金属材料及热处理.docx

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金属材料及热处理

金属材料及热处理期终试题（Ａ）卷

（０６机械系大专班）

一．填空题　　（每空１分，共４０分）

１.填出下列力学性能指标符号：

屈服点　σs，抗拉强度σb　，洛氏硬度Ｃ标尺　ＨＲＣ　

　б　　，伸长率　　αk　　，冲击韧度　　ＨＢＳ　　，布氏硬度　　ＨＢＷ　　．

２.大多数合金元素溶于奥氏体后使Ｃ曲线的位置　右移　　　减少了钢的　　　临界冷却速度　　，提高钢的　　淬透性　　　．

３.常见的金属品格类型有　体心立方　　　，　　石心立方　　　，　　密排立方　　三种，r－Ｆe晶格为　　石心立方　　　

　　a-Ｆe晶格为　　体心立方　　．

４.金属结晶过程是由　　形核　　　和　　晶核长大　　　两个基本过程组成．

５.铁碳合金的基本相是　　铁素体　，　　奥氏体　　　，　　渗碳体　　　，其中属于固溶体是　Ｆ　　　

　　和　　Ａ　　，属于金属化合物是　　Ｆe３Ｃ　　　．

６.分析钢的等温转变中，在Ａ１～６５０摄氏度温度范围内，转变产物为　珠光体　　　　，在６５０～６００摄氏度温度范围内起转变产物为　索氏体　　　，６００～５５０摄氏度温度范围内转变产物为　　托氏体　　　，在５５０～Ｍs温度范围内转变产物为　上贝氏体　　　和　下贝氏体　　　．在Ｍs温度以下转变产物为　马氏体　　　．

７.根据工艺的不同，钢的热处理方法可分为　退火　　，　正火　　，　淬火　　，　回火　　及　表面热处理　　五种．

８.白口铸铁中的碳主要以　渗碳体　　　形式存在，而灰口铸铁中的碳主要以　　　　　石墨形式存在．

９.４５钢中平均碳含量为　０.４５％　　　；Ｔ８Ａ中平均碳含量为　０.８％　　　；５５Ｓi２Ｍn弹簧钢中平均碳含量为　０.５５％　　　，Ｓi的含量约为　２％　　　，Ｍn的含量为　　５％　　　．

二．判断题　　（正确的打＂√＂错的打＂×＂）　　（每小题１分，共１０分）

１.晶粒越细小，金属材料力学性能越好　　　　　　　　　　　　（√）

２.理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度　　　　　　　　（√）

３.在退火状态下２５钢塑性韧性比４５钢好，比Ｔ８更好　　　　（√）

４.调质处理就是淬火+低温回火　　　　　　　　　　　　　　　（×）

５.合碳为２.４％的铁碳合金也会发生共晶反应　　　　　　　　　（√）

６.金属经热变形后也会存在硬工硬化现象　　　　　　　　　　　（×）

７.合金钢回火稳定性比碳素钢好　　　　　　　　　　　　　　　（√）

８.珠光体不仅强度硬度较高，而且还具有一定的塑性　　　　　　（√）

９.莱氏体的平均含碳量为２.１１％　　　　　　　　　　　　　　（×）

１０.马氏体与回火马氏体属同一组织　　　　　　　　　　　　　（×）

三．选择　　（每空１分，共２５分）

１.选取适当的牌号：

优质碳素结构钢（　４５　　　）　　碳素工具钢（　T10　　）　合金调质钢（　40Gr　　）

合金渗碳钢（20GrMnTi　）　　普通碳素结构钢（Q235-A.F　）　灰铸铁（　HT200　　）

球墨铸铁（　　　）

（２０ＣrＭnＴi，４０Ｃr，ＨＴ２００，ＱＴ６００－２，Ｔ１０Ａ，４５　Ｑ２３５－Ａ．Ｆ）

２.为下列材料选材

冷冲压件（　10　　）　重要的轴类（　40Gr　　　）车床床身（　HT200　　　）

重要齿轮（　20GrMnTi　　　）　车刀（　W18Gr4V　　　）

（２０ＣrＭnＴi，　　１０，　　４０Ｃr，　　ＨＴ２００，　Ｗ１８Ｃr４Ｖ）

３.选择下列零件的最终热处理

　　刀具（淬火+低温回火）重要轴类零件（淬火+中温回火）弹性零件（淬火+高温回火）

４.为下列合金选择室温下的平衡组织

　　　Ｗc＝１.２％的铁碳合金（　　Ｐ　　）共析钢（　　Ｐ+ＦeＣⅡ　　）４５钢（　　Ｐ+Ｆ　　）

　５.铁碳合金相图上的共析线（ＰＳＫ　）共晶线（　ＥＣＦ）共晶反应温度（　　１１４８℃　　）

　共析反应温度为（　７２７℃　　）　　

６.灰铸铁中石墨呈（片状　　　）球墨铸铁中石墨呈（球状　　　）可锻铸铁中石墨呈（　团絮状　）

四．问答题　　（共２５分）

１.随着碳含量的增加，碳素钢的组织与性能如何变化？

（１３分）

答：

随碳的增加亚共析钢中的铁素体减少，珠光体增多，而过共析钢中珠光体减少，二次渗碳体增多．由于组织变化导致性能也发生相应的变化，即：

随碳量的增加，钢的塑性，韧性降低，硬化逐渐增大，在Ｗc≤０.９％范围内强度也会提高．但当Ｗc＞０.９％后随碳含量的增加，网状二次渗碳体增多，因而强度反而降低.

２.试述高速钢的成分特点及合金元素的主要作用？

（１２分）

２.答：

高速钢的成分特点有两点，其一：

碳含量高，Ｗc＝０.７％～１.６５％，其二：

是含有大量的合金元素：

Ｗ　Ｃr　Ｍo　Ｖ等，这些合金元素在钢中的主要作用分别是：

Ｃr：

主要提高淬透性，Ｗ　Ｍo两元素主要提高钢的热硬度并细化晶粒，Ｖ：

主要作用是提高钢的硬度和耐磨性，并能一定程度提高热硬性．

金属材料与热处理

一、填空题（30分，每空1分）

1、常见的金属晶体类型有____体心立方______晶格、_____面心立方_____晶格和密排六方晶格三种。

2、金属的整个结晶过程包括_____形核_____、____长大______两个基本过程组成。

3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为____间隙固溶体______与____置换固溶体______两种。

4、工程中常用的特殊性能钢有_____不锈钢____、____耐热钢_____、耐磨钢。

5、常用的常规热处理方法有____回火______、正火和淬火、___退火_______。

6、随着回火加热温度的升高，钢的___强度_______和硬度下降，而____塑性______和韧性提高。

7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为____冷作模具钢______、____热作模具钢______和塑料磨具用钢等。

8、合金按照用途可分为_____合金渗碳体_____、___特殊碳化物_______和特殊性能钢三类。

9、合金常见的相图有_____匀晶相图_____、____共晶相图______、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。

10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属___碳化物_______和金属粘结剂，通过__粉末冶金________工艺生产的一类合金材料。

11、铸铁的力学挺能主要取决于____基体的组织______的组织和石墨的基体、形态、___数量_______以及分布状态。

12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为___灰口铸铁_______、____白口铸铁______和麻口铸铁三类。

13、常用铜合金中，____青铜______是以锌为主加合金元素，__白铜________是以镍为主加合金元素。

14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有__铁素体________和____奥氏体______,属于金属化合物的有___渗碳体_______，属于混合物的有____珠光体______和莱氏体。

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（  C ）

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、

是具有（A）晶格的铁。

A体心立方               B面心立方

C密排六方                        D无规则几何形状

3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？

（ D  ）

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（  C ）。

A结构钢     B合金钢    C渗碳钢       D工具钢

5、合金发生固溶强化的主要原因（ C  ）。

A晶格类型发生了变化B晶粒细化  C晶格发生畸形  D晶界面积发生变化

6、调质处理就是（A）的热处理。

A淬火+高温火   B淬火+中温回火

C淬火+低温回火   D淬火+低温退火

7、零件渗碳后，一般需经过（  A ）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、钢在加热时，判断过热现象的依据是（B）。

A表面氧化  B奥氏体晶界发生氧化或融化  C奥氏体晶粒粗大  D、晶格发生畸形

9、火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火相比（D）。

A效率更高   B淬硬层深度更容易控制   C工艺过程简单  D设备简单 

10、钢的热硬性是指钢在高温下保持（ B ）的能力

A高强度  B高强度和高耐磨性  C高抗氧化性 D高强度和高耐磨性

11、20CrMnTi钢中Ti元素的主要作用是（  A ）

A细化晶粒  B提高淬透性  C强化铁素体D降低结晶温度

12、铅在常温下的变形属：

（  C ）

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、球墨铸铁经（ D ）可获得铁素体基本组织。

A正火   B回火 C等温淬火  D退火

14、为提高灰铸铁的表面硬度和耐磨性，采用（B）热处理效果较好。

A渗碳后淬火+低温回火    B电加热表面淬火    C等温淬火   D正火+表面淬火

15、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（ C  ）温度为界限区分的。

A结晶     B再结晶    C相变         D25℃

三、判断题（20分，每题2分）

1、在相同的回火温度下，合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的强度。

（√）

2、合金钢只有经过热处理，才能显著提高其力学性能。

（√）

3、淬火性好的钢，淬火后硬度一定很高。

（×）

4、钢的晶粒因过热变粗时，就有变脆倾向。

（√）

5、珠光体、索氏体、屈氏体都是片层状的铁素体和渗碳体混合物，所以它们的力学性能相同。

（×）

6、金属化合物晶格类型完全不同于任一组的晶格类型。

（√）

7、碳在奥氏体中的溶解度随温度的提高而减小。

（×）

8、由于锰、硅都是有益元素，适当增加其含量，能提高钢的强度。

（√）

9、65Mn等含碳量大于0.6%的碳素钢适用于制作弹簧。

（√）

10、感应加热表面淬火，淬硬层深度取决于电流频率；频率越低，淬硬层越浅；反之，频率越高，硬层越深。

（×）

四、名词解释（10分，每题2.5分）

1、结晶

答：

金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。

2、加工硬化

答：

结晶就是原子由不规则排列状态（液态）过渡到规则排列状态（固态）的过程。

3、共晶转变

答：

共晶转变是指结晶时由液相中同时结晶出两种不同的固相。

4、淬透性

答：

淬透性是指在规定条件下,钢在淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力。

五、简答题（10分，每题5分）

1、简述回火的目的。

答：

回火的目的是：

（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；

（2）获得所要求的力学性能；（3）稳定尺寸；（4）改善加工性。

2、什么是表面化学如处理？

它有哪几个过程组成？

答：

表面化学热处理：

将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入金属的表面，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。

过程分为：

（1）分解：

介质在一定温度下发生化学分解，产生可渗入元素的活性原子

（2）吸收：

活性原子被工件表面吸收（3）扩散;渗入工件表面层的活性原子，由表面向中心迁移的过程。

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_____固体渗碳_____、_____液体渗碳_____和____气体渗碳______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____片状______、_____棉絮状_____、____球状______和____蠕虫状______。

3、实际金属晶体的缺陷有____空位______、___间隙原子_______、___位错_______。

4、工程中常用的特殊性能钢有____不锈钢_____、____耐热钢_____、__耐磨刚_______。

5、金属的断裂形式有____脆性断裂______和___延性断裂_______两种。

6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为____沸腾钢_____、____镇静钢_____、______连铸坯___和___半镇静钢______。

7、金属元素在钢中形成的碳化物可分为___合金渗碳体______、___特殊碳化物______两类。

8、常见的金属晶体结构有_____体心立方晶格_______、______面心立方晶格______和______密排六方晶格______三种。

9、合金常见的相图有____匀晶相图______、____共晶相图______、___包晶相图_______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___表面硬度_______、___有效淬硬深度_______及_____淬硬区的分布_____。

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（  C ）

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 ）

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？

（ D  ）

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（ C  ）。

   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（ B  ）。

   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（  C ）。

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（ A  ）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（  A ），淬透性（ A  ）。

   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（ B ）

   A容器   B刀具   C轴承   D齿轮

10、钢经表面淬火后将获得：

（ A ）

    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：

（ B  ）

A15％  B1．5％  C0.15％D0.015％

12、铅在常温下的变形属：

（  C）

    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（ D）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（  C ）。

   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（  C ）温度为界限区分的。

    A结晶     B再结晶    C相变         D25℃

三、名词解释（12分，每题3分）

1、加工硬化

答：

金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。

2、结晶

答：

结晶就是原子由不规则排列状态（液态）过渡到规则排列状态（固态）的过程。

3、稀有金属

答：

一般是指那些在地壳中含量少、分布稀散、冶炼方法较复杂或研制使用较晚的一大类有色金属。

4、自然时效

答：

自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。

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。

答：

奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。

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。

答：

Q235-F：

表示普通碳素结构钢，其屈服强度为235MPa，F表示是沸腾钢。

KTZ450-06：

表示珠光体基体的可锻铸铁，其表示最低抗拉强度为450MPa，最小伸长率为6%。

H68：

表示含铜68%的黄铜。

LF5：

表示防锈铝，其序数号为5。

3、轴承钢应满足哪些性能要求？

答：

轴承钢应满足以下性能要求：

（1）高的接触疲劳强度和抗压强度；

（2）高的硬度和耐磨性；

（3）高的弹性极限和一定的冲击韧度；

（4）有一定的抗蚀性。

4、试述耐磨钢的耐磨原理。

答：

耐磨钢工作时，如受到强烈的冲击、压力和摩擦，则表面因塑性变形会产生强烈的加工硬化，而使表面硬度提高到500—面磨损后，新露出的表面又可在冲击与摩擦作用下，获得新的耐磨层。

故这种钢具有很高的抗冲击能力与耐磨性，但在一般机器工作条件下，它并不耐磨。

5、简述回火的目的。

答：

回火的目的是：

（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；

（2）获得所要求的力学性能；

（3）稳定尺寸；

（4）改善加工性。

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。

550HBS，因而获得高的耐磨性，而心部仍保持原来奥氏体所具有的高的塑性与韧性。

当旧表

答：

加工工艺路线为：

下料®锻造®正火®机械粗加工®渗碳+淬火+低温回火®喷丸®磨齿

正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），并使组织细化，均匀；

渗碳后表面含碳量提高，保证淬火后得到高的硬度，提高耐磨性和接触疲劳强度；

喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化，提高抗疲劳能力。

金属材料与热处理试卷2

一、填空题（30分，每空1分）

1、常见的金属晶格类型有_____体心立方晶格______、____面心立方晶格_______和_____密排立方晶格______。

2、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有____强度_______、___硬度________、____塑性_______。

衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有____疲劳强度_______和_____冲击韧性______。

3、常用的回火方法有低温回火、____中温回火_______和___高温回火________。

4、工程中常用的特殊性能钢有_____不锈钢____、____耐热钢_____、___耐磨刚______。

5、根据铝合金成分和工艺特点，可将铝合金分为___变形铝合金________和____铸造铝合金______两大类。

6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为___沸腾钢______、__镇静钢_______、____连铸坯_____和___半镇静钢______。

7、钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。

淬透层通常以工件__表面____到___半马氏体层___的深度来表示。

8、冷塑性变形的内应力，按作用范围，可分为____宏观内应力________、______晶间内应力______、____晶格畸变内应力_______。

9、铸铁中____________碳以石墨形式析出________________的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有____冷却速度_______和_____化学成分______。

10、根据共析钢的“C”曲线，过冷奥氏体在A1温度以下等温转变的组织产物可分为三大类，即_____珠光体______型组织、_____贝氏体______型组织和______马氏体_____型组织等。

二、选择题（30分，每题2分）

1、拉伸试验时．试样拉断前能承受的最大标拉应力称为材料的（B）。

A屈服点B抗拉强度C弹性极限D刚度

2、金属的（B）越好，其锻造性能就越好。

A硬度B塑性C弹性D强度

3、根据金属铝的密度，它属于（C）。

A贵金属B重金属C轻金属D稀有金属

4、位错是一种（A）。

A线缺陷B点缺陷C面缺陷D不确定

5、晶体中原子一定规则排列的空间几何图形称（B）。

A晶粒B晶格C晶界D晶相

6、实际生产中，金属冷却时（C）。

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（A）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、从灰铸铁的牌号可以看出它的（D）指标。

A硬度B韧性C塑性D强度

9、机械制造中，T10钢常用来制造（B）

A容器B刀具C轴承D齿轮

10、钢经表面淬火后将获得：

（A）

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：

（B）

A15％B1．5％C0.15％D0.015％

12、铅在常温下的变形属：

（B）

A冷变形B热变形C弹性变形D既有冷变形也有热变形

13、黄铜、青铜和白铜的分类是根据：

（D）

A合金元素B密度C颜色D主加元素

14、用于制造柴油机曲轴，减速箱齿轮及轧钢机轧辊的铸铁为（B）

A可锻铸铁B球墨铸铁C灰口铸铁D白口铸铁

15、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（B）温度为界限区分的。

A结晶B再结晶C相变D25℃

三、名词解释（12分，每题3分）

1、加工硬化

答：

金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。

2、回复

答：

回复是指冷塑性变形金属在加热温度较低时，金属中的一些点缺陷和位错的迁移，使晶格畸变逐渐降低，内应力逐渐减小的过程。

3、合金

答：

将两种或两种