1．T8钢经淬火后得到什么组织？经退火后得到什么组织？

2．T8钢淬火后分别在200℃、400℃、五、要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锉刀、机床床身等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并叙述所选材料的名称、成分、热处理工艺和零件制成后的最终组织。（20分）T1065MnHT300W6Mo5Cr4V2GCr15Mo40Cr20CrMnTiCr12MoV5CrMnMo六、叙述铸铁不同阶段石墨化程度与其最终组织的关系。（10分）七、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℃习题2一、名词解释淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、Ｃ曲线二、填空1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（）℃保温（）小时后测定的奥氏体晶粒大小。

2．共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于温度将形成（），为（）与（）的机械混合物，其典型形态为（）或（）。

3．

中马氏体是碳在α—Fe中的过饱和（），具有（）点阵。

4．

于过冷奥氏体等温转变图通常呈（），所以又称（），亦称为（）。

5．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（）。

6．中温回火主要用于处理（）。。因火后得到（）。

7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（）、（）和（）三种。

8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（），其中低温（）的硬度提高不多，故又称为（）。三、简答1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？

提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。

2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？

如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？

提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油

冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补

充回火，以消除快冷产生的内应力

3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。

提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。

4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。

5．T12钢加热到770℃四、判断正误并改正1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。

2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条