金属与热处理试题及答案

金属与热处理试题及答案(总35页)

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--内页可以根据需求调整合适字体及大小-- 一、填空题（每空1分，共20分）

1.机械设计时常用 抗拉强度 和 屈服强度 两种强度指标。

2.若退火亚共析钢试样中先共析铁素体占％，珠光体％，则此钢的含碳量为约％。

3.屈强比是 屈服强度 与 ，抗拉强度 之比。

4.一般工程结构用金属是 多晶体，在各个方向上的性能 相同，这就是实际金属的各向同性现象。

5.实际金属存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种缺陷。实际晶体的强度比理想晶体的强度低（高，低）得多。

6.根据组成合金的各组元之间的相互作用不同，合金的结构可分为两大类：

固溶体和金属化合物。固溶体的晶格结构同溶剂，其强度硬度比纯金属的高。

7.共析钢加热至Ac1时将发生 珠光体向奥氏体的转变，其形成过程包括四个阶段。

8.把两个45钢的退火态小试样分别加热到Ac1～Ac3之间和Ac3以上温度水冷淬火，所得到的组织前者为 马氏体+铁素体+残余奥氏体 ，后者为 马氏体＋残余奥氏体 。

二、判断改错题（对打√，错打“×”并改错，每小题1分，共10分）

（ ）1.随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。(×，片状马氏体增多，板条马氏体减少)

（ ）2.回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。(×，组织形态和性能也不同)

（ ）3.退火工件常用HRC标出其硬度，淬火工件常用HBS标出其硬度。(×，退火工件硬度用HBS标出，淬火工件硬度用HRC标出；)

（ √）4.马氏体是碳在α－Fe中所形成的过饱和固溶体；当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生膨胀。；

（ ）5.表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。(5.×，表面淬火只能改变工件表面的组织与性能。)

（ √）6.化学热处理既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。

（ √ ）7.高碳钢淬火时，将获得高硬度的马氏体，但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下，故钢淬火后的组织中保留有少量的残余奥氏体。

（×）8.为了消除加工硬化便于进一步加工，常对冷加工后的金属进行完全退火。（进行再结晶退火）

（ ）9.片状珠光体的机械性能主要决定于珠光体的含碳量。×，取决于珠光体的片间距；

（ ）10.由于钢回火的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。×，尽管钢回火的加热温度在A1以下，但是淬火钢在回火时仍有组织变化。

三、选择题（每小题1分，共10分）

1.钢在淬火后所得的组织是（ A ）

A.淬火马氏体 B.回火索氏体 C.回火屈氏体 D.索氏体

2.在淬火钢中，当含碳量增加到％以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢，这是因为（ A ）

A. 随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多 B. 随含碳量的增加，片状马氏体的量增多

C. 随含碳量的增加，淬火内应力增大 D. 随含碳量的增加，非马氏体的量减少

3.若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性（ B ）

A.提高 B.降低 C.不改变 D.对小试样堤高，对大试样则降低

4.下列钢铁材料中切削性能较好的是（ B ）

A.工业纯铁 钢 C.白口铸铁 钢 5.钢锭中的疏松可以能过下面哪种方法改善（ B ）

A.完全退火 B.足够变形量的锻轧 C.扩散退火 D.正火

6.正火T8钢与完全退火T8钢相比（ B ）

A.前者珠光体更细密，故强度要低些 B. 前者珠光体更细密，故强度要高些

C.前者珠光体更粗大，故强度要低些 D. 前者珠光体更粗大，故强度要高些

7.退火亚共析钢，随含碳量的增加（ B ）

、σb值减小，δ、aK值增加 B. HBS、σb值增加，δ、aK值减小

C. HBS、σb值增加，δ、aK值增加 D. HBS、σb值减小，δ、aK值减小

8.碳含量为Wc＝％的铁碳合金具有良好的（ D ）

A. 可锻性 B. 切削加工性能 C. 可焊性 D. 铸造性能

9.建筑用钢筋宜选用（ C ）

A. 高碳钢 B.中碳钢 C. 低碳钢 D.工具钢

10.下述退火态钢中强度最高的是（ D ）

钢 钢 钢 钢

四、简答题（30分）

1. 某厂仓库有20钢、45钢、T12钢和白口铸铁，大小和形状都一样，根据所学知识，可用哪些简单方法把它们迅速区分开？请说明理由。（5分）

答：方法一：硬度测试。硬度值大小顺序是：白口铸铁>T12钢>45钢>20钢。

因为铁碳合金的硬度随含碳量的增加而升高；四种铁碳合金的含碳量是：白口铸铁（大于%C） > T12钢（%C）>45钢（%）>20钢（%C）。

方法二：分别制备四种材料的金相试样，在金相显微镜上进行显微组织观察。

亚共析钢组织为（F＋P），且亚共析钢中随含碳量增加铁素体减少，珠光体增多；过共析钢组织为（P＋Fe3CⅡ），且当Wc>％时，Fe3CⅡ沿晶界呈网状分布；白口铸铁的组织中有莱氏体。所以，组织为（F＋P）而铁素体少的为20钢、珠光体多的为45钢；组织中有Fe3CⅡ沿晶界呈网状分布的T12钢，有莱氏体组织存在的是白口铸铁。 2． 60钢经正常淬火后得到什么组织经退火后得到什么组织60钢淬火后分别在200℃、400℃、600℃回火又得到什么组织？（5分）

答：60钢淬火后组织为马氏体；（1分） 退火组织为珠光体＋铁素体；（1分）

200℃回火后组织为回火马氏体；（1分） 400℃回火后为回火屈氏体；（1分）

600℃回火后为回火索氏体。（1分）

3. 简述铸铁不同阶段石墨化程度与其最终组织的关系。（10分）

4. 指出下列牌号材料的类别和成分（或数字含义）（10分）

牌号 类别 成分或数字含义

Q235A

Q345

20Cr

HT200

T10A

W6Mo5Cr4V2

GCr15SiMn

5CrMnMo

Cr12MoV

1Cr18Ni9Ti

牌号 类别 成分或数字含义

Q235A A级碳素结构钢 235表示钢的屈服点值为235MPa

Q345 低合金高强度结构钢 345表示钢的屈服点值为345MPa

20Cr 渗碳钢 Wc＝％，Cr < %

HT200 灰铸铁 200表示灰铸铁抗拉强度为200

MPa

T10A 高级优质碳素工具钢 Wc＝％

W6Mo5Cr4V2 高速钢 W=6%, Mo＝5％, Cr=4%, V=2%

GCr15SiMn 滚动轴承钢 Cr=%, Si、Mn<％,

5CrMnMo 热作模具钢 Wc=%, Cr、Mn、Mo<%

Cr12MoV 冷作模具钢 Wc>%, Cr=12%, Mo、V<% 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢 Wc=%,Cr=18%, Ni=8%,Ti<%

五、综合分析题（10分）

用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到1000℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。

答：冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。在1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。

六、铁碳相图（20分）

1．默画出铁碳相图，并标注出共晶和共析成分点，以及A1、A3线和Acm线的位置；

2．40钢、60钢、T12钢的室温平衡组织是什么它们从高温液态平衡冷却到室温要经过哪些转变

3．画出纯铁、40钢、T12钢的室温平衡组织，并标注其中的组织。

工程材料 试题及答案

一、判断题

1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。 （×）

2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。（×）

3、铸铁是含碳量小于%的铁碳合金。（×）

4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。（×）

5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。（√）

6、一个合金的室温组织为α+β11 +（α+β），则它由三相组成。 （×）

7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（√）

8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。（√）

9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。 （×）

10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。 （√）

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）

名称 候选材料 选用材料 热处理方法 最终组织

三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为： 下料 锻造 正火

机加工 调质 机加工（精）

轴颈表面淬火 低温回火 磨加工

指出：1、主轴应用的材料：45钢

2、正火的目的和大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷

3、调质目的和大致热处理工艺 强度硬度塑性韧性达到良好配合 淬火＋高温回火

4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度

5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回 机床床身 T10A, KTZ450-06,

HT200 HT200 时效 P＋F＋G片

汽车后桥齿轮 40Cr, 20CrMnTi,

60Si2Mn 20CrMnTi 渗碳＋淬火＋低温回火 表面Cm＋M＋A’

心部 F＋M

滚动轴承 GCr15, Cr12,

QT600-2 GCr15 球化退火＋淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’

锉刀 9SiCr, T12,

W18Cr4V T12 球化退火＋淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’

汽车板簧 45, 60Si2Mn, T10 60Si2Mn 淬火＋中温回火 T回

钻头 W18Cr4V，65Mn,

20 W18Cr4V 淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’

桥梁 1Cr13, 16Mn,

Q195 16Mn, 不热处理 F＋P

滑动轴承 H70, ZSnSb11Cu6,

T8 ZSnSb11Cu6 不热处理 a+SnSb

耐酸容器 Q235,

1Cr18Ni9Ti,

ZGMn13 1Cr18Ni9Ti 固溶处理 A

发动机曲轴 QT600-3, 45,

ZL101 QT600-3 等温淬火＋高温回火 S回＋G球