《金属学与热处理》复习思考题王学武编渤海船舶职业学院第一章金属

《金属学与热处理》复习思考题

王学武编

渤海船舶职业学院

第一章金属的力学性能

1、金属的性能主要取决于什么？

2、材料的力学性能包括哪几个指标？

3、什么是强度？什么是塑性？

4、屈服强度、抗拉强度的符号、含义和实际意义；

5、延伸率、断面收缩率的符号、含义和实际意义；

6、布氏硬度（HBS）的原理、表示方法、测量范围及优缺点；

7、洛氏硬度（HRC）的原理、表示方法、测量范围及优缺点；

8、什么是冲击韧性？韧性指标Ak、ak的含义；

9、温度对材料的冲击韧性有什么影响？

10、什么是疲劳强度？提高材料疲劳强度的措施有哪些？

11、HBS与HRC、бb在数量上有什么关系？

12、在有关工件的图纸上，出现了以下几种硬度的标注方法，问是否正确？

（1）HBS250--300 （2）600--650HBS

（3）HRC5--10 （4）55--60HRC

13、下列各种工件应该采用何种硬度试验方法来测量其硬度？

（1）锉刀（2）各种供应状态的型钢

（3）灰铸铁

第二章金属和合金的晶体结构

1、名词概念

晶体、晶格、晶胞、致密度、配位数、单晶体、多晶体、空位、位错、晶界、亚晶界、

2、金属材料三种典型晶体结构的名称、原子排列方式、原子个数、原子半径、致

密度和配位数；

3、金、银、铜、铁、铝等元素分别属于什么晶体结构？

4、单晶体与多晶体有什么区别？

5、晶体缺陷包括几种类型？

6、在晶界处金属的性能有什么特点？

7、已知铁原子的直径 d =2.54埃,铜原子的直径 d =2.55埃,试求铁和铜的晶格常数?

8、在立方晶格中画出下列晶向和晶面：

（110）、（101）、（102）、（112）、（201）

[110]、[101]、[102]、[112]、[201]

9、标出图中影线所示的晶面和晶向的指数；

10、为什么单晶体具有各向异性？宏观金属又为什么并不表现出各向异性？

11、金属有哪些特性？这些特性与金属的原子结合方式有什么关系？

12、合金的组织有几种类型？

13、影响固溶体晶体结构和溶解度的因素有哪些？

14、金属化合物在结构上和性能上有什么特点？

15、合金的组织有几种类型？

16、什么是弥散强化？

17、间隙固溶体和间隙相是一样的相吗？

第三章金属的结晶

1、名词概念：

过冷、过冷度、形核、长大、枝晶长大、变质处理、同素异构转变、

形核功、能量起伏、相、组织、固溶体、金属化合物、固溶强化、相图、相律、自由度、非平衡结晶、共晶转变、包晶转变、共析转变、偏析、成分过冷；

2、液态金属和固态金属的结构有什么不同？

3、过冷度与冷却速度有什么关系？

4、形核率N和长大速度V

与过冷度有什么样关系？

g-

5、如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小？

（1）金属型铸造与砂型铸造；

（2）高温浇铸与低温浇铸；

（3）铸成薄避件与铸成原避件；

（4）大体积铸件的表面部分与中心部分；

6、什么是非自发形核和自发形核？实际金属结晶时常以哪种方式形核？

7、金属的结晶须具备哪些条件？

8、晶体的长大方式怎样？举例说明；

9、合金的冷却曲线与纯金属的冷却曲线有什么不同？

10、判断下列相图是否正确：

11、已知A与B在液态时能无限溶解，在固态300℃时A溶于B的最大溶解度为30%，室温下为10%；但B在固态下不溶于A，在300℃时含有40%B的液态合金发生共晶转变；

现要求：

（1）做出A-B相图；

（2）分析20%B、80%B合金的平衡结晶过程，并计算室温组织中共晶体的相对含量；12、一个二元共晶反应如下：

L（75%B）————（15%B）+ （95%B）

（1）求共晶体中α和β的相对含量；

（2）一合金的室温组织中β与（α +β）共晶体各占50%，求该合金成分；

13、有形状、尺寸相同的现个Cu—Ni合金不平衡结晶后，哪个合金的偏析比较严重？

（一个为90%Ni，一个为50%Ni）

14、简述二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能、工艺性能之间的关系；

15、共晶体是一个相吗？铸造合金常选用接近共晶成分的合金，这是为什么？

第四章铁碳合金相图

1、名词解释

铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体、共析钢、亚共析钢、过共析钢

2、写出相图中的共析反应，它与共晶反应有什么不同？

3、默写铁碳相图（省略包晶反应）；并标出各点的符号、温度、成分以及各相区的相组成；

4、分析含碳0.01%、0.4%、1.2%铁碳合金的平衡结晶过程及室温平衡组织；并计算室温组织中组织组成物和相组成物的相对含量；

C？它们之间有什么不同？

5、铁碳合金中有几种形式的F

3

6、由于某种原因，一批钢材的标签丢失；经金相检验这批钢材的组织为F和P，

其中F占80%。试问这批钢材的含碳量为多少？

（1）1%C合金的硬度比值0.5%C的硬度高；

（2）1.2%C合金的强度比值0.77%C的强度低；

（3）为什么绑扎物体选用低碳铁丝；吊车吊运物体时选用中碳的钢丝绳？

（4）为什么要“趁热打铁”？

（5）钢和铸铁都能进行锻造吗？为什么？

9、简述C%与铁碳合金组织、性能之间的关系；

10、铁碳相图有哪些局限性；

11、钢中常有哪些杂质？它们对钢的性能有什么影响？

12、碳钢如何分类？各种钢如何编号？

13

第五章三元合金相图

1、名词解释

成分三角形、直线法则、重心法则、二元共晶线、三元共晶线、水平截面图、垂直截面图；

2、在成分三角形ABC中画出含A40%的所有三元合金；画出含B、C二组元相等的所有合

金；

3、含A40%、B20%的ABC三元合金在温度T时处于三相平衡。已知三相的成分分别为：（A70%、C20%）；（A20%、C20%）；（A20%、C70%）；试用作图法求三相的相对含量；

4、已知在固态下不相溶的三元共晶相图的投影图：

（1）说明合金H1、H2、H3、H4的结晶过程并计算室温组织中各部分的相对含量；

（2）画出过EF线的垂直截面图；

5、三元合金相图和二元合金相图有哪些区别？

6、三元匀晶相图的投影图应用；

第六章金属的塑性变形与再结晶

1、名词概念

滑移、滑移系、晶粒细化、加工硬化、回复、再结晶、再结晶温度、热变形

加工、冷变形加工

2、金属的塑性变形方式有几种？

3、为什么具有面心立方晶格的铜、铝比具有体心立方晶格的铁塑性好？而铁的

塑性又比具有密排六方晶格的锌好？

4、为什么通过位错的移动实现滑移时需要的力量小？

5、为什么具有细小晶粒的材料力学性能好？

6、位错密度对材料的力学性能有什么影响？

7、金属经过冷塑性变形后，组织和性能有什么样变化？

8、举例说明加工硬化在实际中的应用；

9、变形内应力分几种？各对材料产生什么影响？

10、在回复、再结晶过程中材料的组织和性能发生哪些变化？在实际中有什么

意义？

11、用冷拉钢丝绳向电炉内吊装一大型工件，并随工件一起加热。在加热完毕

后向炉外吊远时钢丝绳发生断裂，这是为什么？

12、简要比较液态金属结晶、重结晶和再结晶；

14、金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？

15、固溶强化、晶粒细化、加工硬化有什么相同之处和不同之处？

第七章钢的热处理

1、名词解释：

过冷奥氏体、残余奥氏体、索氏体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体、回火马氏体、退火、正火、淬火、回火、调质、渗碳、淬透性、淬硬性、临界冷却速度、表面淬火、淬火临界直径；

2、什么是钢的热处理？热处理的目的是什么？它有哪些基本类型？

3、热处理的实质是什么？什么样的材料才能热处理？

4、指出A

C1、A

C3

、A

CCM

等符号的含义？

5、热处理加热的目的是什么？为什么要控制适当的加热温度和保温时间？

6、奥氏体的晶粒度分几级？如何控制奥氏体的晶粒度？

7、试以共析钢为例，说明奥氏体等温转变C曲线中各线、区的含义；

8、简述过冷奥氏体在A1—Ms之间不同温度下等温时，转变产物的名称和性能；

9、P、S、T三种组织有什么异同之处？

10、马氏体有几种形态？马氏体转变有哪些特点？马氏体的硬度主要取决于什么？

11、退火和正火有什么区别？在实际生产中如何选择？

12、将直径8mm的45钢分别加热到700℃、760℃、840℃后水冷，问分别得到什么组织？

13、说明按下列冷却方式冷却后材料各获得什么组织；

14、钳工用的锉刀，材料为T12，要求硬度为62—64HRC，试问应采用什么热处理方法？

写出工艺参数和热处理后组织；

15、感应加热淬火时，淬硬层深度与电流频率有什么关系？

16、钢的淬透性对钢的热处理有什么影响？影响淬透性的因素有哪些？

17、淬火加热温度如何选择？试确定20、45、T8、T12钢的淬火温度；

18、理想的淬火冷却介质应具有什么样的冷却特性？

19、淬火内应力是如何产生的？有什么危害性？

20、为什么钢淬火后一般要进行回火？回火的目的是什么？

21、淬火钢在回火时组织发生哪几个阶段的转变？分别得到什么组织？

22、随着回火温度的升高，淬火钢的力学性能将发生怎样的变化？

23、表面淬火和渗碳一般适用于什么样的材料？

24、某45钢制齿轮要求整体具有综合力学性能，齿面要求耐磨，其加工工艺路线为：

锻造---预先热处理----切削----最终热处理----磨齿---检验装配

1）说明各道热处理工艺的目的；

2）确定各道热处理的工艺类型及热处理后的组织；

25、某齿轮采用20钢制造，心部要求有较好的塑性和韧性，齿面要求耐磨。其它同第

24题一样，试回答同样的问题；

第八章合金钢

1、什么是合金钢和合金元素？合金钢如何分类？

2、各种合金钢如何编号？

3、什么是低合金结构钢？它有哪些成分和性能特点？

4、为什么调质钢的含碳量多为中碳？调质钢中常含有哪些合金元素？它们在钢中各起

什么作用？

5、弹簧钢的成分有什么特点？为什么弹簧钢在淬火后多采用中温回火？回火后硬度大

致为多少？

6、简述刀具对钢的性能要求；并对比碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢的性能用各

适用于什么样的刀具？

7、高速钢有哪些优良性能？为什么有这些性能？

8、有人说：“由于高速钢中含有大量合金元素，故淬火之后其硬度比其它工具钢高；

正是由于其硬度高才适合于高速切削。”这种说法是否正确？为什么？

9、试指出下面的错误并改正之：

W18Cr4V钢制刀具，其加工工艺为：

锻造—正火—切削—淬火（830℃水冷）---回火（180℃）

10、什么是不锈钢？不锈钢为什么会不锈？合金钢都是不锈钢吗？

11、Cr13型不锈钢的耐蚀性如何？含碳量对Cr13型不锈钢的力学性能有哪些影响？

要求把1Cr13和2Cr13淬硬到50HRC以上现实不现实？

12、18—8型不锈钢的耐蚀性比Cr13型不锈钢如何？为什么？其淬火目的与一般的钢

有何不同？应如何提高它的强度？

13、钢的耐热性主要是解决什么问题？耐热钢中靠加入哪些合金元素来达到这个目

的？加入这些合金元素后钢为什么能耐热？

14、耐磨钢ZGMn13为什么耐磨而且又有较好的韧性？

15、按要求填表：

第八章铸铁

1、什么是铸铁？它与碳钢相比有何优缺点？

2、根据碳在石墨中的形态，铸铁可分为哪几种？它们中的碳各以何种形态存在？

3、铸铁中的石墨是怎么样得来的？影响石墨化的因素有哪些？

4、灰铸铁的显微组织是怎样的？主要特点是什么？

5、灰口铸铁的力学性能有何优缺点？其性能的好坏与其组织有何关系？

6、灰口铸铁的牌号如何表示？其力学性能靠什么来保证？

7、灰口铸铁常用哪些热处理方法？目的是什么？

8、什么是可锻铸铁？可锻铸铁的牌号如何表示？

9、什么是球墨铸铁？其性能如何？为什么？

10、球墨铸铁的牌号和用途如何？

11、铸铁的硬度和抗拉强度的高低各主要取决于什么？用哪些方法可以提高铸铁的

硬度和抗拉强度？铸铁的抗拉强度高，其硬度是否一定高？为什么？

12、同样形状和大小的三块铁碳合金，分别是低碳钢、灰铸铁和白口铸铁，用什么简

便方法可以迅速地将它们区分开来？

13、为什么可锻铸铁适宜制造壁厚较薄的零件？而球墨铸铁却不适宜制造壁厚较薄

的零件？

14、机床的床身、箱体为什么都采用灰铸铁铸造为宜？能否用钢板焊接制造？试将二

者的使用性能和经济性作简要的比较；

15、填表：

第十章有色金属及其合金

1、铝合金如何分类？

2、何谓时效硬化？铝合金的淬火和钢的淬火有什么不同？

3、硬铝、防锈铝、超硬铝、锻铝的牌号、成分、性能和用途如何？

4、何谓硅铝明合金？为什么在浇注之前要对其进行变质处理？

5、铜合金如何分类？各种铜合金如何编号？

6、黄铜、青铜的性能与其成分、组织之间有什么关系？各有什么用途？

7、常用的滑动轴承合金有哪些种类？其牌号如何表示？性能和用途如何？

8、钛合金有哪些优良特性？

9、认识下列有色金属及其合金的牌号：

L4、LF5、LY11、LC4、LD7、ZL102、TU2、H90、H70、H62、HSn10、HPb59-1、QSn10、QPb30、QAl7、ZChSnSb11-6、ZChPbSb16-16-2