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第一部分金属学基本知识

名词解释

1强度：

是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

2硬度：

是指金属材料在静载荷作用下抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕和划痕的能力。

3塑性：

是指金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不致引起破坏的性能。

4晶体：

是指原子在三维空间有规则的周期性重复排列的物质，还具有一定的凝固点和熔点。

5合金：

有两种或两种以上的金属元素或非金属元素组成的具有金属特性的物质，称为合金。

6固溶体：

是指合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相。

7固溶强化：

由于固溶体的晶格发生畸变，塑性变形抗力增大从而使金属材料的强度和硬度增高的这种现象。

8弥散强化：

指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。

二、简答

1金属的典型晶体结构有几种？

各举两种金属

答；体心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格三种。

体心立方晶格的金属有:

a一Fe,γ一Ti等。

面心立方晶格的金属有:

Al,γ——Fe等.密排六方晶格的金属有:

Be,α—Ti等.

2晶体的缺陷可分为哪几类？

其表现形式分别是什么？

答；点缺陷，线缺陷，面缺陷三类。

点缺陷表现为空位,间隙原子和置换原子.线缺陷表现为位错，体微观缺陷.面缺陷表现为晶体外表面和内表面的缺陷.

3以纯铁为例说明什么是金属的同素异构转变。

答；同素异构转变是指金属在固态下随温度的改变，由一种晶格变为另一种晶格的现象。

纯铁在９１２℃以下原子排列成体心立方晶格，叫做α铁；在９１２℃至１３９４℃之间铁原子排列成面心立方晶格，叫做γ铁；在１３９４℃以上铁原子又重新排列成体心立方晶格，叫做δ铁。

4晶粒大小对金属力学性能有何影响？

并说明细化晶粒的方法。

答；在常温下，晶粒越细，金属的强度就越高，塑性和韧性就越好。

细化晶粒方法有：

①附加振动或搅拌

②增加过冷度。

③变质处理

5铁碳合金有哪几种基本相？

答：

铁素体、奥氏体和渗碳体。

在常温下只有铁素体和渗碳体。

6什么是合金？

答案：

由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。

合金的相结构？

答案：

固溶体和金属化合物。

合金比纯金属强度高的原因？

答案：

固溶强化，因而材料的强度和硬度高。

金属化合物由弥散强化，因而使合金强度增高。

三、画出铁碳合金相图，并填写相图各区域组织。

根据相图说明铁碳合金的分类，并写出45钢（Wc=4.5%）和T10（Wc=1.0%）的结晶过程

第二部分钢的热处理

名词解释

1钢的热处理：

是指采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构和性能的工艺。

2过冷奥氏体：

共析钢过冷到A1温度以下，奥氏体在热力学上处于不稳定状态，在一定条件下会发生分解转变，这种在A1以下存在的且不稳定的、将要发生转变的奥氏体就是过冷奥氏体。

3残余奥氏体：

工件淬火时由于马氏体转变时发生体积膨胀，马氏体转变结束时总有少量奥氏体被保留下来，冷却至室温后残存的奥氏体。

4马氏体：

是碳在α－Fe中的过饱和固溶体，是单相的亚稳定组织。

5钢的淬透性：

是用在规定条件下钢式样有效淬硬深度和硬度分布来表征的材料特性，是钢的固有属性。

6钢的淬硬性：

是指钢在理想条件下淬火后所能达到的最高硬度值，即钢在淬火时的硬化能力。

7回火脆性：

在一般情况下，淬火钢的冲击韧度随着回火温度的升高而增加，但在某些温度范围内回火时，钢的冲击韧度明显下降，这种现象称为回火脆性。

简答题

1什么是钢的退火？

退火有几种类型？

答：

⑴钢的退火是将钢加热到Ac¹以上或一下适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的一种热处理工艺。

⑵有①完全退火②等温退火③球化退火④去应力退火⑤均匀化退火，五种。

2淬火温度如何选择？

答：

亚共析钢的淬火温度一般为AC³以上30℃-50℃.对于亚共析钢和过共析钢为AC¹+（30^50）℃。

3回火的目的是什么？

根据回火温度不同，回火分哪几种？

回火产物分别是什么？

答：

回火的目的的有三个方面：

一是降低或消除内应力从防止工件开裂变形，二是使淬火后的组织由不稳定向稳定方向转变，以稳定工件尺寸，三是调整工件的性能，根据温度不同分为低温回火，产物：

回火马氏体，中温回火，回火托氏体，高温回火，回火索氏体。

4什么是钢的化学热处理？

其作用是什么？

钢的化学热处理分几个阶段？

答：

是将工件置于适当的适性介质中加热和保温，使或几种元素渗入其表层，以改变其表面化学成分，组织和性能的热处理工艺，

作用：

一方面是提高工件表层的某种力另一方面是保护工件表面材制成？

答：

南京长江大桥由鞍钢生产的16Mn（P345）被称为“争气钢”，鸟巢采用的是Q460钢。

20Cr、20CrMnTi、40Cr、60si2Mn、GCr15、90SiGr、W18Gr4V、W6Mo5Gr4V2分别属于合金钢中的哪种类型？

白口铸铁能否直接用来制造各种零件？

答：

①20Cr是低淬透性渗碳钢、20CrMnTi中淬透性渗碳钢、40Cr低淬透性调质钢、60si2Mn弹簧钢、GCr15滚珠轴承钢、9SiGr低合金刀具钢、（W18Gr4V、W6Mo5Gr4V2）高速钢。

②白口铸铁的组织都存在着共晶莱氏体，性能硬而脆，很难切削加工，所以很少直接用来制造各种零件。

灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁中石磨的存在形态是什么样的？

答：

灰口铸铁中的石墨呈片状存在、球墨铸铁中的石墨呈团絮状存在、蠕墨铸铁中的石墨呈球状存在、可锻铸铁中的石墨呈蠕虫状存在。

灰口铸铁、球墨铸铁的编号中数字和字母代表什么含义？

答：

数字代表灰口铸铁式样的最低抗拉强度值，字母“HT”是“灰铁”。

球墨铸铁“QT”是“球铁”二字的汉语拼音的第一个字母数字表示最低抗拉强和伸长率。

特殊性能钢有哪些类型？

答：

不锈钢、耐热钢和耐磨钢大三类。

冷作模具钢、热作模具钢、不锈钢、耐磨钢的代表钢号有哪些？

答：

冷作模具钢Cr12和C12MoV、热作模具钢3Cr2W8V或4Cr5W2VSi、不锈钢Cr13、耐磨钢ZGMn13。

金属材料分哪几种类型？

答：

可分为两大类：

钢铁材料（或黑色金属）和非铁金属（或有色金属）。

黑色金属通常是指哪种材料？

答：

是以铁和碳为主要成分的金属材料的钢、合金刚或合金铸铁。

如何判断碳素钢质量的好坏？

答：

从钢材的化学成份来判断，硫、磷等有害元素的含量，另外通过拉伸看它的强度是否满足要求，以及弹塑性性能，通过抗冲击试验得出其的抗冲击韧性。

普通碳素钢、优质碳素钢、碳素工具钢的牌号、字母、数字代表什么含义？

T7钢的含碳量是0.7%对吗？

答：

①字母代表含的微量元素，数字代表钢中平均碳的质量分数的万倍。

对。

什么是弹性变形？

什么是塑性变形？

塑性变形的指标有哪些？

弹性变形和塑性变形的区别是什么？

答：

①材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形留下来的这部分不可恢复的变形叫做塑性变形。

指标有伸长率，断某齿轮采用20钢制造，心部要求有较好的塑性和韧性，齿面要求硬而耐磨，试分析该齿轮应该采用什么样的预备热处理和最终热处理？

答：

用正火做预备热处理，最终热处理用渗碳淬火和低温回火。

钢和铸铁的牌号

Q235BF08FQ460D65MnCrWMn1Cr13HT100Q215A45ZG230-45035Mn

T12Q345A60Si2MnW18Cr4V40CrGCr150Cr18Ni9QT400-18KTH330-086-5-4-200Cr18Ni9RuT420T820CrMnTi9SiCr5CrMnMoKTZ450-05ZGMn13

答：

Q235BF：

碳素结构钢бs＝235MpaB级质量　沸腾钢。

08F：

优质碳素结构钢，Wc=0.08%沸腾钢。

Q460D：

低合金高强度结构钢，бs=460MpaD级质量镇静钢。

65Mn：

优质碳素结构钢，WMn=0.65%.CrWMn：

低合金刃具钢Wc=0.1%.1Cr13：

马氏体不锈钢W=0.1%Wcr=13%。

HT100：

灰铸铁　бb=100Mpa。

Q215A：

碳素结构钢，б3=215MpaA级质量　镇静钢。

45：

优质碳素结构钢　Wc=0.45%。

ZG230-450：

碳素铸铁　бs=230MPaδb=45MPa。

35Mn：

T12：

碳素工具钢　Wc=1.2%。

Q345A：

低合金钢高密度结构钢б8=345MPa。

60Si2Mn：

合金弹簧钢Wc=0.57%~19.00%Wcr3.8%。

W18Cr4V：

高速工具钢　Wc0.70%~0.80%。

40Cr：

合金调质钢　Wc=0.4%。

GCr15：

滚动轴承钢Wcr=1.5%。

0Cr18Ni9：

奥氏体不锈钢Wc≤0.05Wcr=18%WNc=9%。

QT400-18：

球墨铸铁бb=400MPaδ=15%。

KTH330-08：

黑心可锻铸铁　σb=300MPaδ=8%。

6-5-4-2：

高速工具钢Ww=6%Wma=5%Wer=4%Wv=2%。

00Cr18Ni9：

奥氏体不锈钢Wc≤0.03%Wcr=18%。

RuT420蠕墨铸铁，σb=420MPaσs=335MPaδ=0.75%。

T820CrMnTi：

合金渗碳钢δ=10%σs=850MPaσb=1100MPa。

9SiCr低合金刃具钢5CrMnMoKTZ450-05ZGMn13

二版

第一部分金属学基本知识

名词解释

1强度：

是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

2硬度：

是指金属材料在静载荷作用下抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕和划痕的能力。

3塑性：

是指金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不致引起破坏的性能。

4晶体：

是指原子在三维空间有规则的周期性重复排列的物质，还具有一定的凝固点和熔点。

5合金：

有两种或两种以上的金属元素或非金属元素组成的具有金属特性的物质，称为合金。

6固溶体：

是指合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相。

7固溶强化：

由于固溶体的晶格发生畸变，塑性变形抗力增大从而使金属材料的强度和硬度增高的这种现象。

8弥散强化：

指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。

二、简答

1金属的典型晶体结构有几种？

各举两种金属

答；体心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格三种。

体心立方晶格的金属有:

a一Fe,γ一Ti等。

面心立方晶格的金属有:

Al,γ——Fe等.密排六方晶格的金属有:

Be,α—Ti等.

2晶体的缺陷可分为哪几类？

其表现形式分别是什么？

答；点缺陷，线缺陷，面缺陷三类。

点缺陷表现为空位,间隙原子和置换原子.线缺陷表现为位错，体微观缺陷.面缺陷表现为晶体外表面和内表面的缺陷.

3以纯铁为例说明什么是金属的同素异构转变。

答；同素异构转变是指金属在固态下随温度的改变，由一种晶格变为另一种晶格的现象。

纯铁在９１２℃以下原子排列成体心立方晶格，叫做α铁；在９１２℃至１３９４℃之间铁原子排列成面心立方晶格，叫做γ铁；在１３９４℃以上铁原子又重新排列成体心立方晶格，叫做δ铁。

4晶粒大小对金属力学性能有何影响？

并说明细化晶粒的方法。

答；在常温下，晶粒越细，金属的强度就越高，塑性和韧性就越好。

细化晶粒方法有：

①附加振动或搅拌

②增加过冷度。

③变质处理

5铁碳合金有哪几种基本相？

答：

铁素体、奥氏体和渗碳体。

在常温下只有铁素体和渗碳体。

6什么是合金？

答案：

由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。

合金的相结构？

答案：

固溶体和金属化合物。

合金比纯金属强度高的原因？

答案：

固溶强化，因而材料的强度和硬度高。

金属化合物由弥散强化，因而使合金强度增高。

三、画出铁碳合金相图，并填写相图各区域组织。

根据相图说明铁碳合金的分类，并写出45钢（Wc=4.5%）和T10（Wc=1.0%）的结晶过程

第二部分钢的热处理

名词解释

1钢的热处理：

是指采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构和性能的工艺。

2过冷奥氏体：

共析钢过冷到A1温度以下，奥氏体在热力学上处于不稳定状态，在一定条件下会发生分解转变，这种在A1以下存在的且不稳定的、将要发生转变的奥氏体就是过冷奥氏体。

3残余奥氏体：

工件淬火时由于马氏体转变时发生体积膨胀，马氏体转变结束时总有少量奥氏体被保留下来，冷却至室温后残存的奥氏体。

4马氏体：

是碳在α－Fe中的过饱和固溶体，是单相的亚稳定组织。

5钢的淬透性：

是用在规定条件下钢式样有效淬硬深度和硬度分布来表征的材料特性，是钢的固有属性。

6钢的淬硬性：

是指钢在理想条件下淬火后所能达到的最高硬度值，即钢在淬火时的硬化能力。

7回火脆性：

在一般情况下，淬火钢的冲击韧度随着回火温度的升高而增加，但在某些温度范围内回火时，钢的冲击韧度明显下降，这种现象称为回火脆性。

简答题

1什么是钢的退火？

退火有几种类型？

答：

⑴钢的退火是将钢加热到Ac¹以上或一下适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的一种热处理工艺。

⑵有①完全退火②等温退火③球化退火④去应力退火⑤均匀化退火，五种。

2淬火温度如何选择？

答：

3回火的目的是什么？

根据回火温度不同，回火分哪几种？

回火产物分别是什么？

4什么是钢的化学热处理？

其作用是什么？

钢的化学热处理分几个阶段？

三、画出过冷奥氏体等温冷却转变图（C曲线），并标出各区间的转变产物

四、分析题

课本125页18、19题

第三部分

合金结构钢和滚动轴承钢的编号中数字和字母代表什么含义？

南京长江大桥和“鸟巢”的外部钢结构分别采用哪种钢材制成？

答：

南京长江大桥由鞍钢生产的16Mn（P345）被称为“争气钢”，鸟巢采用的是Q460钢。

20Cr、20CrMnTi、40Cr、60si2Mn、GCr15、90SiGr、W18Gr4V、W6Mo5Gr4V2分别属于合金钢中的哪种类型？

白口铸铁能否直接用来制造各种零件？

答：

20Cr是低淬透性渗碳钢、20CrMnTi中淬透性渗碳钢、40Cr低淬透性调质钢、60si2Mn弹簧钢、GCr15滚珠轴承钢、9SiGr低合金刀具钢、（W18Gr4V、W6Mo5Gr4V2）高速钢。

灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁中石磨的存在形态是什么样的？

答：

灰口铸铁中的石墨呈片状存在、球墨铸铁中的石墨呈团絮状存在、蠕墨铸铁中的石墨呈球状存在、可锻铸铁中的石墨呈蠕虫状存在。

灰口铸铁、球墨铸铁的编号中数字和字母代表什么含义？

答：

数字代表灰口铸铁式样的最低抗拉强度值，字母“HT”是“灰铁”。

球墨铸铁“QT”是“球铁”二字的汉语拼音的第一个字母数字表示最低抗拉强和伸长率。

特殊性能钢有哪些类型？

答：

不锈钢、耐热钢和耐磨钢大三类。

冷作模具钢、热作模具钢、不锈钢、耐磨钢的代表钢号有哪些？

答：

冷作模具钢Cr12和C12MoV、热作模具钢3Cr2W8V或4Cr5W2VSi、不锈钢Cr13、耐磨钢ZGMn13。

金属材料分哪几种类型？

答：

可分为两大类：

钢铁材料（或黑色金属）和非铁金属（或有色金属）。

黑色金属通常是指哪种材料？

答：

是以铁和碳为主要成分的金属材料的钢、合金刚或合金铸铁。

如何判断碳素钢质量的好坏？

普通碳素钢、优质碳素钢、碳素工具钢的牌号、字母、数字代表什么含义？

T7钢的含碳量是0.7%对吗？

什么是弹性变形？

什么是塑性变形？

塑性变形的指标有哪些？

弹性变形和塑性变形的区别是什么？

某齿轮采用20钢制造，心部要求有较好的塑性和韧性，齿面要求硬而耐磨，试分析该齿轮应该采用什么样的预备热处理和最终热处理？

钢和铸铁的牌号

Q235BF08FQ460D65MnCrWMn1Cr13HT100Q215A45ZG230-45035Mn

T12Q345A60Si2MnW18Cr4V40CrGCr150Cr18Ni9QT400-18KTH330-086-5-4-200Cr18Ni9RuT420T820CrMnTi9SiCr5CrMnMoKTZ450-05ZGMn13