工程材料题目及答案

1. 将同一棒料上切割下来的4块45#试样，同时加热到850°，然后分别在水、油、
炉和空气中冷却，说明：各是何种热处理工艺？各获得何种组织？排列一下硬度大小：
答：
（1）水冷：淬火M
（2）油冷：淬火M+T
（3）炉冷：退火P+F
（4）空冷：正火S+F
硬度（1）>（2）>（4）>（3）
2. 确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的和退火后的组织：
（1）经冷轧后的15号钢板，要求降低硬度。

（2）ZG的铸造齿轮；
（3）锻造过热后的60钢锻坯；
（4）改善T12钢的切削加工性能：
答：
（1）再结晶退火：目的：细化晶粒，均匀组织，使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加工硬化，降低了硬度，消除内应力，得到P(等轴)+F
（2）去应力退火：目的：消除铸造内应力，得到P+F
3）完全退火：目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低了硬度，改善切削加工性，得到P+F
（4）球化退火：目的：使片状渗碳体装变为球状渗碳体，降低硬度，均匀组织，改善切削
性能，得到粒状P+Fe3C
3. 说明直径为10mm的45钢试样分别为下列温度加热：700°C、760°C、840°C、1100°C。

保温后在水中冷却得到的室温组织
答：
4.两个碳质量分数为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780°C和900°C，保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却至室温。

试分析：
（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？
（2）哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？
（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？
（4）哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多？
（5）你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？
答：（1）900°C（2）900°C（3）900°C（4）780°C（5）780°C，综上所述此温度淬火后得到的均匀细小的M+颗粒状Cm+AR的混合组织，使钢具有最大的硬度和耐磨性。

5.用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工。

（1）写出其中热处理工序的名称及作用。

（2）制定最终热处理（磨加工前的热处理）的工艺规范，并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。

答:(1)球化退火，作用：利于切削加工。

得到球状珠光体，均匀组织，细化晶粒，为后面淬火处理作组织准备。

淬火+低温回火，作用：使零件获得较高的硬度、耐磨性和韧性，消除淬火内应力，稳定组织和尺寸。

（2）工艺规范：760°C水淬+200°C回火；
显微组织：M回+Cm，大致硬度：60HRC.
6.如下图所示，T12钢加热到Ac1以上，用图示
的各种方法冷却，分析各自得到的组织。

A：水中淬火M+Fe3C B：分级淬火M+Fe3C C：油中淬火M+T+Fe3C D：等温淬火B下+Fe3C E：正火S+Fe3C F：完全退火P+Fe3C G：等温退火P+Fe3C
7.为改善可加工性，确定下列钢件的预备热处理方法，并指出所得到组织：（1）20钢钢板（2）T8钢锯条（3）具有片状渗碳体的T12钢钢坯答：
（1）20钢钢板：正火S+F （2）T8钢锯条：球化退火球状P; （3）具有片状渗碳体的T12钢钢坯：球化退火球状P+Cm
8.将同一棒料切割下来的4块45钢试样，同时加热到850°C，然后分别在水、油、炉、空气中冷却，是何种热处理工艺？各获得什么组织？排列一下硬度的大小顺序。

答：
（1）水冷：淬火M （2）油冷：淬火M+T （3）炉冷：退火P+F （4）空冷：正火S+F 硬度顺序：
⑴＞⑵＞⑷＞⑶
9.已知A（熔点600°C）与B(500°C)在液态无限互溶;在固态300°C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°C时，含40%B的液态合金发生共晶反映。

现要求：
1)作出A—B合金相图；
2)分析20%A，45%A，80%A等合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量。

（2）20%合金如图①：
合金在1点以上全部为液相，当冷至1点时，开始从液相中析出α固溶体，至2点结束，2~3点之间合金全部由α固溶体所组成，但当合金冷到3点一下，由于固溶体α的浓度超过了它的溶解度限度，于是从固溶体α中析出二次相A。

因此最终显微组织：α+AⅡ
相组成物：α、A
A=[(90-80)/90]*100%=11% α=1-A%=89%
45%合金如图②：
合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出α固溶体，此
时液相线成分沿线BE 变化，固相线成分沿BD 线变化，当冷至2点时，液相线成分到达E 点，发生共晶反映，形成（A+α）共晶体，合金自2点冷至室温过程中，自中析出二次相AII ，因而合金②室温组织：
AII+α+（A+α） 相组成物：A+α
组织：AII=（90-70）/90*50%=?%
α=1-(A+α)=50%
A+α=（70-55）/（70-40）*100%=50%
相：A=（90-55）/90*100%=50% α=1-A%=50%
80%合金如图③：
合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出A ，此时液相线成分沿AE 线变化，冷至2点时，液相线成分到达点（E ），发生共晶反映，形成（A+α）共晶体， 因而合金③的室温组织：A+(A+α)
相组成物：A 、α
组织：A=(40-20)/40*100%=50%
A+α=1-A%=50%
相： A=(90-20)/90*100%=78%
α=1-A%=22%
⏹
⏹ 对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+渗碳体（网状），其中珠光体占93%，此碳钢的含碳量是多少？
2.1493%2.140.77
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