金属材料及热处理习题有答案文档格式.docx

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2．本质细晶钢是指在任何加热条件下均不会粗化的钢。

（X）

3．钢中碳的质量分数越高，其淬火加热温度越高。

4．高碳钢中用正火代替退火，以改善其可加工性。

5．过冷奥氏体发生马氏体转变时，若将温度降到Mf点以下则可全部转变。

6．45钢在水和油中冷却时，其相应临界淬透直径D0水和D0油的关系是D0水<

D0油。

7．感应加热表面淬火工件表面硬度比一般淬火高，并可提高疲劳强度。

（√）

8．为使表面获得高硬度和耐磨性，钢渗氮后还需进行淬火加低温回火处理。

9．分级淬火方法只适合较小尺寸工件的淬火。

10．含铬锰的合金钢在低温区回火时若出现脆性增大现象可采用回火后快冷来消除。

11．奥氏体的实际晶粒度一般比起始晶粒度大。

12．同一钢材在相同加热条件下总是水淬比油淬的淬透性好。

13．硬度相同时，回火屈氏体和回火索氏体比屈氏体和索氏体具有较高的强度、塑性和韧性。

四、简答题

1．简述共析钢过冷奥氏体在A1~Mf温度之间不同温度等温时的转变产物及性能。

2．今有经退火后的45号钢，在700

、760

、840

加热，保温一段时间后水冷，所得到的组织各是什么？

3．共析碳钢加热到奥氏体后，以各种速度连续冷却，能否得到贝氏体组织，采取什么办法才能获得贝氏体组织？

4．马氏体转变有哪些特点？

5．钢的淬透性是指什么？

分析“某钢件加热条件相同时，小件的淬透性比大件的好”这句话正确与否。

6．某碳钢的冷却曲线如图所示，试分析按图中1～5冷却方式冷却后的转变产物以及ⅰ和ⅱ时的组织。

五、综合题

1．将ф5mm的T8钢加热到760℃并保温足够的时间，问采用什么热处理方法可以得到下列组织：

珠光体，索氏体，下贝氏体，屈氏体+马氏体，马氏体+少量残余奥氏体。

2．某型号柴油机的凸轮轴,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），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完,只剩15钢，拟用15钢代替.试说明：

（1）原45钢各热处理工序的作用；

（2）改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求，为什么？

（3）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？

3．确定下列钢件的退火方法：

（1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；

（再结晶退火）

（2）ZG270－500钢的铸造齿轮；

（去应力退火）

（3）铸造过热的60钢锻坯；

（完全退火）

（4）改善T12钢的切削加工性能；

（球化退火）

（5）20钢焊接后。

第2章工业用钢

一、填空题

1．钢中所含有害杂质元素主要是S、P。

2．T12A钢按用途分类属于碳素工具钢，按碳的质量分数分类属于高碳钢，按质量分类属于高级优质钢。

3．45钢按用途分类属于结构钢，按碳的质量分数分类属于中碳钢，按质量分类属于优质钢。

4．60Si2Mn是合金弹簧钢，它的最终热处理方法是淬火+中温回火，为提高表面质量常进行喷丸处理。

5．高速钢刀具在切削温度高达600

时，仍能保持高硬度和高耐磨性。

6．ZGMn13-3制造坦克履带板需经过水韧处理，目的是为得到单一奥氏体组织。

1．08F牌号中，08表示其平均碳的质量分数为A。

A．0.08%B．0.8％C．8%

2．在下列三种钢中，C钢的弹性最好，A钢的硬度最高，B钢的塑性最好。

A．T10B．20C．65

3．选择制造下列零件的材料：

冷冲压件A，齿轮C，小弹簧B。

A．08FB．70C．45

4．选择制造下列工具所用的材料：

木工工具A，锉刀C，手锯锯条B。

A．T9AB．T10C．T12

5．合金渗碳钢渗碳后必须进行A后才能使用。

A．淬火加低温回火B．淬火加中温回火C．淬火加高温回火

6．将下列合金钢牌号归类。

耐磨钢B；

合金弹簧钢A；

合金模具钢C；

不锈钢D。

A．60Si2MnAB．ZGMn13-1C．Cr12MoVD．2Cr13

7．为下列零件正确选材：

机床主轴C；

汽车、拖拉机变速齿轮D；

板弹簧E；

滚动轴承B；

贮酸槽A；

坦克履带F。

A．1Cr18Ni9B．GCr15C．40CrD．20CrMnTiE．60Si2MnAF．ZGMn13-3

8．为下列工具正确选材：

高精度丝锥B；

热锻模E；

冷冲模A；

医用手术刀片C；

麻花钻头D。

A．Cr12MoVAB．CrWMnC．7Cr17D．W18Cr4VE．5CrNiMo

1．T10钢中碳的质量分数是10％。

（X）

2．碳素工具钢都是优质或高级优质钢。

3．碳素工具钢中碳的质量分数一般都大于0.7％。

4．工程用铸钢可用于铸造生产形状复杂而力学性能要求较高的零件。

（√）

5．用Q345钢制造的自行车车架，比用Q235钢制造的轻。

（√）

6．3Cr2W8V钢一般用来制造冷作模具。

7．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是15％。

8．由于Cr12MoV钢中铬含量大于11.7%，因而Cr12MoV钢属于不锈钢。

9．Cr12MoV钢在锻造后空冷即可。

10．1Cr18Ni9Ti钢不仅可作不锈钢，还可用作耐热钢制造内燃机排气阀。

11．3Cr13钢的耐蚀性不如1Cr13钢。

1．与非合金钢相比，合金钢有哪些优点？

2．说明在一般情况下非合金钢用水淬火，而合金钢用油淬火的道理？

3．高速钢有何性能特点？

回火后为什么硬度会增加？

4．什么是热硬性？

T9钢和9SiCr钢制造的刃具，若要保证刃部在230～250℃受热条件下工作硬度仍不低于60HRC，应选哪一种钢？

为什么？

5．耐磨钢常用牌号有哪些？

它们为什么具有良好的耐磨性和韧性？

6．提高金属抗腐蚀能力有哪些措施？

7．与铬不锈钢比较，奥氏体型不锈钢有何特性？

为提高其抗蚀性能可采取什么热处理？

1、现有几个钢种：

40Cr、5CrNiMo、65Mn、Cr12MoV、Q345

问：

（1）要制造冲孔落料模，应选用何种钢材？

（2）锻造后能否直接空冷，为什么？

（3）简单说明最终热处理工艺及获得的组织。

2、W18Cr4V制造盘形齿轮铣刀工艺路线如下：

下料→锻造→①→机械加工→②+③→喷砂→磨加工→成品

（1）该钢含碳量范围及各合金元素的主要作用；

（2）其锻造有何特点?

（3）①为何种热处理工序，其目的及所得组织？

（4）分析②和③所采用的热处理工艺，最终组织及大致硬度。

3．20CrMnTi制造某汽车变速齿轮工艺路线如下：

下料→锻造→①→加工齿形→②→③+④→喷丸→磨齿（精加工）

（1）①、②、③及④各为何种热处理方法；

（2）各热处理的工艺及目的；

（3）最终热处理后表层组织及大致硬度。

4、现有几种材料，牌号如下：

5CrMnMo40CrNi20CrMnTi7A09CrWMn60Si2Mn4Cr13Q390T12ZGMn13W18Cr4VHT200QBe2H70

请从上选出相应用途的材料：

汽车板簧（60Si2Mn）床身、机座（HT200）

连杆（40CrNi）压力容器（Q390）

坦克履带板（ZGMn13）手术刀（4Cr13）

小型热锻模（5CrMnMo）锉刀（T12）

弹壳（H70）飞机大梁（7A09）

第3章铸铁

1．生产球墨铸铁需进行球化和孕育处理。

2．铸铁的碳当量越高、冷却速度越慢，石墨化过程越易进行。

二、选择题

1．为提高灰铸铁的表面硬度和耐磨性，采用A法效果较好。

A．电接触加热表面淬火B．等温淬火C．渗碳后淬火加低温回火

2．下列哪种铸铁的减震性最好。

（A）

3．为下列零件正确选材：

机床床身D；

汽车后桥外壳C；

柴油机曲轴B；

排气管A。

A．RuT300B．QT700-2C．KTH350-10D．HT300

二、判断题

1．热处理可以改变灰铸铁的基体组织，但不能改变石墨的形状、大小和分布情况。

2．可锻铸铁比灰铸铁的塑性好，因此，可以进行锻压加工。

3．可锻铸铁一般只适用于薄壁小型铸件。

4．铸铁不应考虑用于焊接件。

三、简答题

1．什么是铸铁？

它与钢相比有什么优点？

2．影响铸铁石墨化的因素有哪些？

3．用金属模浇铸灰口铸铁件时，发现表层及薄壁处硬度很高，难以切削加工，说明其原因及消除办法。

4．下列牌号各表示什么铸铁？

牌号中的数字表示什么意义？

①HT250②QT700-2③KTH330-08④KTZ450-06⑤RuT420

第4章有色金属

1．钛也有现象，882

以下为密排六方晶格，称为α钛；

882

以上

为体心立方晶格，称为β钛。

2．铸造铝合金中应用最广泛的是铝硅系合金，其铸造性能好，而耐热性最好的是铝铜系合金。

3．H80是铜锌合金，80代表含铜量80%。

4．α型钛合金中主要加入的合金元素是铝。

1．3A21按工艺特点分，是B铝合金，属于热处理D的铝合金。

A．铸造B．变形C．能强化D．不能强化

2．某一材料的牌号为T3，它是。

A．碳的质量分数为4％的碳素工具钢B．3号工业纯钢C．3号纯铁

3．某一材料牌号为QTi3.5,它是A。

A．钛青铜B．球墨铸铁C．钛合金

4．将相应牌号填入空格内：

普通黄铜A，特殊黄铜D，锡青铜B，硅青铜C。

A．H70B．QSn4-3C．QSi3-1D．HA177-2

1．特殊黄铜是不含锌元素的黄铜。

2．变形铝合金都不能热处理强化。

3．H80属双相黄铜。

4．β钛合金可通过淬火时效处理强化，其高低温强度均高于α钛合金。

5．ZL102具有优良的铸造性能、抗蚀性，并可通过时效提高其强度。

1．铝合金热处理强化的原理与钢热处理强化原理有何不同？

2．何谓简单硅铝明？

为什么它具有良好铸造性能?

在变质处理前后其组织及性能有何变化?

3．Al—Si系,Al—Cu系,Al—Mg系三种铸造铝合金在性能上各有哪些优缺点？

铸铁u00-10D

课题一：

金属材料的的性能

1、金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（强度、硬度、塑性、弹性）。

P3

5、当应力超过材料的屈服极限，零件会发生塑性变形。

2、要求耐磨的零件，应选择（塑性、硬度、疲劳极限、强度）好的材料。

3、材料的耐磨性与什么力学性能（塑性、硬度、疲劳极限、强度）关系密切

4、在交变载荷工作条件下的零件材料要考虑的主要的力学性能指标为什么？

（塑性、硬度、疲劳极限、强度）。

P9

6、各种硬度之间存在着一定的关系,因此各种硬度值之间是可以换算吗？

错

（各种硬度值之间无直接换算关系，只是相对比较）

7、拉伸试验可以测定金属材料的弹性、强度和塑性等多项指标数据。

所以拉伸试验是机械性能试验的重要方法。

对的P3-5。

补充：

低碳钢拉伸实验中，应力超过屈服点后不会立刻在局部形成缩颈是因为已变形的部分得到了形变强化而比未变形的部分强度高。

8、退火、正火后的零件用一般用HBS硬度表示，淬火后的零件一般用HRC硬度表示。

P8表1-2（HBS、HRC、HRA、HV）P6、P7

9、硬度根据测定方法的不同，分为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

10、在有关工件的图样上，出现了以下几种硬度标注方法，问是否正确，如不正确应如何修改？

HBW210～300HRC5～15？

HV300800～900HV

前三个标注均不正确，应修改如下：

HBW210～300应改为210～300HBW；

HRC5～15HRC的测量范围在：

20～70HRC；

HV300应改为300HV；

800～900HV标注是正确的。

金属的晶体结构与结晶

1、普通玻璃、沥青、松香、食盐哪种是晶体。

食盐是晶体

2、对金属材料来说，晶粒越细小，则力学性能怎样？

力学性能越高

3、空位是点缺陷，位错是面缺陷，晶界是线缺陷吗？

（参考）

不对，正确的是：

空位是点缺陷，位错是线缺陷，晶界是面缺陷。

4、根据晶体几何特征，晶体缺陷一般分为以下哪三类？

•分为点缺陷、线缺陷、　面缺陷。

（参考）

5、工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法叫做什么？

细晶强化

细晶强化：

细晶强化能使材料强度和硬度提高，塑性和韧性也提高；

形变强化（即冷变形强化或加工硬化）：

金属材料在再结晶温度以下塑性变形时

能使材料强度和硬度提高，但塑性和韧性降低。

固溶强化：

溶入固溶体中的原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使塑性变形更加困难，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。

这种通过形成固溶体使金属强化的现象称为固溶强化。

固溶强化的基本原因：

晶格发生了畸变。

6、室温下金属的晶粒越细小，则强度高、塑性好（强度高、塑性差；

强度低、塑性好；

强度高、塑性好）。

亦即综合力学性能好。

7、金属常见的晶格类型为哪几种？

体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格

8、纯金属在什么范围结晶，合金在什么范围结晶？

纯金属在恒温下（有固定的凝固点即熔点）结晶，合金在（一定温度范围）内结晶。

课题二：

铁碳合金

1、钢中的基本相包括铁素体、马氏体、渗碳体、奥氏体和珠光体吗？

钢中的基本相包括铁素体、渗碳体、奥氏体。

P11

2、铁素体是碳溶解在（α-Fe、γ-Fe、δ-Fe 

、β-Fe）中所形成的间隙固溶体。

3、渗碳体是碳钢中的主要强化相，它的数量、形态、大小与分布对钢的性能有很大的影响吗？

4、Fe-Fe3C相图中，ES（Acm）线的含义是什么？

P13

5、在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为多少？

P13

6、铁碳合金含碳量小于0.0218%是工业纯铁吗？

7、碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体吗？

对P17

9、根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可将铁碳合金分为工业纯铁、钢及白口铸铁三类。

P12

简答

一、随含碳量的提高铁碳合金的力学性能如何变化？

P17

答：

随含碳量的提高铁碳合金的硬度和强度提高，塑性和韧性下降，但强度在W（C）=0.9%时开始下降。

W（C）表示含碳量。

原因：

随W（C）的提高，铁碳合金中塑性和韧性好的铁素体减少，而硬度高的渗碳体增加，所以 

硬度和强度提高，塑性和韧性下降， 

当W（C）达到0.9%后,渗碳体析出过多呈网状分布，使脆性增加，强度下降。

根据下列部分铁碳平衡相图

二、右图各点（G,S,E,）、各条线（GS,ES,PSK）的名称；

见表5－1P53P54表5－2

　　GS－奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线

　　ES－碳在奥氏体中的溶解度曲线

PQ－碳在铁素体中的溶解度曲线

2）填写各个区域内的组织：

见教材

课题三钢的热处理

1、钢的热处理是将钢在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却_,以改变其组织，从而使其获得所需性能的一种工艺，其根本原因是由于铁有同素异构转变。

2、加热是钢进行热处理第一步，其目的是使钢获得什么

组织。

3、碳钢的正火工艺是将其加热到一定温度，保温一段时间，然后采用什么冷却形式。

（随炉冷却、在油中冷却、在空气中冷却、在水中冷却）正火的概念

4、由于正火较退火冷却速度快，过冷度大，转变温度较低，获得组织较细，因此正火钢强度和硬度比退火钢高。

P22

5、工件在去应力退火过程中没有相变发生，只是消除内应力。

6、钢的含碳量越高，选择淬火加热温度就越高。

错误

淬火加热温度

亚共析钢：

Ac3以上30～50℃；

共析和过共析：

Ac1以上30～50℃。

7、对于形状简单的碳钢件进行淬火时，应采用什么淬火介质。

碳钢水中淬火、合金钢油中淬火

8、60Si2Mn的淬硬性与60钢相同，故两者的淬透性也相同。

不对,60Si2Mn是合金钢，其淬透性比60好。

10、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为（）。

P23

11、马氏体的硬度和强度决定于马氏体中碳的质量分数。

P21

13、常用的回火方法有哪几种？

P24

14、回火温度是决定淬火钢件回火后硬度的主要因素吗？

P24

15、以下不属于表面淬火的工艺有。

（感应淬火、火焰淬火、分级淬火）

16、用T10钢制刀具其最终热处理工艺为哪种？

（低温回火、中温回火、高温回火）

17、低温回火、中温回火、高温回火、调质哪种方法主要用于各种弹簧淬火后的处理。

中温回火可以提高零件的弹性极限。

18、用65钢制成的沙发弹簧，使用不久就失去弹性，是因为没有进行淬火、高温回火吗？

错，中温回火可以提高零件的弹性极限，不是高温回火。

20、调质处理的主要目的是提高钢的综合力学性能吗？

对，调质是淬火后高温回火

21、普通轴类零件一般可选用45钢经调质处理获得良好的综合力学性能。

　对的

23、退火、正火后的零件用一般用HBS硬度表示，淬火后的零件一般用HRC硬度表示。

24、零件渗碳后，一般需经处理，才能达到表面硬而耐磨目。

25、.钢的表面淬火和化学热处理，本质上都是为了改变表面的成份和组织，从而提高其表面性能。

错，表面淬火没有改变零件表面的成份。

27、表面淬火既能改变钢表面化学成分，也能改善心部组织和性能。

28、感应淬火不适于单件小批量生产，主要适用于大批量生产。

29、在钢的普通热处理里，其

中和属于预先热处理。

30、下列那项不可以作为预先热处理（）。

A、正火B、球化退火C、等温退火D、渗碳处理

因为预先热处理之后要进行切削加工，切削加工会切去渗碳层。

简答题

1、下图为简化的铁碳相图，为下列材料的热处理工艺选择合适的加热范围，并说明理由。

（K表渗示碳体）。

（1）20钢淬火；

（2）20钢正火；

（3）40钢高温回火；

（4）T10钢淬火；

（5）T10钢正火；

（6）T10钢低温回火。

（温度选择用Ac1,Ac3，Accm等代号表示）

完全退火

ACCM以上30～50℃

AC3以上30～50℃

正火加热温度：

ACCM以上30～50℃

2、淬火钢为什么要进行回火处理？

淬火钢不经回火一般不能直接使用。

回火是为了降低脆性，减少或消除内应力，防止工件变形和开裂；

稳定工件尺寸；

获得工艺所要求的力学性能；

对某些高淬透性的合金钢，高温回火可降低硬度，以利切削加工。

分析题：

1、根据Fe—Fe3C合金相图，说明下列现象的原因。

（1）钳工锯割T8、T10、T12等退火钢料（含碳量分别为0.8%，1.0%，1.2%）比锯割10、20钢（含碳量分别为0.1%，0.2%）费力且锯条易磨钝？

（2）在1100℃，含碳量为0.4%的钢能进行锻造,而含碳量为4.0%的铸铁适宜铸造成形？

2、曲轴、连杆等零件为什么要进行调质处理？

正火处理也能达到同样的硬度要求，为什么这类零件不采用正火处理？

分析：

曲轴、连杆等零件经过调质处理，可以获得强度、硬度、塑性与韧性都好的综合力学性能。

钢经调质后和正火后的硬度是相近的，但重要的结构零件一般都进行调质处理而不采用正火。

这主要是因为：

调质后的组织为回火索氏体，其中渗碳体呈颗粒状，而正火后的组织为索氏体，渗碳体呈片状。

因此，调质处理后，工件不仅强度高，而且，塑性和韧性也超过了正火。

3、下列零件和工具由于管理不善造成材料错用，问使用过程中会出现哪些问题

（1）把20钢当成60钢制成弹簧。

（2）把30钢当成T7钢制成大锤。

2、有一批45钢工件的硬度为55HRC，现要求把它们的硬度降低到200HBS（≈20HRC），问有哪几种方法？

应用题：

一、选45钢制做小榔头，其工艺流程为：

锻造—预先热处理—切削加工—钳工—最终热处理。

其中预先热处理和最终热处理分别为何种热处理工艺？

它们的作用分别是什么？

预先热处理：

正火；

最终热处理：

淬火＋高温回火（调质）

正火的作用：

消除锻造应力、降低硬度、改善切削加工性能，细化晶粒，为调质处理作组织准备。

调质的作用：

二、有一φ10mm的模具顶杆类零件，受中等交变载荷作用，要求零件沿截面性能均匀一致。

该杆类零件选用45钢这种材料制作，回答下列问