工程材料1.docx

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工程材料1

一、解释下列名词

1．淬透性与淬硬性;2．相与组织;3．组织应力与热应力；

4．过热与过烧；5.回火脆性与回火稳定性6.马氏体与回火马氏体

7.实际晶粒度与本质晶粒度8.化学热处理与表面热处理

淬透性：

钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件

下的淬硬层深度来表示

淬硬性：

指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力

相：

金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的

均匀组成部分称为相

组织：

显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小

和分布的组合。

组织应力：

由于工件内外温差而引起的奥氏体（γ或A）向马氏体（M）转

变时间不一致而产生的应力

热应力：

由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力

过热：

由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象

过烧：

由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象

回火脆性：

在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称为回

火脆性

回火稳定性：

又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。

马氏体：

碳在α-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。

回火马氏体：

在回火时，从马氏体中析出的ε-碳化物以细片状分布在马氏

体基础上的组织称为回火马氏体。

本质晶粒度：

钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度

实际晶粒度：

在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢

的性能。

化学热处理：

将工件臵于待定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。

表面淬火：

：

指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热

将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。

二、判断题

1.（）合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。

错。

根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。

2.（）实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。

对。

3.（）为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造

后都应采用正火处理。

对。

对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。

对于过共析钢而言，正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。

对于普通话结构钢而言，正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和韧性，作为最终热处理。

4.（）在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金

钢将向合金元素少量多元化方向发展。

对。

不同的元素对于钢有不同的效果。

5.（）不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。

错。

马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳增加，其硬度也随之提高。

合金元素对马氏体的硬度影响不大，马氏体强化的主要原因是过饱和引起的固溶体

强化。

6．（）40Cr钢的淬透性与淬硬性都比T10钢要高。

错。

C曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。

40Cr为含碳量为0.4%，含Cr量为1.5%左右的调质钢。

T10为含碳量为1%左右的碳素工具钢。

但是淬火后45钢香到马氏体，T10钢得到马氏体加少量残余奥氏体，硬度比45钢高。

7．（）马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，

因此马氏体与转变前的奥氏体含碳量相同。

对。

当奥氏体过冷到Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。

但是马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留在马氏休中。

马氏体转变的特点是高速长大、不扩

散、共格切变性、降温形成、转变不完全。

8．（）铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。

错。

所有的铸铁都不可以进行锻造。

9．（）45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性,韧性下降，

强度,硬度上升。

错。

钢是随回火温度上升，塑性,韧性上升，强度,硬度提高。

10．（）淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。

错。

淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区（50%马氏体+50%非马氏体组

织）的深度。

11．（）钢的回火温度应在Ac1以上。

错。

回火是指将淬火钢加热到A1以下保温后再冷却的热处理工艺。

12．（）热处理可改变铸铁中的石墨形态。

错。

热处理只能改变铸铁的基休组织，而不能改变石黑的状态和分布。

13.（）奥氏体是碳在α-Fe中的间隙式固溶体。

错。

奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体。

用符号A或γ表示。

14．（）高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。

对。

高频表面淬火属于表面淬火的一种。

表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表

面的热处理方法。

15．（）过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。

错。

过冷度（ΔT）是指理论结晶温度（T0）与实际结晶温度（T1）的差值，

即ΔT=T0-T1。

但是冷却速度越大，则过冷度越大，。

16．（）所谓的本质细晶粒钢，是说它在任何条件下晶粒均不粗化。

错。

本质晶粒度是指钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为实际晶粒度，通常把钢加热到940±10℃奥氏体化后，设法把奥氏体保留到室温来判断钢的本质

晶粒度。

17．（）因为单晶体是各项异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向

上的性能也是不同的。

错。

18．（）钢中的杂质元素“硫”会引起钢的“冷脆”。

错。

钢中硫会引起热脆性，而磷有固溶强化作用，右提高强度硬度，但是却

显著降低了钢的韧性塑性（叫冷脆性）

19．（）硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，根据测量的硬度值还

可以估计近似的强度值，因而是生产上常用的一种机械性能试验方法。

对。

20．（）含碳量低于0.25%的碳钢，退火后硬度低，切削时易粘刀并影响

刀具寿命，工件表面光洁度差，所以常采用正火。

对。

21.（）三种金属晶格类型中，体心立方晶格中原子排列最为紧密。

错。

原子排列紧密度与晶包的致密度有关，致密度越高，原子排列越紧密。

休心立方的致密度为0.68,而面心立方和密排六方的为0.74。

22.（）金属中的固溶体一般说塑性比较好，而金属化合物的硬度比较高。

对。

与纯金属相比，固溶休的强度硬度高，塑性韧性低，但与金属化全物相

比其硬度要低得多，而塑性韧性要高得多。

23.（）高速钢反复锻造的目的是为了锻造成型。

错。

高速工具钢是莱氏体钢，其铸态组织为亚共晶组织，由鱼骨状的莱氏休与树枝状的马氏体加托氏体组成。

反复锻打是为了击碎鱼骨状碳化物，使其均匀

的人布于基休中。

24.（）金属发生多晶型转变时，不仅晶格要发生变化，组织与性能也要发

生变化。

对。

多晶型转变即同互异构转变，热处理的依据，

25.（）发生过烧的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生

过热的工件只能报废。

错。

发生过热的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过烧的工件只能报废。

26.（）含Mo、W等合金元素的合金钢，其回火脆性倾向较小。

对。

在钢中加入W（约1%）、Mo（约0.5%）可以有效的抑制回火脆性。

0.77→α0.0218+Fe3C得到的组织为珠光体（P）。

（7）E是碳在中的α-Fe最大溶解度点，P是碳在γ-Fe中的最大溶解度

点，A1即PSK线，A3即GS线，Acm即ES线。

4.过共析钢的淬火温度是多少？

为什么要选择在这一温度？

答：

对于过共析钢而言，淬火温度为AC1+（30～50）℃

5.如下图所示，确定不同冷却速度下可能获得的组织，并比较其硬度值。

答：

V1线是炉冷后空冷，得到的是珠光体（P），V2是加热后空冷，得到的是索氏体（S）或回火索氏体（S回）；V3得到的是下贝氏体、马氏体和过冷奥氏

体（B下+M+A′）；V4为水冷，得到的是马氏体和残余奥氏体（M+A′）。

硬度值:

P

6.共析钢C曲线与冷却曲线如图

（1）指出图中各点的组织

（2）并奥氏体化后各冷却方式下的热处理工艺名称

答：

（1）1：

过冷奥氏体；2：

过冷奥氏体和珠光体；3：

珠光体（P）；4：

过冷奥氏体；5：

过冷奥氏体和索氏体；6：

索氏体（S）；7：

淬火马氏体+残余奥氏体（M淬A′）；8：

过冷奥氏体；9：

过冷奥氏体和贝氏体；10：

贝氏体（B）。

（2）V1：

等温退火；V2：

正火；V3等温回火；V4：

淬火。

7.将一T12钢小试样分别加热到780oC和860oC，经保温后以大于Vk的速度冷

却至室温，试问：

（T12钢Ac1=730oCAccm=830oC）

（1）、哪个温度淬火后晶粒粗大？

（2）、哪个温度淬火后未溶碳化物较多？

（3）、哪个温度淬火后残余奥氏体量较多？

（4）、哪个淬火温度合适？

为什么？

答：

（1）860℃下淬火后晶粒更细。

860℃>830℃，即加热温度大于AC㎝由于奥氏体晶粒粗大，含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量

增多，使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开裂倾向增加。

（2）780oC下未溶碳化物较多，

（3））860℃下残余奥氏体量较多。

答：

正火：

对于低、中碳的亚共析钢而言，正火的目的是调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。

使用组织为：

铁素体加索氏体。

调质：

提高力学性能，减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸。

使用组织：

回火索氏体。

高频感应加热表面淬火：

提高表面硬度、强度、耐磨性和搞疲劳极限，获得所需的力学性能，使心部组织具有足够的塑韧性。

使用组织：

表面为回火马氏体

或铁素体加索氏体。

低温回火：

减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸，获得工艺所要的力学性

能。

使用组织：

回火马氏体。

11．某汽车齿轮选用20CrMnTi材料制作，其工艺路线如下：

下料——锻造——正火①切削加工——渗碳②淬火③低温回火④喷丸——磨削

加工。

请分别说明上述①、②、③和④项热处理工艺的目的及组织。

答：

1正火：

对于低、中碳的亚共析钢而言，正火的目的是调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。

使用组织为：

铁素体加索氏体。

2渗碳：

提高工件表面硬度、耐磨性及其疲劳强度，同时保持工件心部良好的韧性和塑性。

使用组织：

表层为高碳回火马氏体+颗粒碳化物+少量残余奥氏

体，心部为低碳回火马氏体+铁素体。

3淬火：

获得马氏体组织，提高工件的硬度，获得相应的力学性能。

使用组

织：

淬火马氏体。

4低温回火：

减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸，获得工艺所要的力学

性能。

使用组织：

回火马氏体。

12．合金钢与碳钢相比，为什么它的力学性能好？

热处理变形小？

答：

（1）在钢中加入合金元素，溶于铁素体，起固溶强化作用；合金元素

进入渗碳体中，形成合金渗碳体；

（2）几乎所有合金元素都使E点和S点左移，在退火状态下，相同含碳量的合金钢组织中的珠光体量比碳钢多，从而使钢的强度和硬度提高。

（3）除Co外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C曲线右移，淬透性的提高，

这有利于减少零件的淬火变形和开裂倾向。

（4）除Co、Al外，所有溶于奥氏体的合金元素都使Ms、Mf点下降，使钢

在淬火后的残余奥氏体量增加。

（5）合金钢的回火温度比相同含碳量的碳钢高，有利于消除内应力，有效

的防止了工件开裂与变形。

（6）含有高W、Mo、Cr、V等元素的钢在淬火后回火加热时，产生二次硬化。

二次硬化使钢具有热硬性，这对于工具钢是非常重要的。

（7）—在钢中加入W、Mo可防止第二类回火脆性。

13．按刃具钢的工作条件，其性能要求是什么？

答：

高