工艺
1、常用的淬火方法有哪些,说明选用不同淬火方法的原则？
淬火方法1、单液淬火——在一种淬火介质中冷却到底的工艺，单液淬火组织应力热应力都比较大，淬火变形大。2、双液淬火——目的：在650~Ms之间快冷，使V>Vc，在Ms以下缓慢冷却，以降低组织应力。碳钢：先水后油。合金钢：先油后空气。3、淬火——将工件取出后在某一温度停留使工件内外温度一致，然后空冷的工艺，分级淬火是在空冷时发生M相变得，内应力小。4、等温淬火——指在贝氏体温度区等温，发生贝氏体转变，内应力减小，变形小。
淬火方法选择的原则既要考虑满足性能的要求，同时要尽量降低淬火应力，以免淬火变形与开裂。
2、化学气相沉积与物理气象沉积技术的区别是什么，它们的主要应用场合？
化学气象沉积主要是CVD法，含有涂层材料元素的反应介质在较低温度下气化，然后送入高温的反应室与工件表面接触产生高温化学反应，析出合金或金属及其化合物沉积于工件表面形成涂层。
Cvd法的主要特点：1可以沉积各种晶态或非晶态的无机薄膜材料.2纯度高，集体的结合力强。3沉积层致密，气孔极少，4均度性好，设备及工艺简单。5反应温度较高。
应用：在钢铁、硬质合金、有色金属、无机非金属等材料表面制备各种用途的薄膜，主要是绝缘体薄膜，半导体薄膜，导体及超导体薄膜以及耐蚀性薄膜。
物理气象沉积：气态物质在工件表面直接沉积成固体薄膜的过程。称PVD 法。有三种基本方法，真空蒸镀，溅射镀膜和离子镀。应用：耐磨涂层，耐热涂层，耐蚀涂层，润滑涂层，功能涂层装饰涂层。、
3说明疲劳断口的微观形貌和宏观形貌。
微观：是在微观电子显微镜下观察到的条形花样，称为疲劳条带或疲劳辉纹。疲劳条带有延性和脆性两种，疲劳条带具有一定的间距，在某种特定的条件下，每条条纹与一次应力循环相对应。宏观：多说情况下具有脆性断裂特征，不发生肉眼可见得宏观变形，典型的疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区、和最终瞬断区组成。疲劳源面积较少平坦有时呈光亮镜面，裂纹扩展区呈河滩或贝壳花样，有一些间距不等的疲劳源为圆心的平行弧线。瞬断区的微观形貌取材料的特性载荷方式与大小等，可能为韧窝或准解离，解离沿晶断口或混合形。
指出感应加热淬火常出现的三种质量问题，试分析其原因。1）、开裂：加热温度过高、温度不均；淬火介质及温度温度选择不当；回火不及时且回火不足；材料淬透性偏高，成分偏析、有缺陷，含过量夹杂物；零件设计不合理。2）、表面硬度不均：感应结构不合理；加热不均；冷却不均；材料组织不良（有带状组织，局部脱碳）3,）、表面熔化：感应器结构不合理；零件存在尖角、孔、糟等；加热时间过长等，工件表面有裂纹。
高速钢底高温回火新工艺特点是什么？（以w18Cr4v为例）为什么它比普通回火后的力学性能好？W18Cr4v钢1275加热淬火+320*1h+540到560*1h*2次回火。1）底高温回火高速钢比普通回火高速钢的m2c型碳化物析出充分，M2c、V4c及Fe3c型碳化物弥散度大、均匀性好，而且有约5%到7%贝氏体存在，这是底高温回火高速钢性能优于普通回火的重要组织因素。常用可控气氛有那些种类？简述每种气氛的特点和应用。有吸热式气氛、滴注式气氛、直身式气氛、其他可控气氛（氮机气氛、氨分解气氛、放热式气氛）等。1).吸热式气氛是将原料气按一定比例同空气混合，在高温下经过触媒，反应生成主要含co、H2、N2和微量co2、o2和H2O的气氛，由于该反应要吸收热量，故叫吸热式气氛或RX气。用于渗碳、碳氮共渗2）滴注式气氛是将甲醇直接点入炉内裂解，生成含co、h2的载体，再添加富化剂进行渗碳；较低温度下的碳氮共渗、保护加热光亮淬火等。3）将渗剂如天然气和空气一定比例混合后直接通入炉内，在高温下900反应直接生成渗碳气氛。氨分解气用于渗氮载气、钢铁或有色金属低温加热保护气氛。氮基气氛用于高碳钢或轴承钢的保护效果好。放热式气氛用于低碳钢、铜材光亮热处理或可锻铸铁的脱碳退火。
球墨铸铁等温淬火目的是什么？等温温度及等温淬火后的组织是什么？答：目的：球墨铸铁奥氏体化后在贝氏体转变区进行等温淬火可获得良好的力学性能和小的畸变。等温温度：260~300℃获得下贝氏体组织；350~400℃获得上贝氏体组织。
简述常用的化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗和氮碳共渗）的工艺主要特点、热处理后的组织和性能特点，主要适用于哪些材料或零件？
答：渗碳：主要是向工件表面渗入碳原子的过程，表层回火马氏体，残A
及碳化物，心部目的是提高表层碳含量，具有高硬度高耐磨性，心部具有一定的强度和高韧性，使其承受大的冲击和摩擦，低碳钢如20CrMnTi，齿轮和活塞销常用。
渗氮：向表面渗入氮原子，是表面硬度耐磨性疲劳强度和耐腐蚀性以及热硬性提高，表层是氮化物，心部回火索氏体，有气体渗氮，液体渗氮等，常用38CrMoAlA，18CrNiW。
碳氮共渗：碳氮共渗温度低，速度快，零件变形小。表层组织为细针回火马氏体+颗粒状碳氮化合物Fe3（C、N）+少量残余奥氏体。具有较高的耐磨性和疲劳强度及抗压强度，并兼有一定的耐蚀性。常应用于低中碳合金钢制造的重、中负荷齿轮。
氮碳共渗：氮碳共渗工艺共渗速度较快，表面硬度略低于渗氮，但抗疲劳性能好。主要用于受冲击负荷小，要求耐磨、疲劳极限较高及变形小的零件和工模具。一般钢零件碳素结构钢，合金结构钢，合金工具钢，灰铸铁，球墨铸铁和粉末冶金等均可氮碳共渗。
简述热处理工艺设计的原则：1、工艺的先进性 2、工艺可靠、合理、可行3、工艺的经济性 4、工艺的安全性 5、尽量采用机械化、自动化程序高的工艺装备
热处理工艺流程的优化设计应考虑哪些问题：1、充分考虑冷热加工工艺之间的衔接，热处理工序的安排要合理；2、尽可能采用新技术，简述热处理工艺，缩短生产周期。在保证零件所要求的组织和性能的条件下，尽量使不同工序或工艺过程互相结合；3、有时为了提高产品质量，延长工件使用寿命，需要增加热处理工序。
简述感应器设计所应遵循的原则：1、感应器与工件的耦合距离应尽可能的近 2、对于依靠线圈外壁加热的工件必须加驱流导磁体 3、对有尖角的工件感应器的设计避免尖角效应 4、要避免磁力线的抵销现象 5、感应器设计要
尽量满足工件在加热时能回转。
设计人员在选材时应考虑哪些基本原则：1、根据零件的工作条件，包括载
荷类型及大小，环境条件及主要失效模式等选用材料；2、考虑零件的结
构、形状和尺寸大小等因素，对易产生淬火畸变和开裂的要选用淬透性较
好，可采用油淬或水溶性淬火介质处理的材料；3、了解材料热处理后的组
织和性能，有些针对各种热处理工艺方法开发的钢种，其处理后的组织和性
能会更好；4、在保证零件使用性能和寿命的前提下，应尽量选用可简化热
处理工序，特别是能够节省的材料。
选择金属材料制造零件时应考虑哪些工艺性能：1、铸造性能2、压力加工
性能3、机械加工性能4、焊接性能5、热处理工艺性能。
磨损失效类型有几种？如何防止零件的各类磨损失效？磨损类型：粘着磨
损、磨粒磨损、腐蚀磨损、接触疲劳。防止方法：对粘着磨损，合理选择摩
擦副配对材料；采用表面处理减小摩擦系数或提高表面硬度；减小接触压应
力；减小表面粗糙度。对磨粒磨损，除在设计时减小接触压力和滑动摩擦距
离一级改进润滑油过滤装置以清除磨粒外，还要合理选用高硬度材料；采用
表面热处理和表面加工硬化等方法提高摩擦副材料表面硬度。对于腐蚀磨
损，选择抗氧化材料；表面涂层；选用耐蚀材料；电化学保护；加缓蚀剂设
计时减小拉应力的应力集中；进行去应力退火；选择对应力腐蚀不敏感的材
料；改变介质条件。对接触疲劳，提高材料硬度；提高材料的纯净度，减少
夹杂物；提高零件心部强度和硬度；减小零件表面粗糙度；提高润滑油的粘
度以降低油楔作用。
10.1钢的化学热处理的基本过程是什么？P127试述加速化学热处理的主要
途径有哪些？P127-128“渗碳分段控制工艺法”的优越性是什么？P127通
常情况下低碳钢渗碳淬火后表层和心部的组织是怎样的？分解，吸附，扩
散三部；分段控制法的应用，复合渗处理，高温扩散，采用加速扩散过程的
新材料，化学催渗，物理催渗；防止工件表面氧化，利于扩散，使三个过程
充分协调，减少工件表面形成炭黑的过程，加快渗碳的过程，保证得到过渡
层较宽较平缓的优质渗层；由表面向心部依次为过共析，共析，过度亚共
析，原始亚共析，。
什么是粒状贝氏体？是由块状（等轴状）的铁素体和高碳的A区组成。
说明球退的类型、目的及用途？普通球退：增加硬度，改善切削加工性，减
少淬火畸变开裂。等温球退：用于高碳工具钢、合金工具钢。循环球退：用
于碳素工具钢、合金工具钢。
亚共析钢的淬火温度常选在Ac3以上，而过共析钢淬火加热温度为何选在
Ac1-Acm之间，试从理论上加以分析？（1）亚共析钢由于含量较低，原始
组织P+F，若淬火温度低于Ac3，则会有未溶F，淬火后将会出现软点。对
于过共析钢，若温度过高，过多的k’溶解，使片状M的量增加，易造成
变形和开裂，增加A’量，过多的k’溶解，又使钢的耐磨性降低。（2）对
于过共析钢温度过高，氧化脱碳倾向增大，使钢的表面成分不均匀，MS高
低不同，导致淬火开裂。（3）选择淬火温度Ac1+（30-50度）可以保留未溶
k’以提高耐磨性，使基体的含碳量降低，是钢的强度塑性和韧性增加。
高速钢的低温、高温回火新工艺，会使高速钢淬火回火件的寿命提高，是
从理论加以分析？均匀析出ε和M3C使M2C，MC在二次硬化温度范围内
更加均匀析出，促进部分残余奥氏体转变为贝氏体，提高强韧性。
指出下列合金类型ZL104铸铝，MB2 形变镁合金，ZM3铸镁，TA4 α型钛合
金，H68 黄铜 QSn4-3锡黄铜 QBe2铍黄铜TB2 β型钛合金
何谓断裂韧性？如何根据材料的断裂韧性K1c、零件的工作应力σ和零件中
的裂纹半径长度α来判断零件是否发生低应力脆断？
表明材料抵抗断裂的能力的性能指标即为断裂韧性。根据公式：δ=δs/k
K1=δ√πα K1C=δ√πα 如果 K1>K1c 则材料发生低应力脆断
1.与刚相比灰铸铁的相变特点：（1）铸铁是Fe-C-Si三元合金，共析转变在
一个很宽的温度范围，在此温度内存在铁素体+奥氏体+石墨；2）铸铁的石
墨化过程易于进行，控制该过程得到铁素体基体、珠光体基体及铁素体+珠
光体基体的铸铁；（3）通过控制奥氏体化温度加热、保温、冷却条件可在相
当大的范围内调整和控制A及转变产物的碳含量；（4）与钢相比，碳原子
扩散距离较长；（5）铸铁的热处理不能改变石墨的形状和分布，只能改变集
体的组织和性能。
钢加热时A形成基本过程？影响A晶粒大小的因素？形成过程：A晶核的形
成，A晶粒的长大，残余渗碳体的溶解，A的均匀化；因素：加热温度、保
温时间、加热速度、钢的成分、原始组织。
加速化学热处理的主要途径有哪些？比较一段渗碳，二段渗碳及动态碳势
控制特点？
途径：分段控制法，复合渗处理，高温扩散，采用加速扩散过程的新材
料，化学催渗，物理催渗
基本传热方式有哪三种？分别举例在热处理炉节能中的应用？
传热方式：传导传热，对流换热，辐射换热；没找见（700度以上真空炉
为辐射换热）
什么是碳氮共渗中出现的黑色组织？如何防止其产生？
黑色组织是指黑点、黑带、黑网。为了防止黑色组织出现，渗层中氮含量
不宜够高，一般大于0.5%就易出现点状黑色组织；渗层中氮含量也不宜过
低，否则易形成托氏体网。为抑制托氏体网，因此氨的加入量要适中，氨气
量过高，炉气露点降低，均会促使黑色组织的出现。为了抑制托氏体网的出
现，也可适当提高淬火加热温度或采用冷却能力较强的冷却介质。黑色组织
深度小于0.02mm时采用喷完强化补救。
简述感应加热淬火工艺参数选择原则：
加热方法：感应加热淬火有同时加热一次淬火和移动加热连续淬火两种方法
可视设备条件和零件种类选择。同时加热的比功率一般采用0.5~4.0kw/平方
厘米，移动加热的比功率一般采用大于1.5kw/平方厘米。较长的轴类零
件、管状的内孔淬火零件、齿宽大的中模数齿轮、板条状零件采用连续淬
火；特大齿轮采用单齿连续淬火。
加热参数：1.加热温度，由于感应加热速度快，为使组织转变充分，淬火温
度比一般热处理高30-50度；2.加热时间：根据零件的技术要求、材料、形
状、尺寸电流频率、比功率等多种因素而定。
淬火冷却方法及淬火介质：淬火加热的淬火冷却方式通常采用喷射冷却和侵
入冷却。
回火：回火必须及时，淬火后零件在4h内进行回火。常用回火方法有自行
回火、炉中回火和感应回火。
感应加热电参数的调整：目的是使高、中频电源的工作处于谐振状态，使设
备发挥较高的效率。1.高频加热电参数的调整，（在7-8kv的低电压负载条件
下，调整耦合，反馈手轮位置使栅极电流与阳极电流之比1:5-1:10，然后再
将阳极电压升到使用电压，进一步调整电参数，使槽路电压调整到所需值，
匹配最佳。）2.中频加热电参数调整，根据零件大小、形状硬化区长短及感
应器结构选择合适的淬火变压器匝数比和适当电容量，使其处于谐振状态下
工作。
1常用冷却介质：水、盐水、碱水、机械油、硝盐、聚乙烯醇、三硝水溶
液、水溶性淬火剂等。
一、试分析影响钢淬透性的因素？
①含碳量的影响：亚共析钢随含碳量的增加A的稳定性增加C曲线右移；
过共析钢随含碳量的增加，未熔碳化物的增加，A的稳定性降低，C曲线右
移②合金元素的影响：除Co外固溶态的金属元素均是Ｃ曲线右移③Ａ化温
度和保温时间；Ａ化温度越高，保温时间越长碳化物溶解越完全Ａ晶粒越粗
大，C曲线右移④原始组织的影响；原始组织越细，越容易得到均匀Ａ，使
Ｃ曲线右移，并使Ms下移⑤应力应变的影响;使C曲线左移
二．量具为什么要进行稳定化处理？常规的量具稳定化处理工艺是怎样
的？
通过处理可以减少M的正方度，成为较稳定的M，使为转变的A’陈化；
降低淬火和深冷处理后的残余应力，对尺寸稳定有良好的作用。
三，轴承超细化处理有哪二种方法，目的是什么？
①锻热淬火预处理目的:可使A’11.9％~12.1％残留K为7.11％，A晶粒度
9~10级②轴承双细化处理目的：处理后可比原始晶粒细化1.5~2.0级碳化
物颗粒尺寸小于0.6μm有利于提高淬火后获得细小针状的M组织，并可以
提高韧度、耐磨性和疲劳强度
四．在制定热处理加热工艺时应考虑哪些问题?①工艺的先进性充分采用新
的工艺方法及热处理新技术及新型工艺材料②工艺的可靠、合理可行采用
工艺要十分可靠、稳定③工艺的经济性工艺应合理利用能源，采用节能工
艺设备要充分利用现有设备采用辅助工装的方法，满足不同零件的工艺要求
④工艺的安全性工艺要安全可靠采取必要的安全防范措施⑤尽量采用机械
化，自动化程度高的工艺装备，不仅可以提高劳动生产率，也有利于工艺过
程的控制，保证热处理的质量可靠。
何谓球化退火？其工艺特点是什么？
答；所谓钢的球化退火是使钢中的碳化物球化而进行的退火工艺。1普通球
化退火钢中碳化物球状化加热温度AC1+20-30保温时间取决于工件透烧时
间，但不宜长。冷却速度一般在炉内以10-20度/H冷却，冷到550度以下
出炉空冷。2等温球化退火主要用于高碳工具钢合金工具钢。该工艺球化充
分易控制，周期较短，事宜大件。加热温度为AC1+20-30度，保温时间取决
于工件透烧时间。保温温度为AC1+20—30度，等温时间取决于TTT曲线
为什么亚共析钢经正火后可获得比退火高的强度和硬度？答退火和正火所
得到的都是珠光型组织。但是正火和退火比较时，正火的珠光体是在较大的
过冷度下得到的，因而对亚共析钢来说，析出的先共析铁素体较少，珠光体
数量较多，珠光体片间距较小。此外，由于转变温度较低，珠光体成核率较
大，因而珠光体团的尺寸较小。由于组织上的差异，故性能不同。正火与退
火相比，正火的强度与硬度较高，塑性相仿。
什么是马氏体分级淬火？什么是贝氏体等温淬火？答分级淬火是将工件从
淬火温度直接冷却至Ms点以上某一温度，经适当时间的保温，取出空冷以
获得马氏体组织。一般温度在200度左右（高于该材料的Ms点）适用于有
效尺寸较小，形状尺寸比较复杂的碳钢和合金钢工件。有时还采用Ms点以
下的分级淬火，分级温度为130-160，适用于低淬透性而尺寸较大的工件。
钢材或钢件加热奥氏体化，随之快冷至贝氏体转变温度区间（260-400度）
等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。是常见的淬火工艺的一种。
什么是喷丸强化？对材料表面形貌与性能有什么影响？
答利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再
结晶温度下产生弹性塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表
面强度，疲劳强度和抗应力腐蚀能力。使工件表面产生塑性流变和加工硬
化，大幅度提高材料表面的硬度。降低材料表面粗糙度同时使工件表面保留
残余压应力，因而可大幅度提高材料的疲劳强度，疲劳寿命和抗应力腐蚀能
力。
常用的淬火都有哪些.?说说选用淬火方法的原则。
答1单介质淬火：形状简单的碳钢工件用水冷，合金钢和合金工具钢用油冷
2双介质；形状复杂易变性的工件3预冷淬火用于工具磨具刚，可减少其变
形和开裂4分级淬火用于工具钢，以减少变形和开裂。5等温淬火；用于要
求变形小，强韧性高的合金钢工件。
1.何谓钢的本质晶粒度?钢加热时为获得细小奥氏体晶粒应采取哪些措施?
本质晶粒度是指按标准试验方法在930左右保温足够时间
（3-8h后）测定的晶粒大小。
2.低合金钢中的魏氏组织是怎样形成的?它的组织特征是什么?魏氏组织对
钢的性能有什么影响?怎样在热处理中避免产生魏氏组织?
对于含碳量Wc低于0.6%的碳钢或低碳合金钢在奥氏体晶粒较粗和一定冷却
速度下，先共析铁素体呈片状或粗大羽毛状析出，即所谓魏氏体组织。
3.分析轴类零件、长板状零件、截面零件相差较大零件、套筒和薄壁圆环
状零件、有凹面的工件的淬火操作方法。轴类零件应垂直淬入冷却剂。长
板状工件应横向侧面淬入冷却剂。截面零件相差较大零件应将截面大的部分
先淬入冷却剂。套筒和薄壁圆环状零件应沿轴向淬入冷却剂。有凹面的工件
应将凹面向上淬入冷却剂。
4.感应加热的基本原理是什么？怎样根据零件要求的淬硬层深度选择最佳
电流频率？
感应加热表面淬火它是利用通入交流电的加热感应器在工件中产生一定频
率的感应电流，感应电流的集肤效应使工件表面层被快速加热到奥氏体区
后，立即喷水冷却，工件表层获得一定深度的淬硬层。电流频率愈高，淬硬
层愈浅。
一般情况，硬化层深度在0．5～2mm时，宜选用10kHz以上的高频电源：
硬化层深度在1.0～4.0nm时，宜选用8～3kHz电源；硬化层深度在
4．0mm以上，可选用1～2．5kHz电源。当零件面积或直径较大时，可选用较低的频率：反之，加热面积或直径较小的零件可选用较高的频率。
5.球墨铸铁等温淬火目的是什么? 等温温度及等温淬火后的组织是什么? 目的:球墨铸铁奥氏体化后在贝氏体转变区进行等温进淬火的求获得良好的力学性能和小的畸变. 等温温度:下贝氏体等温淬火的等温温度为260～300℃：上贝氏体等温淬火的等温温度为350-400℃。
6.简述透射电子显微镜成像的原理和特点
透射电镜的结构及成像原理与光学显微镜基本相同，只是用电子束代替可见光，用电磁透镜代替光学透镜。由电子枪发射的电子束经加速后，通过聚光镜会聚成一束很细的高能量电子束斑，电子束穿过试样，将其上的细节通过由物镜、中间镜及投影镜组成的成像系统成像，成像最终投射在荧光屏上形成可见的图像供观察或照像。电镜的辅助系统比较复杂，包括真空、稳压、气动循环、控制及计算机等系统。
7.与钢相比,铸铁的相变有哪些特点?
与钢不同，铸铁在相变过程中，碳常需作远距离的扩散，其扩散速度受温度和化学成分等因素的影响，并对相变过程及相变产物的碳含量产生相当大的影响。
8.减少零件热处理畸变的主要措施和工艺方法有哪些?
减小应力集中；减缓加热、冷却速度；零件合理码放；选择合适工装；
9.试论述钢材在热处理过程中出现脆化现象的主要原因及解决方法。
①过共析钢奥氏体化后冷却速度较慢出现网状二次渗碳体时，使钢的脆性增加，脆性的网状二次渗碳体在空间上把塑性相分割开，使其变形能力无从发挥。解决方法，重新加热正火，增加冷却速度，抑制脆性相的析出。②淬火马氏体在低温回火时会出现第一类回火脆性，高温回火时有第二类回火脆性，第一类回火脆性不可避免，第二类回火脆性，可重新加热到原来的回火温度，然后快冷恢复韧性。③工件等温淬火时出现上贝氏体时韧性降低，重新奥氏体化后降低等温温度得到下贝氏体可以解解。④奥氏体化温度过高，晶粒粗大韧性降低。如：过共析钢淬火温度偏高，晶粒粗大，获得粗大的片状马氏体时，韧性降低；奥氏体晶粒粗大，出现魏氏组织时脆性增加。通过细化晶粒可以解决。
1.试指出渗碳件热处理后常出现的三种缺陷，并分析其原因及防止措施。答：A淬火后硬度偏低：主要是深层表层碳浓度较低或表面脱碳而致；淬火工艺不合理，没淬上火或有过多的残余奥氏体，
B渗层深度不够：主要是炉温低，时间短，或炉内气氛循环不良，零件表面不清洁，碳势过高工件表面积碳；提高渗碳的温度和时间，装炉前清洁工件表面，合理控制碳势。
C渗层出现大块状王庄碳化物；主要是渗碳时表面碳浓度过高，降低渗剂活性，严格控制碳势。
汽车、拖拉机齿轮选用20CrMnTi材料，其加工工艺路线为：下料锻造正火机加工渗碳、淬火+低温回火喷丸磨削成品，试分析各热处理工序的作用。A正火——消除锻造应力，使组织均匀，调整硬度改善切削加工性。
渗碳——提高齿面碳的浓度，（0.8~1.05%C）
淬火——提高齿面硬度并获得一定淬硬层深度，使表面得到M回火+合金碳化物+γ
具有高硬度（58~62HRC）、高耐磨、较高强度和一定的韧性。提高齿面耐磨性和接触疲劳强度，齿的心部得到M回火+F，具有较高的强韧性。
低温回火——消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力。
1何谓钢的淬火？P115以碳钢为例，分别指出钢在淬火过程中可能获得的组织及他们的形成温度范围，组织形态，亚结构和性能。
亚共析钢：加热温度Ac3+(30~50)度，组织为A+未溶K，快冷至550度以下，350度以上获得正常组织为位错，性能：强度、硬度高，塑性韧性好。过共析钢：加热温度Ac1+(30~50)度，组织为A+未溶K，快冷至200度以下，获得正常组织为：片状M+残余A+未溶K，其亚结构为孪晶，性能：硬度高，脆性大。
2常用冷却介质有哪些？
水冷：用于形状简单的碳钢工件，主要是调质件。
油冷：合金钢，合金工具钢工件大都采用油冷。
延时淬火：工件在浸入冷却剂之前先在空气中降温以减少热应力。
双介质淬火:工件一般选浸入水中冷却，待冷却到马氏体开始转变点附近，然后立即取出浸入油中缓冷，在水中冷却的时间一般按工件的有效厚度
3~5mm每秒计算。
马氏体分级淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之浸入稍高或稍低于钢的上马氏体点的液态介质（盐浴或碱浴）中，保持适当时间，待钢件的内外层都达到介质温度后取出空冷，以获得马氏体组织的淬火工艺，也称为分级淬火。用于合金工具钢及小截面碳素工具钢，可减少变形和开裂。
热浴淬火：工件只浸入150~180度的硝盐火碱中冷却，停留时间等于总加热时间的三分之一到二分之一，最后取出在空气中冷却。
贝氏体等温淬火：钢材或钢件加热奥氏体化，随之快冷到贝氏体转变温度区域（260~400度）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。有时也称等温淬火。该工艺可用于要求变形小，韧性高的合金钢工件。
3已知GCr15钢精密轴承的加工工艺路线为：下料锻造超细化处理机加工淬火冷处理回火稳定化处理。简述其中超细化处理，淬火，冷处理，回火和稳定化处理等主要热处理工艺参数（加热温度和冷却方法）和采用该工艺的目的。
预备热处理：1050度乘20~30min，高温固溶后再320~340度乘2h等温再升温至735~740度乘3h炉冷至600度出炉空冷，有利于提高淬火后获得细小针状的马氏体组织，并可提高冲击韧度，耐磨性和疲劳强度。
淬火：835~850乘45~60min在保护气氛下加热，在150~170度的10号机油中冷却5~10min后，再在30~60度油中冷却。
冷处理：清洗后在—40~—70度乘1~1.5h深冷处理，
回火：160~200度乘3~4h回火，
稳定化处理：粗磨后进行140~180度乘4~12h，精磨后120~160乘6~24h。4何谓实际晶粒度？从热处理生产实际出发，宜选用什么晶粒钢？
实际晶粒度：指在某一实际热处理加热条件下，所得到的晶粒大小。
从热处理生产角度看，为了获得细小的奥氏体晶粒，宜选用本质细晶粒钢。这样，其晶粒长大倾向小，淬火温度范围宽，生产上容易掌握。
5碳氮共渗时出现的黑色组织是什么？如何避免？黑色组织是指碳氮共渗表层中出现的黑点，黑带和黑网。
为了防止黑色住址的出现，渗层中氮含量不宜过高，一般超过Wn0.5%就易
出现点状黑色组织，渗层中氮含量也不宜过低，否则易形成拖氏体网。因此
氨的加入量要适中，氨气量过高，炉气露点降低，均会促使黑色组织的出
现。
为了一只拖氏体网的出现，也可以适当提高淬火加热温度火采用冷却能力较
强的冷却介质。黑色组织深度小雨0.02mm时也可采用喷丸强化补救。
6珠光体有哪几类？他们的形态和性能特点是什么？
珠光体的组织形态可以分为两类：片状珠光体和粒状珠光体。A片状珠光
体，是由相互交替排列的渗碳体和铁素体所组成（1）片状珠光体的形成首
先在奥氏体的晶界上析出渗碳体的晶核，并呈片状向境内长大，在其两侧出
现了贫碳的奥氏体，促使铁素体在奥氏体上于渗碳体的界面上形核长大，生
成层片状铁素体，并使其附近的奥氏体富碳，又促使渗碳体沿奥氏体—铁素
体界面形核长大。如此反复交替，最终形成片状珠光体，当珠光体的上述方
式向横向发展的同时，片状铁素体前沿的奥氏体中的碳向渗碳体的前沿扩
散，促使转广体也沿着纵向长大，其结果形成珠光体领域。在一个奥氏体晶
粒内，可形成若干个珠光体领域。（2）珠光体的片间距珠光体的片间距是
指珠光体中相邻两片渗碳体间的平均距离，其大小主要取决于转变温度（过
冷度）。转变温度越低，片层间距就越小，珠光体组织越细，渗碳体的弥散
度也就越大。B粒状珠光体，粒状珠光体的形成也是一个渗碳体和铁素体交
替析出的过程，其中，渗碳体的析出是以奥氏体晶粒内的未溶碳化物火富碳
区的非自发晶核，由于各项成长近似一致，最终成为在铁素体基体上均匀分
布着粒状（球状）渗碳体的粒状珠光体，一般认为奥氏体化温度较低有利于
形成粒状珠光体。C珠光体的力学性能，片状珠光体的强度和硬度，随片层
间距的减小而提高；粒状珠光体其强度硬度较低，塑性，韧性较好。
为了使钢在加热过程中获得细小的奥氏体晶粒度可采取哪些措施？
A加热温度和保温时间：温度越高、保温时间越长，奥氏体晶粒长得越快、
晶粒越粗大。奥氏体晶粒长大速度是随着温度的升高而呈指数关系增加；而
在高温下，保温时间对晶粒长大的影响教低温要大。B加热速度：加热速度
越大、过热度越大，奥氏体实际形成温度就越高，由于形核率与长大速度的
比值增大。因而，可以获得小的初始晶粒。这也说明，快速加热能获得细小
的奥氏体晶粒。
C钢的化学成分：随着钢种碳含量的增加，但又不足以形成未溶碳化物时，
奥氏体晶粒容易长大而粗化。由此，共析碳钢较过共析碳钢对过热更为敏
感。D钢的原始组织：通常原始组织越细或原始组织为非平衡组织时，碳化
物分解度越大，所得的奥氏体起始晶粒就越细小，但钢的晶粒长大倾向增
加，过热敏感度增大。为此，原始组织极细的钢，不宜用过高的加热温度和
过长的保温时间。
第一、二类回火脆性是怎样产生的？产生回火脆性后怎样消除？
A第一类回火脆性（回火马氏体脆性）：碳钢在200~400°C温度范围内回
火，会出现室温冲击韧度下降现象，造成脆性此即第一类回火脆性或称回火
马氏体脆性。对于合金钢这类脆性发生的温度范围稍高，约在250~450度之
间。
如果零件回火后产生第一类回火脆性则需重新加热淬火方可消除。B第二类
回火脆性（马氏体高温回火脆性或可逆回火脆性）：某些合金钢在450~650
度温度范围内回火后缓慢冷却通过上述温度范围时，会出现冲击韧度降低的
现象。这类已造成的脆性钢如果再次重新加热到预订的回火温度（稍高于造
成脆化的温度范围）然后快速冷至室温，脆性就会消失。为此，又称可逆回
火脆性。
何谓钢的淬透性？影响淬透性的因素有哪些？
A钢在淬火时能够获得马氏体的能力即钢被淬透的深度大小称为淬透性。钢
的淬透性大小取决于钢的临界冷却速度。C曲线位置越右，则临界冷却速度
越小，淬透性就越大。
B1含碳量的影响：随着奥氏体含碳量增加，稳定性增加，使C曲线右移。
2合金元素的影响：合金元素（除Co以外）都能提高钢的淬透性。 3奥氏
体化温度和保温时间的影响：奥氏体化温度越高、保温时间越长、碳化物溶
解越完全、奥氏体晶粒越粗大，境界总面积减少、形核减少，因而使C曲线
右移推迟珠光体转变。总之，加热速度越快，保温时间越短，奥氏体晶粒越
小，成分越不均匀，未溶第二相越多，则等温转变速度越快，使C曲线左
移。
在热处理时要控制奥氏体晶粒长大，试分析影响奥氏体晶粒长大因素及控
制奥氏体晶粒长大的措施。
加热温度和保温时间：加热温度越高保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大，加
热温度是主要的。
加热速度：加热速度越快，过热度越大，使形核率和长大速度的比值增大可
细化晶粒，奥氏体实际晶粒度越高。钢的化学成分：1、碳素钢—共析钢较
过共析钢易于过热；2、合金钢—钢中加入如Ti、V、Vr、Nb、W、Mo、Cr
等碳、氮化物形成元素，强烈阻碍奥氏体晶界的迁移，使晶粒细化。用Al
脱氧的钢晶粒细小，用Si脱氧的钢晶粒较粗；
原始组织—原始组织越细或为非平衡组织时，钢的晶粒度长大倾向增大，晶
粒易于粗化。
铸铁通常分为几大类？分别指出这些铸铁中碳的存在形式以及它们对铸铁
性能的影响？
灰铸铁：具有高的抗压强度、优良的耐磨性和消振性，低的缺口敏感。
球墨铸铁：既有灰铸铁有点，又具有中碳钢的抗拉强度、弯曲疲劳强度及良
好的塑形与韧性。
可锻铸铁石墨呈团絮状，对基体的切割作用小，故强度、塑性及韧性均比灰
铸铁高，尤其是珠光体可锻铸铁可与铸钢媲美，但不能锻造。
蠕墨铸铁：蠕墨铸铁其抗拉强度、塑性、疲劳强度等均优于灰铸铁，而接近
铁素体基体的球铁合金铸铁。此外，它的热导性、铸造性、可切削加工性均
优于球铁，与灰铸铁相近。
举例并简要说明提高模具寿命可采用哪些有效的热处理工艺方法，请举例
说明五种以上。
已知GCr15钢精密轴承的加工工艺路线为：P282
下料—锻造—超细化处理—机加工—淬火—冷处理—稳定化处理
其中热处理工艺包括：①超细化热处理工艺为1050℃×20～30min高温加
热，250～350℃×2h盐槽等温，690～720℃×3h随炉冷至500℃出炉空
冷。②淬火：835～850℃×45～60min在保护气氛下加热，150～170℃的油
中冷却5～10min，再在30—60℃油中冷却。③冷处理：清洗后在-40—-70℃
×1～1.5h深冷处理④稳定化热处理：粗磨后进行140～180℃×4～12h；
精磨后120～160℃×6～24h。
为什么加工机床齿轮的材料通常选用45钢等，而汽车齿轮的材料为
20CrMnTi等。请分别制定其加工工艺路线及采用热处理工艺的目的。P90
（1）机床齿轮工作平稳无强烈冲击，负荷不大，转速中等，对齿轮心部强
度和韧性的要求不高，一般选用40或45钢制造。汽车、拖拉机齿轮的工作
条件比机床齿轮恶劣，受力较大，超载与启动、制动和变速时受冲击频繁，
对耐磨性、弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、心部强度和韧性等性能的要求均
比较高，用中碳钢或中碳低合金经高频感应加热表面淬火已不能保证使用性
能。
（2）机床齿轮加工工艺路线：下料—锻造—正火—调质—半精加工—高频感
应加热表面淬火+低温回火—精磨—成品。正火可使组织均匀化，消除锻造
应力，调整硬度改善切削加工性。调质处理可使齿轮具有较高的综合力学性
能，提高齿心强度和韧性使齿轮能承受较大弯曲应力和冲击载荷，并减小淬
火变形；高频感应加热表面淬火可提高齿轮表面硬度和耐磨性，提高齿面接
触疲劳；低温回火是在不降低表面硬度的情况下消除淬火应力。防止产生磨
削裂纹和提高齿轮抗冲击能力。
汽车齿轮的加工工艺路线：下料—锻造—正火—机加工—渗碳、淬火+低
温回火—喷丸—磨加工—成品。正火处理可使组织均匀，调整硬度改善切削
加工性；渗碳是提高齿面碳的质量分数（0.8—1.05%）；淬火可提高齿面硬
度并获得一定淬硬层深度（2.8—1.3mm），提高齿面耐磨性和接触疲劳强
度；低温回火的作用是消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力；喷丸
处理可以提高齿面硬度约1—3HRC，增加表面残余压应力，从而提高接触疲
劳强度。
回火脆性的类型及解决办法
回火脆性：淬火钢在回火时，随着回火温度的升高，在某一回火温度范围内
使钢的冲击韧性明显下降，脆性明显增大的现象。分第一类和第二类。
第一类：淬火钢在250~400回火出现的不可逆回火脆；第二类：450~650可
逆
办法：第一类产生不可消除，可以加入si，使脆性转变温度升高到300以
上，然后在250回火；第二类：在脆性温度短时间回火，快冷不产生，慢冷
产生。重新加热在脆性温度短时间回火，快冷可消除。
冷作模具钢的微细化热处理目的？Cr12MoV钢的循环超细化处理工艺？
目的：微细化热处理包括钢种基体组织的细化和碳化物的细化。组织细化可
提高钢的强韧性，碳化物细化有利于增强强韧性和耐磨性。
工艺：1150加热淬火+650回火+1000加热油淬+650回火+1030加热油淬
170等温30min空冷+170回火。
淬火态钢中常见马氏体有几种？亚结构？性能特点？形成条件？
板条和片状。板条亚结构为位错，性能：强度、硬度高，塑性、韧性好；形
成条件低碳钢、200℃以上温度.片状中高碳200℃以下，亚结构为孪晶，性
能：硬度高，脆性大；
铸锭中的主要缺陷有哪些？
微观偏析。宏观偏析1）正常偏析2）反3）比重。夹杂和气孔。缩孔与疏
松
制造铸造铝合金的固溶处理工艺应遵循哪些原则？
1.淬火温度：一般比最大溶解度温度略低一些。
2.淬火加热：为防止铸件过
热与变形，最好采用350以下的低温入炉，然后随炉缓慢加热到淬火温度。
3,保温时间：保温时间较长，一般为3~20h。4.冷却方式：一般在热水中冷
却。
试说明不同铝合金强化的手段？对ZL104汽油机采用哪种热处理提高强
度？
形变铝合金强化：冷变形强化（加工硬化）、热处理强化（固溶+时效强化）
铸造铝合金强化：变质处理（细化组织），固溶+时效，
ZL104铝合金采用（535±5）℃*3h固溶处理，（175±5）℃*9h。该工艺是
建立在砂型浇铸的基础上，时效时间较长。采用钠变质和金属型低压浇铸，
ZL104铝合金175℃*5h时效时，在基体中形成GP区，强化作业显著。
为控制金属结晶时的晶粒大小，工业生产中通常采用什么方法来细化晶
粒？
1、增加环境冷却能力。
2、化学变质法。
3、增加液体流动。
为改善切削加工性能，15Cr,20Cr2Ni4,40Cr,5CrMnMo,GCr15,W18Cr4V钢应
进行何种热处理？
15Cr：正火；20Cr2Ni4：正火+回火；40Cr：调质；5CrMnMo：退火；
GCr15：球化退火；W18Cr4V：球化退火
试分析比较在正常淬火条件下２０、４５、４０Ｃｒ、Ｔ８、６５等钢的
淬透性和淬硬性高低。
淬透性由高到低：４０Ｃｒ、Ｔ８、６５、４５、２０；
淬硬性由高到低：Ｔ８、６５、４５、４０Ｃｒ、２０。
能否用Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ钢制造冷冲模，为什么？
可以用来做模具，但一般用在要求高强度高耐磨性少冲击的模具中，但由于
它的韧性较差，材质特性脆，价格贵，所以不建议用作冷冲模。
45钢经调质处理后要求硬度为217HB～255 HB，但热处理后发现硬度偏
高，问能否依靠减慢回火时的冷却速度使其硬度降低？若热处理后硬度偏
低，能否靠降低回火时的温度，使其硬度提高？说明其原因。
不可以，需要调整回火温度；不可以，需要重新淬火后降低回火温度
中型拖拉机发动机曲轴要求具有较高的强度及较好的韧性，曲轴轴颈要求
耐磨性好（50HRC~55 HRC）。（1）选择材料并写出钢号；（2）制定加工
制造的简明工艺路线；（3）说明使用状态下曲轴的组织和曲轴轴颈表面的
组织。
合金渗碳钢：20CrMnMo 20CrMnTi 20MnVB
工艺路线：下料-锻造-正火-机械加工-渗碳、淬火+低温回火-喷丸-磨加工-成
品
心部组织：细片状珠光体；表面组织：回火马氏体
使用硝盐浴炉时，需要注意哪些安全措施？
必须注意防爆等安全措施。
在硝盐浴炉中，任何局部温度超过595℃时，都可能着火或爆炸，使用温度应严格控制在550℃以下。
硝盐混合物是氧化型的，不应与容易被氧化的材料混合。
不应使用微细的碳化材料作硝盐的覆盖物，也必须避免渗碳炉出料端所聚集的贪黑对硝盐浴炉的污染。
在处理镁合金轻金属时，盐浴最高温度有一定规定。
某工厂仓库积压了许多不知道化学成分的碳钢(退火状态)，现找出其中一根，经金相分析发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80%，问此钢材的含碳量是多少？
0.77/100=x/80,x=61。60钢
在制定热处理工业时以下几种形状的工件，如何计算加热的有效厚度。
圆棒形状：以直径计算；2扁平工件：以厚度计算；3实心圆锥体：按大端的1/3高度处的直径计算；4阶梯轴或截面突变的工件：按较大直径或较大截面计算。变形铝合金的回归处理与时效工艺区别是什么？目的分别是什么？
回归处理仅用于经淬火和自然时效处理过的零件，既将零件在硝盐浴中迅速
加热到200~250℃，保温2~3分钟后在水中冷却。目的是恢复得到过饱和固
溶体淬火相，使合金重新软化，便于加工、校形等。时效处理：在一定的温
度下，保持一定的时间，过饱和固溶体发生分解(称为脱溶)，引起铝合金强
度和硬度大幅度提高，这种热处理过程称之为时效。
零件选材的基本原则是什么（举例说明）？
使用性能、工艺性能、经济性
试简述影响过冷奥氏体等温转变的因素。
1、含C量
2、Me的影响
3、A化温度和保温时间
4、原始组织
5、应力和塑
性变形
对机床主轴有何性能要求？通常选用何种材料制作？
要求：承受中等扭转-弯曲复合载荷，转速中等并承受一定冲击载荷。材
料：大多选用45钢，载荷大时采用40Cr
马氏体有哪两种基本形态？其微观形态、亚结构及性能有何不同？
板条马氏体和片状马氏体，板条马氏体：微观形态，椭圆截面的柱状晶粒；
亚结构：高密度的位错组成；性能：较高的强度和硬度，而且塑性韧性也较
好。片状马氏体：呈片状、竹叶状主体形态为双凸透镜状；亚结构：细小的
孪晶组成；性能：硬度高脆性大
亚共析钢的淬火温度常选Ac3以上，而过共析钢的淬火加热温度为何选在
Ac1-Acm,试从理论上加以分析。
温度过高，过多的碳化物溶解，使片状马氏体含量增加，易于变形开裂，残
余A增加；过多的碳化物溶解，使钢的耐磨性降低；
温度过高，氧化脱碳倾向增大，使钢的表面成分不均匀，Ms高低不同导致
淬火开裂；
选择TA=Ac1+(30-50℃），保留部分未溶碳化物以提高耐磨性，使基体的降
低，M条％升高，使钢的ζb升
高，δ↑，Ak↑。
制定铸造铝合金的固溶处理工艺应遵循哪些原则？
答：（1）淬火温度的选择：淬火温度一般比最大溶解度温度略低一些，以免过烧或产生裂纹。
淬火加热方式：为了防止铸件过热与变形，通常在空气循环炉内进行，为防止变形，最好采用350度以下低温入炉，然后随炉缓慢加热到淬火温度。保温时间：铸铝合金晶粒粗大，过剩相的溶解困难，保温时间要长。一般为3-20h，保温时间与工件的厚度关系不大。
冷却方式：因铸件形状复杂，内部缺陷较多，强度与塑性降低，冷速过快将会使铸件产生严重变形，因此淬火后应在热水中冷却。
什么是马氏体相变塑性现象？何谓“TRIR”钢及它的性能特点是什么？答：金属及合金在相变过程中，塑性增加，往往低于母相屈服极限的条件下，即发生了塑性变形，称之为相变塑性。
利用马氏体相变塑性设计出几种Ma高于室温而Ms低于室温的钢，他们在常温下形变时，会诱发形成M，M转变反过来又诱发塑性提高，这种钢兼有很高的强度和塑形，故称为相变诱发塑性（TRIR）钢。
简述激光热处理的原理和优点是什么
答：激光淬火技术，又称激光相变硬化，是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料快速导热作用，是表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。
优点：与感应加热淬火相比，使用的能量密度更高，加热速度更快，不需要淬火介质，工件变形更小，加热层深度和加热轨迹易于控制，易于实现自动化，激光淬火可使工件表层0.1-1.0mm范围内的组织结构和性能发生明显变化。
淬火态钢中常见的马氏体有哪几种类型?形成条件是什么?分别指出其亚结构和性能特点。
答：主要形态板条马氏体，片状马氏体。
奥氏体转变后，所产生的M的形态取决于A中的含碳量，含碳量<0.6%的为板条马氏体，含碳量在0.6-1.0%之间为板条和针状混合的M，>1%的为针状马氏体。板条马氏体的亚结构主要由高密度的位错组成，并存在条间A。板条马氏体具有较高的强度和硬度，而且塑性任性也好。片状马氏体的亚结构主要由互相平行的细小孪晶组成，并集中在M片的中央部分，具有高硬度，脆性大。
淬火态钢中常见的马氏体形态有哪几种？分别说出它们的亚结构。
板条、片（针）状；位错、孪晶
晶体中的位错有两种基本类型？位错在晶体中主要运动方式有哪两种？刃、螺；滑移、攀移
零件失效的主要形式分为哪四大类？
答：材料的变形，断裂，磨损和腐蚀。
对高碳钢实施球化退火工艺的目的是什么? 试画出等温球化退火的工艺曲线。（1）目的：使钢中碳化物球状化，从而达到降低硬度、改善切削加工性，并为以后淬火做准备，（2）等温球化退火的工艺曲线为：在正常条件下，对、40Cr、GCr15、W6MO5Cr4V2钢进行常规淬火，试选择这些钢的淬火介质及常规的淬火方法：
45钢: 采用单液淬火法，自来水为淬火介质；
40Cr ：小件采用单液淬火法，油为淬火介质；大件采用双淬火法，先水后油。
GCr15 ：采用单液淬火法，油为淬火介质;
W6MO5Cr4V2: 采用分级淬火，淬火介质为空气。
试指出下列工件整体淬火后进行回火的温度范围。
（1）工模具、轴承、齿轮
（2）弹簧
（3）调质处理的轴类、连杆、螺栓
（1）模具、轴承、齿轮：低温：150-250℃，
（2）弹簧：中温：350-500℃。
（3）轴类、连杆、螺栓：高温：500-650℃。
现对机床齿轮、大直径的轧辊及进行表面淬火，试选择感应加热的类型并指出其频率范围。
机床齿轮表面淬火加热—高频加热—100 ~1000 KHZ ，
大直径的轧辊加热—工频加热—50 KHZ
推土机齿轮表面淬火加热—中频加热— 0.5~10 KHZ -
为了改善低碳钢的切削性能，应采用何种热处理工艺？说明原因
因采用正火处理。因为低碳钢切削性能差的原因是刚中含有较多的F,只有降低F的量才能改善其切削性能。而正火冷却属于非平衡冷却，冷却速度的增加会使共析反应的温度降低，从而使P的连增加，F量减少。
阐述T8钢淬火加热过程中A的形成过程及影响A转变速度的因素。
A的形成过程:A的形核、长大、残余渗碳体的溶解及A成分的均匀化四个基本过程。
影响A转变速度的因素：
加热温度。温度越高，转变速度越快
加热速度。加热速度快，转变温度越高，转变速度越快原始组织。原始P组织越细，相界面越多，Fe3C易于溶解，越有利于A的
性和长大，使转变速度越快。
合金元素。
Co、Ni增大碳在A中的扩散速度，加快A化过程；碳化物形成元素减慢A
的形成过程；Si、Al、Mn不影响A化过程。
根据共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线示意图(图1)试指出钢在以下五个
区域的状态?
区域①— Ms与Mf 之间；区域②— BB′线之右；
区域③— BB′与AA′线之间；区域④— AA′线之左；
区域⑤— A1线以上。
①A→M区
②P区
③A→P区
④过冷A区
⑤A区
若将共析钢加热至奥氏体温度后分别以图中的冷却速度Vl、V0、V2、V3、
V4进行冷却至室温后得到什么组织?连续冷却转变曲线的实用意义是什么?
Vl:：M 马氏体V0 :M马氏体V2：T屈氏体V3：S索氏体
V4：P珠光体
简述影响钢的淬透性及淬硬性因素。
钢在淬火时能够获得马氏体的能力即钢被淬透的深度大小称为淬透性。其影
响因素有：
1).亚共析钢含碳量↑，C曲线右移，过共析钢含碳量↑，C曲线左移；
2).合金元素（除Co外）使C曲线右移；
3).奥氏体化温度越高、保温时间越长，碳化物溶解越完全，奥氏体晶粒越粗
大，使C曲线右移；
4)A的晶粒度，晶粒越细，晶界越多，降低过冷A的稳定性，降低钢的淬透
性
5)未溶碳化物及夹杂物，降低过冷A的稳定性，降低钢的淬透性A
6)对A实施变形，可以增加钢的淬透性
淬硬性：主要取决于M提的含碳量。含碳越高，淬硬性愈好。
试写出用20CrMnTi材料制作汽车变速箱齿轮的加工工艺路线，并分析各热
加工工序的作用。或者考题是汽车、拖拉机的齿轮选用20CrMnTi材料，
其加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳、淬火+低温回火→
喷丸→磨削→成品，试分析各热处理工序及喷丸工序的作用
用20CrMnTi制作汽车变速箱齿轮的加工工艺路线：下料—锻造—正火—机
械加工—渗碳、淬火+低温回火—喷丸—磨加工—成品
正火：可以细化锻后的粗大晶粒，调整硬度改善切削加工性能，得到所需要
的纤维（流线）组织。
渗碳：是提高齿面碳的质量分数（0.8-1.05%）；
淬火的目的是：在齿面得到一定深度的M组织，可提高齿轮表面硬度，提
高齿面耐磨性和接触疲劳强度；
低温回火的作用是：消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力。
喷丸处理：可提高齿面硬度约1-3HRC，增加表面残余压应力，从而提高接
触疲劳强度
钢的“TTT”及“CCT”曲线是怎样获得的？两者的区别？影响“TTT”转变
的因素有哪些？如钢的含碳量的影响？C曲线的实用价值？
答：钢的过冷奥氏体等温转变曲线的开始温度和终了温度曲线像英文字母
C，它描述了A在等温转变过程中，不同温度和保温时间下的析出物的规
律，成为TTT曲线。而连续冷却曲线是各种不同冷速下，过冷奥氏体转变开
始和转变终了温度和时间的关系简称CCT曲线。
相同点：1都具有渗碳体的先共析线 2 相变都有一定的孕育期 3曲线中都有
一条相变开始线和一条相变完成线。
不同点：1 CCT曲线中无贝氏体转变区 2 CCT曲线中发生相变的温度比TTT
曲线中的低 3CCT曲线中发生相变的孕育期比TTT曲线中长
影响因素：1含碳量的影响
随着奥氏体含碳量的增加，稳定性增强，c曲线右移，所以在热处理正常加
热条件下，亚共析碳钢的C曲线，随含碳量的增加向右移，过共析碳钢随含
碳量增加，由于有未溶渗碳体存在，促使奥氏体分解，C曲线左移，共析钢
的C曲线最靠右，稳定性最强。2合金元素的影响
除了Co外，所有合金元素的溶入均增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右
移。3奥氏体化温度和保温时间的影响奥氏体化温度越高，保温时间越长，
碳化物溶解越完全，A晶粒越粗大，晶界总面积减少，形核减少，因而使C
曲线右移推迟珠光体转变。4原始组织的影响原始组织越细，易得到均匀奥
氏体，使C曲线右移，并使Ms点下降。5应力和塑性变形的影响拉应力促
使A等温转变，等向压应力阻碍这种转变。进行塑性变形也加速奥氏体转
变。实用价值: C曲线是对碳钢加热得到A后，在冷却过程中组织转变进行
分析的工具。
减少零件热处理畸变的主要措施和工艺方法有哪些，并以某一典型零件为
例，从减少零件畸变的角度进行热处理工艺设计
选择合适的淬火加热温度冷却介质淬火操作方法等40Cr调质畸变
(850+-5)×30s/mm 油冷（ 600-680 ）×2-3h 高回火油冷再进行（430+-5）×
4-8h空冷
GCr15 中合金元素有哪些其含量有多少在钢中的作用是什么这种钢在制
造业中用于制造那些零件是说明热处理工艺
Cr 1.5% 提高淬透性滚动轴承钢大型轴承片
轧制或锻造-球化退火-机加工-淬火-冷处理-低温回火-磨削-成品
材基
试指出5类常用的电热原件材料，并说明其适应温度范围。铁铬铝电热合
金1Cr13Al4，应用于低温0Cr25Al5,0Cr13Al16Mo2，适应于中温
0Cr27AlMo2，应用于高温最高1300;镍铬电热合金Cr15Ni60，应用于低温。
Cr20Ni80，应用于1000度以下中温;SiC电热元件可在1350度下长期工
作，最高温度可达1500;MoSi2电热元件，其最高温度可达1700;石墨电热
元件，真空炉的电热元件，工作温度为1400-2800
晶体中的位错有哪两种类型，位错在晶体中的运动方式有那两种，位错的
固溶强化原理是什么？刃位错与螺位错。滑移和攀移。固溶强化：1，化学
交互作用：一些溶质原子可以偏聚在层错面附近，形成铃木气团，增加位错
扩展的宽度，交滑移困难；增大位错阻力增大层错能。
弹性交互作用：由于溶质原子与基体原子半径不同，弹性模量不同，会造成
晶格畸变，这个畸变与位错应力场发生作用使溶质原子在位错周围分布，形
成苛氏气团降低为错的可动性。
真空加热的特点？当工件进行真空加热时，为减少合金元素蒸发可采取的
有效措施是么？特点：防止氧化，真空脱气，脱脂作用，真空下元素蒸发作
用：其中前三个因素是有利的后一个是不利的，故不是真空度越高越好。措
施：将炉内先抽到较高的真空度，随即充入氩气或氮气，使炉内压力维持在
200-26.6Pa，从而达到满意的结果。
请列举硬度试验在热处理质量检验和质量分析的应用。硬度检验、变形检
验、外观及裂纹检验、金相组织检验（退火、正火及调质处理件的金相组织
检验、淬火件金相组织检验、渗碳件显微组织检验、碳氮共渗件显微组织检
验、渗氮件显微组织检验钢件感应加热淬火金相组织检验、球墨铸铁零件感
应加热淬火金相检验、高速钢具金相检验）材料化学成分检验、力学性能检
验。质量分析应用：告诉质量管理人员工序是否在控制之中，如果不合格品
可查找原因。自动显示偏差大小并告诉管理人员采取相应措施。显示工件热
处理过程和质量是否合乎标准进行。
何谓过冷度？液态金属结晶时为什么必须过冷？过冷度与形核率的关系是
什么？
液体实际温度T与理论结晶温度Tm之差；过冷度越大凝固点驱动力越大，
并不是只要低于理论凝固温度的任何温度液态转变为固态的过程就能发生，
液相形成固相的晶核必须达到一定的过冷度；形核需要驱动力，所以形核时
有一定过冷度，而且越大形核率越大，利于晶体长大。
试述残余应力测试的主要方法和它的基本原理。
应力释放法：将具有残余应力的工件进行切割，局部去处等处理，使工件处
于平衡状态的残余应力，由于此切割或去除而部分释放，工件会变形，使残
余应力到达新的平衡状态，磁性法：根据铁磁材料的感应通量，在残余应力
的作用下与无应力作用时不同，从而利用由磁感应通量的差异来测定残余应
力。X射线应力测试法：利用应力作用下晶面间距的变化作为应变来测量残
余应力。
简述超声波探伤的原理和特点.
频率范围是0.5--10MHZ的超声波具有直线型和速射性，若向被检材料发射
超声波，在传播途中遇到障碍（缺陷或其他异质界面），由于发生反射折射
散射或吸收等现象，使其方向和强度受到影响，根据这种影响的方式和大小
就可以确定缺陷部位的尺寸，物理性质，方向性，分布方式和分布位置等。
特点：对面状缺陷敏感，检测距离大，检测装置小型轻便费用低，检测结果
不直观，无客观性记录，对缺陷种类的判断需要有高度熟练的技术。
减少齿轮热处理畸变的措施是什么？
适当的预先热处理，合理的装入方法，渗碳淬火不经清洗直接回火，采用快
速加热，加心轴淬火，中温碳氮共渗代替渗碳，微变形钢种减少齿轮变形，
压床淬火，硝盐分级和热油淬火。
喷丸强化对材料表面形貌与性能有什么影响？
使零件表面外形发生变化，同时产生大量栾景与位错，使材料表面发生加工
硬化，。同时表面吸收高速运动的弹丸的动能后产生塑性流变和加工硬化，
使工件表面保留参与应力。总之，使表面硬度大幅度提高，降低表面粗糙
度，增加零件的疲劳强度，可以大幅提高疲劳寿命和抗应力腐蚀能力。
晶体中的缺陷有哪几种类型？简述不同缺陷对材料性能会产生哪些影响。
点缺陷：空位，间隙原子，异类原子。造成物理性能与力学性能的变化，如
电阻的增加，密度下降，在高温下发生蠕变。线缺陷：韧形位错，螺形位
错，二者的混合位错。对材料物理性能影响很大，极大影响材料的导热电阻
光学和机械性能，以及其它各种性能指标，如强度塑性。面缺陷：晶界，亚
晶界，孪晶界，堆垛层错，相界。（查不出来，自己编点吧）
用扩散驱动力原理解释上坡扩散与下坡扩散关系？由菲克第一定律看出，
扩散的驱动力是浓度梯度。当浓度梯度与化学梯度一致时，进行下坡扩散。
反之，上坡扩散
氧探头和红外分析仪测量炉内气氛碳势的原理分别是在怎样的？特点？相比较氧探头的优点是什么？（1）氧探头是利用ZrO2在一定温度下，在不同的氧浓度的气氛中会产生一定的电势，根据公式可计算不同温度和氧探头电势下对应的气氛氧含量。红外线分析仪可以对气CO2含量进行测控。（2）氧探头特点是，反应速度快，控制精度高，使用方便，寿命短成本较高（3）氧探头优点是，反应速度快，控制精度高，使用方便。
简述钢中的硫、磷对钢性能的影响？硫、磷是生铁中带来而在炼钢是又未能除尽的有害元素，硫不溶于铁形成硫化铁，形成共晶体分布在奥氏体晶界上，当钢材在1000-1200度锻造或压制时共晶体会融化是钢材变脆，沿奥氏体晶界开裂，这就是热脆。磷在钢中全部溶于铁素体中降低钢的塑性和韧性，特别是低温韧性使刚在低温下变脆称为冷脆。硫还使钢的偏析严重。此外，硫磷均降低钢的焊接性，需要严格控制其含量，另外，磷还可以增强刚在大气中的抗腐蚀性。
什么是奥氏体的热稳定化？他对制定热处理工艺有什么实际意义？淬火时因缓慢冷却或在冷却过程停留引起奥氏体稳定性提高，而使马氏体转变迟滞的现象称为奥氏体的稳定化。意义：对于大多数刚淬火后冷处理应立即进行以防止由于奥氏体稳定化而降低冷处理效果。
简述减少工件淬火变形和防止变形开裂的主要措施？在保证所要求的硬度条件下，工件淬入冷却剂后不做摆动，只做淬入方向的直线移动，以减少变形；淬火工件冷至室温应及时清洗及回火以防止工件开裂。
热处理设备可分为那两大类？每类包括那些装置？主要设备和辅助设备。主要设备包括热处理炉、加热装置、表面改性装置、表面氧化装置、表面机械强化装置、淬火冷却设备、冷处理设备、工艺参数检测控制仪表。辅助设备：清洗机和清理设备、炉气氛制备设备，淬火介质循环装置、起重运输设备、动力输送管路及辅助设备、防火除尘等生产安全设备。
工件在电阻炉中加热时热量支出包括那些方面？结合传输原理简述热处理电阻炉节能的主要途径？支出包括加热工件所需热量、加热辅助构建所需热量、加热控制气体所需热量、通过炉衬的散热损失、通过开启炉门的辐射热损失、通过开启炉门的溢气热损失、其他热损失。途径：传导辐射和对流。什么是复合材料？复合材料的性能有什么特点？
复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的多相材料。性能特点：比强度和比模量高、疲劳强度高、高温性能优良、减震性能好。
何谓陶瓷材料，其性能特点?
陶瓷是无机非金属材料。是用天然的人工合成的粉状化合物，通过成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。性能特点：陶瓷材料具有高硬度、耐高温、抗氧化、耐酸蚀以及其他优良的物理、化学性能。
何谓断裂韧性？为了使零件不发生脆性断裂，设置零件应控制哪三个参数？
断裂韧性是指材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。设置零件应控制：材料的断裂韧度、工作就力、零件中裂纹半长度a
氮碳共渗与渗氮相比，具有哪些特点？
钢件在铁氮相图共析点以下，于氮、碳的介质中加热，保温1-4h，使其表面形成铁的碳氮化合物层与α固溶体的扩散层的热处理工艺称为氮碳共渗。该工艺共渗速度较快，表面硬度略低于渗氮，但疲劳性能好。主要用于受冲击负荷小，要求耐磨、疲劳极限较高及变形小的零件和工模具。
简述热处理设备的选择原则：热处理设备是实施热处理工艺、保证热处理质量、节约能源降低成本的基本条件，其原则为：1，选择设备应满足热处理工艺要求，保证产品热处理质量；2，根据生产批量选择设备，尽可能扩大设备的使用范围，提高生产效率；3，热处理设备能源的选择应从生产成本、能源供应情况、操作与控制的可能性、环境保护因地制宜的综合考虑。试述热处理生产过程质量控制主要内容
答；一热处理设备管理与质量控制（1设备的选择2设备的安装与调试3合理使用设备4设备的检查与维修5自制设备与改造旧设备6做好计量工作7设备的闲置、封存、启封和报废
二热处理工艺材料的管理与质量控制三热处理零件的质检四热处理操作者技能和责任管理五工序管理和数理统计方法在工序质量控制的应用（1工序管理和工序质量控制2数理统计方法在工序质量管理中的应用）
何为疲劳断裂，疲劳断口有那三部分组成？何为疲劳极限和过载持久值？影响疲劳抗力的因素可归纳为几个方面？那些热处理方法可以有效的提高疲劳极限？
答：1交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象 2疲劳源区、疲劳裂纹扩展区、断裂区 3材料经过无限多次应力循环而不断裂的最大应力叫做疲劳极限过载持久值指材料在高于疲劳极限的应力作用下发生疲劳断裂的应力循环周次 4载荷类型、材料本质、零件表面状态、温度、介质 5表面强化
感应加热电源有那几种？各有什么特点？各有什么应用？
答：感应加热电源的种类根据频率范围可分为四类：工频（50hZ）、中频（小于10khz）、超音频（10-100khz）、高频（》100khz）根据电源频率调制模式的不同又分为机械变频式机组和静态变频器两种应用：
晶体缺陷有那几种？简述不同缺陷对材料性能有哪些影响？
分为三大类：点、线、面缺陷点缺陷：空位和间隙原子的运动是晶体内原子扩散的内部原因，院子的扩散就是依靠点缺陷的运动而实现；点缺陷还可以造成金属物理性能与力学性能的变化，最明显的是引起电阻的增加，晶体中存在点缺陷时破坏了原子排列规律，使电子在传导时的散射增加，从而增加电阻。此外空位的存在还使晶体的密度下降，体积膨胀。
空位的存在及其运动是晶体高温下发生蠕变的重要原因。线缺陷：为错对晶体强度与断裂等力学性能有着决定性的作用，同时位错对晶体的扩散与相变等过程有影响。面缺陷：晶体表面对外来原子能发生物理吸附和化学吸附，吸附的驱动力是降低表面能，表面吸附在工业中有重要意义，是净化和分离技术的基础，广泛应用于三废治理、轻工、食品及石油化工业等。何为疲劳？与静载荷断裂相比，疲劳断裂有什么特点？
金属零件或结构在变动应力和应变长期作用下，由于积累损伤而引起的断裂现象称为疲劳。
1引起疲劳断裂的应力低，常常低于静载下的屈服强度2断裂时无明显的宏观塑性变形，无预兆而是突然地发生，为脆性断裂，即使在静载荷或冲击载荷下有大量的塑性变形的塑性材料，发生疲劳断裂时也显示出脆断的宏观特
征，因而很危险。3疲劳端口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂
三个阶段。
试简述零部件选材时的基本原则。
答：在选材时既要选择材料的使用性能，又要考虑材料的工艺性能和经济
性。1根据材料的使用性能选材：通过分析零件的工作条件及失效分析结果
确定零件的主要使用性能，根据零件使用性能要求提出对材料的性能的要
求。2根据材料的工艺性能选材：依据不同材料陶瓷、塑料、金属的工艺性
能选材（如金属的铸造、压力加工、焊接性、热处理工艺性能等）。3根据
材料的经济性选材：要降低零件的总成本，这包括制造成本材料价格、零件
自重、加工费、试验研究费和附加成本，如零件寿命等。
简述延性断口和脆性断口的宏观和微观形貌的区别。
答：（1）延性断口①宏观形貌特征：在裂纹或断口附近有宏观的塑性变
形，如残余扭转角，残余挠曲、颈缩、鼓包等，断口呈灰色纤维状，无金属
光泽和结晶颗粒。②微观形貌：用SEM或TEM观察，可见到大面积的韧窝形
貌，韧窝分为正断韧窝、剪断韧窝和撕裂韧窝三种。（2）脆性断口：1宏
观形貌：①断口附近无明显的塑变②断口呈细瓷状、较亮，在光线照射下
转动断口，有时可见发光小晶面③可见到放射棱线或“人字纹”。②微观
形貌：用SEM观察，穿晶脆性断口呈解理河流活样和舌状花样和准解理（呈
花状）沿晶脆性断口呈冰糖状断口。
简述常规法兰工艺的流程并说明操作时注意的注意事项。
答：（1）工艺流程为：脱脂一酸洗一发蓝一皂化一浸油。（2）操作时的注
意事项：1工件装筐时要避免重叠，最好点接触，大件要单独吊挂：2要
严格控制餐兰溶液的浓度、温度和发兰时间，定时捡查和调整各工作槽液的
成分。3应经常翻动发兰槽中的工件，可在中途提出工件，用清水漂洗后，
抖动后再继续法兰；4在向法兰液加水时要断电，再将水小心倒入，防止飞
溅。在向酸洗槽内加酸时，应沿槽壁小心倒入。5返修工件应重新去油酸
洗。
何谓材料结晶过冷度?液态金属凝固时为什么必须过冷?过冷度与形核率的
关系?
当液体金属冷至理论凝固温度Tm(熔点)时，并不立即凝固而是冷到Tm以下
某一温度才开始结晶。液态材料在理论结晶温度以下仍保持液态的现象称为
过冷。通常将液体实际温度T与理论结晶温度Tm之差称为过冷度。液态金
属冷却到Tm之下的某一温度Tn时开始凝固，过程开始后，由于释放出结晶
潜热而使温度回升到略低于Tm的温度下出现水平段，这时因为结晶潜热的
释放刚好补偿冷却过程中向外界散失的热量，这样凝固过程就在一恒定温度
下完成，冷却曲线上出现“平台”，凝固完成后由于没有结晶潜热抵消散失
的热量，温度又继续下降。凝固过程总是在或大或小的过冷度下进行，过冷
是凝固的必要条件。过冷度越大形核率越大，温度等于熔点，凝固不能进
行。
对于承受交变载荷的零件，为什么常常采用渗碳、碳氮共渗等化学热处理
或感应淬火等方法强化零件的表面？实际使用的零件大多承受交变弯曲或交
变扭转载荷，零件表面应力最大，促使疲劳裂纹在表面形成。因此，凡使表
面强化的一些处理（表面冷变形如喷丸、滚压、滚压加抛光和表面热处理如
渗碳、渗氮、感应加热表面淬火、激光加热表面淬火等）就成为提高疲劳极
限有效途径。
何谓断裂韧性？指出零件发生脆性断裂的临界条件？评定材料抵抗脆性断
裂的力学性能指标—断裂韧度K1c，他是材料抵抗塑裂纹失稳扩展的能力，
单位为MPa点乘（m的二分之一）或MN点乘(m的付二分之三)。为了零件不
发生脆断，设计者可以控制三个参数：材料的断裂韧度K1c，工作就力和零
件中裂纹半长度a。其中任一参数发生变化均可能导致零件发生脆断。
何为疲劳和疲劳极限？试说明典型疲劳断口的宏观和微观形貌的特征？影
响疲劳抗力的因素？哪些热处理方法是提高零件疲劳极限的有效途径？金
属零件或结构在变动应力和应变长期作用下，由于累积损伤而引起断裂的现
象称为疲劳。在疲劳试验中，应力交变循环大至无限次而试样仍能不破损时
的最大应力叫疲劳极限。具有脆性断裂特征，不发生肉眼可见的宏观变形；
在电子显微镜下观察到的条形花样。载荷类型，材料本质，零件表面状态，
工作温度，腐蚀介质。凡使表面强化的一些处理（表面冷变形如喷丸、滚
压、滚压加抛光和表面热处理如渗碳。渗氮、感应加热表面淬火、激光加热
表面淬火等）就称为提高疲劳极限的有效途径。
金属在凝固过程中会产生偏析，何谓晶内偏析？晶内偏析对合金性能有什
么影响？
铸造材料在非平衡凝固时产生的晶内偏析也称枝晶偏析。细小的枝晶间距
可使第二相（或夹杂物）颗粒细小，均匀分布，是的金属强度和塑性显著提
高。但枝晶偏析的存在会引起铸件力学性能恶化以及抗腐蚀性能降低，通常
采用高温扩散退火来消除这种缺陷。
热处理质量体系主要包括哪些因素？热处理技术要求一般包括哪些方面？A
要明确与热处理有关的各组织机构、职责和他们之间的关系。B要有完整的
作为运作依据的质量体系文件。C要有完善的质量记录和信息反馈系统，建
立热处理质量档案。D要对体系的素质和效能进行评价，并有完整的评价标
准。E要有热处理质量体系图。硬度，其他力学性能指标（1强度和韧度的
合理结合2正确处理材料强度、结构强度和系统强度的关系3组合件的强度
匹配要合理4表面强化的零件，心表强度硬合理匹配5环境介质的影响）硬
化层深度显微组织的控制标准热处理允许畸变性零件结构对热处理工艺性能
的影响
简述材料硬度试验的类型并指出每一类中常用的硬度检测方法？
分三类：压入法、回跳法和刻画法。压入法：布氏、洛氏、维氏、努式。回
跳：肖氏、里氏。划刻：莫氏。
结合钢的渗碳而言，简要分析影响碳原子扩散的因素。
钢的固溶体的类型：在钢的渗碳温度以内钢有F及A两种固溶体，从原子扩
散角度讲，α扩散系数>β扩散系数，但F的最大溶碳量仅为0.0218%，而A
的为2.11%,A能溶解更多碳，故钢的渗碳应选在A 区，（2）扩散组织浓
度：根据扩散第二定律，在渗碳层内，碳的浓度梯度越大，则碳原子的扩散
速度越大，以此为了提高碳的扩散速度，渗碳时炉内要选择较高的碳势。但
若碳势过高，又会在工件表面形成碳黑，从而影响渗碳速度。
扫描电镜的特点及其在显微分析中的应用。
特点：1.放大倍数可在20倍到数万倍范围内连续调节。2.分辨率高。3.景
深大，成像立体感强3.可提供多种电子图像，从而获得样品表面的形貌特
征、原子系数衬度及成分分布等。5.配备能谱仪、波普仪后可进行微区成分
分析应用：1.可进行显微组织观察2，可进行特殊试样的观察3.微区成分
分析4.动态分析
热处理零件质量检验包括哪几个方面？渗碳件显微组织检验包括几个方
面？
1.硬度检验。变形检验。外观及裂纹检验。金相组织检验。材料化学成分
检验、力学性能检验。2.（1）渗氮前原始组织，不允许出现有脱碳层或粗
大大回火索氏体（2）渗氮层深度（3）渗氮层脆性（4）渗氮层疏松检验
什么是低温脆性？用解理断裂强度与屈服强度的变化说明此现象？
当温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态，冲击值或断面收
缩率急剧下降，断口特征由纤维状转变为结晶状，断裂机理由微孔聚集性转
变为穿晶解理型。这种现象被称为低温脆性。
屈服强度是随着温度下降而提高，但是材料的解理断裂强度却随温度变化很
小。遇事两条相交于一点，交点对应的温度就是韧脆转变温度tk，因为高
于tk时，断裂强度>屈服强度材料受载后先屈服再断裂，为韧性断裂；低于
tk，外加应力达到断裂强度，材料表现为脆性断裂。
下列中间相属于什么类型：MnS WC SiC Cu5Zn8 Mg2Si Cr23C6
MnS、SiC、 Mg2Si—正常价化合物、WC—间隙相、Cu5Zn8—电子化合物、
Cr23C6—间隙化合物
指出下列钢的类别：Q235、Q195--普通碳素钢结构钢、08F—优质碳素结构
钢、GCr15、GCr15MnMo—滚动轴承钢、60Si2Mn—弹簧钢、0Cr13—马氏体不
锈钢、20CrMnTi—渗碳钢、QT600-3—球墨铸铁、16Mn—低碳低合金结构
钢、W6Mn5Cr9SiMn、W18Cr4V—高速钢、60Si2Mn—弹簧钢、Cr12、
Cr12MoV—冷作模具钢、9CrSi—低合金工具钢、5CrMnMo—热作模具钢、
T10A—优质碳素工具钢、38CrMoAl—渗氮钢、65Mn—弹簧钢、Cr12MnMo--
指出下列合金类别：ZL104、ZL102—铸造Al-Si合金、MB2—变形Mg合金、
ZM3—铸造镁合金、TA4—阿尔法-Ti合金、H68—含Cu为68%的Cu-Zn黄
铜、QSn4-3—Sn青铜、QBe2—Be青铜、TB2—贝塔-Ti合金
试指出常用的6种热电偶（指出其组成材料）？镍铬—镍铝、镍铬—镍
硅、铁—康铜、镍铬—康铜、铜—康铜、铂铑—铂
晶粒大小对金属力学性能有何影响？怎么样控制铸件的晶粒大小？
一般情况下晶粒越细小力学性能也越好，因为晶粒越小，晶界越多。晶界处
的晶体排列是非常不规则的，晶面犬牙交错，互相咬合，因而加强了金属间
的结合力。1、增加环境冷却能力2、化学变质法3、增加液体流动
金属材料的断口分析内容包括哪些方面？指出该图中的类别、起始区及扩
展方向，断裂时的应力状况。
(1)断口的颜色和色泽（2）断口上的花纹（3）断口的粗糙程度不同的材
料、不同的断裂方式，其断口粗糙程度也不同（4）断口与最大正应力的交
角（5）断口上的材料缺陷如夹杂、分层、折叠、裂纹、疏松，以及由于设
计不当造成的应力集中，加工过程中的缺陷，如不正常的表面硬化、表面刻
痕等等。
在实际铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？变质处理在生产中如何
应用？举例说明。控制晶粒大小的方法：1、增加环境冷却能力。2、化学变
质法。3、增加液体流动。
为改善切削加工性能，15Cr,20Cr2Ni4,40Cr,5CrMnMo,GCr15,W18Cr4V钢应
进行何种热处理？
15Cr：正火；20Cr2Ni4：正火+回火；40Cr：调质；5CrMnMo：退火；
GCr15：球化退火；W18Cr4V：球化退火
试分析比较在正常淬火条件下２０、４５、４０Ｃｒ、Ｔ８、６５等钢的
淬透性和淬硬性高低。
淬透性由高到低：４０Ｃｒ、Ｔ８、６５、４５、２０；淬硬性由高到低：
Ｔ８、６５、４５、４０Ｃｒ、２０。
能否用Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ钢制造冷冲模，为什么？
可以用来做模具，但一般用在要求高强度高耐磨性少冲击的模具中，但由于
它的韧性较差，材质特性脆，价格贵，所以不建议用作冷冲模。
45钢经调质处理后要求硬度为217HB～255 HB，但热处理后发现硬度偏
高，问能否依靠减慢回火时的冷却速度使其硬度降低？若热处理后硬度偏
低，能否靠降低回火时的温度，使其硬度提高？说明其原因。
不可以，需要调整回火温度；不可以，需要重新淬火后降低回火温度
中型拖拉机发动机曲轴要求具有较高的强度及较好的韧性，曲轴轴颈要求
耐磨性好（50HRC~55 HRC）。（1）选择材料并写出钢号；（2）制定加工
制造的简明工艺路线；（3）说明使用状态下曲轴的组织和曲轴轴颈表面的
组织。
合金渗碳钢：20CrMnMo 20CrMnTi 20MnVB 工艺路线：下料-锻造-正火-机
械加工-渗碳、淬火+低温回火-喷丸-磨加工-成品心部组织：细片状珠光
体；表面组织：回火马氏体
使用硝盐浴炉时，需要注意哪些安全措施？
必须注意防爆等安全措施。在硝盐浴炉中，任何局部温度超过595℃时，都
可能着火或爆炸，使用温度应严格控制在550℃以下。硝盐混合物是氧化型
的，不应与容易被氧化的材料混合。不应使用微细的碳化材料作硝盐的覆盖
物，也必须避免渗碳炉出料端所聚集的贪黑对硝盐浴炉的污染。在处理镁合
金轻金属时，盐浴最高温度有一定规定。
某工厂仓库积压了许多不知道化学成分的碳钢(退火状态)，现找出其中一
根，经金相分析发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80%，问此钢
材的含碳量是多少？0.77/100=x/80,x=61。60钢
有一高频淬火处理的主轴，使用中早期断裂失效，应进行那些理论检测才
能判断早期失效原因？硬度（表面，心部）金相（原材料夹杂物、内部、
心部、组织、偏析）断口分析。
工件在电阻炉中加热时热量支出包括哪些方面？结合传热原理简述热处理
电阻炉节能措施有哪些？
热量包括：加热工件所需热量Q件、加热辅助构件所需热量Q辅、加热控制
气体所需要的热量Q控、通过炉衬的散热损失Q散、通过开启炉门的辐射热
损失Q辐、通过开启炉门的溢气热损失Q溢、其他热损失Q它。
按用途分，合金结构钢分为哪几类?并分别列举两种钢号。
1.合金结构钢：普通低合金结构钢：Q395 、Q375；合金渗碳钢：
20CrMnTi、20CrMnMo；合金调质钢：40Cr、40CrNiMo；合金弹簧钢：65Mn、60Si2Mn；滚珠轴承钢：GCr15、GCr9；
如何控制铸件的晶粒大小?
晶粒越细，材料的强度越高、韧性越好。对铸件，细化晶粒的方法有：1.增大过冷度；（采用金属型铸造的晶粒度要好于砂型）2.采用变质处理；（在浇注前加变质剂）3.在凝固过程中，采用震动方法，如超声破震动，磁力搅拌等。
铸铁和碳钢在成分、组织和力学性能上有哪些主要区别?
铸铁与钢相比： 1.铸铁是一种以铁、碳、硅为基础的三元合金，含碳量高；2.铸铁中一部分碳是以石墨形式存在；3.铸铁的抗拉强度、塑性、韧性较低，铸造性能及切削加工性、减震性较好。
真空加热特点及克服其弊端所应采取的有效措施是什么?
①防止氧化作用②真空脱气作用③真空脱脂（净化表面）作用④合金元素的蒸发作用
为减少合金元素蒸发可采取的有效措施是：先将炉内抽至较高的真空度，随即通入高纯度的氩气或氮气，使炉内压力维持在200～26.6Pa的条件下加热即可。
断口的宏观及微观形貌的哪些特征可推断为疲劳断裂?
典型的疲劳断口宏观由裂纹源区、裂纹扩展区、最终瞬断区组成。疲劳源区：面积较少而平坦，有时呈光亮镜面，源区一般位于表面，当表面残余压应力较高时，裂纹源移向次表面，形成鱼眼状断口。当表面在类裂纹缺陷时，疲劳裂纹由缺陷处扩展而不存在源区。裂纹扩展区：呈海滩或贝壳花样;最终瞬断区：韧窝、准解理、解理、沿晶断口或混合型。微观：电子显微镜下观察有条形花样。
试说明不同铝合金强化的手段。
形变铝合金强化：冷变形强化（加工硬化）、热处理强化（固溶+时效强化）铸造铝合金强化：变质处理（细化组织），固溶+时效，
通常强化金属材料的方法有哪些?并说明它们的强化机理。
相变强化：相变形成高位错密度的马氏体，使材料得以强化；形变强化：形变能转变成位错应变能，使位错密度升高，晶格发生严重的畸变；固溶强化：溶质原子与晶体中的位错相互作用，阻止位错运动细晶强化：晶界的增多，减少了位错运动的自由程，从而使材料得到强化。合金强化：形成合金碳化物，阻止位错运动;时效强化：时效过程中析出共格的第二相或以弥散分布的第二相，从而阻止位错运动。
当用速钢W6Mo5Cr4V2制作刃具时，淬火温度选为1230℃，回火工艺为560℃×3次，试分析这种工艺制定的理论依据。
高速钢中含有大量W、Mo、Cr、V的难溶碳化物，他们只有在1200℃以上才能大量的溶入A中，以保证淬火、回火后得到高硬度及红硬性，因此，淬火加热温度一般在1220℃以上。而大量合金元素的溶入A中，使钢的MS及Mf 点下移，从而淬火后的组织为：含有较高合金元素的淬火M，未溶合金碳化物及含有较高合金元素的大量残余A.。大量合金元素的存在，增加了淬火M 的回火稳定性及残余A向M转变的阻力，导致回火温度升高。淬火M的分解及残余A向M转变造成二次硬化现象。出现二次硬化峰值的温度是
550~570℃。因此选用560℃回火。采用多次回火的原因是由于残余A的稳
定性很强，只有多次回火才能使大部残余A转变。
何谓断裂韧度？如何根据材料的断裂韧度K1c、零件的工作应力6和零件中的裂纹半径长度a,判断零件是否发生低应力脆断？提出断裂韧性在选材中
的意义。
断裂韧度：在弹塑性条件下，当应力场强度因子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断裂韧度。
断裂韧性在选材中的意义：一些高强度钢制造的构件和中强度钢制造的大锻件，由于在材料制备和冷热加工过程中，不可避免的会产生一些缺陷和裂纹，严重时将导致发生低应力脆断。因此，对于含裂纹的构件，当低应力脆断为主要危险时，其承载能力已经不是由屈服强度所控制，而是取决于材料的断裂韧度。必须应用断裂力学方法进行选材，才能保证安全。
对机床主轴有何性能要求？通常选用何种材料制作？用什么热处理方法？
要求具有足够的刚度、强度、耐疲劳、耐磨损以及精度稳定等性能。通常采用38CrMoAl钢经渗氮处理。
何谓同素异构转变?它在研究钢材性能中的实际意义是什么？
当外界条件改变时，元素的晶体结构可以发生转变，这种转变即同素异构转变。
实际意义：当晶体结构改变时，金属的性能往往发生改变，钢铁材料可以通过热处理来改变性能。
钢中的热脆、冷脆、氢脆是怎样形成的？“应变时效”。
热脆：硫不溶于铁，而与铁形成的硫化亚铁与γ-Fe形成低熔点共晶体，分布在A晶界上，当钢材在高温锻造或轧制时，共晶体熔化，使钢变脆，沿A 晶界开裂，即热脆。
冷脆：磷剧烈地降低了钢的塑性和韧性，特别是低温韧性，使钢在低温下变脆，即冷脆。
氢脆：溶于钢中的氢聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢的内部形成细小裂纹。
应变时效：在塑性变形时或变形后，固溶状态的间隙溶质（C、N）与位错交互作用，钉扎位错阻止变形，导致强度提高，韧性下降的力学冶金现象。
钢淬火后回火（室温至700℃）过程中组织主要发生哪些转变？
?相发生再结晶和晶粒长大，球状渗碳体粗化，中碳和高碳钢中再结晶被抑制形成等轴铁素体。
何谓马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火？优点是什么？
分级淬火是将工件从淬火温度直接冷却到Ms点以上某一温度，经适当时间的保温，取出空冷，以获得马氏体组织。优点：减小变形和开裂。钢材或钢件加热奥氏体化，随之快冷到贝氏体转变温度区间(260～400℃)等温保持，使奥氏体转变成贝氏体的淬火工艺。优点：加工工件变形小，韧性高。马氏体有哪两种基本形态？其微观形态、亚结构及性能有何不同？
板条马氏体和片状马氏体，板条马氏体：微观形态，椭圆截面的柱状晶粒；亚结构：高密度的位错组成；性能：较高的强度和硬度，而且塑性韧性也较好。片状马氏体：呈片状、竹叶状主体形态为双凸透镜状；亚结构：细小的孪晶组成；性能：硬度高脆性大
什么是低温脆性现象？试用材料的解理断裂强度和屈服强度随温度的变化说明这一现象。
材料的冲击吸收功随温度降低而降低，当试验温度低于Tk(韧脆临界转变温度)时，冲击吸收功明显下降，材料由韧性状态变为脆性状态，这种现象称为低温脆性。
屈服强度бs与断裂强度бc相交，交点对应的温度为脆性转变温度Tk。当T
设计人员在选材时应考虑哪些原则？为什么机床齿轮一般选用45或40Cr
等材料制造，而汽车齿轮一般选用20CrMnTi、20CrMnMo、等材料制造？指出它们常用的热处理工艺及最终的得到组织是什么?
1根据零件的工作条件，包括载荷类型及大小，环境条件及主要失效模式等选用材料。2考虑零件的结构，形状和尺寸大小等新因素，对易产生淬火畸变和开裂的要选用淬透性较好，可以用油淬或水溶性淬火介质处理的材料。3应了解材料热处理后的组织和性能，有些针对各种热处理工艺方法开发的钢种，其处理后的性能和组织会更好。4在保证零件使用性能和寿命的前提下，应当尽量选用可简化热处理工序，特别是能够节省能源的材料，例如采用非调质钢或采用低碳钢淬火代替中碳钢调质等5应重视材料的加工工艺性能，包括铸造性能，锻造性能，焊接性能，机械加工性能及热处理工艺性能。因为汽车在运行过程中对变速齿轮的冲击比机床要大，也就要求齿轮有更高的韧性，20CrMnTi属于低合金钢，在做齿轮时一般采取渗碳淬火，比45或40Cr调质具有更高的内部韧性，45或40Cr属于中碳钢或合金钢，一般没必要渗碳，热处理采取调质处理。40cr热处理工艺：预先热处理正火或退火处理退火：850度保温120min 随炉冷却最终热处理淬火加高温回火淬火：850度保温80min油冷;高温回火 500-650 60min保温空冷
组织回火S
何谓低温脆性？P47为什么大多数中低强度钢受温度影响显著，具有明显的低温脆性现象？
当温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态，冲击值或断面收缩率急剧下降，断口特征由纤维状转变为结晶状，断裂机理由微孔聚集性转变为穿晶解理型。这种现象被称为低温脆性。
影响材料脆韧转变的因素有：
1．晶体结构，对称性低的体心立方以及密排六方金属，合金转变温度高，材料脆性断裂趋势明显，塑性差；2．化学成分，能够使材料硬度，强度提高的杂质或者合金元素都会引起材料塑性和韧性变差，材料脆性提高；3．显微组织，显微组织包含以下几个方面的影响：晶粒大小，细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑性，韧性。细化晶粒提高材料韧性原因为,细化晶粒可以使基体变形更加均匀，晶界增多可以有效的阻止裂纹的扩张，因塑性变形引起的位错的塞积因晶界面积很大也不会很大，可以防止裂纹的产生；金相组织；
热处理炉的分类原则包括哪些？传统热处理炉的主要问题有哪些？
分类原则炉型
按热源电阻炉燃料炉煤气炉油炉煤炉
工作温度高温炉（>1000) 中温炉（650~1000）低温炉（<650)
炉膛形式箱式炉井式炉罩式炉贯通式炉转底式炉管式炉
工艺用途退火炉淬火炉回火炉渗碳炉渗氮炉渗氨炉实验炉
作业方式间歇式炉连续式炉脉动炉连续式
使用介质空气介质炉火焰炉可控气氛炉盐浴炉油浴炉铅浴炉液态化炉真空炉
机械形式台车式炉升降底式炉推杆式炉输送带式炉辊底式炉振底式炉步进式炉
问题：升温慢保温性差自动化程度低氧化严重。
热处理质量质量体系应括哪些内容
1明确热处理有关的各组织结构，组织和他们之间的关系2完整的作为运动依据的质量体系文件3完善质量记录和信息反馈系统，建立热处理档案4对体系的素质和效能进行评价，并有完整的评价标准5有热处理质量体系图高速工具钢金相检验包括哪些内容1退火态C化物不均匀性以及脱碳层与评定2淬火晶粒度评级3过热过少程度及淬火脱碳程度的评定4回火程度的评定
列出并简要说明静拉伸试验中最基本的力学性能指标
E 6p 6e 6s 6b derta fai
工程材料及热处理 一、名词解释（20分）8个名词解释 1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。 2.固溶体：溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。 3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。 4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。 5.共晶转变：从一个液相中同时结晶出两种不同的固相 6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。 7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。 铁素体：碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。 奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或 F表示。 8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打，钢材就会沿晶界开裂。这种现象称为钢的热脆。 冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零
件冲击韧性很低，脆性很大，这种现象称为冷脆。 氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时，剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆。 9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。 10.马氏体：马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。 含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1.0%，针片状马氏体；含碳量介于0.2%-1.0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。 11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。 12.正火：将钢加热到3c A或ccm A以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。 13.淬火：将钢加热到3c A或1c A以上的一定温度，保温后快速冷却，以获得马氏体组织的一种热处理工艺。 14.回火：将淬火钢加热到临界点1c A以下的某一温度，保温后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。（低温回火-回火马氏体；中温回火-回火托氏体；高温回火-回火索氏体） 15.回火脆性：淬火钢回火时，其冲击韧性并非随着回火温度的升高而单调地提高，在250-400℃和450-650℃两个温度区间内出现明显下降，这种脆化现象称为钢的回火脆性。
金属材料与热处理含答 案 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气 态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。
1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.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 D.以上答案都对 7.做疲劳试验时，试样承受的载荷为（）。
1．何谓钢的球化退火，其目的是什么? 主要适用于哪些钢材? 是使钢中碳化物球状化而进行的退火 目的：降低硬度、改善切削加工性，为以后淬火做准备，减小工件淬火畸变和开裂； 主要用于共析钢、过共析钢的锻轧件及结构钢的冷挤压件等。 2．简述淬火冷却方法(至少说出五种)。 1）水冷：用于形状简单的碳钢工件，主要是调质件； 2）油冷：合金钢、合金工具钢工件。 3）延时淬火：工件在浸入冷却剂之前先在空气中降温以减少热应力； 4）双介质淬火：工件一般先浸入水中冷却，待冷到马氏体开始转变点附近，然后立即转入油中缓冷； 5）马氏体分级淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之浸入稍高或稍低于钢的上马氏体点的液态介质（盐浴或碱浴）中，保持适当时间，待钢件的内、外层都达到介质温度后取出空冷，以获得马氏体组织的淬火工艺。用于合金工具钢及小截面碳素工具钢，可减少变形与开裂； 6）热浴淬火：工件只浸入150-180℃的硝烟或碱浴中冷却，停留时间等于总加热时间的1/3-1/2，最后取出在空气中冷却；7）贝氏体等温淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之快冷到贝氏体转变温度区域（260-400℃）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。用于要求变形小、韧性高的合金钢工件 3．简述淬透性概念及其影响因素。 钢在淬火时能够获得马氏体的能力即钢被淬透的深度大小称为淬透性。其影响因素有：1.亚共析钢含碳量↑，C曲线右移，过共析钢含碳量↑，C曲线左移；2.合金元素（除Co外）使C曲线右移；3.奥氏体化温度越高、保温时间越长，碳化物溶解越完全，奥氏体晶粒越粗大，使C曲线右移；4.原始组织越细，使C曲线右移，Ms点下降；5.拉应力加速奥氏体的转变，塑性变形也加速奥氏体的转变。 4．钢的回火分哪几类?说出低温回火的适用性(目的)。 （1）低温：150-250℃，用于工模具、轴承、齿轮等。 （2）中温：250-500℃，用于中等硬度的零件、弹簧等。 （3）高温：500-700℃，用于各种轴累、连杆、螺栓等。 低温回火的适用性(目的)：消除淬火应力、稳定尺寸、减少变形和开裂，一定程度上减少残余奥氏体量。 5．什么是碳氮共渗中的黑色组织?它的危害性是什么?防止措施是什么 黑色组织是指碳氮共渗表层中出现的黑点、黑带和黑网。它会使工件弯曲疲劳强度、接触疲劳强度降低，耐磨性下降。为防止黑色组织的出现，渗层中氮含量不宜过高，也不宜过低。通过提高淬火温度或增强冷却能力抑制屈氏体网的出现。 6．简述零件感应加热淬火的基本原理。 是利用通入交流电的加热感应器在工件中产生一定频率的感应电流，感应电流的集肤效应使工件表面层被快速加热到奥氏体区后，立即喷水冷却，工件表层获得一定深度的淬硬层。 7．什么叫喷丸强化?对材料表面形貌与性能有什么影响? 利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使受层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。 8．为什么亚共析钢经正火后，可获得比退火高的强度与硬度? 由于正火的冷却速度比退火的冷却速度快，因而可以抑制铁素体的析出，增加珠光体量，且得到的珠光体组织更细小，所以可获得比退火高的强度与硬度。 9．高速钢刀具深冷处理为什么能提高刀具使用寿命? 高速钢刀具深冷处理后获得4%左右（体积分数）稳定残留奥氏体，稳定残留奥氏体中存在大量内部位错缠结而使其自身强化；深冷处理过程中转变的片状不完全孪晶马氏体，含碳及合金元素量较高，于是强化了α固溶体；深冷处理并回火后能析出比常规热处理尺寸小而多的片状MC型碳化物，使高速钢抗回火性、塑韧性和耐磨性提高。 10．简述激光热处理的原理，与感应加热淬火相比优点是什么? 激光热处理是利用聚焦后的激光束照射得钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。 与感应加热淬火相比，使用的能量密度更高，加热速度更快，不需要淬火介质，工件变形更小，加热层深度和加热轨迹易于控制，易于实现自动化，激光淬火可使工件表层0.1-1.0mm 范围内的组织结构和性能发生明显变化。 1．根据共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线示意图(图1)指出以下五个区域是什 么转变区?
1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？ 答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。 2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。 答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。 间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合， 且半径比r X /r M ＞0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物 硬而脆，塑性差。 3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正 确？为什么？ （1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。 （2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是高于原液相中含B量. （3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。 答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。 （2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。
(3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。 4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示： (1)填入各区域的组织组成物和相组成物。在各区域中是否会有纯Mg相存在？ 为什么？ 答: Mg-Mg2Cu系的相组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体） Mg-Mg2Cu系的组织组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体，） 在各区域中不会有纯Mg相存在，此时Mg以固溶体形式存在。 (2)求出20%Cu合金冷却到500℃、400℃时各相的成分和重量百分比。 答: 20%Cu合金冷却到500℃时,如右图所示: α相的成分为a wt%, 液相里含Cu 为b wt%,根据杠杆原理可知: Wα=O 1b/ab*100%, W L = O 1 a/ab*100% 同理: 冷却到400℃时，α相的成分为m wt%, Mg2Cu相里含Cu 为n wt%, Wα=O 2n/mn*100%, W mg2Cu = O 2 m/mn*100% (3)画出20%Cu合金自液相冷却到室温的曲线，并注明各阶段的相与相变过程。 答:各相变过程如下(如右图所示): xp: 液相冷却,至p点开始析出Mg的固熔体α相 py: Mg的固熔体α相从p点开始到y点结束 yy,: 剩余的液相y开始发生共晶反应,L?α+Mg 2 Cu y,q:随着T的降低, Cu在Mg的固熔体α相的固溶度降低. 5.试分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同之处。 答：相同的是,三者都是由原子无序的液态转变成原子有序排列的固态晶体。 不同的是， 纯金属和共晶体是恒温结晶，固溶体是变温结晶，纯金属和固溶体的结晶是由
金属材料与热处理习题及答案 第一章金属的结构与结晶 一、判断题 1、非晶体具有各同性的特点。( √) 2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。(×) 3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。( ×) 4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。( ×) 5、单晶体具有各向异性的特点。( √) 6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。( √) 7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。( √) 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。( √) 10、非晶体具有各异性的特点。( ×) 11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。( √) 12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。( √) 13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。( √)
14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质。( √) 15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。( √) 16、金属材料是金属及其合金的总称。( √) 17、材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途。( √) 18、金是属于面心立方晶格。( √) 19、银是属于面心立方晶格。( √) 20、铜是属于面心立方晶格。( √) 21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。( √) 22、晶粒间交接的地方称为晶界。( √) 23、晶界越多，金属材料的性能越好。( √) 24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。 ( √) 25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。( √) 26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。( √) 27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。( √) 28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。( √) 29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。( √) 30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。( √) 31、晶体有规则的几何图形。( √) 32、非晶体没有规则的几何图形。( √)
一．名词解释题 间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。 再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。 淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。 时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。 同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。 热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。 二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。 共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。 比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。 置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。 变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。 晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。 固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。 形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。 残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。 调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。 淬硬性：钢淬火时的硬化能力。 过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。 本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。 C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。 CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。 马氏体：含碳过饱和的α固溶体。 热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。 热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。 回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。 可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。 过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。 二．判断正误并加以改正 1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。（╳）改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。（╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。（√） 4、置换固溶体必是无限固溶体。（╳） 改正：置换固溶体有可能是无限固溶体。 5、单晶体必有各向异性。（√） 6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。（╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 7、过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒。（╳） 改正：过热钢经正火后能显著细化晶粒。 8、奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。（√） 10、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。（√） 11、铁素体是置换固溶体。（╳） 改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。 12、晶界是金属晶体的常见缺陷。（√） 13、渗碳体是钢中常见的固溶体相。（╳） 改正：渗碳体是钢中常见的金属化合物相。 14、金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行。（√） 15、金属在进行热加工时，不会产生加工硬化现象。（√） 16、比重偏析不能通过热处理来消除。 17、上贝氏体的韧性比下贝氏体好。（╳） 改正：上贝氏体的韧性比下贝氏体差。 18、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。（╳） 改正：对过共析钢工件进行正火可消除渗碳体网。 19、对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度。（√） 20、淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vk。（╳） 改正：淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须大于Vk。 21、氮化件的变形远比渗碳件的小。（√） 22、工件渗碳后直接淬火其开裂倾向比一次淬火的要小。（√） 23、高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性。（╳） 改正：高锰钢只有在受到强烈的冲击和压力的条件下才能表现出良好的耐磨性。 24、无限固溶体必是置换固溶体。（√） 25、金属的晶粒越细小，其强度越高，但韧性变差。（╳） 改正：一般地说，在室温下，金属的晶粒越细小，其强度和韧性越高。 26、所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。（√） 27、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织。（╳）改正：钢进行分级淬火的目的是为了减小淬火应力，防止工件变形和开裂。 28、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。
工程材料与热处理第2章作业题参考答案1( 常见的金属晶格类型有哪些?试绘图说明其特征。 体心立方: 单位晶胞原子数为2 配位数为8 3a原子半径= (设晶格常数为a) 4 致密度0.68
单位晶胞原子数为4 配位数为12 2a原子半径= (设晶格常数为a)致密度0.74 4
密排六方: 晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为6。配位数为12，原子半径为 1/2a。 2实际金属中有哪些晶体缺陷?晶体缺陷对金属的性能有何影响? 点缺陷、线缺陷、面缺陷 一般晶体缺陷密度增大，强度和硬度提高。 3什么叫过冷现象、过冷度?过冷度与冷却速度有何关系,它对结晶后的晶粒大小有何影响, 金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金属结晶时的过冷度与冷却速度有关，冷却速度愈大，过冷度愈大，金属的实际结晶温度就愈低。结晶后的晶粒大小愈小。
4金属的晶粒大小对力学性能有何影响?控制金属晶粒大小的方法有哪些? 一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。 控制金属晶粒大小的方法有:增大过冷度、进行变质处理、采用振动、搅拌处理。 5(如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小: (1)金属型浇注与砂型浇注: (2)浇注温度高与浇注温度低; (3)铸成薄壁件与铸成厚壁件; (4)厚大铸件的表面部分与中心部分 (5)浇注时采用振动与不采用振动。 (6)浇注时加变质剂与不加变质剂。 (1) 金属型浇注的冷却速度快，晶粒细化，所以金属型浇注的晶粒小; (2) 浇注温度低的铸件晶粒较小; (3) 铸成薄壁件的晶粒较小; (4) 厚大铸件的表面部分晶粒较小; (5) 浇注时采用振动的晶粒较小。 (6) 浇注时加变质剂晶粒较小。。 6(金属铸锭通常由哪几个晶区组成?它们的组织和性能有何特点? (1) 表层细等轴晶粒区金属铸锭中的细等轴晶粒区，显微组织比较致密，室温下 力学性能最高; (2) 柱状晶粒区在铸锭的柱状晶区，平行分布的柱状晶粒间的接触面较为脆弱， 并常常聚集有易熔杂质和非金属夹杂物等，使金属铸锭在冷、热压力加工时容
金属材料与热处理 一、填空题（30分，每空1分） 1、常见的金属晶体类型有_体心立方_晶格、__面心立方__晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括形核_____、___长大_______两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为_间隙固溶体_与_置换固溶体_两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有_不锈钢__、_耐热钢_、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有___回火___、正火和淬火、__退火__。 6、随着回火加热温度的升高，钢的__强度__和硬度下降，而_塑性___和韧性提高。 7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为_冷作模具钢_、__热作模具钢__和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为_合金渗碳体_、_特殊碳化物_和特殊性能钢三类。 9、合金常见的相图有__匀晶相图__、_共晶相图__、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。
10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属_碳化物__和金属粘结剂，通过_粉末冶金__工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于_基体的组织_的组织和石墨的基体、形态、_数量_以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为_灰口铸铁__、_白口铸铁_和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中，_青铜_是以锌为主加合金元素，_白铜_是以镍为主加合金元素。 14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有_铁素体_和_奥氏体_,属于金属化合物的有_渗碳体_，属于混合物的有_珠光体_和莱氏体。 二、选择题（30分，每题2分） 1、铜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（ C ） 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 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有 D 铁和铜的再结晶温度不同 2、Fe α-是具有（ A ）晶格的铁。
班级（学生填写） ： 姓名： 学号： 命题： 审题： 审批： ----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ------------------------------------------------------- （答题不能超出密封线）
班级（学生填写）： 姓名： 学号： ------------------------------------------------ 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ------------------------------------------------ （答题不能超出密封线） 9. 碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。 ( ) 10. 感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。( ) 三、选择题：(每题1分，共10分) 1. 钢中加入除Co 之外的其它合金元素一般均能使其C 曲线右移，从而（ ） A 、增大VK B 、增加淬透性 C 、减小其淬透性 D 、增大其淬硬性 2. 高碳钢淬火后回火时，随回火温度升高其（ ） A 、强度硬度下降，塑性韧性提高 B 、强度硬度提高，塑性韧性下降 C 、强度韧性提高，塑性韧性下降 D 、强度韧性下降，塑性硬度提高 3. 常见的齿轮材料20CrMnTi 的最终热处理工艺应该是（ ） A 、调质 B 、淬火+低温回火 C 、渗碳 D 、渗碳后淬火+低温回火 4. 某工件采用单相黄铜制造，其强化工艺应该是（ ） A 、时效强化 B 、固溶强化 C 、形变强化 D 、热处理强化 5. 下列钢经完全退火后，哪种钢可能会析出网状渗碳体（ ） A 、Q235 B 、45 C 、60Si2Mn D 、T12 6. 下列合金中，哪种合金被称为巴氏合金（ ） A 、铝基轴承合金 B 、铅基轴承合金 C 、铜基轴承合金 D 、锌基轴承合金 7. 下列钢经淬火后硬度最低的是（ ） A 、Q235 B 、40Cr C 、GCr15 D 、45钢 8. 高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是（ ） A 、消除残余奥氏体，使碳化物入基体 B 、消除残余奥氏体，使碳化物先分析出 C 、使马氏体分解，提高其韧性 D 、消除应力，减少工件变形 9. 过共析钢因过热而析出网状渗碳体组织时，可用下列哪种工艺消除（ ） A 、完全退火 B 、等温退火 C 、球化退火 D 、正火 10. 钢的淬透性主要决定于其（ ）
金属材料与热处理试题 及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
金属材料与热处理 一、填空题（30分，每空1分） 1、常见的金属晶体类型有_体心立方_晶格、__面心立方__晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括形核_____、___长大_______两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为_间隙固溶体_与_置换固溶体_两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有_不锈钢__、_耐热钢_、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有___回火___、正火和淬火、__退火__。 6、随着回火加热温度的升高，钢的__强度__和硬度下降，而_塑性___和韧性提高。 7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为_冷作模具钢_、__热作模具钢__和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为_合金渗碳体_、_特殊碳化物_和特殊性能钢三类。 9、合金常见的相图有__匀晶相图__、_共晶相图__、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属_碳化物__和金属粘结剂，通过_粉末冶金__工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于_基体的组织_的组织和石墨的基体、形态、_数量_以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为_灰口铸铁__、_白口铸铁_和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中，_青铜_是以锌为主加合金元素，_白铜_是以镍为主加合金元素。
14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有_铁素体_和_奥氏体_,属于金属化合物的有_渗碳体_，属于混合物的有_珠光体_和莱氏体。 二、选择题（30分，每题2分） 1、铜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（C ） 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 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有? D 铁和铜的再结晶温度不同 α-是具有（ A ）晶格的铁。 2、Fe A 体心立方 B 面心立方 C密排六方 D 无规则几何形状 3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色（D ） A 马口铁 B 白口铸铁 C 麻口铸铁 D灰铸铁 4、用于制造渗碳零件的钢称为（C ）。 A 结构钢 B 合金钢 C 渗碳钢 D 工具钢 5、合金发生固溶强化的主要原因（ C ）。 A晶格类型发生了变化 B 晶粒细化 C 晶格发生畸形 D 晶界面积发生变化 6、调质处理就是（ A ）的热处理。 A 淬火+高温火 B 淬火+中温回火 C 淬火+低温回火 D 淬火+低温退火 7、零件渗碳后，一般需经过（A ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。 A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+高温回火
1. 铸铁分为哪几类？其最基本的区别是什么？ 答：按照碳的存在形态不同铸铁分三类：白口铸铁，碳主要以渗碳体形式存在，该类铸铁硬、脆，很少直接用；灰口铸铁，碳主要以石墨形式存在，该类铸铁因石墨形状不同而性能不同，用途不同；麻口铸铁，碳一部分以渗碳体形式存在另一部分以石墨形式存在，该类铸铁也硬、脆，很少直接用。 2.影响石墨化的因素有哪些？是如何影响的？ 答：（1）铸铁的化学成分对石墨化的影响: 碳和硅是强烈促进石墨化的元素；锰是阻碍石墨化的元素。它能溶于铁素体和渗碳体中,其固碳的作用,从而阻碍石墨化；硫是有害元素,阻碍石墨化并使铸铁变脆；磷是一个促进石墨化不显著的元素。（2）冷却速度对石墨化过程的影响： 冷却速度越慢，越有利于石墨化。 3.在生产中，有些铸件表面棱角和凸缘处常常硬度很高，难以进行机械加工，试问其原因是什么？ 答：由于结晶时表面棱角和凸缘处冷却速度快不利于石墨化的进行，形成的组织中存在大量的莱氏体，性能硬而脆，切削加工比较困难。 4.在铸铁中，为什么含碳量与含硅量越高时，铸铁的抗拉强度和硬度越低？ 答：因为碳和硅是强烈促进石墨化的元素，铸铁中碳和硅含量越高，越容易石墨化。而石墨与基体相比，其强度和塑性都要小得多，石墨减小铸件的有效承载截面积，同时石墨尖端易使铸件在承载时产生应
力集中，形成脆性断裂。 5.在铸铁的石墨化过程中，如果第一阶段（包括液相中析出一次石墨和奥氏体中析出二次石墨）、第二阶段（共析石墨）完全石墨化、部分石墨化、未石墨化，问它们各获得哪种组织的铸铁？ 答： 6.什么是孕育铸铁？如何进行孕育处理？ 答：经孕育处理后的铸铁称为孕育铸铁。孕育处理是在浇注前往铁液中加入少量的孕育剂，改变铁液的结晶条件，从而获得细珠光体基体加上细小均匀分布的片状石墨的工艺过程。 7.为什么说球墨铸铁是“以铁代钢”的好材料？其生产工艺如何？答：球墨铸铁析出的石墨呈球状，对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90%，所以球墨铸铁的抗拉强度、塑性、韧性不仅高于其它铸铁，而且可与相应组织的铸钢相媲美，特别是球墨铸铁的屈强比几乎比钢高一倍，一般钢的屈强比为0.3-0.5，而球墨铸铁的屈强比达0.7-0.8。在一般机械设计中，材料的许用应力是按照屈服强度来确定的，因此，对于承受静载荷的零件，
1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了 答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。 2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在举例说明之。 答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。 间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合，且半径比r X/r M＞时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物硬而脆，塑性差。 3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确为什么 （1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。 （2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B 量总是高于原液相中含B量. （3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。 答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。 （2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。 (3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。 4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示：
一、填空（每空0.5 分，共 23 分） 1 、200HBW10/3000表示以毫米压头，加载牛顿的试验力，保持秒测得的 硬度值，其值为。 1、洛氏硬度 C 标尺所用压头为，所加总试验力为牛顿，主要用于测的硬度。 2 、金属常见的晶格类型有、、。α -Fe 是晶格，γ -Fe 是 晶格。 2 、与之差称为过冷度，过冷度与有关，越大，过冷度也越大，实际结晶温 度越。 3 、钢中常存元素有、、、，其中、是有益元素，、是有害 元素。 3、表示材料在冲击载荷作用下的力学性能指标有和，它除了可以检验材料的冶炼和热加工质 量外，还可以测材料的温度。 3 、拉伸试验可以测材料的和指标，标准试样分为种，它们的长度分别是和。 4 、疲劳强度是表示材料在载荷作用下的力学性能指标，用表示，对钢铁材料，它是试验循环数达时的应力值。 4 、填出下列力学性能指标的符号： 上屈服强度，下屈服强度，非比例延伸强度，抗拉强度，洛氏硬度 C 标尺，伸长率，断面收缩率，冲击韧度，疲劳强度，断裂韧度。 5 、在金属结晶时，形核方式有和两种，长大方式有和两种。 5 、单晶体的塑性变形方式有和两种，塑性较好的金属在应力的作用下，主要以方式进行变形。 5 、铁碳合金的基本组织有五种，它们分别是，，，，。 ６、调质是和的热处理。 6 、强化金属的基本方法有、、三种。 6 、形变热处理是将与相结合的方法。 ７、根据工艺不同，钢的热处理方法有、、、、。 ９、镇静钢的主要缺陷有、、、、等。 10、大多数合金元素（除Co 外），在钢中均能过冷奥氏体的稳定性，使 C 曲线的位置，提 高了钢的。 11、按化学成分，碳素钢分为、、，它们的含碳量围分别为、、 。 12、合金钢按用途主要分为、、三大类。 13、金属材料抵抗冲击载荷而的能力称为冲击韧性。 14、变质处理是在浇注前向金属液体中加入促进或抑制的物质。 15、冷塑性变形后的金属在加热过程中，结构和将发生变化，其变化过程分为、、三个 阶段。 10、在机械零件中，要求表面具有和性，而心部要求足够和时，应进行表面热处理。 16、经冷变形后的金属再结晶后可获得晶粒，使消除。 17、生产中以划分塑性变形的冷加工和。 18、亚共析钢随含碳量升高，其力学性能变化规律是：、升高，而、降低。 19、常用退火方法有、、、、等。 20、08 钢含碳量， Si 和 Mn 含量，良好，常轧成薄钢板或带钢供应。
材料热处理工程师资格考试 综合素质与技能（第一单元） 注意事项： 1．第一单元共7页（第1至第7页）。共100分。考试时间为150分钟。 综合应用题包含选做题，请考生按要求选做。 2．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写清楚。 一、单项选择题（每小题2分，共计40分） 下列各题A）、B）、C）、D）四个选项中，只有一个选项是正确的，请将正确选项前的方框用铅笔涂黑。如需改动，用橡皮檫干净后，再涂选其它选项。 1．钢中奥氏体晶粒度共分为8级。本质细晶粒钢的晶粒尺寸为□ A）1~3级□ B）3~5级 □ C）4~6级□ D）5~8级 2．钢的原始组织越细，越易得到较均匀的奥氏体，使C曲线右移，并使Ms点 □ A）下降□ B）上升 □ C）斜移□ D）不变 3．在生产中，用来消除过共析钢中的网状渗碳体最常用的热处理工艺是 □ A）完全退火□ B）正火 □ C）不完全退火□ D）回火 4．带有凹面的工件淬火冷却时应将凹面 □ A）朝上□ B）朝下 □ C）朝左□ D）朝右 5．气体渗氮的主要缺点是 □ A）周期太长□ B）劳动强度大 □ C）硬度低□ D）渗层浅 6．高频感应加热的频率是 □ A）50Hz □ B）0.5~10KHz □ C）10~100KHz □ D）100~1000KHz
7．火焰淬火时，乙炔发生器不得置于主厂房内，离开淬火场所不小于□ A）4m □ B）6m □ C）8m □ D）10m 8．大型、复杂、受冲击负荷大的冷作模具为提高模具寿命应选用□ A）65Mn钢□ B）60Si2Mn钢 □ C）GCr15钢□ D）65Nb钢 9．镗床主轴通常采用38CrMoA1钢进行 □ A）氮碳共渗□ B）渗碳 □ C）渗氮□ D）渗硫 10．高速钢片铣刀淬火后矫正变形最为有效的方法是 □ A）冷却矫正法□ B）热点矫正法 □ C）回火矫正法□ D）反击矫正法 11．钢的马氏体的塑性和韧性主要取决于它的 □ A）奥氏体□ B）亚结构 □ C）化学成分□ D）淬火冷却速度 12．普通灰铸铁退火时，为避免硬度、强度下降，一般退火温度不宜超过 □ A）500℃□ B）550℃ □ C）600℃ □ D）650℃ 13．球墨铸铁如存在较多的复合磷共晶时，其高温石墨化退火温度应为 □ A）800~900℃□ B）900~950℃ □ C）950~1000℃ □ D）1000~1020℃14．铸造铝合金热处理的淬火＋完全人工时效通常采用符号表示为□ A）T2 □ B）T5 □ C）T6 □ D）T7 15．为保证钛合金具有稳定的力学性能应采用的退火方法是□ A）完全退火□ B）不完全退火 □ C）等温退火□ D）去氢退火 16．提高高速钢直柄麻花钻头使用寿命最高的化学热处理方法是
工程材料以及热处理复习资料-----------------------作者：
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一．名词解释题 间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。 再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。 淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。 时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。 同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。 临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。 热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。 二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。 共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。 比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。 变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。 晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。 固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。 形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。 残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。 调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。 淬硬性：钢淬火时的硬化能力。 过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。 本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。 C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。 CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。 马氏体：含碳过饱和的α固溶体。 热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。 热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。 回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。 可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。 过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。 二．判断正误并加以改正 1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。（╳） 改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。（╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。（√） 4、置换固溶体必是无限固溶体。（╳） 改正：置换固溶体有可能是无限固溶体。 5、单晶体必有各向异性。（√） 6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。（╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 7、过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒。（╳） 改正：过热钢经正火后能显著细化晶粒。 8、奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。（√） 10、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。（√） 11、铁素体是置换固溶体。（╳） 改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。 12、晶界是金属晶体的常见缺陷。（√） 13、渗碳体是钢中常见的固溶体相。（╳） 改正：渗碳体是钢中常见的金属化合物相。 14、金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行。（√） 15、金属在进行热加工时，不会产生加工硬化现象。（√） 16、比重偏析不能通过热处理来消除。 17、上贝氏体的韧性比下贝氏体好。（╳） 改正：上贝氏体的韧性比下贝氏体差。 18、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。（╳）改正：对过共析钢工件进行正火可消除渗碳体网。 19、对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度。（√） 20、淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vk。（╳） 改正：淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须大于Vk。 21、氮化件的变形远比渗碳件的小。（√） 22、工件渗碳后直接淬火其开裂倾向比一次淬火的要小。（√） 23、高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性。（╳）改正：高锰钢只有在受到强烈的冲击和压力的条件下才能表现出良好的耐磨性。 24、无限固溶体必是置换固溶体。（√） 25、金属的晶粒越细小，其强度越高，但韧性变差。（╳）改正：一般地说，在室温下，金属的晶粒越细小，其强度和韧性越高。 26、所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。（√） 27、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织。（╳）改正：钢进行分级淬火的目的是为了减小淬火应力，防止工件变形和开裂。 28、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。