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1、习题解答 最后总复习一、填空题：1、绝大多数金属的晶体结构都属于（ ）、（ ）和（ ）三种典型的紧密结构。体心立方晶格、面心立方晶格、体心立方晶格2、液态金属结晶时，过冷度的大小与其冷却速度有关，冷却速度越大，金属的实际结晶温度越（ ），此时，过冷度越（ ）。低、大3、（ ）和（ ）是金属塑性变性的两种基本方式。滑移、孪生4、形变强化是一种非常重要的强化手段，特别是对那些不能用（ ）方法来进行强化的材料。通过金属的（ ）可使其（ ）、（ ）显著提高。热处理、塑性变形、强度、硬度5、球化退火是使钢中（ ）球状化的退火工艺，主要用于（ ）和（ ）钢，其目的在于（ ），改善（ ）性能，并可为后面的（

2、 ）工序作准备。渗碳体、共析、过共析。降低硬度、切削加工、淬火6、共析碳钢奥氏体化过程包括（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。奥氏体形核、奥氏体长大、残余Fe3C溶解、奥氏体成分均匀化7、高速钢需要反复进行锻造的目的是（ ）。打碎莱氏体中粗大碳化物二、是非题（请在正确的题后标出（），在错误的题后标出（）1、金属晶体各向异性的产生，与不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，致使原子的结合力大小等因素密切相关。（ ）2、合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物三大类。（ ）3、在铸造生产中，为使铸件晶粒细化，我们可通过降低金属型的预热温度，提高金属的浇注温度等措施来实现。（ ）4、淬火

3、加高温回火处理称为调质处理。处理后获得回火索氏体组织，具有综合机械性能好的特点。（）5、固溶时效处理是铝合金的主要强化手段之一。（ ）6、65Mn钢是低合金结构钢。（ ）7、马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来，因此，马氏体与转变前的奥氏体的含碳量相同。（ ）8、钢中合金元素含量越多，则淬后钢的硬度越高。（ ）9、某钢材加热条件相同时，小件比大件的淬透性好。（ ）10、铸铁中的可锻铸铁是可以进行锻造的。（ ）三、画图和计算题1、在图自题1.1 中分别画出纯铁（011）、（）、晶面及、011晶向。并指出当纯铁在在室温下进行拉伸加工时应该沿着上述的哪个晶面、晶向产生变形（即滑移

4、）？2、按照下面给出的条件，示意画出二元合金相图，并填写出各区域的相组分或者组织组分（只填一种即可）。根据相图画出合金的硬度与成分的关系曲线。已知：A、B组元在液态时无限溶解，在固态时能形成共晶，共晶成份为含B量35%，A组元在B组元中有限固溶，溶解度在共晶温度时为15%，在室温是为10%，B组元在A组元中不能溶解。B元组比A元组硬度高。3、现在有A、B两种铁碳合金。A的显微组织为珠光体的量占75%，铁素体的量占25%；B的显微组织为珠光体的量点92%，二次渗碳体的量占8%，请计算并回答。（1）这两种铁碳合金按显微组织的不同分属于哪一类钢？（2）这两种铁碳合金的含碳量各为多少？（3）画出这两种

5、材料在室温下平衡状态时的显微组织示意图，并标出各组织级成物的名称。（略）解：（1）A：亚共析钢； B:：过共析钢。 （2）设A钢的含碳量为 或 答：A钢的含碳量为0.58% 设B钢的含碳量为或 答：B钢的含碳量为1.24% 4、在拉拨铜材的过程中，需要进行中间退火时，其退火温度约为多少（即确定其再结晶退火的温度，铜的熔点为1083）？答：再结晶温度铜的再结晶退火的温度四、回答题：1、某汽车齿轮选用20CrMnTi材料制作，其工艺路线如下：下料锻造正火切削加工渗碳淬火低温回火喷丸磨削加工。请分别说明上述和四项热处理工艺的目的及工艺。答： 正火目的：使组织均匀化、细化、改善加工性能。正火工艺：加热

6、至Ac3+(3050),空气中冷却。 渗碳目的：提高齿面含碳量。为淬火作准备。 渗碳工艺：在900950进行。 淬火目的：使渗碳层获得最好的性能，即获复高的齿面硬度、耐磨性及疲劳强度，并保持心部的强度及韧性。淬火工艺：渗碳后，油冷。 低温回火目的：减少或消除淬火后应力，并提高韧性。低温回火工艺：加热至（150200）进行。2、简答零件选材的原则。答：机械零件选材的三个原则是：使用性能原则、工艺性能原则及经济性原则3、已知下列四种钢的成分，请按序号填出表格成分序号W(c)%W(Cr)%W(Mn)%10.421.0021.051.5030.201.0040.16序号钢号热处理方法主要用途举例140

7、Cr调质（淬火+高温回火）轴类零件2GCr15淬火+低温回火轴承320Cr渗碳+淬火+低温回火机床齿轮类零件416Mn热轧（或正火）容器、桥梁一、是非题（请在正确的题后标出（），在错误的题后标出（）1、金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。（ ）2、实际金属在不同的方向上性能是不一样的。（ ）3、金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。（ ）4、金属结晶时，冷却速度越大，则晶粒越细。（ ）5、金属的加工硬化是指金属冷却变形后强度和塑性提高的现象。（ ）6、在室温下，金属的晶粒越细，则强度越高和塑性越低。（ ）7、金属中的固溶体一般说塑性比较好，而金属化合物的硬度比较高。（ ）8、

8、白口铸铁在高温时可以进行锻造加工。（ ）9、不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高和脆性者都很大。（ ）10、合金元素能提高固溶体的再结晶温度，使钢的回火稳定性增大.( ) 二、画图和计算题1、在图自题2.1中，用影线和箭头表示出（110）（111）和100、110、111。答： 注110与x轴向同；2、工业纯铝在生活用具上应用很广，试根据纯铝的溶点（600）与再结晶温度的蛇头验关系，确定工业纯铝的再结晶退火温度（一般再结晶退火温度在最低再结晶温度以上100200）.答：再结晶温度铝的再结晶退火的温度3、根据显示分析，某铁碳合金的组织中，珠光体的量约占56%，铁素体的量约占44%。请估算此合金的含

9、碳量和大致的硬度（已知珠光体的硬度为200HBS，铁素体的硬度为80HBS）。答：三、问答题1、在铁碳相图中存在着三种重要固相，请说明它们的本质和晶体结构（如相是碳在-Fe中的固溶体，具有体心立方晶格）。 相是：碳在中的固溶体，具有体心立方晶格。 相是：碳在中的固溶体，具有面心立方晶格、Fe3C相是: 碳与铁的（金属）化合物，具有复杂的晶体结构。2、在铁碳相图中有四条重要线，请说明这些线上发生的转变并指出生成物（如HJB水平线，冷却时发生包晶转变，形成J点成分的相）。ECF水平线：冷却时发生共晶转变，生成莱氏体（Ld）。PSK水平线：冷却时发生共析转变，生成珠光体（P）。ES线：冷却时发生转变

10、，析出二次渗碳体（或）。GS线：冷却时发生转变，析出铁至素体（或Fe或）。3、在图自2.2中画出三种钢的显微组织示意图，并标出其中的组织组成物：4、车床主轴要求轴颈部位的硬度为5658HRC，共余地方为2024HRC。其加工路线如下：锻造正火机加工轴颈表面淬火低温回火磨加工。请说明：（1）主轴采用何种材料；（2）正火的目的和大致处理工艺； （3）表面淬火的目的和大致处理工艺；（4）低温回火的目的和大致处理工艺；（5）轴颈表面的组织和其余地方的组织。解：（1）45钢（或其他中碳钢） （2）目的是获得主轴整体所要求的性能和便于机加工；工艺是加热至850C左右，空气冷却。（3）目的是使轴颈表面的硬度

11、满足要求，工艺是轴颈表面高频电流加热，水中冷去； （4）目的是降低淬火残余应力，工艺是整体在170200回火，或高频电流加热后自回火。 （5）轴颈表面为回火马氏体，其余地方为珠光体（或索氏体）。四、选择题（请在正确的答案上画“”）1、钢的本质晶粒度：（ ）CA.是指钢加热过程中刚完成奥氏体转变时的奥氏体的晶粒度；B.是指钢在各种具体热加工后的奥氏体的晶粒度；C.是指钢在规定的加热条件下奥氏体的晶粒度；它反映奥氏体晶粒长大的倾向性。2、共析碳钢加热奥氏体后，冷却时所形成的组织主要决定于：（ ）CA.奥氏体加热时的温度； B.奥氏体在加热时的均匀化程度； C.奥氏体冷却时的转变温度。3、马氏体是：

12、（ ）BA. 碳在中的固溶体 B. 碳在中的过饱和固溶体C. 碳在中的固溶体 D. 碳在中的过饱和固溶体4、马氏体的硬度决定于：（ ）CA冷却速度 B. 转变温度 C.碳的质量分数5、回火马氏体与马氏体相比，其综合机械性能：（ ）AA.好些 B.差不多 C.差些6、回火索氏体与索氏体相比，其综合机械性能：（ ）AA.好些 B.差不多 C.差些7、为使低碳钢便于机械加工，常预先进行：（ ）BA.淬火 B.正火 C.球火退火 D.回火8、为使高碳钢便于机械加工，常预先进行：（ ）CA.淬火 B.正火 C.球火退火 D.回火9、为使45钢得到回火索氏体，应时行：（ ）BA.淬火+中温回火 B. 淬火

13、+高温回火 C. 等温回火10、为使65钢得到回火托氏体，应时行：（ ）AA.淬火+中温回火 B. 淬火+高温回火 C. 淬火+低温回火 D.直截油冷11、直径为10的40钢其常规整体淬火温度大约为：（ ）BA.750 B.850 C.92012、上述正确淬火后的组织为：（ ）AA.马氏体 B.马氏体+残余奥氏体 C.马氏体+渗碳体 D.铁氏体+马氏体13、直径为10的T10钢其常规整体淬火温度大约为：（ ）AA. 750 B.850 C.92014、上述正确淬火后的组织为：（ ）DA.马氏体 B.马氏体+残余奥氏体 C.马氏体+渗碳体 D. 马氏体+渗碳体+残余奥氏体 15、钢的淬透性主要取

14、决于; （ ）BA.含碳量 B.合金元素含量 C.冷却速度16、钢的淬硬性主要取决于; （ ）AA.含碳量 B.合金元素含量 C.冷却速度17、T12钢与18CrNiW钢相比：（ ）AA.淬透性低而淬硬性高些 B. 淬透性高而淬硬性低些A.淬透性高，淬硬性也高 B. 淬透性低，淬硬性也低些18、用低碳钢制造在工作中受较大冲击截荷和表面磨损较大的零件，应该：（ ）BA.采用表面淬火处理 B.采用渗碳处理 C.采用氮化处理五、填空题1、W18Cr4V钢的碳的质量分数是（0.70.8%）；W的主要作用是（提高钢的红硬性或热硬性）；Cr的主要作用是(提高钢的淬透性)；V的主要作用是（提高钢的耐磨性）。

15、2、指出下列牌号的钢是哪类型钢（填空）并举出应用实例（从下述供选实例中选填一种）（1）16Mn是（普通低合金钢）钢，可制造（桥梁（或压力容器）。（2）20CrMnTi是（合金渗碳）钢，可制造（齿轮（或活塞销）。（3）40CR是（合金调质）钢，可制造（轴（或连杆螺栓）。（4）60Si2Mn是（合金弹簧）钢，可制造（板簧（或弹簧钢丝 ）。（5）GCR15是（滚动轴承）钢，可制造（滚球（或轴承套圈）。3、铸铁的应用（填写存在形式后，再用选择题后给出的合适实例填空，只填一种）（1）白口铸铁中碳主要以（Fe3C或渗碳体）的形式存在，这种铸铁可以制造（犁铧）。（曲轴、底座、犁铧）（2）灰口铸铁中碳主要以（

16、片状石墨）的形式存在，这种铸铁可以制造（机床床身）。（机床床身、曲轴、管接头）（3）可锻铸铁可以制造（管接头）。（机床床身、管接头、暖气片）（4）球墨铸铁可以制造（曲轴）。（曲轴、机床床身、暖气片）合金相的相对重量百分比组织组成物的相对重量百分比45钢T10钢含碳3.0%亚共晶白口铁第一章1.1有一低碳钢试样，原直径为10，试验力为2100N时屈服，试断裂前的最大试验力为30000N，拉断后长度为133，断裂处最小直径为6，试计算s、b 、（P45）解：选用（L010d0）试样1.2图所示为三种不同材料的拉伸曲线（试样尺寸相同），试比较这三种材料的抗拉强度、屈服强度、和塑性大小，并指出屈服强度

17、的确定方法（P4-5）。解：根据图所示：1） 抗拉强度b按大小顺序排列： 2132）屈服强度s 按大小顺序排列：1323）塑性按大小顺序排列：321国标规定，以试样塑性变形量为试样标距长度的0.2%时，材料承受的应力称为“条件屈服强度”，并以符号0.2表示。0.2的确定方法如图1.1.2所示：在拉伸曲线横座标上截取C点，使OC0.2%0，过C点作Op斜线的平行线，交曲线于S点，则可找出相应的载荷F0.2，从而计算出0.2。1.3为什么材料进行拉伸试验时。（P5）答：根据标距长度和直径之间的比例关系，材料的伸长率随长度增加而减少。所以，同一材料短试样的伸长率5大于长试样的伸长率10.1.6液态金

18、属发生结晶的必要条件是什么？可用哪些方法获得细晶粒组织？其依据是什么？（P1213）答：实际金属总是在过冷的情况下进行结晶的，所以过冷是金属结晶的必要条件。生产中细化晶粒的方法如下：1） 增加过冷度，结晶时增加过冷度T会使结晶后晶粒变细；2） 变质处理，变质处理是在浇注前向液态金属中加入一些细小的难熔物质（变质剂），在液相中起附加晶核的作用，使形核率增加，晶粒显著细化；3）附加振动，金属结晶时，利用机械振动，超声波振动，电磁振动等方法，既可使正在生长的枝晶熔断成碎晶而细化，又可使破碎的枝晶尖端起晶核作用，以增大形核率。1.11比较下列名词：（1）铁素体（2）奥氏体（3）共晶转变、共析转变。（P

19、15）答：铁素体碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F表示。奥氏体碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体称为奥素体，用符号A表示。WC（2.116.69）%的铁碳合金，缓冷至1148C（ECF共晶线）都发生共晶转变； 转变的产物是奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体（Ld）WC0.0218%的铁碳合金，缓冷至727C（PSK共析线）都发生共析转变： 转变的产物是铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体（P）共析温度以A1表示1.17根据碳在铸铁中存在的形态的不同，铸铁可分为几种？ ( P28 )答：铸铁是WC2.11%的铁碳合金，合金中含有较多的硅、锰等元素，使碳在铸铁中大多数以石墨形式存

20、在。根据铸铁中石墨的形态铸铁可分为；灰口铸铁（石墨以片状形式存在）；球墨铸铁（石墨以球状形式存在）；蠕墨铸铁（石墨以蠕虫状形式存在）；可锻铸铁（石墨以团絮状形式存在）；1.18什么是的热处理？热处理的目的是什么？热处理有哪些基本类型？( P32 )答：钢的热处理是指钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。热处理的目的是显著提高钢的力学性能，发挥钢材的潜力，提高工件的使用性能和寿命。还可以作为消除毛坯（如铸件、锻件等）中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。钢的热处理根据加热和冷却方法不同，大致分类如下：* T12钢经720加热后，采用图所示的冷

21、却方法进行冷却，它们各获得什么组织？并比较它们的硬度。（P37）答：T12钢经720加热后1）相当于水冷：获得马氏体残余奥氏体，硬度为5565HRC2）相当于油冷：得到马氏体托氏体残余奥氏体，硬度为4555HRC3）相当于空冷：转变产物为索氏体，硬度为230320HBS(2535HRC)4）相当于炉冷：从C曲线相交的位置可判断获得的是珠光体组织，硬度为170230HBS（硬度22HRC）硬度 12341.22正火与退火的主要区别是什么？生产中如何选择正火与退火？( P3839 )答：正火与退火的主要区别是：正火的冷却速度快，过冷度较大，因此正火后所获得的组织比较细，强度和硬度比退火高一些。（1

22、）退火: 降低钢件的硬度,提高塑性；消除钢中内应力，改善切削加工性能和压力加工性能；使钢的成分均匀化；细化钢的组织，并为下一步工序作准备。根据加热温度和处理目的不同可分：1） 完全退火：主要用于亚共析碳钢和合金钢的铸件、锻件、焊件接等。其目的是细化晶粒，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能等2） 球化退火：主要用于过共析成分的碳钢和合金工具钢。其目的是使二次渗碳体及珠光体中片状参碳体球化，从而降低硬度，改善切削加工性，并为淬火作好组织准备。3） 等温退火：用于奥氏体比较稳定的钢。其目的与完全退火、等温球化退火相同，主要是为缩短整个退火周期。4） 均匀退火：主要用于合金铸定。其目的是消除铸造过

23、程中产生的枝晶偏析，使成分均匀化，改善性能。5） 应力退火：用于锻件、焊件、铸件及机加工工件等。其目的是去除其内存的残余应力。（2）正火：调整钢件的硬度、细化晶粒，消除内应力及消除网状碳化物，并为淬火做好组织准备。也可改善切削加工性能。正火是成本较低和生产率较高的热处理工艺。在生产中的应用如下：1）对于要求不高的结构件，可作最终热处理；2）改善低碳钢的切削加工性；3）作为中碳结构钢的较重要工件的预先热处理；4）消除过共析钢中二次渗碳体网。1.29为什么调质钢的碳含量均为中碳？合金调质钢中常含有哪些元素？它们在调质钢中起什么作用？( P52 )答：合金调质钢碳的质量分数一般在WC0.250.50

24、%之间.碳的质量分数过低不易淬硬,回火后达不到所需要的强度;如果碳的质量分数过高,则零件韧性较差.合金调质钢的主加元素有：铬、镍、锰、硅、硼等，以增加淬透性、强化铁素体；钼、钨的主要作用是防止或减轻第二类回火脆性，并增加回火稳定性；钒、钛的作用是细化晶粒。1.34 1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr17、Cr12、Cr12MoV、钢中铬的质量分数均在12%以上，是否都是不锈钢？为什么？( P64 ) 答：1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr17、是不锈钢。其碳的质量分数WC 0.4%，铬的质量分数Cr12%.Cr12、CrCr12MoV是合金工具钢中的（冷作模具钢）。其不但含碳、

25、铬的质量分数较高，且在铬钢的基体上加入钼、钒等合金元素。如CrCr12MoV钢，其平均碳的质量分数为WC1.45%1.70%，Cr的平均质量分数为12%，MO和V的质量分数都是小于1.5%。1.36硬质合金的主要组成是什么？常用的硬质合金分为哪几类？它们各有何主要作用？( P78 、P267)答：硬质合金是采用高硬度、高熔点的碳化物粉末和粘结剂、加压成形、烧结而成的一种粉末冶金材料。硬质合金主要由碳化钨、碳化钛、钴、碳化钽、碳化铌、组成。钴含量越高，合金强度、韧性越好；钴含量越低，合金的硬度越高、耐热性越好。硬质合金按成分与性能的特点可分为：1）钨钴类硬质合金YG（K类）由硬质相碳化钨WC和粘

26、结剂钴CO组成，其韧性、磨削性能和导热性较好。主要适用于加工短切屑的脆性材料如铸铁、有色金属及非金属材料。2）钨钴钛类硬质合金YT（P类）由硬质相碳化钨WC和粘结剂钴CO组成的，由于在合金中加入了碳化钛TiC,从而提高了合金的硬度和耐磨性，但是抗弯强度、耐磨削性能和热导性有所下降，且低温脆性较大，不耐冲击。主要适用于加工长切屑的塑性材料，如高速切削一般钢材。3) 钨钛钽钴类合金YW（M类）在碳化钴类硬质合金中加入适量的碳化钽TiC或碳化铌NbC等稀有难熔金属碳化物，可提高合金的高温硬度、强度、耐磨性、抗粘结温度和抗氧化性，同时，韧性也有所增加，所以具有较好的综合切削性能，人们常称它为“万能合金”。主要用于加工难切削材料。（这类合金的价格比较贵），适宜于制造各种形状复杂的刃具、模具和耐磨零件。4) 碳化钛基类硬质合金YN（POl类）是由碳化钛作为硬质相，镍、钼作为粘结剂而组成的，硬度高达9095HRA。有高的耐磨性，在1000C以上的高温下，它仍能进行切削加工。适合对较高硬度的合金钢、工具钢、淬硬钢等进行切削加工。