《机械工程材料学》复习题.doc

1、页眉内容页脚内容工程材料学习题一、解释下列名词1淬透性与淬硬性; 2相与组织; 3组织应力与热应力；4过热与过烧； 5. 回火脆性与回火稳定性 6. 马氏体与回火马氏体7. 实际晶粒度与本质晶粒度 8.化学热处理与表面热处理 9 热硬性 10 共晶转变 11 弥散强化（或第二相强化） 淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的均匀 组成部分称为相组织：显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。组织应力：由于

2、工件内外温差而引起的奥氏体（ 或 A）向马氏体（M）转变时间不一致而产生的应力热应力：由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象过烧：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性回火稳定性：又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。马氏体：碳在 -Fe中的过饱 和固溶体称为马氏体。回火马氏体：在回火时，从马氏体中析出的 -碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体。页眉内容页脚内容本质晶粒度：钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度实际晶粒度

3、：在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢的性能。化学热处理：将工件置于待定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织， 进而改变其性能的热处理工艺。表面淬火：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。二、判断题1. （ ）合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。 错。根据结构特点不同，可将合金中相公 为固溶体和金属化合物两类。2. （ ）实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。对。3. （ ）为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处

4、理。对。对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即 调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。对于过共析钢而言，正火是 为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。对于普通话结构钢而言，正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高 强度、硬度和韧性，作为最终热处理。4.（ ） 在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金元素少量多元化方向发展。对。不同的元素对于钢有不同的效果。5. （ ）不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。错。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳增加，其硬度

5、也随之提高。合金元素对马氏体的硬度影响不大，马氏体强化的主要原因是过饱和引起的固溶体强化。6 （ ）40Cr 钢的淬透性与淬硬性都比 T10 钢要高。页眉内容页脚内容错。C 曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。40Cr 为含碳量为 0.4%，含 Cr 量为 1.5%左右的调质钢。T10 为含碳量 为 1%左右的碳素工具钢 。但是淬火后 45 钢香到马氏体，T10 钢得到马氏体加少量残余奥氏体，硬度比 45 钢高。7 （ ）马氏体是碳在 -Fe 中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏体与转变前的奥氏体含碳量相同。对。当奥氏体过冷到 Ms 以下时，将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变

6、时，奥氏体中的碳全部保留在马氏休中。马氏体转变的特点是高速长大、不扩散、共格切 变性、降温形成、转变不完全。8 （ ）铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。错。所有的铸铁都不可以进行锻造。9 （ ）45 钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性,韧性下降，强度,硬度上升。错。钢是随回火温度上升，塑性,韧性上升， 强度,硬度提高。10 （ ）淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。错。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区（50%马氏体+50%非马氏体组织）的深度。11 （ ）钢的回火温度应在 Ac1 以上。错。回火是指将淬火钢加热到 A1 以下保温后再冷却的热处理工艺。12 （ ）热处

7、理可改变铸铁中的石墨形态。错。热处理只能改变铸铁的基休组织，而不能改变石黑的状态和分布。13.（ ）奥氏体是碳在 -Fe 中的间隙式固溶体。错。奥氏体是碳在 -Fe中的间隙固溶体。用符号 A 或 表示。14 （ ）高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。 对。高频表面淬火属于表面淬火的一种。表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。15 （ ）过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。错。过冷度（T）是指理 论结晶温度（T 0）与实际结晶温度（T 1）的差值，即 T=T0-T1。但是页眉内容页

8、脚内容冷却速度越大，则过冷度越大， 。16 （ ）所谓的本质细晶粒钢，是说它在任何条件下晶粒均不粗化。错。本质晶粒度是指钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为实际晶粒度，通常把钢加热到 94010奥氏体化后，设法把奥氏体保留到室温来判断 钢的本质晶粒度。17 （ ）因为单晶体是各项异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不同的。错。18 （ ）钢中的杂质元素“硫”会引起钢的“冷脆” 。错。钢中硫会引起热脆性，而磷有固溶强化作用，右提高强度硬度，但是却显著降低了钢的韧性塑性（叫冷脆性）19 （ ）硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，根据测量的硬度值还可以估计近似的强度值，因而是生产上常

9、用的一种机械性能试验方法。对。20 （ ）含碳量低于 0.25%的碳钢，退火后硬度低，切削时易粘刀并影响刀具寿命，工件表面光洁度差，所以常采用正火。对。21. （ ）三种金属晶格类型中，体心立方晶格中原子排列最为紧密。错。原子排列紧密度与晶包的致密度有关，致密度越高，原子排列越 紧密。休心立方的致密度为 0.68,而面心立方和密排六方的为 0.74。22. （ ） 金属中的固溶体一般说塑性比较好，而金属化合物的硬度比较高。 对。与纯金属相比，固溶休的强度硬度高，塑性韧性低，但与金属化全物相比其硬度要低得多，而塑性韧性要高得多。23. （ ）高速钢反复锻造的目的是为了锻造成型。错。高速工具钢是莱

10、氏体钢，其 铸态组织为亚共晶组织，由 鱼骨状的莱氏休与树枝状的马氏体加托氏体组成。反复锻打是为了击碎鱼骨状碳化物，使其均匀的人布于基休中。24. （ ）金属发生多晶型转变时，不仅晶格要发生变化，组织与性能也要发生变化。页眉内容页脚内容对。多晶型转变即同互异构转变， 热处理的依据，25. （ ）发生过烧的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过热的工件只能报废。错。发生过热的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过烧的工件只能报废。26 .（ ）含 Mo、W 等合金元素的合金钢，其回火脆性倾向较小。对。在钢中加入 W（约 1%）、Mo（约 0.5%）可以有效的抑制回火脆性。2

11、7. （ ）铸钢的铸造性能比铸铁差，但常用于制造形状复杂，锻造有困难，要求有较高强度和塑性并受冲击载荷，铸铁不易达到的零件。对。29、T8 钢比 T12 钢有更好的淬透性。 （ 对 ）30、间隙固熔体一定是有限固熔体。 （对 ）31、钢在淬火时都必须首先把温度加热到单相奥氏体区域。 （ 错 ）32、马氏体是碳在 Fe 中所形成的过饱和固溶体；当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生膨胀。 （ 对 ）33、在实际金属的结晶过程中，自发形核比非自发形核更重要，往往起优先的主导的作用。（ 错 ） 三、回答下列问题1.零件设计时图纸上为什么常以其硬度值来表示材料力学性能的要求？答：（1）硬度是指材料抵抗

12、局部塑性变形的能力。（2）硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，可用于成品件的检测，（3）硬度是一个综合力学性能指数，根据测量的硬度值还可以估计近似的强度值等。2说明 WSn=25%的 PbSn 合金在下列各温度时有哪些相组成物？有哪些组织组成物？（1）高于 300； （2）刚冷却至 180，共晶转变尚未开始； （3）在 183共晶转变刚完； （4）室温。页眉内容页脚内容答：（1）高于 300：相：液相，组织为 PbSn 溶化物（2）刚冷却至 180，共晶转变尚未开始：相为液相+ 相，组织为 PbSn 溶化物+回溶体（3）在 183共晶转变刚完：相为 相和 相，组织为（+）共晶组织（4）室温：

13、相为 相和 相，组织为 +（+）+ II。3.图 22 为简化的铁碳合金状态图。试回答下列问题：（1） 以相组成物填写相图。 （标注见课本 P51）（2） 填空： 碳在 -Fe中的固溶体 称铁素体，其符号为 F 或 ，晶格类型是 体心立方晶格 ，性能特点是强度 硬度低 ，塑性 韧性好 。（3） 碳在 -Fe中的固溶体 称奥氏体，其符号为 A 或 ，晶格类型是 面心立方页眉内容页脚内容晶格 ，性能特点是强度 低 ，塑性 好 。（4） 渗碳体是 铁 与 碳 的 间隙固溶体 ，含碳量为 6.69 %，性能特点是硬度 很高 ，脆性 韧性几乎为“零” 。（5）ECF 称 共晶线 线，所发生的反应称 共晶

14、 反应，其反应式是L4.3 2.11+Fe3C 得到的组织为 莱氏体（Le） 。（6）PSK 称 共析 线，所发生的反应称 共析 反应，其反应式是0.77 0.0218+Fe3C 得到的组织为 珠光体（P） 。（7） E 是 碳在中的 -Fe最大溶解度 点，P 是 碳在 -Fe中的最大溶解度 点，A 1 即 PSK 线，A 3 即 GS 线，A cm 即 ES 线。4.过共析钢的淬火温度是多少？为什么要选择在这一温度？答：对于过共析钢而言，淬火温度为 AC1+（3050）5.如下图所示，确定不同冷却速度下可能获得的组织，并比较其硬度值。答：V1 线是炉冷后空冷，得到的是珠光体（P ），V2 是

15、加热后空冷，得到的是索氏体（S）或回火索氏体（S 回 ）；V3 得到的是下贝氏体、 马氏体和 过冷奥氏体（B 下 +M+A）；V4 为水冷，得到的是马氏体和残余奥氏体(M+A) 。硬度值:P830 ，即加热温度大于 AC由于奥氏体晶粒粗大，含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多，使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开裂倾向增加。（2）780C 下未溶碳化物较多，（3）860下残余奥氏体量较多。（4）780C 更适合淬火。 T12 是含碳量为 1.2%的碳素工具钢，是过共析钢，其淬火火为AC1+（3050 ）C。8. 45 钢及 T10 钢小试件经 850C 水冷、850C 空冷

16、、760C 水冷、720C 水冷处理后的组织各是什么？（45 钢：A c1=730，A c3=780C; 10 钢：A c1=730C，A ccm=800C）答：页眉内容页脚内容850C 水冷 850C 空冷 760C 水冷 720C 水冷45 钢 （淬炎）马氏体 （正火）索氏体 回炎索氏体 组织不变T10 钢 马氏体+颗粒碳化物索氏体 马氏体+残余奥氏体+颗粒碳化物组织不变9.一根直径为 6mm 的 45 钢圆棒，先经过 840加热淬火，硬度为 HRC55（未回火）然后从一端加热，依靠热传导使 45 钢圆棒上各点达到如图所示的温度。试问：(1)各点部位的组织是什么？（5 分）(2)整个圆棒自

17、图示各温度保温后缓冷至室温后，问各点的组织是什么？若自图示各温度保温后水淬至室温，问各点的组织又是什么？（10 分）答：A B C D E各点部位的组织 奥氏体 奥氏体 铁素体+奥氏体 马氏体+奥氏体马氏体各温度保温后缓冷至室温后铁素体+珠光体铁素体+珠光体马氏体+铁素体 回火索氏体 回火马氏体各温度保温后水淬至室温淬火马氏体 淬火马氏体 马氏体+铁索体 回火索氏体 回火马氏体10. 用 45 钢制造机床齿轮，其工艺路线为：锻造正火粗加工调质精加工高频感应加热表面淬火低温回火磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。答：正火：对于低、中碳的亚共析钢而言，正火的目的是调整硬度，便于切削加

18、工， 细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。使用组织为：铁 素体加索氏体。页眉内容页脚内容调质：提高力学性能，减少或消除淬火内应力， 稳定工件尺寸。使用组织：回火索氏体。高频感应加热表面淬火：提高表面硬度、强度、耐磨性和搞疲劳极限， 获得所需的力学性能，使心部组织具有足够的塑 韧性。使用 组织：表面 为回火马氏体或铁素体加索氏体。低温回火：减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸，获得工艺所要的力学性能。使用 组织：回火马氏体。11某汽车齿轮选用 20CrMnTi 材料制作，其工艺路线如下：下料锻造正火切削加工渗碳淬火低温回火喷丸磨削加工。

19、请分别说明上述、和项热处理工艺的目的及组织。答： 正火：对于低、中碳的亚共析钢而言，正火的目的是调整硬度，便于切削加工，细化1晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。使用组织为： 铁素体加索氏体。渗碳：提高工件表面硬度、耐磨性及其疲 劳强度，同时保持工件心部良好的韧性和塑性。2使用组织：表层为高碳回火马氏体+颗粒碳化物+ 少量残余奥氏体，心部为低碳回火马氏体+铁素体。淬火：获得马氏体组织，提高工件的硬度，获得相应的力学性能。使用组织：淬火马氏体。3低温回火：减少或消除淬火内应力， 稳定工件尺寸，获得工艺所要的力学性能。使用组织：4回火马氏体。12合金钢与碳钢相比，为什么它的力学性能好？热处理变形小？答：（1）在钢中加入合金元素，溶于铁素体，起固溶 强化作用；合金元素进入渗碳体中，形成合金渗碳体；（2）几乎所有合金元素都使 E 点和 S 点左移，在退火状态下，相同含碳量的合金钢组织中的珠光体量比碳钢多，从而使 钢的强度和硬度提高。（3）除 Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素均使 C 曲线右移，淬透性的提高， 这有利于减少零件的淬火变形和开裂倾向。