金属材料与热处理课后习题答案.docx
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金属材料与热处理课后习题答案
第1章金属的结构与结晶
一、填空：
1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。
一般固态金属都属于。
2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。
通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。
3、常见的金属晶格类型有、和三种。
铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。
4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和
等。
晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。
5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。
6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。
冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。
7、与之差称为过冷度。
过冷度的大小与有关，
越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。
8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。
9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。
10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为同素异构转变。
二、判断：
1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。
（）
2、非晶体具有各向同性的特点。
（）
3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。
（）
4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。
（）
5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。
（）
6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。
（）
7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。
（）
8、单晶体具有各向异性的特点。
（）
9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。
（）
10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。
（）
11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。
（）
三、选择
1、α—Fe是具有（）晶格的铁。
A、体心立方B、面心立方C、密排六方
2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为
（）晶格。
A、体心立方B、面心立方C、密排六方
3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。
A、α—FeB、γ—FeC、δ—Fe
4、γ—Fe转变为α—Fe时，纯铁体积会（）。
A、收缩B、膨胀C、不变
四、名词解释
1、晶格与晶包
2、晶粒与晶界
3、单晶体与多晶体
五、简述
1、生产中细化晶粒的常用方法有哪几种？
为什么要细化晶粒？
2、如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸铁晶粒的大小。
（1）金属模浇注与砂型浇注
（2）铸成薄件与铸成厚件
（3）浇注时采用振动与不采用振动
3、写出纯铁的同素异构转变式。
4、画出三种常见金属晶格的晶胞图。
5、为什么单晶体具有各向异性，而多晶体一般情况下不显示出各向异性？
第2章金属材料的性能
一、填空（将正确答案填在横线上。
下同）
1、金属材料的性能一般分为两类，一类是使用性能，它包括、和
等，另一类是工艺性能，它包括、、和等。
2、大小不变或变化很慢的载荷称为载荷，在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为载荷，大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为载荷。
3、变形一般分为变形和变形两种，不能随载荷的去除而消失的变形称为
变形。
4、强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗或的能力。
5、强度的常用衡量指标有和，分别用符号和表示。
6、如果零件工作时所受的应力低于材料的或，则不会产生过量的塑性变形。
7、有一钢试样其横截面积为100mm2，已知钢试样的σs=314Mpa,σb=530Mpa。
拉伸试验时，当受到拉力为时，试样出现屈服现象，当受到拉力为时，试样出现缩颈。
8、断裂前金属材料产生的能力称为塑性。
金属材料的和的数值越大，表示材料的塑性越好。
9、一拉伸试样的原标距长度为50mm，直径为10mm拉断后试样的标准长度为79mm,缩颈处的最小直径为4.9mm，此材料的伸长率为，断面收缩率为。
10、500HBW5/750表示用直径为mm，材料为球形压头，在N压力下，保持s，测得的硬度值为。
11、金属材料抵抗载荷作用而的能力，称为冲击韧性。
12、填出下列力学性能指标的符号：
屈服点，抗拉强度，洛氏硬度C标尺，伸长率，断面收缩率，冲击韧性，疲劳极限。
二、判断（正确打“√”，错误打“×”，下同）
1、弹性变形能随载荷的去除而消失。
（）
2、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。
（）
3、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。
（）
4、洛氏硬度值无单位。
（）
5、做布氏硬度试验时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。
（）
6、材料对小能量多次冲击抗力的大小主要取决于材料的强度和塑性。
（）
7、在实际应用中，维氏硬度值是根据测定压痕对角线长度，再查表得到的。
（）
8、布氏硬度测量法不宜于测量成品及较薄零件。
（）
9、洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的压痕深度得出的。
（）
10、铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造形状复杂的工件。
（）
三、选择（将正确答案填入括号内，下同）
1、拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（）。
A、屈服点B、抗拉强度C、弹性极限
2、做疲劳试验时，试样承受的载荷为（）。
A、静载荷B、冲击载荷C、交变载荷
3、洛氏硬度C标尺所用的压头是（）。
A、淬硬钢球B、金钢石圆锥体C、硬质合金球
4、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（）。
A、塑性B、硬度C、强度
5、用拉伸试验可测定材料的（）性能指标。
A、强度B、硬度C、韧性
四、名词解释
1、内力与应力
2、弹性变形与塑性变形
3、屈服点与残余拉伸应力
4、疲劳极限与抗拉强度
5、铸造性能与锻造性能
五、简述
1、画出低碳钢力—拉伸曲线，并简述拉伸变形的几个具体阶段。
2、什么是塑性？
塑性对材料的使用有何实际意义？
3、什么是工艺性能？
工艺性能包括哪些内容？
4、在表格填写下列材料常用的硬度测量法及硬度值符号。
材料常用硬度测量法硬度值符号
铝合金半成品
一般淬火钢
铸铁
表面氮化层
4、有一根环形链条，用直径为2cm的钢条制造，已知此材料σS=300Mpa，求该链条能承受最大的载荷是多少？
第3章铁碳合金
一、填空
1、合金是一种与或通过熔炼或其他方法结合而成的具有的物质。
2、合金中的成分、结构及性能相同的组成部分称为。
3、根据合金中各组元之间的相互作用不同，合金的组织可分为、和
三种类型。
4、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体可分为和两种。
5、合金组元之间发生而形成的一种具有的物质称为金属化合物。
其性能特点是高，高，大。
6、铁碳合金的基本组织有五种，它们是、、、、。
7、铁碳合金的基本相是、和。
8、在铁碳合金基本组织中属于固溶体的有和，属于金属化合物的是，属于混合物的有和。
9、碳在奥氏体中溶解度随温度的不同而变化，在1148℃时碳的溶解度可达，在727℃时碳的溶解度为。
10、铁碳合金相图是表示在缓慢冷却或加热条件下，不同的铁碳合金的或
随变化的图形。
11、分别填出下列铁碳合金组织的符号：
奥氏体，铁素体，渗碳体，珠光体，高温莱氏体，低温莱氏体。
12、含碳量的铁碳合金称为钢。
根据室温组织不同，钢又分为三类：
钢，其室温组织为和；钢，其室温组织为和；钢，其室温组织为和。
13、铁素体的性能特点是具有良好的和，而和很低。
14、共析钢冷却到S点时，会发生共析转变，从奥氏体中同时析出和的混合物，称为。
15、莱氏体是和的混合物。
当温度低于727℃时，莱氏体中的转变为
，所以室温下的莱氏体是由和组成，又称为。
二、判断
1、固溶体的晶格类型与溶剂的晶格类型相同。
（）
2、金属化合物的晶格类型完全不同于任一组元的晶格类型。
（）
3、金属化合物一般具有复杂的晶体结构。
（）
4、碳在γ—Fe中的溶解度比在α—Fe中的溶解度小。
（）
5、奥氏体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性。
（）
6、渗碳体是铁与碳的混合物。
（）
7、过共晶白口铸铁的室温组织是低温莱氏体加一次渗碳体。
（）
8、碳在奥氏体中的溶解度随温度的升高而减小。
（）
9、渗碳体的性能特点是硬度高、脆性大。
（）
10、奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结果。
（）
11、含碳量为0.15%和0.35%的钢属于亚共析钢，在室温下的组织均由珠光体和铁素体组成，所以它们的力学性能相同。
（）
12、莱氏体的平均含碳量为2.11%。
（）
三、选择
1、组成合金的最基本的独立物质称为（）。
A、相B、组元C、组织
2、金属发生结构改变的温度称为（）。
A、临界点B、凝固点C、过冷度
3、合金固溶强化的主要原因是（）。
A、晶格类型发生了变化B、晶粒细化C、晶格发生了畸变
4、铁素体为（）晶格，奥氏体为（）晶格。
A、面心立方B、体心立方C、密排六方
5、渗碳体的含碳量为（）%。
A、0.77B、2.11C、6.69
6、珠光体的平均含碳量为（）%。
A、0.77B、2.11C、6.69
7、共晶白口铸铁的含碳量为（）%。
A、2.11B、4.3C、6.69
8、铁碳合金共晶转变的温度是（）℃。
A、727B、1148 C、1227
9、含碳量为1.2%的铁碳合金，在室温下的组织为（）。
A、珠光体B、珠光体加铁素体C、珠光体加二次渗碳体
10、铁碳合金相图上的ES线，其代号用（）表示，PSK线用代号（）表示，GS线用代号（）表示。
A、A1B、A3C、Acm
11、铁碳合金相图上的共析线是（）。
A、ECFB、ACDC、PSK
12、从奥氏体中析出的渗碳体称为（），从液体中结晶出的渗碳体称为（）。
A、一次渗碳体B、二次渗碳体C、三次渗碳体
13、将含碳量为1.5%的铁碳合金加热到650℃时，其组织为（），加热到850℃时其组织为（），加热到1100℃时其组织为（）。
A、珠光体B、奥氏体C、珠光体加渗碳体D、奥氏体加渗碳体
14、亚共析钢冷却到GS线时要从奥氏体中析出（）。
A、铁素体B、渗碳体C、珠光体
15、亚共析钢冷却到PSK线时，要发生共析转变，奥氏体转变成（）。
A、珠光体加铁素体B、珠光体C、铁素体
四、名词解释
1、钢与白口铸铁
2、铁素体与奥氏体
3、珠光体与莱氏体
4、共晶转变与共析转变
5、固溶强化与加工硬化
五、简述
1、绘出简化后的Fe—Fe3C相图。
2、根据Fe—Fe3C相图填写下表。
特性点含义温度/℃含碳量/%
A
E
G
C
S
D
特性线含义
ACD
ECF
PSK
AECF
GS
ES
3、简述含碳量为0.6%，1.0%的铁碳合金从液态冷至室温时的组织转变过程，并画出室温组织示意图。
4、根据Fe—Fe3C相图，说明下列现象的原因。
（1）含碳量1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高。
（2）一般要把钢材加热到1000~1250℃高温下进行锻轧加工。
（3）靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好。
5、随着含碳量的增加，钢的组织性能如何变化？
第4章钢的热处理
一、填空
1、钢的热处理是通过钢在固态下的、和，使其获得所需要的
与的一种工艺方法。
2、根据工艺的不同，钢的热处理方法可分为、、、及五种。
3、热处理能使钢的性能发生变化的根本原因是由于铁有。
4、共析钢加热时，珠光体转变为奥氏体的过程是由、和
三个过程组成的。
5、45钢在室温时的组织为，当加热到AC1线时，转变为，温度继续升高，不断转变为，直至AC3线以上，才全部转变成单相的奥氏体组织。
6、T10钢在室温时的组织为当加热到AC1线时转变为，温度继续升高，
逐渐溶解到中，直至Accm线以上，才全部变成单相的奥氏体组织。
7、钢的标准晶粒度分为级，其中级为粗晶粒，级为细晶粒。
8、共析钢的等温转变曲线中，在A1~550℃温度范围内转变产物为、和；在550℃~MS温度范围内，转变产物为和。
9、奥氏体转变为马氏体需很大的过冷度，其冷却速度应大于，而且必须过冷到
温度下。
10、过冷奥氏体转变为马氏体仅仅是改变，而不发生，所以马氏体是
在中的固溶体。
11、马氏体的转变温度范围为，其显微组织同含碳量有关。
含碳量高的马氏体呈
状，含碳量低的马氏体呈状。
12、根据图6-1中实际冷却曲线，填出该材料冷却到室温所获得的组织。
a.b.c.d.
13、常用的退火方法有、和
等。
14、工厂里常用的淬火方法有、、
和等。
15、亚共析钢的淬火加热温度为以上30~50℃，加热后得组织，快速冷却后得组织，过共析钢的淬火加热温度为
以上30~50℃，加热后得组织，快速冷却后得组织。
16、常见的淬火缺陷有、、和等。
17、淬火钢在回火时的组织转变可分为、、、四个阶段。
18、感应加热表面淬火法，按电流频率不同可分为、和三种。
19、化学热处理是通过、和三个基本过程完成的。
20、要求表面具有高的而心部需要足够的的零件应进行表面热处理。
21、根据回火温度的不同，回火可分为、和三类，回火后得到的组织分别是、和。
22、渗碳零件必须采用或材料。
二、判断
1、实际加热时的临界点总是低于相图上的临界点。
（）
2、珠光体向奥氏体转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的。
（）
3、珠光体、索氏体、托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。
（）
4、下贝氏体具有较高的强度、硬度和较好的塑性、韧性。
（）
5、钢在实际加热条件下的临界点分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。
（）
6、钢的晶粒过热而粗化时，就有变脆倾向。
（）
7、索氏体和回火索氏体的性能没有多大区别。
（）
8、在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。
（）
9、由于正火较退火冷却速度快，过冷度大，转变温度较低，获得组织较细，因此同一种钢，正火要比退火的强度和硬度高。
（）
10、钢的最高淬火硬度，主要取决于钢中奥氏体的含碳量。
（）
11、淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。
（）
12、淬火后的钢，回火温度越高，回火后的强度和硬度也越高。
（）
13、钢回火的加热温度在A1以下，因此，回火过程中无组织变化。
（）
14、感应加热表面淬火，淬硬层深度取决于电流频率越低，淬硬层深度越浅；反之，频率越高，淬硬层深度越深。
（）
15、完全退火不适用于高碳钢。
（）
16、同类钢在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好。
（）
17、钢渗氮后无需淬火即有很高的硬度及耐磨性。
（）
三、选择
1、过冷奥氏体是指冷却到（）温度以下，尚未转变的奥氏体。
A、MsB、MfC、A1
2、确定碳钢淬火加热温度的主要依据是（）。
A、C曲线B、Fe-Fe3C相图C、钢的Ms线
3、45钢的正常淬火组织应为（）。
A、马氏体B、马氏体+铁素体C、马氏体+渗碳体
4、下列冷却介质按冷却能力由大至小的次序排列为：
（）＞（）＞（）
A、20℃自来水B、20℃的10%食盐水溶液C、矿物油
5、一般来说，碳素钢淬火应选择（）作冷却介质，合金钢应选择（）作冷却介质。
A、矿物油B、20℃自来水C、20℃的10%食盐水溶液
6、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为（）。
A、淬硬性B、淬透性C、耐磨性
7、调质处理就是（）的热处理。
A、淬火+低温回火B、淬火+中温回火C、淬火+高温回火
8、调质处理后的组织是（）。
A、回火马氏体B、回火索氏体C、回火托氏体
9、钢在加热时，判断过烧现象的依据是（）。
A、表面氧化B、奥氏体晶界化生氧化或熔化C、奥氏体晶粒粗大
10、化学热处理与其它热处理方法的主要区别是（）。
A、加热温度B、组织变化C、改变表面化学成分
11、零件渗碳后一般须经（）处理，才能达到表面硬而耐磨的目的。
A、淬火+低温回火B、正火C、调质
12、用15钢制造的齿轮，要求齿轮表面硬度高而心部具有良好的韧性，应采用（）热处理。
若改用45钢制造这一齿轮，则采用（）热处理。
A、淬火+低温回火B、表面淬火+低温回火C、渗碳+淬火+低温回火
13、为改善20钢的切削加工性能，通常采用（）；为改善T10钢的切削加工性能，通常采用（）处理。
A、完全退火B、球化退火C、低温回火
14、用65Mn钢做弹簧，淬火后应进行（）；用T10A做锯片，淬火后应进行（）。
A、高温回火B、中温回火C、低温回火
15、现有45钢制造的汽车轮毂螺栓，其淬火加热温度应选择（），冷却介质应选择（）。
A、750℃B、840℃C、1000℃D、20℃的10%食盐水溶液D、矿物油
四、名词解释
1、连续冷却转变与等温转变
2、片状珠光体与球状珠光体
3、渗碳与氮化
4、淬透性与淬硬性
5、过冷奥氏体与残余奥氏体
五、简述
1、奥氏体晶粒的大小对钢热处理后的性能有何影响？
2、指出图6—2中各区域的名称及组织。
3、什么是退火？
退火的目的有哪些？
4、有一具有网状渗碳体的T12钢坯，应进行哪些热处理才能达到改善切削加工性能的目的？
试说明热处理后的组织状态。
5、什么是正火？
正火有哪些应用？
6、什么是淬火，淬火的主要目的是什么？
7、将淬火加热温度选择不当的后果填入下表，并说明其原因及正确的加热温度。
钢号淬火加热温度后果原因正确的加热温度
45AC1~AC3
T12Acm
8、什么是回火？
钢淬火后为什么要回火？
9、什么是临界冷却速度？
它与钢的淬透性有何关系？
10、什么是表面淬火？
表面淬火的方法有哪几种？
表面淬火适应于什么钢？
11、用T12钢制造锉刀，工艺路线如下：
锻造—热处理—机加工—热处理—精加工。
试写出各热处理工序的名称及其作用。
第3章碳素钢
1、碳素钢是含碳量小于，而且不含有合金元素的铁碳合金。
2、碳素钢中除铁、碳外，还常有、、、等元素。
其中、是有益元素，
、是有害元素。
3、含碳量小于的钢为低碳钢，含碳量为的钢为中碳钢，含碳量大于的钢为高碳钢。
4、45钢按用途分类属于钢，按质量分类属于钢，按含碳量分类属于钢。
5、T12A钢按用途分类属于钢，按含碳量分类属于钢，按质量分类属于。
二、判断
1、T10钢的含碳量为10%。
（）
2、锰、硅在碳钢中都是有益元素，适当地增加其含碳量，能提高钢的强度。
（）
3、硫是钢中的有益元素，它能使钢的脆性下降。
（）
4、碳素工具钢都是优质或高级优质钢。
（）
5、碳素工具钢的含碳量一般都大于0.7%。
（）
6、铸钢可用于铸造形状复杂而力学性能要求较高的零件。
（）
7、低碳钢的强度、硬度低，但具有良好的塑性、韧性及焊接性能。
（）
8、碳素弹簧钢的含碳量一般在0.6%以下。
（）
三、选择
1、08F钢中的平均含碳量为（）。
A、0.08%B、0.8%C、8%
2、普通、优质和高级优质钢是按钢的（）进行划分的。
A、力学性能的高低B、S、P含量的多少C、Mn、Si含量的多少
3、在下列牌号中属于优质碳素结构钢的有（）。
A、T8AB、08FC、Q235-A.F
4、在下列牌号中属于工具钢的有（）。
A、20B、65MnC、T10A
5、选择制造下列零件的材料：
冷冲压件（）；齿轮（）；小弹簧。
A、08FB、45C、65Mn
6、选择制造下列工具的材料：
錾子（）；锉刀（）；手工锯条（）。
A、T8B、T10C、T12
四、名词解释
1、08F
2、45
3、65Mn
4、T12A
5、ZG340-640
6、Q235-A.F
五、简述
1、硫、磷元素的含量为什么在碳钢中要严格控制，而在易切削钢中又要适当提高？
2、碳素工具钢的含碳量对力学性能有何影响？
如何选用？
第5章合金钢
一、填空
1、合金元素在钢中的主要作用有、、、和
。
2、大多数合金元素溶于奥氏体后，能增加的稳定性，使C曲线的位置，减小了钢的，提高了钢的淬透性。
3、合金钢在回火过程中，由于合金元素的阻碍作用，使不易分解，不易析出，即使析出后也不易，所以在回火过程中钢的硬度下降较慢。
4、合金钢按主要用途分类，可分为、及三大类。
5、按用途不同，合金结构钢又可分为、，机械制造用钢又可分为、、和等。
6、热成型弹簧的最终热处理是，以达到使用要求。
冷成形弹簧钢丝在冷绕成形后只需进行，以消除在冷绕过程中产生的内应力。
7、滚动轴承钢的预备热处理是，最终热处理是。
8、CrWMn钢最突出的优点是，故称为钢。
9、高速钢刀具切削温度达600℃时仍能保持高的和。
10、按工作条件不同，合金模具钢可分为和两种。
11、为提高热作模具钢的导热性和韧性，其含碳量应在范围内。
12、根据腐蚀机理的不同，金属腐蚀可分为腐蚀和腐蚀两种，其中腐蚀的危害性更大。
13、常用的不锈钢有和两种。
14、高锰钢热处理后，其组织呈单一的，故有很好的韧性，若在使用过程中受到强烈的冲击或磨擦，表面将产生，故又有很好的耐磨性。
二、判断
1、除Fe，C外还含有其他元素的钢就是合金钢。
（）
2、大部分合金钢的淬透性都比碳钢好。
（）
3、在相同强度条件下合金钢要比碳钢的回火温度高。
（）
4、在相同回火温度下，合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的硬度。
（）
5、低合金钢是指含碳量低于0.25%的合金钢。
（）
6、3Cr2W8V钢的平均含碳量为0.3%，所以它是合金结构钢。
（）
7、合金渗碳钢都是低碳钢。
（）
8、合金工具钢都是高碳钢。
（）
9、合金钢只有经过热处理，才能显著提高其力学性能。
（）
10、GCr15钢是滚动轴承钢，但又可制造量具、刀具和冷冲模具等。
（）
11、热硬性高的钢必定有较高的回火稳定性。
（）
12、Cr2W8V是不锈钢。
（）
13、不锈钢中含碳量越高，其耐腐蚀性越好。
（）
14、滚动轴承钢是高碳钢。
（）
三、选择
1、GCr15钢的平均含铬量为（）%。
A.0.15B.1.5C.15
2、40MnVB中硼元素的主要作用是（）。
A．强化铁素体B.提高回火稳定性C.提高淬透性
3、20CrMnTi钢中Ti元素的主要作用是（）。
A．细化晶粒B.提高淬透性C.强化铁素体
4、合金渗碳钢渗碳后必须进行（）热处理才能使用。
A．淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.淬火+高温回火
5、38CrMoAl钢是属于合金（）。
A．调质钢
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