金屬學(xué)及熱處理試卷含答案

1、金屬學(xué)與熱處理原理1對(duì)鋼的硬度進(jìn)行標(biāo)注時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，退火狀態(tài)標(biāo)注,淬火狀態(tài)標(biāo)注OA、布氏硬度（HBS）B、洛氏硬度（HRC）2. ?在鐵碳相圖中，共析點(diǎn)對(duì)應(yīng)的含碳量為,溫度為oA、0.77%B、2.11%C、727CD、1148c3. 要求耐磨的零件，應(yīng)選擇的材料。A、塑性好B、韌性好C、強(qiáng)度高D、硬度高4. 純金屬在結(jié)晶，合金在結(jié)晶。A、一定溫度范圍內(nèi)B、恒溫下5. a-Fe具有晶格，丫-Fe具有晶格。A、面心立方B、體心立方C、密排六方6. 對(duì)金屬材料來(lái)說(shuō)，晶粒越細(xì)小，則力學(xué)性能。A、越低B、越高C、沒(méi)有多大變化7. 所謂調(diào)質(zhì)處理就是。A、淬火+高溫回火一B、淬火+中溫回火C、淬火M氐溫回

2、火&對(duì)共析鋼來(lái)說(shuō)，通常爐冷得到，空冷得到，水冷得到oA、珠光體B、馬氏體C、托氏體D、索氏體9. 白口鑄鐵中的碳主要以形式存在，灰口鑄鐵中的碳主要以形式存在。A、固溶體B、滲碳體C、石墨10. 冷沖模具工作零件的最終熱處理為。A、調(diào)質(zhì)B、退火C、淬火+低溫回火二、名詞解釋（4分X5）1?晶體：2 .珠光體：3?彌散強(qiáng)化：4 .共晶轉(zhuǎn)變：5 .淬透性：1、熱處理：將鋼在固態(tài)下進(jìn)行加熱、保溫，冷卻，以改變其組織而得到所需性能的工藝方法。2、馬氏體：C在aFe中的過(guò)飽和固溶體。3、實(shí)際晶粒度：在某一加熱條件下（實(shí)際熱處理）所得到的實(shí)際奧氏體晶粒大小。三、判斷題（對(duì)的在后面括弧內(nèi)打二錯(cuò)的打X）

3、（2分X5）1. 材料的伸長(zhǎng)率反映了材料韌性的大小。（）2?金屬都具有同素異晶轉(zhuǎn)變的特性。（）3 .鑄鐵不能進(jìn)行熱處理。（）4 .大多數(shù)合金元素都有助于提高鋼的熱處理性能。5 .零件滲碳后必須淬火，而滲氮后不再淬火（圖示弁說(shuō)明什么是熱過(guò)（4冷分）IT=T0-過(guò)冷是由液固界面TW實(shí)際溫度分布與平衡凝固溫度之差，稱熱過(guò)冷。何謂加工硬化？產(chǎn)生原因是什么？有何利弊？冷加工變形后，金屬材料強(qiáng)度、硬度升高而塑性下降的現(xiàn)象叫加工硬化。是由于塑變中產(chǎn)生了大量位錯(cuò)等晶體缺陷，相互交互作用，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，變形抗力增加，加工硬化是強(qiáng)化金屬材料重要方法，尤其是熱處理不能強(qiáng)化材-8 -Lin gyu料更重要，使材

4、料在加工中成為可能。但同時(shí)變形抗力增加，進(jìn)一步變形必消耗動(dòng)力，塑性大幅下降，會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂,有時(shí)為繼續(xù)變形必加中間再結(jié)晶退火，增加生產(chǎn)成本。試畫(huà)出含碳量為0.45%的鐵碳合金金相顯微組織示意圖金屬學(xué)及熱處理試卷A一、填空題（15分）1、在BCC和FCC晶格中，單位晶胞內(nèi)的原子數(shù)分別為_(kāi)2和_4,其致密度分別為068和0742、金屬的結(jié)晶過(guò)程是形核與長(zhǎng)大的過(guò)程。控制結(jié)晶后晶粒大小的方法有增加過(guò)冷度、變質(zhì)處理和振動(dòng)與攪拌。3、冷變形金屬在加熱時(shí)組織與性能的變化，隨加熱溫度不同，大致分為業(yè)再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大三個(gè)階段。4、1Crl8Ni9Ti鋼中Ti的作用是防止奧氏體不銹鋼品間腐蝕,而20CrMnTi鋼中T

5、i的作用是細(xì)化晶粒。5、碳在白口鑄鐵中主要以FesC形式存在，而在灰口鑄鐵中主要以形式存在。二、名詞解釋（10分）1、合金；2、共晶轉(zhuǎn)變；3、枝晶偏析；4、偽共晶；5、回復(fù)；三、選擇題（12分）1、工程上使用的金屬材料一般都呈（A）。A.各向異性；B.各向同性；C.偽各向異性；D.偽各向同性。2、固溶體的晶體結(jié)構(gòu)（A）。A.與溶劑的相同；B.與溶質(zhì)的相同；C.與溶劑、溶質(zhì)的都不相同；D.是兩組元各自結(jié)構(gòu)的混合。3、多晶體金屬的晶粒越細(xì)，則其（A）oA.強(qiáng)度越高，塑性越好B.強(qiáng)度越高，塑性越差C.強(qiáng)度越低，塑性越好D.強(qiáng)度越低，塑性越差4、調(diào)質(zhì)處理后可獲得綜合力學(xué)性能好的組織是（C）A?回火馬氏

6、體B?回火托氏體C?回火索氏體D?索氏體5、過(guò)共析鋼正火的目的是（C）C消除網(wǎng)狀二次滲碳體 D .防止淬火變形與開(kāi)裂.固溶+時(shí)效在此區(qū)間，奧氏體的含碳量總是大于鋼的含碳量。（V ）A.調(diào)整硬度，改善切削加工性B.細(xì)化晶粒，為淬火作組織準(zhǔn)備6、對(duì)于可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，其熱處理方法為（D）。A.淬火+低溫回火B(yǎng).完全退火C.水韌處理D四、判斷題（5分）1、金屬鑄件可通過(guò)再結(jié)晶退火來(lái)細(xì)化晶粒。（X）2、亞共析鋼加熱至Ac1和Ac3之間將獲得奧氏體+鐵素體二相組織,（V）3、化學(xué)熱處理既改變工件表面的化學(xué)成分，又改變其表面組織。4、所有合金元素均使MsMf點(diǎn)下降。（X）5、可鍛鑄鐵可在高溫下進(jìn)行鍛造

7、加工。（X）五、問(wèn)答題（36分）1、什么叫臨界晶核？它的物理意義及與過(guò)冷度的定量關(guān)系如何？（8分）根據(jù)自由能與晶胚半徑的變化關(guān)系，可以知道半徑rvrc的晶胚不能成核；r>rc的晶胚才有可能成核；而r=rc的晶胚既可能消失，也可能穩(wěn)定長(zhǎng)大。因此，半徑為rc的晶胚稱為臨界晶核。其物理意義是，過(guò)冷液體中涌現(xiàn)出來(lái)的短程規(guī)則排列的原子集團(tuán)，當(dāng)其尺寸r>rc時(shí)，這樣的原了團(tuán)使可成為晶核而長(zhǎng)大。臨界晶核半徑rc其大小與過(guò)冷度有關(guān)。2、試比較45鋼、T8鋼、T12鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性有何不同？（9分）由含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)碳鋼性能的影響可知，隨著鋼中碳含量的增加，鋼中的滲碳體增多，硬度也隨之升高，基本上

8、呈直線上升。在0.8%C以前，強(qiáng)度也是雖直線上升的。在，0.8%C時(shí)，組織全為珠光體，強(qiáng)度最高；但在0.8%C以后，隨碳量的繼續(xù)增加，組織中將會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體，致使強(qiáng)度很快下降；當(dāng)2.11%C后，組織中出現(xiàn)萊氏體.強(qiáng)度將很低，而塑性是隨碳量增加而下降的，在出現(xiàn)萊氏體后，塑性將幾乎降為零。由此可知，T12的硬度最高，45鋼的硬度最低；T12的塑性最差，45鋼塑件最好；T8鋼均居中，T8鋼的強(qiáng)度最高。3、試述奧氏體的形成過(guò)程及控制奧氏體晶粒的方法。（9分）奧氏體形成過(guò)程：a）奧氏體晶核的形成b）奧氏體晶核的長(zhǎng)大；c）殘留滲碳體的溶解；d）奧氏體成分均勻化?？刂茒W氏體晶粒大小的方法：a）制定合適的加

9、熱規(guī)范，包括控制加熱溫度及保溫時(shí)間、快速短時(shí)加熱；b）碳含量控制在一定范圍內(nèi)，弁在鋼中加入一定顯阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的合金元素。如：A1、VTi、Zr、Nb等；c）考慮原始組織的影響，例如片狀球光體比球狀珠光體加熱組織易粗化。4、分析碳和合金元素在高速鋼中的作用及高速鋼熱處理工藝的特點(diǎn)。（10分）化學(xué)成分：高碳的目的是為了和碳化物形成元素Cr、WMoV等形成碳化物，弁保正得到強(qiáng)硬的馬氏體基體以提高鋼的硬度利耐磨性。WMoV主要是提高鋼的紅硬性，因?yàn)檫@些元素形成的碳化物硬度高，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，因而顯著提高鋼的紅硬性、硬度和耐磨性。Cr主要是提高鋼的淬透性。其工藝突出的特點(diǎn)是淬火加熱溫度非常高，回

10、火溫度高，次數(shù)多，淬火加熱時(shí)采用預(yù)熱。六、綜合分析題（22分）1、用9SiCr鋼制成圓板牙，具工藝路線為：鍛造t球化退火t機(jī)械加工t淬火t低溫回火t磨平面t開(kāi)槽開(kāi)口。試分析：球化退火、淬火及回火的目的；球化退火、淬火及回火的大致工藝。（10分）球化退火是為了消除鍛造應(yīng)力，獲得球狀珠光體和碳化物，降低硬度以利于切削加工并為淬火做好組織準(zhǔn)備，減少淬火時(shí)的變形與開(kāi)裂；淬火及回火是為了獲得回火馬氏體，保證熱處理后具有高硬度、高耐磨性。球化退火工藝：加熱溫度790810C,等溫溫度700720C;淬火工藝：加熱溫度850870C（油淬）；回火工藝；160180C。2、一碳鋼在平衡冷卻條件下，所得顯微組織

11、中，含有50%勺珠光體和50%勺鐵素體，問(wèn)：此合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？若該合金加熱到730C時(shí)，在平衡條件下將獲得什么組織？若加熱到850C,又將得到什么組織？（12分）設(shè)該合金中含C%Fx,則由杠桿定律得0.77%X50%0.77%-0.0218%所以C%fx=0.38%其顯微組織為F+A全部奧氏體（A）組織金屬學(xué)及熱處理試卷B一、填空題（15分）1、實(shí)際金屬中存在有點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷三類晶體缺陷。2、為了使金屬結(jié)晶過(guò)程得以進(jìn)行，必須造成一定的過(guò)冷度,它是理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值。3、碳在aFe中的間隙固溶體稱為鐵素體,它具有體心立方晶體結(jié)構(gòu).在727C時(shí)碳的最大溶解度為_(kāi)0.

12、0218%4、當(dāng)鋼中發(fā)生奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，原奧氏體中碳含量越高，則Ms點(diǎn)越低轉(zhuǎn)變后的殘余奧氏體量就越支。5、除Co處，其他的合金元素溶人A中均使C曲線向左移動(dòng)，即使鋼的臨界冷卻速度迤R淬透性增加。二、名詞解釋（10分）1、 相：結(jié)構(gòu)相同、成分相同弁以界面相互分的均勻組成部分。2、 熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝。3、 置換固溶體：溶質(zhì)原子位于溶劑晶格的某些結(jié)點(diǎn)位置所形成固溶體。溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸差不同，都將引起晶格畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。4、 加工硬化：隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱加工硬化。5、珠

13、光體：共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是F與Fe3c的機(jī)械混合物，稱作珠光體，用P表示。三、選擇題（12分）1、當(dāng)晶格常數(shù)相同時(shí)，F(xiàn)CC面心立方晶格）晶體比BCC體心立方晶格）晶體（B）。A.原子半徑大，但致密度?。籅.原子半徑小，但致密度大；C.原子半徑大，但致密度也大D.原子半徑小.但致密度也小。2、能使單晶體產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力為（B）。A.正應(yīng)力B.切應(yīng)力c.原子活動(dòng)力D.復(fù)合應(yīng)力3、鋼在淬火后所獲得的馬氏體組織的粗細(xì)主要取決于（B）A.奧氏體的本質(zhì)晶粒度B.奧氏體的實(shí)際晶粒度C.奧氏體的起始晶粒度D.加熱前的原始組織4、過(guò)共析鋼的正常淬火加熱溫度是（C）。A.Acm十（3050C）B.Ac3十（3050

14、C）C.Ac1十（3050C）D.Ac1（3050C）5、制造手工鋸條應(yīng)采用（C）。A.45鋼淬火+低溫回火B(yǎng).65Mn淬火+中溫回火C.T12鋼淬火M氐溫回火D.9SiCr淬火+低溫回火6、LYI2的（C）。A.耐蝕性好B.鑄造性能好C.時(shí)效強(qiáng)化效果好D.壓力加工性好四、判斷題（5分）1、固溶體的強(qiáng)度和硬度，比組成固溶體的溶劑金屬的強(qiáng)度和硬度高。（V）2、實(shí)際金屬是由許多結(jié)晶位向都完全相同的小晶粒組成的。（X）3、 T10和T12鋼如其淬火溫度一樣，那么它們淬火后殘余奧氏體量也是一樣的。（X）4、高速鋼反復(fù)鍛造是為了打碎魚(yú)骨狀共晶萊氏體，使其均勻分布于基體中。（V）5、鑄鐵可以通過(guò)再結(jié)晶退火

15、使晶粒細(xì)化，從而提高其力學(xué)性能。（X）五、問(wèn)答題（36分）1、分析純金屬生長(zhǎng)形態(tài)與溫度梯度的關(guān)系？（8分）純金屬生長(zhǎng)形態(tài)是指晶體長(zhǎng)大時(shí)界面的形貌。界面形貌取決于界面前沿液體中的溫度分布。（1）平面狀界面。當(dāng)液體具有正溫度梯度時(shí)，晶體以平界面方式推移長(zhǎng)大。此時(shí)，界面上任何偶然的小的凸起伸入液體時(shí)，都會(huì)使其過(guò)冷度減小，長(zhǎng)大速率降低或停止長(zhǎng)大，而被周?chē)糠众s上，因而能保持平界面的推移。長(zhǎng)大中晶體沿平行溫度梯度的方向生長(zhǎng)，或沿散熱的反方向生長(zhǎng)，其他方向的生長(zhǎng)則受到抑制；（2）樹(shù)枝狀界面。當(dāng)液體具行負(fù)溫度梯度時(shí)，在界面上若形成偶然的凸起伸入前沿液體時(shí)，由于前方液體有更大的過(guò)冷度，有利于晶體長(zhǎng)大和凝固潛熱

16、的散失，從而形成枝晶的一次軸。一個(gè)枝晶的形成，其潛熱使鄰近液體溫度升向，過(guò)冷區(qū)降低，因此，類似的枝晶只在相鄰一定間距的界面上形成？相互平行分布。在一次枝晶處的溫度比枝晶間溫度高，這種負(fù)溫度梯度使一次鈾上又長(zhǎng)出二次軸分技，同樣，還會(huì)產(chǎn)生多次分枝。枝晶生長(zhǎng)的最后階段，由于凝固潛熱放出使枝晶周?chē)囊后w溫度升高至熔點(diǎn)以上。液體中出現(xiàn)正溫度梯度，此時(shí)晶體長(zhǎng)大依靠平面方式推進(jìn)，直至枝晶間隙全部被填滿為止。2、何為超塑性？如何實(shí)現(xiàn)超塑性？（9分）金屬材料在一定條件下拉伸，其延伸率可以高達(dá)200蛆上，甚至大于1000%這種性能稱作超塑性。超塑性可以分成組織超塑性，相變超塑性和其他超塑性三大類。其中組織超塑性應(yīng)

17、該具備三個(gè)條件：（1）晶粒超細(xì)化、等軸化、穩(wěn)定化，一般不超過(guò)10Pm（2）變形溫度一般在（0.50.7）Tm,呈現(xiàn)超塑性；（3）一定的應(yīng)變速率，超塑性變形最佳的速率為10-410-5S-1或者10-310-2min-1o3、何謂回火脆性？說(shuō)明回火脆性的類型、特點(diǎn)及其抑制方法。（9分）有些鋼在某一溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，具沖擊韌性比在較低溫度回火時(shí)還顯者下降，這種脆化現(xiàn)象稱為回火脆性?；鼗鸫嘈灶愋椭饕袃煞N，即低溫回火脆性與高溫回火脆性。低溫回火脆性亦稱第一類回大脆性，幾乎所有工業(yè)用鋼都存在程度不問(wèn)的這類脆性、它與回火后的冷卻速度無(wú)關(guān)。因此又稱為不可逆回火脆性。高溫間火脆性亦稱第二類回火脆性，其特點(diǎn)是

18、只出現(xiàn)在一些特定成分的鋼中，其回火脆性與否，與回火后冷卻速度有關(guān)，即回火緩沖出現(xiàn)，快冷不出現(xiàn)，因此亦稱可逆回火脆性。抑制回火脆性的方法：對(duì)于第一類回火脆性由于其不可逆性，只能避免在脆化溫度范圍內(nèi)回火；如果必須在該溫度回火，可采用等溫淬火；加Si使低溫回火脆化溫度移向高溫等措施。抑制高溫回火脆性的方法：1）高溫間火后快速冷卻；2）降低鋼中雜質(zhì)元素的含量；3）鋼中加人適量的MoW4、為什么合金鋼比碳鋼的力學(xué)性能好？熱處理變形??？合金工具鋼的耐磨性熱硬性比碳鋼高？（10分）（1）合金元素加入后弁經(jīng)適當(dāng)熱處理，可使鋼的力學(xué)性能提高或得以改善。（2）合金元素（除Co外）加入后使鋼的淬透性增加，因此獲得同樣組織時(shí)合金鋼可選擇較緩的冷卻介質(zhì)，故熱處理變形小。（3）合金工具鋼出于含有一些合金元素，與鋼中的碳形成合金碳化物，而這些合金