金属学及热处理试卷

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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 ，温度为 。 A0.77% B2.11% C727 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 7所谓调质处理就是 。 A淬火高温回火

2、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小。三判断题（对的在后面

3、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？ 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

4、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金属学及热处理试卷 A A一、填空题（一、填空题（15 分）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 增加过冷度增加过冷度 、 变质处理变质处理 和 振动与搅拌振动与搅拌 。 3、冷变形金属在加热时组织

5、与性能的变化，随加热温度不同，大致分为 回复回复 、 再结晶再结晶 和 晶粒长大晶粒长大 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 石墨石墨 形式存在。 二、名词解释（二、名词解释（10 分）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（三、选择题（12 分）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

6、； 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 )。金属学与热处理原理 - 2 作者：xiekzhaoA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

7、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（四、判断题（5 分）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 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（五、问答题（36 分）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）分）

8、 根据自由能与晶胚半径的变化关系，可以知道半径根据自由能与晶胚半径的变化关系，可以知道半径 rrc的晶胚不能成核；的晶胚不能成核；rrc的晶胚才有可能成核；而的晶胚才有可能成核；而 rrc的晶胚既可能消失，也可能稳定长大。因此，半径为的晶胚既可能消失，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的原子集团，当其尺寸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其大其大小与过冷度有关。小与过

9、冷度有关。TLTrmm c22、试比较 45 钢、T 8 钢、T12 钢的硬度、强度和塑性有何不同? （9 分）分） 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，强度也是虽直线以前，强度也是虽直线 上升的。在，上升的。在，0.8C 时，组织全为珠光体，强度最高；但在时，组织全为珠光体，强度最高；但在0. 8C 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；当以后，随碳量的继续增

10、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，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降的，在出现莱氏体后，塑性将几乎降为零。由此可知，组织中出现莱氏体强度将很低，而塑性是随碳量增加而下降的，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，的硬度最高，45 钢的硬度最低；钢的硬度最低；T12 的塑的塑 性最差，性最差，45 钢塑件最好；钢塑件最好；T8 钢均居中，钢均居中，T8 钢的强度最高。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）分） 奥氏体形成过程：奥氏体形成过程：a)奥氏体晶核的形成奥氏体晶核的形成

11、b)奥氏体晶核的长大；奥氏体晶核的长大；c)残留渗碳体的溶解；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：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，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；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：定显阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素。如：A1、V、Ti、Zr、Nb 等；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粗化。考虑原始组织的影响，例如片状球光体比球状珠

12、光体加热组织易粗化。 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）分） 化学成分：高碳的目的是为了和碳化物形成元素化学成分：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。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。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

13、。其工艺突出的特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。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（六、综合分析题（22 分）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：析：球化退火、淬火及回火的目的；球化退火、淬火及回火的目的；球化球化 退火、淬火及回火的大致工艺。退火、淬火及回火的大致工艺。 （10分）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；

14、淬火及回火是为了获得回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，等温温度700720；淬火工艺：加热温度；淬火工艺：加热温度850870(油淬油淬)；回火工艺；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

15、下将获得什么组织? 若加热到 850 ，又将得到什么组织? （12 分）分） 设该合金中含设该合金中含C%x，则由杠杆定律得，则由杠杆定律得%50%0218. 0%77. 0%77. 0 X所以所以 C%x=0.38% 其显微组织为其显微组织为FA 全部奥氏体全部奥氏体(A)组织组织金属学及热处理试卷金属学及热处理试卷 B B一、填空题（一、填空题（15 分）分） 1、实际金属中存在有 点缺陷点缺陷 、 线缺陷线缺陷 和 面缺陷面缺陷 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 过冷度过冷度 ，它是理论结晶温度与 实际结晶温度实际结晶温度 的差值。 3、碳在 Fe 中的间隙固溶体称为 铁素体铁素体 ，它具有 体心立方体心立方 晶体结构在 727