金屬材料導(dǎo)論復(fù)習(xí)題

1、第一篇 金屬材料導(dǎo)論習(xí)題一.填孔題1.金屬材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力叫做抗拉強(qiáng)度，以 b 表示。2.硬度是衡量材料力學(xué)性能的一個(gè)指標(biāo)，常見的試驗(yàn)方法有 洛氏硬度 、布氏硬度 。 3.過冷度是指 理論結(jié)晶溫度 實(shí)際結(jié)晶溫度 ，其表示符號為： t 4.在fec合金狀態(tài)圖中，通過psk水平線，發(fā)生 共析反應(yīng)，s點(diǎn)稱為_共析點(diǎn) ，其含碳量為_0.77%_,其反應(yīng)式為_a p （ f + fe3c ）；5.在fec 合金狀態(tài)圖中，通過ecf水平線，發(fā)生共晶_反應(yīng)，c點(diǎn)稱為_共晶點(diǎn)，其含碳量為_4.3%_,其反應(yīng)式為_lc ld ( a + fe3c )_；6.珠光體的本質(zhì)是 層片狀的共析體( f +

2、 fe3c ) 。7一塊純鐵在912發(fā)生 -fe -fe 轉(zhuǎn)變時(shí)，體積將： 減小 8結(jié)晶過程是依靠兩個(gè)密切聯(lián)系的基本過程來實(shí)現(xiàn)的，它們是 形核和晶核長大 9固溶體的強(qiáng)度和硬度比溶劑 高 10. 碳溶解于 a-fe 形成的間隙固溶體稱為鐵素體（f）；碳溶解在面心立方晶格的 g-fe 形成的間隙固溶體稱為奧氏體（a）11.當(dāng)鋼中含碳量大于 0.9% 時(shí)，二次滲碳體沿晶界析出嚴(yán)重，使鋼的脆性 增加 12在鐵碳合金室溫平衡組織中，含fe3c最多的合金成分點(diǎn)為： 6.69% 含le最多的合金成分點(diǎn)為： 4.3% 。13用顯微鏡觀察某亞共析鋼，若估計(jì)其中的珠光體含量體積分?jǐn)?shù)為80%，則此鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

3、 0.77% 80% = 0.616 % 。 1420是 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) 鋼，可制造 沖壓、焊接件 。15t12是 碳素工具 鋼，可制造 銼刀、量規(guī)等 。16q354是 可焊接低合金高強(qiáng) 鋼，可制造 橋梁 。1740cr是 合金結(jié)構(gòu)（或合金調(diào)質(zhì)） 鋼，可制造（車床齒輪）。1820crmnti是 合金結(jié)構(gòu)（或合金滲碳） 鋼，熱處理工藝是 滲碳 + 淬火+低溫回火 。19.合金工具鋼crwmn的平均含碳量為 1% 。 20.含碳量小于 2.11% 的鐵碳合金我們叫做鋼。 21.在t12，t8，20，65mn 四種鋼中 65mn 鋼的彈性最好， t12 鋼的硬度最高， 20 鋼的塑性最好。 22.在w

4、18cr4v,cr12,9sicr,40cr,4cr13中材料選擇下列零件材料. 板牙 9sicr ，銑刀 w18cr4v ，冷沖模 cr12 ，車床主軸 40cr ,醫(yī)療手術(shù)刀 4cr13 。 23. 在w18cr4v, cr12, 20crmnti，gcr15，40cr材料中選擇下列零件材料。銑刀 w18cr4v ， 冷沖模 cr12 ， 汽車變速箱中的齒輪20crmnti，滾動軸承的內(nèi)外套圈 gcr15 。 24.在20、65mn、20crmnti、45、40cr 鋼中， 20crmnti 是合金滲碳鋼 40cr是合金調(diào)質(zhì)鋼。 25.鐵碳合金含碳量小于0.0218%是 工業(yè)純鐵 ，等于0

5、.77%是 共析鋼 ，大于4.3%是 過共晶白口鐵 26在生產(chǎn)中使用最多的刀具材料是 工具鋼 和 高速鋼 ，而用于一些手工或切削速度較低的刀具材料是 碳素工具鋼 。 27在過冷a等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中，p和t的主要相同點(diǎn)是 都是層片狀的共析體（f + fe3c） 不相同點(diǎn)是： t的層片間距較小 。 28用光學(xué)顯微鏡觀察，上b的組織特征呈 羽毛 狀，而下b則呈 黑色針 狀。 29m的顯微組織形態(tài)有 板條狀 、 針狀 兩種。其中 板條m 的韌性較好。30鋼的淬透性越高，則其c曲線的位置越 靠右 ，說明臨界冷卻速度越 慢 31球化退火的主要目的是 降低硬度 ， 提高切削性及韌性 ，它適用于 過共析鋼 鋼。3

6、2鋼的整體熱處理工藝主要有_正火_、_退火_、_淬火_和回火。33亞共析鋼的正常淬火溫度范圍是 ac3 + 3050 ，過共析鋼的正常淬火溫度范圍是 ac1 + 3050 。34淬火鋼進(jìn)行回火的目的是 消除淬火應(yīng)力，調(diào)整力學(xué)性能 ，回火溫度越高，鋼的強(qiáng)度與硬度越 低 。35.生產(chǎn)中把淬火加 高溫回火 的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后的組織為 回火索氏體 。 36.合金工具鋼與碳素工具鋼相比，具有淬透性好， 淬火 變形小, 熱硬性 高等優(yōu)點(diǎn)。 37.合金滲碳鋼的含碳量屬 低 碳鋼范圍，淬火+低溫回火后能保證鋼的心部具有良好的 韌性 。38.各種熱處理工藝過程都是由 加熱 、 保溫 、 冷卻 三個(gè)階段

7、組成.。 39.在鋼的普通熱處理里，其中 退火 和 正火 屬于預(yù)先熱處理。 40.將鋼加熱到ac3或ac1以上30-50，保溫后在淬火介質(zhì)中快速冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝方法叫做 淬火 。 二.判斷題（x ）1.凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。（）2.金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快，則晶粒越細(xì)。 （x ）3.室溫下，金屬晶粒越細(xì)，則強(qiáng)度越高、塑性越低。（）4.金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變過程實(shí)質(zhì)上也是一種結(jié)晶過程。 （p ）5.鐵素體是碳在-fe 中的固溶體。（x ）6.m是c在- fe中的過飽和固溶體。當(dāng)a向m轉(zhuǎn)變時(shí)，體積要收縮。（）7.珠光體、索氏體、托氏體都是由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混

8、合物。 （p）8.當(dāng)把亞共析鋼加熱到 ac1 和 ac3 之間的溫度時(shí)，將獲得由f和a構(gòu)成的兩相組織，（）9.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對碳鋼力學(xué)性能的影響是：隨著鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，其鋼的硬度、強(qiáng)度增加，塑性、韌性也隨著增加。 （x ）10.在鐵碳合金平衡結(jié)晶過程中，只有碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%的鐵碳合金才能發(fā)生共晶反應(yīng)。（x ）11.當(dāng)共析成分的a冷卻發(fā)生p轉(zhuǎn)變時(shí)，溫度越低，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織越粗（）12.由于t13鋼中的含碳量比t8鋼高，故前者的強(qiáng)度比后者高。 （）13.鋼中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，其脆性增加 （）14.硫、磷是碳鋼中的有害雜質(zhì)，前者使鋼產(chǎn)生“熱脆”，后者使鋼產(chǎn)生“冷脆”，所以兩者的含量在鋼中應(yīng)

9、嚴(yán)格控制（）15 .gcr15是滾動軸承鋼，鋼中含cr15%，主要是制造滾動軸承的內(nèi)外圈。 （x ）16.20鋼 比 t12 鋼 的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)要高。（）17 .鋼的含碳量越高，選擇淬火加熱溫度就越高。 （x ）18.t8鋼比t12和40鋼有更好的淬透性和淬硬性。（）19.在亞共析鋼平衡組織中，隨含碳量的增加，滲碳體量增加，鐵素體量減少（x ）20.t8鋼與20mnvb相比，淬硬性和淬透性都較低。（x ）21.在退火狀態(tài)（接近平衡組織）45 鋼 比 20 鋼 的塑性和強(qiáng)度都高。（x ）22.高合金鋼既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。（x ）23.退火后再高溫回火的鋼，得到回火s組織，具有良

10、好的綜合機(jī)械性能。（p）24.鋼的淬透性高，則其淬透層的深度也越大（x ）25.表面淬火既能改變鋼的表面組織，也能改變心部組織和性能。（）26. 淬透性好的鋼淬火后硬度一定高，淬硬性高的鋼淬透性一定好。 （）27.60si2mn的淬硬性與60鋼相同，故兩者的淬透性也相同。 （）28.用65鋼制成的沙發(fā)彈簧，使用不久就失去彈性，是因?yàn)闆]有進(jìn)行淬火、高溫回火。（）29.回火溫度是決定淬火鋼件回火后硬度的主要因素，與冷卻速度無關(guān)。 （）30.熱處理不但可以改變零件的內(nèi)部組織和性能，還可以改變零件的外形，因而淬火后的零件都會發(fā)生變形。（）31.奧氏體向馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度ms與轉(zhuǎn)變終止溫度mf的位置，主

11、要取決于鋼的冷卻速度。三.選擇題1.金屬材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力叫 。a.硬度 b.強(qiáng)度 c.塑性 d.彈性2.下列可用來作為金屬材料塑性好壞的判據(jù)的是 。ab b. c.hbs d.hrc3.合金是一種以 為基礎(chǔ)，加入其他金屬或非金屬，經(jīng)過熔煉或燒結(jié)制成的具有金屬特性的材料。 a、鐵 b、金屬 c、銅 d、鋼4.金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快，其實(shí)際結(jié)晶溫度將 a. 越高 b. 越低 c. 越接近理論結(jié)晶溫度 5.鐵碳合金相圖中，es線的代號是 。a.a1 b.a3 c.a4 d.acm6.鐵碳合金相圖中，gs線是平衡結(jié)晶時(shí) a.奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變開始線 b.奧氏體向二次滲碳體轉(zhuǎn)變開始

12、線c.奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變開始線 d.奧氏體向萊氏體轉(zhuǎn)變開始線7.固溶體的晶體結(jié)構(gòu) a.與溶劑相同 b.與溶質(zhì)相同 c.為其它晶格類型 8.奧氏體是 a.碳在- fe 中的間隙固溶體 b.碳在- fe 中的間隙固溶體 c.碳在- fe 中的間隙固溶體 d.碳在- fe 中的有限固溶體 9.珠光體是一種 a. 單相固溶體 b. 兩相混合物 c. fe 與 c 的化合物 10.t10 鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 a. 0.1 % b. 1.0 % c. 10 % 11.鐵素體的機(jī)械性能特點(diǎn)是 a. 強(qiáng)度高、塑性好、硬度低 b. 強(qiáng)度低、塑性差、硬度低 c. 強(qiáng)度低、塑性好、硬度低 12.在實(shí)際應(yīng)用中，細(xì)晶粒

13、金屬材料往往具有較好的常溫力學(xué)性能，細(xì)化晶粒提高金屬材料使用性能的措施有哪些？ a. 提高過冷度 b. 變質(zhì)處理 c. 振動結(jié)晶 13.共析鋼的過冷a在550350的溫度區(qū)間等溫轉(zhuǎn)變時(shí)，所形成的組織是 a. s b. 下b c. 上b d. p 14.m的硬度取決于 a. 冷卻速度 b. 轉(zhuǎn)變溫度 c. 碳含量 15.淬硬性好的鋼具有 a. 高的合金元素含量 b. 高的含c量 c. 低的含c量 16.對形狀復(fù)雜、截面變化大的零件進(jìn)行淬火時(shí)，應(yīng)選用 a. 高淬透性鋼 b. 中淬透性鋼 c. 低淬透性鋼 17.直徑為10mm的40鋼的常規(guī)淬火溫度大約為 a. 750 b. 850 c. 920 1

14、8.完全退火主要適用于 a. 亞共析鋼 b. 共析鋼 c. 過共析鋼19.鋼的回火處理是在 a. 退火后進(jìn)行 b. 正火后進(jìn)行 c. 淬火后進(jìn)行 20.20鋼的滲c溫度范圍是 a. 600650 b. 800820 c. 900950 d. 10001050 21.鋼的淬透性主要取決于 a. c含量 b. 冷卻介質(zhì) c. 合金元素 22.正火是將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后 的一種熱處理工藝。a.隨爐冷卻 b.在空氣中冷卻 c.在油中冷卻 d.在水中冷卻23.形狀簡單的工件淬火應(yīng)選用 a.單液淬火 b.雙液淬火 c.分級淬火 d.等溫淬火24.退火是將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然

15、后 的一種熱處理工藝。a.隨爐冷卻 b.在空氣中冷卻 c.在油中冷卻 d.在水中冷卻25.熱處理時(shí)，一般都要使金屬常溫組織經(jīng)加熱變成 組織。a.珠光體 b.滲碳體 c.奧氏體 d.萊氏體26.為了獲得使用要求的力學(xué)性能，t10鋼制手工鋸條采用 處理。 a.調(diào)質(zhì) b.正火 c.淬火+低溫回火 d.完全退火 27.與其他加工方法不同， 只改變金屬材料的組織和性能，不改變其形狀和尺寸。 a、熱處理 b、鑄造 c、鍛壓 d、焊接28.變形金屬再結(jié)晶后 a. 形成等軸晶，強(qiáng)度增大 b. 形成柱狀晶，塑性下降 c. 形成柱狀晶，強(qiáng)度增大 d. 形成等軸晶，塑性增大 29.鐵素體是碳溶解在 中所形成的間隙固

16、溶體。a.-fe b.-fe c.-fe d.-fe 30.下列材料中，選擇制造手工鋸條的材料應(yīng)是 a.q235 b.45 c.t10 d.16mn 31.q235鋼常用來制造 a.彈簧 b.刀具 c.量塊 d.容器四.名詞解釋1.合金-是一種金屬與另一種或幾種金屬、非金屬融合組成的具有金屬特性的物質(zhì)。2.硬度-是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。3.淬火-是將鋼加熱到ac3或ac1以上溫度，保溫后快速冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。 4.45鋼-是含碳量為0.45%左右的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。5.一次滲碳體由液相中直接析出來的滲碳體稱為一次滲碳體。6.二次滲碳體從a中析出的

17、稱為二次滲碳體。7.三次滲碳體從中析出的稱為三次滲碳體8.熱脆s在鋼中以fes形成存在，fes會與fe形成低熔點(diǎn)共晶，當(dāng)鋼材在10001200壓力加工時(shí)，會沿著這些低熔點(diǎn)共晶體的邊界開裂，鋼材將變得極脆，這種脆性現(xiàn)象稱為熱脆。9.冷脆p使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度有所升高，使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱為“冷脆”。10.固溶強(qiáng)化溶質(zhì)溶入固溶體時(shí)，溶劑晶格將產(chǎn)生畸變，這種畸變使塑性變形阻力增加，使固溶體的強(qiáng)度和硬度有所增加的現(xiàn)象叫固溶強(qiáng)化11.同素異晶轉(zhuǎn)變隨著溫度的變化，固態(tài)金屬的晶格也隨之改變的現(xiàn)象12.強(qiáng)度金屬材料在力的作用下，抵抗塑性變型和斷裂的能力。五.簡答題1.簡述 f

18、e-fe3c 相圖中二個(gè)基本反應(yīng)：共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。答：共析反應(yīng)：冷卻到727時(shí)具有s點(diǎn)成分（0.77%c）的奧氏體中析出鐵素體和滲碳體的兩相混合物珠光體p。a p（f+fe3c）共晶反應(yīng)：冷卻到1148時(shí)具有c點(diǎn)成分（4.3%c）的液體中結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的兩相混合物萊氏體。 l ld ( a+ fe3c )2.m的本質(zhì)是什么？它的硬度為什么很高？答：m的本質(zhì)是c在- fe中的過飽和固溶體。因?yàn)閙中c的過飽和度大，固溶強(qiáng)化效果顯著，所以其硬度很高。 3.有一批45鋼齒輪，其制造工藝為：圓鋼下料鍛造退火車削加工淬火+高溫回火銑齒齒面淬火+低溫回火。說明：各熱處

19、理工序的名稱和作用。淬火加熱溫度及回火加熱溫度。（45鋼的ac3=790，）(1) 退火：完全退火；降低hbs，提高切削加工性能，細(xì)化晶粒，均勻組織。淬火+回火：調(diào)質(zhì)；提高綜合機(jī)械性能。 齒面淬火：表面淬火；提高表面硬度和耐磨性。 (2) 淬火加熱溫度：820 - 840回火加熱溫度：500表面淬火加熱溫度：一般高頻加熱淬火溫度可比普通加熱淬火溫度高30200加熱速度較快的，采用較高的溫度淬火前的原始組織不同，也可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整淬火加熱溫度調(diào)質(zhì)處理的組織比正火的均勻，可采用較低的溫度。 表面淬火后回火溫度：180-200 4.將30鋼緩慢地冷卻到900；750；650將分別獲得什么組織? （30鋼

20、的ac3=800，）答：冷卻到900獲得：全部奧氏體(a)冷卻到750獲得：奧氏體(a)+ 鐵素體（f）冷卻到650獲得：鐵素體（f）+ 珠光體(p)5.下列鋼件應(yīng)采用什么退火方法，并說明退火的目的？（6分）(1)亞共析鋼 (wc=0.35)；鑄造齒輪(2)鍛造后產(chǎn)生過熱組織(晶粒粗大)的亞共析鋼(wc=0.6)(3)具有片狀滲碳體的鋼坯(wc=1.2) 答： (1)去應(yīng)力退火；消除應(yīng)力。(2)完全退火；細(xì)化晶粒。(3)球化退火；使fe3c球化，降低硬度，提高切削加工性。6. 淬火的目的是什么？亞共析碳鋼及過共析碳鋼淬火加熱溫度應(yīng)如何選擇？試從獲得的組織及性能等方面加以說明。答：淬火的目的是使

21、奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體以便于回火后獲得各種需要的性能。 亞共析碳鋼淬火加熱溫度ac3+（3050），淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體。如果亞共析碳鋼加熱溫度在ac1ac3之間，淬火組織中除馬氏體外，還保留一部分鐵素體，使鋼的強(qiáng)度、硬度降低。但溫度不能超過ac3點(diǎn)過高，以防奧氏體晶粒粗化，淬火后獲得粗大馬氏體。過共析碳鋼淬火加熱溫度ac1+（3050），淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織。如果加熱溫度超過accm，滲碳體全部溶于奧氏體，使奧氏體晶粒迅速增大，會使淬火后馬氏體針變粗；還易得到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體，使鋼的脆性增加。另滲碳體全部溶于奧

22、氏體后，奧氏體中的含碳量多，使馬氏體轉(zhuǎn)變終了線下移，淬火后殘余奧氏體量增多，從而降低鋼的硬度和耐磨性。淬火溫度過高。7.常用的淬火方法有哪幾種？說明它們的主要特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍。答：常用的淬火方法有單液淬火法、雙液淬火法、等溫淬火法和分級淬火法。單液淬火法：操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動化。其缺點(diǎn)是不符合理想淬火冷卻速度的要求，水淬容易產(chǎn)生變形和裂紋，油淬容易產(chǎn)生硬度不足或硬度不均勻等現(xiàn)象。適合于小尺寸且形狀簡單的工件。雙液淬火法：采用先水冷再油冷的操作。充分利用了水在高溫區(qū)冷速快和油在低溫區(qū)冷速慢的優(yōu)點(diǎn)，既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以降低工件在馬氏體區(qū)的冷速，減少組織應(yīng)力，從而防止工件變

23、形或開裂。適合于尺寸較大、形狀復(fù)雜的工件。等溫淬火法：它是將加熱的工件放入溫度稍高于ms的硝鹽浴或堿浴中，保溫足夠長的時(shí)間使其完成b轉(zhuǎn)變。等溫淬火后獲得b下組織。下貝氏體與回火馬氏體相比，在碳量相近，硬度相當(dāng)?shù)那闆r下，前者比后者具有較高的塑性與韌性，適用于尺寸較小，形狀復(fù)雜，要求變形小，具有高硬度和強(qiáng)韌性的工具，模具等。分級淬火法：它是將加熱的工件先放入溫度稍高于ms的硝鹽浴或堿浴中，保溫25min，使零件內(nèi)外的溫度均勻后，立即取出在空氣中冷卻。這種方法可以減少工件內(nèi)外的溫差和減慢馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度，從而有效地減少內(nèi)應(yīng)力，防止產(chǎn)生變形和開裂。但由于硝鹽浴或堿浴的冷卻能力低，只能適用于零件尺

24、寸較小，要求變形小，尺寸精度高的工件，如模具、刀具等。8.說明45鋼試樣（10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織：700，760，840，1100。（45鋼的a1=727，ac3=780）答：700：因?yàn)樗鼪]有達(dá)到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。760：它的加熱溫度在ac1ac3之間，因此組織為鐵素體、馬氏體和少量殘余奧氏體。840：它的加熱溫度在ac3以上，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。1100：因它的加熱溫度過高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體。9.用9sicr鋼制成圓板牙，其工藝路線為：鍛造

25、球化退火機(jī)械加工淬火低溫回火磨平面開槽開口。試分析：球化退火、淬火及回火的目的；淬火加熱溫度及回火加熱溫度。（9sicr鋼的ac1=770，acm=870）l 球化退火是為了消除鍛造應(yīng)力，獲得球狀珠光體，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)的變形與開裂；l 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。淬火加熱溫度：800820；l 回火加熱溫度；200。10.一碳鋼在平衡冷卻條件下，所得顯微組織中，含有50的珠光體和50的鐵素體，問： 此合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少? 若該合金加熱到730 時(shí)，在平衡條件下將獲得什么組織? 若加熱到850 ，又將得到什么組織?