机械工程材料习题集

复习思考题1

1．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。

e、 s 、 0.2 、 b 、 5 、 、 、akv 、 -1、 600 1×10-5、 700 2/1×105、 500 1×103、KIc、HRC、HV 、HBS、E。

2．低碳钢试样在受到静拉力作用直至拉断时经过怎样的变形过程?

3．某金属材料的拉伸试样l0=100mm，d0=10mm。拉伸到产生0.2％塑性变形时作用力(载荷)F0.2=6.5×103N；Fb=8．5×103N。拉断后标距长为ll=120mm，断口处最小直径为dl=6.4mm，试求该材料的 0.2、 b。

4．钢的刚度为20.7×104MPa，铝的刚度为6.9×104MPa。问直径为2.5mm，长12cm的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少?

5．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少?

6．试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。

7．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题?

8．指出下列硬度值表示方法上的错误。12HRC～15HRC、800HBS、58HRC～62HRC、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。

9．根据GB700—88《碳素结构钢》的规定牌号为Q235的钢 b≥235MPa、 5≥26％。现对进厂的一批Q235钢材采用d0=10mm 的标准短试样进行拉伸试验，测得的试验数据是Fs=20KN，断后标距长lk=65mm。．试问这批钢材合格否?

10．在图样上，为什么只用硬度来表示对机件的力学性能要求?

11．判断下列说法是否正确，并说出理由。

(1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。(2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。(3)材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。

(4)伸长率的测值与试样长短有关， 5> 10(5)冲击韧度与试验温度无关。(6)同一材料的 -1，一般都小于 s。(7)较低表面粗糙度值，会使材料的 -1值降低。(8)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。(9)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。

复习思考题2

1．解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、晶界、亚晶粒、亚晶界、晶面、晶向、晶格参数、合金、相、显微组织、固溶体、金属化合物、固溶强化、第二相弥散强化、组元。

2．在面心立方晶格中原子排列最密的晶面是(111)，原子排列最密的晶向是[110]；体心立方晶格中原子排列最密的晶面是(110)；原子排列最密的晶向是[111]，试画出。

3．金属的常见晶格有哪三种?说出名称并画图示之。

4．为什么单晶体有各向异性，．而多晶体的金属通常没有各向异性?

5．什么叫晶体缺陷?晶体中可能有哪些晶体缺陷?它们的存在有何实际意义?

6．固态合金中固溶体相有哪两种?化合物相有哪三种?它们的力学性能有何特点?

7．固溶体的溶解度取决于哪些因素?

8．间隙相、复杂结构的间隙化合物、间隙固溶体三者之间主要区别是什么?

复习思考题3

1．概念：过冷现象、过冷度、平衡状态、合金系、相图、相组成物、组织组成物、匀晶转变、共晶转变、包晶转变、细晶强化、枝晶偏析、体积质量偏析、包晶偏析、柱状晶、等轴晶、变质处理。

2．什么是杠杆定律?有什么用途?

3．金属结晶的动力学条件和热力学条件是什么?

4．铸锭是否一定要有三种晶区?柱状晶的长大如何抑制?

5．合金结晶中可能出现的三种偏析应如何控制使之尽量减小?

6．将本书图3-lOPb-Sn合金相图改画成按组织组成物填写。

7．若Pb—Sn合金相图中C、F、E、G、D点的合金成分分别是WSn等于2％、19％、61％、97％和99％。问在下列温度(t)时，WSn=30％的合金显微组织中有哪些相组成物和组织组成物?它们的相对质量百分数是否可用杠杆定律计算?是多少? (1)f=3000C；(2)刚冷到1830C共晶转变尚没开始；(3)在1830C共晶转变正在进行中；(4)共晶转变刚完，温度仍在1830C时；

(5)冷却到室温时(200C)。

8．固溶体合金和共晶合金其力学性能和工艺性能各有什么特点?

9．纯金属结晶与合金结晶有什么异同?

10．为什么共晶线下所对应的各种非共晶成分的合金也能在共晶温度发生部分共晶转变呢?

复习思考题4

1．纯铝、 -Fe、纯锌三种金属哪种金属易产生塑性变形?为什么?

2．纯铝单晶体的滑移系为(111)与[011]，纯铝单晶体的 c=2．4×105Pa，若外力方向为[001]，试求纯铝单晶体的在[001]晶向上的σs。

3．晶体塑性变形的基本方式是什么?实际金属塑性变形与单晶体塑性变形有什么异同?

4．什么是加工硬化?加工硬化在工业生产中有何利弊?

5．什么是冷变形金属的纤维组织?与流线有何区别? ’

6．什么是残余内应力?各类残余内应力是怎么产生的?对金属材料有什么影响？

7．什么是回复?回复对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处?

8．什么是再结晶?再结晶对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处?

9．热变形加工与冷变形加工是依据什么来区分?两种变形加工各有什么优缺点?

10．有四个外形完全相同的齿轮，所用材质也都是wc=0.45％的优质碳素钢。但是制作方法不同，它们分别是：(1)直接铸出毛坯。然后切削加工成形。(2)从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成型。(3)从热轧圆钢上取料，然后切削加工成型。(4)从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成型。请你分析一下，哪个齿轮使用效果应该最好?哪个应该最差?

11．有一块铝板被子弹击穿了一个孔。若将此铝板进行正确的再结晶退火后，弹孔周围的晶粒可能有什么样的变化?并说明理由。

复习思考题5

1．什么是同素异晶转变、共析转变?

2．解释下列名词，并指出它们在组织形态上的特征和力学性能上的特点：

铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、高温莱氏体、低温莱氏体、魏氏体。

3．默画Fe—Fe3C相图，并按组织组成物填写各个相区。指出A、J、C、D、G、S、E、P、Q九个点及Al、A3、Acm、ECF、HJB五条线的含义。

4．试分析45钢、T8钢、T12钢在极缓慢的冷却过程中相变的过程。并示意地画出它们在室温时的显微组织。

5．根据Fe—Fe3C相图并通过必要的计算回答下面的问题。

(1)65钢在室温时相组成物和组织组成物各是什么?其相对质量百分数各是多少?

(2)T8(按共析钢对待)在室温时相组成物和组织组成物各是什么?质量百分数各是多少?

(3)T12钢的相组成物和组织组成物各是什么?各占多大比例?

6．某碳素钢钢号不清，经金相检查其显微组织是F+P。其中P所占比例约为20％。你可否据此判定出它的钢号是什么? 7．钢中常存杂质指的是什么?它们对钢有什么影响?

8．指出钢号为20、45、65Mn、Q235-AF、T12、T10A、ZG270—500的碳素钢各属哪类钢?钢号中的数字和符号的含义是什么?各适于做什么用(各举一例)?

9．热轧空冷状态的碳素钢随WC增加，其力学性能有什么变化?为什么?

10．指出一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、先共晶渗碳体、共晶渗碳体、先共析渗碳体、共析渗碳体、网状渗碳体它们之间有何异同?

11．根据已学到的知识解释下列现象。

(1)螺钉、螺母等标准件常用低碳钢制造。(2)室温时平衡状态下T10比T12抗拉强度高，但硬度却低。(3)捆绑用的镀锌钢丝常用低碳钢丝，而起重用的钢丝绳和绕制弹簧所用钢丝却是．65Mn或65。(4)锉刀常用T12制造，而钳工钢锯条常用T10制造。(5)钢锭在正常热轧温度下轧制有时开裂。(6)钢适于各种变形加工成形，不易铸造成形。(7)钢在锻造时始锻温度选10000C～12500C，停锻选8000C左右。

12．Fe—Fe3C相图在选材、热处理、锻造、铸造等方面有什么用途?

复习思考题6

1．常用的热处理工艺有哪些?简述热处理在机械制造中的作用。

2．影响奥氏体晶粒大小的因素有哪些?

3．共析钢的等温转变曲线与连续转变曲线有什么差别?

4．珠光体、索氏体、托氏体组织有什么区别?．

5．上贝氏体和下贝氏体比较，哪一种力学性能好?

6．板条马氏体和片状马氏体在组织与力学性能方面有什么不同?

7．共析钢加热到奥氏体状态后，以不同的速度连续冷却，都得不到下贝氏体，试用c曲线说明，怎样才可得到下贝氏体。8．20、45、65、T8、T10、T12钢的淬火加热温度怎样确定?

9．分析以下几种说法是否正确：

(1)马氏体硬而脆。(2)过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高。(3)钢中合金元素的含量越高，淬火后的硬度也越高。(4)本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。(5)同一钢材在相同加热条件下，总是水淬比油淬的淬透性好；小件比大件淬透性好。

10.现有20钢齿轮和45钢齿轮两种，齿轮表面硬度要求52HRC～55HRC，问采用何种热处理可满足上述要求。比较它们在热处理后的组织与力学性能的差别。

11.用热处理基本工艺曲线形式表示均匀化退火、完全退火、球化退火、淬火、回火等工艺。

12．说明下列零件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织和硬度：

(1)45钢小轴(要求有较好的综合力学性能)。(2)60钢弹簧。(3)T12钢锉刀。

13.用20钢制造的 20mm的小轴，经930oC，5小时渗碳后，表面碳的质量分数增加至1.2％分析经下列热处理后表面及心部的组织：

(1)渗碳后缓冷到室温。(2)渗碳后直接淬火，然后低温回火。(3)渗碳后预冷到820℃，保温后淬火，低温回火。(4)渗碳后缓冷到室温，再加热到880oC后淬火，低温回火。(5)渗碳后缓冷到室温，再加热到780 oC后淬火，低温回火。

14．简述目前常用的钢铁表面处理技术，并说明其应用范围。

复习思考题7

1．合金钢和碳素钢相比，具有哪些特点?

2．在合金钢中，常加入的合金元素有哪些?非碳化物形成合金元素有哪些?碳化物形成合金元素有哪些?扩大γ相的合金元素有哪些?缩小γ相区的合金元素有哪些?

3．合金元素对淬火钢的回火转变有何影响?

4．为什么合金钢的淬透性比碳素钢高?试比较20CrMnTi与T10钢的淬透性和淬硬性。

5．为什么同样碳含量的合金钢比碳素钢奥氏体化加热温度高?

6．有一根φ30mm的轴，受中等的交变载荷作用，要求零件表面耐磨，心部具有较高的强度和韧性，供选择的材料有16Mn、20Cr、45钢、T8钢和Crl2钢。要求：1)选择合适的材料；2)编制简明的热处理工艺路线；3)指出最终组织。

7.W18Cr4V钢淬火温度为什么要选1275oC±5oC?淬火后为什么要经过三次560oC回火?回火后的组织是什么，回火后的组织与淬火组织有什么区别?能否用一次长时间回火代替三次回火?

8．为什么轴承钢要具有较高的碳含量?在淬火后为什么需要冷处理?

9．如何提高钢的耐蚀性，不锈钢的成分有何特点?

10．ZGMl3—4钢为什么具有优良的耐磨性和良好的韧性?

11．在工厂中经常切削铸铁件和碳素钢件，请问何种材料硬质合金刀片适合切削铸铁。

12．说明下列钢号属于何种钢?数字的含意是什么?主要用途?

T8、16Mn、20CrMnTi、ZGMnl3—2、40Cr、GCrl5、60Si2Mn、W18Cr4V、1Crl8Ni9Ti、1Crl3、Crl2MoV、12CrMoV、5CrMnMo、38CrMoAl、9CrSi、Crl2、3Cr2W8、4Cr5W2VSi、15CrMo、60钢、CrWMn、W6M05Cr4V2。

复习思考题8

1．试总结铸铁石墨化的条件和过程。

2．试述各类铸铁性能及用途。与钢比较优缺点各是什么?

3．为什么球墨铸铁可以代替钢制造某些零件呢?

4．合金铸铁的突出特性是什么?

5．识别下列铸铁牌号：HTl50、HT300、KTH300—06、KTZ450—06、KTB380—12、QT400—18、QT600—03、RuT260、MQTMn6。

6．铸铁的力学性能取决于什么?

7．灰铸铁为什么不进行整体淬火处理?

复习思考题9

1．根据二元铝合金一般相图，说明铝合金是如何分类的?

2．形变铝合金分哪几类?主要性能特点是什么?并简述铝合金强化的热处理方法。

3．铜合金分哪几类?举例说明黄铜的代号、化学成分、力学性能及用途。

4．钛合金分哪几类?简述钛合金的热处理。

5．滑动轴承合金必须具备哪些特性?常用滑动轴承合金有哪些?

6．指出下列合金的名称、化学成分、主要特性及用途。

LF21 LFII ZLl02 ZL401 LD5 H68 HPb59—1 HSi80—3 ZCuZn40Mn2 QAll9—2 ZCuSnlOPl ZSnSbl2PblOCu4 TA7

复习思考题10

1．什么是热塑性塑料?什么是热固性塑料?试举例说明。

2．塑料王、电木、电玉、有机玻璃、玻璃钢是指什么材料?有何用途?

3．与金属材料比较，高分子材料的优缺点是什么?

4．塑料是由什么组成的?各起什么作用?

5．橡胶为什么具有高弹性?

6．陶瓷材料的优点是什么?简述其原因。、

7．为什么复合材料的疲劳性能好?

复习思考题11

1．什么是零件的失效?常见的失效方式有哪些?

2．选择零件材料应遵循什么原则?

3．在选择材料力学性能数据时应注意哪些?

4．为什么在蜗杆传动中，蜗杆需采用低碳钢或中碳钢制造，而蜗轮则采用较软的青铜(如QSn—0.2)制造?

5．试根据下列使用条件和对性能的要求指出应选用的材料和热处理：

(1)不需润滑的低速无冲击齿轮。(2)受中等载荷( b≥400MPa)、在蒸汽及海水腐蚀条件下工作的齿轮。(3)受中等载荷( b≥500MPa)、高速受冲击，模数小于5mm的机床齿轮。(4)坐标镗床主轴，要求表面硬度≥850HV心部硬度为260HBS～280HBS，在滑动轴承内工作，精度要求极高。

6．分析汽车上所用零件材料。说明哪些是用碳素钢、合金钢、铸铁和有色金属制成，各举出两种零件名称，它们都采用何种热处理方法?

习题1

一、名词解释: 滑移、孪生、加工硬化、滑移系、形变织构、回复、再结晶、二次再结晶、热加工

二、填空题

1．常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（）和（）两种。

2．与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（）和（）。

3．在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（）来划分的．因此Cu（熔点为1084℃）在室温下变形加工称为（）加工，Sn（熔点为232℃）在室温的变形加工称为（）加工。

4．再结晶温度是指（），其数值与熔点间的大致关系为（）。

5．再结晶后晶粒度的大小取决于（）、（）、和（）。

6．a－Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为（）和（），滑够系为（）个。

7．强化金属材料的基本方法有（）、（）、（）和（）。

8．冷变形后的金属进行加热，当温度不太高时，金属内部的晶格畸变程度（），内应力（），这个阶段称为（）。当加热到较高温度，晶粒内部晶格畸变（），金属的位错密度（），使变形的晶粒逐步变成（等轴晶粒），这一过程称为（）。

三、简答题

1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？

2．什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。

3．用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施？为什么？

4．已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在1000℃、铁在800℃、铜在600℃时的加工变形是处于什么加工状态。5．用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想？为什么？

（1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。（2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。（3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。

6．说明下列现象产生的原因。

（1）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向。（2）晶界处滑落的阻力最大。（3）Zn（密排六方）、a一Fe、Cu的塑性不同。

7．简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。

8．在图2－10中的晶面、晶向中，哪些是滑移面，哪单是滑移方向？就图中情况能否构成滑移系？

四、判断题

1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。（）

2．因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。（）

3．金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。（）

4．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（）

5．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（）

6．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（）

7．热加工过程，实行上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（）

8．孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得多。（）

五、选择填空

1．体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的（）

（a）滑移系数不同(b)滑移方向数不同（c）滑移面数不同（d）滑移面和滑移方向的指数不同

2．随冷塑性变形量增加，金属的（）。

（a）强度下降，塑性提高(b) 强度和塑性都下降（c）强度和塑性都提高（d）强度提高，塑性下降

3．冷变形金属再结晶后，则（）。，

（a）形成等轴晶，强度增大(b)形成柱状晶，塑性下降（c）形成柱状晶，强度升高(d)形成等轴晶，塑性升高

4．能使单晶体产生塑性变形的应力为（）。

（a）正应力（b）切应力（c）复合应力

5．变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的

晶型是（）。

（a）与变形前的金属相同（b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型

6．再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（）改变。

（a）温度（b）晶体结构（c）应力状态。

7．冷热加工的区别在于加工后是否留下（）。

（a）加工硬化（b）晶格改变性（c）纤维组织

8．钢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（）

（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）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有（d）铁和铜的再结晶温度不同

习题2

一、名词解释

淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、Ｃ曲线

二、填空

1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（）℃保温（）小时后测定的奥氏体晶粒大小。

2．共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于温度将形成（），为（）与（）的机械混合物，其典型形态为（）或（）。

3．中马氏体是碳在α—Fe中的过饱和（），具有（）点阵。

4．于过冷奥氏体等温转变图通常呈（），所以又称（），亦称为（）。

5．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（）。

6．中温回火主要用于处理（）。。因火后得到（）。

7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（）、（）和（）三种。

8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（），其中低温（）的硬度提高不多，故又称为（）。

三、简答

1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？

提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。

2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力

3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。

4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索

氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。

5．T12钢加热到770℃后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。

6．用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。

提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。

四、判断正误并改正

1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。

2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。

3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。

4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。

5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。

６．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”

8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。

五、选择填空

1．根据Ｆe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（）或（）加（）或（）加（）。

(a)珠光体(b)渗碳体（c）铁素体（d）马氏体

2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在800~1500?之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（）。

（a）超细珠光体(b)索氏体（c）屈氏体（d）马氏体

3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（）、（）和（）

三大类。

（a重结晶、再结晶、去应力退火（b）扩散、球化法应力退火c再结晶、完全、去应力退火（d）去氢、扩散、重结晶退火4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（），淬火后的组织为均匀的马氏体。

(a)Ac1+30~50℃(b) Acm+30~50℃(c) Ac3+30~50℃(d) A0+30~50℃

5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时

转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。

(a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化

6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（）等热处理技术是当代发展起来的具有广泛应用前景的新技术。（a）表面淬火（b）复合热处理（c）化学热处理（d）表面热处理

习题3

一、名词解释：

１、调质处理：２、淬透性：３、马氏体：４、共析反应：５、过冷Ａ体：６、加工强化：7、热处理：８、表面淬火：二、作图题：

１、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度℃lgt

2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明淬火加热温度和A1,A2,Acm线、符号

三、下面材料所属类别和应用实例

材料样号类别典型热处理工艺使用状态下组织应用举例

Q235A

Gcr15

45

T12

20CrMnTi

60Si2Mn

16Mn

9SiCr

5CrMnMo

1Cr18Ni9

四、车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工

指出：1、本轴应用的材料：2、正火和调质的目的和大致热处理工艺3、表面淬火目的4、低温回火目的及工艺

5、轴颈表面组织和其余地方组织

习题4

简答题

１．钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些有益和有害的影响？

２．为什么比较重要的大截面的结构零件都必需用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优点？

３．合金钢中经常加入的合金元素有哪些？怎样分类？

４．为什么碳钢在室温下不存在单一奥氏体或单一铁素体组织，而合金钢中有可能存在这类组织？

５．合金元素对回火转变有何影响？

６．试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。

７．为什么说得到马氏体随后回火处理是钢中最经济而又最有效的强韧化方法？

８．什么是钢的回火脆性？下列几种钢中，哪类钢的回火脆性严重，如何避免？45 40Cr 35SiMn 40CrNiMo

９．从资源情况分析我国合金结构钢的合金化方案的特点。

１０．为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？

１１．试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

１２．为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？弹簧淬火后为什么要进行中温回火？为了提高弹簧的使用寿命，在热处理后应采用什么有效措施？

１３．轴承钢为什么要用铬钢？为什么对钢中的非金属夹杂物限制特别严格？

１４．解释下列现象

（１）比碳钢高；（２）含碳量相同时，含炭化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；（３）含碳量≥0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.0%,含铬12%的在相同含碳量下，除了镍、锰的合金钢外，大多数合金钢的热处理温度都钢属于莱氏体钢；（４）高速钢经热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织；（５）在相同含碳量下，合金钢的淬火变形和开裂现象不易产生；（６）调质钢在回火后需快冷至室温；（７）高速钢需高温淬火和多次回火。

１５．W18Cr4V钢的Ac1为820℃,若以一般工具钢Ac1＋30~50℃的常规方法来确定其淬火温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能，为什么？其实际淬火温度是多少？W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560℃三次回火，这又是为什么？

１６．直径为25mm的40CrNiMo棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。

１７．某厂的冷冲模原用W18Cr4V钢制造，在使用时经常发生崩刃、掉渣等现象，冲模寿命很短；后改用W6Mo5Cr4V2钢制造，热处理时采用抵温淬火（1150℃），冲模寿命大大提高。试分析其原因。

１８一些中、小工厂在用Cr12型钢制造冷作模具时，往往是用原钢料直接进行机械加工或稍加改锻后进行机械加工，热处理后送交使用，经这种加工的模具寿命一般都比较短。改进的措施是将毛坯进行充分地锻造，这样的模具使用寿命有明显提高。这是什么原因？

１９．不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？

２０．试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用

２１．试分析合金元素Cr在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr13、1Cr18Ni9Ti等钢中的作用

２２．试就下列四个钢号：20CrMnTi、65、T8、40Cr讨论下列问题：

（１）在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；（２）各种钢的用途，热处理工艺，最终的组织。２３．硬质合金有何特点？指出硬质合金YG8、YT15的类别、成分和用途。

２４．要制造机床主轴、拖拉机后桥齿轮、铰刀、汽车板簧等。拟选择合适的钢种，并提出热处理工艺。其最后组织是什么？性能如何？

２５．某工厂生产一种柴油机的凸轮，其表面要求具有高硬度（>HRC50）,而零件心部要求具有良好的韧性（ak50>j/c㎡），本来是采用45钢经调质处理后再在凸轮表面上进行高频淬火，最后进行低温回火。现因工厂库存的45钢已用完，只剩下15号钢，试说明以下几个问题。

（１）原用45钢各热处理工序的目的。（２）该用15钢后，仍按45钢的上述工艺路线进行处理，能否满足性能要求？为

什么？改用15钢后，应采用怎样的热处理工艺才能满足上述性能要求？为什么？

习题5

一、名词解释

石墨化、孕育（变质）处理、球化退火、可锻化退火、石墨化退火

二、填空题

1. 白口铸铁中碳的主要以（）的形式存在，灰口铸铁中碳主要以（）的形式存在。

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（）、（）、（）和（）

3. 铸铁的基体有（）、（）和（）三种。

4. QT500—05牌号中，QT表示（），数字500表示（），数字05表示（）。

5. HT250是（）铸铁，250表示（）

6. 促进石墨化的元素有（），阻碍石墨化的元素有（）

7. 铸铁的石墨化过程分为三个阶段，分别为（）、（）和（）。

8. 可锻铸铁铸件的生产方法是先（），然后再进行（）。

9. 球墨铸铁采用（）作球化剂。

三、判断题

1. 石墨化是指铸铁中碳原子析出形成石墨的过程。（）

2. 可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。（）

3. 热处理可以改变铸铁中的石墨形态。（）

4. 球墨铸铁可通过热处理来提高其机械性能。（）

5. 采用整体淬火的热处理方法，可以显著提高灰铸铁的机械性能。（）

6. 采用热处理方法，可以使灰铸铁中的片状石墨细化，从而提高其机械性能。（）

7. 铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其机械性能。（）

8. 灰铸铁的减震性能比钢好。（）

四、选择填空

1. 铸铁石墨化的几个阶段完全进行，其显微组织为（）

（a）F+G （b）F+P+G （c）P+G

2. 铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行，第三阶段部分进行，其显微组织为（）

（a）F+G （b）P+G （c）F+P+G

3. 铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行，第三阶段未进行，其显微组织为（）

（a）F+P+G （b）P+G （c）F+G

4. 提高灰口铸铁的耐磨性应采用（）

（a）整体淬火（b）渗碳处理（c）表面淬火

5. 机架和机床床身应用（）

（a）白口铸铁（b）灰口铸铁（c）麻口铸铁

五、综合分析题

１．试总结铸铁石墨化发生的条件和过程

２．试述石墨形态对铸铁性能的影响。

３．白口铸铁、灰口铸铁和碳钢，这三者在成分、组织和性能有何主要区别？

４．为什么一般机器的支架、机床的床身用灰口铸铁铸造？

５．出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防止和改善？

（１）灰口铸铁磨床床身铸造以后就进行切削，在切削加工后发生不允许的变形。

（２）灰口铸铁薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。

６．指出下列铸铁的类别、用途及性能的主要指标：

（１）HT150,HT400;（２）KT350-10,KTZ700-2;（３）QT420-10,MQT1200-1。

习题6

一、名词解释

固溶处理、时效硬化、回归、黄铜、锡青铜

二、填空题

1．铝合金按其成分及生产工艺特点，可分为（）和（）。

2．变形铝合金按热处理性质可分为（）铝合金和（）铝合金两类。

3．铝合金的时效方法可分为（）和（）两种。

4．铜合金按其合金化系列可分为（）、（）和（）三类。

5．变形铝合金的热处理方法有（）、（）、（）。

6．铸造铝合金，按成分可分为（）系、（）系、（）系和（）系四类。

7．H62是（）的一个牌号，其中62是指含（）量为（）。

8．QSn10是（）的一个牌号，其中10是指（）.

9．含锡青铜常称为锡青铜，不含锡的青铜，又分（）、（）、（）、（）。

10．L Y11是（）的一个牌号，其成分为（）合金系，可制造（）。

11．LC6是（）的一个牌号，其成分为（）合金系，可制造（）。．

12．黄铜低温退火的目的是（）。

13．钛有两种同索异构体，在882.5℃以下为（），在882.5℃以上为（）。

14．钛合金根据其退火状态下组织可分（）、（）和（）三类。

三、问答题

1．有色金属及其合金的强化方法与钢的强化方法有何不同？

2．试述铝合金的合金化原则。为什么Si、Cu、Mg、Mn等元素作为铝合金的主加元素?

而Ti、B、RE等作为辅加元素？

3．铝合金性能上有何特点？为什么在工业上能得到广泛的应用？

4．铸造铝合金（如AL-Si合金）为何要进行变质处理？

5．如果铝合金的晶粒粗大，能否用重新加热的方法细化？

6．铜合金的性能有何特点？在工业上的主要用途。

7．锡青铜属于什么合金？为什么工业用锡青铜的含锡量一般不超过14％？

8．为什么含锌量较多的黄铜，经冷加工后不适宜在潮湿的大气、海水及含有氨的环境下使用？用什么方法改善其抗蚀性？9．说出下列材料的类别，各举一个应用实例：L Y12ZASiI12H62ZSnSb11Cu6Qbe2

例如：LF11，防锈铝合金，可制造油箱。

10轴承合金在性能上有何要求？在组织上有何特点？

四、判断题

1．LI比L5的纯度差。（）

2．TI比T5的纯度高。（）

3．LF5、L Y12、LD5都是形变铝合金。（）

4．LD2和LD4铝合金具有优良的锻造性。（）

5单相黄铜比双相黄铜的塑性和强度都高。（）

6．制造飞机起落架和大梁等承载零件，可选用防锈铝。（）

7．铸造铝合金的铸造性好，但塑性较差，不宜进行压力加工。（）

8．铜和铝及其合金均可以利用固态相变来提高强度和硬度。（）

9．轴承合金是制造轴承内外圈套和滚动体的材料。（）

10．油于滑动轴承的轴瓦、内衬在工作中承受磨损，故要求有特高的硬度和耐磨性。（）

五、选择填空

1．下述几种变形铝合金系中属于超硬铝合金的是（）

(a)AL-Mn和AL-Mg (b)AL-Cu-Mg (c)A—Cu—Mg一Zn (d)AL-Mg-Si-Cu

2．下述几种变形铝合金系中属于锻造铝合金的是（）

(a)AL-Mn和AL-Mg (b)AL-Cu-Mg (c)A—Cu—Mg一Zn (d)AL-Mg-Si-Cu

3．把经淬火时效的铝合金龙速加热到200℃～300℃或略高一些的温度，保温（2~3min），在清水中冷却，使其恢复到淬火状态，这种工艺叫做（）。

（a）低温回火（b）再结晶退火（c）回归处理(d)稳定化处理

4．铝合金（AI—Cu）的时效过程为（）。

（a）富溶质原子区→θ→θ′→θ″（b）富溶质原子区θ″→θ′→θ

（c）θ→θ′→θ″富溶质原子区（d）富溶质原子区θ″→θ′→θ

5．硬铝淬火时效后的强度、硬度和塑性与刚淬火后的相比（）。

（a）强度、硬度提高，塑性降低b强度、硬度降低，塑性提高（c）强度、硬度和塑性均提高（d）强度、硬度和塑性均降低6．将冷变形加工后的黄铜加热到250~300℃保温l～3h后空冷，这种处理叫做（）。

(a)防季裂退火（b）再结晶退火(c)高温回火(d)稳定化回火

7．HMn58－2是（）的牌号，它表示含（）量为58％。而含（）量为２％。；

(a)普通黄铜(b)特殊黄铜(c)无锡青铜(d)Mn (e)Cu (f)Zn

8．在青铜中方用淬火口火方法进行强化的铜合金是( ).

（a）陂青铜（b）铝青铜（c）锡青铜

9．对于α＋β两相钛合金，可采用下述热处理方法强化（）。

（a）再结晶退火(b)淬火回火(c)淬火时效（d）上述方法都不能强化

10．可热处理强化的变形铝合金，淬火后在室温放置一段时间，则其力学性能会发生的

变化是（）。

（a）强度和硬度显著下降，塑性提高(b)硬度和强度明显提高，但塑性下降

（c）强度、硬度和塑性都有明显提高(d)硬度和强度明显提高，但塑性下降

习题7

一、名词解释

失效、固溶强化、形变强化、复合强化、形变热处理、复相热处理

二、填空

1．零件失效的三种基本类型是（）、（）和（）。

2．断裂失效包括（）、（）、（）失效。

3．失效分析的残骸分析法是以（）、（）方法分析失效机理。而失效树分析法是

安全系统工程分析法，是一种（）的分析方法。

4．工程材料的强化方式（）、（）、（）、（）、（）、（）等六种。

5．材料的韧化途径有（）、（）、（）、（）、（）和（）等。、“。－

6．用热轧Q235钢经调质处理制造的螺栓，在使用过程中发生断裂，其原因是（）。

三、简答题

1．为了减少零件的变形与开裂，一般应采用何种措施？

2．试用一个失效案例来制定失效分析的实施步骤。

3．举例说明以失效抗力指标为主线的失效分析思路，同时以失效树分析法表示出来。

4．尺寸为Φ30 X250mm的轴，用30钢制造，经高频表面淬火（水冷）和低温回火，要求摩擦部分表面硬度达HRC50-55，但使用过程中摩擦部分严重磨损。

试分析失效原因，并提出解决问题的办法。

5．图2-12为W18Cr4V钢制螺母冲头，材料和热处理都无问

题但使用中从A处断裂，试分析原因，并提出改进意见。

6．一从动齿轮，用20CrMnTi钢制造，使用一段时间后严重磨图2一二二

损、齿已磨光，如图2-13所示。纵齿轮A、B、C三点取样进行化螺母冲头

学、金相和硬度分析，结果如下:

A点碳含量1.0％组织S十碳化物硬度HRC30 图2—13磨损

B点碳含量0.8 ％．组织S 硬度HRC26 从动齿轮

C点碳含量0.2％，。组织F＋S 硬度HRB86

据查，齿轮的制造工艺是必造→正火机加工→渗碳预→预冷

淬火→低温回火磨→磨加工，并且与该齿轮同批加工的其他齿轮没有

这种情况。试分析该齿轮失效的原因。

四、判断题

1．最危险的、会带来灾难性后果的失效形式是低应力脆断、疲劳断裂和介质与应力联合作用下的断裂，因为在这些断裂之前没有明显的征兆，很难预料。（）

2．零件失效的原因可以从设计不合理、选材错误、加工不当和安装使用不良四个方面去找．（）

3．载重汽车变速箱齿轮选用20CrMnＴi钢制造，其工艺路线是：下料→锻造→渗碳→预冷淬火→低温回火→机加工→正火→喷九→磨齿。（）

4 ．C618机床变速箱齿轮选用45钢制造，其工艺路线为：下料→锻造→正火→粗机加工→调质→精机加工→高频表面淬火→低温回火→精磨。（）

5．表面耐磨的凸轮，材料用45钢，热处理技术条件：淬火十低温回火，HRC50～60。（）

6．要求拉杆（直径70mm）截面上的性能均匀，心部6b＞900MPa，材料用QZ235钢，热处理技术条件：调质HB230～270。

（）

五、选择填空

１．为了避免零件热处理时变形或断裂失效，结构的设计要合理，例如采用图2－14的（）方案。

2．弹性失效属于（）失效，热疲劳属于（）失效，接触疲劳属于（）失效，应力腐蚀属于（）失效，蠕变属于（）失效。(a)变形类型（b）断烈类型（c）表面损伤类型．

3．某化肥厂由国外进口的30万吨氨合成图2一14结构特点

塔，充吊装时吊耳与塔体连接的12个螺栓全部

突然断裂。经化验，螺栓材料为与热轧20钢相近的碳钢，强度不高。显然事故是由（）

引起的，原因乃是选材错误。

（a）塑性断裂（b）脆性断裂（c）疲劳断裂（d）蠕变断裂

4 ．T12A钢加热到Ac1＋30～50℃淬入水中，其硬度为（）。

（a）HRC35~45 （b）HRC45~55 （c）HRC55~65 （d）HRC65~75

５．改锥拧动螺丝，头部常以磨损、卷刃或崩刃的形式失效，杆部承受较大的扭转和轴向弯曲应力，所以头部应有较高的硬度，杆部应有较高的刚度和屈服强度，并且都要有一定的

韧性（以免断裂）。锥把直径较大（为了省力），主要要求重量轻、绝缘性能好，与推杆能牢固的结合没，外观漂亮。因此锥杆材料应选用（），头部进行（）处理，杆部进行（）处理，锥把材料应选用（）。

（a）高碳钢（b）低碳钢（c）中碳钢（d）塑料（e）橡胶（f）木料（g）淬火（h）正火（i）调质（j）退火6．电炉炉丝与电源线的接线座应用（）材料最合适。

（a）绝缘胶木（b）有机玻璃（c）20钢（d）高温陶瓷

习题8

一、名词解释

使用性能、工艺性、经济性、圆角滚压

二、填空题

１．机器零件选材的三大基本原则是（）、（）和（）。L

２．零件生产和使用的总成本包括（）、（）、（）、（）、（）、（）

３．尺寸较大（分度回直径d＞400～600mm）、形状较复杂而不能锻造的齿轮可用（）

制造，在无润滑条件下工作的低速无冲击齿轮可用（）制造，要求表面硬、心部强韧的重

载齿轮必须用（）制造。

４．机床轻载主轴（载荷小，冲击不大，磨损较轻）用（）钢制造并进行（）热处理。

机床中载主轴（载荷中等，磨损较严重）用（）钢制造并进行（）热处理。机床重载主

轴（载荷大，磨损和冲击严重）用（）制造并进行（）热处理。

５．汽轮机水冷壁管（爆管失效）用（）钢制造，汽车发动机连杆（过量变形或断裂失

效）用（）钢制造，燃气轮机叶片（蠕变失效）用（）钢制造。

三、简答题

１．JN-150重型载重汽车（载重量为8吨）变速箱中的第二、三档齿轮，要求心部抗拉强度为6b≥1100MMPa，ak=70J/c ㎡;齿表面硬度HRC≥50～60，心部硬度HRC≥33—35。试合理选择材料，制定生产工艺流程及各热处理工序的工艺规范。2．某柴油机曲轴技术要求如下；6b≥650MPa，ak=１５J/c㎡，轴体硬度ＨＢ＝240－300，轴颈硬度HRC55。试合理选择材料，制定生产工艺路线和各热处理工艺的工艺规范。

３．高精度磨床主轴，要求变形小，表面硬度高（HV＞900），心部强区好，并有一定的韧性。问应选用什么材料，采用什么工艺路线？

４．试选择制造碎石机中的鄂板与磨球的材料，并指出其合金组成中各合金元素的作用。

５．说是下列复合材料的性能特点及应用范围：（１）钢一钛复合板；（２）钢一铝一铝

锡（2０％Sn）三层复合板；（３）钢－硬质合金嵌镶模具；（4玻璃钢；（5）钢一聚四氯乙烯复合管。

四、判断题

１．武汉长江大桥用Q235钢制造的，虽然16Mn钢比Q235钢贵，但南京长江大桥采用16Mn钢制造．这是符合选材的经济性原则的。（）

２．火箭发动机壳体选用某超高强度钢制造，总是发生脆断，所以应该选用强度更高的钢材。（）

３．采用45钢制造Φ30和Φ80两根轴，都经调质处理后使用。轴的表面组织都是回火索氏体，因此这两根轴的许用设计应力相同。( )

４．弹簧（直径Φ15mrn），材料用45钢，热处理采用淬火+低温回火，HRC55～60。

５．某工厂发生一汽轮机叶片飞出的严重事故。该汽轮机由多段转子组成。检查发现，

飞出叶片的转子槽发生了明显的变形，而未飞出叶片的转子槽没有变形。因此可以断定，失效转子的钢材用错了。（）五、选择题

1．大功率内燃机曲轴选用（），中吨位汽车曲轴选用（），C620车床主轴选用（），精密镗床主轴应选用（）。

（a）45（b）球墨铸铁（c）38CrMoAl（d）合金球墨铸铁

2．高精度磨床主轴用38CrMoAI制造，试在其加工工艺路线上，填入热处理工序名称。

锻造→（）→精机加工→（）→精机加工→（）→粗磨加工→（）→精磨加工。

（a）调质（b）氮化（c）消除应力（d）退火

3．在高周疲劳载荷条件下，零件的选材指标为（），工程材料中以（）的疲劳强度

最高，抗疲劳的构件多用（）材料制造。

（a）（b）金属（c）聚合物（d）陶瓷

4．汽车板弹簧选用（）（a）45 （b）60Si2Mn（c）2Cr13 （d）16Mn

5．机床床身选用（）。（a）Q235 （b）T10A （c）HT150 （d）T8

6．受冲击载荷的齿轮选用（）（a）KT250－4（b）GCr9（c）Crl2MoV（d）20CrMnTi

7．高速切削刀具选用（）（a）T8A （b）GCr15 （C）W6Mo5Cr4V2（d）9CrSi

8．桥梁构件选用（）（a）40 （b）4Crl3 （c）16Mn （d）65Mn

9．发动机汽阀选用（）。（a）40Cr （b）1Crl8Ni9Ti （c）4Cr9Si2 （d）Cr12MoV

习题9

一、名词解释

淬火：马氏体：调质处理：Ｃ曲线：

二、填空

1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（）℃保温（）小时后测定的奥氏体晶粒大小。

2.共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于温度将形成（），为（）与（）的机械混合物，其典型形态为（）或（）。

3．中马氏体是碳在α—Fe中的过饱和（），具有（）晶格。

4．过冷奥氏体等温转变图通常呈（），所以又称（），亦称为（）。

5．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（）。

6．中温回火主要用于处理（），回火后得到（）。

7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（）、（）和（）三种。

8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（），其中低温（）的硬度提高不多，故又称为（）。

三、判断正误并改正

1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。

2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。

3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。

4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。

5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。

6．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。

7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”

8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化追火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。

四、选择填空

1．根据Ｆe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（）或（）加（）或（）加（）。(a)珠光体(b)渗碳体（c）铁素体（d）马氏体

2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，

大约在800~1500 m之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（）。

（a）超细珠光体(b)索氏体（c）托氏体（d）马氏体

3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（）、（）和（）三大类。

（a）重结晶、再结晶、去应力退火（b）扩散、球化法应力退火

（c）再结晶、完全、去应力退火（d）去氢、扩散、重结晶退火

4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（），淬火后的组织为均匀的马氏体。

(a)Ac1+30~50℃(b) Acm+30~50℃(c) Ac3+30~50℃(d) A0+30~50℃

5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回火加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。

(a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化

6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（）等热处理技术是当代发展起来的具有广泛应用前景的新技术。（a）表面淬火（b）复合热处理（c）化学热处理（d）表面热处理

习题10

一、名词解释：（15分）

1\调质处理：２、淬透性：３、马氏体：４、共析反应：５、过冷Ａ体：

二、作图题：(15分)

１、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度

2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明各点碳质量分数、温度、淬火加热温度范围和A1,A3,Acm线℃lgt

1题图

2题图

三、下面材料所属类别和应用实例(30分)

材料牌号类别典型热处理工艺应用举例

60Si2Mn

40Cr

16Mn

20CrMnTi

GCr15

四、分析题（20分）

车床主轴要求轴颈部位硬度为54—58HRC，其余地方为20—25HRC，其加工路线为：

下料锻造正火机加工调质机加工（精）

轴颈表面淬火低温回火磨加工

指出：1、主轴应用的材料：

2、正火的目的

3、调质目的和大致热处理工艺

4、表面淬火目的

5、低温回火目的及工艺

6、轴颈表面组织和其余地方组织

五、填空(20分)

1. 实际金属的晶体缺陷有

2. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是

3. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为

4. 钢在加热时，加热速度越快转变温度越，转变时间越。

5. 45钢正火后渗碳体呈状，调质处理后渗碳体呈状。

6. M形态主要有和两种，其中M硬度高、塑性差。

7. W18Cr4V钢的淬火加热温度为，回火加热温度为，回火次数

习题11

一、名词解释：

１、铁素体：２、马氏体：３、调质处理４、过冷度：5、淬透性：

二、按组织填图（铁碳相图右下角）（各重要点的名称、成分、温度、碳钢热处理加热范围）

℃

wc

三、下面材料所属类别和应用实例

材料排号类别碳含量典型热处理工艺应用举例

Q235A

45

60Si2Mn

20CrMnTi

W18Cr4V

四、填空

1. 实际金属的晶体缺陷有（）（）（）

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（）、（）、（）和（）

3.铸铁的基体有（）、（）和（）三种。

4.按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（）钢、（）钢和（）钢，其合金元素含量分别为（）、（）、（）。

5.合金钢按用途分类可分为（）、（）、和（）三类。

6.除（）元素外，其他所有的合金元素都使C曲线向（）移动，使钢的临界冷却速度（）、淬透性（）。

7. ４０Ｃr钢属（）钢，其碳含量为（），铬含量为（），可制造（）零件。

8. 高速钢需要进行反复锻造的目的是（），Ｗ18Ｃr4Ｖ钢采用高温淬火（1260℃～1280℃）的目的是（），淬火后在550℃～570℃回火后出现硬度升高的原因是（），经三次回火后的显微组织是（）。

习题12

一、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）

名称候选材料选用材料热处理方法最终组织

机床床身T10A, KTZ450-06, HT200

汽车后桥齿轮40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn

滚动轴承GCr15, Cr12, QT600-2

锉刀9SiCr, T12, W18Cr4V

汽车板簧45, 60Si2Mn, T10

钻头W18Cr4V，65Mn, 20

桥梁1Cr13, 16Mn, Q195

二、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）

轴颈表面淬火低温回火磨加工

指出：1、主轴应用的材料：

2、正火和调质的目的和大致热处理工艺

3、表面淬火目的

4、低温回火目的及工艺

5、轴颈表面组织和其余地方组织

三、由T12材料制成的丝锥，硬度要求为HRC60～64。生产中混入了45钢料，如果按T12钢进行淬火＋低温回火处理，问其中45钢制成的丝锥的性能能否达到要求？为什么？（简答）（10分）

四、填写下列材料在该加热温度下的组织(15分)

材料温度℃组织温度℃组织温度℃组织

45 820 950 680

T10 680 780 830

注：已知45钢Ac3=780℃T10的Acm=810℃

五、填空题(25分)

1、马氏体是固溶体，其形态主要有、。

其中，马氏体硬度高、塑性差

2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为，回火加热温度为，回火次数，

W的主要作用，Cr的主要作用，V的主要作用

3、材料选择的三原则，，

4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是，。

5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是

6. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为

7. 钢在加热时，加热速度越快转变温度越，转变时间越。

8. 45钢正火后渗碳体呈状，调质处理后渗碳体呈状。

习题13

一、名词解释：（15分）

１、调质处理：２、淬透性３、马氏体４、共析反应：５、过冷Ａ体：

二、作图题：(15分)

１、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度

2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明各点碳质量分数、温度、淬火加热温度范围和A1,A3,Acm线

℃

lgt

1题图

2题图

三、下面材料所属类别和应用实例(30分)

材料排号类别典型热处理工艺应用举例

Q235A

45

16Mn

9SiCr

GCr15

四、分析题（20分）

车床主轴要求轴颈部位硬度为54—58HRC，其余地方为20—25HRC，其加工路线为：

下料锻造正火机加工调质机加工（精）

轴颈表面淬火低温回火磨加工

指出：1、主轴应用的材料：

2、正火的目的

3、调质目的和大致热处理工艺

4、表面淬火目的

5、低温回火目的及工艺

6、轴颈表面组织和其余地方组织

五、填空(20分)

1. 实际金属的晶体缺陷有

2. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是

3. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为

4. 钢在加热时，加热速度越快转变温度越，转变时间越。

5. 45钢正火后渗碳体呈状，调质处理后渗碳体呈状。

6. M形态主要有和两种，其中M硬度高、塑性差。

7. W18Cr4V钢的淬火加热温度为，回火加热温度为，回火次数

习题14

一、名词解释

合金元素回火稳定性二次硬化回火脆性固溶处理红硬性

二、填空题

1．硫存在钢中，会使钢产生（），磷存在钢中会使钢产生（）。

2．碳钢中的有益元素是（）、（），碳钢中的有害杂质是（）、（）。

3．20钢属（）钢，其含碳量为（）；４５钢属（）钢，其含碳量为（）；Ｔ８钢属（）钢，其含碳量为（）。4．按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（）钢、（）钢和（）钢，其合金元素含量分别为（）、（）、（）。

5．根据合金元素在钢中与碳的相互作用，合金元素可分为（）和（）两大类。其中碳化物形成元素有（）。6．合金钢按用途分类可分为（）、（）、和（）三类。

7．除（）元素外，其他所有的合金元素都使C曲线向（）移动，使钢的临界冷却速度（）、淬透性（）。8．扩大奥氏体区域的合金元素有（）等。

9．扩大铁素体区域的合金元素有（）等。

10．除（）、（）元素以外，几乎所有的合金元素都能阻止奥氏体晶粒长大，起到细化晶粒的作用。

11．几乎所有的合金元素（除（）、（）以外），都使Ms和Mf点（）。因此，淬火后相同碳含量的合金钢比碳钢的（）增多，使钢的硬度（）。

12．对钢回火脆性敏感的元素是（），为了消除回火脆性可采用（）和（）。

13．合金钢中提高淬透性的常用合金元素为（），其中作用最强烈的是（）。

14．金属材料中能有效阻止位错运动的方法有（）、（）、（）和（）四种，因而（）相变和（）转变是钢中最有效、最经济的综合强化手段

15．调质钢碳含量范围是（），加入Ｃr、Mn等元素是为了提高（），加入Ｗ、Ｍo是为了（）。

16．４０Ｃr钢属（）钢，其碳含量为（），铬含量为（），可制造（）零件。

17．工具钢按用途可分（）、（）和（）。

18．高速钢需要进行反复锻造的目的是（），Ｗ18Ｃr4Ｖ钢采用高温淬火（１２６０℃～１２８０℃）的目的是（），淬火后在５５０℃～５７０℃回火后出现硬度升高的原因是（），经三次回火后的显微组织是（）。19．20CrMnTi是（）钢，Cr、Mn的主要作用是（），Ti的主要作用是（），热处理工艺是（）。20．W18Cr4V是（）钢，含碳量是（），Ｗ的主要作用是（），Cr的主要作用是（），Ｖ的主要作用是（），可制造（）。

21．1Cr18Ni9Ti是（）钢，含碳量是（），Cr的主要作用是（）、Ni的主要作用是（），Ti主要作用是（），使用状态下的组织是（）。

22．Q235是（）钢，可制造（）20Cr是（）钢，可制造（）；15MnVN是（）钢，可制造（）；40MnB是（）钢，可制造（）；60Si2Mn是（）钢，可制造（）；

GCr15是（）钢，可制造（）；9SiCr是（）钢，可制造（）；CrWMn是（）钢，可制造（）；T12是（）钢，可制造（）；Cr12MoV是（）钢，可制造（）；5CrMnMo是（）钢，可制造（）；2Cr13是（）钢，可制造（）。

三、判断题（对的画 、错的画×）

1．碳素工具钢经热处理后有良好的硬度和耐磨性，但红硬性不高，故只宜作手动工具等。（）

2．在碳钢中具有共析成分的钢，较之于亚共析钢有更好的淬透性。（）

3．所有的合金元素都能提高钢的淬透性。（）

4．在钢中加入多种合金元素比加入单一元素的效果好些，因而合金钢将向合金元素多元少量方向发展。

（）

5．调质钢加入合金元素主要是考虑提高其红硬性。（）

6．高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成型。（）

7．奥氏体型不锈钢不能进行淬火强化。（）

8．T8与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。（）

9．所有的合金元素均使Ms、Mf下降。（）

10．滚动轴承钢GCr15的含铬量为15%。（）

11．调质处理的主要目的是提高钢的综合力学性能。（）

12．有高温回火脆性的钢，回火后采用油冷或水冷。（）

13．对于受弯曲或扭转变形的轴类调质零件，也必须淬透。（）

14．硬质合金具有很高的硬度和红硬性，作刀具是钨钴类合金适用于切削塑性材料，钨钛钴类合金适用于切削脆性材料。（）

15．钢的铸造性能要比铸铁差，但常用于制造形状复杂、锻造有困难，要求有较高强度和韧性，并要求受冲击载荷，铸铁不易达到的零件。（）

四、选择填空

１．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（）

（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响（d）上述说法都不全面

２．适合制造渗碳零件的钢有（）。

（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi

３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（）

（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理

4．制造手用锯条应当选用（）

（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火

5．高速钢的红硬性取决于（）

（a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量

6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（）

（a）20钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火

7．65、65Mn、50CrV等属于（）类钢，其热处理特点是（）

（a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火

8. 二次硬化属于（）

（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化

9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（）

（a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性

（b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工

１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（）

（a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火

习题15

一、名词解释：(15分)

１、调质处理：２、相：３、马氏体：4、合金：5、加工硬化：6、表面淬火：

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）

名称候选材料选用材料热处理方法最终组织

机床床身T10A, KTZ450-06, HT200

汽车后桥齿轮40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn

滚动轴承GCr15, Cr12, QT600-2

锉刀9SiCr, T12, W18Cr4V

汽车板簧45, 60Si2Mn, T10

钻头W18Cr4V，65Mn, 20

桥梁1Cr13, 16Mn, Q195

三、按组织填图(15分)（各重要点的名称、成分、温度）

℃

G

wc

四、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）

轴颈表面淬火低温回火磨加工

指出：1、主轴应用的材料：

2、正火和调质的目的和大致热处理工艺

3、表面淬火目的

4、低温回火目的及工艺

5、轴颈表面组织和其余地方组织

五、填空(20分)

1．共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是

2．共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为

3．钢在加热时，加热速度越快转变温度越，转变时间越。

4．45钢正火后渗碳体呈状，调质处理后渗碳体呈状。

5．M形态主要有和两种，其中M硬度高、塑性差。

6．W18Cr4V钢的淬火加热温度为，回火加热温度为，回火次数

六、由T12材料制成的丝锥，硬度要求为HRC60～64。生产中混入了45钢料，如果按T12钢进行淬火＋低温回火处理，问

其中45钢制成的丝锥的性能能否达到要求？为什么？（选做）（5分）

习题16

一、名词解释：（15分）

１、热加工：

２、铁素体：

３、合金：

４、共析反应：

５、过冷度：

二、按组织填图(15分)（各重要点的名称、成分、温度）

℃

wc

三、下面材料所属类别和应用实例(30分)

材料牌号类别碳含量应用举例

Q235A

45

16Mn

T12

四、填空(20分)

1．实际金属的晶体缺陷有

2．绝大多数金属具有等典型的紧密结构。

3．金属的结晶过程是和的转变过程。最常用的细化晶粒的方法是提高冷却过程的和进行等。

4．合金中，固溶体自身不形成新晶格，它是原子溶入晶格中形成的单一、均匀的固体。

5．铁在固态时有两种晶格类型，存在于912℃以下以及高温1394~1538℃之间的具有

晶格，分别称为Fe和Fe;存在于912~1394℃温度范围内时，具有晶格，称为Fe。它们均称作铁的体。

6．金属通过冷塑性变形后，由于产生现象，致使硬度、强度，塑性、韧性。若使变形金属受热至再结晶温度以上，由于产生过程，各项性能指标将

的状态。

五、判断是非

1．晶体是各向异性的，实际应用的金属就是晶体，所以它的性能在各个方向上是不同的。（）

2．硬度是指材料表面抵抗局部塑性变形能力的机械性能指标。（）

3．塑性变形后的金属，在加热的过程中，破碎、拉长的晶粒，发生晶格类型转变的过程，称作“再结晶”。( )

4．一定成分的合金溶液，在恒温下，同时结晶出两种成分和晶体结构皆不相同的固相的过程，称作共析反应。（）

5．过共析钢自高温缓慢冷却至室温，其相组成物P+Fe3CII。( )

习题17

一、名词解释：

１．铁素体：

２．合金：

３．共析反应：

４．过冷度：

二、按组织填图（铁碳相图右下角）（各重要点的名称、成分、温度、碳钢热处理加热范围）

℃

wc

三、下面材料所属类别和应用实例

材料排号类别碳含量应用举例

Q235A

45

65Mn

T12

四、填空

1．实际金属的晶体缺陷有

2．绝大多数金属具有等典型的紧密结构。

3．金属的结晶过程是和的转变过程。最常用的细化晶粒的方法是提高冷却过程的和进行等。

4．合金中，固溶体自身不形成新晶格，它是原子溶入晶格中形成的单一、均匀的固体。

5．铁在固态时有两种晶格类型，存在于912℃以下以及高温1394~1538℃之间的具有

晶格，分别称为Fe和Fe;存在于912~1394℃温度范围内时，具有晶格，称为Fe。它们均称作铁的体。

五、判断是非

1．晶体是各向异性的，实际应用的金属就是晶体，所以它的性能在各个方向上是不同的。（）

2．硬度是指材料表面抵抗局部塑性变形能力的机械性能指标。（）

3．一定成分的合金溶液，在恒温下，同时结晶出两种成分和晶体结构皆不相同的固相的过程，称作共析反应。

（）

4．过共析钢自高温缓慢冷却至室温，其相组成物P+Fe3CII。( )

习题17

一：名词解释（共5小题，每小题3分，共15分）

1．晶胞

2．固溶体

3．回复

4．奥氏体的本质晶粒度

5．淬火临界冷却速度

二：填空（共20小题，每空1分，共35分）

1. 绝大多数金属具有、、和三种类型，α－Fe是类型，其实际原子数为。

2．晶体缺陷有、、和。

3．固溶体按溶质原子在晶格位置分为、。

4．铸造时常选用（接近共晶成分、单相固溶体）的合金。

5．金属的塑性变形对金属的组织与性能的影响、

、。

6．用下述三种方法制成齿轮，种方法较为理想。

（A）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；

（B）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；

（C）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。

7.金属铸件（能、否）通过再结晶退火来细化晶粒。

8．疲劳断裂的特点有、、

。

9．钢中含硫量过高的最大危害是造成。

10．珠光体类型的组织有、、。

11．正火和退火的主要区别是。

12. 淬火发生变形和开裂的原因是。

13. 甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。甲、乙两厂产品的组织各是、。

14．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中适合制造轴类零件的钢为。

15．齿轮氮化后（能、否）进行切削加工。

16．用T12钢制造车刀，在切削加工前进行的预备热处理为、

。

17．量具钢加工工艺中，在切削加工之后淬火处理之前可能的热处理工序为

（退火、调质、回火）。

18．耐磨钢的耐磨原理是。

19．灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难采取的热处理措施为。20．在牌号HT100、KT30-6、QT40-7中属于球墨铸铁的是。

三：填图（共2小题，第一题10分，第二题5分）

C相图中指出A、B、C、D各是什么相区？写出共析反应式并指

1．在Fe－Fe

3

出45、T8、T12钢的室温组织。

2．T12钢加热到Ac1以上，用下图的各种方法冷却，分析其所得到的组织。

四：简答（共7小题，每题5分，共35分）

1. 如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小：

（1）金属模浇注与砂模浇注；