机械工程材料习题 金属材料及热处理 工程材料 试题答案 陕科大

滑移系？ 四、判断题

1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。（ ）

2．因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。（ ）

3．金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。（ ） 4．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（ ） 5．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（ ） 6．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（ ） 7．热加工过程，实行上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（ ） 8．孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得多。（ ） 五、选择填空 1．体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的（ ） （a）滑移系数不同 (b)滑移方向数不同

（c）滑移面数不同 （d）滑移面和滑移方向的指数不同 2．随冷塑性变形量增加，金属的（ ）。 （a）强度下降，塑性提高 (b) 强度和塑性都下降 （c）强度和塑性都提高 （d）强度提高，塑性下降 3．冷变形金属再结晶后，则（ ）。，

（a）形成等轴晶，强度增大 (b)形成柱状晶，塑性下降 （c）形成柱状晶，强度升高 (d)形成等轴晶，塑性升高 4．能使单晶体产生塑性变形的应力为（ ）。 （a）正应力 （b）切应力 （c）复合应力

5．变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的 晶型是（ ）。

（a）与变形前的金属相同 （b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型

6．再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（ ）改变。 （a）温度（b）晶体结构 （c）应力状态。

7．冷热加工的区别在于加工后是否留下（ ）。 （a）加工硬化 （b）晶格改变性 （c）纤维组织

8．钢只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到 一定温度即使晶粒细化，其原因是（ ）

（a）铁总是存在加工硬化，而铜没有 （b）铜有加工硬化现象，而铁没有 （c）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有 （d）铁和铜的再结晶温度不同 习题2

一、名词解释

淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、Ｃ曲线 二、填空

1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（ ）℃保温（ ）小时后测定的奥氏体晶粒大小。

2．共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于 温度将形成（ ），为（ ）与（ ）的机械混合物，其典型形态为（ ）或（ ）。 3． 中马氏体是碳在α—Fe中的过饱和（ ），具有（ ）点阵。

4． 于过冷奥氏体等温转变图通常呈（ ），所以又称（ ），亦称为（ ）。

5．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（ ）。 6．中温回火主要用于处理（ ）。。因火后得到（ ）。 7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（ ）、（ ）和（ ）三种。

8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（ ），其中低温（ ）的硬度提高不多，故又称为（ ）。 三、简答

1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合 金才能进行热处理？

提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。 2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？ 如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？

提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油 冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补 充回火，以消除快冷产生的内应力

3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。

提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。

4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。 5．T12钢加热到770℃后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。

6．用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。

提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。 四、判断正误并改正

1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。

2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。

3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。 4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。

5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。

６．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。

7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”

8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。

五、选择填空

1．根据Ｆe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（ ）或（ ）加（ ） 或（ ）加（ ）。

(a)珠光体 (b)渗碳体 （c）铁素体 （d）马氏体 2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在800~1500?之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（ ）。

（a）超细珠光体 (b)索氏体 （c） 屈氏体（d）马氏体 3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（ ）、（ ）和（ ） 三大类。

（a）重结晶、再结晶、去应力退火 （b）扩散、球化法应力退火 （c）再结晶、完全、去应力退火 （d）去氢、扩散、重结晶退火 4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（ ），淬火后的组织为均匀的马氏体。 (a)Ac1+30~50℃ (b) Acm+30~50℃ (c) Ac3+30~50℃ (d) A0+30~50℃

5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时 转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（ ）。 (a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化

6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（ ）等热处理技术是当代发展 起来的具有广泛应用前景的新技术。

（a）表面淬火 （b）复合热处理 （c）化学热处理 （d）表面热处理 习题3

一、名词解释： １、调质处理： ２、淬透性： ３、马氏体： ４、共析反应： ５、过冷Ａ体： ６、加工强化： 7、热处理： ８、表面淬火： 二、作图题：

１、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度 ℃

lgt

2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明淬火加热温度和A1,A2,Acm线、符号

三、下面材料所属类别和应用实例

材料样号 类别 典型热处理工艺 使用状态下组织 应用举例

Q235A Gcr15 45 T12

20CrMnTi 60Si2Mn 16Mn 9SiCr

5CrMnMo 1Cr18Ni9

四、车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为： 下料 锻造 正火 机加工 调质 机加工 （精） 轴颈表面淬火 低温回火 磨加工 指出： 1、本轴应用的材料：

2、正火和调质的目的和大致热处理工艺 3、表面淬火目的

4、低温回火目的及工艺

5、轴颈表面组织和其余地方组织 习题4 简答题

１． 钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些有益和有害的影响？

２． 为什么比较重要的大截面的结构零件都必需用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优点？

３． 合金钢中经常加入的合金元素有哪些？怎样分类？

４． 为什么碳钢在室温下不存在单一奥氏体或单一铁素体组织，而合金钢中有可能存在这类组织？

５． 合金元素对回火转变有何影响？

６． 试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。 ７． 为什么说得到马氏体随后回火处理是钢中最经济而又最有效的强韧化方法？ ８． 什么是钢的回火脆性？下列几种钢中，哪类钢的回火脆性严重，如何避免？ 45 40Cr 35SiMn 40CrNiMo

９． 从资源情况分析我国合金结构钢的合金化方案的特点。 １０． 为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？ １１． 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

１２． 为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？弹簧淬火后为什么要进行中温回火？为了提高弹簧的使用寿命，在热处理后应采用什么有效措施？

１３． 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对钢中的非金属夹杂物限制特别严格？ １４． 解释下列现象 （１） 比碳钢高；

（２） 含碳量相同时，含炭化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；

（３） 含碳量≥0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.0%,含铬12%的在相同含碳量下，除了镍、锰的合金钢外，大多数合金钢的热处理温度都钢属于莱氏体钢； （４） 高速钢经热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织；

（５） 在相同含碳量下，合金钢的淬火变形和开裂现象不易产生；