1．何谓钢的球化退火，其目的是什么? 主要适用于哪些钢材? 是使钢中碳化物球状化而进行的退火
目的：降低硬度、改善切削加工性，为以后淬火做准备，减小工件淬火畸变和开裂；主要用于共析钢、过共析钢的锻轧件及结构钢的冷挤压件等。
2．简述淬火冷却方法(至少说出五种)。
1）水冷：用于形状简单的碳钢工件，主要是调质件；2）油冷：合金钢、合金工具钢工件。3）延时淬火：工件在浸入冷却剂之前先在空气中降温以减少热应力；4)双介质淬火：工件一般先浸入水中冷却，待冷到马氏体开始转变点附近，然后立即转入油中缓冷；5)马氏体分级淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之浸入稍高或稍低于钢的上马氏体点的液态介质（盐浴或碱浴）中，保持适当时间，待钢件的内、外层都达到介质温度后取出空冷，以获得马氏体组织的淬火工艺。用于合金工具钢及小截面碳素工具钢，可减少变形与开裂；6）热浴淬火：工件只浸入150-180℃的硝烟或碱浴中冷却，停留时间等于总加热时间的1/3-1/2，最后取出在空气中冷却；7）贝氏体等温淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之快冷到贝氏体转变温度区域（260-400℃）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。用于要求变形小、韧性高的合金钢工件
3．简述淬透性概念及其影响因素。
钢在淬火时能够获得马氏体的能力即钢被淬透的深度大小称为淬透性。其影响因素有：1.
亚共析钢含碳量↑，C曲线右移，过共析钢含碳量↑，C曲线左移；2.合金元素（除Co外）使C 曲线右移；3.奥氏体化温度越高、保温时间越长，碳化物溶解越完全，奥氏体晶粒越粗大，使C 曲线右移；4.原始组织越细，使C曲线右移，Ms点下降；5.拉应力加速奥氏体的转变，塑性变形也加速奥氏体的转变。
4．钢的回火分哪几类?说出低温回火的适用性(目的)。
（1）低温：150-250℃，用于工模具、轴承、齿轮等。（2）中温：250-500℃，用于中等硬度的零件、弹簧等。（3）高温：500-700℃，用于各种轴累、连杆、螺栓等。
低温回火的适用性(目的)：消除淬火应力、稳定尺寸、减少变形和开裂，一定程度上减少残余奥氏体量。
5．什么是碳氮共渗中的黑色组织?它的危害性是什么?防止措施是什么
黑色组织是指碳氮共渗表层中出现的黑点、黑带和黑网。它会使工件弯曲疲劳强度、接触疲劳强度降低，耐磨性下降。为防止黑色组织的出现，渗层中氮含量不宜过高，也不宜过低。通过提高淬火温度或增强冷却能力抑制屈氏体网的出现。
6．简述零件感应加热淬火的基本原理。
是利用通入交流电的加热感应器在工件中产生一定频率的感应电流，感应电流的集肤效应使工件表面层被快速加热到奥氏体区后，立即喷水冷却，工件表层获得一定深度的淬硬层。
7．什么叫喷丸强化?对材料表面形貌与性能有什么影响? 利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使受层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。8．为什么亚共析钢经正火后，可获得比退火高的强度与硬度?
由于正火的冷却速度比退火的冷却速度快，因而可以抑制铁素体的析出，增加珠光体量，且得到的珠光体组织更细小，所以可获得比退火高的强度与硬度。
9．高速钢刀具深冷处理为什么能提高刀具使用寿命?
高速钢刀具深冷处理后获得4%左右（体积分数）稳定残留奥氏体，稳定残留奥氏体中存在大量内部位错缠结而使其自身强化；深冷处理过程中转变的片状不完全孪晶马氏体，含碳及合金元素量较高，于是强化了α固溶体；深冷处理并回火后能析出比常规热处理尺寸小而多的片状MC型碳化物，使高速钢抗回火性、塑韧性和耐磨性提高。
10．简述激光热处理的原理，与感应加热淬火相比优点是什么?
激光热处理是利用聚焦后的激光束照射得钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。
与感应加热淬火相比，使用的能量密度更高，加热速度更快，不需要淬火介质，工件变形更小，加热层深度和加热轨迹易于控制，易于实现自动化，激光淬火可使工件表层0.1-1.0mm范围内的组织结构和性能发生明显变化。
11.指出下列钢的类别：
Q235 08F 5CrNiMo GCr15 60Si2Mn 0Cr13
答：Q235--普通碳素结构钢08F--优质碳素结构钢5CrNiMo—热作模具钢GCr15—滚动轴承钢60Si2Mn—合金弹簧钢0Cr13—马氏体不锈钢W18Cr4V—
高速钢QT600—灰铸铁5CrMnMo---中碳合金工具钢1Cr18Ni9Ti---低温钢T10—碳素工具钢
12 试简述影响过冷奥氏体等温转变的因素？
1.含碳量↑，C曲线右移；
2.合金元素（除Co外）使C曲线右移；其中Si、Ni、Cu、Mn
只改变位置，不改变形状；Cr、Mo、W、V、Ti等不仅改变C曲线位置，而且使C曲线分裂成上、下两条C曲线。上部为珠光体C曲线，下部为贝氏体C曲线；3.奥氏体化温度越高、保温时间越长，碳化物溶解越完全，奥氏体晶粒越粗大，使C曲线右移；4.原始组织越细，使C 曲线右移，Ms点下降；5.拉应力加速奥氏体的转变，塑性变形也加速奥氏体的转变。
13 试简述钢加热时影响奥氏体晶粒长大的因素。
答：影响加热时奥氏体晶粒长大的因素主要是加热温度、保温时间、加热速度、钢的成分、原始组织等。（1）加热温度和保温时间温度越高、保温时间越长，奥氏体晶粒长的越快、晶粒越粗大。（2）加热速度加热速度越大、过热度越大，奥氏体实际形成温度就越高，由于形核率与长大速度的比值增大。因而，可以获得细小的初始晶粒。（3）钢的化学成分随着钢中的碳含量的增加，但又不足以形成未溶碳化物时，奥氏体晶粒容易长大而粗化。由此，共析碳钢较过共析碳钢对过热更为敏感。（4）原始组织通常原始组织越细或原始组织为非平衡组织时，碳化物分散度越大，所得的奥氏体起始晶粒就越细小，但钢的晶粒长大倾向增加，过热敏感度增大。
14.钢在回火时会出现回火脆性，试说明回火脆性的类型及解决办法。
类型：第一类回火脆性及第二类回火脆性
消除办法如果零件回火后产生第一类回火脆性则需要重新加热淬火方可消除，抑制第二类回火脆性的主要措施有：钢中加入Mo等合金元素；在回火脆性温度以上温度回火后快冷；在淬火回火处理中增加一次在两相区（α+β）温度的加热淬火处理。这样获得的极细奥氏体晶粒可使杂质原子在晶界偏聚分散减少。对于已经产生第二类回火脆性的零件则应重新回火并在回火后快速冷却可以抑制回火脆性。
15.试说明球化退火的类型、目的及用途。
（1）普通球化退火用于共析、过共析碳钢，球化较充分，但周期较长。
（2）等温球化退火用于高碳工具钢，合金工具钢。该工艺球化充分，易控制，周期较短，适合大件。
（3）循环球化退火主要用于碳素工具钢，合金工具钢。该工艺周期较短，球化较充分，但控制困难，不适合用于大件。
16 何谓断裂韧性？如何根据材料的断裂韧性K1c、零件的工作应力o和零件中的裂纹半径长度a来判断零件是否发生低应力脆断？
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。根据公式：δ=δs/k K1=δ√πa K1c=δ√πa
如果K1＞K1c 则材料发生低应力脆断。（其中δs：屈服强度；k：安全系数；K1：应力场强度因子；K1c：断裂韧度；）
17 制定铸造铝合金的淬火工艺，应遵循哪些原则？
①加热方式：为防止铸件过热和变形，低温入炉，空气循环，缓慢加热。②淬火温度：由于铸造铝合金中所含杂质较多，易出现低熔点的共晶组织，铸造时，铸件各处的冷却速度不同，其组织差别较大，铸件的强度塑性较低，因此，淬火加热温度一般比最大溶解温度略低一些，以免过烧。炉温均匀性要求较高，一般在±3～±5℃以内。
③保温时间：因过剩相溶解困难，需要较长保温时间一般3~20小时。④冷却方式：为防止变形和引起裂纹，一般应在热水中冷却（50~100℃），固溶后冷却的转移时间在30秒钟以内。
造时，铸件各处的冷却速度不同，其组织差别较大，铸件的强度塑性较低，因此，淬火加热温度一般比最大溶解温度略低一些，以免过烧。炉温均匀性要求较高，一般在±3～±5℃以内。
③保温时间：因过剩相溶解困难，需要较长保温时间一般3~20小时。④冷却方式：为防止变形和引起裂纹，一般应在热水中冷却（50~100℃），固溶后冷却的转移时间在30秒钟以内。
于哪些材料或零件?
渗碳是向低碳钢或低合金钢工件表层渗入碳原子的过程，目的是提高工件表层的碳含量，使工件经热处理后表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有一定的强度和较高的韧性。经淬火+低温回火后，工件表面组织为高碳回火马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体，其硬度为58-64HRC，心部组织为回火低碳马氏体+铁素体或珠光体+铁素体，心部有较高的塑性和韧性，工件既能承受大的冲击，又能承受大的摩擦，适用于齿轮、活塞销等。
渗氮是向钢件表层渗入氮原子的过程，目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性以及热硬性，渗氮用钢通常是含有Al、Cr、Mo、V、Ti等的合金钢，典型的是38CrMoAl，还有35CrMoV、18CrNiW等。渗氮后表层组织为氮化物Fe2N(ε)+Fe4N（γ′），硬度为HV1000-1100，耐磨性和耐蚀性好；过渡期组织
为Fe4N（γ′）+含氮铁素体（α）；心部组织为回火索氏体，具有良好的综合力
学性能。主要应用于在交变载荷下工作的、要求耐磨和尺寸精度高的重要零件，如高速传动精密齿轮，高速柴油机曲轴，高精密机床主轴，镗床镗杆，压缩机活塞杆等，也可用于在较高温度下工作的耐磨、耐热零件，如阀门、排气阀等。碳氮共渗是同时向钢的表层渗入碳、氮原子的过程，与渗碳相比，碳氮共渗温度低，速度快，零件变形小。经淬火+低温回火后，工件表层组织为细针回火马氏体+颗粒状碳氮化合物
Fe3(C、N)+少量残余奥氏体，具有较高的耐磨性和疲劳强度及抗压强度并兼有一
定的耐蚀性，常应低中碳合金钢制造的重、中负荷齿轮。
钢件在铁氮相图共析点（591℃）以下，于含氮、碳的介质中加热，保温1-4h，使其表面形成铁的碳氮化合物层和α固溶体的扩散层的热处理工艺，称为氮碳共渗。该工艺共渗速度较快，表面硬度略低于渗氮，但抗疲劳性能好，主要用于受冲击负荷小、要求耐磨、疲劳极限较高及变形小的零件和工模具。一般钢铁零件均可进行氮碳共渗。
3. 已知GCrl5钢精密轴承的加工工艺路线为：
下料一锻造一超细化处理一机加工一淬火一冷处理一稳定化处理
其中热处理工艺包括：①超细化处理工艺为：1050℃×20～30min高温加热，250～350℃×2h 盐槽等温，690～720℃×3h随炉冷至500℃出炉空冷。②淬火：835～850℃×45～60min在保护气氛下加热，150～170℃的油中冷却5～10min，再在30—60℃油中冷却。③冷处理：清洗后在-40～-70℃×1～1．5h深冷处理。④稳定化处理：粗磨后进行140～180℃×4～12h；精磨后120～160℃×6～24h。
试分析GCrl5钢精密轴承在加工过程中所采用的上述热处理工艺的目的。
①超细化处理工艺：细化晶粒，碳化物颗粒尺寸＜0.6μm，有利于提高淬火后获得细小针状的马氏体组织，可提高冲击韧度、耐磨性和疲劳强度。
②淬火：相当于分级淬火，减小变形；③冷处理：减少残余奥氏体，提高硬度，稳定尺寸；
④稳定化处理：进一步稳定尺寸。
4. 亚共析钢的淬火温度常选在Ac3以上，而过共析钢淬火加
热温度为何选在Ac1～Acm之间，试从理论上加以分析。亚共析钢淬火时，应将工件加热到完全奥氏体，使铁素体全部溶解，以保证淬火后马氏体的含碳量，从而保证淬火后硬度。
而过共析钢淬火加热温度应选择在Ac1~Acm，以使得加热时碳化物不完全溶解，在随后的淬火时，这些碳化物成为硬的质点，提高耐磨性，同时，降低淬火温度，可以降低马氏体的含碳量，降低马氏体的脆性，同时，降低淬火温度，还可以减少残余奥氏体量，提高工件硬度。
5. 试述热处理在制造业发展中的作用。
①机械行业、汽车行业、航空航天、铁路交通、船舶制造等行业均离不开热处理；②热处理质量直接影响工件乃至整机的性能及寿命；③热处理质量的提高对节能减排、材料消耗方面有至关重要的作用；
6．渗碳件热处理常出现以下缺陷，试分析其原因并指出防止措施。
(1)淬火后硬度偏低：(2)渗层深度不够：(3)渗层出现大块状网状碳化物。
1.淬火后硬度低；主要是渗层表面碳浓度较低或表面脱碳；另一方面，是由于渗碳后热处理工艺不合理，表面有托氏体或残余奥氏体量更多。渗碳时控制好温度、炉压、滴量，防止炉子漏气和风扇停转；正确地选择淬火温度、淬火方法；还可在渗碳后进行一次深冷处理，减少残余奥氏体含量，以提高渗层硬度。表面已有托氏体存在的工件可重新加热淬火。
2.渗层出现大块或网状碳化物主要原因是渗碳时表面碳浓度过高而引起的；降低渗剂活性，严格控制碳势，就能有效控制表面碳浓度，防止出现大块或网状碳化物。消除粗大块状或网状碳化物的方法是：适当提高渗碳后的淬火温度；采用两次淬火或正火＋淬火；也可考虑一次正火或淬火后，增加一次高温回火，；渗碳后快冷也可减少形成网状碳化物的可能性。
3.渗碳层深度不均匀；主要是由于炉温不均匀；炉内气氛循环不良；零件表面吧清洁，有锈点、油污；零件表面积碳等原因造成的。装炉前严格清洗零件表面；合理装炉，尽量使工件之间间隙均匀；定期清理炉内积碳等措施可以避免此类缺陷的出现。
7. 汽车、拖拉机齿轮选用20CrMnTi材料，其加工工艺路线为：
下料→ 锻造→ 正火→ 机加工→渗碳、淬火+低温回火→ 喷丸→ 磨削→ 成品
试分析各热处理工序的作用。
正火：消除内应力、细化组织、改善切削加工性能和淬火前的预备让处理。渗碳：提高工件表层的碳含量，使工件经热处理后表面具有高的硬度和耐磨 6
性，而芯部具有一定的强度和较高的韧性。这样工件既能承受大的摩擦。工件渗碳后还需进行淬火和低温回火处理，才能使表面具有高硬度、高耐磨性和较高的接触疲劳强度及弯曲疲劳强度，芯部具有一定的强度和较高的韧性。喷丸：提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力。
1．合金结构钢分为哪几类?并分别列举两种钢号。
1.合金结构钢：包括低合金结构钢：15MVN、14CrMnMoVB；合金渗碳钢：20CrMnTi、
20CrMnMo；合金调质钢：40Cr、40CrNiMo；合金弹簧钢：65Mn、60Si2Mn；滚珠轴承钢：GCr15、GCr9；
2.合金工具钢：高碳低合金工具钢：9CrSi 、CrWMn；高碳高合金工具钢：Cr12MoV、
W18Cr4V；中碳合金工具钢：5CrMnMo、3Cr2W8V；
3.特殊性能钢：包括不锈钢3Cr13 1Cr13；耐热钢和高温合金；低温钢:1Cr18Ni9Ti、0 Cr18Ni9；耐磨钢ZGMn13。
2．磨损失效类型有几种?如何防止零件的各类磨损失效? 粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损（接触疲劳）；
防止粘着磨损应采取措施：1合理选择摩擦副配对材料；2.采用表面处理减小摩擦系数或提高表面硬度；3.减小接触压应力；4.减小表面粗糙度。
防止磨粒磨损应采取措施：1.合理选用高硬度材料；2.采用表面处理和表面加工硬化等方法提高摩擦副材料表面硬度，提高耐磨性；3.设计时减小接触压应力和滑动摩擦距离以及改进润滑油过滤装置以清除磨粒。
防止腐蚀磨损应采取措施：提高基体金属表层硬度或形成与基体金属牢固结合致密氧化膜的表面处理方法如渗碳、渗氮、蒸汽处理等。
防止接触疲劳磨损应采取措施：1.提高材料的硬度，增加塑性变形抗力，延缓裂纹形成和扩展；2.提高材料的纯净度，减少夹杂物，从而减少裂纹源；3.提高零件的心部强度和硬度，增加硬化层深度，细化硬化层组织；4.减小零件表面粗糙度，以减小摩擦力；5.提高润滑油的粘度以降低油楔作用。
3．钢中的氮元素对钢材性能有什么影响?
氮固溶于铁素体中产生“应变时效”，增加零件脆性，对锅炉、化工容器及深冲零件不利，影响安全可靠性；此时N是有害元素；
但是当钢中含有Al、V、Ti、Nb等元素时，它们可与N形成细小弥散氮化物，细化晶粒，
提高钢的强度并减低N的应变时效，N是有益的，某些耐热钢中，常把N作为合金元素以提高钢的耐热性。
4．列出并简要说明静拉伸试验中最基本的力学性能指标。
1.比例极限σp , 2 弹性极限σe 3.屈服强度σs (σ0.2) 4.抗拉强度7性，而芯部具有一定的
强度和较高的韧性。这样工件既能承受大的摩擦。工件渗碳后还需进行淬火和低温回火处理，才能使表面具有高硬度、高耐磨性和较高的接触疲劳强度及弯曲疲劳强度，芯部具有一定的强度和较高的韧性。喷丸：提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力。
1．合金结构钢分为哪几类?并分别列举两种钢号。
1.合金结构钢：包括低合金结构钢：15MVN、14CrMnMoVB；合金渗碳钢：20CrMnTi、
20CrMnMo；合金调质钢：40Cr、40CrNiMo；合金弹簧钢：65Mn、60Si2Mn；滚珠轴承钢：GCr15、GCr9；
2.合金工具钢：高碳低合金工具钢：9CrSi 、CrWMn；高碳高合金工具钢：Cr12MoV、
W18Cr4V；中碳合金工具钢：5CrMnMo、3Cr2W8V；
3.特殊性能钢：包括不锈钢3Cr13 1Cr13；耐热钢和高温合金；低温钢:1Cr18Ni9Ti、0 Cr18Ni9；耐磨钢ZGMn13。
2．磨损失效类型有几种?如何防止零件的各类磨损失效? 粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损（接触疲劳）；
防止粘着磨损应采取措施：1合理选择摩擦副配对材料；2.采用表面处理减小摩擦系数或提高表面硬度；3.减小接触压应力；4.减小表面粗糙度。
防止磨粒磨损应采取措施：1.合理选用高硬度材料；2.采用表面处理和表面加工硬化等方法提高摩擦副材料表面硬度，提高耐磨性；3.设计时减小接触压应力和滑动摩擦距离以及改进润滑油过滤装置以清除磨粒。
防止腐蚀磨损应采取措施：提高基体金属表层硬度或形成与基体金属牢固结合致密氧化膜的表面处理方法如渗碳、渗氮、蒸汽处理等。
防止接触疲劳磨损应采取措施：1.提高材料的硬度，增加塑性变形抗力，延缓裂纹形成和扩展；2.提高材料的纯净度，减少夹杂物，从而减少裂纹源；3.提高零件的心部强度和硬度，增加
硬化层深度，细化硬化层组织；4.减小零件表面粗糙度，以减小摩擦力；5.提高润滑油的粘度以降低油楔作用。
3．钢中的氮元素对钢材性能有什么影响?
氮固溶于铁素体中产生“应变时效”，增加零件脆性，对锅炉、化工容器及深冲零件不利，影响安全可靠性；此时N是有害元素；
但是当钢中含有Al、V、Ti、Nb等元素时，它们可与N形成细小弥散氮化物，细化晶粒，提高钢的强度并减低N的应变时效，N是有益的，某些耐热钢中，常把N作为合金元素以提高钢的耐热性。
4．列出并简要说明静拉伸试验中最基本的力学性能指标。
1.比例极限σp , 2 弹性极限σe 3.屈服强度σs (σ0.2) 4.抗拉强度7
微观：电子显微镜下观察有条形花样。
10．简述超声波探伤的原理和特点。
超声波具有直线性和束射性，向被检材料发射超声波，在传播途中遇到障碍（缺陷）由于发生反射、折射、散射或吸收等现象，使其方向和强度受到影响，根据影响的方式和大小就可以确定缺陷部位的尺寸、物理性质、方向性、分布方式及分布位置等。
按其原理分为三类：1.根据缺陷的回波来进行判断的脉冲反射法；2.根据缺陷的阴影来判断缺陷的穿透法；3.根据被检件产生驻波来判断缺陷情况的共振法。
11.何谓蠕变极限和持久强度？零件在高温下的失效方式有哪些？如何防止？
蠕变极限是高温长期载荷作用下材料对塑形变形的抗力指标。
持久强度：在给定的温度下和规定时间内，试样发生断裂的应力值。
零件在高温下的失效方式主要有过量塑形变形（蠕变变形）、断裂（包括蠕变断裂和冲击载荷及疲劳载荷下的断裂）、磨损、氧化腐蚀等。
防止：a正确选材。材料的蠕变极限和持久强度是对化学成分和显微组织敏感的力学性能指标。材料的熔点越高，组织越稳定，其蠕变极限和持久强度越高。b表面处理。在耐热合金钢表面镀硬铬、热喷涂铝和陶瓷以提高抗氧化性、耐腐蚀性和耐磨性。
12.马氏体转变与贝氏体转变有哪些异同点？
（１）二者转变都有一个转变温度区，马氏体转变对应于Ms~Mf，贝氏体转变
与Bs~Bf点。
（２）贝氏体转变可等温进行，而钢中马氏体转变是非恒温性的，即马氏体转变是在不断降温的条件下才能进行。由此可见，马氏体转变量是温度的函数，而与等温时间无关。
（３）马氏体转变只有点阵改组而无成分的改变，如钢中的奥氏体转变为马氏体时，只是点阵由面心立方通过共格切变改组成体心立方（或体心正方），因而马氏体的成分与奥氏体的成分完全一样。这种母相（奥氏体）以均匀切变方式转变为新相（马氏体）的转变称为无扩散型相变—现在各种合金中广泛地叫做马氏体转变。此时钢中的铁、碳原子均无扩散，而贝氏体转变只有碳原子的扩散，而无铁原子和合金元素的扩散。这种中温转变包含着两种不同机制的转变，贝氏体为两相混合物组织，而马氏体是单相组织。
（４）贝氏体中铁素体在形成时，与马氏体转变一样，在抛光面上均引起浮凸。所不同的是马氏体浮凸呈“N”形，而贝氏体中铁素体的浮凸呈“V”形或“A”形。贝氏体的晶体学特征，其中包括位向关系与惯习面等与马氏体接近。（５）二者转变均存在不完全性，即转变不能进行到终了。马氏体转变还具有可逆性，即快速反向加热不到Ａ1点发生逆转变。
13.简述分级淬火与等温淬火工艺的区别。
分级淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之浸入稍高或稍低于钢的上马氏体点的液态介质（盐浴或碱浴）中，保持适当时间，待钢件的内、外层都达到介质温度9
后取出空冷，以获得马氏体组织的淬火工艺。用于合金工具钢及小截面碳素工具钢，可减少变形与开裂。
等温淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之快冷到贝氏体转变温度区域（260-400℃）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。用于要求变形小、韧性高的合金钢工件。
14．简述为提高4Cr5Mosiv1钢质量热处理应采取哪些措施？
15.高速工具钢的金相检验应包括哪些项目？
高速工具钢的金相检验项目应包括：
（1）高速钢中碳化物的不均性和尺寸大小的评级；（2）高速钢锻件碳化物不均性评级；（3）高速钢刀具淬火过热程度和回火程度检验。
三、综合应用题(每题8分，共计40分)
请用钢笔或圆珠笔将答案直接写在试卷上。
1.试画出Fe-Fe3C相图的简单示意图，简要说明T12钢（过共析钢）的平衡凝固
过程。（要求画出各温度区间的简单组织示意图即可）
答案：在T1~ T2开始由液相结晶出奥氏体，到T2结晶完毕。到T3温度时由奥氏体结晶出二次渗碳体，当到达共析温度时剩余的奥氏体发生共析反应生成珠光体，低于共析温度由铁素体析出三渗碳体忽略！室温组织是：珠光体+二次渗碳体
2.为什么机床齿轮一般选用45或40Cr等材料制造，而汽车齿轮一般选用20CrMnTi、
20CrMnMo等材料制造，请给出两类材料的加工工艺路线，并指出采用不同热处理工艺的目的是什么？
45或40C的加工工艺路线：下料—锻造—正火—粗加工—调质—半精加工—感应淬火+低温回火—精磨—成品；
正火可使组织均匀化，消除锻造应力，调整硬度改善切削加工性。
调质可使齿轮具有较高的综合力学性能，提高齿轮心部强度和韧性，使齿轮能承受较大弯曲应力和冲击载荷，并减小淬火变形；
感应淬火可提高齿轮表面硬度和耐磨性，提高齿面接触疲劳强度；
低温回火是在不降低表面硬度的情况下消除淬火应力，防止产生磨削裂纹和提高齿轮抗冲击的能力。
20CrMnTi、20CrMnMo的加工工艺路线：下料—锻造—正火—机械加工—渗碳、淬火+低温回火—喷丸—磨加工—成品
正火可使组织均匀化，调整硬度改善切削加工性。
渗碳是提高齿面碳的质量分数（0.8-1.05%）；
淬火可提高齿轮表面硬度并获得一定淬硬层深度（0.8-1.3mm），提高齿面耐磨性和接触疲劳强度；
低温回火的作用是消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力。
喷丸处理可提高齿面硬度约1-3HRC，增加表面残余压应力，从而提高接触疲劳强度。
3．简述减少工件淬火变形和防止开裂的主要措施。
①形状复杂的易变形工件，可采用空气预冷或降温预冷后在淬入冷却剂。②轴类工件应垂直淬入冷却剂。③长板状工件应横向侧面淬入冷却剂。④套筒和薄壁圆环状工件，应沿轴向淬入冷却剂。⑤截面相差很大的工件，应将截面大的部分先淬入冷却剂。⑥有凹面的工件应将凹面向上淬入冷却剂。⑦单面有长槽工件，槽口向上，倾斜45℃淬入冷却剂。⑧在保证所有要求的硬度的条件下，宫颈癌年淬入冷却剂后可不作摆动，或只作淬入方向的直线移动，以减少变形。
4．简述热处理工艺设计及热处理设备选择的原则。
答：1.热处理设备选择的原则：热处理设备是实施热处理工艺、保证热处理质量、节约能源降低成本的基本条件，其选择原则为：
（1）选择设备应满足热处理工艺要求，保证产品热处理质量；
（2）根据生产批量选择设备，尽可能扩大设备的使用范围，提高生产效率；
（3）热处理设备解除的选择应从生产成本、能源供应情况、操作与控制的可能性、环境保护因地制宜的综合考虑。
2.热处理工艺设计所遵循如下原则：
（1）工艺的先进性。（2）工艺可靠、合理、可行。（3）工艺的经济性。（4）工艺安全性。（5）尽量采用机械化、自动化程序高的工艺装备。
5．简述计算机技术在热处理质量管理中的作用。
现代计算机技术的发展为热处理工艺优化设计、工艺过程的自动控制、质量检测与数理统计分析等提供了崭新的手段。它能及时地为质量管理收集大量准确的信息，并作出合理判断。也能用于故障诊断和质量认证、专家咨询。计算机已成为
先进的质量管理工具。开创了热处理质量控制的灿烂前景。
利用计算机的存储和控制功能，可将各类工件的最佳热处理工艺存入存储器；利用计算机进行质量检验；利用计算机可以对质量档案及质量信息检索；利用计算机可以进行工序质量分析。
6．钢中马氏体的主要组织形态有哪二种?分别指出它们亚结构、性能特点和形成条件?马氏体转变的特点是什么？
板条马氏体：亚结构：由高密度的位错组成，并存在条间奥氏体。性能特点：具有较高的强度和硬度，而且塑性韧性较好。形成条件：主要在低碳钢，马氏体时效钢和不锈钢淬火组织中存在。
片状马氏体：亚结构：由互相平行的细小孪晶所组成，并集中在马氏体片的中央部分。性能特点：硬度高，脆性大。形成条件：经常出现在高碳钢中。马氏体转变特点：1切变共格和
表面浮凸现象2、马氏体转变的无扩散性3、具有一定的位向关系和惯习面4、马氏体转变时在一个温度范围内完成的5、马氏体转变具有可逆性
7．有一高频淬火处理的主轴，使用中早期断裂失效，应进行哪些理化检测才能判断早期失效原因?为什么?
8．从基本传热方式考虑，热处理电阻炉节能措施有哪些？
9．试述热处理的生产过程质晕控制的主要内容。
. ①设备选择：在经济合理的基础上，除了审查新的设备能否满足质量要求，各项技术指标是否先进外要注意把加工能力与良好的适应性及维修性结合起来。②设备的安装与调试：生产车间要配备有关人员参加调试，并做好安装调试的原始记录、③合理使用设备：1技术人员与操作者应熟悉设备的结构性能，精度和效率等特点，从而达到准确控制工艺参数的目的2多班制生产主要设备操作人员应办理交接手续，并有记录。3操作者对设备负有保管和维修责任。4严格遵守设备操作规程，有问题及时反映。
④设备的检查与维修：车间必须经常检查了解设备的状态，还要制定主要热处理设备维修计划对设备进行定期修理。
⑤自制设备与改造旧设备：制造设备时应尽量采用标准件，通用件，保证以最小的消耗，最低的成本，在较短时间内制造出来。
⑥做好计量工作：计量器具应经常处于技术规范所要求的使用状态，以便稳定热处理质量，还要定期对它们进行校验或标定。
⑦设备的闲置封存启封和报废。
10.分别简述光学显微镜、透射电镜和扫描电镜的成像原理?扫描电镜的特点是什么?
成像原理
光学显微镜：光学透镜—物镜和目镜以及光路系统获得显微组织放大图像的仪器。透射电镜：成像原理与光学显微镜基本相同，只是电子束代替可见光，用电磁透射镜代替光学透镜。扫描电镜：利用扫描线圈使经过聚焦的电子束在试样表面扫描，引起二次电子等各种信号发射，经过接受放大，在显像管的荧光屏上形成二次电子图像。扫描电镜的特点：①放大倍数在20万倍范围内连续调节。②分辨率高。③景深大，成像立体感强。④可提供多种电子图像，从而获得样品表面的形貌衬度，原子序数等衬度及成分分别等信息。
补充：
铸铁的常温组织有哪些？
钢的基体组织；石墨；磷共晶；碳化物。
铸造铝合金热处理的目的是什么？
消除內应力；偏析；稳定尺寸；改善合金中的粗大组织，提高性能。变形黄铜季节性开裂的原因？制定防止开裂的热处理工艺？
冷变形內应力是主要原因；去应力退火防止，一般250~300℃加热，保温2-4h。
变形铝合金为什么要淬火和时效？
淬火后得到过饱和的固溶体软化材料，以便冷加工。时效析出的弥散相具有强化
作用，
钢的C曲线在生产中有何实用价值？
用于制定热处理工艺；分析热处理后的组织及性能；估计淬透性和选择合适的淬火介质；计算临界冷却速度等。
表面处理具有什么特点？
使材料表明具有特殊的成分、结构和性能，对内部组织和性能影响不大；表面处理兼有装饰和防护功能；可以节省贵重金属等。
简述真空热处理的特点。
防止氧化、脱碳，可进行成品热处理。脱气、脱脂，表面光亮，防止氢脆，提高产品质量。淬火变形小、节省材料和加工工序，能耗少。无污染、无公害。但一次性投资大。
25．试述一般渗碳件的工艺路线
下料→锻造→正火→切削加工→防渗保护→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→精磨→成品26．提高
29．控制感应加热淬火零件质量的技术要求有哪些？表面硬度；硬化区域；硬化层深度；金相组织。
30．加速化学热处理的主要途径有哪些？
分段控制工艺；多元素复合共渗；高温扩散；采用加速扩散的新材料；化学或物理催渗等。
31．某精密轴承材料为GCr15 T8钢卡尺性能、又节能的两种热处理工艺？1）盐炉整体淬火，尺身局部回火。2）整体淬火回火，量爪高频淬火回火、时效。钢，为保证其高耐磨性、疲劳强度及尺寸的稳定性，在加工过程中需进行哪几道热处理工序？每道热处理工序的工艺目的是什么？
双细化处理、保护气氛加热淬火、冷处理、回火、稳定化处理。
双细化处理是细化晶粒，细化碳化物尺寸，获得细小针状马氏体组织，提高冲击韧度、耐磨性；保护气氛加热淬火是为了避免氧化和脱碳，获得高硬度；冷处理是使残留奥氏体转变为稳定马氏体组织；回火是获得回火马氏体组织和消除应力；稳定化处理是进一步消除残余应力，稳定组织，保证尺寸的稳定性。
32．常用的淬火方法有哪些？试说明选用淬火方法的原则。单介质淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火、延时淬火等。以减少淬火为变形，并得到马氏体组织为原则，同时还应该兼顾生产效率和经济成本。33．高速钢刀具深冷处理为什么能提高使用寿命？
残存的少量残余奥氏体中存在的位错、孪晶使其自身强化；冷处理时转变的马氏体中碳、合金含量高，强化基体；处理过程中析出的碳化物更细小，使高速钢的
抗回火性、塑韧性和耐磨性提高。
34．从哪些方面采取措施能够减少齿轮热处理的畸变?
选择合适的预备热处理；合理装炉、吊挂、均温；渗碳淬火后不清洗直接回火；加心轴淬火；采用微变形钢等。
35. 用T10A钢制造的冲裁凹模，淬火时存在什么不利因素？如何解决？P230
淬透性比较差、耐磨性低，容易变形开裂。可以用双介质淬火方法减少变形，或改用低合金工具钢油冷淬火。
21．与上贝氏体相比，为什么下贝氏体具有较高的强韧性？铁素体中过饱和的碳原子多，固溶强化好。铁素体中位错密度更高，具有较好的强化效果。碳化物颗粒细小，具有弥散强化效果。晶粒细小、分布没有方向性，韧性较好。
22．什么是奥氏体的稳定化？研究奥氏体稳定化的实际意义有哪些？
在淬火过程中，由于冷却速度慢、停留、变形，导致马氏体转变迟滞，残余奥氏体含量增加的现象。工程上利用奥氏体稳定化现象调整残余奥氏体含量减少淬火变形或改善零件的强韧性；采用稳定化处理，使剩余的残余奥氏体稳定化，以保证精密零件的尺寸稳定性。
23．40Cr钢汽车转向节是汽车的重要零件，毛坯硬度要求241～285HBS，成品表面硬度为52～63HRC，需进行哪两种热处理？
毛坯进行调质处理（2分）；成品进行感应加热淬火（2分）
24．改善低碳钢切削加工性能最好采用哪种工艺？为什么？正火。因为低碳钢本身含碳量低，退火以铁素体为主、组织又粗、珠光体少，所以硬度低，不适合切削。正火冷却速度快，得到的铁素体少，索氏体多，可以提高硬度。
25．氮化的主要目的、特点和应用范围是什么？
渗氮目的提高工件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳性能。与渗碳相比，温度低，变形小，渗层薄，硬度高，耐磨性好，疲劳强度高，并具有一定耐腐蚀性和热硬性。但周期长、成本高、渗层脆性大。主要用于交变载荷下要求耐磨、尺寸精度高的零件。27．高速钢有哪些预备热处理工艺？
普通退火；等温退火；循环退火；球化退火；调质处理
28. 简述滚动轴承的工况条件和技术要求。
在交变接触压应力及较大的摩擦力下工作，还有大气、润滑油的腐蚀。因此，要求高硬度、高耐磨性、高的接触疲劳强度、高韧性和良好的尺寸稳定性。有时还需要耐腐蚀、耐高温。
三、综合应用题（每题8分，共计40分）
(用钢笔或圆珠笔将答案直接写在试卷上)
31．以齿轮为例，如何根据工件的服役条件选择化学热处理方法？
对于齿面硬度要求45～55HRC的齿轮：
1）大模数冶金、矿山、机械齿轮应选用中碳合金钢进行火焰淬火或中频感应加热单齿淬火；2小模数机床齿轮可选中碳钢高频感应加热淬火。
对于齿面硬度要求58～62HRC，并承受较大载荷和冲击的汽车、拖拉机齿轮，选用渗碳钢进行渗碳、淬火、低温回火。
对于齿面硬度要求65～72HRC、冲击小、精度高的齿轮, 选用渗氮钢进行渗氮。
32. 分析机床主轴的性能要求。通常选用哪些材料和热处理方法?
受弯曲、扭转、冲击载荷，要求足够的刚度、强度、疲劳、耐磨性和尺寸精度。
1）大多数用中碳钢表面或局部表面淬火回火；
2）硬度要求高的采用渗氮；
3）大冲击的轴用低碳钢渗碳；
4）精度要求高的轴用低合金工具钢表面淬火。
33．为什么亚共析钢经正火后，可获得比退火高的强度与硬度?
正火比退火冷却速度快，硬度低的铁素体比较少；强度高的珠光体更细、而且含量也多；两种组织的晶粒也比较细，所以强度和硬度高。
34．冷作模具常用的材料有哪些？说明以下三种冷作模具的制造工艺路线：P227
碳素工具钢；合金工具钢；高速钢等。
1）一般成形冷作模具：锻造→球化退火→机械加工成形→淬火回火→钳修装配
2）成形磨削（凸模）及电加工（凹模）冷作模具：锻造→球化退火→机械粗加工→淬火回火→机械精加工→钳修装配
3）复杂冷作模具：锻造→球化退火→机械粗加工→调质→机械精加工→钳修装配
《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）
1/工件淬火时常出现的缺陷有表面缺陷、性能缺陷、组织缺陷、形状缺陷。 2退火的目的主要是降低硬度，便于切削加工：消除或改善钢在铸造、轧制、锻造和焊接过程中所造成的各种组织缺陷；细化晶粒，改善组织，为最终热处理做准备；还有为了消除应力，防止变形和开裂。 3正火的目的和退火基本相同，但正火后得到细片状珠光体组织，对低碳钢来说讲，正火组织易进行机械加工；能降低工件切削加工的表面粗糙度；正火还可以消除过共析钢中的渗碳体网。 4淬火的目的是把奥氏体化的钢件淬成马氏体，然后和不同回火温度相配合,获得所需的力学性能。 5 热应力是由于工件加热或冷却时，各部温度不同，使之热胀冷缩不同而产生的应力叫热应力。 减少变形与防止开裂的方法很多，但主要的是靠正确的选材、合理的结构设计、冷热加工工艺的密切配合以及正确的热处理制度来保证。 1将同一棒料上切割下来的4块45#试样，同时加热到850°，然后分别在水、油、炉和空气中冷却，说明：各是何种热处理工艺？各获得何种组织？排列一下硬度大小：答：（1）水冷：淬火 M（2）油冷：淬火 M+T （3）炉冷：退火 P+F（4）空冷：正火 S+F 硬度（1）>（2）>（4）>（3） 2.两个碳质量分数为 1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780°C和900°C，保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却至室温。试分析： （1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ （2）哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？ （3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ （4）哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多？ （5）你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？ 答：（1）900°C（2）900°C（3）900°C （4）780°C（5）780°C，综上所述此温度淬火后得到的均匀细小的M+颗粒状Cm+AR 的混合组织，使钢具有最大的硬度和耐磨性。 3.用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工。
绪论 引入: 材料金属材料 机械行业本课程得重要性 主要内容：金属材料得基本知识(晶格结构及变性） 金属得性能(力学及工艺性能） 金属学基础知识（铁碳相图、组织） 热处理(退火、正火、淬火、回火) 学习方法：三个主线 重要概念 ①掌握 基本理论 ②成分 组织性能用途热处理 ③理论联系实际 引入：内部结构决定金属性能 内部结构？ 第一章:金属得结构与结晶 §1-１金属得晶体结构 ★学习目得:了解金属得晶体结构 ★重点：有关金属结构得基本概念:晶面、晶向、晶体、晶格、单晶
体、晶体,金属晶格得三种常见类型. ★难点：金属得晶体缺陷及其对金属性能得影响. 一、晶体与非晶体 1、晶体:原子在空间呈规则排列得固体物质称为“晶体"。（晶体内得原子之所以在空间就是规则排列，主要就是由于各原子之间得相互吸引力与排斥力相平衡得结晶。） 规则几何形状 性能特点: 熔点一定 各向异性 2、非晶体：非晶体得原子则就是无规则、无次序得堆积在一起得(如普通玻璃、松香、树脂等）。 二、金属晶格得类型 1、晶格与晶胞 晶格：把点阵中得结点假象用一序列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格. 晶胞:构成晶格得最基本单元 2、晶面与晶向 晶面：点阵中得结点所构成得平面。 晶向：点阵中得结点所组成得直线 由于晶体中原子排列得规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。(阵点(结点）:把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间得几何点,称为阵点或结点。点阵：阵点(或结点）在空间得排列方式称
晶体。) 晶胞晶面晶向 3、金属晶格得类型就是指金属中原子排列得规律。 7个晶系 1４种类型 最常见:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格 (1)、体心立方晶格:(体心立方晶格得晶胞就是由八个原子构成得立方体,并且在立方体得体中心还有一个原子）。 属于这种晶格得金属有：铬Cr、钒Ｖ、钨Ｗ、钼Ｍｏ、及α—铁α-Fe 所含原子数 1/8×8+1=2（个) (2）、面心立方晶格：面心立方晶格得晶胞也就是由八个原子构成得立方体,但在立方体得每个面上还各有一个原子。 属于这种晶格得金属有：Al、Cu、Ｎi、Pb(γ-Fｅ）等 所含原子数1／８×8+6×1/２=4（个） （3）、密排六方晶格：由1２个原子构成得简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。 属于这种晶格得金属有铍（Be）、Ｍg、Zｎ、镉(Ｃd)等。 所含原子数 1/6×6×2+1／2×2+3=6(个） 三、单晶体与多晶体 金属就是由很多大小、外形与晶格排列方向均不相同得小晶体组成得,
金属材料与热处理习题及答案 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。( √) 2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。(×) 3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。( ×) 4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。( ×) 5、单晶体具有各向异性的特点。( √) 6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。( √) 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。( √) 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。( √) 10、非晶体具有各异性的特点。( ×) 11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。( √) 12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。( √) 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。( √)
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物质。( √) 15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。( √) 16、金属材料是金属及其合金的总称。( √) 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。( √) 18、金是属于面心立方晶格。( √) 19、银是属于面心立方晶格。( √) 20、铜是属于面心立方晶格。( √) 21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。( √) 22、晶粒间交接的地方称为晶界。( √) 23、晶界越多，金属材料的性能越好。( √) 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。 ( √) 25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。( √) 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。( √) 27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。( √) 28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。( √) 29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。( √) 30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。( √) 31、晶体有规则的几何图形。( √) 32、非晶体没有规则的几何图形。( √)
本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下： 一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题) 1. 将钢加热到临界温度以上或其它一定温度，保温一定时问，然后缓慢地冷却到室温，这一热处理工艺称为（）。 ??(D)?退火 2. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（）。 ??(A)?高淬透性钢 3. 贝氏体是钢经（）处理后获得的组织。 ??(A)?等温淬火 4. 钢的回火处理是在（）。 ??(C)?淬火后进行 5. 零件渗碳后，一般需经过（）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。 ??(A)?低温回火 6. 钢经表面淬火后，将获得（）。 ??(D)?一定深度的马氏体 7. 淬硬性好的钢必须具备（）。 ??(B)?高的含碳量 8. 完全退火主要适用于（）。 ??(A)?亚共析钢 9. （）主要用于各种弹簧淬火后的处理。 ??(B)?中温回火
10. T10在锻后缓冷，随即又采用正火处理的目的是（）。 ??(B)?碎化网状的二次渗碳体，为球化退火作组织准备 11. 扩散退火的主要目的是（）。 ??(A)?消除和改善晶内偏析 12. 若合金元素能使过冷奥氏体冷却C曲线右移，钢的淬透性将（）。 ??(B)?提高 13. 机械制造中，T10钢常用来制造（）。 ??(B)?刀具 14. 合金渗碳钢中的（）合金元素可起到细化晶粒的作用。 ??(B)?Ti 15. （）热轧空冷即可使用。 ??(D)?低合金高强度钢 二、判断题(判断正误，共10道小题) 16.?珠光体是由铁素体和渗碳体组成的。（） 正确答案：说法正确 17.?亚共析钢室温下的平衡组织是铁素体和珠光体。（） 正确答案：说法正确 18.?亚共析钢室温下的平衡组织是铁素体和珠光体。（） 正确答案：说法正确 19.?过共析钢室温下的平衡组织是奥氏体和一次渗碳体。（） 正确答案：说法错误 20.?白口铸铁很硬但几乎无塑性。（） 正确答案：说法正确 21.?室温平衡状态的铁碳二元合金都是由F、Fe3C 两个基本相组成，含碳量不同，只是这两个相的数量、形态和分布不同而已。（）
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1章金属的结构与结晶 一、填空： 1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。一般固态金属都属于。 2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。 3、常见的金属晶格类型有、和三种。铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。 4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和 等。晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。 5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。 6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。 7、与之差称为过冷度。过冷度的大小与有关， 越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。 8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。 9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。 10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为
同素异构转变。 二、判断： 1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。（） 2、非晶体具有各向同性的特点。（） 3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。（） 4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。（） 5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。（） 6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。（） 7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。（） 8、单晶体具有各向异性的特点。（） 9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。（） 10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（） 11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。（） 三、选择 1、α—Fe是具有（）晶格的铁。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为 （）晶格。A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。
第六章金属材料及热 处理
第六章答案 1．用 45 钢制造机床齿轮，其工艺路线为：锻造—正火—粗加工一调 质一精加工—高频感应加热表面淬火一低温回火—磨加工。说明各热处理 工序的目的及使用状态下的组织。 答：锻造后的 45 钢硬度较高，不利于切削加工，正火后将其硬度控制 在 160-230HBS 范围内，提高切削加工性能。组织状态是索氏体。粗加工后， 调质处理整个提高了 45 钢强度、硬度、塑性和韧性，组织状态是回火索氏 体。高频感应加热表面淬火是要提高 45 钢表面硬度的同时，保持心部良好 的塑性和韧性。低温回火的组织状态是回火马氏体，回火马氏体既保持了 45 钢的高硬度、高强度和良好的耐磨性，又适当提高了韧性。2．常用的合金元素有哪些？其中非碳化物形成元素有一一一：碳化物 形成元素有一一一；扩大 A 区元素有——；缩小 A 区元素在一一。
答：常用的合金元素有：锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛、镍、硅、 铝、钴、镍、氮等。其中非碳化物形成元素有：镍、硅、铝、钴等；化物 形成元素有：锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等；扩大 A 区元素有：镍、 锰、碳、氮等；小 A 区元素有：铬、铝、硅、钨等。 3．用 W18Cr4V 钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热 加工工序的目的，使用状态下的显微组织是什么？为什么淬火温度高达 1280℃？淬火后为什么要经过三次 560℃回火？能否用一次长时间回火代 替？ 答：工艺路线: 锻造十球化退火→切削加工→淬火+多次 560℃回火→喷砂→磨削加工→成品 热处理工艺： 球化退火:高速钢在锻后进行球化退火，以降低硬度，消除锻造应力， 便于切削加工，并为淬火做好组织准备。球化退火后的组织为球状珠光体。
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。
金属材料热处理考试试题答案 一.填空：（每空2分） 1. 对金属材料进行热处理主要源于提高其综合机械性能，符合材料在设计和制备过程中所遵 循的“成分－组织－性能”的原则。 2. 加工硬化是指金属材料随着塑性变形程度的增加，强度、硬度升高；塑性、韧性下降的现 象。加工硬化（冷变形）是热处理不能强化的金属材料的主要强化方法。 3. 钢铁材料热处理是通过加热、保温和冷却方式借以改变合金的组织与性能的一种工艺方法， 其基本内容包括热处理原理及热处理工艺两大方面。 4. 淬火保温时间主要根据钢的成分特点、加热介质和零件尺寸来确定。碳量越高，含合金元 素越多，导热性越差，则保温时间就越长，零件尺寸越大，保温时间越长； 5. 通常的淬火方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。 6. 目的：淬火钢件经回火可以减少或消除淬火应力，稳定组织，提高钢的塑性和韧性，从而使 钢的强度、硬度和塑性、韧性得到适当配合，以满足不同工件的性能要求 7. 低温回火的目的是降低应力和脆性，获得回火马氏体组织，使钢具有高的硬度、强度和耐 磨性。 8、热处理可分为：退火、正火、淬火、回火和表面热处理。 二．选择题： 二、选择题（每小题 1 分，计10分） 1、铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为（ B ）。 A：变质处理 B：石墨化 C：球化处理 2、灰铸铁中，碳以（ A ）形式存在。 A：片状石墨 B：球状石墨 C：渗碳体 3、铝属于（ A ）金属材料。 A：轻金属 B：重金属材料 C：软金属 4、黄铜是指（ A ）为主的合金。 A：铜和锌 B：铜和镍 C：铜和锡 5、正火与退火相比，正火后的组织硬度、强度较退火（ A ） A：高 B：低 C：相同 6、淬火加高温回火的热处理工艺称为（ A ） A：调质处理 B：变质处理 C：热处理 7、一般来说，铁碳合金中的含碳量越高，则硬度（ A ）。 A：越高 B：越低 C：不变 8、金属的韧性通常随加载的速度提高而（ B ）。 A：增大 B：减小 C：不变 9、晶体具有（ B ）性能。 A：各向同性 B：各向异性 10、完全退火应该把亚共析钢加热到完全（ A ）组织。 A：奥氏体组织 B：珠光体组织 C：铁素体组织
金属材料与热处理试题 及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
金属材料与热处理 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形核_____、___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_冷作模具钢_、__热作模具钢__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_基体的组织_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 ） A 铁总是存在加工硬化，而铜没有 B 铜有加工硬化现象，而铁没有 C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有? D 铁和铜的再结晶温度不同 α-是具有（ A ）晶格的铁。 2、Fe A 体心立方 B 面心立方 C密排六方 D 无规则几何形状 3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色（D ） A 马口铁 B 白口铸铁 C 麻口铸铁 D灰铸铁 4、用于制造渗碳零件的钢称为（C ）。 A 结构钢 B 合金钢 C 渗碳钢 D 工具钢 5、合金发生固溶强化的主要原因（ C ）。 A晶格类型发生了变化 B 晶粒细化 C 晶格发生畸形 D 晶界面积发生变化 6、调质处理就是（ A ）的热处理。 A 淬火+高温火 B 淬火+中温回火 C 淬火+低温回火 D 淬火+低温退火 7、零件渗碳后，一般需经过（A ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。 A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+高温回火
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 ）
《金属材料与热处理》课程教学大纲 一、课程性质、目的和任务 属材料与热处理是一门技术基础课。其要紧内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。 二、教学差不多要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的差不多知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列差不多要求： (1)了解金属学的差不多知识。 (2)掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 (3)了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 (4)了解热处理的一般原理及其工艺。 (5)了解热处理工艺在实际生产中的应用。 三、教学内容及要求 绪论 教学要求： 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的差不多内容。 教学内容： 1、学习金属材料与热处理的目的 2、金属材料与热处理的差不多内容 3、金属材料与热处理的进展史
4、金属材料在工农业生产中的应用 教学建议： 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的进展前景。 第一章金属的性能 教学要求： 1、掌握金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳等概念及各力学性能的衡量指标。 2、了解金属的工艺性能。 教学内容： §1—1 金属的力学性能 一、强度 二、塑性 三、硬度 四、冲击韧性 五、疲劳强度 §1-2金属的工艺性能 一、铸造性能 二、锻造性能 三、焊接性能 四、切削加工性能
第二章金属的结构与结晶 教学要求： 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学内容： §2-1 金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 §2—2纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的阻碍 ＊四、金属晶体结构的缺陷 §2—3 金属的同素异构转变 教学建议： 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。 ＊第三章金属的塑性变形与再结晶 教学要求： 1、了解金属塑性变形的差不多原理。
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
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：
《金属材料与热处理》课程标准 一、课程性质、定位与设计思路 （一）课程性质 本课程是机械制造及自动化专业高职学生的一门必修专业基础课，讲授金属材料与热处理相关理论知识的专业课。主要内容包括：金属材料的分类，金属材料的结构，金属材料的性能测试，铁碳合金组织，金属材料的常规热处理，金属材料的表面热处理，金属材料的工程选用等。使学生初步认识材料的性能、了解晶体结构、掌握铁碳合金相图、掌握常用材料的牌号及其用途，并能够合理选择热处理方法。 （二）课程定位 通过本课程的学习，学生具有处理简单的金属材料与热处理力学性能测试和硬度性能测试的能力，具有分析金属的晶体结构、二元合金相图和铁碳合金相图的基本能力，具有初步的钢热处理知识，并应用钢热处理知识完成钢的热处理能力，具有鉴别金属材料与的能力，具有选择热处理方式的能力，具有选择机械工程常用材料的能力。同时通过对典型机械材料的分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。 （三）课程设计思路
本课程是根据高职教育机械设计及制造专业人才培养目标，通过素质教育、金属材料与热处理知识提升、技能操作以及策略的制定与应用，充分体现素质、知识、能力“三位一体”的要求。本课程应用项目任务驱动和项目问题引入来激发学生的学习动机和兴趣，遵循以“校企合作，工学结合”的教学理念设计课程。 1.主要结构 课程教学内容根据高职学生对金属材料理论知识和应用能力的要求，精简学科理论知识，突出理论与实际的“前因后果”关系，按照“感性认识→理性认识→综合利用”对教学内容进行序化，使学生由浅入深，从具备金属材料的基本概念和初步鉴别能力，到掌握金属材料的本质和具备显微鉴别能力，再到具备金属材料及热处理的工程应用能力。 2.课程设计理念 （1）贴近生产岗位。本标准以企业需求为基本依据，加强实践性教学，以满足企业岗位对高技能人才的需求作为课程教学的出发点，使本书内容与相关岗位对从业人员的要求 相衔接。 （2）借鉴国内外先进职业教育教学模式，突出项目教学。 （3）工学结合。培养理论联系实际，学以致用，在“做中学”的优良学风。突出实践，立足于实际运用。 （4）充分应用多媒体教学的优势，很多的知识以图、表、视频、动画等方式进行展现。 （5）实施项目教学，项目制作课题的考评标准具体明确，直观实用，可操作性强。 （6）突出高职教育特点，重视实践教学环节，培养学生的创新能力和实践能力。 （四）本课程对应的职业岗位标准 本课程的学习内容，与机械加工类的职业岗位的要求是相符的，如：中高级
金属材料与热处理 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形核_____、___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_冷作模具钢_、__热作模具钢__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_基体的组织_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 ） A 铁总是存在加工硬化，而铜没有 B 铜有加工硬化现象，而铁没有 C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有 D 铁和铜的再结晶温度不同 α-是具有（ A ）晶格的铁。 2、Fe A 体心立方 B 面心立方 C密排六方 D 无规则几何形状
金属学及热处理试题 1 A、Ms B、Mr C、A 1 2、确定碳钢淬火加热温度的主要依据是（）。 A、C曲线 B、铁碳相图 C、钢的Ms线 3、淬火介质的冷却速度必须（）临界冷却速度。 A、大于 B、小于 C、等于 4、T12钢的淬火加热温度为（）。 A、Ac cm +30-50°C B、Ac 3 +30-50°C C、Ac 1 +30-50°C 5、钢的淬透性主要取决于钢的（）。 A、含硫量 B、临界冷却速度 C、含碳量 D、含硅量 6、钢的热硬性是指钢在高温下保持（ ）的能力。 A、高抗氧化性 B、高强度 C、高硬度和高耐磨性 7、钢的淬硬性主要取决于钢的（）。 A、含硫量 B、含锰量 C、含碳量 D、含硅量 8、一般来说，碳素钢淬火应选择（）作为冷却介质。 A、矿物油 B、20°C自来水 C、20°C的10%食盐水溶液 9、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力，称为( ). A、淬硬性 B、淬透性 C、耐磨性 10、钢的回火处理在（）后进行。 A、正火 B、退火 C、淬火 11、调质处理就是（）的热处理。 A、淬火+低温回火 B、淬火+中温回火 C、淬火+高温回火 12、化学热处理与其热处理方法的主要区别是（）。 A、加热温度 B、组织变化 C、改变表面化学成分 13、零件渗碳后一般须经（）处理，才能使表面硬而耐磨。 A、淬火+低温回火 B、正火 C、调质 14、用15钢制造的齿轮，要求齿轮表面硬度高而心部具有良好的韧性，应采用 （）热处理 A、淬火+低温回火 B、表面淬火+低温回火 C、渗碳+淬火+低温回火 15、用65Mn钢做弹簧，淬火后应进行（）； A、低温回火 B、中温回火 C、高温回火 1 2、（）珠光体向奥氏体的转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的。 3、（）珠光体、索氏体、托氏体都是片层状的铁素体和渗碳体的混合物， 所以它们的力学性能相同。 4、（）钢在实际加热条件下的临界点分别用Ar 1、Ar 3 、Ar cm 表示。 5、（）在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。 6、（）钢渗碳后无需淬火即有很高的硬度和耐磨性。 7、（）由于正火较退火冷却速度快，过冷度大，转变温度较低， 获得组织细，因此同一种钢，正火要比退火的强度和硬度高。 8、（）含碳量低于0 、 25%的碳钢，可用正火代替退火，以改善切削加工性能。 9、（）钢的含碳量越高，选择淬火加热温度也越高。 10、（）表面淬火的零件常用低碳结构钢制造，经淬火表面获得高硬度。 11、（）淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。 12、（）完全退火不适用于高碳钢。 13、（）淬火钢在回火时，其基本趋势是随着回火温度的升高，钢的强度、 硬度下降，而塑性、韧性提高。 14、（）钢回火的加热温度在A 1 以下，回火过程中无组织变化。 15、（）感应加热表面淬火，淬硬层深度取决于电流频率：频率 越低，淬硬层越低，淬硬层越浅；反之，频率越高，淬硬层越深。三填空 1、钢的热处理是通过钢在固态下的_________、_________和_________三个阶段，使其获得所需组织结构与性能的一种工艺。 2、根据钢含碳量的不同，分为低碳钢含碳量 <_________、中碳钢及高碳钢含碳量 >_________三类。 3、根据铸铁中碳存在的形态，铸铁可分为_____________、_____________、
《金属材料与热处理》课程标准 （一）课程的性质 本课程是中职教学课程中一门与生产实践联系比较密切的课程，是机械专业学生学习各专业工艺学与生产实习课的基础。通过这门课程的学习不仅可以帮助学生掌握常用钢材料的成分、组织、性能及热处理工艺间的相互关系，同时可以培养学生正确选择和合理使用材料、制定和掌握热处理工艺规范等多方面的能力。（小四号楷体，下同） （二）课程教学目标和基本要求 知识目标： （1）具有本专业必需的文化基础知识、工程技术必需的基础理论知识； （2）掌握使用计算机从事本专业工作的知识； （3）具有从事本专业所必备的英语知识； （4）掌握金属材料的冷热加工、材料分析和检测以及金属材料普通热处理、表面处理等生产工艺的基本知识； （5）掌握热处理设备的使用与保养的专门知识。 能力目标： （1）具备较强的自学能力； （2）具备使用计算机从事本专业工作的能力； （3）具备对金属材料进行合理冷热加工、正确选择、合理使用金属材料以及质量控制与实验分析的初步能力，具有熟练进行相关零件的热处理 及表面处理操作的能力； （4）具备使用和保养热处理设备的能力； （5）初步具备热处理、表面处理类产品生产管理、质量管理、市场营销的能力。 综合素质： （1）思想道德素质：具有正确的人生观、价值观和良好的职业操守； （2）文化素质：文化基础知识扎实，具有良好的文化素养和人文素质； （3）身心素质：具有健康的体魄和心理状态； （4）业务素质：具有本专业基础理论和应用实践的能力，具有继续学习和再提高的能力，具有开拓意识和创新精神。 （三）课程的重点和难点 本课程的讲授为一个学期，分为《金属的性能》、《金属学的基础知识》、《钢的热处理》和《常用金属材料》四部分。本课程重点是金属学的基础知识；掌握好这部分的基础知识可以起到承前启后、画龙点睛的作用；难点是铁碳合金相图的识读与应用。