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4-1 在使用性能和工艺性能的要求上，工具钢和机器零件用钢有什么不同工具钢使用性能：硬度。
工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度。
工具在高的切削速度和加工（1）硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。
工具钢具有良好的耐磨性，即抵抗磨损的能力。
工具在承受相当大的压耐磨性。
（2）力和摩擦力的条件下，仍能保持其形状和尺寸不变。
工具钢具有一定的强度和韧性，使工具在工作中能够承受负荷、冲强度和韧性。
（3），以保证工具的正常使用。
击、震动和弯曲等复杂的应力其他性能。
由于各种工具的工作条件不同，工具用钢还具有一些其他性能，如模具 4）（、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。
用钢还应具有一定的高温力学性能工艺性能:（1）加工性.工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能，才能保证工具的制造和使用。
钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。
（2）淬火温度范围.工具钢的淬火温度应足够宽，以减少过热的可能性。
（3）淬硬性和淬透性. 淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。
淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。
淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。
淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。
根据用于制造不同的工具，对这两种性能各有一定的要求。
（4）脱碳敏感性. 工具表面发生脱碳，将使表面层硬度降低，因此要求工具钢的脱碳敏感性低。
在相同的加条件下，钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。
（5）热处理变形性. 工具在热处理时，要求其尺寸和外形稳定。
（6）耐削性.对很制造刀具和量具用钢。
要求具有良好的磨削性。
钢的磨削性与其化学成分有关，特别是钒含量，如果钒质量分数不小于%则磨削性变坏。
机器零件用钢使用性能：（1）较高的疲劳强度和耐久强度。
（2）高的屈服强、抗拉强度以及较高的断裂抗力。
（3）良好的耐磨性和接触疲劳强度。
（4）较高的韧性，以降低缺口敏感性。
工艺性能：通常机器零件的生产工艺：型材→改锻→毛坯热处理→切削加工→最终热处理→磨削以切削加工性能和热处理工艺性能为机器零件用钢的主要工艺性能。
第一章知识巩固与能力训练题参考答案一、填空题1.金属材料的力学性能主要指标有强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。
2.在静载荷作用下，设计在工作中不允许产生明显塑性变形的零件时，应使其承受的最大应力小于屈服强度；若使零件在工作中不产生断裂，应使其承受的最大应力小于抗拉强度。
3.R eL表示下屈服强度；R p0.2表示材料的条件屈服强度，其数值越大，材料抵抗塑性变形的能力越强。
4.材料常用的塑性指标有断后伸长率（A）和断面收缩率（Z）两种。
其中用Z 表示塑性更接近材料的真实变形。
5.测量硬度的方法主要有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、里氏硬度等。
二、判断题1.压力机冲头承受的载荷是静载荷。
（×）2.R eL、R m都是应力。
（√）3.将橡皮筋拉长属于弹性变形，将橡皮泥拉长属于塑性变形。
（√）4.强度的单位和布氏硬度的单位都是N/mm2，所以强度和硬度其实是一回事。
（×）5.A工件的硬度为240HBW，B工件的硬度为45HRC，说明A工件的硬度比B工件高。
（×）6.塑性、导热性、导电性都是材料的力学性能指标。
（×）7.R eL、ρ、HRC等都是材料的使用性能指标。
（√）8.保险盒里的保险丝是一般用钨丝制成的。
（×）9.脆性材料的屈服强度用R p0.2表示。
（√）10.断面收缩率Z值越大，说明材料的塑性越好。
（√）三、应用题1.请为下列材料、零件或刀具选用合适的硬度测量方法。
淬火钢（HRC）、铸铁（HBW）、锉刀（HRC）、硬质合金（HRA）、表面淬火层（HV）、铝合金（HRB）、精磨后的大型齿轮（HL）2.下列几种硬度标注方法是否正确？（1）HBW260～280（×）；（2）460～490HBW（√）；（3）25～30HRC（√）；（4）130 HRB（×）；（5）15HRC（×）；（6）600～660HV（√）；（7）300HLC（√）。
第三章知识巩固与能力训练题一、填空题1.热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成。
2.奥氏体的形成过程可归纳为奥氏体形核、奥氏体长大、渗碳体溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。
3.常用的整体热处理工艺有退火、正火、淬火和回火。
4.共析钢过冷奥氏体等温转变区产物，分别为珠光体型、贝氏体型和马氏体型。
5.根据退火的目的，退火分为完全退火、等温退火、球化退火、和扩散退火等。
6.常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和等温淬火。
7.按回火温度不同，回火分为低温回火、中温回火和高温回火回火。
淬火后进行高温回火，称为调质处理。
8.表面淬火方法有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火等。
根据交流电流频率的不同，感应淬火分为高频、中频和工频三种。
9.化学热处理的基本过程一般分为分解、吸收和扩散三个阶段。
10.目前最常用的化学热处理方法有渗碳、渗氮和碳氮共渗。
二、选择题1.铁碳合金相图上的ES线用符号 B 表示，PSK线用符号 A 表示，GS线用符号 C 表示。
A. A1B. A cmC. A3D. Ac12.过冷奥氏体是在 D 温度下暂存的、不稳定、尚未转变的奥氏体。
A. MsB. A cmC. A3D. Ac13.调质处理就是 C 的热处理。
A. 淬火和低温回火B. 淬火和中温温回火C. 淬火和高温温回火D. 渗碳淬火4.汽车变速箱齿轮渗碳后，一般需要经过 B C 处理，才能达到表面高硬度和高耐磨性的目的。
A.整体淬火B.表面淬火C.低温回火D. 正火5.在制造45钢轴类零件的工艺路线中，调质处理应安排在 B 。
A.粗加工之前B.粗精加工之间C. 精加工之后D. 无法确定6.弹簧类零件一般最终热处理安排 B 。
A. 淬火和低温回火B. 淬火和中温温回火C. 淬火和高温温回火D. 渗碳淬火7.为了提高45钢轴类零件表面硬度和耐磨性，其最终热处理一般安排 A 。
A.感应加热表面淬火B. 整体淬火C.正火D.渗碳8.化学热处理与其他热处理方法的基本区别是 C 。
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。
(V )2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。
(V )3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。
(X )4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。
(X )5、单晶体具有各向异性的特点。
( V )6 、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。
( V )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。
( V )8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。
( V )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。
( X )10、非晶体具有各异性的特点。
( X )11 、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。
( V )12 、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。
( V )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。
(V)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勺物质。
(V)15 、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。
(V)16 、金属材料是金属及其合金的总称。
(V)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。
(V)18 、金是属于面心立方晶格。
(V)19 、银是属于面心立方晶格。
(V)20 、铜是属于面心立方晶格。
(V)21 、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。
(V)22 、晶粒间交接的地方称为晶界。
(V)23 、晶界越多，金属材料的性能越好。
(V)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(V)25 、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。
(V)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D(V)27 、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。
(V)28 、晶体缺陷有点、线、面缺陷。
(V)29 、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。
(V)30 、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。
1. 金属材料的力学性能主要取决于其（）。
A. 化学成分B. 组织结构C. 热处理工艺D. 生产工艺答案：B2. 金属在高温下长期加热，组织、性能不发生变化的热处理工艺是（）。
A. 正火B. 淬火C. 回火D. 热处理答案：C3. 金属在加热到一定温度后，保温一段时间，然后以适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺是（）。
A. 正火B. 淬火C. 回火D. 热处理答案：A4. 金属在加热到一定温度后，保温一段时间，然后快速冷却到室温的热处理工艺是（）。
A. 正火B. 淬火C. 回火答案：B5. 金属在加热到一定温度后，保温一段时间，然后以适当的冷却速度冷却到室温，以消除内应力的热处理工艺是（）。
A. 正火B. 淬火C. 回火D. 热处理答案：D6. 金属在加热到一定温度后，保温一段时间，然后缓慢冷却到室温的热处理工艺是（）。
A. 正火B. 淬火C. 回火D. 热处理答案：C7. 金属在加热到一定温度后，保温一段时间，然后快速冷却到室温的热处理工艺是（）。
A. 正火B. 淬火C. 回火D. 热处理答案：B8. 金属在加热到一定温度后，保温一段时间，然后以适当的冷却速度冷却到室温，以提高其塑性的热处理工艺是（）。
B. 淬火C. 回火D. 热处理答案：A9. 金属在加热到一定温度后，保温一段时间，然后快速冷却到室温，以提高其硬度的热处理工艺是（）。
A. 正火B. 淬火C. 回火D. 热处理答案：B10. 金属在加热到一定温度后，保温一段时间，然后缓慢冷却到室温，以提高其韧性的热处理工艺是（）。
A. 正火B. 淬火C. 回火D. 热处理答案：C二、判断题1. 金属的力学性能与化学成分无关。
（）答案：×（金属的力学性能与其化学成分密切相关）2. 金属在加热过程中，组织结构不会发生变化。
（）答案：×（金属在加热过程中，组织结构会发生相应的变化）3. 正火和淬火都是快速冷却的热处理工艺。
（）答案：×（正火是缓慢冷却，淬火是快速冷却）4. 回火可以提高金属的硬度。
第六章知识巩固与能力训练题一、填空题1.对型（芯）砂的性能要求是应具有足够的强度、较高的耐火性、良好的透气性和较好的退让性。
2.造型分为手工造型和机器造型两大类。
常用的手工造型方法有整模造型、分模造型、活块模造型、挖砂造型、三箱造型、刮板造型、地坑造型等。
3.根据填砂与紧砂的方法不同，造芯可分为手工造芯和机器造芯。
手工造芯主要用于单件小批量生产，生产批量大时应用机器造芯。
4. 合金的铸造性能是指某种合金在一定的铸造工艺条件下获得优质铸件的能力，其中以流动性和收缩性对铸件的成型质量影响最大。
5.影响流动性的因素：化学成分、浇注条件、铸型条件。
6.铸件在由液态向固态的冷却过程中的收缩经历三个阶段：液态收缩、凝固收缩、固态收缩。
7. 液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩松和缩孔的主要原因；而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。
8.常见的特种铸造方法有：金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造。
9.铸件凝固时因液态收缩和凝固收缩使铸件最后凝固部位出现孔洞，容积大而集中的称缩孔，小而分散的称缩松。
10.在铸件上有一种未完全融合的缝隙或洼坑，其交界边缘是圆滑的，这种缺陷称为冷隔。
由于金属液未完全充满型腔而产生的铸件缺肉称为浇不足。
二、选择题1.下列合金流动性最好的是 A 。
A.普通灰铸铁B.球墨铸铁C.可锻铸铁D.蠕墨铸铁2.在下列铸造合金中，自由收缩率最小的是 B 。
A.铸造碳钢B.灰铸铁C. 白口铸铁D.合金钢3.用金属型和砂型铸造的方法生产同一个零件毛坯，一般 A 。
A.金属型铸件，残留应力较大，力学性能高B.金属型铸件，残留应力较大，力学性能差C.金属型铸件，残留应力较小，力学性能高D.金属型铸件，残留应力较小，力学性能差。
4.用"最小壁厚"指标限制铸件的壁厚，主要是因为壁厚过小的铸件易产生 D 。
A.变形与裂纹B缩孔和缩松 C.气孔 D.冷隔和浇不足5.为防止大型铸钢件热节处产生缩孔或缩松、生产中常采用的工艺措施是 A 。
1.滑移和孪晶的变形机制有何不同？为什么在一般条件下进行塑性变形时锌中容易出现孪晶，而纯铁中容易出现滑移带？主要的不同：（1）晶体位向在滑移前后不改变，而在孪生前后晶体位向改变，形成镜面对称关系。
（2）滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍，而孪生过程中的位移量正比于该层至孪晶面的距离。
（3）孪生是一部分晶体发生了均匀的切变，而滑移是不均匀的。
锌的晶体结构为密排六方，密排六方金属滑移系少，所以容易出现孪晶，而纯铁为体心立方结构，滑移系多，所以容易出现滑移带。
2.多晶体塑性变形与单晶体塑性变形有何不同？多晶体的每一晶粒滑移变形的规律与单晶体相同，但由于多晶体中存在晶界，且各晶体的取向也不相同，多晶体的塑性变形具有以下特点：（1）各晶粒不同同时变形；（2）各晶粒变形的不均匀性；（3）各变形晶粒相互协调。
3.什么是滑移、滑移线、滑移带和滑移系？滑移线和滑移带是如何在金属表面形成的？列举金属中常见晶体结构最重要的滑移系，并在其晶胞内画出一个滑移系。
哪种晶体的塑性最好？哪个次之？为什么？所谓滑移是指在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对滑动，滑动后原子处于新的稳定位置。
晶体材料的滑移面与晶体表面的交线称为滑移线。
由数目不等的滑移线或滑移台阶组成的条带称为滑移带。
一个滑移面和该面上的一个滑移方向组成一个滑移系。
滑移线是由于晶体的滑移变形使试样的抛光表面产生高低不一的台阶所造成的；相互靠近的小台阶在宏观上反映的是一个大台阶，所以形成了滑移带。
滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越好。
滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。
密排六方由于滑移少，塑性最差。
4.简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并说明如何区分冷、热加工。
动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？一次再结晶的驱动力是冷变形所产生的储存能的释放。
二次再结晶的驱动力是由于界面能变化引起的。
金属资料及热办理复习题一、判断题（填在题后的括号内。
对的“√” ，错的“×”）1、弹性变形和塑性变形都能引起零件和工具的外形和尺寸的改变，都是工程技术上所不同样意的。
（×）2、碳素钢随含碳量的增加，其塑性、韧性将高升。
（×）3、硬度愈低，金属的切削加工性能愈好。
（×）4、钢中含碳量的多少不但会影响到钢的机械性能，而且会影响到钢的工艺性能。
（√）5、表面热办理都是经过改变钢材表面的化学成分而改变表面性能的。
（× ）6、高速钢由于拥有极高的硬度而能够进行高速切削。
（×）7、由于铸铁含碳量比钢高，所以硬度都比钢高。
（×）8、低碳钢为了改进组织构造和机械性能，改进切削加工性，常用正火代替退火。
（√）9、工具钢的硬度、耐磨性高，则红硬性也必然很好。
（×）10、发蓝的主要目的是提高零件表面的强度和硬度，其次还能够提高抗蚀能力。
（×）二、填空题1、金属资料的性能，主要可分为使用性能和工艺性能两个方面。
2、高碳钢、中碳钢、低碳钢是按含碳量的高低划分，其含碳量＞0.60%为高碳钢，含碳量为0.25 ～0.60%为中碳钢，含碳量＜ 0.25%为低碳钢。
3、淬火的主要目的是提高钢的硬度和耐磨性。
4、按用途，合金钢能够分为合金构造钢、合金工具钢和特别合金钢。
5、调质办理就是将钢淬火后，再经高温回火的一种工艺方法。
6、铸铁是含碳量大于 2.11%的铁碳合金。
7、合金构造钢的编号原则是采用“二位数字+化学元素符号+数字”的方法。
8、金属铸造性能的利害主要取决于金属的流动性和缩短性的大小。
9、常用的化学热办理方法有渗碳和氮化。
10、常用的硬质合金分类牌号中“YG”表示钨钴类硬质合金，“YT”表示钨钴钛类硬质合金。
11、依照加入元素量的不同样。
钢合金分为低合金钢、中合金钢和高合金钢三大类。
在机械制造业中，应用较广的是中合金钢。
12、铝合金按加入元素的含量多少和工艺特点不同样，可分为形变铝合金和铸造铝合金两类。
第四章知识巩固与能力训练题
一、填空题
1.碳素钢中除铁，碳外，还常含有硅、锰，硫、磷等元素，其中硅、锰是有益元素，硫、磷是有害元素。
2.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。
3.合金元素在钢中主要有形成合金铁素体、形成合金碳化物、阻碍奥氏体的晶粒长大、提高淬透性、提高回火稳定性五大作用。
4.合金钢按用途可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢，其中，合金结构钢按用途及热处理特点不同，又可分为低合金高强度钢、低合金耐候钢、低合金专用钢等。
5.合金渗碳钢经渗碳处理后，便具有外硬内韧的性能，用来制造既具有优良的耐磨性和心部有足够的塑性和韧性，又能承受冲击作用的零件。
6.高速工具钢是一种具有高硬度，高耐磨性的合金工具钢，常用于制造各种高速切削的刀具和制造工作温度高，载荷较大的成形刀具。
7.根据工作条件不同，合金模具钢又可分为冷作模具钢和热作模具钢。
8.耐磨钢是指在巨大摩擦和强烈冲击载荷作用下能发生加工硬化的高锰钢。
9.根据灰口铸铁中石墨形态的不同，还可将灰口铸铁分为灰铸铁，其石墨呈片状；可锻铸铁，其石墨呈团絮状；球墨铸铁，其石墨呈球状；蠕墨铸铁，其石墨呈蠕虫状。
10.可锻铸铁是由白口铸铁经高温石墨化退火而获得的。
11.根据铝合金的成分和工艺特点，可将其分为铸造铝合金和变形铝合金两大类。
12.ZL102是铸造铝合金，其组成元素为铝、硅。
13.H68表示材料为黄铜，68表示的铜平均质量分数为68%。
14.黄铜是铜锌合金，白铜是铜镍合金。
15硬质合金按成分性能特点可分为钨钴类、钨钴钛类和通用硬质合金。
二、单项选择题
1.下列牌号中，属于优质碳素结构钢的有 B 。
A.T8A
B.08F
C.Q235AF
2.下列牌号中，最适合制造车床主轴的是 C 。
A.T8
B.Q195 C,45
3. 20CrMnTi的Ti元素的主要作用是A 。
A.细化晶粒
B.提高淬透性
C.强化铁素体
4.合金调质钢的含碳量一般是 B 。
A.小于0.25%
B.0.25%～0.5%
C.大于0.5%
5.高速钢按合金元素总含量分类属于 C 。
A.低合金钢
B.中合金钢
C.高合金钢
6.量具在精磨后或研磨前，还要进行时效处理，主要目的在于 C 。
A.提高硬度
B.促使残余奥氏体转变
C.消除内应力
7.随着不锈钢中含碳量的增加，其强度，硬度和耐磨性提高，耐蚀性 C 。
A.越好
B.不变
C.下降
8.医疗手术器械可使用的材料是 B 。
A.Cr12Mo
B.40Cr13
C.W18Cr4V
9.为提高灰铸铁的表面硬度和耐磨性，采用 B 热处理效果更好。
A.渗碳后淬火+低温回火
B.电加热表面淬火
C.等温淬火
10.普通机床床身和主轴箱宜采用 C 制作。
A.45
B.Q235
C.HT200
D.QT600-3
三、判断题
1.T10钢的平均含碳量为10%。
（×）
2.低碳钢的强度，硬度较低，但塑性，韧性及焊接性能较好。
（√）
3.所有的合金元素都能提高钢的淬透性。
（×）
4.合金钢的牌号中一定至少包含一个合金元素符号。
（×）
5.在碳素结构钢的基础上加入少量合金元素就形成了低合金结构钢。
（√）
6.合金渗碳钢加入合金元素主要是为了提高钢的淬透性。
（×）
7.低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素的钢。
（√）
8.小型冷作模具可采用碳素工具钢或低合金刃具钢制造。
（√）
9.制造量具没有专用钢种，可用碳素工具钢，合金工具钢和滚动轴承钢代替。
（√）
10.不锈钢中的含铬量都在13%以上。
（×）
11.耐热钢是抗氧化和热强钢的总称。
（√）
12.厚铸铁件的表面硬度总比内部高。
（√）
13.可锻铸铁比灰铸铁的塑性好，因此可以进行锻压加工。
（×）
14.灰铸铁的强度，塑性和韧性远不如钢。
（×）
15.灰铸铁是目前应用最广泛的铸铁。
（√）
16.铸铁中的石墨数量越多，尺寸越大，铸件的强度就越高，塑性韧性就越好。
（×）
四、简答题
1.什么是回火稳定性？
答：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。
2.说明下列钢号属于哪类钢？并注明其符号及数字的含义。
20、40、60、Q235A、T8、T12、ZG270-500
答案：20优质碳素结构钢，20—碳的平均质量分数为0.2%；40优质碳素结构钢，40—碳的平均质量分数为0.4%；60优质碳素结构钢，60—碳的平均质量分数为0.6%；Q235A普通质量非合金钢，A级，235屈服强度不低于235MPa；T8碳素工具钢，8—碳的平均质量分
数为0.8%；T12碳素工具钢，12—碳的平均质量分数为1.2%；ZG270-500铸造用钢，270-屈服强度不低于270 MPa，500-抗拉强度不低于500 MPa。
3.指出下列代号（牌号）合金的类别、主要性能特征及用途
LC4、LY11、ZL102、ZL203、H68、HPb59-1、QSn4-3、QBe2、ZCuSn10Pb1。
答：略
五、课外拓展
答：略。
