金属学及热处理试卷(AB卷)

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1、金属学与热处理原理 - 1 作者：xiekzhao1对钢的硬度进行标注时，一般来说，退火状态标注 ，淬火状态标注 。A布氏硬度(HBS) B洛氏硬度(HRC)2在铁碳相图中，共析点对应的含碳量为 A ，温度为 C 。共晶点对应的含碳量为 4.30% ，温度为 D 。A0.77% B2.11% C 727 D1148 3要求耐磨的零件，应选择 的材料。A塑性好 B韧性好 C 强度高 D硬度高4纯金属在 结晶，合金在 结晶。A一定温度范围内 B恒温下5-Fe 具有 晶格，-Fe 具有 晶格。A面心立方 B体心立方 C密排六方6对金属材料来说，晶粒越细小，则力学性能 。A越低 B越高 C没有多大变化

2、7所谓调质处理就是 。A淬火高温回火 B 淬火中温回火 C淬火低温回火8对共析钢来说，通常炉冷得到 ，空冷得到 ，水冷得到 。A珠光体 B马氏体 C 托氏体 D索氏体9白口铸铁中的碳主要以 形式存在，灰口铸铁中的碳主要以 形式存在。A固溶体 B渗碳体 C 石墨10冷冲模具工作零件的最终热处理为 。A调质 B退火 C淬火低温回火二名词解释（4 分5）1晶体：2珠光体：3弥散强化：4共晶转变：5淬透性：1、热处理：将钢在固态下进行加热、保温，冷却，以改变其组织而得到所需性能的工艺方法。2、马氏体：C 在 Fe 中的过饱和固溶体。3、实际晶粒度：在某一加热条件下（实际热处理）所得到的实际奥氏体晶粒大

3、小。三判断题（对的在后面括弧内打，错的打） （2 分5）1材料的伸长率反映了材料韧性的大小。 （ ）2金属都具有同素异晶转变的特性。 （ ）3铸铁不能进行热处理。（ ）4大多数合金元素都有助于提高钢的热处理性能。 （ ）5零件渗碳后必须淬火，而渗氮后不再淬火（ ）图示并说明什么是热过冷。 （4 分）=T0 - T1过冷是由液固界面前沿实际温度分布与平衡凝固温度之差，称热过冷。何谓加工硬化？产生原因是什么？有何利弊？金属学与热处理原理 - 2 作者：xiekzhao冷加工变形后，金属材料强度、硬度升高而塑性下降的现象叫加工硬化。是由于塑变中产生了大量位错等晶体缺陷，相互交互作用，使位错运动阻力增

4、大，变形抗力增加，加工硬化是强化金属材料重要方法，尤其是热处理不能强化材料更重要，使材料在加工中成为可能。但同时变形抗力增加，进一步变形必消耗动力，塑性大幅下降，会导致开裂，有时为继续变形必加中间再结晶退火，增加生产成本。试画出含碳量为 0.45%的铁碳合金金相显微组织示意图金属学及热处理试卷 A一、填空题（15 分）1、在 BCC 和 FCC 晶格中，单位晶胞内的原子数分别为 2 和 4 ，其致密度分别为 0.68 和 0.74 。2、金属的结晶过程是 形核与长大 的过程。控制结晶后晶粒大小的方法有 增加过冷度 、 变质处理 和 振动与搅拌 。3、冷变形金属在加热时组织与性能的变化，随加热温

5、度不同，大致分为 回复 、 再结晶 和 晶粒长大 三个阶段。4、1Crl8Ni9Ti 钢中 Ti 的作用是 防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀 ，而 20CrMnTi 钢中 Ti 的作用是 细化晶粒 。5、碳在白口铸铁中主要以 Fe3C 形式存在，而在灰口铸铁中主要以 石墨 形式存在。二、名词解释（10 分）1、合金； 2、共晶转变； 3、枝晶偏析； 4、伪共晶； 5、回复；三、选择题（12 分）1、工程上使用的金属材料一般都呈 ( A )。A各向异性； B各向同性； C伪各向异性； D伪各向同性。2、固溶体的晶体结构 ( A )。A与溶剂的相同； B与溶质的相同； C与溶剂、溶质的都不相同； D是两组

6、元各自结构的混合。3、多晶体金属的晶粒越细，则其 ( A )。A强度越高，塑性越好 B强度越高，塑性越差 C强度越低，塑性越好 D强度越低，塑性越差4、调质处理后可获得综合力学性能好的组织是 ( C )A回火马氏体 B回火托氏体 C回火索氏体 D索氏体5、过共析钢正火的目的是 ( C )。A调整硬度，改善切削加工性 B细化晶粒，为淬火作组织准备 C 消除网状二次渗碳体 D防止淬火变形与开裂6、对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为 ( D )。A淬火低温回火 B完全退火 C水韧处理 D固溶时效四、判断题（5 分）1、金属铸件可通过再结晶退火来细化晶粒。 ( X )2、亚共析钢加热至 Ac1

7、和 Ac3 之间将获得奥氏体铁素体二相组织，在此区间，奥氏体的含碳量总是大于钢的含碳量。 ( V )3、化学热处理既改变工件表面的化学成分，又改变其表面组织。 ( V )4、所有合金元素均使 Ms、Mf 点下降。 ( X )5、可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。 ( X )五、问答题（36 分）1、什么叫临界晶核?它的物理意义及与过冷度的定量关系如何? （8 分）根据自由能与晶胚半径的变化关系，可以知道半径 rr c 的晶胚不能成核；rr c 的晶胚才有可能成核；而 rr c 的晶胚既可能消失，也可能稳定长大。因此，半径为 rc 的晶胚称为临界晶核。其物理意义是，过冷液体中涌现出来的短程规则排列

8、的原子集团，当其尺寸 rrc 时，这样的原了团使可成为晶核而长大。临界晶核半径 rc 其大小与过冷度有关。TLrmc22、试比较 45 钢、T 8 钢、T12 钢的硬度、强度和塑性有何不同? （9 分）金属学与热处理原理 - 3 作者：xiekzhao由含碳质量分数对碳钢性能的影响可知，随着钢中碳含量的增加，钢中的渗碳体增多，硬度也随之升高，基本上呈直线上升。在 0.8C 以前，强度也是虽直线上升的。在，0.8C 时，组织全为珠光体，强度最高；但在0. 8 C以后，随碳量的继续增加，组织中将会出现网状渗碳体，致使强度很快下降；当2.11C 后，组织中出现莱氏体强度将很低，而塑性是随碳量增加而下

9、降的，在出现莱氏体后，塑性将几乎降为零。由此可知，T12 的硬度最高，45 钢的硬度最低；T12 的塑性最差， 45 钢塑件最好；T8 钢均居中，T8 钢的强度最高。3、试述奥氏体的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法。 （9 分）奥氏体形成过程：a)奥氏体晶核的形成 b)奥氏体晶核的长大；c) 残留渗碳体的溶解；d)奥氏体成分均匀化。控制奥氏体晶粒大小的方法：a)制定合适的加热规范，包括控制加热温度及保温时间、快速短时加热；b)碳含量控制在一定范围内，并在钢中加入定显阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素。如：A1、V 、Ti 、Zr、Nb 等；c) 考虑原始组织的影响，例如片状球光体比球状珠光体加热组织易

10、粗化。4、分析碳和合金元素在高速钢中的作用及高速钢热处理工艺的特点。 （10 分）化学成分：高碳的目的是为了和碳化物形成元素 Cr、W 、Mo、V 等形成碳化物，并保正得到强硬的马氏体基体以提高钢的硬度利耐磨性。W、Mo、V 主要是提高钢的红硬性，因为这些元素形成的碳化物硬度高，产生二次硬化效应，因而显著提高钢的红硬性、硬度和耐磨性。Cr 主要是提高钢的淬透性。其工艺突出的特点是淬火加热温度非常高，回火温度高，次数多，淬火加热时采用预热。六、综合分析题（22 分）1、用 9SiCr 钢制成圆板牙，其工艺路线为：锻造球化退火机械加工淬火低温回火磨平面开槽开口。试分析：球化退火、淬火及回火的目的；

11、球化退火、淬火及回火的大致工艺。 （10 分）球化退火是为了消除锻造应力，获得球状珠光体和碳化物，降低硬度以利于切削加工并为淬火做好组织准备，减少淬火时的变形与开裂；淬火及回火是为了获得回火马氏体，保证热处理后具有高硬度、高耐磨性。球化退火工艺：加热温度 790810，等温温度 700720；淬火工艺：加热温度 850870(油淬) ；回火工艺；160180。2、一碳钢在平衡冷却条件下，所得显微组织中，含有 50的珠光体和 50的铁素体，问： 此合金中碳的质量分数为多少? 若该合金加热到 730 时，在平衡条件下将获得什么组织? 若加热到 850 ，又将得到什么组织 ? （12 分）设该合金中

12、含 C%x，则由杠杆定律得 %50218.7.0X所以 C%x=0.38%其显微组织为 FA全部奥氏体(A) 组织金属学及热处理试卷 B一、填空题（15 分）1、实际金属中存在有 点缺陷 、 线缺陷 和 面缺陷 三类晶体缺陷。2、为了使金属结晶过程得以进行，必须造成一定的 过冷度 ，它是理论结晶温度与 实际结晶温度 的差值。3、碳在 Fe 中的间隙固溶体称为 铁素体 ，它具有 体心立方 晶体结构在 727 时碳的最大溶解度为 0.0218 。4、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则 Ms 点越 低 转变后的残余奥氏体量就越 多 。5、除 Co 处，其他的合金元素溶人 A 中

13、均使 C 曲线向 右 移动，即使钢的临界冷却速度 减小 ，淬透性 增加 。二、名词解释（10 分）1、相：结构相同、成分相同并以界面相互分的均匀组成部分。2、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。 3、置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成固溶体。溶质原子与溶剂原子的尺寸差不同，都将引起晶格畸变，产生固溶强化。4、加工硬化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。5、珠光体 ：共析转变的产物是 F 与 Fe3C 的机械混合物，称作珠光体，用 P 表示。三、选择题（12 分）1、当晶格常数相同时，F

14、CC(面心立方晶格)晶体比 BCC(体心立方晶格)晶体 ( B )。金属学与热处理原理 - 4 作者：xiekzhaoA原子半径大，但致密度小； B原子半径小，但致密度大；C原子半径大，但致密度也大 D原子半径小但致密度也小。2、能使单晶体产生塑性变形的应力为( B )。A正应力 B切应力 c原子活动力 D复合应力3、钢在淬火后所获得的马氏体组织的粗细主要取决于( B )A奥氏体的本质晶粒度 B奥氏体的实际晶粒度 C奥氏体的起始晶粒度 D加热前的原始组织4、过共析钢的正常淬火加热温度是( C )。AAcm 十(3050) BAc3 十(3050) C Ac1 十(3050) DAc1 一(3050)5、制造手工锯条应采用( C )。A45 钢淬火低温回火 B65Mn 淬火中温回火 CT12 钢淬火低温回火 D9SiCr 淬火低温回火6、LYl2 的( C )。A耐蚀性好 B铸造性能好 C时效强化效果好 D压力加工性好四、判断题（5 分）1、固溶体的强度和硬度，比组成固溶体的溶剂金属的强度和硬度高。 ( V )2、实际金属是由许多结晶位向都完全相同的小晶粒组成的。 ( X )3、T10 和 T12 钢如其淬火温度样，那么它们淬火后残余奥氏体量也是一样的。 ( X )4、高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体，