金属热处理原理与工艺习题及解答
1. 给出简化后的Fe-Fe3C相图，并标出各个区间的相的组成，根据Fe-Fe3C相图，回答下列现象的原因。
Fe C% FesC
（1）含碳量1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高。
含碳量1%的铁碳合金（过共析）与含碳量0.5%的铁碳合金（亚共析）硬度对比实际上是解释渗碳体和铁素体之间的的硬度区别。
（2）一般要把刚才加热到1000~1250 ° C高温下进行热轧加工。
奥氏体的塑性好
（3）靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好。
对铸造性来说，铸铁的流动性比钢好，易于铸造，特别是靠近共晶成分的铸铁，其结晶温度低，流动性也好，结晶温度范围小，更具有良好的铸造性能。
某度给的超长答案：
（1）含碳量1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金硬度高
答：因为铁碳合金是由比较软的相铁素体和比较硬的相渗碳体两相组成, 渗碳体是铁与碳的
化合物，含碳量越咼，碳化物越多，硬度就越咼，所以含碳量咼的铁碳合金硬度咼。
（2）一般要把钢材加热到1000~1250 ° C,在高温下进行锻轧加工。
答：铁碳合金中有3种独立的组织，铁素体、奥氏体和渗碳体（珠光体是由铁素体和共析渗碳体构成，莱氏体是由奥氏体和共晶渗碳体构成，都不是独立组织），其中，奥氏体是面心立方结构晶格，而面心立方结构滑移系最多，塑性最好，最容易塑性变形，而锻轧加工就是对钢材进行塑性变形的工艺，但是奥氏体一般室温下不存在，所以，为了得到奥氏体，必须把钢材加热到奥氏体状态，才容易进行塑性变形。此外，如果只加热到奥氏体状态，在锻造或轧制过程中，温度会下降，故应该加热到温度比较高的奥氏体状态，所谓乘热打铁就是如此。
（3）接近共晶成分的铁碳合金的铸造性良好。
答：所有成分的铁碳合金熔点最低的就是共晶成分，当把铁碳合金加热到一定温度，比如1200度, 其他成分的合金还没有熔化，而只有接近共晶成分（熔点1148度）的合金成为液体，故适合铸造。
2. 金属加热过程中常见的缺陷有哪些？该采取什么措施予以防止？
缺陷一：过热现象。热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下降。
校正过热（此处参考教科书71页）
缺陷二：过烧现象。消除过热的方法（此处参考教科书72页）
缺陷三：脱碳和氧化。为了防止氧化和减少脱碳的措施有：1）降低氧在炉气中的分压。2）工件表面涂敷防氧化涂层。3）快速加热。
缺陷四；氢脆现象。出现氢脆的工件通过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆，采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。
3. 分析时效铜合金具有高强度和高导电性的原因。
时效即固溶处理后冷却，高强度原因的用时效硬化，析出强化相解释；高导电性用时效处理中脱溶沉淀对电子散射作用解释
4. 提高钢的强度有哪些措施？提高钢的韧性有哪些措施? 提高钢的强度参考教科书第5 页四种强化机制；提高钢的韧性有细化晶粒、细化碳化物、提高钢的回火稳定性、改善基体（铁素体）的韧性（如加Ni ）、消除回火脆性试（如
加Mo ）。
5. 分析过共析碳钢奥氏体的形成过程，并讨论为什么奥氏体全部形成后还含有部分渗碳体未溶解？亚共析钢与过共析钢的奥氏体形成过程与共析钢有何区别？
1. 在奥氏体晶核长大过程中，由于渗碳体溶解提供的碳原子远多于同体积铁素体转变为奥氏体的需要，所以铁
素体比渗碳体先消失，而在奥氏体全部形成之后，还残存一定量的未溶渗碳体。他们只能在随后的保温过程中逐渐溶入奥氏体中，直至完全消失。
2.亚共析钢在形成奥氏体时会先析出先析出铁素体，使剩余部分含碳量相对提高以此达到共析水平；过共析钢在
形成奥氏体时会先析出先析出渗碳体，使剩余部分含碳量相对降低以此达到共析水平。
6. 试分析影响奥氏体形成速度的因素。
奥氏体形成是形核和长大的过程，是通过原子扩散而实现的。因此凡是影响形核，长大和原子扩散的因素，都将影响奥氏体的形成速度，其中最主要的是加热条件、原始组织和钢的化学成分。
7. 试分析钢在连续加热对奥式体形成的特点。
1）随加热温度提高，转变温度升高；2）随加热速率提高，完成转变所需要的时间变短。
8. 何谓奥式体的起始晶粒度，影响起始晶粒度的主要因素是什么？
（此处参考教科书66 页，吐槽：为什么不是666 页？）
9. 何谓奥氏体的本质晶粒度和实际晶粒度？本质晶粒度对钢的热处理有什么实际意义？本质晶粒度由什么因素决定？
（此处参考教科书67 页）
10. 何谓奥式体的实际晶粒度？它与什么因素有关？本质晶粒度钢总是获得较小的实际晶粒吗？
（此处参考教科书67 页，吐槽：上题不是问过了吗？）
11. 试述细化奥式体晶粒的主要方法。
（此处参考教科书68,69,70 页）
12. 试述奥氏体晶粒的长大的过程及影响因素奥氏体长大的过程有四步：形核，长大，未溶渗碳体的溶解，奥氏体成分均匀化。影响因素参考第5 题。
13. 分析共析碳钢的TTT 图，回答以下问题：
（1）最短孕育期是多少？最短孕育期对应的温度是多少？根据形核率与长大速率说明出现鼻尖的原因。
（2）过冷奥氏体在不同温度等温能得到哪三种类型的组织？它们的硬度范围是多少？
（3）画出0~700 °C 充分等温，硬度与温度的关系，说明硬度随等温温度降低而变化的规律并进行简要解释。
（4）用T8 钢加工成5、10 、15 、20mm 的试样，经过奥氏体化后在水中进行冷却，得到的组织和硬度相同吗？为什么？
1）共析钢C曲线鼻子大约在550 ° C。因为体积自由能差△ Gv是相变驱动力，须有过冷度晶核才能形核与长大。这就是出现鼻尖的原因。2）珠光体，贝氏体，马氏体。硬度范围自行解决。（吐槽：这也考？）。3）图略；硬度随温度的降低而增加。简要解释：珠光体的片间距减小，相界面增多，对位错运动阻碍增大，故硬度提高。；下贝氏体的铁素体内含有过饱和的碳，其固溶量比上贝氏体高，并随着温度降低而增大。（固溶强化）。
随温度降低，马氏体增多，因其是碳的过饱和固溶体，具有高强高硬的特点，所以随着其含量增多，硬度增大。4）得到的组织不同，因为试样心部和表面的冷却速度不同。
14. 在T8、GCr15、40CrNiMo和6Cr2Ni3四种钢中，按淬透性由低到高进行排序。在连续冷却条件下。上述四种钢中哪一种钢是有可能得到贝氏体？
淬透性排序：T8 v GCr15 v 40CrNiMo v 6Cr2Ni3
根据淬透性排序和6Cr2Ni3 的TTT 图珠光体转变区和贝氏体转变区是分离的，6Cr2Ni3 最有可能
得到贝氏体。
15. 在40 、40Cr 和40CrNiMo 三种钢中，按淬透性由低到高进行排序，如果用40Cr 制造某零件，经过淬火后表面和心部的硬度完全相同（都是马氏体组织），用40 代替40Cr 有没有可能？用40CrNiMo 代替40Cr 有什么问题？
40 v 40Cr v 40CrNiMo ;有可能；心部组织和表面组织不同造成心部硬度和韧性与表面有差别
16. 何谓珠光体的片间距，影响珠光体片间距的因素有哪些？并分析片间距对珠光体力学性能的影响。片间距：珠光
体团中相邻的两片渗碳体（或铁素体）之间的距离称为珠光体的片间距。影响因素主要取决于珠光体的形成温度。
随着冷却速度的加快，过冷度不断增大，珠光体的形成温度降低，转变所得的珠光体片间距也越小。
对力学性能的影响：1.韧性：当片间距大于150nm 时，钢的塑性基本不变；当片间距小于150nm 时，随片间距减小，钢的塑性显著增加。这是由于渗碳体片很薄时，更易发生塑性变形；此外珠光体中层片状渗碳体是不连续的，并未完全被渗碳体片隔离，因此塑性提高。2. 强度，硬度：由于片间距减小，相界面增多，对位错运动的阻碍增大，故强度、硬度提高。
17. 珠光体型组织可分为哪几种？它们之间的组织和性能有什么区别？珠光体，索氏体，屈氏体；它们之间的组织没
有差别，仅仅是片间距的大小不同而已；它们之间性能的区别，由于片间距的大小不同的影响。（此处参考上一题）
18. 以Fe3C 为领先相说明片状珠光体的形成过程，并说明奥式体向珠光体转变过程中碳的扩散规律。若渗碳体为领
先相，在奥氏体晶界上形成稳定的晶核后，就会依靠附近的奥氏体不断供应碳原子不断向纵深和横向长大，形成一小片渗碳体。这样就为铁素体形核创造了有利条件。就在渗碳体片的两侧形成铁素体片，，随渗碳体一起长大。铁素体的长大又促进渗碳体的形核，如此不断进行，铁素体和渗碳体交替形核，形成珠光体团。当各个珠光体团相遇时，奥氏体分解完全。
碳扩散规律：当珠光体刚刚出现时，此时的奥氏体中碳浓度分布不均，即与铁素体相接的奥氏体的碳浓度较高，与渗碳体相接的奥氏体的碳浓度较低，从而引起了碳的扩散。扩散的结果破坏了该温度下奥氏体中碳浓度的平衡。为了恢复平衡，铁素体界面附近的奥氏体中将析出铁素体，而渗碳体界面附
近的奥氏体中必须析出渗碳体。（此处参考教科书100 ，101 页）
19. 试述粒状珠光体的形成过程（包括渗碳体的球化机理和片状渗碳体的断裂过程）。
（此处参考教科书101 ，102 页，我认为考的可能性很小）
20. 试分析片状珠光体与粒状珠光体的形成条件。
提高奥氏体化温度、延长保温时间和降低等温退火温度将有助于得到片状珠光体；而降低奥氏体化温度、缩短保温时间和提高等温退火温度将有助于得到粒状珠光体。同样，在连续冷却条件下，增大冷却速度有助于得到片状珠光体；降低冷却速度将有助于得到粒状珠光体。
21. 什么是伪共析转变？亚共析钢中先共析铁素体的形态与哪些因素有关？若将亚（过）共析钢自奥氏体区以较快速
度冷却下来，先共析铁素体（或渗碳体）将来不及析出，奥氏体将被过冷到ES （GS）线的延长线SE/（SG /）以下。在该温度下保温一段时间，将自奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体，即过冷奥氏体将发生珠光体转变。但此时的珠光体与共析成分的珠光体不同，其中的铁素体与渗碳体的相对量与珠光体不同，这种转变称为伪共析转变。
亚共析钢中的铁素体形态影响因素：1.转变温度。⑴转变温度较高时①奥氏体的碳质量分数较高时，先共析铁素体将成网状分布的组织形态。②奥氏体中碳质量分数较低时，先共析铁素体将呈块状分布的组织形态。另外如果奥氏体晶粒较大，冷却速度较快时，先共析铁素体可能沿奥式体晶界呈网状析出。⑵转变温度较低时，铁素体将呈条片状沿奥氏体某一晶面向晶内伸展。此外如果奥氏体成分均匀，晶粒粗大，冷却速度又比较适中，先共析铁素体有可能呈片状析出。 2.钢的成分。当3 c>0.4%时，主要形成网状铁素体；当3 c v 0.2%时，主要形成块状铁素体；当0.4% >w c> 0.2%时，主要形成魏氏铁素体。
22. 何谓魏氏组织？简述魏氏组织的形成条件、对钢的性能的影响及其消除方法。
工业上先共析片状铁素体和先共析针（片）状渗碳体称为魏氏组织。形成条件：过热的中碳钢或低碳钢在较快冷却速度下容易产生魏氏组织。
消除手段：可以通过控制轧制、降低终锻温度、控制锻（轧）后的冷却速度或者改进热处理工艺，如采用细化晶粒的正火、退火、调质等工艺来防止或消除魏氏组织。
23. 何谓退火、正火？其目的如何？在实际生产中，如何正确选用退火和正火工艺？
退火：将刚加热到临界温度Ac1 以上或以下，保温一定时间，然后缓慢冷却获得接近平衡组织的热
处理工艺。称为退火。
目的：1.消除应力。2.降低硬度，改善切削性能。3.调整结晶组织。4.消除化学成分的不均匀性。正火：将
钢加热到Ac3或Accm以上30~50 ° C,保温一定时间使之完全奥氏体化后，在空气中冷却得到珠光体类型组织的热处理工艺。称为正火。
目的：1. 作为预备热处理工艺，为后续的热处理工艺提供合适的组织状态，例如消除网状碳化物。 2.
作为最终热处理工艺，正火可以细化晶粒，使组织均匀化，满足工件使用性能要求。
如何选用：生产上，根据钢种，前后连接的冷、热加工工艺、以及最终零件使用条件等来确定。一般按如下原则选用：⑴低碳钢。选用正火。此类钢主要应解决塑性过高不易切削加工的问题，故采用正火工艺。⑵中碳钢。选用正火。因正火后硬度接近于最佳切削加工硬度，并且正火生产率高，成本低，此类钢一般采用正火。⑶高碳钢。
一般选用退火。因为其含碳量高，正火后硬度太高，不利于切削加工，而退火后的硬度适于切削加工。此外，这类钢多在淬火、回火状态下使用，因此一般工序先安排退火降低硬度，再切削加工，最终进行淬火、回火。24. 何谓球化退火？为什么工具钢采用球化退火而不采用完全退火？常用的球化退火工艺有哪几种？并用工艺曲线简示之。
球化退火：使钢获得弥散分布于铁素体基体上的颗粒状碳化物组织（粒状珠光体）的热处理工艺称为球化退火。
因为工具钢为高碳钢，退火工艺中对高碳钢采用球化退火作为预备热处理，以改善切削加工性能及加工精度等。
另外对高碳钢来说，无完全退火的概念。
常用的球化退火工艺：1. 低温球化退火。2.一次球化退火。3.等温球化退火。4.周期球化退火。各工艺曲线。（此处参考教科书115~118 页）
25. 何谓再结晶退火、去应力退火？其目的如何？
再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间，使变形晶粒重新形核，同时消除加工
硬化的热处理工艺称为再结晶退火。
目的：降低强度，硬度，提高塑性，韧性，消除内应力和冷作硬化，便于继续加工
去应力退火：将冷变形后的金属在低于再结晶温度加热，以消除内应力，但仍保留加工硬化效果的热处理称为去应力退火。
目的：去除由于机加工、变形加工、铸造、锻造、热处理以及焊接后等产生的残余应力。
26. 现有一批45钢普通车床传动齿轮，其工艺路线为：锻造-热处理-机加工-感应加热淬火-低温回
火—磨削。试问锻后应进行何种热处理？为什么？
正火；45 钢为中碳钢，采用正火以达到理想硬度，韧性，改善切削加工性能。为接下来的机加工作预备热处理。
27. 退火与正火有哪些常见缺陷？其产生原因与补救方法有哪些？
1. 硬度偏高。加热温度过高，冷速较快引起。可通过重新退火予以消除。
2. 过热。加热温度过高，保温时间
过长即炉内温度不均引起。可通过完全退火加以消除。3. 球化不完全。退火前严重的网状渗碳体引起。可通过正火和球化退火消除。4. 脱碳。工件在氧化性介质中加热引起。可切削除去。此外还有过烧、黑脆、粗大魏氏组织、反常组织、网状组织等缺陷。
28. 确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的组织。
（1 ）经冷轧后的15 钢钢板，要求低硬度；
（2）ZG270-500 （ZG35 ）的铸造齿轮；
（3 ）锻造过热的60 钢钢坯；
（4）具有片状渗碳体的T12 钢坯。
1. 再结晶退火；目的：细化晶粒，均匀组织，使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加工硬化，
降低了硬度，消除加工硬化，消除了内应力，得到P （等轴）+F。
2. 去应力退火/ （等温退火或完全退火）；目的：消除铸造内应力，得到P+F
3. 完全退火或等温退火；目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低了硬度，改善切削加工性
能，得到粒状P+F
4. 球化退火：一次球化退火；目的：使片状渗碳体转变为球状渗碳体，降低硬度，均匀组织，改善切削加工性
能，为淬火做好组织准备。得到粒状P+Fe3C 。
29. 指出下列钢件的锻件毛坯进行预先热处理正火的主要目的及正火后的显微组织：
（1 ）20 钢齿轮；
（2 ）45 钢小轴；
（3 ）T12 钢锉刀。
1. 正火以细化晶粒，提高硬度，改善切削加工性能。组织：先共析F+P
2. 正火以细化晶粒、均匀组织、消除内应力，可作为最终热处理之前的预备热处理。组织：先共析F+P。
3. 由于正火在空气中冷却速度较快，二次渗碳体不能像退火时那样沿晶界完全析出形成连续网状，
可以消除网状渗碳体的形成，有利于接下来的热处理（球化退火）。组织：先共析K+片P。
30. 在生产中常用增加珠光体数量的方法来提高亚共析钢的强度，为此应采用何种热处理工艺，为什么？常采用正
火处理的工艺方法。
珠光体是由铁素体和渗碳铁组成的机械混合物，其数量、片间距、含碳量、晶粒大小、组织分布对机械性能的提高有着直接的影响。一般的说其数量多，片间距小，含碳量高，晶粒细小，组织分布弥散均匀均能提高机械性能。而正火处理可以使得珠光体的数量增多，片间距减小，晶粒变细，组织分布均匀。31. 固溶处理的目的。什么是时效处理？什么是过时效？
固溶处理：降温度快速冷却到室温，使B相来不及析出，将得到过饱和固溶体，会大大增加固溶强化作用。这种热处理工艺称为固溶处理。
时效：对过饱和固溶体在适当温度下进行加热保温，析出第二相，使强度、硬度升高的热处理工艺称为时效。
过时效：
与获得最佳力学性能（强度和硬度）的时效处理条件相比，过时效是指在温度过高或时间过长条件下 发生的时效现象。 32. 画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。并标出：（1 ）各区的组织和临界点（线）代表的意义；
（2）临界冷却曲线；（3）分别获得M 、P 、B 下，S ，T + M 组织的冷却曲线。
230—-冈P;低温转 变区;非扩散型转变； 马氏体（M ）转变区口 -1001 ________ I _____ I _____ I ______ I _____ I _____ . ° 1 10 102 103 ＜每牌無碰理
33. 简述奥氏体晶核的生长过程。
（此处参考教科书58、59页）
34. 简述奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体的异同？
35. 为什么高碳钢制成的精密轴承或量规等在淬火及低温回火后使用时仍可能发生尺寸变化？如何处理
能减小尺寸变化？
原因：淬火后残余奥氏体较多，在使用过程中，组织不稳定又发生了转变，故而引起了尺寸的变化，导致 精度下降。防止措施：增加除应力次数；进行深冷处理,减少残余奥氏体量，降低对组织的影响。
36. 实验证实马氏体的 W c >0.5%时对力学性能有弊无利，为何碳W c > 0.5%的高碳钢在生产上仍得到应
用。为提高高碳钢的强韧性，在热处理时应注意什么问题?
要点：若高碳钢淬火前先进行球化退火得到粒状珠光体组织， 淬火时不加热到单相奥氏体区而是加热
到两相区，这样碳化物溶解慢，奥氏体中碳质量分数低，淬火后的硬度反而高，塑性韧性也较高。 温度 (°C) 800
共析碳钢TIT 曲线的分析
稳定的奧氏体区 A1 700
600
500
400
300
过冷奧氏体区 厂 + 吏终止线 A 向产 物转变开始线 A1?SiO-C;高温转变区; 扩散型转变;P 转变区n 550?23CTC ；中温转变 区,半扩靓型转老 *贝氏体（殴）转变区； 200 -
100 —
0 —Mf
工程材料及热处理 一、名词解释（20分）8个名词解释 1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。 2.固溶体：溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。 3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。 4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。 5.共晶转变：从一个液相中同时结晶出两种不同的固相 6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。 7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。 铁素体：碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。 奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或 F表示。 8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打，钢材就会沿晶界开裂。这种现象称为钢的热脆。 冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零
件冲击韧性很低，脆性很大，这种现象称为冷脆。 氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时，剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆。 9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。 10.马氏体：马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。 含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1.0%，针片状马氏体；含碳量介于0.2%-1.0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。 11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。 12.正火：将钢加热到3c A或ccm A以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。 13.淬火：将钢加热到3c A或1c A以上的一定温度，保温后快速冷却，以获得马氏体组织的一种热处理工艺。 14.回火：将淬火钢加热到临界点1c A以下的某一温度，保温后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。（低温回火-回火马氏体；中温回火-回火托氏体；高温回火-回火索氏体） 15.回火脆性：淬火钢回火时，其冲击韧性并非随着回火温度的升高而单调地提高，在250-400℃和450-650℃两个温度区间内出现明显下降，这种脆化现象称为钢的回火脆性。
一、填空题（本大题20分，每空1分） 1、共晶转变和共析转变的产物都属于两相混合物。 2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、再结晶、晶粒长大的变化。 3、共析钢的含碳量为0.77％。 4、Q235钢的含义是为屈服点数值（屈服强度）为235MPa的碳素结构钢。 5、单晶体塑性变形中滑移的实质是在切应力作用下，位错沿滑移面的运动。 6、体心立方晶格的致密度为68％。 7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，退火常分为完全退火、等温退火、 均匀化退火、球化退火、去应力退火等几种。 8、钢在奥氏体化后，冷却的方式通常有等温冷却和连续冷却两种。 9、在铁碳合金的室温平衡组织中，强度最高的合金含碳量约为0.9 %。 10、工具钢按用途可分为刃具钢钢、模具钢钢、量具钢钢。 11、常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。 二、判断题（本大题10分，每小题1分） （在括号里正确的划“√”，错误的划“×”） 1、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。（×） 2、物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。（√） 3、共晶转变是在恒温下进行的。（√） 4、铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。（×） 5、热处理选用的钢一般为本质细晶粒钢。（√） 6、热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。（×） 7、弹簧在热处理后再进行喷丸处理，目的是在表面形成残余压应力。（√）8、熔点为232℃的锡在室温下的塑性变形是冷加工。（×） 9、金属结晶时，冷却速度愈大，则结晶后金属的晶粒愈粗大。（×） 10、铸铁经过热处理，改变了基体和石墨形态，从而提高了性能。（×） 三、单选题（本大题20分，每小题1分）
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。( √) 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。( √) 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。( ×) 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。( √)
模具材料及热处理试题库 一、判断 1、60钢以上的优质碳素结构钢属高碳钢，经适当的热处理后具有高的强度、韧性和弹性，主要用于制作弹性零件和耐磨零件。（×） 2、40Cr钢是最常用的合金调质钢。（√） 3、60Si2Mn钢的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。（×） 4、高合金钢的完全退火的冷却速度是每小时100～150℃。（×） 5、等温淬火与普通淬火比较，可以获得相同情况下的高硬度和更好的韧度。（√） 6、一些形状复杂、截面不大、变形要求严的工件，用分级淬火比双液淬火能更有效的减少工件的变形开裂。（√） 7、渗碳时采用低碳合金钢，主要是为提高工件的表面淬火硬度。（×） 8、均匀化退火主要应用于消除大型铸钢、合金钢锭在铸造过程中所产生的化学成分不均及材料偏析，并使其均匀化。（√） 9、高合金钢及形状复杂的零件可以随炉升温，不用控制加热速度。（×） 10、铬钼钢是本质粗晶粒钢、其淬透性和回火稳定性高，高温强度也高。（×） 11、铬锰硅钢可以代替镍铬钢用于制造高速、高负荷、高强度的零件。（√） 12、铬轴承钢加热温度高，保温时间略长，主要使奥氏体中溶入足够的合金碳化物。（√）13、低合金渗碳钢二次重新加热淬火，对于本质细晶粒钢的零件，主要使心部、表层都达到高性能要求。（×） 14、铸铁的等温淬火将获得贝氏体和马氏体组织。（√） 15、高速钢是制造多种工具的主要材料，它除含碳量高外，还有大量的多种合金元素（W、Cr、Mo、V、Co），属高碳高合金钢。（×）16、钢在相同成分和组织条件下，细晶粒不仅强度高，更重要的是韧性好，因此严格控制奥氏体的晶粒大小，在热处理生产中是一个重要环节。（√）17、有些中碳钢，为了适应冷挤压成型，要求钢材具有较高的塑性和较低的硬度，也常进行球化退火。（√）18、低碳钢正火，为了提高硬度易于切削，提高正火温度，增大冷却速度，以获得较细的珠光体和比较分散的自由铁素体。（√）19、过共析钢正火加热时必须保证网状碳化物完全融入奥氏体中，为了抑制自由碳化物的析出，使其获得伪共析组织，必须采用较大的冷却速度冷却。（√）20、含碳量相同的碳钢与合金钢淬火后，硬度相差很小，但碳钢的强度显著高于合金钢。（×）21、中高碳钢的等温淬火效果很好，不仅减少了变形，而且还获得了高的综合力学性能。（√）22、淬火钢组织中，马氏体处于碳的过饱和状态，残余奥氏体处于过热状态，所以组织不稳定，需要回火处理。（×）23、低碳钢淬火时的比容变化较小，特别是淬透性较差，故要急冷淬火，因此常是以组织应力为主引起的变形。（×）24、工件淬火后不要在室温下放置，要立即进行回火，会显著提高马氏体的强度和塑性，防止开裂。（√）
1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？ 答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。 2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。 答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。 间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合， 且半径比r X /r M ＞0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物 硬而脆，塑性差。 3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正 确？为什么？ （1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。 （2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是高于原液相中含B量. （3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。 答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。 （2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。
(3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。 4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示： (1)填入各区域的组织组成物和相组成物。在各区域中是否会有纯Mg相存在？ 为什么？ 答: Mg-Mg2Cu系的相组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体） Mg-Mg2Cu系的组织组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体，） 在各区域中不会有纯Mg相存在，此时Mg以固溶体形式存在。 (2)求出20%Cu合金冷却到500℃、400℃时各相的成分和重量百分比。 答: 20%Cu合金冷却到500℃时,如右图所示: α相的成分为a wt%, 液相里含Cu 为b wt%,根据杠杆原理可知: Wα=O 1b/ab*100%, W L = O 1 a/ab*100% 同理: 冷却到400℃时，α相的成分为m wt%, Mg2Cu相里含Cu 为n wt%, Wα=O 2n/mn*100%, W mg2Cu = O 2 m/mn*100% (3)画出20%Cu合金自液相冷却到室温的曲线，并注明各阶段的相与相变过程。 答:各相变过程如下(如右图所示): xp: 液相冷却,至p点开始析出Mg的固熔体α相 py: Mg的固熔体α相从p点开始到y点结束 yy,: 剩余的液相y开始发生共晶反应,L?α+Mg 2 Cu y,q:随着T的降低, Cu在Mg的固熔体α相的固溶度降低. 5.试分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同之处。 答：相同的是,三者都是由原子无序的液态转变成原子有序排列的固态晶体。 不同的是， 纯金属和共晶体是恒温结晶，固溶体是变温结晶，纯金属和固溶体的结晶是由
工程材料及热处理考试试题A 卷 一、 选择题。（每题1.5分，共45分） 1.拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大标称压力称为 （ ）。 A ．屈服点 B.抗拉强度 C 。弹性极限 2. 测定淬火钢件的硬度，一般常用（ ）来测试。 A ．布氏硬度计 B 。洛氏硬度计 C 。维氏硬度 计 3. 金属的（ ）越好，则其压力加工性能越好。 A ．硬度 B 。塑性 C 。强度 4.铁素体为（ ）晶格，奥氏体为（ ）晶格，渗 碳体为（ ）晶格。
A．体心立方B。面心立方C。密排六方D。复杂的 5. 铁碳合金状态图上的ES线，用代号（）表示，PSK线用代号（）表示。 A．A1 B。Acm C. A3 6. 铁碳合金状态图上的共析线是（），共晶线是（）A．ECF线B。ACD线C。PSK线 7. 08F钢牌号中，08表示其平均碳的质量分数为（）。 A．0.08% B。0.8% C。8% 8. 普通、优质和特殊质量非合金钢是按（）进行划分的。 A．主要质量等级B。主要性能C。使用特性D。前三者综合考虑 9.在下列三种钢中，（）钢的弹性最好，（）钢的硬度最高，（）钢的塑性最好。 A．T10 钢B。20钢C、65 钢 10. 选择制造下列零件的材料:冷冲压件（），齿轮（），小弹簧（）。
A．08F 钢B。70 钢C。45 钢 11.选择制造下列工具所用的材料：木工工具（），锉刀（），手锯锯条（）。 A.T8A 钢B。T10 钢C、T12 钢 12. 过冷奥氏体是（）温度下存在，尚未转变的奥氏体。A．Ms B。Mf C、A1 13. 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 14、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 15、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 16、合金渗碳钢渗碳后必须进行（）后才能使用。A．淬火+低温回火B、淬火+中温回火C、淬火+高温回火 17、将下列合金钢牌号归类：
热处理工试题带答案集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
热处理工试卷（出自热处理工考工题解） 一、填空题： 1、认真贯彻执行“安全第一，预防为主”的方针，做到先安全后生产，不安全不生产。工作前必须穿戴好劳动保护品。 2、工件出炉后，油冷件必须观察油温是否上升，以便确定工件是否搬出。 3、机组程序进出炉过程中，必须要有操作人员在操作室内，同时手要放在急停按钮附近，如有紧急情况可以迅速急停。 4、热处理“四把火”是指正火、淬火、退火、回火。 5、热处理回火根据温度不同分为低温回火、中温回火、高温回火。 6、热处理操作人员应注意防火、防爆、防毒、防烫、防触电，并了解有关的救护知识。工作场地应配备消防器材。 7、液氨瓶、丙烷瓶、甲醇桶必须放在阴暗处，不得靠近热源，经常检查钢瓶阀门是否泄漏现象，气温高时要注意冷却。使用完毕必须妥善保管，防止碰撞，存放时严禁混放。 8、高频操作人员应具备一定的电气知识，并穿戴好绝缘靴、绝缘手套合其它防护用品。操作台及地面必须铺设绝缘橡胶板。屏蔽合防护罩栏应完好。 9、高频操作须两人以上方可操作设备，并指定一人负责。更换感应器时，必须切断高压电。 10、高频操作结束，首先切断高压电，再切断灯丝电源。设备停止工作后，应继续供水5～10分钟，待电子管充分冷却后，再停水泵。
11、箱式电炉送电时，先合总开关，后合控制开关；停电时，先切断控制开关。高温箱式炉换挡时，应切断电源，禁止带电换挡。 12、热处理机组加热过程中，当温度超过700℃时，将防危险温度计下限指针指在700℃；机组停炉时，确认炉温不大于850℃，油温小于80℃。 13、热处理工艺规程中，必须包括三个主要工艺参数，分别是加热温度、加热时间、冷却速度。 14、按照钢的含碳量不同，可分为：低碳钢、中碳钢、高碳钢。 15、厚薄不均匀的工件淬火时，先将厚的部分淬入介质中，以防止开裂。有凹形孔的工件，凹面向上淬入冷却介质，不能凹面向下。 16、我厂工件常用冷却方式有空冷、水冷、油冷。其中空冷冷却方式最慢。 17、减速机齿轮材质一般采用20CrMnTi，由于该材质含碳量低，为了提高其耐磨性及强度，经常采用渗碳工艺进行热处理。回火则采用低温回火。 18、材质45#的齿轮，为了提高齿面硬度，我厂经常采用高频热处理工艺，该工件冷却方式采用水冷。 19、我厂机组渗碳采用甲醇作为滴注剂，采用丙烷作为富化气。 20、我厂机组加热炉最高温度为950℃，回火炉最高温度为650℃。 二、选择题：单选题 1、以下四种钢的结构组织中哪种硬度最高？（ B ） A、铁素体 B、渗碳体 C、奥氏体 D、珠光体 2、为改善低碳钢加工性能应采用(??C??)。 A、淬火或回火? B、退火或调质?? C、正火?? D、调质或回火 3、钢材淬火后获得的组织大部分为(??D??)。 A、洛氏体? B、奥氏体 C、肖氏体和索氏体? D、马氏体
工程材料与热处理第2章作业题参考答案1( 常见的金属晶格类型有哪些?试绘图说明其特征。 体心立方: 单位晶胞原子数为2 配位数为8 3a原子半径= (设晶格常数为a) 4 致密度0.68
单位晶胞原子数为4 配位数为12 2a原子半径= (设晶格常数为a)致密度0.74 4
密排六方: 晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为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
《金属材料与热处理》期末复习题库 一、填空 1．晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。 2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。 3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。 4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。 5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。 6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。 7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。 8．晶体与非晶体最根本的区别是原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质，而非晶体则不是。 9．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。 10．位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错，多余半原子面是刃型位错所特有的。 11．点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种；属于面缺陷的小角度晶界可以用位错来描述。 12.人类认识材料和使用材料的分为石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代四个历史阶段。 13.金属材料与热处理是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课程。 14.金属是由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性、导热性的物质。 15.合金是由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的物质。 16.金属材料是金属及其合金的总称。 17.金属材料的基本知识主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。 18.金属的性能只要介绍金属的力学性能和工艺性能。 19.热处理的工艺包括退火、正火、淬火、回火、表面处理等。 20。物质是由原子和分子构成的。 21.物质的存在状态有气态、液态和固态。 22. 物质的存在状态有气态、液态和固态，固态物质根据其结构可分为晶体和非晶体。 23自然界的绝大多数物质在固态下为晶体。所有金属都是晶体。 24、金属的晶格类型是指金属中原子排列的规律。 25、一个能反映原子排列规律的空间架格，成为晶格。 26、晶格是由许多形状、大小相同的小几何单元重复堆积而成的。 27、能够反映晶体晶格特称的最小几何单元成为晶胞。 28、绝大多数金属属于体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种简单晶格。 29、只由一个晶粒组成的晶体成为单晶体。 30、单晶体的晶格排列方位完全一致。单晶体必须人工制作。 31、多晶体是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的小晶体组成的。 32、小晶体成为晶粒，晶粒间交界的地方称为晶界。 33、普通金属材料都是多晶体。 34、晶体的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。 35、金属的结晶必须在低于其理论结晶温度条件下才能进行。 36、理论结晶温度和实际结晶温度之间存在的温度差成为过冷度。 37、过冷度的大小与冷却速度有关。 38、纯金属的结晶是在恒温下进行的。 39、一种固态金属，在不同温度区间具有不同的晶格类型的性质，称为同素异构性。 40、在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为金属的同素异构性。 41、纯铁是具有同素异构性的金属。
1. 在生产中，用来消除过共析钢中的网状渗碳体最常用的热处理工艺是B □ A）完全退火□ B）正火 □ C）不完全退火□ D）回火 2. 对于T8钢的预备热处理应采用C 口A)完全退火口B)扩散退火口C)球化退火口D)正火3、45钢经下列处理后所得组织中，最接近于平衡组织的是：（D） A．750℃保温10h后空冷 B．750℃保温10h后炉冷 C．800℃保温10h后炉冷 D．800℃保温10h后空冷 4、45钢正火组织中最有可能的是B A．铁素体＋珠光体 B．珠光体 C．珠光体＋少量渗碳体 D．铁素体＋少量渗碳体 为780℃，如在820℃保温并随炉冷却。此工艺最有可能属于A 5、某钢的A C3 A．完全退火 B．不完全退火 C．扩散退火 D．球化退火 6、亚共析钢的正火温度一般为（C） A．Acl+30-50°C B．Accm+30-50°C
C．Ac3+30-50°C D．Ar3+30-50℃ 7、如果过共析钢中存在严重的网状渗碳体，球化退火前进行（A）预先热处理 A．正火 B．完全退火 C．调质处理 D．淬火 8、低碳钢为便于削切加工，常进行（A） A．完全退火 B．正火 C．球化退火 D．不完全退火 9、某钢的A 为780℃，如在950℃保温并随炉冷却。此工艺最有可能属于（A）C3 A．完全退火 B．不完全退火 C．扩散退火 D．球化退火 10、某碳素钢的AC3为780℃，如在750℃保温并随炉冷却。此工艺最有可能属于 （ D ） A．完全退火 C．扩散退火 D．球化退火
11、为了改善60钢的切削加工性能，一般应采用（A ）。 A．完全退火 B．球化退火 C．正火 D.回火 12．下列碳钢的退火工艺中加热温度最高的退火工艺是A A. 扩散退火 B. 完全退火 C. 不完全退火 D. 再结晶退火 13．下列碳钢的退火工艺中加热温度最低的工艺是D A. 扩散退火 B. 完全退火 C. 不完全退火 D. 再结晶退火 14．亚共析钢很多时候采用不完全退火工艺，下列对不完全退火的描述中不正确的是： A. 不完全退火温度选取在为Ac1和Ac3之间； B. 基本上不改变先共析铁素体原来的形态及分布； C. 珠光体的片间距有所减小； D. 内应力有所降低 15．下列球化退火的目的中不正确的是：D A. 降低硬度，改善切削性能； B. 获得均匀组织，改善热处理工艺性能； C. 经淬火，回火后获得良好综合力学性能；
班级（学生填写） ： 姓名： 学号： 命题： 审题： 审批： ----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ------------------------------------------------------- （答题不能超出密封线）
班级（学生填写）： 姓名： 学号： ------------------------------------------------ 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ------------------------------------------------ （答题不能超出密封线） 9. 碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。 ( ) 10. 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。( ) 三、选择题：(每题1分，共10分) 1. 钢中加入除Co 之外的其它合金元素一般均能使其C 曲线右移，从而（ ） A 、增大VK B 、增加淬透性 C 、减小其淬透性 D 、增大其淬硬性 2. 高碳钢淬火后回火时，随回火温度升高其（ ） A 、强度硬度下降，塑性韧性提高 B 、强度硬度提高，塑性韧性下降 C 、强度韧性提高，塑性韧性下降 D 、强度韧性下降，塑性硬度提高 3. 常见的齿轮材料20CrMnTi 的最终热处理工艺应该是（ ） A 、调质 B 、淬火+低温回火 C 、渗碳 D 、渗碳后淬火+低温回火 4. 某工件采用单相黄铜制造，其强化工艺应该是（ ） A 、时效强化 B 、固溶强化 C 、形变强化 D 、热处理强化 5. 下列钢经完全退火后，哪种钢可能会析出网状渗碳体（ ） A 、Q235 B 、45 C 、60Si2Mn D 、T12 6. 下列合金中，哪种合金被称为巴氏合金（ ） A 、铝基轴承合金 B 、铅基轴承合金 C 、铜基轴承合金 D 、锌基轴承合金 7. 下列钢经淬火后硬度最低的是（ ） A 、Q235 B 、40Cr C 、GCr15 D 、45钢 8. 高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是（ ） A 、消除残余奥氏体，使碳化物入基体 B 、消除残余奥氏体，使碳化物先分析出 C 、使马氏体分解，提高其韧性 D 、消除应力，减少工件变形 9. 过共析钢因过热而析出网状渗碳体组织时，可用下列哪种工艺消除（ ） A 、完全退火 B 、等温退火 C 、球化退火 D 、正火 10. 钢的淬透性主要决定于其（ ）
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。( √)
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. 5 A 6．α-Fe A D．复杂斜方7．γ-Fe A D．复杂斜方 8 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 A.P+F B.A+F C.P+Fe3C D.A 15 A.完全退火 B.球化退火 C.去应力退火 16．T 10 A. D.正火 17。 18 A.淬透性 19 A.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（）。
1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了 答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。 2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在举例说明之。 答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。 间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合，且半径比r X/r M＞时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物硬而脆，塑性差。 3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确为什么 （1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。 （2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B 量总是高于原液相中含B量. （3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。 答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。 （2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。 (3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。 4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示：
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。在再结晶温度以上的加工变形称为热加工，在再结晶温度以下的加工过程称为冷加工。 动态再结晶和静态再结晶过程相似，同样是形核长大过程，也是通过形成新的大角度晶
《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）
热处理习题汇总 ----料113 朱敏 第一章（金属固态相变基础）： 本章重点： 1、各种固态相变的归类。 2、固态相变的特点。 3、固态相变驱动力和阻力。 4、固态相变的形核与长大（理解其基本过程和方式，公式不做要求） 5. C曲线、TTT曲线 习题一： 1、金属固态相变有哪些主要特征？ 2、哪些因素构成固态相变阻力？哪些构成相变驱动力？ 3、金属固态相变主要有哪些变化？ 4、固态相变的过程中形核和长大的方式是什么？ 5、固态相变的长大速度受什么控制？ 6、C曲线为何呈“C”型？影响C曲线的因素有哪些？ 第二章（奥氏体）： 小结： 1. 介绍了一些重要的术语和基本概念：奥氏体，Ac1,Accm,Ac3,TTA图，残余碳化物， 2. 共析钢平衡态组织（P）的加热时奥氏体的形成过程，非共析钢和共析钢奥氏体形成异同。奥氏体的形成是受扩散控制的。 3. 奥氏体长大机制（应用扩散观点说明） 4. 共析碳钢奥氏体等温形成动力学图分析、特点，非共析钢和共析钢奥氏体等温形成动力学图异同。奥氏体等温形成动力学（形核与长大）的经验公式及意义，影响奥氏体转变速度的因素。 5. 连续加热时奥氏体的形成特点 6. 奥氏体晶粒度的概念，晶粒度级别与晶粒大小的关系式。影响A晶粒长大的因素，A晶粒长大的控制。 思考题： 1.热处理的条件？为什么钢可以进行热处理？ 2.钢在加热和冷却时临界温度的意义？ 3. 以共析钢为例，说明奥氏体的形成过程及碳的扩散？ 4. 解释钢的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度？ 5. 影响奥氏体形成速度的因素有那些？有何影响？ 第三章（珠光体）： 小结： 1.珠光体(P)的形态：片状珠光体和粒状珠光体；珠光体片间距及其与过冷度的关系。 2.珠光体形成的两个基本过程、形成机制－碳的扩散过程（片状珠光体的长大机制）、片状珠光体转为粒状珠光体机制 3.亚(过)共析钢的珠光体转变、先共析相的析出条件、形态
1.常见的金属晶格类型有哪些？试绘图说明其特征。 i 4 I 体心立方: 单位晶胞原子数为2 配位数为8 <3 原子半径=—a （设晶格常数为a） 4 致密度0.68
面心立方： 单位晶胞原子数为4 配位数为12 原子半径=_2a（设晶格常数为 4 a）致密度0.74
密排六方： 晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为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。 而多晶体是由许多位向不同的晶粒组成， 虽然每个晶粒具有各向异性， 但不同位向的各晶粒 的综合作用结果，使多晶体的各方向上性能一样，故显示出各向同性。 &试计算面心立方晶格的致密度。 4 3 4 一 r 3 3 a 9?什么是位错？位错密度的大小对金属强度有何影响 ？ 所谓位错是指晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。 随着位错密度的增加金属的强度会明显提高。 0.74 74% nv V