作业2热处理参考答案
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热处理作业考试试题岗位:姓名:考试成绩:一、填空题:(每题5分,共10题,总计50分)1、输送带断裂造成的堵塞,要马上,待炉温全降下来再行处理,此时不要停止供气。
2、并式炉及盐浴炉的吊车电机应,钢丝绳应经常检查定期更换。
3、如遇氨气管爆裂或管接头漏气,要及时关断氨气瓶的,待排除故障后再行开启。
4、工件不准与、电极相接触。
5、调节电流时应首先将。
6、中温盐炉应每班脱氧,捞渣一次,高温盐炉连续工作即应脱氧。
7、高温盐炉使用温度,一般不超过;中温盐炉使用温度一般不超过950℃;硝盐炉使用量度一般不超过570℃。
8、工作结束后,首先断开,再断开灯丝电源。
设备断电后,须继续供水15~20分钟使电子管充分冷却。
9、室内应装有通风设备,排除淬火时发出的油烟、废气,保护环境。
室内环境温度应控制在10、设备应保持清洁、干燥,不得有灰尘和潮湿现象,以防电气元件。
二、判断题:(每题4分共5题,总计20分)1、设备在工作过程中,发生异常现象时,应首先切断高压,再分析、排除故障。
()2、大型井式电阻炉吊、装工件时,炉子干台上、下不许站人。
()3、中温盐炉应每班脱氧,捞渣一次,高温盐炉连续工作两小时即应脱氧。
()4、箱式电阻炉使用温度不得超过额定值。
()5、严禁带电抢修、操作工不得独自检修设备。
()三、简答题:(每题30分,一共1题,总计30分)1、液氨泄露的管控措施有哪些?热处理作业考试试题答案一、填空:1、输送带断裂造成的堵塞,要马上关断热处理炉电源和输送带电源,待炉温全降下来再行处理,此时不要停止供气。
2、并式炉及盐浴炉的吊车电机应防爆,钢丝绳应经常检查定期更换。
3、如遇氨气管爆裂或管接头漏气,要及时关断氨气瓶的开关,待排除故障后再行开启。
4、工件不准与热电偶、电极相接触。
5、调节电流时应首先将变压器断电。
6、中温盐炉应每班脱氧,捞渣一次,高温盐炉连续工作四小时即应脱氧。
7、高温盐炉使用温度,一般不超过1300℃;中温盐炉使用温度一般不超过950℃;硝盐炉使用量度一般不超过570℃。
热处理题及答案 The following text is amended on 12 November 2020.1、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%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。
热处理工考试答案二、填空题(每题2分,共10分)1、奥氏体形核2、氮原子3、再结晶退火4、洛氏硬度5、弹性变形三、判断题(正确的填“√”,错误的填“×”。
每题2分,共20分。
)1、×2、√3、×4、√5、√6、×7、√8、×9、× 10、√四、简答题(每题 10 分,共 20 分。
)1、请简述感应加热表面淬火的原理及尖角效应。
感应加热表面淬火:是利用感应电流通过工件产生的热效应,使工件表面局部加热,然后快速冷却,获得马氏体组织的工艺。
尖角效应:当形状不规则的工件置于感应器中加热时,尖角或凸起部分的加热速度比其他部位快的现象。
2、请简述正火和淬火的定义。
正火:将钢材或钢件加热到Ac3或Acm以上适当温度,保温适当时间后炉冷,得到珠光体类组织的热处理工艺。
(一般退火加热温度为Ac3+30~50℃)。
淬火:把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上,保温并随之以大于临界冷却速度冷却,以得到马氏体组织的热处理工艺方法。
五、综合、论述题(每题 15 分,共 30 分。
)1、按加热温度不同,回火可分为低温、中温和高温回火三类,简述其各自的特点及适用范围。
1) 低温回火:回火温度在250℃以下,目的是为了降低淬火应力,减少脆性,尽量保持钢的高硬度,高强度和高耐磨性,组织为回火马氏体。
应用于量刃具、渗碳件、高频淬火件。
2) 中温回火:回火温度300-500℃,目的在于保持较高的硬度和强度,并具有高的弹性极限和足够的韧性;组织为回火托氏体(回火屈氏体),应用于弹簧、发条等。
3) 高温回火:回火温度为500-650℃,淬火后加高温回火叫调质,调质的目的是要得到一定的强度、硬度和良好的塑性、韧性相配合的综合机械性能。
组织为回火索氏体,应用于机械结构件,如叶片、螺栓等。
2、简述热处理车间常用设备、结构形式及适用范围热处理车间常用设备主要包括加热炉和冷却设备,如水槽、油槽等。
1.过共析钢淬火加热温度为什么不超过Accm?答:过共析钢淬火加热温度为AC1+30~50℃。
加热温度超过Accm时,温度高,容易发生氧化、脱碳;奥氏体晶粒容易粗大,淬火后马氏体粗大,产生显微裂纹,强度下降;渗碳体全部溶解,失去耐磨相,奥氏体中的含碳量高,淬火后残余奥氏体量多,硬度降低、强度降低。
2.铸造合金均匀化退火前的冷塑性变形对均匀化过程有什么影响?是加速还是减缓?为什么?答:塑性变形有细化晶粒的作用,使均匀扩散原子迁移的距离缩短,所以应该是加速。
因为一,内能提高;二,粗大的枝晶被打碎,扩散距离缩短,扩散过程加快。
• 3.冷拔铜丝制成导线,冷拔之后应该进行什么处理?•答:冷拔之后进行退火处理。
冷拔是在再结晶温度之下进行,冷拔之后会引起加工硬化,需要进行回复再结晶,使其硬度和强度降低,提高塑性。
• 4.20CrMnTi 、40CrNiMo、60Si2Mn、T12属于哪类钢?含碳量为多少?淬火加热温度范围是多少?常采用的热处理工艺是什么?最终的组织是什么?性能如何?•用T12钢(锻后缓冷)做一切削工具,工艺过程为:正火→球化退火→机加工成形→淬火→低温回火。
各热处理工艺的目的是什么?得到什么组织?各种组织具有什么性能。
答:正火:消除网状的二次渗碳体,同时改善锻造组织、消除锻造应力,得到片状的珠光体,片状的珠光体硬度较高,塑性韧性较差。
•球化退火:将片状的珠光体变成粒状珠光体,降低硬度,便于机械加工;组织为粒状珠光体,这种组织塑性韧性较好,强度硬度较低。
•淬火:提高硬度、强度和耐磨性;组织为马氏体+粒状碳化物+残余奥氏体;这种组织具有高强度高硬度,塑性韧性差。
•低温回火:减少或消除淬火应力,提高塑形和韧性;组织为回火马氏体+粒状碳化物+残余奥氏体。
回火组织有一定的塑性韧性,强度、硬度高,耐磨性高。
高速钢刀具如果淬火后只经300℃回火即交付使用将会出现什么问题?正确工艺?•答:高速钢中多含W、Mo、Cr、V等,将促进第一类回火脆性,在此温度下会出现脆断现象。
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、热压力加工时容易沿这些脆弱面产生开裂现象,降低力学性能。
(3)中心粗等轴晶粒区由于铸锭的中心粗等轴晶粒区在结晶时没有择优取向,不存在脆弱的交界面,不同方向上的晶粒彼此交错,其力学性能比较均匀,虽然其强度和硬度低,但塑性和韧性良好。
7.为什么单晶体具有各向异性,而多晶体在一般情况下不显示各向异性?因为单晶体中的不同晶面和晶向上的原子密度不同,导致了晶体在不同方向上的性能不同的现象,因此其性能呈现各向异性的。
热处理工艺试卷及参考答案热处理工艺试卷及参考答案热处理工艺是一种通过改变材料的内部结构和性能来提高其力学性能和耐磨性的方法。
在工业生产中,热处理工艺被广泛应用于各种材料的加工和制造过程中。
为了帮助大家更好地理解和掌握热处理工艺,下面给出一份试卷及参考答案,供大家参考和学习。
一、选择题1. 热处理工艺的主要目的是什么?A. 提高材料的力学性能和耐磨性B. 改善材料的外观和表面质量C. 增加材料的导电性和导热性D. 减少材料的重量和成本参考答案:A2. 下列哪种热处理工艺可以提高材料的硬度?A. 空气冷却B. 淬火C. 回火D. 淬火和回火参考答案:D3. 热处理前,材料需要进行哪些预处理?A. 清洗和除锈B. 预热和预冷C. 表面涂层和喷砂D. 压力处理和拉伸参考答案:A4. 下列哪种热处理工艺可以提高材料的韧性?A. 淬火B. 回火C. 空气冷却D. 焙烧参考答案:B5. 热处理后,材料的哪些性能会发生变化?A. 硬度和强度B. 导热性和导电性C. 韧性和延展性D. 所有选项都正确参考答案:D二、填空题1. 热处理工艺中,将材料加热至一定温度,保持一段时间后迅速冷却的过程称为________。
参考答案:淬火2. 热处理工艺中,将淬火后的材料加热至一定温度,保持一段时间后缓慢冷却的过程称为________。
参考答案:回火3. 热处理工艺中,将材料加热至一定温度,保持一段时间后自然冷却的过程称为________。
参考答案:空气冷却4. 热处理工艺中,将材料加热至一定温度,保持一段时间后缓慢冷却的过程称为________。
参考答案:焙烧5. 热处理工艺中,对材料进行清洗和除锈的目的是为了________。
参考答案:去除杂质和表面污染物三、简答题1. 简述淬火和回火的作用及原理。
参考答案:淬火是将加热至一定温度的材料迅速冷却,使其产生高硬度和高强度的热处理工艺。
淬火的原理是通过迅速冷却,使材料内部的组织结构发生变化,形成马氏体,从而提高材料的硬度和强度。
金属材料及热处理(高起专)阶段性作业2总分: 100分考试时间:分钟判断题1. 奥氏体和铁素体都是碳溶于铁的固溶体。
(5分)正确错误参考答案:错误解题思路:2. 珠光体是奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
(5分)正确错误参考答案:错误解题思路:3. 共析钢中碳的质量分数为0.77%。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:4. 碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金称为钢。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:5. 由于白口铸铁中存在过多的渗碳体,其脆性大,所以较少直接使用。
(5分)正确错误参考答案:错误解题思路:6. 接近共晶成分的合金,一般铸造性能较好。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:7. 共晶转变是指一定成分的液态合金,在一定的温度下同时结晶出两种不同固相的转变。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:8. 由一种成分的固溶体,在一恒定的温度下同时析出两个一定成分的新的不同固相的过程,称为共析转变。
(5分)参考答案:正确解题思路:9. 共晶转变虽然是液态金属在恒温下转变成另外两种固相的过程,但和结晶有本质的不同,因此不是一个结晶过程。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:10. 两个单相区之间必定有一个由这两个相所组成的两相区隔开。
两个单相区不仅能相交于一点,而且也可以相交成一条直线。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:11. 相图虽然能够表明合金可能进行热处理的种类,但并不能为制定热处理工艺参数提供参考依据。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:12. 钢中随着碳质量分数由小到大,渗碳体量逐渐增多,铁素体量逐渐减少,铁碳合金的硬度越来越高,而塑性.韧性越来越低。
(5分)正确错误参考答案:正确解题思路:13. 由于奥氏体组织具有强度低、塑性好,便于塑性变形加工的特点,因此,钢材轧制(_ ____)(5分)正确错误参考答案:错误解题思路:14. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。
第1章钢的热处理一、填空题1.整体热处理分为、、和等。
2.热处理工艺过程由、和三个阶段组成。
3.共析钢在等温转变过程中,其高温转变产物有:、和。
4.贝氏体分和两种。
5.淬火方法有:淬火、淬火、淬火和淬火等。
6.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。
7.按回火温度范围可将回火分为:回火、回火和回火三种。
8.化学热处理是有、和三个基本过程组成。
9.根据渗碳时介质的物理状态不同,渗碳方法可分为渗碳、渗碳和渗碳三种。
10.除外,其它的合金元素溶入奥氏体中均使C曲线向移动,即使钢的临界冷却速度,淬透性。
11.淬火钢在回火时的组织转变大致包括,,,等四个阶段。
12.碳钢马氏体形态主要有和两种,其中以强韧性较好。
13、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时,原奥氏体中碳含量越高,则Ms点越,转变后的残余奥氏体量就越。
二、选择题1.过冷奥氏体是温度下存在,尚未转变的奥氏体。
A.Ms B.M f C.A12.过共析钢的淬火加热温度应该选择在,亚共析钢则应该选择在。
C CA.Ac1+30~50B.Ac cm以上C.Ac3+30~503.调质处理就是。
A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.淬火+高温回火4.化学热处理与其他热处理方法的基本区别是。
A.加热温度B.组织变化C.改变表面化学成分5.零件渗碳后,一般需经处理,才能达到表面高硬度和耐磨的目的。
A.淬火+低温回火B.正火C.调质6.马氏体的硬度主要取决于马氏体的()A.组织形态B.合金成分C.含碳量7.直径为10mm的40钢其整体淬火温度大约为()A.750℃B.850℃C.920℃8.钢在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称为()A.起始晶粒度B.实际晶粒度C.理论晶粒度D.本质晶粒度9.钢渗碳的温度通常是()。
A.600~650℃B.700~750℃C.800~850℃D.900~950℃10.贝氏体转变属于()。
金属学与热处理第一章习题1.作图表示出立方晶系1 2 3、0 -1 -2、4 2 1等晶面和-1 0 2、-2 1 1、3 4 6 等晶向3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上,其晶格常数a=b≠c,c=2/3a;今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距,2个原子间距和3个原子间距,求该晶面的晶面参数;解:设X方向的截距为5a,Y方向的截距为2a,则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a,取截距的倒数,分别为1/5a,1/2a,1/2a化为最小简单整数分别为2,5,5故该晶面的晶面指数为2 5 54.体心立方晶格的晶格常数为a,试求出1 0 0、1 1 0、1 1 1晶面的晶面间距,并指出面间距最大的晶面解:1 0 0面间距为a/2,1 1 0面间距为√2a/2,1 1 1面间距为√3a/3 三个晶面晶面中面间距最大的晶面为1 1 07.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=证明:理想密排六方晶格配位数为12,即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切,成正四面体,如图所示则OD=c/2,AB=BC=CA=CD=a因△ABC是等边三角形,所以有OC=2/3CE由于BC2=CE2+BE2则有CD2=OC2+1/2c2,即因此c/a=√8/3=8.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=解:面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=面心立方原子半径R=√2a/4,则a=4R/√2,代入上式有R=√2=设有一刚球模型,球的直径不变,当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时,试计算其体积膨胀;b经X射线测定,在912℃时γ-Fe的晶格常数为,α-Fe 的晶格常数为,当由γ-Fe转化为α-Fe时,求其体积膨胀,并与a比较,说明其差别的原因;解:a令面心立方晶格与体心立方晶格的体积及晶格常数分别为V面、V 踢与a面、a体,钢球的半径为r,由晶体结构可知,对于面心晶胞有4r=√2a面,a面=2√2/2r,V面=a面3=2√2r3对于体心晶胞有4r=√3a体,a体=4√3/3r,V体=a体3=4√3/3r3则由面心立方晶胞转变为体心立方晶胞的体积膨胀△V为△V=2×V体-V面=B按照晶格常数计算实际转变体积膨胀△V实,有△V实=2△V体-V面=2x3-3=实际体积膨胀小于理论体积膨胀的原因在于由γ-Fe转化为α-Fe时,Fe 原子的半径发生了变化,原子半径减小了;10.已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为和,求1cm3中铁和铜的原子数; 解:室温下Fe为体心立方晶体结构,一个晶胞中含2个Fe原子,Cu为面心立方晶体结构, 一个晶胞中含有4个Cu原子1cm3=1021nm3令1cm3中含Fe的原子数为N Fe,含Cu的原子数为N Cu,室温下一个Fe 的晶胞题解为V Fe,一个Cu晶胞的体积为V Cu,则N Fe=1021/V Fe=1021/3=N Cu=1021/V Cu=1021/3=11.一个位错环能不能各个部分都是螺型位错或者刃型位错,试说明之;解:不能,看混合型位错13.试计算{110}晶面的原子密度和111晶向原子密度;解:以体心立方{110}晶面为例{110}晶面的面积S=a x √2a{110}晶面上计算面积S内的原子数N=2则{110}晶面的原子密度为ρ=N/S= √2a-2111晶向的原子密度ρ=2/√3a15.有一正方形位错线,其柏式矢量如图所示,试指出图中各段线的性能,并指出任性位错额外串排原子面所在的位置;D CbA BAD、BC段为刃型位错;DC、AB段为螺型位错AD段额外半原子面垂直直面向里BC段额外半原子面垂直直面向外第二章习题1.证明均匀形核时,形成临界晶粒的ΔGk 与其体积V 之间的关系为ΔG k = V/2△G v证明:由均匀形核体系自由能的变化1可知,形成半径为r k的球状临界晶粒,自由度变化为2对2进行微分处理,有3将3带入1,有4由于,即3V=r k S 5将5带入4中,则有2.如果临界晶核是边长为a 的正方形,试求其△Gk 和a 的关系;为什么形成立方晶核的△G k比球形晶核要大3.为什么金属结晶时一定要有过冷度,影响过冷度的因素是什么,固态金属融化时是否会出现过热,为什么答:由热力学可知,在某种条件下,结晶能否发生,取决于固相的自由度是否低于液相的自由度,即G =GS-GL<0;只有当温度低于理论结晶温度Tm 时,固态金属的自由能才低于液态金属的自由能,液态金属才能自发地转变为固态金属,因此金属结晶时一定要有过冷度; 影响过冷度的因素:影响过冷度的因素:1金属的本性,金属不同,过冷度大小不同;2金属的纯度,金属的纯度越高, 过冷度越大;3冷却速度,冷却速度越大,过冷度越大; 固态金属熔化时会出现过热度;原因:由热力学可知,在某种条件下,熔化能否发生,取决于液相自固态金属熔化时会出现过热度;原因:由度是否低于固相的自由度,即G = GL-GS<0;只有当温度高于理论结晶温度Tm 时,液态金属的自由能才低于固态金属的自由能,固态金属才能自发转变为液态金属,因此金属熔化时一定要有过热度;4.试比较均匀形核和非均匀形核的异同点;相同点:均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径,非均匀形核的临界形核功也等于三分之一.不同点:非均匀形核要克服的位垒比均匀形核的小得多,在相变的形核过程通常都是非均匀形核优先进行;核心总是倾向于以使其总的表面能和应变能最小的方式形成,因而析出物的形状是总应变能和总表面能综合影响的结果;5.说明晶体成长形状与温度梯度的关系1、在正的温度梯度下生长的界面形态:光滑界面结晶的晶体,若无其它因素干扰,大多可以成长为以密排晶面为表面的晶体,具有规则的几何外形;粗糙界面结构的晶体,在正的温度梯度下成长时,其界面为平行于熔点等温面的平直界面,与散热方向垂直,从而使之具有平面状的长大形态,可将这种长大方式叫做平面长大方式;2、在负的温度梯度下生长的界面形态粗糙界面的晶体在负的温度梯度下生长成树枝晶体;主干叫一次晶轴或一次晶枝;其它的叫二次晶或三次晶;对于光滑界面的物质在负的温度梯度下长大时,如果杰克逊因子α不太大时可能生长为树枝晶,如果杰克逊因子α很大时,即使在负的温度梯度下,仍有可能形成规则形状的晶体;6.简述三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点形成原因:1表层细晶区:低温模壁强烈地吸热和散热,使靠近模壁的薄层液体产生极大地过冷, 形成原因形成原模壁又可作为非均匀形核的基底,在此一薄层液体中立即产生大量的晶核,并同时向各个方向生长; 晶核数目多,晶核很快彼此相遇,不能继续生长,在靠近模壁处形成薄层很细的等轴晶粒区;2 柱状晶区:模壁温度升高导致温度梯度变得平缓;过冷度小,不能生成新晶核,但利于细晶区靠近液相的某些小晶粒长大;远离界面的液态金属过热,不能形核;垂直于模壁方向散热最快,晶体择优生长;3中心等轴晶区:柱状晶长到一定程度后,铸锭中部开始形核长大---中部液体温度大致是均匀的,每个晶粒的成长在各方向上接近一致,形成等轴晶;性能特点:1表层细晶区:组织致密,力学性能好;2柱状晶区:组织较致密,存在弱面,力学性能有方向性;3中心等轴晶区:各晶粒枝杈搭接牢固,无弱面,力学性能无方向性;7.为了得到发达的柱状晶区应采用什么措施,为了得到发达的等轴晶区应采取什么措施其基本原理如何答:为了得到发达的柱状晶区应采取的措施:1控制铸型的冷却能力,采用导热性好与热容量大的铸型为了得到发达的柱状晶区应采取的措施:材料,增大铸型的厚度,降低铸型的温度;2提高浇注温度或浇注速度;3提高熔化温度; 基本原理:基本原理:1铸型冷却能力越大,越有利于柱状晶的生长;2提高浇注温度或浇注速度,使温度梯度增大,有利于柱状晶的生长;3熔化温度越高,液态金属的过热度越大,非金属夹杂物溶解得越多, 非均匀形核数目越少,减少了柱状晶前沿液体中的形核的可能,有利于柱状晶的生长;为了得到发达的等轴晶区应采取的措施:为了得到发达的等轴晶区应采取的措施:1控制铸型的冷却能力,采用导热性差与热容量小的铸型材等轴晶区应采取的措施料,增大铸型的厚度,提高铸型的温度;2降低浇注温度或浇注速度;3降低熔化温度;基本原理:基本原理:1铸型冷却能力越小,越有利于中心等轴晶的生长;2降低浇注温度或浇注速度,使温度梯度减小,有利于等轴晶的生长;3熔化温度越低,液态金属的过热度越小,非金属夹杂物溶解得越少,非均匀形核数目越多,增加了柱状晶前沿液体中的形核的可能,有利于等轴晶的生长;第三章习题1.在正温度梯度下,为什么纯金属凝固时不能呈树枝状生长,而固溶体合金却能呈树枝状成长纯金属凝固时,要获得树枝状晶体,必需在负的温度梯度下;在正的温度梯度下,只能以平面状长大;而固溶体实际凝固时,往往会产生成分过冷,当成分过冷区足够大时,固溶体就会以树枝状长大;2.何谓合金平衡相图,相图能给出任一条件下的合金显微组织吗合金平衡相图是研究合金的工具,是研究合金中成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础,也是制定各种热加工工艺的依据;其中二元合金相图表示二元合金相图表示在平衡状态下,合金的组成相或组织状态与温度、成分、压力之间关系的简明图解;平衡状态:合金的成分、质量份数不再随时间而变化的一种状态; 合金的极缓慢冷却可近似认为是平衡状态;三元合金相图是指独立组分数为3的体系,该体系最多可能有四个自由度,即温度、压力和两个浓度项,用三维空间的立体模型已不足以表示这种相图;若维持压力不变,则自由度最多等于3,其相图可用立体模型表示;若压力、温度同时固定,则自由度最多为2,可用平面图来表示;通常在平面图上用等边三角形有时也有用直角坐标表示的来表示各组分的浓度;不能,相图只能给出合金在平衡条件下存在的合金显微组织4.何谓成分过冷成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式和铸锭组织有何影响在固溶体合金凝固时,在正的温度梯度下,由于固液界面前沿液相中的成分有所差别,导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度,从而产生的过冷称为成分过冷;这种过冷完全是由于界面前沿液相中的成分差别所引起的;温度梯度增大,成分过冷减小; 成分过冷必须具备两个条件:第一是固~液界面前沿溶质的富集而引起成分再分配;第二是固~液界面前方液相的实际温度分布,或温度分布梯度必须达到一定的值;对合金而言,其凝固过程同时伴随着溶质再分配,液体的成分始终处于变化当中,液体中的溶质成分的重新分配改变了相应的固液平衡温度,这种关系有合金的平衡相图所规定;利用“成分过冷”判断合金微观的生长过程;第四章习题1.分析分析ωc=%,wc=%,wc=%的铁碳合金从液态平衡冷却到室温的转变过程;ωc=%: L---L+δ---δ→γ1495度---γ+L---γ----α+γ----γ→α727度---α+Fe3C; γ=A,α=F;下同ωc=%: L---γ+L---γ----α+γ----γ→α727度---α+Fe3C;ωc=%: L---γ+L---γ----Fe3C+γ----γ→α727度---α+Fe3C;室温下相组成物的相对含量:ωc=%,渗碳体相对含量= %,余量铁素体ωc=%,渗碳体相对含量= %,余量铁素体ωc=% 渗碳体相对含量= %,余量铁素体室温下组织组成物的相对含量:ωc=%,珠光体相对含量=余量铁素体ωc=%,珠光体相对含量= %,余量铁素体ωc=%,渗碳体相对含量= %,余量珠光体2.分析ωc=%、ωc=%的铁碳合金从液态到室温的平衡结晶过程,画出冷却曲线和组织转变示意图,并计算室温下的组织组成物和相组成物;解:下图表示ωc=%%的铁碳合金从液态到室温的平衡结晶过程:下图表示ωc=%的铁碳合金从液态到室温的平衡结晶过程:3.计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大可能含量;答:铁碳合金中二次渗碳体即Fe3CⅡ的最大可能含量产生在%C的铁碳合金中,因此Fe3CⅡmax=/x100%=%三次渗碳体即Fe3CⅢ的可能最大含量在%C的铁碳合金中,因此Fe3CⅢmax/x100%=%4.分别计算莱氏体中共晶渗碳体、二次渗碳体、共析渗碳体的含量;解:在莱氏体中,Fe3C共晶%=/100%=%Fe3CⅡ%=//100%=%Fe3C共析%=/%/100%=%5.为了区分两种弄混的钢,工人分别将A、B两块碳素钢试样加热至850 ℃保温后缓冷, 金相组织分别为:A试样的先共析铁素体面积为%,珠光体面积为%;B试样的二次渗碳体面积为%,珠光体面积为%;设铁素体和渗碳体的密度相同,铁素体的含碳量为零, 求A、B两种碳素钢的含碳量;解:这两个试样处理后都是得到的平衡态组织,首先判断A试样为亚共析钢,根据相图杠杆原理列出方程如下:/这样得到X=%,大概是45钢的成分范围;同理B试样为过共析钢/;X=%,大概是T12钢的范围,当然相应地还可以利用杠杆的另外一端来求了;6.利用Fe-FeC3相图说明铁碳合金的成分、组织和性能的关系;从相组成物的情况来看,铁碳合金在室温下的平衡组织均由铁素体和渗碳体组成,当碳质量分数为零时,合金全部由铁素体所组成,随着碳质量分数的增加,铁素体的量呈直线下降,到w c为%时降为零,相反渗碳体则由零增至100%;碳质量分数的变化不仅引起铁素体和渗碳体相对量的变化,而且两相相互组合的形态即合金的组织也将发生变化,这是由于成分的变化引起不同性质的结晶过程,从而使相发生变化的结果,由图3-35可见,随碳质量分数的增加,铁碳合金的组织变化顺序为:F→F+Fe3CⅢ→F+P→P→P+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ+Le→Le→Le+ Fe3CⅠw c<%时的合金组织全部为铁素体,w c=%时全部为珠光体,w c=%时全部为莱氏体,w c=%时全部为渗碳体,在上述碳质量分数之间则为组织组成物的混合物;而且,同一种组成相,由于生成条件不同,虽然相的本质未变,但其形态会有很大的差异;如渗碳体,当w c<% 时,三次渗碳体从铁素体中析出,沿晶界呈小片状分布;经共析反应生成的共析渗碳体与铁素体呈交替层片状分布;从奥氏体中析出的二次渗体则以网状分布于奥氏体的晶界;共晶渗碳体与奥氏体相关形成,在莱氏体中为连续的基体,比较粗大,有时呈鱼骨状;从液相中直接析出的一次渗碳体呈规则的长条状;可见,成分的变化,不仅引起相的相对量的变化,而且引起组织的变化,从而对铁碳合金的性能产生很大的影响;1切削加工性能钢中碳质量分数对切削加工性能有一定的影响;低碳钢的平衡结晶组织中铁素体较多,塑性、韧性很好,切削加工时产生的切削热较大,容易黏刀,而且切屑不易折断,影响表面粗糙度,因此,切削加工性能不好;高碳钢中渗碳体较多,硬度较高,严重磨损刀具,切削性能也不好;中碳钢中铁素体与渗碳体的比例适当,硬度与塑性也比较适中,切削加工性能较好;一般说来,钢的硬度在170~250HBW时切削加工性能较好;2压力加工性能金属压力加工性能的好坏主要与金属的锻造性有关;金属的锻造性是指金属在压力加工时能改变形状而不产生裂纹的性能;钢的锻造性主要与碳质量分数及组织有关,低碳钢的锻造性较好,随着碳质量分数的增加,锻造性逐渐变差;由于奥氏体具有良好的塑性,易于塑性变形,钢加热到高温获得单相奥氏体组织时可具有良好的锻造性;白口铸铁无论在低温或高温,其组织都是以硬而脆的渗碳体为基体,锻造性很差,不允许进行压力加工;3铸造性能随着碳质量分数的增加,钢的结晶温度间隔增大,先结晶形成的树枝晶阻碍未结晶液体的流动,流动性变差;铸铁的流动性要好于钢,随碳质量分数的增加,亚共晶白口铁的结晶温度间隔缩小,流动性随之提高;过共晶白口铁的流动性则随之降低;共晶白口铁的结晶温度最低,又是在恒温下结晶,流动性最好;碳质量分数对钢的收缩性也有影响,一般说来,当浇注温度一定时,随着碳质量分数的增加,钢液温度与液相线温度差增加,液态收缩增大;同时,碳质量分数增加,钢的凝固温度范围变宽,凝固收缩增大,出现缩孔等铸造缺陷的倾向增大;此外,钢在结晶时的成分偏析也随碳质量分数的增加而增大; 相图有哪些应用,又有哪些局限性答:铁—渗碳体相图的应用:1在钢铁选材方法的应用;2在铸造工艺方法的应用;3在热锻、热轧、热锻工艺方法的应用;4在热处理工艺方法的应用;渗碳体相图的局限性:1只反映平衡相,而非组织;2只反映铁二元合金中相的平衡;3不能用来分析非平衡条件下的问题第五章习题1.试在A、B、C 成分三角形中,标出注下列合金的位置:1ωC=10%,ωC=10%,其余为A;2ωC=20%,ωC=15%,其余为A;3ωC=30%,ωC=15%,其余为A;4ωC=20%,ωC=30%,其余为A;5ωC=40%,A和B组元的质量比为1:4;6ωA=30%,A和B组元的质量比为2:3;解:6设合金含B 组元为WB,含C 组元为WC,则WB/WC=2/3WB+WC=130% 可求WB=42%,WC=28%;2.在成分三角形中标注P ωA=70%、ωB=20%、ωC=10%;QωA=30%、ωB=50%、ωC=20%;NωA=30%、ωB=10%、ωC=60%合金的位置,然后将5kgP合金、5kgQ合金和10kgN合金熔合在一起,试问新合金的成分如何解:设新合金的成分为ω新A、ω新B、ω新C ,则有ω新A=5×ωP A+5×ωQ A+10×ωN A/5+5+10=5×70%+5×30%+10×30%/20=% ;ω新B=5×ωP A+5×ωQ A+10×ωN A/5+5+10=5×20%+5×50%+10×10%/20=% ;ω新C=5×ωP A+5×ωQ A+10×ωN A/5+5+10=5×10%+5×20%+10×60%/20=%;所以,新合金的成分为:ω新A =%、ω新B =%、ω新C =%;第六习题1.计算方法τk=σs·cosλcosφ=F/A cosλcosφ4. 试用多晶体的塑性变形过程说明金属晶粒越细强度越高、塑性越好的原因是什么答:由Hall-Petch 公式可知,屈服强度σs 与晶粒直径平方根的倒数d v2呈线性关系; 在多晶体中,滑移能否从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞积群所产生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源,使其开动起来,从而进行协调性的多滑移; 由τ=nτ0知,塞积位错数目n越大,应力集中τ越大;位错数目n与引起塞积的晶界到位错源的距离成正比;晶粒越大,应力集中越大,晶粒小,应力集中小,在同样外加应力下,小晶粒需要在较大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形; 在同样变形量下,晶粒细小,变形能分散在更多晶粒内进行,晶粒内部和晶界附近应变度相差较小,引起的应力集中减小,材料在断裂前能承受较大变形量,故具有较大的延伸率和断面收缩率;另外,晶粒细小,晶界就曲折,不利于裂纹传播,在断裂过程中可吸收更多能量,表现出较高的韧性;6.滑移和孪生有何区别,试比较它们在塑性变形过程的作用;答:区别:1滑移:一部分晶体沿滑移面相对于另一部分晶体作切变,切变时原子移动的距离是滑移方向原区别:区别子间距的整数倍;孪生:一部分晶体沿孪生面相对于另一部分晶体作切变,切变时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数倍;2滑移:滑移面两边晶体的位向不变;孪生:孪生面两边的晶体的位向不同,成镜面对称;3滑移:滑移所造成的台阶经抛光后,即使再浸蚀也不会重现;孪生:由于孪生改变了晶体取向,因此孪生经抛光和浸蚀后仍能重现;4滑移:滑移是一种不均匀的切变,它只集中在某些晶面上大量的进行,而各滑移带之间的晶体并未发生滑移;孪生:孪生是一种均匀的切变,即在切变区内与孪生面平行的每一层原子面均相对于其毗邻晶面沿孪生方向位移了一定的距离;作用:晶体塑性变形过程主要依靠滑移机制来完成的;孪生对塑性变形的贡献比滑移小得多,但孪生改变了部分晶体的空间取向,使原来处于不利取向的滑移系转变为新的有利取向,激发晶体滑移;7.试述金属塑性变形后组织结构与性能之间的关系,阐明加工硬化在机械零构件生产和服役过程中的重要试述金属塑性变形后组织结构与性能之间的关系, 意义;答:关系:随着塑性变形程度的增加,位错密度不断增大,位错运动阻力增加,金属的强度、硬度增加,而关系:关系塑性、韧性下降;重要意义:1提高金属材料的强度;2是某些工件或半成品能够加工成形的重要因素;3提高零件或构件在使用过程中的安全性;8.金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力研究这部分残留内应力有什么实际意义金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力研究这部分残留内应力有什么实际意义答:残余内应力存在的原因1塑性变形使金属工件或材料各部分的变形不均匀,导致宏观变形不均匀;2塑性变形使晶粒或亚晶粒变形不均匀,导致微观内应力;3塑性变形使金属内部产生大量的位错或空位,使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置,导致点阵畸变内应力;实际意义:可以控制材料或工件的变形、开裂、应力腐蚀;可以利用残留应力提高工件的使用寿命;9.何谓脆性断裂和塑性断裂,若在材料中存在裂纹时,试述裂纹对脆性材料和塑性材料断裂过程中的影响;答:塑性断裂又称为延性断裂,断裂前发生大量的宏观塑性变形,断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度;在塑性和韧性好的金属中,通常以穿晶方式发生塑性断裂,在断口附近会观察到大龄的塑性变形痕迹,如缩颈;金属脆性断裂过程中,极少或没有宏观塑性变形,但在局部区域任然存在着一定的微观塑性变形;断裂时承受的工程应力通常不超过材料的屈服强度,甚至低于按宏观强度理论确定的许用应力,因此又称为低应力断裂;在塑性材料中,断裂是胃口形成、扩大和连接的过程,在打的应力作用下,基体金属产生塑性变形后,在基体和非金属夹杂物、析出相粒子周围产生应力集中,使界面拉开,或使异相颗粒折断形成微孔;微孔扩大和链接也是基体金属塑性变形的结果;当微孔扩大到一定的程度,相邻微孔见的金属产生较大的塑性变形后就发生微观塑性失稳,就像宏观实验产生缩颈一样,此时微孔将迅速扩大,直至细缩成一线,最后由于金属与金属件的连线太少,不足以承载而发生断裂;脆性材料中,由于断裂前既无宏观塑性变形,又无其他预兆,并且一旦开裂后,裂纹扩展迅速,造成整体断裂或河大的裂口,有时还产生很多碎片,容易导致严重事故;10.何谓断裂韧度,它在机械设计中有何作用答: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;它反映了材料抵抗裂纹失稳扩展即抵抗脆断的能力,是材料的力学性能指标;第七章习题1.用冷拔铜丝制成导线,冷拔之后应如何处理,为什么答:冷拔之后应该进行退火处理;因为冷拔是在再结晶温度以下进行加工,因此会引起加工硬化,所以要通过回复再结晶,使金属的强度和硬度下降,提高其塑性;2.一块厚纯金属板经冷弯并再结晶退火后,试画出界面上的显微组织示意图;3.已知W、Fe、Cu的熔点分别为3399℃、1538℃和1083℃,试估算其再结晶温度;解:T再=σT m,其中σ=~,取σ =,则W、Fe、Cu的再结晶温度分别为3399℃×=1 ℃、1538℃×=℃和1083℃×=℃4.说明以下概念的本质区别:1一次再结晶和二次再结晶;2再结晶时晶核长大和再结晶后晶粒长大;解:1再结晶:当退火温度足够高、时间足够长时,在变形金属或合金的显微组织中,产生无应变的新晶粒──再结晶核心;新晶粒不断长大,直至原来的变形组织完全消失,金属或合金的性能也发生显着变化,这一过程称为再结。
金属材料及热处理第1次作业一、单项选择题(只有一个选项正确,共15道小题)1. 高分子材料中,大分子链之间的结合键是()。
(A) 金属键(B) 离子键(C) 共价键(D) 分子键正确答案:C解答参考:2. 结构材料要求的主要性能为()(A) 物理性能(B) 化学性能(C) 力学性能(D) 物理和化学性能正确答案:C解答参考:3. 材料的使用温度()。
(A) 与其韧脆转变温度无关(B) 应在其韧脆转变温度以下(C) 应与其韧脆转变温度相等(D) 应在其韧脆转变温度以上正确答案:D解答参考:4. 低碳钢拉伸应力-应变曲线上对应的最大应力值称为()。
(A) 弹性极限(B) 屈服点(C) 抗拉强度(D) 断裂韧度正确答案:C解答参考:5. 表示金属材料弹性极限的符号是()。
(A) σb(B) σs(C) σε(D) σp正确答案:C解答参考:6. ()是金属的韧性指标。
(A) HB(B) δ(C) K1c(D) E正确答案:C解答参考:7. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫()。
(A) 弹性(B) 硬度(C) 塑性(D) 强度正确答案:D解答参考:8. ()属于密排六方结构。
(A) Fe(B) Al(C) Cu(D) Zn正确答案:D解答参考:9. 金属多晶体的晶粒越细,则其()。
(A) 强度越高,塑性越差(B) 强度越高,塑性越好(C) 强度越低,塑性越好(D) 强度越低,塑性越差正确答案:B解答参考:10. 从金属学的观点来看,冷加工和热加工是以()温度为界限区分的。
(A) 结晶(B) 再结晶(C) 同素异构转变(D) 25℃正确答案:B解答参考:11. 钨在室温塑性变形后,与塑性变形前相比()。
(A) 硬度明显增高,塑性明显降低(B) 硬度明显降低,塑性明显增高(C) 硬度、塑性变化不明显(D) 硬度、塑性的变化趋势一致正确答案:A解答参考:12.HCP 金属与FCC 金属在塑性上的的差别,主要是由于两者的( ) 。
一、填空题1、试写出下列材料的类别.(按用途分)与应用(举一例)。
20CrMnTi 属合金结构钢(类别);可制作变速箱齿轮;T10属碳工具钢;可制作锉刀;45属碳素结构钢;可制作齿轮、螺栓;W18Cr4V属合金工具钢;可制作车刀;2、化学热处理的基本过程是加热、保温、冷却。
3、钢的淬透性主要取决于过冷奥氏体的稳定性,马氏体的硬度主要取决于含碳量与组织形态 ,钢的表层淬火,只能改变表层的组织结构,而化学热处理既能改变表层的组织结构,又能改变表层的成分。
4、低碳钢为了便于切削,常预先进行正火(提高硬度)处理;高碳钢为了便于切削,常预先进行退火(降低硬度)处理;5、索氏体中的渗碳体是层片状形貌。
回火索氏体中的渗碳体是珠粒状形貌。
6、纯Al的主要强化方法是晶粒细化(加工硬化),Al-Cu合金的主要强化方法是时效强化(固溶强化).7、再结晶形核的主要机理有应变诱发的晶界迁移机制,亚晶长大的形核机制。
8、欲消除过共析钢中大量的网状渗碳体应采用球化退火(正火),消除铸件中枝晶偏析应采用均匀化退火。
1。
共析钢淬火后,低温、中温、高温回火组织分别为回火马氏体,回火屈氏体,回火索氏体。
2. 马氏体形态主要有板条状和片状两种,其中片状马氏体硬度高、塑性差。
4.为了保持冷变形金属的强度和硬度,应采用回复退火工艺。
5.铝合金的时效方法可分为自然和人工两种。
1。
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是P珠光体 ;B贝氏体; M屈氏体。
2、为了降低冷变形金属的强度和硬度,应采用回复与再结晶退火工艺。
3、根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同,渗碳方法可以分为固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳3. 45钢正火后渗碳体呈层状,调质处理后渗碳体呈球粒状。
4.中温回火主要用于各种弹簧和锻模等典型零件处理,回火后得到回火屈氏体组织.5 .铝合金按其成分及生产工艺特点,可分为铸态和变形;变形铝合金按热处理性质可分为热处理非强化型铝合金和可热处理强化型铝合金两类;铝合金的时效方法可分为人工时效和自然时效两种。
作业2热处理参考答案作业2(热处理)一、思考题1. 退火的工艺特点是什么?缓慢冷却。
能达到什么目的?(细化晶粒、降低硬度、消除应力、均匀成分。
)试举例说明其用途。
(工具钢球化退火后硬度下降,方便切削。
)2. 正火的工艺特点是什么?(空冷)。
能达到什么目的?(细化晶粒、消除网状二次渗碳体。
)试举例说明其用途。
(工具钢球化退火前如果存在网状二次渗碳体,应先进行正火。
)3. 淬火的工艺特点是什么?(快速冷却。
)能达到什么目的?(获得高硬度的马氏体)为什么淬火钢必须再进行回火处理?试举例说明不同回火温度的应用和达到的目的。
4. 表面热处理能达到什么目的?指出常用的表面热处理方法。
表面热处理能达到什么目的?(通过改变零件表面层的组织或同时改变表面层的化学成分而改善零件的耐磨性、耐蚀性等)指出常用的表面热处理方法。
(表面淬火、化学热处理(渗碳、氮化))5. 轴、锯条、弹簧各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理?试述其理由:轴(中碳钢,调质、表面淬火等,要求综合机械性能好,耐磨)、锯条(工具钢,淬火加低温回火,要求高硬度高耐磨性)、弹簧(c0.5-0.9,淬火加中温回火,要求高弹性)各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理?试述其理由:6. 某齿轮要求具有良好的综合机械性能,表面硬度HRC50~60,用45钢制造,加工路线为:锻造→热处理→粗加工→热处理→精加工→热处理→磨。
试说明工艺路线中各个热处理的名称、目的。
正火,去应力、细化晶粒、提高切削加工性能;调质,提高综合机械性能;表面淬火,提高表面硬度,耐磨性。
7. 某厂要生产一批锉刀,选T13A钢。
经金相检验发现材料有较多网状Fe3C,试问应采用哪种热处理消除?(正火)应进行何种中间(调质)及最终热处理?(淬火加低温回火)1二、填写下表钢材组织变化含碳量原始组织加热温度加热后组织 F+A A P A 0.2%℃ F+P 760℃ 920℃ 680℃ 碳钢 0.77%℃ P 760℃ 1.2%℃ P+Fe3C 700℃ P+Fe3C 780℃ A+Fe3C 三、填写下表组织变化,并定性比较硬度大小(材料加热前为平衡组织)硬度大小材料名称及热处理加热、保温后的组织水中冷却后组织 (热处理前后的硬度的定性比较) 45钢加热到710℃水中速冷 45钢加热到750℃水中速冷 45钢加热到840℃水中速冷 T10钢加热到710℃水中速冷 T10钢加热到750℃水中速冷四、判断题(正确的打√,错误的打×)1. 奥氏体是碳溶解在γ―Fe中所形成的固溶体,而铁素体和马氏体都是碳溶解在α―Fe中所形成的固溶体。
金属热处理原理及工艺复习题一、金属固态相变有哪些主要特征?哪些因素构成相变阻力?哪些构成相变驱动力?1.相变特征:(1)新相和母相间存在不同的界面(相界面特殊),按结构特点可分为三种:共格界面、半共格界面、非共格界面。
(2)新相晶核与母相间有一定的位向关系、存在惯习面(3)产生应变能,相变阻力大(4)易出现过渡相:在有些情况下,固态相变不能直接形成自由能最低的稳定相,而是经过一系列的中间阶段,先形成一系列自由能较低的过渡相(又称中间亚稳相),然后在条件允许时才形成自由能最低的稳定相.相变过程可以写成:母相―→较不稳定过渡相―→较稳定过渡相―→稳定(5)母相晶体缺陷的促进作用:固态相变时,母相中晶体缺陷起促进作用。
新相优先在晶体缺陷处形核。
(6)原子的扩散速度对固态相变有显著的影响。
固态相变必须通过某些组元的扩散才能进行,扩散成为相变的主要控制因素。
2.相变阻力:相界面的存在,产生应变能,原子的扩散3.相变驱动力:存在位相关系和惯习面,过渡相的形成,晶体缺陷二、奥氏体晶核优先在什么地方形成?为什么?奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体的两相界面上形成,原因是:(1)两相界面处碳原子的浓度差较大,有利于获得奥氏体晶核形成所需的碳浓度;(2)两相界面处原子排列不规则,铁原子可通过短程扩散由母相点阵向新相点阵转移,形核所需结构起伏小(3)两相界面处杂质和晶体缺陷多,畸变能高,新相形核可能消除部分缺陷使系统自由能降低,新相形成的应变能也容易释放;三、简述珠光体转变为奥氏体的基本过程。
奥氏体转变(由α到γ的点阵重构、渗碳体的溶解、以及C在奥氏体中的扩散重新分布的过程):奥氏体形核→奥氏体晶核向α和Fe3C两个方向长大→剩余碳化物溶解→奥氏体均匀化四、什么是奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度,说明晶粒大小对钢的性能的影响。
本质晶粒度:根据标准试验方法,在930+ 10℃保温足够时间(3~8小时)后测得的奥氏体晶粒大小。
1.何谓钢的热处理?钢的热处理操作有哪些基本类型?试说明热处理同其它工艺过程的关系及其在机械制造中的地位和作用。
答:(1)为了改变钢材内部的组织结构,以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程。
(2)热处理包括普通热处理和表面热处理;普通热处理里面包括退火、正火、淬火和回火,表面热处理包括表面淬火和化学热处理,表面淬火包括火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火,化学热处理包括渗碳、渗氮和碳氮共渗等。
(3)热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序。
一个毛坯件经过预备热处理,然后进行切削加工,再经过最终热处理,经过精加工,最后装配成为零件。
热处理在机械制造中具有重要的地位和作用,适当的热处理可以显著提高钢的机械性能,延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料潜力、降低结构重量、节省材料和能源,而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命,做到一个顶几个、顶十几个。
此外,通过热处理还可使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能。
2.解释下列名词:1)奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度;答:(1)起始晶粒度:是指在临界温度以上,奥氏体形成刚刚完成,其晶粒边界刚刚接触时的晶粒大小。
(2)实际晶粒度:是指在某一具体的热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸。
(3)本质晶粒度:根据标准试验方法,在930±10℃保温足够时间(3-8小时)后测定的钢中晶粒的大小。
2)珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体;答:珠光体:铁素体和渗碳体的机械混合物。
索氏体:在650~600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。
屈氏体:在600~550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
贝氏体:过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。
马氏体:碳在α-fe中的过饱和固溶体。
3)奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体;答:奥氏体: 碳在中形成的间隙固溶体.过冷奥氏体: 处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。
精心整理热处理试题一、选择题1.拉伸试验可测定()。
A.强度B.硬度C.冲击韧性D.疲劳强度2.材料在断裂前所承受的最大应力称为()。
A.强度B.屈服点C.抗拉强度D.疲劳强度3.HRC表示()。
A.布氏硬度B.洛氏硬度C.维氏硬度D.4.αk表示()。
A.屈服点B.冲击吸收功C.冲击韧度D.5A6.α-FeA D.复杂斜方7.γ-FeA D.复杂斜方8A.晶格类型变化B.晶粒细化C.晶格畸变D.温度升高9.奥氏体是()晶格。
A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.复杂斜方10.铁素体与渗碳体的机械混合物是()。
A.珠光体B.莱氏体C.共晶渗碳体D.索氏体11.纯铁在600℃是()晶格。
A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.复杂斜方12.铁碳合金相图中的A1线是()。
A.共析线B.共晶线C.碳在奥氏体中的溶解度线D.缓慢冷却时从奥氏体中析出铁素体开始线13.某机械零件要求有较高的强度和韧性,一般选用()制造。
A.低碳钢B.中碳钢C.高碳钢D.中高碳钢14.含碳量为1.0%的钢加热到750A.P+FB.A+FC.P+Fe3CD.A15A.完全退火B.球化退火C.去应力退火16.T10A. D.正火17。
18A.淬透性19A.低温回火B.中温回火C.高温回火D.正火20.生产中所说的水淬油冷属于()。
A.单液淬火B.双液淬火C.分级淬火D.等温淬火21.钢的淬透性由()决定。
A.淬火冷却速度B.钢的临界冷却速度C.工件的形状D.工件的尺寸22.油、水、盐水、碱水等冷却介质中冷却能力最强的是()。
A.油B.水C.盐水D.碱水23.亚共析钢的淬火加热温度为()。
A.Ac3以上30~50 ℃B.Ac1以上30~50 ℃C.Accm以上30~50℃D.Ac3以上50~80 ℃24.过共析钢的淬火加热温度为()。
A.Ac3以上30~50 ℃B.Ac1以上30~50 ℃C.Accm以上30~50℃D.Ac3以上50~80 ℃25.钢淬火的目的主要是为了获得()。
热处理试题及参考答案集团公司文件内部编码:(TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-热处理试题一、选择题1.拉伸试验可测定()。
A.强度B.硬度C.冲击韧性D.疲劳强度2.材料在断裂前所承受的最大应力称为()。
A.强度B.屈服点C.抗拉强度D.疲劳强度3.HRC表示()。
A.布氏硬度B.洛氏硬度C.维氏硬度D.肖氏硬度4.αk表示()。
A.屈服点B.冲击吸收功C.冲击韧度D.疲劳强度5.冲击试验可测材料的()。
A.强度B.硬度C.韧性D.疲劳强度6.α-Fe是具有()晶格的铁。
A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.复杂斜方7.γ-Fe是具有()晶格的铁。
A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.复杂斜方8.合金固溶强化主要原因是()。
A.晶格类型变化B.晶粒细化C.晶格畸变D.温度升高9.奥氏体是()晶格。
A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.复杂斜方10.铁素体与渗碳体的机械混合物是()。
A.珠光体B.莱氏体C.共晶渗碳体D.索氏体11.纯铁在600℃是()晶格。
A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.复杂斜方12.铁碳合金相图中的A1线是()。
A.共析线B.共晶线C.碳在奥氏体中的溶解度线D.缓慢冷却时从奥氏体中析出铁素体开始线13.某机械零件要求有较高的强度和韧性,一般选用()制造。
A.低碳钢B.中碳钢C.高碳钢D.中高碳钢14.含碳量为1.0%的钢加热到750℃的组织是()。
A.P+FB.A+FC.P+Fe3CD.A15.为改善低碳钢的切削加工性能,常用的热处理方法是()。
A.完全退火B.球化退火C.去应力退火D.正火钢改善切削加工性能的热处理采用()。
16.T10A.完全退火B.球化退火C.去应力退火D.正火17.下列牌号中属于优质碳素结构钢的是()。
A.45B.T8C.Q235D.9SiCr18.钢在规定条件下淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力称为()。
A.淬透性B.淬硬性C.耐磨性D.热硬性19.调质处理是淬火加()的热处理。
作业2(热处理)
一、思考题
1.退火的工艺特点是什么?缓慢冷却。
能达到什么目的?(细化晶粒、降
低硬度、消除应力、均匀成分。
)试举例说明其用途。
(工具钢球化退火后硬度下降,方便切削。
)
2.正火的工艺特点是什么?(空冷)。
能达到什么目的?(细化晶粒、消除
网状二次渗碳体。
)试举例说明其用途。
(工具钢球化退火前如果存在网状二次渗碳体,应先进行正火。
)
3.淬火的工艺特点是什么?(快速冷却。
)能达到什么目的?(获得高硬度
的马氏体)为什么淬火钢必须再进行回火处理?试举例说明不同回火温度的应用和达到的目的。
4.表面热处理能达到什么目的?指出常用的表面热处理方法。
表面热处理能
达到什么目的?(通过改变零件表面层的组织或同时改变表面层的化学成分而改善零件的耐磨性、耐蚀性等)指出常用的表面热处理方法。
(表面淬火、化学热处理(渗碳、氮化))
5.轴、锯条、弹簧各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理?试述其理由:
轴(中碳钢,调质、表面淬火等,要求综合机械性能好,耐磨)、锯条(工具钢,淬火加低温回火,要求高硬度高耐磨性)、弹簧(c0.5-0.9,淬火加中温回火,要求高弹性)各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理?试述其理由:
6.某齿轮要求具有良好的综合机械性能,表面硬度HRC50~60,用45钢制造,
加工路线为:锻造→热处理→粗加工→热处理→精加工→热处理→磨。
试说明工艺路线中各个热处理的名称、目的。
正火,去应力、细化晶粒;
调质,提高综合机械性能;表面淬火,提高表面硬度,耐磨性。
7.某厂要生产一批锉刀,选T13A钢。
经金相检验发现材料有较多网状Fe3C,
试问应采用哪种热处理消除?(正火)应进行何种中间(球化退火)及最终热处理?(淬火加低温回火)
二、填写下表钢材组织变化
三、填写下表组织变化,并定性比较硬度大小(材料加热前为平衡组织)
四、判断题(正确的打√,错误的打×)
1.奥氏体是碳溶解在γ—Fe中所形成的固溶体,而铁素体和马氏体都是碳
溶解在α—Fe中所形成的固溶体。
(√)
2.为了改善15钢、20钢的切削加工性能,可以用正火代替退火。
因为正火
后的硬度比退火的低,而且正火周期短,成本低。
( ×)
3.珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物,珠光体的机械性能介于铁素体
和渗碳体之间。
(√)
4.淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。
因此,淬火钢可以不经过回火而
直接使用。
(× )
5.回火钢的机械性能与回火温度有关,而与冷却速度无关。
(×)
6.马氏体是一种金属化合物。
(×)
7.退火的冷却速度慢于正火,正火的冷却速度慢于淬火。
(√)
8.钢的淬透性主要取决其合金元素的含量,钢的淬硬性则主要取决于其含
碳量。
( √)
9.表面淬火常用于高碳钢。
(×)
10.除(Co )以外,其它合金元素溶入A体中,都能使C曲线右移,提高钢
的淬透性。
√
11.钢的渗碳是在低碳钢或低碳合金钢的表面层渗入碳以提高钢的表面硬度
及耐磨性的一种工艺方法。
√
五、选择题
1.T8钢加热到(),保温后水冷能获得细小马氏体和残余奥氏体。
A 700℃
B 780℃
C 900℃
D 1000℃
2.45钢加热到F+A两相区保温,A中的碳质量分数()钢中的碳质量分
数。
A小于 B 等于 C 大于 D可能小于也可能大于
3.T8钢(共析钢)过冷奥氏体高温转变产物为()。
A珠光体、索氏体、上贝氏体 B 珠光体、上贝氏体、下贝氏体
C 珠光体、索氏体、铁素体D珠光体、索氏体、屈氏体
4.T8钢(共析钢)过冷奥氏体等温冷却中温转变产物为()。
A屈氏体、上贝氏体 B 上贝氏体、下贝氏体
C 索氏体、屈氏体 D索氏体、上贝氏体
5.马氏体是()。
A碳在α-Fe中的过饱和固溶体 B碳在α-Fe中的间隙固溶体
C碳在γ-Fe中的过饱和固溶体 D碳在γ-Fe中的间隙固溶体
6.下列钢中C曲线最靠右的钢是()。
A 20
B 40
C T8 DT10
7.45钢加热到Ac3以上30℃,保温后空冷得到的组织是()。
A P+F
B S+F
C T+下B
D M
8.T10加热到Ac1以上30℃,保温后水冷得到的组织是()。
A 马氏体+残余奥氏体
B 马氏体+二次渗碳体
C 马氏体+二次渗碳体+屈氏体D马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体
9.45钢经调质处理后得到的组织是()。
A回火T B 回火M C回火S D S
10.φ10x10 45钢小试样加热到840℃保温,水冷后得到M,其硬度为()。
A 35HRC
B 45HR
C C 55HRC D65HRC
11.T12钢小试样加热到760℃保温,水冷后其硬度为()。
A 35HRC
B 45HR
C C 55HRC
D 65HRC
12.45钢回火索氏体的性能是()。
A强度高,硬度高 B 强度低,塑性好
C 强度低,韧性好D强度高,韧性好
13.下列钢淬透性高低排列正确的是()。
A T8>60>45>20CrMnTi
B 20CrMnTi>45>60>T8
C 20CrMnTi>T8>60>45
D T8>20CrMnTi>45>60
14.下列钢淬硬性高低排列正确的是()。
A 40Cr>60>T8>T12
B 40Cr>T12>T8>60
C T12>T8>40Cr>60
D T12>T8>60>40Cr
15.T10钢球化退火的目的是()。
A提高强度、硬度 B 提高塑性、韧性
C提高切削加工性能 D 提高强度、韧性
16.T12钢正常淬火温度是()。
A 600℃~620℃
B 720℃~740℃
C 760℃~780℃
D 840℃~860℃
17.45钢正常淬火温度是()。
A 600℃~620℃
B 720℃~740℃ C760℃~780℃ D840℃~860℃
18.45钢为得到回火索氏体,应进行()。
A 淬火+低温回火
B 淬火+中温回火
C 淬火+高温回火
D 正火
19.20钢的渗碳温度为()。
A 600℃~650℃
B 800℃~850℃
C 900℃~950℃ D1000℃~1050℃
20.经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度、可采用()。
A扩散退火 B去应力退火 C 再结晶退火 D球化退火
21.改善T8钢的切削加工性能,可采用()。
A 扩散退火
B 去应力退火
C 再结晶退火D球化退火
22.若合金元素能使C曲线左移,钢的淬透性将()。
A 提高
B 不变C降低 D可能提高,也可能降低
23.对于45钢,当要求具有较高的综合机械性能时,应进行( D );当同时
要求较高的综合机械性能及较高的表面硬度、耐磨性时应进行(D+B )。
A.正火B.表面淬火C.淬火D.调质处理。