金属材料及热处理作业.pdf

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1、本 次 作 业 是 本 门 课 程 本 学 期 的 第1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.高分子材料中，大分子链之间的结合键是（）。?(A)?金属键?(B)?离子键?(C)?共价键?(D)?分子键 正确答案：C 解答参考：2.结构材料要求的主要性能为（）?(A)?物理性能?(B)?化学性能?(C)?力学性能?(D)?物理和化学性能 正确答案：C 解答参考：3.材料的使用温度（）。?(A)?与其韧脆转变温度无关?(B)?应在其韧脆转变温度以下?(C)?应与其韧脆转变温度相等?(D)?应在其韧脆转变温度以上 正确答案：D 解答参考：4.低碳钢拉伸应

2、力-应变曲线上对应的最大应力值称为（）。?(A)?弹性极限?(B)?屈服点?(C)?抗拉强度?(D)?断裂韧度 正确答案：C 解答参考：5.表示金属材料弹性极限的符号是（）。?(A)?b?(B)?s?(C)?(D)?p 正确答案：C 解答参考：6.（）是金属的韧性指标。?(A)?HB?(B)?(C)?K1c?(D)?E 正确答案：C 解答参考：7.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。?(A)?弹性?(B)?硬度?(C)?塑性?(D)?强度 正确答案：D 解答参考：8.（）属于密排六方结构。?(A)?Fe?(B)?Al?(C)?Cu?(D)?Zn 正确答案：D 解答参考：9.金属多晶

3、体的晶粒越细，则其（）。?(A)?强度越高，塑性越差?(B)?强度越高，塑性越好?(C)?强度越低，塑性越好?(D)?强度越低，塑性越差 正确答案：B 解答参考：10.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)?同素异构转变?(D)?25 正确答案：B 解答参考：11.钨在室温塑性变形后，与塑性变形前相比（）。?(A)?硬度明显增高，塑性明显降低?(B)?硬度明显降低，塑性明显增高?(C)?硬度、塑性变化不明显?(D)?硬度、塑性的变化趋势一致 正确答案：A 解答参考：12.HCP 金属与 FCC 金属在塑性上的的差别，主要是由于两者的(

4、)。?(A)?滑移系数目不同?(B)?滑移方向不同?(C)?滑移面不同?(D)?晶胞形状不同 正确答案：A 解答参考：13.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 正确答案：C 解答参考：14.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（）。?(A)?越高?(B)?越低?(C)?越与冷却速度无关?(D)?越趋于恒定 正确答案：B 解答参考：15.在金属结晶时，向液体金属中加入某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒，以达到改善其机械性能的目的，

5、这种细化晶粒的方法叫做()。?(A)?时效处理?(B)?变质处理?(C)?加工硬化?(D)?调质 正确答案：B 解答参考：二、不定项选择题(有不定个选项正确，共 10 道小题)16.退火低碳钢的拉伸曲线包括（）阶段。不选全或者选错，不算完成?(A)?弹性变形?(B)?回复?(C)?屈服?(D)?加工硬化 正确答案：A C D 解答参考：17.金属的塑性指标有（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?比例极限?(B)?延伸率?(C)?应力循环周次?(D)?断面收缩率 正确答案：B D 解答参考：18.工程上常用（）表示材料的硬度。不选全或者选错，不算完成?(A)?HRC?(B)?HB?(C)?Ak

6、?(D)?E 正确答案：A B 解答参考：19.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?间隙原子?(B)?位错?(C)?晶界?(D)?空位 正确答案：A D 解答参考：20.在晶体缺陷中，属于面缺陷的有（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?间隙原子?(B)?位错?(C)?晶界?(D)?相界 正确答案：C D 解答参考：21.金属变形的基本方式有（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?扩散?(B)?滑移?(C)?孪生?(D)?形核 正确答案：B C 解答参考：22.变形金属再结晶后（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?形成柱状晶?(B)?形成等轴晶?(C)?强度升

7、高?(D)?塑性升高 正确答案：B D 解答参考：23.经冷变形后，金属（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?形成柱状晶?(B)?形成纤维组织?(C)?强度升高?(D)?塑性升高 正确答案：B C 解答参考：24.提高液体金属的冷却速度，可使金属结晶（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?过冷度增加?(B)?N/G 增加?(C)?N/G 减小?(D)?晶粒细化 正确答案：A B D 解答参考：25.下面措施中能获得细晶粒结构的有（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?进行变质处理?(B)?诱导晶核的快速长大?(C)?振动?(D)?提高液体金属的冷却速度 正确答案：A C D 解答参考：三、判

8、断题(判断正误，共 10 道小题)26.?由弹性比功的公式：ae=se2/2E，可通过冶金、冷变形和热处理等方式来降低材料的弹性模量 E 从而提高其弹性比功。（）正确答案：说法错误 解答参考：27.?材料断裂韧性（KIC）受到材料的成分和组织结构以及构件的裂纹尺寸和几 何形状的影响。（）正确答案：说法错误 解答参考：28.?金属材料的冲击韧性与测试温度无关。（）正确答案：说法错误 解答参考：29.?金属晶体中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。（）正确答案：说法正确 解答参考：30.?塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排方向。（）正确答案：说法正确 解答参考：解

9、答参考：35.?一般情况下，晶粒愈大，金属的强度、塑性愈好。（）正确答案：说法错误 解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)四、主观题(共 20 道小题)36.?请给出两种材料的分类方法，并说明如何加以分类？参考答案：答：材料可按其化学键特点加以分类：金属材料、无机非金属材料（陶瓷材料）、高分子材料、复合材料。材料还可按其应用时性能特点加以分类：结构材料、功能材料 37.?根据退火的低碳钢的拉伸图，指出与下列力学性能指标相关的点与物理量：（1）断面收缩率；（2）抗拉强度；（3）比例极限；（4）刚度 参考答案：38.?分析

10、 HB 和 HRC 实验方法的原理及适用性。参考答案：39.?-Fe、Al、Cu、Zn 各属何种晶体结构？试画出体心立方、面心立方和密排六方晶体中原子排列最密的晶面和晶向。并算出其滑移系的个数。参考答案：40.?在常温下，已知铜的原子直径为10-10m，求铜的晶格常数。参考答案：答：常温下铜为 fcc 结构，原子直径 2d=21/2a，a=10-10m 41.?试分析体心立方、面心立方和密排六方晶体的滑移系对金属塑性的影响。参考答案：答：滑移系数目，材料塑性；滑移方向，材料塑性,（滑移方向的作用大于滑移面的作用）。因此FCC 和 BCC 的滑移系为 12 个，HCP 为 3个；FCC 的滑移方

11、向多于 BCC。金属塑性：Cu（FCC）Fe（BCC）Zn（HCP）42.?再结晶晶粒大小和哪些因素有关。参考答案：答：温度：TD晶界迁移晶粒长大；预变形度：预变形度临界变形度时，无明显影响 预变形度临界变形度时，再结晶将出现异常粗大晶粒 预变形度临界变形度时，预变形度 再结晶驱动力 再结晶形核率 晶粒尺寸，当预变形度很大时，出现形变织构，再结晶将出现异常粗大晶粒。43.?未进行冷变形的金属加热时，能否发生回复和再结晶，为什么？参考答案：答：未进行冷变形的金属加热时，不发生回复和再结晶。因为回复和再结晶的驱动力是金属变形储存能（晶格畸变能），未进行冷变形的金属不存在再结晶的驱动力。44.?金属

12、塑性变形后力学性能有哪些变化？参考答案：答：出现各向异性当形成纤维组织（晶界取向排列）或形变织构（晶粒的位向出现择优取向）时。加工硬化（形变硬化）随着变形度的增加，位错大量增殖位错相互作用位错运动阻力加大变形抗力其强度、硬度提高，塑性、韧性下降。45.?在热加工过程中，金属能否产生加工硬化？试分析原因。参考答案：答：在热加工过程中，金属塑性变形与金属动态再结晶过程同时进行，金属不产生加工硬化。46.?晶界对多晶体塑性变形有何影响？为何细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？参考答案：答：晶界一方面是滑移的主要障碍；另一方面通过晶界自身变形协调变形以 维持相邻晶粒变形保持连续；因此导致细晶强化。晶粒小晶

13、界面积大变形抗力大强度大；晶粒小单位体积晶粒多变形分散相邻晶粒不同滑移系相互协调；晶粒小晶界多不利于裂纹的传播断裂前承受较大的塑性变形。因此晶粒细化强度、硬度提高，塑性、韧性提高；细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好。47.?已知钨和铅的熔点分别为 3380?C 和 327?C，试问钨在 1100?C 加工、铅在室温加工各为何种加工？参考答案：答：纯金属的再结晶温度：TR=钨的再结晶温度：钨TR=；钨在 1100?C 加工为冷加工 铅的再结晶温度：铅TR=；铅在室温加工为冷加工 48.?滑移的本质是什么？试比较低碳钢塑性变形前（状态 A）、经历塑性变形（状态B）以及再结晶退火后（状态 C）的力学性能

14、，并分析性能变化的原因。参考答案：答：滑移的本质是滑移面上位错的运动。低碳钢塑性变形后会出现加工硬化，即强度、硬度提高，塑性、韧性下降，是因为随着变形度的增加，位错大量增殖位错相互作用位错运动阻力加大变形抗力；经再结晶退火后，低碳钢加工硬化消除力学性能恢复，即强度、硬度下降，塑性、韧性提高，是因为无形变的再结晶晶粒的形成，位错密度大幅度降低变形抗力；但再结晶退火后低碳钢的强度、硬度、塑性、韧性均高于塑性变形前的低碳钢，是因为再结晶退火后形成的再结晶晶粒小于塑性变形前的晶粒，细晶强化作用造成强度、硬度、塑性、韧性的提高。49.?过冷度与冷却速度有什么关系？它对金属结晶后的晶粒大小有什么影响？参考

15、答案：50.?列举几种实际生产中采用的细化铸造晶粒的方法。参考答案：答：提高过冷度：过冷度 T，N，GN/G 增大，晶粒细化；变质处理：在液态金属中加入孕育剂或变质剂作为非自发晶核的核心，以细化晶粒和改善组织。振动，搅拌等 51.?试分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同点。参考答案：52.?试分析含碳量为%的铁碳含金从液态冷却到室温时的平衡结晶过程，计算其室温组织组成物的相对含量，并判断其属于哪一类铁碳合金。参考答案：53.?有两块退火钢样经组织分析发现其中珠光体占80%，但硬度差别较大，请分别计算它们的含碳量。参考答案：答：?第一块属于亚共析钢，P%=（）/（）=8

16、0%，求出 X=，含碳量为%。第二块属于过共析钢，P%=（）/（）=80%，求出 X=，含碳量为%。54.?画出 T12 钢的平衡组织和淬火组织示意图并标出组织，计算其平衡组织中各组织组成物的相对含量。参考答案：55.?现有两种铁-碳合金，其中一种合金的显微组织中珠光体量占 75%，铁素体量占 25%；另一种合金的显微组织中珠光体量占 92%，二次渗碳体量占 8%。这两种合金各属于哪一类合金？其含碳量各为多少？参考答案：答：第一种合金属于亚共析钢，P%=（）/（）=75%，求出 X=，含碳量为%。第二种合金属于过共析钢，P%=（）/（）=92%，求出 X=，含碳量为%。本次作业是本门课程本学期

17、的第 2 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)1.二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（）。?(A)?单一液相?(B)?单一固相?(C)?两相共存?(D)?三相共存 正确答案：D 解答参考：2.实际金属结晶时，通过控制晶核形成率 N 和成长率 G 的比值来控制晶粒的大小，在下列（）情况下获得粗大的晶粒：?(A)?N/G 很大时?(B)?N/G 很小时?(C)?N/G 居中时?(D)?N=G 时 正确答案：B 解答参考：3.常温铁素体是碳溶解在（）中所形成的间隙固溶体。?(A)?-Fe?(B)?-Fe?(C)?-Fe?(D)?-Fe 正确答案：A 解答参考：4.

18、（）属于冶金缺陷。?(A)?间隙原子?(B)?位错?(C)?晶界?(D)?缩孔 正确答案：D 解答参考：5.铁素体的机械性能特点是（）?(A)?低塑性、高强度?(B)?高塑性、高强度?(C)?高塑性、低强度?(D)?低塑性、低强度 正确答案：C 解答参考：6.共晶成分的铁碳合金发生共晶反应时，其反应式为()。?(A)?L+F?A?(B)?A?F+Fe3C?(C)?L?A+Fe3C?(D)?A?P 正确答案：C 解答参考：7.（）为共晶体。?(A)?莱氏体?(B)?珠光体?(C)?铁素体?(D)?渗碳体 正确答案：A 解答参考：8.在 Fe-Fe3C 相图中，Acm 线也称为（）。?(A)?固相

19、线?(B)?共析线?(C)?共晶线?(D)?固溶度线 正确答案：D 解答参考：9.下列铁碳合金在室温平衡状态，（）成分的强度最高。?(A)?(B)?(C)?(D)?正确答案：B 解答参考：10.铸铁的含碳量一般为（）。?(A)?%?(B)?%?(C)?%?(D)?%正确答案：C 解答参考：11.钢的含碳量一般为（）。?(A)?%?(B)?%?(C)?%?(D)?%正确答案：A 解答参考：12.脆性相以（）析出的危害最大。?(A)?网状?(B)?颗粒?(C)?薄片层状?(D)?球状 正确答案：A 解答参考：13.热处理能使钢的性能发生变化，其根本原因是（）。?(A)?铁有同素异构转变?(B)?钢

20、在加热保温过程中成分达到均匀?(C)?钢在加热保温过程中成分达到均匀?(D)?钢在热处理过程中发生的固液、液固转变 正确答案：A 解答参考：14.比较以下（）的强度最高。?(A)?F?(B)?P?(C)?Fe3C?(D)?S 正确答案：D 解答参考：15.钢经调质处理后获得的组织是()。?(A)?回火马氏体?(B)?回火屈氏体?(C)?回火索氏体?(D)?回火贝氏体 正确答案：C 解答参考：二、不定项选择题(有不定个选项正确，共 10 道小题)16.渗碳体的机械性能特点是（）不选全或者选错，不算完成?(A)?高弹性?(B)?高塑性?(C)?高硬度?(D)?高脆性 正确答案：C D 解答参考：1

21、7.（）是碳溶解在 Fe 中形成的间隙固溶体。不选全或者选错，不算完成?(A)?铁素体?(B)?奥氏体?(C)?渗碳体?(D)?珠光体 正确答案：A B 解答参考：18.马氏体组织有（）形态。不选全或者选错，不算完成?(A)?网状?(B)?树枝状?(C)?板条状?(D)?针状 正确答案：C D 解答参考：19.铸铁的力学性能可取决于（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?基体组织?(B)?石墨的形态?(C)?变质处理?(D)?石墨化程度 正确答案：A B C D 解答参考：20.大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显着的有（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?C

22、r?(B)?Ti?(C)?Si?(D)?V 正确答案：B D 解答参考：21.含有合金元素（）较多的钢可能是本质粗晶钢。不选全或者选错，不算完成?(A)?Mn?(B)?Cr?(C)?P?(D)?Ni 正确答案：A C 解答参考：22.钢中常含有的有益元素主要有（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?Mn?(B)?P?(C)?S?(D)?Si 正确答案：A D 解答参考：23.钢经调质处理后的机械性能（）不选全或者选错，不算完成?(A)?强度比正火低?(B)?强度比正火高?(C)?塑性比正火更好?(D)?韧性比正火更好 正确答案：B C D 解答参考：24.齿轮类零件的主要失效形式有（）。不选全

23、或者选错，不算完成?(A)?过度弹性变形?(B)?疲劳断裂?(C)?过载断裂?(D)?表面损伤 正确答案：B C D 解答参考：25.选材的主要原则有（）。不选全或者选错，不算完成?(A)?使用性能原则?(B)?工艺性能原则?(C)?经济性原则?(D)?环境与资源原则 正确答案：A B C D 解答参考：三、判断题(判断正误，共 10 道小题)26.?凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（）正确答案：说法错误 解答参考：27.?非晶体是各向同性的。（）正确答案：说法正确 解答参考：28.?单晶体和多晶体都表现为各向异性。（）正确答案：说法错误 解答参考：29.?合金中凡成分相同、结构相同，

24、并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为组织。（）正确答案：说法错误 解答参考：30.?固溶体的强度和硬度，比组成固溶体的溶剂金属的强度和硬度高。（）正确答案：说法正确 解答参考：31.?在平衡结晶条件下，由于匀晶转变在整个结晶过程中，固相的成分沿着固相线变化，因此，结晶完成后，得到固体的成分是不均匀的。（）正确答案：说法正确 解答参考：32.?无限固溶体一定是置换固溶体。（）正确答案：说法正确 解答参考：33.?Fe3CI 与 Fe3C的形态和晶体结构均不相同。（）正确答案：说法错误 解答参考：34.?在 FeFe3C 相图中，含碳量大于%的成分在结晶过程中均会发生共晶反应。（）正确答案：说

25、法正确 解答参考：35.?只有共析成分的铁碳合金才能发生共析反应。（）正确答案：说法错误 解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)四、主观题(共 20 道小题)36.?现有形状、尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金，它们的碳含量分别为%，%，%，%的合金。根据你所学的知识，可有哪些方法区别它们？参考答案：答：测量四块合金的硬度，其硬度随含碳量增加而升高。观察四块合金的金相，%和%的合金均为亚共析钢，其组织为珠光体+铁素体，珠光体的量随含碳量增加而增加；%的合金为过共析钢，其组织为珠光体+二次渗碳体；%的合金为亚共晶白口铁

26、，其组织为珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体。观察四块合金与砂轮磨出的火花，随着含碳量的增加，流线数量和爆花数量都急剧增多，碳含量超过%以后，增多的趋势逐渐缓和。37.?根据铁碳相图解释下列现象：含碳量%的钢比含碳量%的钢硬度高；在室温平衡状态下，含碳量为%的钢比含碳量为%的钢强度高；室温下莱氏体比珠光体塑性差。参考答案：1)?含碳量%的钢比含碳量%的钢硬度高；钢由较软的铁素体和较硬的渗碳体组成，随着含碳量的提高，钢中渗碳体的量提高，因此硬度提高。2)?在室温平衡状态下，含碳量为%的钢比含碳量为%的钢强度高；钢的强度是典型的对组织敏感的性能指标，细密相间的两相组织珠光体具有较高的强度，因此提高珠光

27、体的比例可改善钢的强度，而连续分布在原奥氏体晶界上的二次渗碳体将降低钢的强度。%的钢中珠光体的比例高于%的钢，同时%的钢含有更多的二次渗碳体，故%的钢比%的钢强度高。3)?室温下莱氏体比珠光体塑性差；室温下莱氏体 Fe3C+P，即珠光体分布渗碳体相的基底上，而渗碳体基底的脆性极大，莱氏体表现为脆性的，几乎不能塑性变形。38.?将含碳量分别为%和%的碳钢加热到 860，保温相同时间，使奥氏体均匀化，问哪一种钢奥氏体晶粒易粗大？为什么？参考答案：%和%的碳钢加热到 860，均为完全奥氏体化，其奥氏体中的含碳量分别为%和%，由于奥氏体中 C%?晶粒长大，故含碳量为%的碳钢奥氏体晶粒易粗大。39.?试

28、比较 S 和 S、M 和 M在形成条件、金相形态与性能上的主要区别。参考答案：答：形成条件 金相形态 性能特点 S 正火 铁素体和渗碳体相间分布呈细层片状 S的强度、硬度、韧性、塑性均高于S S 淬火+高温回火 细小弥散的渗碳体粒分布在铁素体基体（等轴晶）上 M 淬火 低碳 M 呈板条状，高碳M 呈针状（竹叶状）M 保持了 M 的高硬度，同时降低了 M的脆性及残余应力。M 淬火+低温回火 亚稳定的碳化物分布于过饱和的（?板条或针状）上 40.?试说明淬火钢回火的必要性。参考答案：答：必要性淬火组织的问题：a.消除淬火应力，降低脆性 b.稳定工件尺寸，由于 M，残余 A 不稳定 c.获得要求的强

29、度、硬度、塑性、韧性。41.?为什么钢淬火后回火是钢最有效的强化手段？参考答案：答：淬火形成：固溶强化：过饱和 C 和 Me，位错强化：高密度位错 细晶强化：极细小、不同取向的马氏体束 回火 第二相强化：析出细小碳化物粒子 基本保持了淬火态的细小晶粒、高密度位错及一定的固溶强化作用。42.?确定下列钢件的退火方法及退火后的组织 1)?经冷轧后的 15 钢钢板。要求降低硬度 2)?65 钢切削加工前 3)?改善 T12 钢的切削加工性能 4)?ZG35 的铸造齿轮铸造后存在枝晶偏析 参考答案：答：1）再结晶退火，退火后的组织F+P 2）完全退火，退火后的组织F+P 3）球化退火，退火后的组织球状

30、渗碳体分布于铁素体基体上 4）扩散退火，退火后的组织F+P 43.?指出下列工件的回火温度，并说明回火后的组织 1)?45 钢轴 2)?60 钢弹簧 3)?T12 钢锉刀 参考答案：答：1）560600，回火后的组织S 2）350-500，回火后的组织T 3）150-250，回火后的组织M 44.?写出下列零件的最终热处理方式及其组织：(1)60Si2Mn 弹簧；(2)高速钢车刀。参考答案：答：60Si2Mn 弹簧 高速钢车刀 最终热处理方式（各 3 分）淬火+中温回火 淬火+550-570（600）回火三次 最终组织（各 2 分）T M+K 45.?试说明表面淬火、渗碳、氮化处理在适用钢种、

31、性能、应用等方面的差别。参考答案：答：适用钢种 性能特点 应用 表面淬火通过快速加热，使刚件表面很快到淬火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。中碳钢、合金调质钢 获得高硬度，高耐磨性的表面，而心部仍然保持的良好韧性。机床主轴，齿轮，发动机的曲轴等 渗碳处理使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度低碳钢、合金渗碳钢 更高的表面硬度高的耐磨性和疲劳强度并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性飞机汽车和拖拉机等的机械零件如齿轮 的 Mo、W 等有益的合金元素；采用回火后快冷的方法。47.?为什么过共析钢的淬火温度不选择在 ACCM 以上？参考答案

32、：答：如过共析钢的淬火温度选择在 ACCM以上，（1）淬火温度过高A 粗大M 粗大，从而力学性能，淬火应力变形，开裂；?（2）A 中 C%M 中 C%残余 AM 脆性、HRC、耐磨性。因此过共析钢的淬火温度不选择在 ACCM以上。48.?试分析金属的主要强化机制。参考答案：答：（1）固溶强化：溶质原子?晶格畸度?与位错相互作用?阻碍位错运动强化。（2）细晶强化：晶界?阻碍位错运动?强化（3）位错强化：位错?增殖并相互作用?阻碍位错运动?强化（4）第二相强化：第二相粒子?阻碍位错运动?强化?49.?合金元素对钢的等温转变“C”曲线有哪些影响？又是如何影响淬透性的？参考答案：答：“C”曲线位置：除

33、 Co 以外的合金元素均使“C”曲线右移，因此提高淬透性。“C”曲线形状：碳化物形成元素(Mn,Cr,Mo,W,V,Nb,Zr,Ti)使“C”曲线上下分离成两个 C 形 转变临界温度：除 Co、Al 以外的合金元素均使转变临界温度下降。50.?合金元素对钢的回火转变有哪些影响？参考答案：答：（1）提高回火稳定性：V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co；（2）产生二次硬化：沉淀硬化：V、Mo、W、Cr(Ni、Co 协同）；（3）影响回火脆性：（第二类回火脆性450-600oC 高温，与 P 有关）：增大第二类回火脆性：Mn、Cr、Ni，消除第二类回火脆性：Mo%)、W(1%)51.?为何要向不锈钢

34、中加入大量的 Cr 和 Ni？参考答案：答：加入 Cr：电极电位含量%电极电位跃升(如马氏体不锈钢)；形成单相 F Cr 量%单相 F(如铁素体不锈钢)；加入 Ni：形成单相 A（如奥氏体不锈钢）52.?手工锯条、普通螺钉、机床主轴分别用何种碳钢制造？参考答案：答：手工锯条T12；普通螺钉Q235；机床主轴45 53.?试对比渗碳钢和调质钢的合金化和热处理特点 参考答案：答：合金化特点 热处理特点 渗碳钢 低 C：%加入提高淬透性元素：Cr，Ni，Mn，B 加入 Mo、W、V、Nb、Ti 等阻碍 A 晶粒长大和形成(碳化物)提高耐磨性 Ni 增加渗层塑、韧性?正火渗碳淬火低温回火 调质钢 中

35、C：%，以左右为主 主：加入提高淬透性元素 Cr,Ni,Mn,Si,B 辅：加入 Mo,W 消除回火脆性 正火淬火高温回火（表面淬火）54.?简述高速钢的热处理和性能特点，并说明合金元素的作用。参考答案：答：高速钢的性能特点：高硬度：HRC60；高耐磨性；高热硬性；足够塑性和韧性。靠加入的合金元素的作用来保证：高C:%M 硬度，形成高硬度的 碳化物；加入 Cr（4）提高淬透性保证获得 M；加入 W,Mo,形成二次硬化保证高的热硬性；加入 V 形成高硬度的碳化物提高耐磨性。如 W 系W18Cr4V 热硬性突出；W-Mo 系W6Mo5Cr4V2 热塑性、韧性突出。55.?请分析高速钢工具的最终热处

36、理中需回火三次的原因及使用态组织。参考答案：答：淬火时 1220-1280oC 高温加热使合金元素充分溶解于奥氏体中，显着提高回火稳定性，550-570oC 回火仍然处于低温回火阶段，三次回火后碳化物的充分析出，形成显着的二次硬化效应。最终组织：M+K+A 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（）。?(A)?淬火?(B)?正火?(C)?回火?(D)?退火 正确答案：D 解答参考：2.对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（）

37、。?(A)?高淬透性钢?(B)?中淬透性钢?(C)?低淬透性钢?(D)?淬透性要求无明显区别 正确答案：A 解答参考：3.贝氏体是钢经（）处理后获得的组织。?(A)?等温淬火?(B)?正火?(C)?完全退火?(D)?调质 正确答案：A 解答参考：4.钢的回火处理是在（）。?(A)?退火后进行?(B)?正火后进行?(C)?淬火后进行?(D)?直接进行 正确答案：C 解答参考：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?(B)?正火?(C)?调质?(D)?淬火+高温回火 正确答案：A 解答参考：6.钢经表面淬火后，将获得（）。?(A)?上贝氏体?(B)?下贝

38、氏体?(C)?全部马氏体?(D)?一定深度的马氏体 正确答案：D 解答参考：解答参考：9.（）主要用于各种弹簧淬火后的处理。?(A)?低温回火?(B)?中温回火?(C)?高温回火?(D)?调质 正确答案：B 解答参考：10.T10 在锻后缓冷，随即又采用正火处理的目的是（）。?(A)?提高强度和硬度、改善切削加工性能?(B)?碎化网状的二次渗碳体，为球化退火作组织准备?(C)?获得马氏体，提高硬度和耐磨性?(D)?作为最终热处理，获得材料的最终性能 正确答案：B 解答参考：11.扩散退火的主要目的是（）。?(A)?消除和改善晶内偏析?(B)?消除冷塑性变形后产生的加工硬化?(C)?降低硬度以便

39、于加工?(D)?获得细珠光体以提高强度 正确答案：A 解答参考：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（）。?(A)?降低?(B)?提高?(C)?不改变?(D)?未知 正确答案：B 解答参考：13.机械制造中，T10 钢常用来制造（）。?(A)?容器?(B)?刀具?(C)?轴承?(D)?齿轮 正确答案：B 解答参考：14.合金渗碳钢中的（）合金元素可起到细化晶粒的作用。?(A)?Mn?(B)?Ti?(C)?Cr?(D)?Si 正确答案：B 解答参考：15.（）热轧空冷即可使用。?(A)?渗碳钢?(B)?调质钢?(C)?工具钢?(D)?低合金高强度钢 正确答案：D 解答参

40、考：二、判断题(判断正误，共 10 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 解答参考：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 解答参考：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 解答参考：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 解答参考：20.?白口铸铁很硬但几乎无塑性。（）正确答案：说法正确 解答参考：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 解答参考：

41、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 解答参考：23.?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 解答参考：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 解答参考：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 解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)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

42、：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，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

43、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、60Si2Mn、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%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%GCr15：滚珠轴承钢，15Cr 含

44、量中间值%60Si2Mn：合金弹簧钢，60含碳量中间值%5CrMnMo：合金模具钢，5含碳量中间值%1Cr18Ni9Ti：奥氏体不锈钢，1含碳量中间值%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：类别 性能特点 强化方法 用途（一例）LF21 大类：变形铝合金 小类：防锈铝合金 强度低、塑性好、易于压力加工，具有良好的抗腐蚀性能形变强化（不可热处理）制造承受低载荷的深拉伸零件、焊接件和在腐蚀介质中工作的零件，如航空油箱、油管、冷冲压件、铆钉及受力 和焊接性能 小的零件。LY10，LY12 大

45、类：变形铝合金 小类：硬铝合金 强度和耐热性能均好，但耐蚀性不如纯铝和防锈铝合金。常用包铝方法提高硬铝制品在海洋和潮湿大气中的耐蚀性。热处理强化 该类合金广泛应用于各种构件和铆钉材料。LY10 铆钉用合金，有较高的剪切强度，铆接过程不受热处理时间的限制，但耐腐性不好。LY12(高强度硬铝)主要用于飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他结构件，LC4 大类：变形铝合金 小类：超硬铝合金 强度最高的铝合金，比强度更高，缺点是抗蚀性差，抗应力腐蚀性差。热处理强化 用於制造承力构件和高载荷零件。用于制作飞机的蒙皮、螺钉、承力构件、大梁桁条、隔框和翼肋等。LD5 大类：变形铝合金 具有良好

46、的热塑性及耐蚀性。淬火热处理强化 用於制造形状复杂和中等强度的锻件和冲压件等，主要用于结构小类：锻铝合金 时效后均可提高强度。件上。ZL105 大类：铸造铝合金 小类：Al-Si 合金 具有良好的铸造性能，适于铸造，但不适于压力加工。足够的强度，而且密度小。热处理强化 用得最广的铸造铝合金，一般用于制作质轻、耐蚀、形状复杂及有一定机械性能的零件。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

47、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、旋转弯曲应力?疲劳断裂?较高疲劳抗力 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

48、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 参考答案：速度 载荷 大?钢种类别?热处理工艺?中碳钢?调质处理（淬火+高温回火）+表面 冲击 磨损?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、滑动摩擦?表面损伤?高接触疲劳强度和耐磨性?轮齿冲击、应力?过载变形、断裂?较高强度及冲击韧性?34.?试说明哪些钢材适用

49、于齿轮类零件的选材要求，并指出其热处理工艺。参考答案：速度、载荷、冲击 大 钢种类别?热处理工艺?中碳钢?调质处理（淬火+高温回火）+表面淬火+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?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 820850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+K 36.?已知某小轿车半轴由 40Cr 制造，请设计热处理工艺路线并指出最终热处理工序的作用。参考答案：答：

50、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以提高耐磨损性。使用态组织：S+表面 M 38.?在 20Cr、9SiCr、GCr