1、判断下列说法是否正确：
（1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。错误，取决于钢的冷却速度。
（2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。错误
（3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。错误，取决于钢的加热温度。（4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高。错误，钢的硬度主要取决于含碳量。（5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高。错误，钢的硬度主要取决于含碳量。
（6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。正确。（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。正确
（8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。正确。
（9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。错误，取决于回火温度。
（10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量。错误
2、将含碳量为1.2%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问：
（1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900℃粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易造成晶粒粗大。
（2）哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。900℃，处于完全奥氏体化区。
（3）哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。900℃，处于完全奥氏体化区，奥氏体的含碳量即为马氏体含碳量。
（4）哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。900℃，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，残余奥氏体量就越多。
（5）哪个试件的淬火温度较为合理，为什么？760℃，处于部分奥氏体化区，加热组织为奥氏体+未溶碳化物（阻碍晶粒长大），晶粒细小。同时控制了奥氏体含碳量，也就控制了马氏体含碳量，降低了马氏体脆性。淬火组织：马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，保证了强度、硬度。
3、将20钢和60钢同时加热到860℃,并保温相同的时间,问那种钢奥氏体晶粒粗大些?
20钢和60钢都属于亚共析钢，一般加热时要求完全奥氏体化，加热温度应在A3以上。依据铁碳相图，20钢含碳量低，A3点高，60钢，含碳量高，A3点低，因此，同样加热到860℃,并保温相同的时间,60钢过热度大，晶粒容易粗大。
5、指出下列钢件正火的主要目的： 20钢齿轮， 45钢小轴， T12钢锉刀
20钢齿轮：20钢，含碳量低，硬度低，通过正火（空冷）使得珠光体片间距减小即形成索氏体或屈氏体，以提高硬度（HB200左右），满足切削加工的要求。
45钢小轴：45钢，含碳量适中，综合机械性能好，因此利用正火，即可作为最终热处理，满足小轴的使用要求。
T12钢锉刀：含碳量1.2%，若采用退火会产生网状渗碳体，一般采用正火，利用快冷（空冷），使得渗碳体网析出不完整，再配合球化退火，以彻底消除网状渗碳体。
8、45钢调质后的硬度为240HBS，若再进行200℃回火，硬度能否提高? 为什么?
该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC，若再进行高温回火，其硬度可否降低，为什么?
45钢调质后的硬度为240HBS，若再进行200℃回火，不能提高硬度。因为，回火温度越高，硬度下降越多，而调质工艺就是淬火+高温回火，碳化物已经析出，铁素体回复，硬度已经下降了，不能再升高。
该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC，若再进行高温回火，硬度可以。因为，回火温度越高，硬度下降越多。该钢经低温回火，组织是回火马氏体，碳化物还未析出，存在过饱和，因此，可继续提高回火温度，使得硬度降低。这也是为何经低温回火处理的碳素工具钢，不能使用很高的切削速度的原因。高速切削，摩擦生热，切削温度高于低于回火温度后，就相当于继续回火。
9、T12钢经760℃加热后，按照图3-26所示的冷却方式进行冷却。问它们各获得何种组织？并比
较它们的硬度。（图3-26：庞国星教材P70）
冷速1：相当于水冷，组织：马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，硬度：HRC60
冷速2：相当于油冷，组织：索氏体+未溶碳化物+马氏体+残余奥氏体，硬度：不均匀。
冷速3：相当于炉冷，组织：索氏体+未溶碳化物（二次渗碳体）硬度：HRC20-30
冷速4：同冷速3。已经通过转变完成线，保温时间的延长，不影响组织，但可能晶粒粗大。11、解释T12和20CrMnTi钢的淬硬性和淬透性之区别。
钢的淬硬性取决于钢的含碳量（马氏体含碳量），T12：含碳量1.2%,20CrMnTi钢含碳量0.2%，所以，T12钢的淬硬性高，即淬火后获得马氏体的最高硬度高。
钢的淬透性取决于C曲线的位置，20CrMnTi是合金钢，合金元素使得C曲线显著右移，因此易于淬成马氏体，淬透性好。
12、选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，且钢材具有足够淬透性）
（1）某汽车变速齿轮，要求齿面耐磨，心部强韧，材料选用20钢。
锻造→正火→机加工→渗碳，淬火，低温回火→精加工
（2）某机床变速齿轮，要求齿面耐磨，心部强韧要求不高，选用45钢
锻造→完全退火→机加工→整体调质（淬火+高温回火）→齿面高频表面淬火，低温回火→精加工（磨齿）
（3）某车床主轴，要求良好的综合机械性能，轴颈部分要求耐磨其硬度HRC50—55，其余部分硬度为HRC20—25，请选材，并选择热处理方法，简明的工艺路线。
选择45钢，
锻造→完全退火→机加工→轴整体调质→轴颈局部高频表面淬火，低温回火→精加工（磨削）正火目的：提高含碳量，利于切削加工调质目的：获得良好的综合力学性能淬火目的：获得马氏体，使表面达到硬度要求回火目的：消除应力，稳定组织
13、用T12钢制造锉刀和用45钢制造较重要的螺栓，工艺路线均为：
锻造——热处理——机加工——热处理——精加工。对两工件：
（1）说明预备的工艺方法和作用
（2）制订最终热处理的工艺规范（加热温度、冷却介质），并指出最终热处理的显微组织和大致硬度。
T12钢制造锉刀：
锻造——球化退火——机加工——淬火+低温回火——精加工。
球化退火：消除网状渗碳体，细化晶粒，便于切削加工。
淬火（760℃）+低温回火（200℃），水冷，回火马氏体，HRC60。
45钢制造较重要的螺栓:
锻造——完全退火——机加工——淬火+高温回火——精加工。
完全退火：细化晶粒、均匀组织，便于切削加工。
淬火（860℃）+低温回火（600℃），水冷，回火索氏体，HRC20-25。
*现象：Wc=0.4，Wcr=12的铬钢为共析钢，Wc=1.5，Wcr=12的铬钢为莱式体钢？
因为合金元素可以改变共析点S和E点的位置，如Cr使S和E点左移，这样，含碳量为亚共析钢成分的合金钢得到共析钢的组织，成为过，含碳量为过共析钢成分的合金钢得到莱氏体组织，成为莱式体钢。
1Cr13和Cr12钢中Cr的质量分数均大于11.7%，但1Cr13属于不锈钢，Cr12不属于不锈钢？主要是含碳量和组织决定的，1Cr13含碳量很低，组织中碳化物含量很少，不锈耐腐蚀作用强，而Cr12含碳量很高，组织中含有大量的碳化物，不锈耐腐蚀作用弱
7、解释索氏体和回火索氏体,马氏体和回火马氏体的主要区别。
正火组织：索氏体S:属于细珠光体，其中渗碳体呈片状。
回火组织：淬火后高温回火,碳化物从过饱和F中析出,称为回火索氏体S回，呈粒状渗碳体，
塑、韧性更好
淬火组织:马氏体:过饱和F
回火组织:淬火后低温回火，碳化物开始从M中析出，成为M回。保持高硬度，消除内应力，改善脆性。
三次高温回火的目的：可析出大量弥散部分分布的碳化物，产生二次硬化现象，使硬度和强度进一步提高
T10碳素钢：1、预先热处理：退火或正火+球化退火2、最终热处理：淬火+低温回火3、热处理后的组织M回或M回+颗粒碳化物4、性能：高硬度、高强度、高耐磨性其中正火目的：消除网状渗碳体Fe3CⅡ，为球化退火做准备球化退火目的：球化Fe3CⅡ，降低硬度利于切削淬火低温回火目的：得到所需要组织和性能，消除应力，稳定组织
庞国星主编 工程材料作业第三章答案 3-1、比较下列名词 （2）比较索氏体和回火索氏体 , 马氏体和回火马氏体的主要区别。 正火组织：索氏体S:属于细珠光体， 其中渗碳体呈片状。回火组织,淬火后高温回火,碳化物从过饱和F中析出,称为回火索氏体S回，呈粒状渗碳体，塑、韧性更好 淬火组织:马氏体:过饱和F 回火组织:淬火后低温回火，碳化物开始从M中析出，成为M 回。保持高硬度，消除内应力，改善脆性。 3-2、判断下列说法是否正确： （1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。 错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。 （2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。 错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火（提高硬度）或完全退火。而高碳钢工件则应进行球化退火（若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次正火），其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。 （3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。 错误，钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。 （4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。 正确。同一钢种，其C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。 基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆。 （8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。 正确。 （9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。 错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。 （10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量 错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。 3-4、什么是钢的回火？钢的回火有哪些过程？。。。 淬火碳钢回火过程中的组织转变对于各种钢来说都有代表性。回火过程包括马氏体分解，碳化物的析出、转化、聚集和长大，铁素体回复和再结晶，残留奥氏体分解等四类
1、判断下列说法是否正确： （1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。错误，取决于钢的冷却速度。 （2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。错误 （3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。错误，取决于钢的加热温度。（4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高。错误，钢的硬度主要取决于含碳量。（5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高。错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。正确。（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。正确 （8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。正确。 （9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。错误，取决于回火温度。 （10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量。错误 2、将含碳量为1.2%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问： （1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900℃粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易造成晶粒粗大。 （2）哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。900℃，处于完全奥氏体化区。 （3）哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。900℃，处于完全奥氏体化区，奥氏体的含碳量即为马氏体含碳量。 （4）哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。900℃，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，残余奥氏体量就越多。 （5）哪个试件的淬火温度较为合理，为什么？760℃，处于部分奥氏体化区，加热组织为奥氏体+未溶碳化物（阻碍晶粒长大），晶粒细小。同时控制了奥氏体含碳量，也就控制了马氏体含碳量，降低了马氏体脆性。淬火组织：马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，保证了强度、硬度。 3、将20钢和60钢同时加热到860℃,并保温相同的时间,问那种钢奥氏体晶粒粗大些? 20钢和60钢都属于亚共析钢，一般加热时要求完全奥氏体化，加热温度应在A3以上。依据铁碳相图，20钢含碳量低，A3点高，60钢，含碳量高，A3点低，因此，同样加热到860℃,并保温相同的时间,60钢过热度大，晶粒容易粗大。 5、指出下列钢件正火的主要目的： 20钢齿轮， 45钢小轴， T12钢锉刀 20钢齿轮：20钢，含碳量低，硬度低，通过正火（空冷）使得珠光体片间距减小即形成索氏体或屈氏体，以提高硬度（HB200左右），满足切削加工的要求。 45钢小轴：45钢，含碳量适中，综合机械性能好，因此利用正火，即可作为最终热处理，满足小轴的使用要求。 T12钢锉刀：含碳量1.2%，若采用退火会产生网状渗碳体，一般采用正火，利用快冷（空冷），使得渗碳体网析出不完整，再配合球化退火，以彻底消除网状渗碳体。 8、45钢调质后的硬度为240HBS，若再进行200℃回火，硬度能否提高? 为什么? 该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC，若再进行高温回火，其硬度可否降低，为什么? 45钢调质后的硬度为240HBS，若再进行200℃回火，不能提高硬度。因为，回火温度越高，硬度下降越多，而调质工艺就是淬火+高温回火，碳化物已经析出，铁素体回复，硬度已经下降了，不能再升高。 该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC，若再进行高温回火，硬度可以。因为，回火温度越高，硬度下降越多。该钢经低温回火，组织是回火马氏体，碳化物还未析出，存在过饱和，因此，可继续提高回火温度，使得硬度降低。这也是为何经低温回火处理的碳素工具钢，不能使用很高的切削速度的原因。高速切削，摩擦生热，切削温度高于低于回火温度后，就相当于继续回火。 9、T12钢经760℃加热后，按照图3-26所示的冷却方式进行冷却。问它们各获得何种组织？并比
《工程材料与成型技术基础》课后习题答案 第三章(庞国兴主编) 庞国星主编 工程材料作业第三章答案 1、判断下列说法是否正确： 钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。 错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火或完全退火。而高碳钢工件则应进行球化退火，其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。错误，钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。正确。同一钢种，其C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。钢经
过淬火后是处于硬脆状态。 基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆。冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。 正确。 淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量 错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。 2、将含碳量为%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问： 哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900℃粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易造成晶粒粗大。 哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。900℃，处于完全奥氏体化区。 哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。900℃，处于完全奥氏体化区，奥氏体的含碳量即为马氏体含碳量。
【课本P39 2-12】根据Fe-Fe3C相图，解释下列现象： 1）在室温下，ωc=0.8%的碳钢比ωc=0.4%碳钢硬度高，比ωc=1.2%的碳钢强度高？ 答：含碳量为 1.0%的钢，含碳量越高，Fe3C的量越多，钢的硬度越高。退火的含碳0.8%的钢组织为p，而含碳量1.2%的钢组织为P+网状Fe3C，脆性大。钢的强度是组织敏感，因此，含碳0.8%的钢其强度比含碳量1.2%的钢高。 2）钢铆钉一般用低碳钢制成。 答：低碳钢的铁素体含量多，塑性好，适合制成铆钉。 3）绑扎物件一般采用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机起吊重物时都用钢丝绳（60或65钢制成）。 答：绑扎物件一般受力不大，主要目的是捆绑结实，所以采用铁丝即可。而起重机起吊重物时承受较大载荷，尤其是受较大拉力，因此，需要采用强度较高且有一定塑韧性的钢材，采用60或65钢，含碳量较高，属于中高碳，强度有保证，但又较70以上高碳钢塑韧性好。 4）在1000℃，含碳0.4%的钢可以进行锻造，含碳4.0%的生铁不能锻造。 答：在1000℃时，含碳0.4%的钢处在单相奥氏体区，奥氏体面心立方晶格，塑性好适合于压力加工。含碳4.0%的生铁汉渗碳体多脆性大不能锻造。 5）钳工锯削T8、T10、T12等退火钢料比锯削10钢、20钢费力，且锯条易磨钝。答：T8、T10、T12等退火钢料的含碳量高，渗碳体多，硬度高，而10钢、20钢含碳量低，铁素体多硬度低，因此锯削T8、T10、T12等退火钢料比10钢、20钢费力，且锯条容易磨钝。 5）钢适宜压力加工成形，而铸铁适宜铸造成形。 答：在铁碳相图中钢（﹤2.11%C）存在着单相固溶体区（奥氏体），一般固溶体塑性较好，适合于压力加工。而相图中铸铁（﹥2.11%）存在共晶反应，一般共晶合金在恒温下结晶，金属的流动性好，适合于铸造工艺。 【课本P69 3-2】判断下列说法是否正确： （1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。 错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。（2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。 错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火（提高
工程材料与成型技术基础庞国星主编考试参考答案 1、判断下列说法是否正确： （1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。错误，取决于钢的冷却速度。 （2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。错误 （3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。错误，取决于钢的加热温度。（4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高。错误，钢的硬度主要取决于含碳量。（5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高。错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。正确。（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。正确（8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。正确。 （9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。错误，取决于回火温度。 （10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量。错误 2、将含碳量为1.2%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问： （1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900℃粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易造成晶粒粗大。 （2）哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。900℃，处于完全奥氏体化区。 （3）哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。900℃，处于完全奥氏体化区，奥氏体的含碳量即为马氏体含碳量。 （4）哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。900℃，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，残余奥氏体量就越多。 （5）哪个试件的淬火温度较为合理，为什么？760℃，处于部分奥氏体化区，加热组织为奥氏体+未溶碳化物（阻碍晶粒长大），晶粒
《工程材料与成型技术基础》课后习题答案第三章（庞国兴主 编） 庞国星主编 工程材料作业第三章答案 1、判断下列说法是否正确： （1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。 错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。 （2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。 错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火（提高硬度）或完全退火。而高碳钢工件则应进行球化退火（若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次正火），其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。（3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。 错误，钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。 （4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。 正确。同一钢种，其C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。 基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆。 （8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。 正确。 （9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。
错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。 （10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量 错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。 2、将含碳量为1.2%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问： （1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900℃粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易造成晶粒粗大。 （2）哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。900℃，处于完全奥氏体化区。 （3）哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。900℃，处于完全奥氏体化区，奥氏体的含碳量即为马氏体含碳量。 （4）哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。900℃，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，残余奥氏体量就越多。 （5）哪个试件的淬火温度较为合理，为什么？760℃，处于部分奥氏体化区，加热组织为奥氏体+未溶碳化物（阻碍晶粒长大），晶粒细小。同时控制了奥氏体含碳量，也就控制了马氏体含碳量，降低了马氏体脆性。淬火组织：马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，保证了强度、硬度。 3、将20钢和60钢同时加热到860℃,并保温相同的时间,问那种钢奥氏体晶粒粗大些? 20钢和60钢都属于亚共析钢，一般加热时要求完全奥氏体化，加热温度应在A3以上。依据铁碳相图，20钢含碳量低，A3点高，60钢，含碳量高，A3点低，因此，同样加热到860℃,并保温相同的时间,60钢过热度大，晶粒容易粗大。 4、指出Ф10mm的45钢经下列温度加热并水冷后获得的组织
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，可在更高的温
第一章工程材料的分类与性能1、硬度布氏硬度（HBW表示）符号前硬度值，符号后依次压头直径、载荷大小及载荷保持时间（10~15s不标注）1）钢、镍基合金、钛合金2）铸铁3）铜和铜合金4）轻金属及其合金5）铅、锡。洛氏硬度硬度值+标尺类型HRA：碳化物、硬质合金等HRB：非铁金属，退火、正火钢等HRC：淬火钢、调质钢HRD：薄钢板、中等厚度表面硬化零件维氏硬度硬度值+载荷大小和保持时间HV 2、断裂韧度主要取决于材料的成分组织和结果。Y-与裂纹形状、加载方式及式样尺寸有关的量，一般Y=1~2；____-外加拉应力Mpa，α-裂纹长度的一半。 3、工艺性能：金属材料的工艺性能是指适应某种加工的能力。按照工艺方法不同，分为铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能。 第二章金属与合金的晶体结构和二元合金相图1、三种典型的金属晶体结构1）体心立方晶格（1+8*1/8）2个，原子致密度68%，α-Fe、Cr、W、Mo、V等。2）面心立方晶格（8*1/8+6*1/2）4个，原子致密度74%，y-Fe、Cu、Al、Ag、Au、Pb、Ni等。3）密排立方晶格6个，原子致密度74%，Mg、Zn、Be、Gd等。一般金属材料都是多晶体：许多晶体组成的晶体成为多晶体。各向异性是指晶体在不同方向上所表现出来的性能不相同的现象。晶体加工缺陷：1）点缺陷-空位和间隙原子2）线缺陷-位错：晶体中某一列或若干列原子发生有规律的错排现象。3）面缺陷-晶界和亚晶界 2、结晶理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，通常晶粒越小，强度塑性韧性越高，获得细晶粒方法：1）提高结晶时的冷却速度，增大过冷度（无法对大体积液态金属作用）。2）变质处理（针对大体积液态金属）。3）在液态金属结晶时采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等方法。 3、金属的同素异晶转变：固态金属在一定温度下由一种晶体结构转变成另一种晶体结构的过程_____________________ 4、铁碳合金相图三种相组成物组织组成物由1种或几种相组成物物、组成1）铁素体：碳溶入α-Fe中形成的间隙固溶体，符号F。727度溶解度最大Wc=0.0218%，
工程材料与成型技术基础课后习题答案（庞国兴主编） 庞国星主编 工程材料作业第三章答案 1、判断下列说法是否正确： （1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。 错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。 （2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。 错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火（提高硬度）或完全退火。而高碳钢工件则应进行球化退火（若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次正火），其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。（3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。 错误，钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。 （4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。 正确。同一钢种，其C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。 基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆。 （8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。 正确。 （9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。 错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。
（10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量 错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。 2、将含碳量为1.2%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问： （1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900℃粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易造成晶粒粗大。 （2）哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。900℃，处于完全奥氏体化区。 （3）哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。900℃，处于完全奥氏体化区，奥氏体的含碳量即为马氏体含碳量。 （4）哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。900℃，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，残余奥氏体量就越多。 （5）哪个试件的淬火温度较为合理，为什么？760℃，处于部分奥氏体化区，加热组织为奥氏体+未溶碳化物（阻碍晶粒长大），晶粒细小。同时控制了奥氏体含碳量，也就控制了马氏体含碳量，降低了马氏体脆性。淬火组织：马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，保证了强度、硬度。 3、将20钢和60钢同时加热到860℃,并保温相同的时间,问那种钢奥氏体晶粒粗大些? 20钢和60钢都属于亚共析钢，一般加热时要求完全奥氏体化，加热温度应在A3以上。依据铁碳相图，20钢含碳量低，A3点高，60钢，含碳量高，A3点低，因此，同样加热到860℃,并保温相同的时间,60钢过热度大，晶粒容易粗大。 4、指出Ф10mm的45钢经下列温度加热并水冷后获得的组织 700℃ 760℃ 860℃
1、下列各种工件应该采用何种硬度实验方法来测定其硬度？ 锉刀、黄铜轴套、供应状态的各种非合金钢材、硬质合金刀片、耐磨工件的表面硬化层、调质态的机床主轴。 2、已知Cu（f.c.c）的原子直径为2.56A，求Cu的晶格常数a，并计算1mm3Cu中的原子数。 3、已知金属Ａ（熔点６００℃）与金属Ｂ（熔点５００℃）在液态无限互溶；在固态３００℃时Ａ溶于Ｂ的最大溶解度为３０％，室温时为１０％，但Ｂ不溶于Ａ；在３００℃时，含４０％Ｂ的液态合金发生共晶反应。求： ①作出Ａ－Ｂ合金相图（请用尺子等工具，标出横纵座标系，相图各区域名称，规范作图） ②写出共晶反应式。 ③分析２０％Ａ，４５％Ａ，８０％Ａ等合金的结晶过程，用结晶表达式表达。４．一个二元共晶反应如下： Ｌ（７５％）←→α（１５％Ｂ）＋β（９５％Ｂ） （１）计算含５０％Ｂ的合金完全凝固时 ①初晶α与共晶（α＋β）的重量百分数。 ②α相和β相的重量百分数。 ③共晶体中的α相和β相的重量百分数。 （２）若显微组织中，测出初晶β相与（α＋β）共晶各占一半，求该合金的成分。５．有形状，尺寸相同的两个Ｃｕ－Ｎｉ合金铸件，一个含Ｎｉ９０％，另一个含Ｎｉ５０％，铸件自然冷却，问哪个铸件的偏析严重，为什么？
1.何谓铁素体，奥氏体，渗碳体，珠光体和莱氏体，它们的结构，组织形态，性能等各有 何特点？ 2.分析含碳量为0.3%，1.3%， 3.0%和5.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。 3.指出下列名词的主要区别：一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体和共析 渗碳体。 4.写出铁碳合金的共晶反应式和共析反应式。 5.根据铁碳相图： ①分析0.6%C的钢室温下的组织，并计算其相对量。 ②分析1.2%C的钢室温下的相组成，并计算其相对量。 ③计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大含量。 6．对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93%，问此钢的含碳量大约为多少？ 7．依据铁碳相图说明产生下列现象的原因： ①含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.4%的钢硬度高。 ②在室温下，退火的含碳0.8%的钢其强度比含碳量1.2%的钢高。 ③变态莱氏体的塑性比珠光体的塑性差。 ④在1100℃，含碳0.4%的钢可以进行锻造，含碳4.0%的生铁不能锻造。 ⑤钢铆钉一般用低碳钢制成 ⑥绑扎物件一般采用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机起吊重物时都用钢丝绳（60或65 钢制成） ⑦锯切T8，T10钢料比10，20钢费力，锯条容易磨损。 ⑧钢适合压力加工，而铸铁适合铸造成型。