第四章结构钢及其选用
单选题（本大题共23小题）
1. 影响钢的冷脆性的主要元素是(B)。
A.S
B.P
C.Mn
D.Si
2. 20CrMnTi钢根据其所含的碳量和合金元素，在工业上主要作为一种（A）使用。
A.合金渗碳钢
B.合金弹簧钢
C.合金调质钢
D.滚动轴承钢
3. 大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有（C）。
A.Mn,P
B.Mn,Ti
C.Ti,V
D.V,P
4. 除（A）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。
A.Co
B.Cr
C.Mn
D.Ti
5. 20CrMnTi钢中Ti元素的主要作用是（C）。
A.强化铁素体
B.提高淬透性
C.细化晶粒
D.提高回火稳定性
6. 合金渗碳钢渗碳后必须进行（C）热处理。
A.淬火+高温回火
B.淬火+中温回火
C.淬火+低温回火
D.淬火+退火
7. 要制造一批锉刀，请选择合适的材料（C）。
A.45
B.9Mn2V
C.T12
D.7Cr17
8. 下列材料中淬硬性高的是（B）。
A.18CrNi3
B.9Mn2V
C.40Cr
D.50
9. 下列材料中油淬临界直径最大的是（A）。
A.25Cr2Ni4W
B.20MnVB
C.40Cr
D.65Mn
10. 钢中强碳化物形成元素是（C）
A.Fe、Mn
B.Cr、Co
C.V、Ti
D.Si、Mn
11. 影响钢的热脆性的主要元素是（A）
A.S
B.P
C.Mn
D.Si
12. 制造手用锯条应当选用（A）
A.T12钢经淬火和低温回火
B.Cr12Mo钢经淬火低温回火
C.65钢淬火后中温回火
D.T8钢经淬火和高温回火
13. 二次硬化是指（B）的硬化现象。
A.渗碳处理后的二次淬火
B.某些钢在回火后硬度进一步提高
C.变形过程中强度、硬度升高
D.某些钢在淬火后硬度提高
14. 40MnVB钢中V元素的主要作用是（B）
A.强化铁素体
B.细化晶粒
C.提高回火稳定性
D.提高淬透性
15. 40Cr钢根据其所含的碳量和合金元素，在工业上主要作为一种（C）使用。
A.滚动轴承钢
B.合金弹簧钢
C.合金调质钢
D.合金渗碳钢
16. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（A）
A.高淬透性钢
B.中淬透性钢
C.低淬透性钢
D.对淬透性能没有要求
17. 60Si2Mn钢根据其所含的碳量和合金元素，在工业上主要作为一种（B）使用。
A.滚动轴承钢
B.合金弹簧钢
C.合金调质钢
D.合金渗碳钢
18. 对38CrMoAl钢进行渗氮处理，渗氮时的加热温度为（B）
A.Ac1以上
B.Ac1以下
C.Ac3以上
D.Accm以上
19. 40钢和40Cr钢加热到AC3以上保温，随炉冷后组织为铁素体+珠光体，两种钢中珠光体的相对含量（C）
A.相等
B.40钢比40Cr钢多
C.40Cr 钢比40钢多
D.珠光体含量与Cr元素无关
20. 以下属于中合金钢的是（C）（WE为合金元素的总含量）
A.3％≤WE≤5％
B.4％≤WE≤8％
C.5％≤WE≤10％
D.6％≤WE≤15％
21. 20CrMnTi钢的渗C温度范围是（A）
A.900～930℃
B.800～820℃
C.600～650℃
D.1000～1050℃
22. 合金元素不能做到（D）
A.提高钢的回火稳定性
B.改变C曲线的位置
C.改变S点的位置
D.消除第一类回火脆性
23. 中碳钢的含碳量为（B）
判断题（本大题共23小题）
1. 20钢比T12钢的碳质量分数要高。错误
2. 在退火状态（接近平衡组织）45钢比20钢的塑性和强度都高。错误
3. 大部分合金元素溶于奥氏体后，能增加过冷奥氏体的稳定性，提高钢的淬透性。正确
4. 所有的合金元素都能提高钢的淬透性。错误
5. 合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。错误
6. T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。错误
7. T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。错误
8. 调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。错误
9. 合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用。错误
10. 40Cr钢是合金渗碳钢。错误
11. 20CrMnTi钢是合金调质钢。错误
12. GCr15是专用的合金工具钢。错误
13. 钢中的含硫量增加，其钢的热脆性增加。正确
14. 钢中的含磷量增加，其钢的热脆性增加。错误
15. 钢中的含磷量增加，其钢的冷脆性增加。正确
16. 60Si2Mn钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。错误
17. 20CrMnTi中Cr和Mn的作用是提高钢的淬透性。正确
18. 在退火状态20钢比65钢的塑性和强度都高。错误
19. 钳工锯T8、T12等钢料时比锯10、20钢要费力，且锯条易磨钝。正确
20. 合金结构钢中常用的合金元素有Mn、、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、 B等，其中主加元素是Mn、Si、Cr、Ni。正确
21. 钢中合金元素愈多，则淬火后的硬度就愈高。错误
22. 除Co以外，几乎所有的合金元素都能提高钢的淬透性。正确
23. GCr15是专用的滚动轴承钢。正确
填空题（本大题共6小题）
1.碳素钢按含碳量来分类，可分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢，其含碳量分别为：（Wc＜0.25％）、（0.25％≤Wc≤0.6％）、（Wc＞0.6％）（注：请对应填写）。
2.汽车齿轮通常用20CrMnTi钢制造，其含碳量为（0.2% ），锻造之后切削加工之前进行（正火）热处理，最终热处理为（渗碳+淬火+低温回火）。
3.下列渗碳钢中低淬透性的是（20Cr,20Mn2 ），中淬透性的是（20CrMnTi,,20MnTiB ），高淬透性的是（18Cr2Ni4WA ）。20CrMnTi,20Cr,20Mn2,20MnTiB,18Cr2Ni4WA
4.渗碳钢一般含碳量为（0.1—0.25% ），调质钢一般含碳量为（0.25—0.5% ），弹簧钢一般含碳量为（0.5—0.9% ）。
5.合金结构钢中常加入的合金元素有：Cr,Ni,Si,Mn,Mo,B,Ti,V,W等。其中强烈阻止奥氏体晶粒长大的有（Ti,V），能消除高温回火脆性的有（Mo,W）。
6.下列钢中属于低合金结构钢的是（16Mn,15MnV），属于渗碳钢的是（20CrMnTi），属于调质钢的是（40Cr,40MnVB,40CrNiMo），属于弹簧钢的是（60Si2Mn,65Mn）。40Cr,20CrMnTi,40MnVB,16Mn,60Si2Mn,15MnV,40CrNiMo,65Mn
分析题（本大题共9小题）
1.用40Cr钢制造连杆螺栓，试分析：（共15分）
1）钢中碳和合金元素的含量及合金元素在钢中的作用（5分）
2）画出最终热处理（淬火回火）的工艺曲线，指出所获得的组织。（5分）。
3）根据工序正确安排生产过程的工艺路线。（5分）
精加工下料退火锻造粗加工调质
第四章铁碳合金相图 教学目的及其要求 通过本章学习，使学生们掌握铁碳合金的基本知识，学懂铁碳相图的特征点、线及其意义，了解铁碳相图的应用。 主要内容 1．铁碳合金的相组成 2．铁碳合金相图及其应用 3．碳钢的分类、编号及应用 学时安排 讲课4学时 教学重点 1．铁碳合金相图及应用 2．典型合金的结晶过程分析 教学难点 铁碳合金相图的分析和应用。 教学过程 纯铁、铁碳合金中的相 一、铁碳合金的组元 铁：熔点1538℃，塑性好，强度硬度极低，在结晶过程中存在着同素异晶转变。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。 由于纯铁具有同素异构转变，在生产上可以通过热处理对钢和铸铁改变其组织和性能。碳：在Fe－Fe3C相图中，碳有两种存在形式：一是以化合物Fe3C形式存在；二是以间隙固溶体形式存在。 二、铁碳合金中的基本相 相：指系统中具有同一聚集状态、同一化学成分、同一结构并以界面隔开的均匀组成部分。铁碳合金系统中，铁和碳相互作用形成的相有两种：固溶体和金属化合物。固溶体是铁素体和奥氏体；金属化合物是渗碳体。这也是碳在合金中的两种存在形式。 1．铁素体 碳溶于 Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用 或者F表示，为体心立方晶格结构。塑性好，强度硬度低。 2．奥氏体 碳溶于 Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用 或者A表示，为面心立方晶格结构。塑性好，强度硬度略高于铁素体，无磁性。 3．渗碳体Fe3C：晶体结构复杂，含碳量6.69％，熔点高，硬而脆，几乎没有塑性。 渗碳体对合金性能的影响： （1）渗碳体的存在能提高合金的硬度、耐磨性，使合金的塑性和韧性降低。 （2）对强度的影响与渗碳体的形态和分布有关： 以层片状或粒状均匀分布在组织中，能提高合金的强度； 以连续网状、粗大的片状或作为基体出现时，急剧降低合金的强度、塑性韧性。 二、两相机械混合物 珠光体：铁素体与渗碳体的两相混合物，强度、硬度及塑性适中。 莱氏体：奥氏体与渗碳体的混合物；室温下为珠光体与渗碳体的混合物，又硬又脆。
习题集部分参考答案 4合金的结构与相图 思考题 1.何谓合金？合金中基本的相结构有哪些？ 答：合金是指两种或两种以上的金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。合金中基本的相结构有固溶体、金属化合物两类。 2.相组成物和组织组成物有何区别？ 答：相组成物是指组成合金中化学成分、结构和性能均匀一致的部分。 组织组成物是指显微组织中具有某种形貌特征的独立部分。 两者的区别在于相组成物是不涉及金相形态的。 3.固溶体合金和共晶合金的力学性能和工艺性能有什么特点？ 答：固溶体晶体结构与组成它的溶剂相同，但由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度、硬度提高，且大多固溶体还保持着良好的塑性。而共晶合金组织为二相混合物时，合金的性能与成分呈直线关系。当共晶组织十分细密时，硬度和强度会偏离直线关系而出现峰值。共晶合金熔点低，流动性好，易形成集中缩孔，不易形成分散缩孔，铸造性能较好。 4.合金的结晶必须满足哪几个条件？ 答：合金的结晶需要满足结构、能量和化学成分三个条件（或者叫三个起伏）。 5.纯金属结晶与合金结晶有什么异同？ 答：相同点：形成晶核、晶核长大；能量和结构条件。 不同点：合金结晶还需要“化学成分条件”；从结晶的自由度看，纯金属结晶是一个恒温过程，而合金的结晶常常在某个温度范围内进行。 6.固溶体的主要类型有哪些?影响固溶体的结构形式和溶解度的因素有哪些？ 答：按溶质原子在固溶体(溶剂)晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体；按固溶度可分为有限固溶体和无限固溶体；置换固溶体按溶质原子在溶剂晶格中的分布特点可分为无序固溶体和有序固溶体。影响固溶体的结构形式和溶解度的因素很多，目前比较公认的有①原子尺寸因素；②晶体结构因素；③电负性因素；④电子浓度因素。 7、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。 答：固溶强化是由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度和硬度增加。 加工硬化是金属在冷塑性变形时，随着变形量的增加，出现位错的缠结，位错密度增加，造成材料的强度、硬度增加的现象。 弥散硬化是当超细第二相(强化相)大量均匀分布在材料基体中，造成位错运动受阻
§1-1 钢 铁 材 料 钢铁材料是钢和铸铁的统称。 钢是以铁为主要元素，含碳量般在2% 以下，并含有其他元素的材料。 铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金。含碳量2%通常是钢和铸铁的分界线。 根据化学成分，钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。 一、非合金钢（碳素钢） 非合金钢也称碳素钢或碳钢，是碳含量C ω小于2% 的铁碳合金。它还含有少量的硫、磷、锰、硅等杂质，其中硫、磷是炼钢时由原料进入钢中，炼钢时难于除尽的有害杂质。硫有热脆性，磷有冷脆性。锰、硅是在炼钢加入脱氧剂时带入钢中的，是有益元素。 1. 碳素钢的分类 碳素钢有多种分类方法，常用的分类方法有三种： (1) 按钢的含碳量分类 低碳钢：含碳量C ω≤0.25%。 中碳钢：含碳量C ω> 0.25%～0.6%。 高碳钢：含碳量C ω≥0.6%。 (2) 按钢的质量分类 碳钢质最的高低，主要根据钢中杂质硫的质量分数和磷的质量分数来划分。可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。 普通钢：S ω≤0.035%，P ω≤0.035%。 优质制：S ω≤0.030%，P ω≤0.030%。 高级优质钢：S ω≤0.020%，P ω≤0.025%。 (3) 按用途分类 碳素结构钢：用于制造金属结构、零件。 碳素工具钢：，用于制造刃具、量具和模具。 钢还可以从其他角度来分类，如按脱氧方法不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三种。 2．碳素结构钢 凡用于制造机械零件和各种工程结构件的钢都称为结构钢。根据质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。 (1) 普通碳素结构钢 普通碳素结构钢冶炼容易，不消耗贵重的合金元素，价格低廉，性能能满足一般工程结构、日常生活用品和普通机械零件的要求，所以是各类钢中用量最大的一类。 这类钢的牌号是由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四个部分顺序组成。例如Q235—A ·F ，其中“Q”代表屈服点，数值235表示在一定拉伸试验条件下的屈服点值小于235MP ，“A”表示质量等级为A 级，“F”表示脱氧方法即为沸腾钢。表1-1
工程材料第四章习题答案． 工程材料作业（4）答案 1.解释下列现象: (1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。
奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合 金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。 （加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；
影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B） (2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定 性。 回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。 合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更 2 高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。） (3) 为何含C大于0.4%，含Cr大于12%的Cr钢属于过共析钢，含碳1.5%，含Cr12%的钢属于莱氏体钢。 在合金元素的作用下，使得铁碳相图的S点（即﹤﹤0.77%）和E点（即 ﹤
工程材料第四章作业参考答案 1、什么是滑移与孪生？一般条件下进行塑性变形时，为什么在锌、镁中易出现孪晶?而在纯铜中易产生滑移带? 答：滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。 孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。 密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。 铜是面心立方，锌、镁是密排六方，故在锌、镁中易出现孪晶，而在纯铜中易产生滑移带。 2、根据纯金属及合金塑性变形的特点，可以有几种强化金属性能的方式？答：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。 单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相 似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。 当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强 度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。 3、用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。试解释过程演变的原因？
答：用手来回弯折一根铁丝时，铁丝会发生冷塑性变形。随着弯折的持续，铁丝的冷塑性变形量会增加，从而发生加工硬化，此时，铁丝的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，故逐渐感到有些费劲。进一步弯折时，铁丝会因为超过疲劳强度而被弯断。 4、什么是变形金属的回复、再结晶？再结晶晶粒度受哪些因素的影响?答：回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开 始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 影响再结晶晶粒度的因素：1、加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。2、预先变形度。预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响。 5、当金属继续冷拔有困难时，可以通过什么热处理解决？为什么? 答：再结晶退火。在对金属进行冷拔时，随冷塑性变形量的增加，金属会发生加工硬化，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，从而导致冷拔越来越困难。此时，若对其进行再结晶退火处理，当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。此时再进行冷拔则容易的多。 6、能否通过再结晶退火来消除粗大的铸造晶粒及组织?为什么？ 答：不能。铸造是熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。在铸造过程中，熔融金属因冷却而成形，并没有发生塑性变形。而再结晶退火是将冷变形的金属加热到一定温度使其组织发生复原的一种工艺。对于没有塑性变形的铸造物件，是不能通过再结晶退火来消除粗大的铸造晶粒及组织的。 7、金属热加工与冷加工的区别？对金属组织和性能有何影响？
1 、什么是滑移与孪生？一般条件下进行塑性变形时，为什么在锌、镁中易出现孪晶? 而在纯铜中易产生滑移带? 答：滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。 孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。 密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。 铜是面心立方，锌、镁是密排六方，故在锌、镁中易出现孪晶，而在纯铜中易产生滑移带。 2 、根据纯金属及合金塑性变形的特点，可以有几种强化金属性能的方式？ 答：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。 单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。 当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。 随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。 3 、用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。试解释过程演变的原因？ 答：用手来回弯折一根铁丝时，铁丝会发生冷塑性变形。随着弯折的持续，铁丝的冷塑性变形量会增加，从而发生加工硬化，此时，铁丝的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，故逐渐感到有些费劲。进一步弯折时，铁丝会因为超过疲劳强度而被弯断。 4 、什么是变形金属的回复、再结晶？再结晶晶粒度受哪些因素的影响? 答：回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 影响再结晶晶粒度的因素：1、加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。2、预先变形度。预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响。 5 、当金属继续冷拔有困难时，可以通过什么热处理解决？为什么? 答：再结晶退火。在对金属进行冷拔时，随冷塑性变形量的增加，金属会发生加工硬化，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，从而导致冷拔越来越困难。此时，若对其进行再结晶退火处理，当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。此时再进行冷拔则容易的多。
单选题（本大题共23小题，每小题1分，共23分） 1. 影响钢的冷脆性的主要元素是( )。 A.S B.P C.Mn D.Si 2. 20CrMnTi钢根据其所含的碳量和合金元素，在工业上主要作为一种（）使用。 A.合金渗碳钢 B.合金弹簧钢 C.合金调质钢 D.滚动轴承钢 3. 大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有（）。 A.Mn,P B.Mn,Ti C.Ti,V D.V,P 4. 除（）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 A.Co B.Cr
D.Ti 1. 20CrMnTi钢中Ti元素的主要作用是。 A.强化铁素体 B.提高淬透性 C.细化晶粒 D.提高回火稳定性 2. 合金渗碳钢渗碳后必须进行热处理。 A.淬火+高温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+低温回火 D.淬火+退火 3. 要制造一批锉刀，请选择合适的材料。 A.45 B.9Mn2V C.T12 D.7Cr17 4. 下列材料中淬硬性高的是。 A.18CrNi3 B.9Mn2V C.40Cr
1. 下列材料中油淬临界直径最大的是。 A.25Cr2Ni4W B.20MnVB C.40Cr D.65Mn 2. 钢中强碳化物形成元素是（） A.Fe、Mn B.Cr、Co C.V、Ti D.Si、Mn 3. 影响钢的热脆性的主要元素是（） A.S B.P C.Mn D.Si 4. 制造手用锯条应当选用（） A.T12钢经淬火和低温回火 B.Cr12Mo钢经淬火低温回火 C.65钢淬火后中温回火 1. 二次硬化是指（）的硬化现象。
第四章结构钢及其选用 单选题（本大题共23小题） 1. 影响钢的冷脆性的主要元素是(B)。 A.S B.P C.Mn D.Si 2. 20CrMnTi钢根据其所含的碳量和合金元素，在工业上主要作为一种（A）使用。 A.合金渗碳钢 B.合金弹簧钢 C.合金调质钢 D.滚动轴承钢 3. 大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有（C）。 A.Mn,P B.Mn,Ti C.Ti,V D.V,P 4. 除（A）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 A.Co B.Cr C.Mn D.Ti 5. 20CrMnTi钢中Ti元素的主要作用是（C）。 A.强化铁素体 B.提高淬透性 C.细化晶粒 D.提高回火稳定性 6. 合金渗碳钢渗碳后必须进行（C）热处理。 A.淬火+高温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+低温回火 D.淬火+退火 7. 要制造一批锉刀，请选择合适的材料（C）。 A.45 B.9Mn2V C.T12 D.7Cr17 8. 下列材料中淬硬性高的是（B）。 A.18CrNi3 B.9Mn2V C.40Cr D.50 9. 下列材料中油淬临界直径最大的是（A）。 A.25Cr2Ni4W B.20MnVB C.40Cr D.65Mn 10. 钢中强碳化物形成元素是（C） A.Fe、Mn B.Cr、Co C.V、Ti D.Si、Mn 11. 影响钢的热脆性的主要元素是（A） A.S B.P C.Mn D.Si 12. 制造手用锯条应当选用（A） A.T12钢经淬火和低温回火 B.Cr12Mo钢经淬火低温回火 C.65钢淬火后中温回火 D.T8钢经淬火和高温回火 13. 二次硬化是指（B）的硬化现象。 A.渗碳处理后的二次淬火 B.某些钢在回火后硬度进一步提高 C.变形过程中强度、硬度升高 D.某些钢在淬火后硬度提高 14. 40MnVB钢中V元素的主要作用是（B） A.强化铁素体 B.细化晶粒 C.提高回火稳定性 D.提高淬透性 15. 40Cr钢根据其所含的碳量和合金元素，在工业上主要作为一种（C）使用。 A.滚动轴承钢 B.合金弹簧钢 C.合金调质钢 D.合金渗碳钢 16. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（A） A.高淬透性钢 B.中淬透性钢 C.低淬透性钢 D.对淬透性能没有要求 17. 60Si2Mn钢根据其所含的碳量和合金元素，在工业上主要作为一种（B）使用。 A.滚动轴承钢 B.合金弹簧钢 C.合金调质钢 D.合金渗碳钢 18. 对38CrMoAl钢进行渗氮处理，渗氮时的加热温度为（B） A.Ac1以上 B.Ac1以下 C.Ac3以上 D.Accm以上 19. 40钢和40Cr钢加热到AC3以上保温，随炉冷后组织为铁素体+珠光体，两种钢中珠光体的相对含量（C） A.相等 B.40钢比40Cr钢多 C.40Cr 钢比40钢多 D.珠光体含量与Cr元素无关 20. 以下属于中合金钢的是（C）（WE为合金元素的总含量） A.3％≤WE≤5％ B.4％≤WE≤8％ C.5％≤WE≤10％ D.6％≤WE≤15％ 21. 20CrMnTi钢的渗C温度范围是（A）
工程材料作业（4）答案 1.解释下列现象: (1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。 奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。 （加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全 溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B） (2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。 回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。 合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要）， 或在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而韧 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
工程材料作业(4)答案 1.解释下列现象: (1) 在相同含碳量下,除了含Ni与Mn的合金钢外,大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。 奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解,奥氏体均匀化4阶段。多数合金元素减缓A形成,Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲与力大,形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解,会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用,又必须使其更多的溶入奥氏体中,合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度,保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素,因增大碳的扩散速度,使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大,合金钢需要更高的加热温度,更长的保温时间,才能保证奥氏体均匀化。 (加热温度升高了,但一般不会引起晶粒粗大:大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显,因其形成的碳化物高温下稳定性高,很难完全溶入奥氏体,未溶的细小碳化物颗粒,分布在奥氏体晶界上,有效的阻止晶粒长大,起到细化晶粒的作用。所以,合金钢虽然热处理加热温度高,但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素:V、Ti、Nb、Zr;中等阻碍的:W、Mo、Cr;影响不大的:Si、Ni、Cu;促进晶粒长大的:Mn、P、B) (2) 在相同含碳量下,含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。 回火过程一般分为:马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变与碳化物长大。 合金元素在回火过程中,推迟马氏体的分解与残余奥氏体的转变(即在较高温度才出现分解与转变),提高铁素体的再结晶温度,使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此,提高了钢对回火软化的抗力,即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时,比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度与强度(对工具钢,耐热钢更重要),或在保证相同强度的条件下,可在更高的温度下回火,而韧性更好(对结构钢更重要。)
第四章结构钢及其选用 一、名词解释 1.二次硬化 2.回火脆性 3.回火稳定性 4.过冷奥氏体 5.红硬性 二、选择题 1.影响钢的冷脆性的主要元素是( ) A) S B) P C) Mn D）Si 2.20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（）使用。 A．合金渗碳钢 B．合金弹簧钢 C．合金调质钢 D．滚动轴承钢 3.大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有（）。 A．Mn,P B．Mn,Ti C．Ti,V
D．V,P 4.除（）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 A．Co B．Cr C．Mn D．Ti 5．20CrMnTi钢中Ti元素的主要作用是。 A.强化铁素体 B.提高淬透性 C.细化晶粒Ｄ. 提高回火稳定性 6．合金渗碳钢渗碳后必须进行热处理。 A 淬火+高温回火 B 淬火+中温回火 C 淬火+低温回 火 D 淬火+退火 7．要制造一批锉刀，请选择合适的材料。 A.45 B.9Mn2V C.T12 D.7Cr17 8．下列材料中淬硬性高的是。 A.18CrNi3 B.9Mn2V C.40Cr D.50 9．下列材料中油淬临界直径最大的是。 A.25Cr2Ni4W B.20MnVB C.40Cr D.65Mn 三、判断题 1.20 钢比T12 钢的碳质量分数要高。
2.在退火状态（接近平衡组织）45 钢比20 钢的塑性和强度都高。 3. 合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 4. 所有的合金元素都能提高钢的淬透性。 5.合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。 6.T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。 7.T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 8.调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。 9.合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用。 10.40Cr钢是合金渗碳钢。 11.20CrMnTi钢是合金调质钢。 12.GCr15是专用的合金工具钢。 四、问答题 1.欲做下列零件：小弹簧、螺钉、手锯条、齿轮，试为其各选一材料（待选材料：Q195、45、65Mn、T10 ）。 2.某汽车变速箱齿轮，要求σb≥1080MPa，aKU2≥55J，齿面硬度≥HRC58 ，试选一材料，制定最终热处理工艺，指出最终组织。（待选材料：20CrMnTi 、T10 、40Cr 、GCr15 、Q235）
工程材料第四章习题答案. 工程材料作业(4)答案 1.解释下列现象： (1)在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。 奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。多数合金
元素减缓A形成，Cr、Mo、W V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合 金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。 （加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏 体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr ;中等阻碍的：W Mo、Cr ； 影响不大的：Si、Ni、Cu;促进晶粒长大的：Mn、P、B）（2）在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定
性。 回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。 合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度 （对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更2 高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。） ⑶ 为何含C大于0.4%，含Cr大于12%的Cr钢属于过共析钢，含碳1.5%， 含Cr12%的钢属于莱氏体钢。 在合金元素的作用下，使得铁碳相图的S点（即<< 0.77% ）和E点（即 V