材料热处理练习题（一）
姓名＿＿＿＿＿＿
一、判断题：
（）1、合金的基本相包括固溶体，金属间化合物和这两者的机械混合物三大类。（）2、马氏体是碳在α－Fe的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来，因此，马氏体与转变前的奥氏体含碳量相同。
（）3、钢中合金元素含量越多，则淬火后钢的硬度就越高。
（）4、实际金属结晶时，冷却速度越大，则晶粒越细。
（）5、在室温下，金属的晶粒越细，则强度越高、塑性越低。
（）6、调质和正火两种热处理工艺所获得的组织分别为回火索氏体和索氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。
（）7、铝合金的人工实效比自然实效所获得的硬度高，且效率也高，因此多数情况下采用人工实效。
（）8、玻璃钢是玻璃和钢丝组成的复合材料。
（）9、载重汽车变速箱齿轮选用20CrMnTi钢制造，其加工工艺路线是：下料→锻造→渗碳预冷淬火→低温回火→机加工→正火→喷丸→磨齿。
二、选择题：
1、材料的刚度与＿＿有关。
A弹性模量B屈服强度C拉伸强度D延伸率
2、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将＿＿
A越高B越低C越接近理论结晶温度D不受冷却速度的影响
3、共析钢正常的淬火温度为＿＿＿℃。
A850B727C760D1280
4、T10钢的含碳量为＿＿%
A0.01B0.1C 1.0D10
5、弹簧由于在交变应力下工作，除应有高的强度和弹性外，还应具的高的＿＿
A塑性B韧性C硬度D疲劳极限
6、某紫铜管由坯料冷压而成，这种管在随后进行的冷弯过程中常常开裂，其原因是＿＿不足。
A Rm
B Rel
C A
D R-1
7、机床床身应选用＿＿材料。
A Q235
B T10A
C HT200
D T8
8、普通机床变速箱中的齿轮最适宜选用＿＿
A40Cr锻件B45钢锻件C Q235焊接件D HT150铸件
三、填空题：1、铁素体的晶格结构为＿＿＿＿＿＿＿＿＿，奥氏体的晶格结构＿＿＿＿＿＿＿。
2、碳素钢的主要缺点是＿＿＿＿＿，因而常用来制造尺寸小、精度不高、＿＿＿的工件
3、常用铸铁的性能主要取决于石墨的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。生产中应用最广泛的一类铸铁是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
4、0Cr18Ni9钢中Cr主要作用是＿＿＿＿＿＿＿＿，40Cr钢中Cr的主要作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
5、铝合金共同特点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，因而常用来制造要求质量小的零件或结构。
6、铸铁的冷却速度不但与＿＿＿＿＿＿＿＿＿有关，而且也与＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿有关。
7、金属的结晶过程是金属原子从不规则排列转变到＿＿＿＿＿＿＿＿＿的过程，结晶过程只有在＿＿＿＿＿＿＿＿的条件下才能有效进行。
8、钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿热处理来消除。
四、简答题：
1、简述16Mn钢的性能特点及应用实例一项。
2、影响石墨化的主要影响因素有哪些？
五、综合题：
1、现有A、B两种铁碳合金，A的平衡组织中珠光体量占58.5%，铁素体量占41.5%，B的平衡组织中珠光体的量占92.7%，二次渗碳体的量占7.3%，请问：
（1）这两种合金按平衡组织的不同各属于Fe-Fe3C相图上的哪一类？
（2）这两种合金的含碳量各为多少？如果是优质碳素钢，钢号分别是什么？
（3）如果分别用这两种钢制造机械零件或工具，应分别采用何种最终热处理工艺？
2、插齿刀是加工齿轮的刀具，形状复杂，要求有足够的硬度（63－64HRC）和热硬性，选用W18Cr4V制造，要求如下：
（1）编制简明的生产工艺路线。
（2）说明各热加工工序的主要作用。
（3）说明最终热处理工艺参数（加热温度）及热处理后的组织。
3、用45钢制车床主轴，要求轴颈部位硬度为56－58HRC，其余地方24HRC，其加工艺路线为：锻造→正火→机械加工→轴颈表面淬火→低温回火→磨加工，请说明以下问题。
（1）正火的目的及大致的热处理工艺参数。
（2）表面淬火及低温回火的目的。
（3）使用状态下轴颈及其它部位的组织。
材料热处理练习题（二）
一、判断题：
（）1、一般说来金属中的固溶体塑性比较好，金属间化合物的硬度比较高。（）2、不论含碳量的高低，马氏体的硬度都很高、脆性都很大。
（）3、金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。
（）4、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（）5、γ→α＋β共析转变时温度不变，且三相的成份也是确定的。
（）6、1Cr18Ni9Ti钢可通过冷变形强化和固溶处理来提高强度。
（）7、用Q345钢制造的自行车车架，比用Q235A钢制造的轻。
（）8、合金元素在钢中以固溶体、碳化物、金属间化合物、杂质等多种方式存在。（）9、铸铁不能进行热处理。
二、选择题：
1、固溶体的晶格与＿＿＿相同。
A溶液B溶剂C溶质D溶质或溶剂
2、钢经调质处理后的室温组织是＿＿
A回火马氏体B回火贝氏体C回火托氏体D回火索氏体
3、钢合适的渗碳温度是＿＿＿℃
A650B800C930D1100
4、高速钢的热硬性取决于＿＿
A马氏体的多少B残余奥氏体的量C钢的含碳量D淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量
5、能减小淬火变形开裂的措施是＿＿
A加大淬火冷却速度B选择合适的材料C升高加热温度D增加工件的复杂程度
6、承受交变应力的零件选材应以材料的＿＿＿＿为依据。
A Re
B Rm
C ReL
D R-1
7、没定灰铸铁的硬度，应采用＿＿。
A HBW
B HR
C C HRA
D HV
8、汽车板簧应选用＿＿材料
A45钢B60Si2Mn C2Cr13 D Q345
三填空题：
1、金属结晶是依靠＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿这两个紧密联系的过程实现的。
2、45钢，用作性能要求不高的零件时，可在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿状态或正火状态下使用；用作要求良好综合性能的零件时，可进行＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿热处理。
3、合金的结构分为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿两大类。
4、钢中＿＿＿＿＿＿＿元素引起热脆，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿元素引起冷脆。
5、共晶反应的特征是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，其反应式＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、对某亚共析钢进行显微组织观察时，若估计其中铁素体含量约占10%，其含碳量约为＿＿＿＿＿＿＿，该钢属于＿＿＿＿碳钢。
四、简答题：
1、在铁碳相图中存在三种重要的固相,请说明它们的本质和晶体结构(如δ相是碳在δ-Fe中的固溶体,具有体心立方结构).
α相是_______________________________________________________
γ相是______________________________________________________
Fe3C相是______________________________________________________
2、比较正火和调质这两种热处理工艺。
五、综合题：
1、将∮5mm的T8钢试样加热到奥氏体化后，采用什么工艺可得到下列组织，请写出工艺名称并在C曲线上（见下图）画出工艺曲线示意图。
A珠光体B索氏体C下贝氏体D屈氏体+马氏体E马氏体+少量残余奥氏体
A采用的工艺为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
B采用的工艺为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
C采用的工艺为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
D采用的工艺为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
E采用的工艺为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿2、已知下列各钢的成分，请按序号填写下列表格。
4、某一尺寸为∮30mmX250mm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50-55HRC，但使用过程中摩擦部分严重磨损，试分析失效的原因，并提出解决问题的方法。
材料热处理练习题（三）
一、判断题：
（）1、金属是由液态转变为固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。
（）2、在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为 4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。
（）3、淬透性高的钢淬火后硬度也高。
（）4、马氏体与回火马氏体的一个重要区别在于：马氏体上含碳的过饱和固溶体，回火马氏体是机械混合物。
（）5、FeCΙ、FeCⅡ的形态和晶格结构均不相同。
（）6、钢奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中的碳的含量均与钢中的碳的含量相等。
（）7、铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨的形态。
（）8、不锈钢是指在任何条件下都耐腐蚀的钢种。
二、选择题：
1、已知45钢的ζs=355Mpa，ζb=600Mpa，d0=10mm的标准圆试样受到拉伸力F=3.14X104N作用时，试样处于__阶段。
A 弹性变形
B 屈服
C 强化
D 断裂
2、A转变成F的过程称为__
A 再结晶
B 同素异晶转变
C 共晶转变
D 共析转变
3、马氏体是____
A 碳在α－Fe中的固溶体
B 碳在α－Fe中的过饱和固溶体
C碳在δ－Fe中的固溶体D碳在δ－Fe中的过饱和固溶体
4、最适合用HRC来表示其硬度值的材料是＿＿＿
A铝合金B铜合金C淬火钢D调质钢
5、为细化晶粒，可采用＿＿＿＿的工艺措施。
A快速浇注B低温浇注C加变质剂D以砂型代替金属型
6、下列热处理方法中，加热时使T10钢完全奥氏体化的方法是＿＿
A 去应力退火B球化退火C再结晶退火D正火
7、具的良好的综合力学性能的组织是＿＿＿
A上贝氏体B下贝氏体C珠光体D片状马氏体
8、某种钢质螺栓，在使用中发现有明显的塑性变形，这说明钢的＿＿不足。
A Ae
B ζs
C ζb
D R-1
三、填空题：
1、珠光体是由＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿构成的机械混合物。
2、强度是指金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力，其中抵抗变形的能力用＿＿＿＿＿衡量，抵抗破坏的能力用＿＿＿＿＿衡量。
3、白口铸铁中碳全部以＿＿＿＿＿形式存在，灰口铸铁中碳主要以＿＿＿＿＿＿形式存在。
4、铝合金按其成分和工艺特点可分为＿＿＿＿＿＿＿铝合金和＿＿＿＿＿铝合金两大类。
5、黄铜是铜和＿＿＿＿＿＿＿＿和合金。
6、奥氏体的最大溶解度是＿＿＿＿＿＿；高温铁素体的最大溶解度是＿＿＿＿＿。
7、溶质元素溶入固溶体后，会使溶剂晶格产生＿＿＿＿＿＿＿，使金属强度、硬度升高，称为＿＿＿＿＿＿。
8、机械零件的主要失效方式有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。
四、综合题：
1、用9SiCr钢制造圆板牙的工艺路线为：锻造→热处理①→机加工→热处理②→磨加工→成品。
（1）写出各热处理工序的名称及作用。
（2）制定最终热处理的工艺规范。
（3）写出最终热处理后的显微组织及大概硬度。
2、根据以下各题的要求，在常用金属材料中选用合适的牌号，并回答问题。2020CrMnTi4540Cr38CrMoAl65Mn60Si2Mn GCr159SiCr CrWMn Cr12MoV W18Cr4V W6Mo5Cr4V22Cr13
（1）某机床高速传动齿轮，要求齿面耐磨性高，硬度为58-62HRC,齿心部韧性高。材料＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
其工艺路线为下料→锻造→热处理①→机加工→热处理②→磨削
热处理①＿＿＿＿＿＿＿＿＿热处理②＿＿＿＿＿＿＿
（2）高速精密齿轮，工作平稳，冲击小，要求：①表面很高的耐磨性，硬度超过900HV；②心部有良好的强韧性；③热处理变形小。
材料＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
改善切削性能的热处理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
改善心部性能的热处理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
切削中消除内应力的热处理＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
提高表面性能的热处理＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3、有一φ10mm的杆类零件，受中等交变拉压载荷的作用，要求零件性能沿截面
均匀一致，供选材料有：Q345、20、40Cr、T12、9SiCr，要求：
（1）选择一合适的材料；
（2）编制简明的生产工艺路线；
（3）说明各热处理工序的主要作用；
（4）说明最终热处理后的组织。
材料热处理练习题（四）
一、判断题
1、（）材料在弹性变形阶段满足ζ=Eε(胡克定律)，因此E是弹性指标。
2、（）A是碳溶于γ-Fe中形式的置换固溶体，具有面心立方晶格。
3、（）低碳钢或高碳钢件为了为了便于进行机械加工，可预先进行球化退火。
4、（）冷变形强化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高、塑性、韧性明显降低，故认为它们具有相同的强化机理。
5、（）淬透性主在取决于冷却速度。
6、（）在1Cr18Ni9、Cr12、GCr15三种钢中，GCr15钢的含Cr量最低。
7、（）普通铸铁力学性能的好坏，主要取决于基体组织的类型。
8、（）要使45钢工件具有良好的综合力学性能，通常应在粗加工后进行调质处理。
9、( )YG类硬质合金具适宜加工塑性材料。
二、选择题：1、过冷度是金属结晶的驱动力，它的大小主要取决于＿＿＿＿
A化学成份B加热温度C晶体结构D冷却速度
2、淬硬性好的钢具有＿＿
A高的合金元素含量B高的含碳量C低的含碳量D低的合金元素含量
3、工程上根据＿＿计算金属材料的许用应力。
A弹性极限B抗拉应力C屈服强度D疲劳强度
4、T12钢与18CrNiW钢相比＿＿＿＿
A 淬透性低而淬硬性高些
B 淬透性高而淬硬性低些
C 淬透性高而淬硬性也高些
D 淬透性低而淬硬性也低些
5、共析钢加热为奥氏体后，冷却时所形成的组织主要取决于＿＿
A奥氏体加热时的温度B奥氏体在加热时的均匀化程度
C奥氏体冷却时的转变温度D奥氏体的冷却速度
6、提高灰口铸铁的耐磨性可采用＿＿
A整体淬火B渗碳处理C表面淬火D正火
7、坦克履带板应选用＿＿制造。
A ZGMn13B40CCr C20Cr D W18Cr4V
三、填空题：
1、灰口铸铁石墨形态为＿＿＿＿，可锻铸铁的石墨形态为＿＿＿＿＿＿，球墨铸
铁的石墨形态为。
2、金属变形的基本方式是＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3、珠光体的向奥氏体的转变可分为四个阶段：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
4、马氏体有片状马氏体和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿马氏体两种形态。
5、QT600－2的材料类别是＿＿＿＿＿＿，其中600的含义是＿＿＿＿＿＿＿＿，2的含义是＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、常见的金属晶格类型有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
7、某化肥厂由国外进口的30万吨氨合成塔，在吊装时吊耳与塔体连接的12个螺栓全部断裂。经化验，螺栓材料与热扎20钢相近的碳钢，强度不高，事故是由于＿＿＿＿＿＿断裂引起的，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿错误。
四、综合题：
1、下图为Fe－Fe3C合金相图，根据该图回答下列问题。
①～⑥处所存在的组织组成物的名称是（可用符号）
①＿＿＿＿②＿＿＿＿③＿＿＿＿④＿＿＿＿⑤＿＿＿＿⑥＿＿＿＿
2、根据下列情况，确定进行的处理。
（1）20钢锻件改善切削加工性。
（2）T12钢消除网状渗碳体。
（3）45钢锻件改善切削加工性。
（4）T10钢锻件改善切削加工性。
（5）某高碳钢工件淬火后要消除残余A。
（6）T10锻钢工件要求高硬度（大于60HRC）
3、料库中原材料毛坯件的材料钢号为：Q255、Q345、45、40CrNi、65Mn、
QT600－20、5CrNiMo、Cr12MoV、W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti、20CrMnTi、ZGMn13、60SiMn、T12，请填写下表：
4、某工厂采用9Mn2V钢制造模具，设计硬度为53－58HRC，采用790℃油淬＋（200－220）℃回火，但该模具在使用过程中经常发生脆断现象，后将热处理工艺改为加热至790℃后在260－280℃的硝盐浴槽中等温4h后空冷处理，硬度降至50HRC，但寿命大为提高，不再发生脆断现象。试分析原因。
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（第五版）练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。( √) 9、钢水浇铸前加入钛、硼、铝等会增加金属结晶核，从而可细化晶粒。( ×) 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。( √)
第一章材料的性能及应用意义 1．使用性能、工艺性能（P．6） 2．力学性能（P．7）3．强度、屈服强度、抗拉强度（P．7）4．刚度，影响因素（P．9）5．塑性（P．11） 6．硬度：概念、优缺点。为什么一般工程图样上常标注材料的硬度，作为零件检验和验收的主要依据？（P．11） 7．硬度测试方法有哪几种？布氏、洛氏、维氏硬度的具体选择方法。（P．11）硬度测试有压入法和刻划法两大类。 8．冲击韧性（P．13）9．疲劳（P．15）10．磨损（P．17）11．工艺性能（P．21） 第二章材料的结构 1．晶体、非晶体（P．26）2．各向异性（P．27）3．典型晶体结构（P．28）4．晶体缺陷：点、线、面（P．30）
第三章材料的凝固与结晶组织 1．凝固、结晶（P．35）2．过冷、过冷度、过冷度与结晶速度的关系（P．36）3．结晶过程：形核与长大（P．37）4．变质处理、原因、机理（P．39）5．同素异构转变（P．40）6．合金、相（P．40）7．合金相结构（P．40）8．固溶体、固溶强化：原因（P．41）9．金属化合物：与固溶体相比有哪些性能特点（P．42）10．匀晶相图、匀晶转变（P．45）11．共晶转变、杠杆定律（P．47）12．共析转变（P．50） 第四章材料的变形断裂与强化机制 1．塑性转变、滑移（P．55）2．细晶强化：原因（P．58）3．冷塑性变形时的组织变化（P．58）4．加工硬化：原因（P．60）5．回复：现象、结果、性能变化（P．61）6．再结晶：现象、结果、性能变化（P．62）7．再结晶温度（P．62）
8．热加工、冷加工：区别（P．64）9．金属强化机制：四种（P．68） 第五章铁碳合金相图及应用 1．铁素体、奥氏体、渗碳体：特性（P．72）2．铁碳合金相图：关键点、线的温度与成分（P．73）3．铁碳合金分类（P．75）4．共析钢、亚共析钢、过共析钢的碳含量和室温组织（P．77）5．力学性能变化（P．82） 第六章钢的热处理 1．热处理工艺、三个阶段（P．85）2．相变点、A1、A3、A cm（P．85）3．共析钢奥氏体化过程（P．86）4．影响奥氏体形成的因素（P．87）5．晶粒度、起始晶粒度、实际晶粒度、（P．88）6．连续冷却、等温冷却（P．90）7．过冷奥氏体、过冷奥氏体等温转变曲线（P．90）8．过冷奥氏体等温转变的组织与性能：三大类（P．91）9．珠光体转变：产物、影响因素、片层间距对性能的影响（P．91）10．贝氏体：半扩散型、上下贝氏体形貌特征、性能特点、原因（P．92） 11．马氏体：两类马氏体形貌特征、性能特点、强化原因（为什么成分不变而强度提高）、亚结构、转变特点、残余奥氏体、冷处理（P．93） 12．影响奥氏体等温转变的因素（P．96）
第4章热处理工艺 热处理工艺种类很多，大体上可分为普通热处理（或叫整体热处理），表面热处理，化学热处理，特殊热处理等。 4.1钢的普通热处理 4.1.1退火 将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），的热处理工艺叫做退火。 退火的实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变，退火后的组织是接近平衡后的组织。 退火的目的： z降低钢的硬度，提高塑性，便于机加工和冷变形加工； z均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，改善钢的性能或为淬火作组织准备； z消除内应力和加工硬化，以防变形和开裂。 退火和正火主要用于预备热处理，对于受力不大、性能要求不高的零件，退火和正火也可作为最终热处理。 一、退火方法的分类 常用的退火方法，按加热温度分为： 临界温度（Ac1或Ac3）以上的相变重结晶退火：完全退火、扩散退火、不完全退火、球化退火 临界温度（Ac1或Ac3）以下的退火：再结晶退火、去应力退火 碳钢各种退火和正火工艺规范示意图： 1、完全退火 工艺：将钢加热到Ac3以上20~30 ℃℃，保温一段时间后缓慢冷却（随炉）以获得接近平衡组织的热处理工艺（完全A化）。 完全退火主要用于亚共析钢（w c=0.3~0.6%），一般是中碳钢及低、中碳合金钢铸件、锻件及热轧型材，有时也用于它们的焊接件。低碳钢完全退火后硬度偏 低，不利于切削加工；过共析钢加热至Ac cm以上A状态缓慢冷却退火时，Fe3C Ⅱ
会以网状沿A晶界析出，使钢的强度、硬度、塑性和韧性显著降低，给最终热处理留下隐患。 目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。 亚共析钢完全退火后的组织为F+P。 实际生产中，为提高生产率，退火冷却至500℃左右即出炉空冷。 2、等温退火 完全退火需要的时间长，尤其是过冷A比较稳定的合金钢。如将A化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度等温，是A转变为P，再空冷至室温，可大大缩短退火时间，这种退火方法叫等温退火。 工艺：将钢加热到高于Ac3(或Ac1)的温度，保温适当时间后，较快冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使A?P然后空冷至室温的热处理工艺。 目的：与完全退火相同，转变较易控制。 适用于A较稳定的钢：高碳钢（w(c)>0.6％）、合金工具钢、高合金钢(合金元素的总量>10％)。等温退火还有利于获得均匀的组织和性能。但不适用于大截面钢件和大批量炉料，因为等温退火不易使工件内部或批量工件都达到等温温度。 3、不完全退火 工艺：将钢加热到Ac1~Ac3(亚共析钢)或Ac1~Ac cm(过共析钢)经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。 主要用于过共析钢获得球状珠光体组织，以消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。球化退火是不完全退火的一种 4、球化退火 使钢中碳化物球状化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺。 ℃℃温度，保温时间不宜太长，一般以2~4h 工艺：加热至Ac1以上20~30 为宜，冷却方式通常采用炉冷，或在Ar1以下20℃左右进行较长时间等温。 主要用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。过共析钢经轧制、锻造后空冷的组织是片层状的珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，在以后的淬火过程中也容易变形和开裂。球化退火得到球状珠光体，在球状珠光体中，渗碳体呈球状的细小颗粒，弥散分布在铁素体基体上。球状珠光体与片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易粗大，冷却时变形和开裂倾向小。如果过共析钢有网状渗碳体存在时，必须在球化退火前采用正火工艺消除，才能保证球化退火正常进行。 目的：降低硬度、均匀组织、改善切削加工性为淬火作组织准备。 球化退火工艺方法很多，主要有： a)一次球化退火工艺：将钢加热到Ac1以上20~30 ℃℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却。要求退火前原始组织为细片状珠光体，不允许有渗碳体网存在。
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
《机械工程材料》试卷（B 卷） 考试形式: 闭卷笔试，2小时学号： 命题教师：徐光青姓名： 适用专业：机械年级专业： 一、名词解释（3分×10） 1. 空间点阵 2. 结晶潜热 3. 固溶强化 4. 固溶体 5. 包晶相图 6. 过冷奥氏体 7. 珠光体转变 8. 淬透性 9. 起始晶粒度 10. 淬火
二、填空（1分×20） 1. 金属晶体中常见的点缺陷有______、______和_____等 2. 液态金属结晶的宏观现象为______和_______，微观过程为_______和_______。 3. 固溶体按照溶质原子所处位置可分为_______和______两类。 4. 碳素钢按质量分为________、________和___________。 5. 滑移的本质是________________________ 6. 片状珠光体按照其片层间距可分为________、________和________。 7. 珠光体片间距越小，其强硬度_____，塑韧性_____，随着含碳量的增加，珠光体的强硬度______，塑韧性_______。 三、请从金属学的角度解释为什么要“趁热打铁”？（10分）
四、根据Fe-Fe3C平衡相图，分析含碳1.0％的碳钢的平衡结晶过程，并写出其室温组织（共10分） 1 2 3 4
五、请指出下述牌号钢的具体种类，并写出其主要成分（15分）T12 40CrMnTi 60Si2Mn GCr15 00Cr18Ni9Ti 六、一根Φ10的含碳量为0.45%的圆钢棒，初始状态为退火态。然后从一端加热，依靠热传导使圆棒上各点达到如图所示的温度。试问（15分）： 1. 初始状态的组织是什么，加热后各点所在部位的组织是什么？ 2. 整个圆棒自图示各温度缓慢冷却到室温后，各点部位的组织是什么？ 3. 整个圆棒自图示各温度水淬快冷到室温后，各点部位的组织是什么？ 《机械工程材料》标准答案（B 卷）
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。
《金属材料与热处理》期末复习题库 一、填空 1．晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。 2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。 3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。 4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。 5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。 6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。 7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。 8．晶体与非晶体最根本的区别是原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质，而非晶体则不是。 9．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。 10．位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错，多余半原子面是刃型位错所特有的。 11．点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种；属于面缺陷的小角度晶界可以用位错来描述。 12.人类认识材料和使用材料的分为石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代四个历史阶段。 13.金属材料与热处理是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课程。 14.金属是由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性、导热性的物质。 15.合金是由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的物质。 16.金属材料是金属及其合金的总称。 17.金属材料的基本知识主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。 18.金属的性能只要介绍金属的力学性能和工艺性能。 19.热处理的工艺包括退火、正火、淬火、回火、表面处理等。 20。物质是由原子和分子构成的。 21.物质的存在状态有气态、液态和固态。 22. 物质的存在状态有气态、液态和固态，固态物质根据其结构可分为晶体和非晶体。 23自然界的绝大多数物质在固态下为晶体。所有金属都是晶体。 24、金属的晶格类型是指金属中原子排列的规律。 25、一个能反映原子排列规律的空间架格，成为晶格。 26、晶格是由许多形状、大小相同的小几何单元重复堆积而成的。 27、能够反映晶体晶格特称的最小几何单元成为晶胞。 28、绝大多数金属属于体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种简单晶格。 29、只由一个晶粒组成的晶体成为单晶体。 30、单晶体的晶格排列方位完全一致。单晶体必须人工制作。 31、多晶体是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的小晶体组成的。 32、小晶体成为晶粒，晶粒间交界的地方称为晶界。 33、普通金属材料都是多晶体。 34、晶体的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。 35、金属的结晶必须在低于其理论结晶温度条件下才能进行。 36、理论结晶温度和实际结晶温度之间存在的温度差成为过冷度。 37、过冷度的大小与冷却速度有关。 38、纯金属的结晶是在恒温下进行的。 39、一种固态金属，在不同温度区间具有不同的晶格类型的性质，称为同素异构性。 40、在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为金属的同素异构性。 41、纯铁是具有同素异构性的金属。
《工程材料及热处理》复习资料 一、名词解释 晶格晶胞晶面点缺陷面缺陷固溶体金属化合物固溶强化 相图相组元结晶过冷度过冷现象枝晶偏析晶内偏析匀晶相图同素异构（晶）转变铁素体奥氏体合金渗碳体 临界变形量再结晶滑移细晶强化加工硬化热加工 热处理正火回火退火球化退火淬透性淬硬性热硬性石墨化变质（孕育）铸铁轴承合金巴氏合金 二、填空 １、三种典型的金属晶体结构形式有。 ２、常见的金属铸锭组织呈现三层不同外形的晶粒，分别为。 ３、金属冷塑性变形时的残余内应力按作用范围可分为三类。 ４、钢中常存的杂质元素有。 ５、按含碳量的不同，碳钢分为三类。按碳钢的质量等级，碳钢分为三类。 ６、钢的淬火方法有等几种。钢的退火方法有等几种。 ７、金属材料表面的腐蚀可分为两类。 ８、按碳存在的形式，铸铁可分为等几类。按石墨存在的形态，铸铁可分为等几类。 ９、经冷轧后的15钢板要求降低硬度，应采用退火，退火后的组织是。 10、共析碳钢的奥氏体形成过程包括四个连续的阶段。 11、除钴外，所有合金元素都不同程度钢的淬透性，使C曲线移。 12、珠光体类型的组织，根据片间距大小不同，可分为、、。 13、合金中相结构（晶体结构）的基本类型有二种。 14、室温时，铁碳合金中的相结构有二种。 15、金属的晶体缺陷按几何形态特征分为以下三类。
16、金属晶体的结晶过程是 不断形成和长大。 17、冷塑性变形金属在加热时，其组织变化可分为 三个阶段。 18、铁碳合金相图中的共析反应式是 。 19、共析钢奥氏体化后,进行等温转变时,可得到 三种等温转变产物。 20、共析碳钢的奥氏体形成过程包括 四个连续的阶段。 21、共析碳钢奥氏体化后,在不同过冷度下,将发生 三种类 型的组织转变。 22、淬火缺陷有 等几种。 23、感应加热表面淬火根据选用的频率不同分为 等几种。 24、、铜合金分为 三类。、铝合金可分为 二大类 25、符号d HRC J 表示 。 26、回火种类有 等三种。 27、金属材料表面的腐蚀可分为 两类。 28、铝合金的强化手段主要是 。 29、金属铸造时,细化晶粒的主要途径有 、 、 。 30、从金属学观点看，热加工与冷加工的区别是以 为界。 31、根据Fe —Fe 3C 相图，铁碳二元合金可分为 三大类材料。 32、纯金属常见的晶体结构有面心 结构，体心 结构和密 排 结构。金属中常见的点缺陷为 ，线缺陷为 ，面缺陷 为 ；工程实践中，通常采用 晶体缺陷数量的方法强化金属 33、石墨为片状的灰口铸铁称为 铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁 称为 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为 铸铁。其中， 铸 铁的韧性最 ，因而可以锻造。 34、铁素体的强度高于纯铁，是由于发生了 强化；孕育铸铁的强 度高于普通灰口铸铁，是由于发生了 强化；冷变形钢丝的强度高于退 火态钢丝，是由于发生了 强化。 35、滑动轴承材料的显微组织特征是： 粒子分布在软 中， 或 粒子分布在硬 中，前者的承载能力 于后者。 36、变形铝合金按照其主要性能特点分为 等几 类。
热处理工艺的特点 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 热处理的发展史 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770至前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850～1880年，对于应用各种气体（诸如氢气、煤气、一氧化碳等）进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。 二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。
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。( √)
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，
《金属学与热处理》试题库 一、名词解释 1、铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体 2、共晶转变、共析转变、包晶转变、包析转变 3、晶面族、晶向族 4、有限固溶体、无限固溶体 5、晶胞 6、二次渗碳体 7、回复、再结晶、二次再结晶 8、晶体结构、空间点阵 9、相、组织 10、伪共晶、离异共晶 11、临界变形度 12、淬透性、淬硬性 13、固溶体 14、均匀形核、非均匀形核 15、成分过冷 16、间隙固溶体 17、临界晶核 18、枝晶偏析 19、钢的退火，正火，淬火，回火 20、反应扩散 21、临界分切应力 22、调幅分解 23、二次硬化 24、上坡扩散 25、负温度梯度 26、正常价化合物 27、加聚反应 28、缩聚反应 四、简答 1、简述工程结构钢的强韧化方法。（20分）
2、简述Al-Cu二元合金的沉淀强化机制（20分） 3、为什么奥氏体不锈钢（18-8型不锈钢）在450℃～850℃保温时会产生晶间腐蚀？如何防止或减轻奥氏体不锈钢的晶间腐蚀？ 4、为什么大多数铸造合金的成分都选择在共晶合金附近？ 5、什么是交滑移?为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能？ 6、根据溶质原子在点阵中的位置，举例说明固溶体相可分为几类？固溶体在材料中有何意义？ 7、固溶体合金非平衡凝固时，有时会形成微观偏析，有时会形成宏观偏析，原因何在？ 8、应变硬化在生产中有何意义？作为一种强化方法，它有什么局限性？ 9、一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么？ 10、比较说明不平衡共晶和离异共晶的特点。 11、枝晶偏析是怎么产生的？如何消除？ 12、请简述影响扩散的主要因素有哪些。 13、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？ 14、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？ 15、请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。 16、为什么钢的渗碳温度一般要选择在γ-Fe相区中进行？若不在γ-Fe相区进行会有什么结果？ 17、一个楔形板坯经冷轧后得到相同厚度的板材，再结晶退火后发现板材两端的抗拉强度不同，请解释这个现象。 18、冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理？若需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处理？ 19、位错密度有哪几种表征方式？ 20、淬透性与淬硬性的差别。 21、铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。 22、马氏体相变的基本特征？（12分） 23、加工硬化的原因？（6分） 24、柏氏矢量的意义？（6分） 25、如何解释低碳钢中有上下屈服点和屈服平台这种不连续的现象？（8分） 26、已知916℃时，γ-Fe的点阵常数0.365nm，（011）晶面间距是多少？（5分） 27、画示意图说明包晶反应种类，写出转变反应式？（4分） 28、影响成分过冷的因素是什么？（9分） 29、单滑移、多滑移和交滑移的意义是什么？（9分） 30、简要说明纯金属中晶粒细度和材料强度的关系，并解释原因。（6分）
2017—2018第一学期《工程材料及热处理》期末复习题一、选择题（选择正确的答案A、B、C、D填入括号内，错选、漏选、多选均不得 分）： 1、在拉伸试验中，试样拉断前能承受的最大拉应力称为材料的（ B ）。 A．屈服极限 B. 抗拉强度 C. 弹性极限 D. 塑性极限 2、下列力学性能指标的判据中不能用拉伸试验测得的是（ B ）。 A.A B. HBW C. Z D.Rm 3、布氏硬度用（ D ）表示。 A．HRC B.HRB C. HV D.HBW 4、金属材料的工艺性能包括（ A ）性能。 A．铸造 B．强度 C．硬度 D. 塑性 5、钢淬火的主要目的是为了获得（ C ）。 A．珠光体组织 B. 贝氏体组织 C. 马氏体组织 D. 奥氏体组织 6、在材料的硬度测量中，根据压痕的深度来读取被测测量的硬度值是（ B ）。 A．布氏硬度 B. 洛氏硬度 C.韦氏硬度 D. HBW 7、密度小于（ B ）×103Kg/m3的金属成为轻金属。 A.6 B.5 C. 4 D.3 8、为了提高45钢的综合机械性能，应进行（ B ）。 A.退火 B. 调质 C. 淬火+中温回火 D. 正火 9、（ A ）应是合金钢。 A．40Cr B.T10 C. Q235 D. HT200 10、下列诸材料中热硬性最好的是（ C ）。 A．T12 B.9SiCr C.高速钢 D.45 11、钢的化学热处理中渗碳是往工件表层渗（ A ）。 A.碳 B. 氮 C. 硫 D. 碳、氮 12、钢的化学热处理中渗氮是往工件表层渗（ B ）。 A.碳 B. 氮 C. 硫 D. 碳、氮 13、下列铸铁中，综合力学性能最好的是（ D ）。 A. 白口铸铁 B. 灰口铸铁 C. 麻口铸铁 D. 球墨铸铁 14、工艺纯铝是银白色的金属，密度为2.7g/cm3，熔点为：（ C ）°C。 A. 1000 B. 1538 C.660 D.1805 15、钢的回火处理一般是在（ C ）。 A. 退火后进行 B. 正火后进行 C. 淬火后进行 D. 淬火之前 16、属于硬质合金金属材料的是（ A ）。 A.YG8 B.GCr15 C. H70 D.QSn4-3 17、我国古代遗留下来的文物如铜镜、铜钟等物件是人类最早应用的合金（ D ） 制造的。 A. 黄铜 B. 白铜 C. 铝青铜 D.锡青铜 18、在模具上应用较多的镀铬方法是（ D ）镀铬层。 A. 防护 B.装饰 C.松孔 D. 镀硬铬 19、GCr15SiMn钢的平均含铬量是：（ B ）。 A. 15% B. 1.5% C. 0.15% D. 0.015% 20、钢的红硬性是指钢在高温下保持（ D ）的能力。 A. 高强度和高耐磨性 B. 高强度 C. 耐磨性 D. 高硬度 21、下列硬度材料中，切削加工性能最好的是（ A ）。 A. 200HBS B. 100HBS C. 400HBS D. 600HBS 22、金属材料调质热处理是淬火加（ C ）回火。 A.低温 B. 中温 C. 高温 D. 不确定