工程材料及热处理复习资料.docx

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工程材料及热处理复习资料

工程材料及热处理复习资料

一、名词解释

过冷度、临界变形量、淬透性、晶格、固溶体、铁素体、合金渗碳体、晶胞、巴氏合金、组元、相图、球化退火、晶面、滑移、同素异构（晶）转变、匀晶相图、相、正火、金属化合物、细晶强化、固溶强化、热处理、淬硬性、再结晶、晶内偏析、过冷现象、热硬性、石墨化、点缺陷、退火、变质（孕育）铸铁、奥氏体、面缺陷、回火、结晶、热加工、加工硬化、轴承合金、冷加工、变质剂、面缺陷

二、问答题

1、拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为：

锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工，试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用。

2、与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？

3、元素Si、C、N、Ni、Mn在α-Fe中形成哪几种固溶体?

4、根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因：

（1）在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；

（2）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用60、65、70、75等钢制成）；

（3）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。

（4）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高；

（5）在1100℃，含碳0.4%的钢能进行锻造，含碳4.0%的生铁不能锻造；

（6）钳工锯T8，T10,T12等钢料时比锯10,20钢费力，锯条容易磨钝。

5、为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？

6、W18Cr4V钢的Ac1约为820℃，若以一般工具钢Ac1+30-50℃常规方法来确定淬火加热温度，在最终热处理后能否达到高速切削刃具所要求的性能？

为什么？

W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560℃三次回火，又是为什么？

7、为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？

8、滑动轴承合金的性能和组织有何要求？

9、确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：

（1）ZG310-570铸造齿轮

（2）锻造过热的60钢锻坯；

（3）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；（3分）

（4）具有片状渗碳体的T12钢坯；（3分）

10、已知A（熔点600℃）与B（500℃）在液态无限互溶；在固态300℃时A溶于B的最大溶解度为30%，室温时为10%，但B不溶于A；在300℃时，含40%B的液态合金发生共晶反应。

现要求：

1）作出A-B合金相图；

2）确定80%A合金室温下的相组成物的相对量。

3）确定20%A合金室温下的相组成物的相对量

11、常见的金属晶体结构有哪几种？

α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？

12、在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。

试分析强化原因。

13、将¢5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：

珠光体，索氏体，屈氏体，上贝氏体，下贝氏体，屈氏体+马氏体，马氏体+少量残余奥氏体；在C曲线上描出工艺曲线示意图。

14、已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃、1538℃、327℃、232℃，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在1100℃下的加工、铅和锡在室温（20℃）下的加工各为何种加工？

15、在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？

在生产中如何应用变质处理？

16、示意画出平衡态碳钢的强度随钢的碳质量分数变化曲线，并定性解释该曲线。

17、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？

18、何谓调质钢？

为什么调质钢的含碳量均为中碳？

19、写出碳质量分数为1.2%的碳钢室温时的相组成物和组织组成物，并计算各相组成物和组织组成物的质量分数。

（10分）

20、何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？

他们的力学性能各有何特点？

21、某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（硬度>50HRC），而心部具有良好的韧性（Ak>40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。

试说明：

（1）原45钢各热处理工序的作用；

（2）改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？

（3）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？

22、为什么比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等都必须用合金钢制造？

与碳钢比较，合金钢有何优点？

23、硬质合金有何主要特性？

24、灰口铸铁为什么不进行淬火和回火，而球墨铸铁可以进行这类热处理？

25、普通灰铸铁薄壁处常有一高硬度层，机加工困难，说明原因及消除办法。

26、选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，并且钢材具有足够的淬透性）：

（1）某汽车变速箱齿轮，要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求较高，材料选用20CrMnTi钢；

（2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（HRC50-55），材料选用45钢；

（3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，。

要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA。

27、回火的目的是什么？

常用的回火操作有哪几种？

指出各种回火操作得到的组织、性能。

28、简述Fe-Fe3C相图中二个基本反应：

共晶反应及共析反应，写出反应式，标出含碳量及温度。

29、为了改善碳素工具钢的切削加工性，应采用下面哪种预备热处理？

为什么？

（1）完全退火

（2）球化退火（3）再结晶退火

30、与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？

31、、马氏体组织形态分哪两种？

马氏体的本质是什么？

这两种马氏体的性能特点如何？

为什么高碳马氏体硬而脆？

32、晶体在结晶时，晶核形成种类有哪几种？

什么是变质处理？

33、机床主轴选用45钢制造，其工艺路线一般为：

备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械半精加工→局部淬火（轴颈、锥体）+低温回火→粗磨→花键高频淬火+低温回火→精磨。

请写出其中每一种热处理（四种）后材料的组织及热处理的作用或目的。

34、写出碳质量分数为5.5%的白口铸铁在室温时的相组成物和组织组成物，并计算其相组成物和组织组成物的相对含量。

35、合金结构钢与碳素结构钢相比为什么力学性能较好？

热处理变形小？

36、钨在室温下变形是属于热变形还是冷变形？

其组织和性能会有何种变化？

37、马氏体组织形态分哪两种？

马氏体的本质是什么？

这两种马氏体的性能特点如何？

为什么高碳马氏体硬而脆？

38、某一小齿轮选用20CrMnTi钢制造，其工艺路线一般为：

备料→锻造→正火→机械粗加工→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→磨削加工。

请写出其中每一种热处理后的组织（渗碳后的组织不需写，只需写出其它三种）及作用。

39、写出碳质量分数为0.4%的碳钢在室温时的相组成物和组织组成物，并计算其相组成物和组织组成物的相对含量。

40、与工具钢相比，硬质合金的优点有哪些？

41、在制造长的精密丝杆时，常在半精加工后将其吊挂起来，并用木锤沿全长轻击几遍，再吊挂５～７天，然后再精加工，试解释这样做的目的和原因。

42、写出碳质量分数为4.3%的白口铸铁在共晶反应（1148℃）刚刚完毕时的相组成物，并计算其相组成物的相对含量。

三、填空

1、三种典型的金属晶体结构形式有。

2、常见的金属铸锭组织呈现三层不同外形的晶粒，分别为。

3、金属冷塑性变形时的残余内应力按作用范围可分为三类。

4、钢中常存的杂质元素有。

5、按含碳量的不同，碳钢分为三类。

6、钢的淬火方法有等几种。

7、金属材料表面的腐蚀可分为两类。

8、按碳存在的形式，铸铁可分为等几类。

9、经冷轧后的15钢板要求降低硬度，应采用退火，退火后的组织是。

10、按石墨存在的形态，铸铁可分为等几类。

11、共析碳钢的奥氏体形成过程包括四个连续的阶段。

12、钢的退火方法有等几种。

13、除钴外，所有合金元素都不同程度钢的淬透性，使C曲线移。

14、珠光体类型的组织，根据片间距大小不同，可分为、、。

15、合金中相结构（晶体结构）的基本类型有二种。

16、室温时，铁碳合金中的相结构有二种。

17、金属的晶体缺陷按几何形态特征分为以下三类。

18、金属晶体的结晶过程是不断形成和长大。

19、冷塑性变形金属在加热时，其组织变化可分为三个阶段。

20、铁碳合金相图中的共析反应式是。

21、按含碳量的不同，碳钢分为三类。

22、共析钢奥氏体化后,进行等温转变时,可得到三种等温转变产物。

23、按碳钢的质量等级，碳钢分为三类。

24、淬火缺陷有等几种。

25、感应加热表面淬火根据选用的频率不同分为等几种。

26、、铜合金分为三类。

27、符号

表示。

28、回火种类有等三种。

29、铝合金的强化手段主要是。

30、金属铸造时,细化晶粒的主要途径有、、。

31、从金属学观点看，热加工与冷加工的区别是以为界。

31、根据Fe—Fe3C相图，铁碳二元合金可分为三大类材料。

32、纯金属常见的晶体结构有面心　　　结构，体心　　　结构和密排　　结构。

金属中常见的点缺陷为　　　，线缺陷为　　　，面缺陷为　　；工程实践中，通常采用　　　晶体缺陷数量的方法强化金属

33、石墨为片状的灰口铸铁称为　　铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为　（　铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为　　铸铁。

其中，　　　铸铁的韧性最　　，因而可以锻造。

34、铝合金可分为二大类。

35、铁素体的强度高于纯铁，是由于发生了　　　强化；孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁，是由于发生了　　强化；冷变形钢丝的强度高于退火态钢丝，是由于发生了　　强化。

36、滑动轴承材料的显微组织特征是：

　　粒子分布在软　　　　中，或　　粒子分布在硬　　　　中，前者的承载能力　　于后者。

37、α－Fe、Cr、V属于　晶格；γ－Fe、Al、Cu、Ni、Pb属于　晶格；Mg、Zn属于　晶格。

38、变形铝合金按照其主要性能特点分为等。

四、选择题

1、Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是

A、提高淬透性；B、固溶强化；C、扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区；D、细化晶粒

2、W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行

A、完全退火；B、球化退火；C、去应力退火；D、再结晶退火

3、下列材料中，最适合制造机床床身的是

A、40钢；B、]T12钢；C、HT300；D、KTH300-06

4、只能使晶体产生弹性变形和断裂。

A、正应变B、切应力C、正应力　　　　D、切应变

5、影响马氏体硬度的主要因素是。

A、合金元素的含量B、冷却速度C、冷却方法　D、奥氏体中的含碳量

1、40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是　　　

A、温度过低；B、温度过高；C、钢锭含磷量过高；D、钢锭含硫量过高

6、下列碳钢中，淬透性最高的是　　　

A、20钢；B、40钢；C、T8钢；D、T12钢

7、下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是　　　

A、60Si2Mn；B、5CrNiMo；C、Cr12MoV；D、GCr15

8、Zn、α-Fe、Cu的塑性不同的主要原因是。

A、原子量不同B、晶格类型不同C、强度不同　　　D、颜色不同

9、平衡结晶时，液相的成分沿着变化。

A、固相线B、液相线C、固溶线　　　　D、共晶线

10、同素异构（晶）转变是相变。

A、液态B、固态C、液态或固态　　　　D、气相

11、室温时，铁碳二元合金中的相结构有。

A、奥氏体和渗碳体B、铁素体和渗碳体C、珠光体和铁素体D、莱氏体和渗碳体

12、铁碳二元相图中，碳在γ-Fe中的溶解度曲线是。

A、A1B、A3C、Acm　　　　D、Ac1

13、钢在某一具体加热条件下实际获得的奥氏体晶粒的大小称为奥氏体。

A、起始晶粒度B、本质细晶粒度C、本质粗晶粒度　D、实际晶粒度

14、过冷奥氏体在珠光体转变区域转变时，可得到组织。

A、P、B上、B下B、P、M针、M板、C、P、S、T　　D、P、S、B上

15、在连续冷却曲线中，获得全部马氏体组织的最小冷却速度称为。

A、淬透性B、临界冷却速度C、临界变形量　D、下临界冷却速度

16、影响钢的淬透性的因素是。

A、工件尺寸的大小B、钢的临界冷却速度C、冷却介质的冷却能力

１、从金属学观点来说，冷热加工的分界线是。

A、再结晶温度B、实际加热温度C、室温　　　　D、AC1

17、高速钢经淬火后需进行三次回火的主要原因是　　　　　。

A、消除内应力　B、降低硬度　C、升高硬度　　D、消除大量残余奥氏体

18、为改善碳素工具钢的切削加工性，应选用。

A、完全退火B、球化退火C、再结晶退火D、淬火

五、判断下列说法是否正确，对的打“√”，错的打“×”。

（每题１分，共５分）

1、奥氏体不锈钢和耐磨钢淬火的目的与一般钢淬火目的是相同的。

　　　（）2、实际金属是多晶体，具有亚结构和晶体缺陷。

（）

3、其它条件相同，金属在浇注时采用振动的铸件晶粒比不采用振动的铸件晶粒细。

（）

4、钨在1000℃的变形，是热加工，不会产生加工硬化现象。

（）

5、所有马氏体都硬而脆。

（）

6、纯金属的结晶过程总是在一个恒定温度下进行。

（）

7、共晶成分的合晶结晶时温度不是恒定的。

（）

8、淬硬性越高的钢，淬透性一定越好。

（）

9、球化退火适用的材料是亚共析钢。

（）

10、锡板在常温时受压变形，会产生加工硬化现象。

（）

11、金属的实际结晶温度必定低于理论结晶温度。

（）

12、晶体塑性变形的主要方式是滑移，滑移的实质是位错沿滑移面的运动。

（）

13、铁在200℃的变形，是热加工。

（）

14、过冷奥氏体的冷却速度越快，钢冷却后的硬度越高。

（）

15、本质细晶粒钢加热后实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。

（）

16、淬硬性越高的钢，淬透性一定越好。

（）

17、共晶体是一个相。

（）

18、晶体塑性变形的主要方式是滑移，滑移的实质是位错沿滑移面的运动。

（）

19、常温下金属晶体变形时，晶界处滑移的阻力比晶内小。

（）

20、铅板在室温时受压变形，会产生加工硬化现象。

（）

21、金属铸造时，高温浇注比低温浇注铸件的晶粒粗。

（）

22、实际金属是单晶体，没有亚结构和晶体缺陷。

（）

23、晶体塑性变形的主要方式是滑移，滑移的实质是刚性移动。

（）

24、所有铸铁都可以锻造。

（）

25、常温下金属的晶粒越细小，机械性能越好。

（）

26、钨在500℃的变形，是热加工。

（）

27、共晶成分的合晶结晶时温度是恒定的。

（）

28、回火托氏体和托氏体都是由铁素体和渗碳体两个相构成的组织，因而他们的性能相同。

　　　　　　　　　　　　　　　　　（）

29、铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。

　　　　　（）

30、所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。

　　　　　　（）

31、可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。

　（）

32、一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。

　　（）

三、请写出下列材料牌号的具体名称及符号所表达的含义或写出材料的牌号。

1、ZG200-4002、GCr9

3、W18Cr4V4、0Cr19Ni9

5、YT156、KTH300-06

7、5A05（LF11）8、ZL101（ZAlSi7Mg）

9、H9010、QSn4-3

11、T1212、HT200

13、Y1514、CrWMn

15、ZGMn1316、T8

17、HT35018、Y20

19、Cr12MoV20、QSn4-4-4

21、T722、Q275

23、20CrMnTi24、ZSnSb11Cu6

25、7A04（LC4）26、9Mn2V

27、40Cr28、HT150

29、Q29530、40Mn

31、60Si2Mn32、Cr12

33、QT400-1834、H62

35、GCr1536、YW1　

37、KTZ450-0638、ZG400-600　　

39、Q42040、HT250　　

41、40CrNi　　42、60　　

43、38CrMoAlA　　　　44、Q390　

45、ZL105　　　　46、QT600-3

47、9SiCr48、45

1、合金调质钢2、普通碳素结构钢

3、铸造铝硅合金4、青铜

5、滑动轴承合金6、冷作模具钢

7、滚动轴承钢8、防锈铝

9、超硬铝10、优质碳素结构钢

11、钨钴类硬质合金12、不锈钢

13、耐磨钢14、灰口铸铁

15、易切削钢16、合金渗碳钢

17、黄铜18、球墨铸铁

19、低合金刃具钢20、碳素刃具钢