金属材料与热处理期末复习题.docx

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金属材料与热处理期末复习题

《金属材料与热处理》基础知识问答

1、什么是金属材料的强度？

答：

指材料抵抗塑性变形或断裂的能力。

2、什么是材料的塑性？

答：

：

指在断裂前材料产生永久变形的能力。

3、材料的强度常用什么指标来衡量？

答：

用屈服点（σs）和抗拉强度（σb）。

4、材料的塑性用什么指标来衡量？

答：

用伸长率（δ）和断面收缩率（ψ）

5、材料的强度与塑性如何测定（检验）？

答：

用受测材料按标准制成拉伸试样，然后将试样装在拉伸试验机上进行拉伸试验可测定

6、什么是材料的硬度？

，

答：

材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕能力。

7、什么是材料的冲击韧性？

答：

材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。

8、材料的强度如何影响零件的结构尺寸？

答：

材料的强度（屈服点）越高，允许的工作应力也越高，则零件的截面尺寸及自身质量就

可减少。

9、材料的强度、硬度、塑性、韧性如何影响切削力？

答：

它们越高，则切削力越大。

10、材料塑性、韧性如何影响加工质量？

答：

它们越高，已加工表面越粗糙。

11、材料硬度与塑性怎样时，好切削？

答：

材料的硬度为160~230HB范围内且有足够的脆性时切削性好

12、常用的硬度试验法有哪几种？

答：

：

三种，分别为布氏、洛氏与维氏硬度。

13、淬火钢用什么方法测定硬度？

答：

用洛氏硬度（HRC）

14、锉刀、锯片硬度约为多少？

答：

60~64HRC。

15、45钢调质或淬火的硬度一般为多少？

答：

调质时一般为200—350HBS或25—35HRC；淬火时可达40—45HRC。

16、材料牌号“45”的含义是什么？

答：

：

表示优质碳素结构钢，其平均含碳量为0.45%。

17、材料牌号“65Mn”的含义是什么？

答：

表示较高含锰优质碳素结构钢，其平均含碳量为0.65%。

18、材料牌号“T10A”的含义是什么？

答：

表示高级碳素工具钢，其平均含碳量为1.0%。

19、材料牌号“40Cr”的含义是什么？

答：

表示合金结构钢，其平均含碳量为0.40%，主要合金元素铬的含量小于1.5%

20、45钢按材料的质量、用途或含碳量各属于什么钢？

答：

分别属于优质钢、结构钢、中碳钢。

21、轴类零件常用什么材料？

答：

中碳钢（如45）、中碳合金钢（如40Cr等）。

22、箱体类零件常用什么材料？

答：

灰铸铁（如HT200、HT250等）。

23、齿轮类零件常用什么材料？

答：

中碳钢（如45）、中碳合金钢（如40Cr）；低碳渗碳钢（如20Cr等）。

24、什么叫钢的热处理？

答：

通过钢在固态下的加热、保温和冷却，使其获得所需的组织与性能的一种工艺方法。

25、钢热处理的目的什么？

答：

：

改善材料的加工工艺性能；充分发挥钢材的潜力，提高其使用性能，节约成本，延长工件的使用寿命。

26、钢热处理有主要哪些方法？

答：

正火、退火、淬火、回火和表面热处理等。

27、钢材料切削时易粘刀、工件已加工表面粗糙，这材料可能存在什么的问题？

可采用什么热处理方法解决？

答：

有可能是材料的硬度太低而塑性大。

用正火热处理。

28、切削时刀具磨损快甚至易断刀，这材料可能存在什么的问题？

可采用什么热处理方法解决？

答：

有可能是材料的硬度太高。

用退火热处理。

29、零件安排调质处理目的什么？

答：

使其获得强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。

30、什么叫调质处理？

答：

淬火加高温回火复合的热处理工艺。

31、什么零件一般要进行调质处理？

答：

轴、齿轮、连杆、轴套类等零件。

32、什么材料适合调质处理？

答：

中碳、中碳合金钢。

33、在机械加工工艺过程，调质处理一般安排在什么位置？

答：

工件粗加工后，半精加工前。

34、什么零件需要进行淬火、回火处理？

答：

要求高硬度与高耐磨的零件。

如刀具、量具、工具等

35、、在机械加工工艺过程，淬火、回火处理一般安排在什么位置？

答：

工件半精加工后，精加工前

36、淬火处理的目的是什么？

答：

：

强化金属，使零件获得高硬度与高耐磨。

37、什么零件需要进行表面热处理？

答：

：

要求其表面有高硬度与高耐磨而心部有足够强度与韧性零件。

（如齿轮的齿面等）

38、轴类零件一般需要哪些热处理？

答：

调质、表面淬火等热处理工序。

39、齿轮类零件一般需要哪些热处理？

答：

调质、表面淬火、渗碳等热处理工序。

40、箱体类零件一般需要哪些热处理？

答：

有自然时效或人工时效等热处理，目的是消除铸造或加工中产生的内应力。

41、含碳量对钢的性能有什么影响？

答：

随着含碳量的增加，钢的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。

42、钢按含碳量来分，可分哪三类？

答：

可分低碳、中碳、高碳钢。

43、低碳钢主要性能与用途是什么？

答：

它塑性好，但强度低，主要用来作冷冲压件、焊接件等要求塑性好而强度不高零件。

44、中碳钢的主要性能与用途是什么？

答：

经调质后具较高强度，又具较好的塑性和韧性。

主要用来制造齿轮、轴类、连杆、

套筒等零件。

45、什么叫碳钢？

答：

是含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金。

46、什么叫合金钢？

答：

：

在碳钢的基础，为改善其性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种的合金元素的钢。

47、写出纯铁的同素异构转变式。

判断题

1、在相同的回火温度下，合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的硬度（√）

2、低合金钢是指含碳量低于0.25%的合金钢。

（×）

3、3Cr2W8V钢的平均含碳量为0.3%，所以它是合金结构钢。

（×）

4、合金钢只有经过热处理，才能显著提高其力学性能。

（√）

5、GCr15钢是滚动轴承钢，但又可制造量具、刀具和冷冲模具等。

（√）

6、不锈钢中含碳量越高，其耐腐蚀性越好。

（×）

7、滚动轴承钢是高碳钢。

（√）

8、合金渗碳钢都是低碳钢。

（√）

9、淬火加热高温回火处理称为调质处理.处理后具有综合机械性能好的特点。

（√）

10、钢中合金元素含量越多,则淬火后钢的硬度越高。

（×）

11、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。

（×）

12、一般说来，晶粒越粗大，金属的力学性能就越差。

（√）　　　　　　　　

13、碳在γ-Fe中的溶解度比在α-Fe中的溶解度大。

（√）

14、奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结果。

（√）　　　

15、锰、硅在碳钢中都是有益元素，适当地增加其含量，能提高钢的强度。

（√）　　　　　　　　　

16、在相同的回火温度下，合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的硬度。

（√）　　　　　

17、硬质合金中，碳化物含量越高，钴含量越低，则其强度及韧性越高。

（×）　　

18、渗碳后，由于工件表面含碳量提高，所以不需要淬火即可获得高硬度和高耐磨性。

（×）

19、钢材锻造的温度范围必须选择在Fe—FeC相图的单相奥氏体区域。

（√）

20、碳素工具钢都是优质或高级优质钢。

（√）

简答及应用题：

1、生产中细化晶粒的常用方法有哪几种？

为什么要细化晶粒？

1、答：

生产中常用的细化晶粒方法有增加过冷度、变质处理和振动处理三种，

因为细晶粒的金属具有较高的强度和韧性，所以要细化晶粒。

2、什么是退火？

退火的目的有哪些？

2、答：

是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。

退火的目的是：

（1）降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。

（2）细化晶粒，均匀钢的组织及成分。

改善钢的性能或为以后的热处理作准备。

（3）消除钢中的残余内应力，防止变形和开裂。

3、试说明随着钢中碳含量的增加，其室温平衡组织的变化规律；其力学性能变化的规律；即当碳含量≤1％时，随碳含量的增加钢的强度、硬度、塑性、韧性变化的规律；当碳含量≥1％时，随碳含量的增加，钢的强度、硬度变化的规律，其原因是什么。

3、随着钢中碳含量的增加，其室温平衡组织的变化规律为P+F→P→P+Fe3CⅡ,其力学性能变化的规律为：

当碳含量≤1％时，随碳含量的增加，钢的强度、硬度提高，塑性、韧性下降；当碳含量≥1％时，随碳含量的增加，钢的强度降低、而硬度提高，其原因是由于钢中的网状Fe3CⅡ量增多的缘故所致。

4、从仓库找出一根积压的钢材，经金相分析后发现其组织为珠光体加铁素体，其中铁素体占80℅，问此钢材的含碳量大约是多少?

5、对某碳钢进行金相分析，发现其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93℅。

问此钢含碳大约是多少?

4、从仓库找出一根积压的钢材，经金相分析后发现其组织为珠光体加铁素体，其中铁素体占80℅，问此钢材的含碳量大约是多少?

解：

因为80%（Wc-0）=20%（0.77-Wc）

所以Wc=

答：

该钢材的含碳量为15%（为15钢）

5、对某碳钢进行金相分析，发现其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93℅。

问此钢含碳大约是多少?

因为93%（Wc-0.77）=7%（6.69-Wc）93%7%

0.776.69

所以Wc=1.18%（为T12钢）

答：

该钢材的含碳量为1.18%（为T12钢）

6、有一批Wc=0.45℅的碳钢齿轮，其制造工艺为：

圆钢下料→锻造→退火→车削加工→淬火→回火→铣齿→表面淬火。

说明各热处理工序的名称和作用。

6、答：

（1）退火：

完全退火；降低HBS，提高切削加工性能，细化晶粒，均匀组织。

（2）淬火+回火：

调质；提高综合性能。

（3）齿面淬火：

表面淬火；提高HRC和耐磨性。

7、用T12钢制造锉刀，工艺路线如下：

锻造——热处理——机加工——热处理——精加工。

试写出各热处理工序的名称及其作用。

7、答：

（1）在锻造后机加工前进行球化退火；作用在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。

（2）在机加工后精加工前进行淬火、低温回火；目的是通过淬火提高材料的硬度和耐磨性，通过低温回火降低材料中残余应力和脆性，保持钢在淬火后所得到的高硬度和耐磨性。

8、某柴油机凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50）,而心部具有良好的韧性（Ak>40J）.原来用Wc=0.45℅的碳钢调质，再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火。

现因库存钢材用完，拟用Wc=0.15℅的碳钢代替。

试说明：

（1）原Wc=0.45℅钢的各热处理工序的作用。

（1）调质：

提高心部综合力学性能；高频淬火+低温回火：

提高HRC、耐磨性，降低脆性，保证要求的硬度值。

（2）改用Wc=0.15℅钢后，仍按原热处理工序进行，能否满足性能要求?

为什么?

不能。

因为含碳量为0.15℅淬不硬，表面硬度不足，耐磨性不够。

（3）改用Wc=0.15℅钢后，采用何种热处理工艺能达到所要求的性能?

（3）渗碳+淬火+低温回火。

《金属材料与热处理》基础知识问答答案

1、答：

指材料抵抗塑性变形或断裂的能力。

2、答：

指在断裂前材料产生永久变形的能力。

3、答：

用屈服点（σs）和抗拉强度（σb）。

4、答：

用伸长率（δ）和断面收缩率（ψ）。

5、答：

用受测材料按标准制成拉伸试样，然后将试样装在拉伸试验机上进行拉伸试验可测定。

6、答：

材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕能力。

7、答：

材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。

8、答：

材料的强度（屈服点）越高，允许的工作应力也越高，则零件的截面尺寸及自身质量就

可减少。

9、答：

它们越高，则切削力越大。

10、答：

它们越高，已加工表面越粗糙。

11、答：

材料的硬度为160~230HB范围内且有足够的脆性时切削性好。

12、答：

三种，分别为布氏、洛氏与维氏硬度。

.

13、答：

用洛氏硬度（HRC）

14、答：

60~64HRC。

15、答：

调质时一般为200—350HBS或25—35HRC；淬火时可达40—45HRC。

16、答：

表示优质碳素结构钢，其平均含碳量为0.45%。

17、答：

表示较高含锰优质碳素结构钢，其平均含碳量为0.65%。

18、答：

表示高级碳素工具钢，其平均含碳量为1.0%。

19、答：

表示合金结构钢，其平均含碳量为0.40%，主要合金元素铬的含量小于1.5%。

20、答：

分别属于优质钢、结构钢、中碳钢。

21、答：

中碳钢（如45）、中碳合金钢（如40Cr等）。

22、答：

灰铸铁（如HT200、HT250等）。

23、答：

中碳钢（如45）、中碳合金钢（如40Cr）；低碳渗碳钢（如20Cr等）。

24、答：

通过钢在固态下的加热、保温和冷却，使其获得所需的组织与性能的一种工艺方法。

25、答：

改善材料的加工工艺性能；充分发挥钢材的潜力，提高其使用性能，节约成本，延长工件的使用寿命。

26、答：

正火、退火、淬火、回火和表面热处理等。

27、答：

有可能是材料的硬度太低而塑性大。

用正火热处理。

28、答：

：

有可能是材料的硬度太高。

用退火热处理。

29、答：

使其获得强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。

30、答：

淬火加高温回火复合的热处理工艺。

31、答：

轴、齿轮、连杆、轴套类等零件。

32、答：

中碳、中碳合金钢。

33、答：

工件粗加工后，半精加工前。

34、答：

要求高硬度与高耐磨的零件。

如刀具、量具、工具等。

35、答：

工件半精加工后，精加工前。

36、答：

强化金属，使零件获得高硬度与高耐磨。

37、答：

要求其表面有高硬度与高耐磨而心部有足够强度与韧性零件。

（如齿轮的齿面等）

38、答：

调质、表面淬火等热处理工序。

39、答：

调质、表面淬火、渗碳等热处理工序。

40、答：

有自然时效或人工时效等热处理，目的是消除铸造或加工中产生的内应力。

41、答：

随着含碳量的增加，钢的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。

42、答：

可分低碳、中碳、高碳钢。

43、答：

它塑性好，但强度低，主要用来作冷冲压件、焊接件等要求塑性好而强度不高零件。

44、答：

经调质后具较高强度，又具较好的塑性和韧性。

主要用来制造齿轮、轴类、连杆、

套筒等零件。

45、答：

是含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金。

46、答：

在碳钢的基础，为改善其性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种的合金元素的钢。

47、

判断题：

简答及应用题：

1、答：

生产中常用的细化晶粒方法有增加过冷度、变质处理和振动处理三种，

因为细晶粒的金属具有较高的强度和韧性，所以要细化晶粒。

2、答：

是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。

退火的目的是：

（1）降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。

（2）细化晶粒，均匀钢的组织及成分。

改善钢的性能或为以后的热处理作准备。

（3）消除钢中的残余内应力，防止变形和开裂。

3、随着钢中碳含量的增加，其室温平衡组织的变化规律为P+F→P→P+Fe3CⅡ,其力学性能变化的规律为：

当碳含量≤1％时，随碳含量的增加，钢的强度、硬度提高，塑性、韧性下降；当碳含量≥1％时，随碳含量的增加，钢的强度降低、而硬度提高，其原因是由于钢中的网状Fe3CⅡ量增多的缘故所致。

4、从仓库找出一根积压的钢材，经金相分析后发现其组织为珠光体加铁素体，其中铁素体占80℅，问此钢材的含碳量大约是多少?

解：

因为80%（Wc-0）=20%（0.77-Wc）

所以Wc=

答：

该钢材的含碳量为15%（为15钢）

5、对某碳钢进行金相分析，发现其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93℅。

问此钢含碳大约是多少?

因为93%（Wc-0.77）=7%（6.69-Wc）93%7%

0.776.69

所以Wc=1.18%（为T12钢）

答：

该钢材的含碳量为1.18%（为T12钢）

6、答：

（1）退火：

完全退火；降低HBS，提高切削加工性能，细化晶粒，均匀组织。

（2）淬火+回火：

调质；提高综合性能。

（3）齿面淬火：

表面淬火；提高HRC和耐磨性。

7、答：

（1）在锻造后机加工前进行球化退火；作用在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。

（2）在机加工后精加工前进行淬火、低温回火；目的是通过淬火提高材料的硬度和耐磨性，通过低温回火降低材料中残余应力和脆性，保持钢在淬火后所得到的高硬度和耐磨性。

8、答：

（1）调质：

提高心部综合力学性能；

高频淬火+低温回火：

提高HRC、耐磨性，降低脆性，保证要求的硬度值。

（2）不能。

因为含碳量为0.15℅淬不硬，表面硬度不足，耐磨性不够。

（3）渗碳+淬火+低温回火。