复习题
一判断题
1．碳素工具钢都是优质或高级优质钢。( x )
2．做普通小弹簧应用15 钢。( x )
3．T12A 和CrW5 都属高碳钢，它们的耐磨性、红硬性也基本相同( x ) 4．除Fe 和C 外还含有其他元素的钢就是合金钢。( x )
5．Crl2Mo 钢是不锈钢。( x )
6．不锈钢中的含碳量越高，其耐腐蚀性越好。( x )
8．Q295 是低合金结构钢。( x )
9．1Crl8Ni9Ti 是高合金工具钢。( x )
10．受力小、形状简单的模具，常用碳素工具钢制造。( V ) 12．60Si2Mn 的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。 ( x ) 13．预先热处理的目的，是为了消除或改善前工序引起的缺陷。 ( V ) 14．大型铸件在扩散退火后不再进行一次正火或完全退火。 ( x ) 15．去应力退火，一般可在Ac1 点以上温度加热，保温4—6h 后，缓冷至200—300℃再出炉 ( x )。
16．含碳量高于0.8％的钢，一般不能采用正火工艺。( V )
17．钢在加热时，往往在600℃以上才开始发生氧化现象。( x ) 18．钢中的杂质元素中，硫使钢产生热脆性，磷使钢产生冷脆性，因而硫、磷是有害元素。 ( V )
19．退火与回火都可以消除钢中的应力，所以在生产中可以通用。( x ) 20．淬火过程中常用的冷却介质是水、油、盐和碱水溶液。 ( x ) 21．碳素工具钢的含碳量都在0．7％以上，而且都是优质钢。 ( V )
22．拉伸试验可以测定金属材料的弹性、强度和塑性等多项指标。( V )
23．材料的伸长率、断面收缩率数值越大表明其塑性越好。 ( v ) 24．洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的深度来确定的。 ( v ) 25．T12 钢的含碳量为12％。 ( x )
26．硫是碳钢中的有益元素，它能使钢的脆性下降。 ( x )
27．高碳钢的质量优于中碳钢，中碳钢的质量优于低碳钢。 ( x ) 28．碳素工具钢的含碳量一般都大于0．7％。 ( v )
30．40 钢与40Cr 钢的含碳量基本相同，性能和用途也一样。 ( x ) 31．除Fe 和C 外还舍有其他元素的钢就是合金钢。 ( x ) 32．GCrl5 钢是滚动轴承钢，但又可制造量具、刀具和冷冲模具等。( v )
34．合金工具钢都是高级优质钢。 ( x )
36．Q295 是低合金结构钢。 ( x )
37．合金调质钢的综合力学性能高于碳素调质钢。 ( V )
39．机械零件和工具在使用时的应力只有限制在屈服点范围内，才能安全可靠。 ( x )
41．T12A 钢按质量分类属于优质钢。 ( x )
42．正火是将钢加热到再结晶温度，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。 ( V )
43．有些钢件经退火或正火后，能满足工艺要求，但还要进行一次最终热处理。 ( v )
二选择题
1．60Si2Mn 的含碳量是( A )。
A．0．6％ B．6％ C．60％
2．_______工业用的金属材料可分为( A )两大类。
A．黑色金属和有色金属 B．铁和铁合金 C．钢和铸铁
3．强度的大小可用( A )表示。
A．应力 B．内力 C．屈服点
4．布氏硬度的符号用( B )表示。
A．HRA 或HRB B．HBS 或HBW C．HBS 或HV
5．钢中最常见的杂质有S、Mn、Si、P 等，其中( C )是有益元素。A．S 和Mn B. P 和Si C．Si 和Mn
6．在刀具材料中，制造各种结构复杂的刀具应选用( C )。
A．碳素工具钢 B．合金工具钢 C．高速工具钢
8．为了消除中碳钢焊接件的焊接应力，一般要进行( C )。
A．完全退火 B．正火 C．去应力退火
9．金属材料在外力作用时，对变形和破裂的抵抗能力称为 ( C ) 。A．塑性 B．硬度 C．强度
10．金属材料的在外力作用下产生塑性变形而不破裂的能力称为( B ) 。
A．弹性 B．塑性 C．韧性
11．抗拉强度的表示符号为 ( B )。
A．σe B．σb C．σ-1
12．08F 钢中，08 表示其平均含碳量为( A )
A，0．08％ B．0．8％ C．8%
13．在下列3 种钢中，( C )的弹性最好
A．T10 钢 B．20 钢 C．65Mn
14．合金结构钢的钢号是 ( A )。
A．65Mn B．30CrNi3 C．65T8A
15．作为普通渗碳零件应选用( A )。
A．20 钢 B．40Cr C．55 钢
16．材料的( B )越好，则可锻性越好。
A．强度 B．塑性 C．硬度
17．3Crl3Mo 是( C )钢。
A．合金结构钢 B．合金工具钢 C．不锈钢
18．机床主轴常用( B )材料制作。
A．1Crl8Ni9 B．40Cr C．GCrl5
19．用拉伸试验可测定材料的( A )性能指标。
A．强度 B．硬度 C．韧性
20．金属材料在( C )试验力作用下对破裂的抵抗能力称为韧性。A．剪切 B．循环 C．冲击
21．通常硬度在( A )范围内的金属材料可加工性能最好。A．160～230HBS B．90—230HBS C．200～300HBS
22．45 钢按碳的含量分类属于( A )钢。
A．中碳 B．高碳 C．低碳
23．( C ) 按用途可分为工程用钢和机器零件用钢两类。
A．高速钢 B．合金调质钢 C．合金结构钢
24．Crl2 钢按用途分类为( B )钢。
A．碳素工具钢 B．合金工具钢 C．不锈钢
25．( C )的主要特点是在高温下仍能保持与常温相似的强度。A．耐磨钢 B．不锈钢 C．热强钢
26．最常用的滚动轴承钢是GCrl5，其铬的含量为( A )。A．1．5％ B．15％ C．0．15％
三简答题
1．渗碳的目的是什么?
提高钢表面的含碳量，并通过热处理获得高的表面硬度和耐磨性，以提高钢的抗疲劳性能。而心部仍具有较好的强度和韧性。
2．什么是工艺性能?工艺性能包括哪些内容?
金属材料对某些加工工艺的适应性称为工艺性能。它包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能。
3．硫、磷元素的含量为什么在碳钢中要严格地控制? 而在易切削钢中又要适当地提高？
硫、磷是有害元素，含硫多了会使钢产生热脆，含磷多了使钢产生冷脆，但在易切削钢中多加些硫、磷可改善切削加工性，使切屑易断。4．什么是合金钢?合金钢有哪些优越性?
在碳钢中有目的地加入一些合金元素所获得的钢种叫合金钢。与碳钢相比，它具有良好的热处理性能、优良的综合力学性能及某些特殊的
物理化学性能。
5、下列零件或工具用何种碳钢制造及用何种热处理方法并简述为什么？
⑴手锯锯条（2）普通螺钉（3）车床主轴
手锯锯条：碳素工具钢T9/T10/T11,淬火+低温回火，目的是降低淬火应力，提高工件韧性，保证淬火后的高硬度和高耐磨性。
普通螺钉：普通碳素结构钢，Q235, 一般不用热处理。
车床主轴：优质碳素结构钢，45 等，淬火+高温回火（调质处理），目的是得到回火索氏体组织，它的综合机械性能最好，即强度、塑性和韧性都比较好。
6、下列钢号各代表什么钢？
⑴ 9SiCr ⑵ GCr15 ⑶ 60Si2Mn ⑷ 40Cr ⑸ 16Mn ⑹ T10A ⑺
20CrMnTi ⑻ W18Cr4V ⑼ Cr12MoV ⑽5CrMnMo
⑴9SiCr—低合金刃具钢⑵GCr15—滚动轴承钢⑶60Si2Mn—弹簧钢⑷40Cr—调质钢⑸16Mn—低合金高强钢⑹T10A—优质碳素工具钢
⑺20CrMnTi—渗碳钢⑻W18Cr4V—高速钢⑼Cr12MoV—冷作模具钢
⑽5CrMnMo—热作模具钢
四填空题
1、在立方晶系中，{120}晶面族共有（ 12 ）个，其中平行于Z 轴的晶面是 (120) 、(210) 、(120) 、(210) 。
2、晶格常数为a 的面心立方晶胞，其原子数为（4 ），原子半径为（），配位数为（ 12 ），致密度为（ 74% ）。
3、实际晶体强度远远低于理论强度的原因，是由于实际晶体中存在大量的（晶体缺陷）。
4、金属的塑性变形是借（位错）的不断增殖和运动来进行的。
5、固溶体合金中产生晶内偏析的原因是（冷却速度快）。
6、铁素体是（碳）在（α-Fe ）中的（间隙）固溶体，其晶体结构为（体心立方结构）；马氏体是（碳）在（α-Fe ）中的（过饱和间隙）固溶体，其晶体结构为（体心正方晶体结构）。钢中马氏体组织形态有两种基本类型，即（板条状）马氏体和（针片状）马氏体。
7、（淬火+高温回火）的热处理工艺称为调质，调质后的组织为（回火索氏体），性能特点是具有良好的（综合机械性能）。
8、属干珠光体类型的组织有三种，它们的机械性能是有差别的，其原因是（片层间距不同）。根据金属学的观点，冷、热加工的区分应以金属的（再结晶温度）为界限。
9、随着冷加工变形量的增大，硬度和强度升高，塑性和韧性下降的现象称为（加工硬化），这种现象可通过（再结晶退火）加以消除。
10、某小零件本应用T12 钢制造，但错用了45 钢，淬火沿用了T12 钢的工艺，则淬火后组织为（铁素体+马氏体+残余奥氏体），硬度（降低）。
11、在T12A、Q235、45、T8、60、CrWMn 几种钢中，淬透性较好的两种钢是（CrWMn）和（T8），淬硬性较好的两种钢是（T12A）和（CrWMn）。
12、通常利用（等温）淬火获得以下贝氏体为主的组织。
13、在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（{110}），有（6）个，原子密度最大的晶向是（<111>），
有（2）个，因此其滑移系数目为（12）；在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（{110}），有（4）个，原子密度最大的晶向是（<110>），有（3）个，因此其滑移系数目为（12）。两者比较，具有（面心立方）晶格的金属塑性较好，其原因是（面心立方晶格的滑移面上最密晶向比体心立方晶格多）。
14、用45 钢制造的机床传动齿轮，预先热处理应采用（调质）处理，使其整体获得（回火索氏体）组织；而最终热处理应采用（渗碳）处理，使其表面获得（马氏体）组织，以满足使用要求。
15、共析成分的过冷奥氏体冷却到C 曲线鼻尖以上温度（Ar1—550℃）等温时，发生（珠光体）转变；过冷到C 曲线鼻尖以下、Ms 点以上温度等温时，发生（贝氏体）转变；过冷到Ms 点以下温度时，发生（马氏体）转变。
16、为获得良好的切削加工性，过共析钢的预先热处理采用（正火），若钢中有严重的网状碳化物，则应先进行（正火），再进行（球化退火），以获得（球状珠光体）组织。
17、有一钢试样，在金相显微镜下观察，金相组织中铁素体面积约占50％，其余为珠光体，则该钢的钢号为（39）。
18、一般认为，当钢的硬度为（170～250）HB 时，其切削性能最佳，为此，在选用预先热处理时，低碳钢应采用（正火）；中碳钢应采用（完全退火）；高碳钢应采用（球化退火）。
19、钢的组织特点是：高温组织为（奥氏体），具有良好的（塑性）。
20、低碳钢渗碳后缓冷到室温的渗层组织，最外层应是（珠光体+二次渗碳体）层，中间是（珠光体）层，再往里是（铁素体+珠光体）层。
21、目前生产上，在选择淬火冷却介质时，通常是碳钢零件淬（水类介质），合金钢零件淬（油类介质）。
22、一块纯铁在912°C 发生α-Fe→γ-Fe 转变时，体积将减小。
23、在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是〈110〉。
24、按几何形态特征分，晶体中的缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。
25、滑移的本质是位错的运动。
26、用显微镜观察某亚共析钢，估计其中的珠光体含量体积分数为80%，则此钢的碳含量为0.62 % 。
27、亚共析钢、共析钢、过共析钢正火后的组织分别是 F+S 、 S 、S+Fe3CⅡ。
28、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点 F 和Fe3C 以层片状分布，不同点是层片间距不同。
29、钢的淬透性越高，则C 曲线的位置越靠右，说明临界冷却速度越小。
30、球化退火的主要目的使钢中的渗碳体球状化，它主要是用于共析钢和过共析钢。
31、合金元素在钢中的两种主要存在形式分别是固溶于基体中、与
碳形成合金碳化物。
32、再结晶和重结晶区别？
再结晶：非相变过程，即晶体结构、成份、状态不发生变化，只是晶粒的形状、大小发生变化。
重结晶：相变过程，即晶体结构、成份、状态、形状、大小都发生变化。
2017热处理工艺复习题 一、 填空题 1.钢的热处理工艺由 加热 、 保温 、 冷却 三个阶段所组成。 2.热处理工艺基本参数： 加热温度、气氛、冷却方法、热源 。 3.钢完全退火的正常温度范围是 Ac3以上20~30℃ ，它只适应于亚共析 钢。 4.球化退火的主要目的是 ，它主要适用于 钢。 5.钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是 ，对过共析钢 是 。 6.当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则M S 点越 ，转变 后的残余奥氏体量就越 。 7.改变钢整体组织的热处理工艺有 、 、 、 四种。 8.淬火钢进行回火的目的是 ，回火温度越高，钢 的强度与硬度越 。 9.化学热处理的基本过程包括 、 、 等三个阶段。 10.欲消除过共析钢中大量的网状渗碳体应采用 ，欲消除铸件中枝晶 偏析应采用 。 11.低碳钢为了便于切削，常预先进行 处理；高碳钢为了便于 切削，常预先进行 处理； 12.感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为 、 、和 三种。而且感应加热电流频率越高，淬硬层越 。 13.钢的淬透性主要取决于————————————，马氏体的硬度主要取决于————————————，钢的 表层淬火，只能改变表层的————————————，而化学热处理既能改变表层的————————————，又能 改变表层的————————————。 14.钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。淬透层通 常以 的深度来表示。 15. 中温回火主要用于处理__ ____零件，回火后得到 组织。
16.45钢正火后渗碳体呈状，调质处理后渗碳体 呈状。 17.形变热处理是将塑性变形的强化与热处理时 的强化结合，使成型工艺与获得最终性能统一起来的一种综合工艺。 二、单选题 1.电阻炉空载功率小，说明炉子热损失： A）小；B）大；C）厉害；D）可忽略不计。 2.检测氮碳共渗零件的硬度时应选用：A）洛式硬度计；B）维氏硬度计；C）布氏硬度计； D）肖氏硬度计。 3.可控气氛炉渗碳时排出的废气：A）必须燃烧后排放；B）不燃烧直接排放；C）通入水中排 放； D）通入碱水中排放。 4.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。 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.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。 7.确定碳钢淬火加热温度的基本依据是：A）Fe-Fe C相图；B）“C”曲线；C）“CCT”曲线； 3 D）淬透性曲线图。 8.为获得良好的综合力学性能，38CrMoAl钢制造的氮化件预先热处理应采用：A）退火；B） 正火；C）调质；D）渗碳。 9.高速钢淬火冷却时，常常在580～600℃停留10～15分钟，然后在空气中冷却，这种操作 方法叫做：A）双介质淬火；B）等温淬火；C）分级淬火；D）亚温淬火。 10.某零件调质处理以后其硬度偏低，补救的措施是：A）重新淬火后，选用低一点的温度回火； B）再一次回火，回火温度降低一点；C）重新淬火后，选用高一点的温度回火；D）再一次回火，回火温度提高一点。 11.钢感应加热表面淬火的淬硬层深度，主要取决于：A）钢的含碳量；B）冷却介质的冷却能 力；C）感应电流频率；D）感应电流电压。 12.为增加T12钢的强韧性，希望控制淬火马氏体的含碳量，减少孪晶马氏体的相对量及获得
《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）
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。
托辊网带式控温冷却热处理生产线 技 术 方 案 湖北十堰华美炉业有限公司 二0一二年四月 托辊网带炉控温冷却生产线技术方案 一.基本要求: 1.工件名称:曲轴件锻造后余热利用热处理生产线 2.工件尺寸: 最大工件长:450mm; 直径:42mm; 重量:15kg 3.工作区尺寸:快冷部分: 网带宽720mm; 控温区长:5000mm; 缓冷部分: 网带宽720mm; 加热区长:10000mm; 低温快冷部分: 网带宽720mm; 加热区长:8000mm; 4.热处理要求:正火,热处理后表面光洁, 硬度均匀, 金相组织 符合国家行业标准。 二.设备组成: 本生产线主要由托辊网带式正火炉、网带式回火炉、前后工作台等部分组合。
1.正火炉快冷段网带运行采用托辊同步传动, 使网带运行承受 最小张力, 提高使用寿命; 网带运行连续均匀, 和间断进给 的传动相比, 消除了网带返退缺陷和工作经过落料口因时间 不同而引起硬度不均匀的现象。 2.炉顶部装有强力循环风机, 确保炉膛内温度和气氛均匀达到 快速均勻冷却效杲。 3.生产线具备完整可靠的电气自控、安全连锁和报警等功能。生 产线也可单机手动控制,便于调试和维护。 三.设备主要技术参: 1.托辊网带式正火加热炉: (1)电源内客:3N 380V 50Hz (2)额定加热功率:100kw (3)有效快冷区尺寸:720x5000x100mm(宽x长x高) 有效缓冷区尺寸:10000mm (4)最大生产率:3000kg/h (5)控温区数:4区+4区 (6)控温元件: 希曼顿产功率模块(固态继电器), 特 点:4-20mA输入, 具有过热, 缺相, 过流保护, 报警功 能。自动调功。温控仪表: 日本导电, 具有PID自整定, 具有超温断偶保护、报警等功能。 (7)控温精度:≤1℃ (8)炉温均匀度: ≤±3℃(同一区段)
《金属材料与热处理》期末考试复习题 填空： 1、变形一般分为（弹性）变形和（塑性）变形两种，不能随载荷的去除而消失的变形称为（塑性）变形。 2 、强度是指金属材料在（静）载荷作用下抵抗（塑性变形）或（断裂）的能力。 3 、断裂前金属材料产生（永久变形）的能力称为塑性，金属材料的（伸长率和（断面收缩率）的数值越大，表示材料的塑性越好。 4、含金中成分、结构及性能相同的组成部分称为（相）。 5、含碳量为（0.0218％～2.11％）的铁碳合金称为钢。根据室温组织不同，钢又分为三类：亚共析钢（0.0218%＜C＜0.77%），其室温组织为（铁素体）和（珠光体）；（C=0.77%）共析钢，其室温组织为（珠光体）；过共析钢（0.77%＜C＜2.11%），其室温组织为（珠光体）和（二次渗碳体）。 6、金属材料抵抗（冲击）载荷作用而（不破坏）能力，称为冲击韧性。冲击韧度越大，表示材料的冲击韧性越（好）。 7、强度的常用衡量指标有（屈服点）和（屈服强度），分别用符号（σs）和（σb ）表示。 8、常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种。 9、金属的结晶过程是由（晶核的形成）和（长大）两个基本过程组成的。 10、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的形核率及长大速度。 11、从金属学观点来说，凡在再结晶温度以下进行的加工称为冷加工；在金属的再结晶温度以上进行的加工称为热加工。 12、铁碳合金的基本相是（铁素体F）、（奥氏体A）和（渗碳体Fe3C）。。 13、铁素体的性能特点是具有良好的（塑性）和（韧性），而（强度）和（硬度）很低。 14、铁碳合金的基本组织有五种，它们是（铁素体）、（奥氏体）、（渗碳体）、（珠光体）、（莱氏体）。 15、大小不变或变化缓慢的载荷称为（静载荷），在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为（冲击载荷），大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为（交变载荷）。 16、金属在（固态）态下，随温度的改变，由（一种晶格）转变为（另一种晶格）的现象称为同素异构转变。 17、金属的结晶是指由原子（不规则）排列的（液体）转变为原子（规则）排列的（固体）的过程。 18、根据合金中各组元之间的相互作用不同，合金的组织可分为（固溶体）、（金属化合物）、（混合物）三种类型。 19、共析钢冷却到S点时，会发生共析转变，从奥氏体中同时析出（铁素体）和（渗碳体）的混合物，称为珠光体。 二、判断 1、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。（×） 2、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。（×） 3、布氏硬度测量法不宜于测量成品及较薄零件。（√） 4、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。 ( ×） 5、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（√） 6、一般来说，晶体内滑移面和滑移方向越多，则金属的塑性越好。（√）
姓名: 班级: 学号: 遵 守 考 试 纪 律 注 意 行 为 规 范 哈尔滨工业大学（威海） 2012/2013 学年秋季学期 金属学及热处理A 试题卷（A ）参考答案 考试形式（开、闭卷）： 闭卷 答题时间： 120 （分钟） 本卷面成绩占课程成绩 80 % 一、名词解释（每题2分，共40分） 1. 固溶体：一种或多种溶质原子溶入主组元(溶剂组元)的晶格中且仍保持溶剂组元晶格类型的一类固态物质。 2. 晶胞：晶格最小的空间单位。一般为晶格中对称性最高、体积最小的某种平行六面体。 3. 结构起伏：熔体中原子的热运动和相互作用力导致的原子团分布不均匀现象。 4. 枝晶偏析：合金以树枝状凝固时，枝晶干中心部位与枝晶间的溶质浓度明显不同的成分不均匀现象。 5. 珠光体：奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。 6. 滑移：晶体相邻部分在切应力作用下沿一定晶体学平面和方向的相对移动。是金属晶体塑性变形的主要方式。 7. 细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，工业上将通过细化晶粒以提高材料强度。 8. 回复：经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变之前所发生的某些亚结构和性能的变化过程。
9. 惯析面：固态相变时新相往往沿母相的一定晶面优先形成，该晶面被称为惯析面。 10. 球化退火：将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却到略低于Ar1的温度，并停留一段时间，使组织转变完成，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。 11. 时效强化：合金元素经固溶处理后，获得过饱和固溶体。在随后的室温放置或低温加热保温时，第二相从过饱和固溶体中析出，引起强度，硬度以及物理和化学性能的显著变化，这一过程被称为时效强化。 12. 离异共晶：有共晶反应的合金中，如果成分离共晶点较远，由于初晶相数量较多，共晶相数量很少，共晶中与初晶相同的那一相会依附初晶长大，另外一个相单独分布于晶界处，使得共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。 13. 三次渗碳体：从铁素体F中析出的渗碳体叫三次渗碳体 14. 超塑性：超塑性是指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。 15. 淬透性：表示钢在一定条件下淬火时获得淬硬层（马氏体层）深度。它是衡量各个不同钢种接受淬火能力的重要指标之一。 16. 中温回火：回火温度范围为350-500摄氏度，回火后的组织为回火屈氏体 17. 刚度：机械零件或构件抵抗弹性变形的能力。 18. 调质：淬火加高温回火的综合热处理工艺。 19. 软位向：滑移时临界分切应力中取向因子取极大值对应的屈服强度最低叫软位向。 20. 下贝氏体：当过冷奥氏体的温度下降到350至230℃范围时，所形成的产物叫下贝氏体，是由含碳过饱和的片状铁素体和其内部沉淀的碳化物组成的机械混合物。
第四章 钢的热处理
复习与思考
一、名词解释 1.热处理 热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预 期的组织结构与性能的工艺。 2.等温转变 等温转变是指工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保 持时，过冷奥氏体发生的相变。 3.连续冷却转变 连续冷却转变是指工件奥氏体化后以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生 的相变。 4.马氏体 马氏体是碳或合金元素在α-Fe 中的过饱和固溶体。 5.退火 钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理 工艺。 6.正火 正火是指工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。 7.淬火 钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏 体组织的热处理工艺。 8.回火 回火是指工件淬硬后，加热到 Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷 却到室温的热处理工艺。 9.表面热处理 表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工 艺。 10.渗碳 为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗 碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。 11.渗氮
在一定温度下于一定介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为 渗氮，又称氮化。
二、填空题 1.整体热处理分为 退火 、 正火 、 淬火 和 回火 等。 2.根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有： 感应加热 表面淬火、 火焰加热 表面淬火、 电接触加热 表面淬火、 电解液加热 表面淬火 等。 3.化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如 渗碳 、 渗氮 、 碳氮 共渗 和 渗硼 等。 4.热处理工艺过程由 加热 、 保温 和 冷却 三个阶段组成。 5.共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有： P 、 S 和 T。 6.贝氏体分 上贝氏体 和 下贝氏体 两种。 7.淬火方法有： 单介质 淬火、 双介质 淬火、 马氏体分级 淬火和 贝氏体等温 淬火等。 8.常用的退火方法有： 完全退火 、 球化退火 和 去应力退火 等。
9.常用的冷却介质有 水 、 油 、 空气 等。 10.常见的淬火缺陷有 过热 与 过烧 、 氧化 与 脱碳 、 硬度 不足 与 软点 、 变形 与 开裂 等。 11.感应加热表面淬火法，按电流频率的不同，可分为 高频感应加热表面 淬火 、 中频感应加热表面淬火 和 工频感应加热表面淬火 三种。而且感 应加热电流频率越高，淬硬层越 浅 。 12．按回火温度范围可将回火分 为 低温 回火、 中温 回火和 高温 回火三种。 13．化学热处理是由 分解 、 吸附 和 扩散 三个基本过程所组成。
14．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为 气体 渗碳、 液体 渗
碳和 固体 渗碳三种。
三、选择题
1．过冷奥氏体是 C 温度下存在，尚未转变的奥氏体。
A．Ms； B. Mf； C. A1。 2.过共析钢的淬火加热温度应选择在 A
，亚共析钢则应选择在
C
。
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。
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。
网带炉详细说明 网带炉介绍和特点：经过半个多世纪的发展，第一代网带炉从氧化气氛下加热逐步发展到第二代保护气氛、少无氧化加热，又进步到第三代可控气氛加热，第四代计算机管理，在廿一世纪的今天，网带炉是如何发展的网带炉的特点 今天热处理网带炉发展的动力和其它产品一样源自市场的需求，发展的成果来自技术的进步。我国改革开放政策正大大地推动并加速了热处理行业发展过程。 廿一世纪的网带炉技术将带有鲜明的时代特征，具有四大特点：智能化热处理、高质量热处理、低成本热处理、清洁的热处理 ■网带炉的发展方向： 网带炉生产线采用无污染DX气体回火发黑技术、无污染利用回火余热染黑技术取代了传统有污染的发黑工艺。网带炉热污染为零。 ■网带炉的详细介绍： 经过半个多世纪的发展，第一代网带炉从氧化气氛下加热逐步发展到第二代保护气氛、少无氧化加热，又进步到第三代可控气氛加热，第四代计算机管理，在廿一世纪的今天，网带炉是如何发展的网带炉的特点? 今天热处理网带炉发展的动力和其它产品一样源自市场的需求，发展的成果来自技术的进步。我国改革开放政策正大大地推动并加速了热处理行业发展过程。 廿一世纪的网带炉技术将带有鲜明的时代特征，具有四大特点：智能化热处理、高质量热处理、低成本热处理、清洁的热处理. 1智能化热处理 研究发展人员运用最新CAD程序和热处理数据库，计算机模拟仿真技术和控制技术，采用高度柔性化、智能化的综合控制和管理系统于网带炉及其生产线。 未来的网带炉操作者仅需将待处理的工件数量、图纸输入计算机，整套设备将自行处理出高质量的产品。 目前已实现了整个系统实时多项目操作控制。如控制装料厚度、网带速度、温度、碳势等。可全屏幕监视及控制分批进料之移动。能完全工艺程序控制，可储存9999个工艺。能完全记录设备运行状况中所检测到的工艺参数(零件号、材料、温度、碳势等)送计算机进行处理并存储记录。可随时调阅和打印。可贮存十年的记录。密码分层控制，完全分层。含有新炉升温程序，停炉升温程序可有效执行升温过程等. 2高质量的热处理 质量分散率为零，热处理畸变为零。质量控制措施： 上料控制系统：重量、数量、均匀性可控。实现翻斗式、吸盘式、磁带性、阶梯式、震动式料系统普遍推广采用。上料节奏自动控制、变频调速。零件方向自动排列。加料厚度实现实时监控。从源头上为热处理工艺的准确执行提供保证。 设备温度控制：炉温稳定性±1℃、炉温均匀性±10℃，冷处理温度均匀性±5℃，开关式温控将被淘汰。
复习思考题一 1．从热力学出发，合金相可能存在哪几种状态？举例说明。 答：按照热力学第二定律，隔离体系中，过程自发的方向为自由能降低的方向。可以判断，体系处于自由能最低的状态为稳定状态。照此规律，合金相可以分下述三种状态： 1）稳定相：在体系中处于自由能最低的相。例如，在室温存在的铁素体，在910～1394℃存在的奥氏体等； 2）亚稳相：在体系中处于自由能较低且与最低自由能位的相由能垒相分隔的相。如在室温存在的渗碳体，马氏体等；3）不稳定相：在体系中处于自由能较低且与稳定相和亚稳相之间无能垒相分隔的相。如过冷奥氏体等。 2．综述奥氏体的主要性能。（200字以内） 答：奥氏体是碳溶于r-Fe中的间隙固溶体，碳的溶入，使点阵发生畸变，从而点阵常数增大；虽然，大多合金元素为置换型的，但由于二者的原子半径不等，从而亦引起点阵畸变，上述因素均使奥氏体得到强化。 在钢的各种组织中，A的比容最小，而线膨胀系数最大，且为顺磁性，根据这些性能不仅可以定量分析奥氏体量，测定相对开始点，而且可以用来控制热处理变形及制作功能元器件。 A的导热系数较小，仅比渗碳体大，为避免工件的变形，故不宜采用过大的加热速度。 由于奥氏体塑性好，σS较低，易于塑性变形，故工件的塑性变形常常加热到奥氏体单相区中进行。 3．画出Fe-Fe3C亚稳平衡图，说明加热时奥氏体形成机理。 答：加热时，奥氏体的形成，是在固态下实现的相变，它属于形核长大型，是受扩散控制的。 1）奥氏体的形核 （1）形核的成分、结构条件
由Fe—Fe3C 相图知，在A1温度 C% 0.0218 6.69 0.77 结构体心立方复杂斜方面心立方 可见，转变前的二相与转变产物不仅在成分上，而且在结构上都很大差异。所以，奥氏体的形核需同时满足成分、结构及能量上的要求。 （2）形核的自由能判据 珠光体转变为奥氏体时，体系总的自由能变化为 其中为Ａ与Ｐ的自由能差 为晶体缺陷处形核时引起的自由能降低 为弹性应变能 为产生新相后引入的界面能 由热力学知，在Ａ 温度，＝０，而、、均为正植，并１ 且仅仅依靠缺陷以及能量起伏提供的能量，并不能使，所以相变必须在 一定的过热度下，使得，才能得。由此可见，相变必须在 高于A1的某一温度下才能发生，奥氏体才能开始形核。 （3）形核位置 鉴于相变对成分、结构以及能量的要求，奥氏体晶核将在F—Fe3C相界面上优先形成，这是由于：
金属学与热处理 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___型核_______、___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__冷作磨具钢________、__热作磨具钢________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__机体组织________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 ）
热处理复习重点 第一章金属材料基础知识 1. 材料力学性能 （1）材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力称为强度。强度有多种指标，如屈服强度（σs）、抗拉强度（σb）、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。 （2）塑性是指材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力，指标为伸长率（δ）和断面收缩率（φ），δ和φ越大，材料的塑性越好。 （3）材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度，其指标是弹性模量（弹性变形范围内，应力与应变的比值）。 （4）硬度（材料表面局部区域抵抗更硬物体压入的能力） a. 布氏硬度（测较低硬度材料） 用一定直径的钢球或硬质合金球，在一定载荷的作用下，压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，所施加的载荷与压痕表面积的比值。HBS（钢球，<450）、HBW（硬质合金球，>650）。 b. 洛氏硬度（测较高硬度材料） 利用一定载荷将交角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，根据压痕深度确定的硬度值。HRA（金刚石圆锥，20~80）、HRB （1.588mm钢球，20~100）、HRC（金刚石圆锥，20~70） c. 维氏硬度（适用范围较广） 维氏硬度其测定原理基本与布氏硬度相同，但使用的压头是锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体。 （5）冲击韧性 材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。通常用冲击功A k来度量，A k是冲击试样在摆锤冲击试样机上一次冲击试验所消耗的冲击功。 （6）疲劳强度 材料在规定次数（钢铁材料为107次，有色金属为108次）的交换载荷作用下，不发生断裂时的最大应力，用σ-1表示。 2. 铁碳相图
第二章钢的热处理原理 1. 钢的临界温度 A c1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度 A c3——加热时先共析铁素体全部溶入奥氏体的终了温度 A ccm——加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度 A r1——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度 A r3——冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度 A rcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度 2. 钢在加热时的转变 （1）共析钢由珠光体向奥氏体的转变包括以下四个阶段：奥氏体形核（相界面处）、奥氏体晶核长大、剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化。 （2）铁素体向奥氏体的转变的速度远比渗碳体溶解速度快的多。所以转变过程中珠光体中总是铁素体首先消失，铁素体全部转化为奥氏体时，可以认为奥氏体长大完成。 （3）影响奥氏体形成速度的因素：加热温度、加热速度、化学成分、原始组织。 （4）加热速度越快，奥氏体形成的开始温度和终了温度越高，而孕育期和转变时间越短，奥氏体形成速度越快。 （5）钢中含碳量越高，奥氏体形成速度越快；碳化物形成元素减小碳在奥氏体中的扩散速度，故减慢奥氏体的形成速度；费碳化物形成元素增大碳在奥氏体中的扩散速度，因而加快了奥氏体中的形成速度。 （6）当钢的化学成分相同时，原始组织越细，相界面面积越大，形核率越高，奥氏体形成速度越快。 （7）奥氏体的晶粒度可以用起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度等描述。 （8）起始晶粒度是指把钢加热到临界温度以上，奥氏体转变刚刚完成，其晶粒边界刚刚接触时的奥氏体晶粒大小；实际晶粒度是指钢在某一具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒大小；本质晶粒度表示在规定的加热条件下奥氏体晶粒长大的倾向。1~4级为本质粗晶粒度，5~8级为本质细晶粒度。 （9）影响奥氏体晶粒长大的因素：加热温度和保温时间、加热速度、钢的化学成分、原始组织。 （10）实际生产中采取快速加热和短时保温的方法获得细小晶粒。 （11）当成分一定时，原始组织越细，碳化物弥散度越大，则奥氏体晶粒越细。与粗珠光体相比，细珠光体总是易于获得细小而均匀的奥氏体晶粒。片状珠光体比球状珠光体在加热时奥氏体晶粒易于粗化。 （12）时效强化：合金元素经固溶处理后，获得过饱和固溶体。在随后的室温放臵或低温加热保温时，第二相从过饱和固溶体中析出，引起强度，硬度以及物理和化学性能的显著变化。 3. 钢在冷却时的转变 （1）常用的冷却方式有两种： 等温冷却——将奥氏体状态的钢迅速由高温冷却到临界点以下某一温度等温停留一段时间，使奥氏体在该温度下发生组织转变，然后再冷到室温。过冷奥氏体等温转变曲线（TTT曲线或C曲线） 连续冷却——将奥氏体状态的钢以一定的速度连续从高温冷到室温，使奥氏体在一个温度范围内发生连续转变。过冷奥氏体连续转变曲线（CCT曲线） （2）TTT曲线反映转变开始和转变终了时间，转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系。 （3）在A1温度以下某一确定温度，过冷奥氏体转变开始线与纵坐标之间的水平距离为过冷
金属学与热处理期末练习题（含答案） 1、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有____强度_______、_____硬度______、_________塑性__。衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有_______韧性____和____疲劳强度_______。 2、常见的金属晶格类型有___面心立方晶格____ 、___体心立方晶格___ ____和__密棑六方晶格_ ________。 3、常用的回火方法有低温回火、_中温回火__________ 和____高温回火_______ 。 4、工程中常用的特殊性能钢有___不锈钢______、耐热钢_________和耐磨刚。 5、根据铝合金成分和工艺特点，可将铝合金分为__变形铝合金_________和铸造铝合金两大类。 6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_镇静钢________、半镇静钢_________、特殊镇静钢_________和__沸腾钢_______。 7、铸铁中_________碳以石墨形式析出___________________的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有_化学成分__________ 和冷却速度。 8、分别填写下列铁碳合金组织符号： 奥氏体A、铁素体F、渗碳体fe3c 、 珠光体P 、高温莱氏体ld 、低温莱氏体ld’。 9、含碳量小于0.25%的钢为低碳钢，含碳量为0.25-0.6%的钢为中碳钢，含碳量大于0.6% 的钢为高碳钢。 10、三大固体工程材料是指高分子材料、复合材料和陶瓷材料。 二、选择题（每小题1分，共15分） （ b ）1、拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大拉应力称为材料的（）。 A 屈服点 B 抗拉强度 C 弹性极限 D 刚度 （b）2、金属的（）越好，其锻造性能就越好。 A 硬度 B 塑性 C 弹性 D 强度 （ c ）3、根据金属铝的密度，它属于（）。 A 贵金属 B 重金属 C 轻金属 D 稀有金属 （ d ）4、位错是一种（）。 A 线缺陷 B 点缺陷 C 面缺陷 D 不确定
热处理 第一章 1，金属：金属原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的。 2，金属键：原子失去电子后则变成正离子，共有化的自由电子和正离子以静电而结合起来。（无饱和性和方向性） 3，金属原子的排列方式：常见金属中的原子总是自发地趋于紧密地排列，以保证最稳定的状态，所以在固态金属中，原子往往趋于紧密规则排列 双原子作用模型见书P2-图1-2 晶体特点： ,4，晶体：长程有序，熔化，各向异性 ,5，非晶体：长程无序，软化，各向同性 ,6，晶格：许多大小相等、形状相同，位相一致的晶胞在空间重复的堆积 7，晶胞：晶胞完全可以代替晶格特点的最小几何单位。晶胞的大小和形状常以棱边长度a、b、c及棱边夹角a、b、y表示。 布拉菲点阵：7个晶系和14个点阵 金属间化合物（中间相）:正常化合物,电子化合,间隙相与间隙化合物 8，影响溶解度因素：原子尺寸。电负性。电子浓度。晶体结构除以上的外固溶度，还有与温度有关，多数情况温度升高固溶度升高。 1 ，铁素体（α-Fe）属于那种相结构（C ） A 系 B 组元 C 相 D组织
2 ，下面哪种缺陷属于点缺陷（ A） A 晶格畸变 B 刃型位错 C 相界 D 螺型位错 3，溶质原子在溶剂中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体 4 ，面缺陷可分为晶体的表面晶界、亚晶界、相界 第二章 1，晶核长大的条件: 必须在过冷的液体中进行 ?(1) 要求液相不断地向晶体扩散供应原子，这就要求液相有足够高的温度，以便液态金属原子具有足够的扩散能力 ?（2）要求晶体表面能够不断而牢靠地接纳这些原子。接纳原子的难易程度与晶体表面结构有关 2，影响晶粒长大因素： (1）过冷度：晶粒的大小取决于形核率N和长大速度G的比值。比值越大，结晶后晶粒越细小。 ?（2）变质处理：在浇注前往液态金属中加入形核剂，促进形成大量的非均匀形核来细化晶粒。 ?（3）振动、搅拌：一方面依靠外面输入的能量促使晶核提前形成，另一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加。 3，细化晶粒大小的方法： ?（1）增加过冷度（2）添加形核剂 ?（3）机械振动、搅拌 ?结晶形核的要点： ?（1）液态金属的结晶必须在过冷的液体中进行，晶胚尺寸必须大于临界晶核半径 ?（2）临界晶核半径的大小和晶核表面成正比，与过冷度成反比。过冷度越大，则临界晶核半径越小，形核率越大，但形核率有一极大 值。如果表面能越大，形核所需的过冷度也应越大。凡是能降低表面能的 办法都能促进形核。 ?（3）形核既需要结构起伏，也需要能量起伏。 ?（4）晶核的形成过程是原子的扩散迁移过程，结晶必须在一定温度下进行。 ?（5）在工业生产中，液体金属的凝固总是一非均匀形核的方式进行。 4，非均匀形核