工程材料习题与答案

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1、（一）解释名词本质晶粒度临界冷却速度马氏体淬透性淬硬性调质处理（二）填空题1钢加热时奥氏体形成是由等四个基本过程所组成。2在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是，不同点是。3用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈状，而下贝氏体则呈状。4与共析钢相比，非共析钢C曲线的特征是。5马氏体的显微组织形态主要有两种。其中的韧性较好。6高碳淬火马氏体和回火马氏体在形成条件上的区别是，在金相显微镜下观察二者的区别是。7目前较普遍采用的测定钢的淬透性的方法是。8钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越，说明临界冷却速度越。形核、长大，剩余渗碳体的熔解，奥氏体的均匀化层间距不同，屈氏体较细，珠光体较

2、粗。羽毛针C曲线靠左，亚共析钢左上部多一条共析铁素体析出线，过共析钢多一条二次渗碳体析出线板条状马氏体板条状、针状马氏体前者是在淬火中形成，后者在低温回火时形成前者为竹叶形，后者为黑色针状“端淬试验”即结构钢末端淬透性试验靠右慢都是铁素体与渗碳体的机械混合物（二）填空题(续)9钢的热处理工艺由三个阶段所速成。10利用Fe-相图确定钢完全退火的正常温度范围是，它只适 应于 钢。11球化退火的主要目的是，它主要试用于。12钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上，对过共析钢是 。13当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则点越 ，转变后的残余奥氏体量就越 。14在正常淬火温度下，

3、碳素钢中共亚析钢的临界冷却速度比亚析钢和过共析钢的临界冷却速度都 。15钢的临界冷却速度与奥氏体化温度的关系是 。16淬火钢进行回火的目的是 ，回火温度越高，钢的强度与硬度越 。17钢在回火时的组织转变过程是由 等四个阶段所组成。18化学热处理的基本过程包括介质 等三个阶段。加热、保温、冷却AC3+2030亚共析降低硬度，改善切削加工性，改善组织，提高塑性共析钢、过共析钢的锻压件，结构钢的冷挤压件AC3+3050AC1+30-50低多慢 奥氏体化温度越高，临界冷却速度越慢消除内应力，获得所要求的组织与性能低 马氏体分解，残余傲氏体分解，回火屈氏体形成，碳化物聚集长大分解、吸收、扩散（三）是非题

4、1钢经加热奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中踏步的含量均与钢中碳的含量相等。2所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。3马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。4当把亚共析钢加热到和之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳旱含量总是大于钢的碳含量。5当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。6当共亚析成分的奥式体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。7贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁原子不能

5、进行扩散。8不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。9在正常热处理加热条件下，随碳含量的增高，过共析钢的过冷奥氏体越稳定。（）（）（）（）（）（）（）（）（）（三）是非题(续)10因为过冷奥氏体的连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方，所以连续冷却转变曲线的临界冷却速度比等温转变曲线的大。11高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。12经退火后再高温回火的钢，能得到回火马氏体组织，具有良好的综合机械性能。13钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。14钢中未溶碳化物的存在，将使钢的淬透性降低。15在正常加热淬火条件下，亚共析钢的淬透性随碳的增高而增大，过共析钢的淬透性随碳的增高

6、而减小。16表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织和性能。（）（）（）（）（）（）（）（四）选择正确答案1.钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于：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。2.奥氏体向珠光体的转变是：a扩散型转变；b非扩散型转变；c半扩散型转变。3.钢经调制处理后获得的组织是：a回火马氏体；b回火屈氏体；c回火索氏体。4.过共析钢的正常淬火加热温度是：a+30-50；b+30-50；c+30-50。5.影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是：a钢材本身的碳含量；b钢中奥氏体的碳含量；c钢中碳化物的含量。6.共析钢过冷奥氏体在550-3

7、50的温度区间等温转变时，所形成的组织是：a索氏体；b下贝氏体；c上贝氏体；d珠光体。7.若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将：a降低；b提高；c不改变。8.马氏体的硬度取决于：a冷却速度；b转变温度；c碳含量。9.淬硬性好的钢：a具有高的合金元素含量；b具有高的碳含量；c具有低的碳含量。（四）选择正确答案（续）10.对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用：a高淬透性钢；b中淬透性钢；c低淬透性钢。11.对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应采用：a水中淬火；b油中淬火；c盐水中淬火。12.若要提高淬火时的淬硬层深度，应采取：a选择高淬透性钢；b增大工件的截面尺寸；c选用比较缓和

8、的冷却介质。13.直径为10的40钢的常规淬火温度为：a750；b850；c920。上述正确淬火后的显微组织为：a.马氏体；b.铁素体+马氏体；c.马氏体+残余奥氏体14.45钢为得到回火马氏体组织，应进行：a马氏体；b铁素体+马氏体；c马氏体+残余奥氏体。15.完全退火主要适用与：a亚共析钢；b共析钢；c过共析钢。16.扩散退火的目的是：a消除和改善晶内偏析；b消除冷塑性变形后产生的加工硬化；c降低硬度以便于加工。17.钢的回火处理是在：a退火后进行；b正火后进行；c淬火后进行。18.钢的渗碳温度范围是：a600-650；b800-850；c900-950；d1000-1050。（五）综合分

9、析题 1指出，A1，A3，Acm，Ac1，Ac3，Accm，Ar1，Ar3，Arcm各临界点的意义。见P110 2本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细，为什么？不一定。略 3何谓冷处理？答：钢在淬火时，如Mf点在室温以下奥氏体转变没有完成，影响尺寸的稳定性，因而淬火后立即在7080进行处理，以使残余奥氏体完全转变成马氏体，这种处理叫冷处理。4奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度的含义是什么？答：起始晶粒度指珠光体刚全部转变为奥氏体时晶粒的粗细。实际晶粒度指具体热处理或热加工条件下奥氏体晶粒的粗细。本质晶粒度钢加热到93010、保温8小时、冷却后测得的晶粒度。（五）综合分析题

10、（续）5奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体有何异同？答：奥氏体是碳在-Fe中的间隙固溶体，呈面心立方晶格，碳的固溶度较大；过冷奥氏体在A1以下有一定的过冷度、不稳定；残余奥氏体是奥氏体转变成马氏体的未完全转变产物。6再结晶和重结晶有何不同？略 7指出影响奥氏体形成速度和奥氏体实际晶粒度的因素。略 8说明共析钢C曲线各个区、各条线的物理意义，指出影响C曲线形状和位置的主要因素。自已完成。9试比较共析钢过冷奥氏体等温转变曲线和连续转变曲线的异同点。见P117 10何谓钢的临界冷却速度？它的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？见P115，钢的临界冷却速度越大，则淬透性越大。（五）综合分析题(续)

11、略，请自已思考11亚共析钢热处理时快速加热可显著地提高屈服强度和冲击韧性，是何道理？12加热使钢完全转变为奥氏体时，原始组织是粗粒状珠光体为好，还是以细片状珠光体为好？为什么？13热轧空冷的45钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能细化？14简述各种淬火方法及其使用范围。15用示意图表示珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体和马氏体在显微镜下的形态特征。16试述马氏体转变的基本特点。17试比较屈氏体、上贝氏体、马氏体和回火屈氏体、回火上贝氏体、回火马氏体之间在形成条件、金相形态与性能上的主要区别。18马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？19淬

12、透性和淬透层深度有何联系与区别？影响钢件淬透层深度的主要因素是什么？20分析图7-2的实验曲线中硬度随碳含量变化的原因。图中曲线1为亚共析钢加热到以上，过共析钢加热到以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线2为亚共析钢加热到以上，过共析钢加热到以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线3表示随碳含量增加，马氏体硬度的变化曲线。（五）综合分析题(续)略21共析钢加热到相变点以上，用图7-3所示的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？22T12钢加热到以上，用图7-4所示各种方法冷却，分析其所得到的组织。23正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火与退

13、火？24确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；2）ZG35发铸造齿轮；3）锻造过热的60钢锻坯；4）改善T12钢的切削加工性能。25说明直径为10的45钢试件经下列温度加热、保温并在冷水中冷却得到的室温组织：700，840，1100。（五）综合分析题(续)略26两个碳含量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780和900并保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的冷却速度冷至室温。试分析1）那个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？2）那个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？3）那个温度加热淬火后残余奥氏体较多？4）那个温度加热淬火后未溶碳化物

14、较多？5）你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？27指出下列工件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织。1）45钢小轴（要求综合机械性能好）；2）60弹簧；3）T12钢锉刀。28两根45钢制造的轴，直径分别为10和100，在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的？29用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造热处理机加工热处理磨加工。1）写出其中热处理工序的名称及其作用。2）制定最终热处理（即磨加工前发热处理）的工艺规范，并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。30甲、乙两厂生产同一种零件，均采用45钢，硬度要求220250HB，甲厂采用正火，乙厂采用调制处理，均能达到硬度要求

15、，试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。（五）综合分析题(续)略/s），问两者淬火温度有何不同？淬火后组织和机械性能有何差别？33低碳钢（0.2%C）小件经930，5h渗碳后，表面碳含量增至1.0%，试分析以下处理后表面层和心部的组织：1）渗碳后慢冷；2）渗碳后直接水淬并低温回火；3）有渗碳温度预冷到820，保温后水淬，再低温回火；4）渗碳后慢冷至室温，再加热到780，保温后水淬，再低温回火。34调质处理后的40钢齿轮，经高频加热后的温度分布如图7-5所示，试分析高频加热水淬后，齿轮由表面到中心各区（I，II，III）的组织变化。（五）综合分析题（续）11、制造一种模具，采用T10A钢，并经下

16、列工艺过程加工而成（作业）：锻造正火球化退火切削加工淬火、低温回火磨削检验请回答：1、T10A牌号中“A”的含义 2、锻造的目的 3、正火的目的 4、正火后的组织 5、球化退火后的组织 6、球化退火的目的 7、淬火加热的理论温度 8、淬火后的组织 9、低温回火后的组织 10、淬火与低温回火后的该模具的性能特点（一）解释名词 合金元素 回火稳定性 二次硬化 回火脆性 固溶处理 红硬性（二）填空题 1.按钢中合金元素含量，可将合金钢分为 几类。2.合金元素中，碳化物形成元素有 3.使奥氏体稳定化的元素有 4.促进晶粒长大的合金元素有 5.几乎所有的合金元素（除外）都使Ms、Mf点，因此淬火后相同碳

17、含量的合金钢比碳钢的增多，使钢的硬度下降。6.一些含有合金元素的合金钢，容易产生第二类回火脆性，为了消除回火脆性可采用回火后快冷和钢中加入适量的Mo、W。7.合金钢按用途可分为三类。Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B。9.强烈阻止奥氏体晶粒长大的元素有V、Ti、Nb、Zr、Al。10.除Co外，其它的合金元素都使C曲线向右移动即使钢的临界冷却速度降低、淬透性提高。低合金钢（10%）W、V、Cr、Mn、Mo、Ti、Zr、Nb。Mn、Co、Ni、C、N、Cu。Mn、P、B。Co、Al下降残余奥氏体Mn、Cr、Ni合金结构钢、合金工具钢、和特殊性能钢（二）填空题11、合金钢中最常用来提高淬透性的合

18、金元素有Cr、Ni、Si、Mn、Mo五种，其中作用最大的是Cr。12、20是优质碳素钢，可制造冲压件及焊接件；9SiCr是低合金钢，可制造刃具、模具;5CrMnMo是热模具钢，可制造热锻模、热锻模；3Cr2W8V是热模具钢，可制造热压模和压铸模；40MnB是调质钢，可制造轴、连杆等；CrWMn是低合金刃具钢，可制造刃具、量具和冲模等。Cr12MoV是冷模具钢，可制造冷切剪刀、圆锯、切边模等；T12是碳素工具钢，可制造刃具、量具；16Mn是低合金高强钢（热轧钢），可制造桥梁、船舶等结构件；40Cr是调质钢，可制造轴类件、连杆等；ZG15是碳素铸钢，可制造机座、变速箱壳等；20Cr是低淬透性渗碳钢

19、，可制造小齿轮、小轴等；60Si2Mn是弹簧钢；GCr15是滚动轴承钢；1Cr17铁素体不锈钢，可制造化工设备、容器和管道；1Cr13是马氏体型不锈钢，可制造防锈手术器械及刀具；W18Cr4V是高速钢，可制造车刀、刨刀及钻头等；1Cr18Ni9是奥氏体不锈钢，可制造耐硝酸、冷磷酸、有机酸及盐、碱溶液腐蚀设备零件。（二）填空题（续）13、20CrMnTi是中淬透性渗碳钢，Cr，Mn的主要作用是提高渗透性，Ti的主要作用是防止渗碳晶粒过大。热处理工艺是渗碳后直接淬火，再低温回火。14、W18Cr4V是高速钢，含碳量是0.7%0.8%，W的主要作用是提高红硬性和耐磨性、Cr的主要作用是提高淬透性，V

20、的主要作用是提高红硬性和耐磨性。热处理工艺是球化退火、高温油淬火、三次回火，最后组织是回火马氏体+合金碳化物+残余奥氏体。15、0Cr18Ni9Ti是低碳奥氏体不锈钢，Cr，Ni和Ti的作用分别是提高耐磨性、提高耐蚀性、防止晶间腐蚀。16、金属材料中能有效阻止错位运动的方法有晶粒强化、固溶强化、位错强化和第二相强化四种，因而马氏体相变和回火转变是钢中最有效、最经济的强化手段。（三）是非题 1.所有的合金元素都能提高钢的淬透性。2.调制钢的合金化主要考虑的提高其红硬性。3.合金元素对钢的强化效果主要固溶强化。4.T8钢比T12钢和40钢有更好的淬透性和淬硬性。5.奥氏体型不锈钢只能采用加工硬化。

21、6.高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易形成。7.T8与20MnVBMs、Mf下降。（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（四）选择正确答案 1.钢的淬透性主要取决于：a.含碳量；b.冷却介质；c.合金元素。2.钢的淬硬性主要取决于：a.含碳量；b.冷却介质；c.合金元素。mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机 械性能，应选用：a.45钢经正火处理；b.60Si2Mn钢经淬火和中温回火；c.40Cr钢经调制处理。4.制造手用锯条应选用：a.T12钢经淬火和低温回火；b.Cr12Mo钢经淬火和低温回火；c.65钢经淬火后中温回火。5.高速钢的红硬性主要取决于：a.马氏体的多少；b.淬火加热时

22、溶于奥氏体中的合金元素含量；c.钢中的碳含量。6.汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用：a.20钢渗碳后低温回火；b.40Cr淬火后高温回火；温表 c.20CrMnTi渗碳淬火后低温回火。（四）选择正确答案（续）7.托垃圾和坦克履带板受到严重的磨损及强烈的冲击，应用：a.20Cr渗碳淬火后低温回火；b.Mn13经水韧处理；c.W18Cr4V淬火后低温回火。8.60Si2Mn钢的热处理工艺是：a.淬火和低温回火；b.淬火和中文回火；c.再结晶退火。9.热锻模应选用：淬火和低温回火；b.5CrNiMo调质处理；调质处理。10.GCr15钢中Cr的平均含量为：a.15%；b

23、.1.5%；c.没有表示出来。11.二次硬化属于：a.固溶强化；b.结晶强化；c.位错强化；d.第二相强化。12.欲制一耐酸容器，选用的材料和相应的热处理工艺为：a.W18Cr4V，固溶处理；b.1Cr18Ni9稳定化处理；c.1Cr18Ni9,固溶处理。13.0Cr18Ni9钢固溶处理的目的是：a.增加塑性；b.提高强度；c.提高耐蚀性。（五）综合分析题略 1.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。2.合金元素是提高钢的回火稳定性的原因何在？3.什么是钢的回火脆性？下列几中钢中，那类钢的回火脆性严重，如何避免：45、40Cr、35SiMn、40CrNiMo。4.为什么

24、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？5.解释下列现象：a.在相同含碳量下，除了含镍、锰的合金钢外，大多数合金钢的热处理温度都比碳钢高；b.含碳量相同时，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；c.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%的钢属于莱氏体钢；d.高速钢在热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织；e.在相同含碳量下，合金钢的淬火变形和开裂现象不易产生；f.调质钢在回火后需快冷至室温；g.高速钢需高温淬火喝多促回火。（五）综合分析题（续）6.从资源情况分析我国合金结构钢的合金化方案的特点。7.为什么低合金高强钢用锰作为主

25、要的合金元素？8.试述渗碳钢和调质钢的合金化及处理特点。9.有两种高强螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合机械性能：80,6。试问应选择什么材料及热处理工艺？10为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？（五）综合分析题（续）11轴承钢为什么要用铬钢？为什么对非金属夹杂限制特别严格。12简述高碳钢的成分、热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。13W18Cr4V钢的约为820，若以一般工具钢+30-50的常见方法来确定其淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能？为什么？其实际淬火温度是多少？W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进

26、行560三次回火，这又是为什么？14不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？15试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用。（五）综合分析题（续）16试分析珠光体、马氏体和奥氏体耐热钢提高强度的主要手段。17试分析合金元素Cr在40Cr,GCr15,CrWMn,1Cr18Ni9Ti,4Cr9Si2等钢中的作用。18试就下列四个钢号：20CrMnTi,65,T8,40Cr讨论如下问题：a.在各种加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；b.各种钢的用途，热处理工艺，最终的组织。19试画出经正常淬火后的W18Cr4V钢在回火时的回火温度与硬度的关系曲线。20硬质合金有何特点？指出硬质合金YG8、YT15的类别、成分和用途。21与高速钢相比，硬质合金有何优缺点？22指出表8-2中的各类钢中的合金元素的主要作用。表8-2钢号元素合金元素的主要作用20CrMnTiTiGCr15Cr60Si2MnSiW18Cr4VV40CrNiMoMoZGMn13Mn1Cr18Ni9Ni40MnBB