1、 华北理工大学 工程材料 复习题 第 1 页 共 19 页 一、名词解释（共 15 分，每小题 3 分） 渗碳体（ Fe3C） 铁和碳相互作用形成的间隙化合物 ， 高硬度，塑性差，延伸率接近于零。 淬 透 性 钢在淬火时获得马氏体的能力。 过冷度 理论结晶温度与实际结晶温度之差 正火 将钢件加热到 Ac3或 Accm 以上 30-50，保温适当时间后在 空 气中冷却的热处理工艺 奥氏体 C 在 -Fe 中的间隙固溶体，用 或 A表示。 残余奥氏体：指淬火后尚未转变，保留下来的奥氏体。 过冷奥氏体： 在孕育期暂时存在，处于不稳定状态 的奥氏体。 热加工 高于再结晶温度的塑性变形。 铁素体 碳在
2、-Fe 中的 间隙 固溶体 加工硬化 随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 球化退火 将工件加热到 Ac1 以上 30-50 摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至 600 摄氏度后出炉空冷。 固溶体 合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这种新相称为固溶体 间隙固溶体 溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。 臵换固溶体 溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位臵所形成的固溶体。 再结晶 金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程 。 枝晶偏析 金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。 时效强化 固溶处理后铝合金的强度和硬度
3、随时间变化而发生显著提高的现象。 同素异构性 同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。 临界冷却速度 钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。 热硬性 指金属材料在高温下保持高硬度的能力。 二次硬化 淬火钢在回火时硬度提高的现象。 共晶转变 指具有一定成分的液态合金 ,在一定温度下 ,同时结晶出两种不同的固相的转变。 变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。 晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不 同性能的现象。 固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。 形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。 本质晶粒度：指
4、奥氏体晶粒的长大倾向。 C(TTT)曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。 华北理工大学 工程材料 复习题 第 2 页 共 19 页 CCT 曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。 马氏体：含碳过饱和的固溶体。 热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。 热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。 回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。 不可逆 回火脆性 (第一类回火脆性 ):350 可逆回火脆性 (第二类回火脆性 )500 650 二、判断正误并加以改正 改正：细化晶粒提高金属的强度，降低了金属的脆性。 3、普通低合金结构钢不能通过热化处理
5、进行强化。 5、单晶体必有各向异性。（ ） 6、改正：普通钢和优质钢按钢中有害杂质硫、磷的含量划分 7、改正：过热钢经正火后能显著细化晶粒。 9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。（ ） 10、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。（ ） 11、改正：铁素体是碳溶于 -Fe 中形成的间隙固溶体。 12、晶界 是金属晶体的常见（面）缺陷。（ ） 13、改正：渗碳体是钢中常见的金属化合物相。 14、金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行。（ ） 15、金属在进行热加工时，不会产生加工硬化现象。 改正：上贝氏体的韧性比下贝氏体差。 18、改正 :对过共析钢工件进行正火可消除渗碳体网。 19、对低碳低合金
6、钢进行正火处理可提高其硬度。 20、改正：淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须大于 Vk。 21、氮化件的变形远比渗碳件的小。（ ） 22、工件渗碳后直接淬火其开裂倾向比一次淬火的要小（） 23 改正：高锰钢只有在受到强烈的冲击和压力的条件下才能表现出良好的耐磨性。 24、无限固溶体必是臵换固溶体。（ ） 间隙固溶体必是有限固溶体 26、 所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。（ ） 27、改正：钢进行分级淬火的目的是为了减小淬火应力，防止工件变形和开裂。 28、改正：对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其耐蚀性。 29、改正：弹簧钢的最终热处理应是淬火
7、 +中温回火。 华北理工大学 工程材料 复习题 第 3 页 共 19 页 30、凡单相固溶体均能进行形变强化。（ ） 32、热塑性塑料一般具有链状或支链状分子结构。 34、珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越好。 35、改正：钢的临界冷却速度 Vk 越低，则其淬透性越好。 亚共析钢的正常淬火一般为不完全淬火 36、过共析钢的正常淬火一般均为不完全淬火。 37、工件经渗碳处理后，随后应进行淬火及低温回火。（ ） 38、金属是多晶体，因而绝对不可以产生各向异性。 39、凡能使钢的 C 曲线右移的合金元素均能增加钢的淬透性。（ ） 40、感应加热表面淬火的淬硬深度与该钢的淬透性没有关系。（ ）
8、 43、改正：钢的淬透性与其实际冷却速度有关 45、碳钢淬火后回火时一般不 会出现高温回火脆性。 46、工件经氮化处理后不能再进行淬火。（ ） 47、改正：对灰铸铁能进行强化热处理。 48、过共析钢经正常淬火后，马氏体的含碳量小于钢的含碳量。（ ） 49、凡能使钢的临界冷却速度增大的合金元素均能减小钢的淬透性。（ ） 50、高速钢淬火后经回火可进一步提高其硬度。（ ） 51、改正：马氏体的硬度是大于珠光体的，而强度比珠光体的差。 52 改正：纯铁在室温下的晶体结构为体心立方晶格。 53、改正：马氏体的硬度主要取决于其含碳量。 54、等温淬火的目的是为了获得下贝氏体组织 。（ ） 55、对普通低
9、合金钢件进行淬火强化效果不显著。 56、改正 :高锰钢的性能特点是良好的韧性和耐磨性。 57 马氏体是碳溶入 -Fe 中形成的过饱和固溶体。 58、间隙固溶体的溶质原子直径小，其强化效果远比臵换固溶体差。（ ） 59、硬铝合金经固溶处理后，强度明显提高。（ ） 61、纯金属都是在恒温下结晶的。（ ） 白口铸铁是指碳主要以渗碳体形式存在的铸铁。 63、改正：白口铸铁铁水凝固时会发生共析转变。 64、铸件可用再结晶退火细化晶粒。（ ） 65、冷热加工所形成的纤维组织都能使 金属出现各向异性。（ ） 66、奥氏体的塑性比铁素体的高。（ ） 67、改正：马氏体转变也是通过形核和长大来完成的，转变机制非
10、常复杂。 华北理工大学 工程材料 复习题 第 4 页 共 19 页 68、金属中的固态相变过程，都是晶粒的重新形核和长大过程。（ ） 70、改正：对金属进行冷加工会产生加工硬化。 71、改正：在共析温度下，奥氏体的最低含碳量是 0。 72、亚共析钢经正火后，组织中的珠光体含量高于其退火组织中的。（ ） 73、合金的强度和硬度一般都比纯金属高。（ ） 74、白口铸铁在室温下的相组成都为铁素体和渗碳体。（） 75、改正：过共析 钢的平衡组织中有铁素体相。 76、过共析钢用球化处理的方法可消除其网状渗碳体。（ ） 77、采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的 下 贝氏体。 78、形状复杂，机械性能要求不高
11、的零件最好选用球铁制造。（ ） 79、可锻铸铁的 含碳 量一定比灰口铸铁低。（ ） 80、铝合金淬火后其晶格类型不会改变。（ ） 81、同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好（） 82、同一钢材在相同加热条件下，小件比大件的淬透性好。（ ） 83、改正：工具钢淬火时，冷却速度越快，则所得组织中的马氏体越多。 84、黄铜 的 耐 蚀性比青铜差。（ ） 85、对常见铝合金仅进行淬火，强化效果不显著。 86、改正：可锻铸铁只能通过石墨化退火而得到。 87、贝氏体转变是半扩散性转变。 贝氏体是含碳过饱和的 F 与碳化物的混合物 88、马氏体转变是非扩散性转变。（ ） 马氏体是含碳过饱和的固溶体
12、 91、表面淬火主要用于中碳钢、中碳合金钢。 二、填空题（共 15 分，每空格 0.5 分） 1、 HB、 a k、 0.2表示材料的力学性能是 _布氏硬度；冲击韧性；条件屈服极限 2、工程材料的结合键有 金属键；共价键；离子键；分子 键 3、金属的结晶过程主要由 形核；晶核成长 两个基本过程组成。 5、固溶体出现枝晶偏析后，可用 热处理（扩散退火）加以消除。 6、在缓慢冷却条件下，含碳 0.8%的钢比含碳 1.2%的钢硬度 高、强度 低 。 7、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是 珠光体 ，其组成相是 铁素体；渗碳体 。 8、利用 Fe-Fe3C 相图确定钢完全退火的正常温度范围是 _A3线
13、+30 50，它只适应于 _亚共析钢。 9、 马氏体的显微组织中，高碳马氏体呈 _针叶 状 ，低碳马氏体呈 _板条 状 。 其中 _低碳马氏体 的韧性较好。 华北理工大学 工程材料 复习题 第 5 页 共 19 页 10、 调质钢中加入 Cr、 Mn 等元素是为了提高 淬透性，加入 W、 Mo 是为了 防止回火脆性。 11、 1Cr18Ni9Ti 是 不锈钢， Cr、 Ni 的主要作用是 提高钢的抗腐蚀性能， Ti 主要作用是 防止晶间腐蚀，使用状态下的组织是 奥氏体。 12、铸铁中析出石墨的三个途径是 从液体中直接结晶得到；从奥氏体中析出；从渗碳体分解得到。 13、 QT500-05 牌号中
14、， QT 表示 球墨铸铁，数字 500 表示 抗拉强度、数字 05 表示 延伸率。 三、判断题（共 10 分，每小题 1 分） 8、在碳钢中具有共析成分的 钢，较之于亚共析钢和过共析钢有更好的淬透性。（ ） 9、球墨铸铁可通过热处理来提高其机械性能。（） 四、选择题（共 15 分，每小题 1 分） 1、拉伸试验时，试样断裂前所能承受的最大应力称为材料的（ c ）。 (c) 抗拉强度 2、晶体中的位错属于（ c ）。 (c) 线缺陷 3、铸造条件下，冷却速度越大，则（ a ）。 (a)过冷度越大，晶粒越细 5、合金固溶强化的原因是 (c ) (c)晶格发生畸变 7、珠光体是一种（ d） 。 (d
15、)机械混合物 8、 45 钢为得到回火索氏体组织，应进行： c （ c）淬火 +高温回火。 11、机架和机床床身应选用（ b）。 (b) 灰口铸铁 ； 12、高速切削刀具选用（ c ） （ C） W6Mo5Cr4V2； 13、 40Cr 钢属于 （ b ） ： （ b）调质钢； 14、适合制作变速箱齿轮的钢是 c （ c） 20CrMnTi； 15、桥梁构件选用（ c ） （ c） 16Mn 五、简答题（共 16 分） 3、（本题 6分）试总结马氏体 (含碳过饱和的固溶体 )转变的特点。 答： 属于 非 扩散型转变。（ 1.5 分） 马氏体转变的速度极快 。 （ 1.5 分） 在不断降温的过程
16、中形成。（ 1.5 分） 1.在铸造生产中，采用哪些措施获得细晶粒组织？ 答： (1) 增加过冷度（ 2）进行变质处理 (3) 附加振动 搅拌 2.说明实际金属晶体缺陷种类及特征。 答：根据晶体缺陷的几何尺寸大小可分为三类：点缺陷，线缺陷，面缺陷。 点缺陷的主要类型有空位和臵换 ,间隙原子。线缺陷就是位错。 面缺陷包括晶界、亚晶界。 华北理工大学 工程材料 复习题 第 6 页 共 19 页 1 过冷度 2.正火 3.奥氏 体 4.热加工 5.调质处理 1. 过冷度 理论结晶温度与实际结晶温度之差 2. 正火 将钢件加热到 Ac3 或 Accm 以上 30-50，保温适当时间后在空气中冷却的热处
17、理工艺 3. C 在 -Fe 中的间隙固溶体称为奥氏体，用 或 A 表示。 4. 热加工 高于再结晶温度的塑性变形。 5. 调质处理 淬火加高温回火的热 处理 一、 利用铁碳相图回答下列问题（ 15分） （ 1） 写出 Fe-Fe3C 相图上 -区的组织组成物，标明 A， E， C， S， P， K 各点的含碳量。 区： _F+P_ 区： _P_区： P+Fe3C _ 区： P+ Fe3C +Ld 区： _ Ld_区： _Fe3C +Ld A 点： _0_ E 点： _2.11%_ C 点： _4.3%_ S 点： _0.77%_ P 点： _0.02%_ K 点： _6.69%_ 工程材料
18、试题及答案 一、判断题 5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织（） 7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（） 8、金属在塑性变形 后产生的纤维组织能使金属具有各向异性（） 10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。 （） 三、（ 20 分）车床主轴要求轴颈部位硬度为 HRC54 58，其余地方为 HRC20 25，其加工路线为： 华北理工大学 工程材料 复习题 第 7 页 共 19 页 下料 锻造 正火 机加工 调质 机加工（精） 轴颈表面淬火 低温回火 磨加工 指出： 1、主轴应用的材料： 45 钢 2、正火的目的和
19、大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；加热到 Ac3 50保温一段时间空冷 3、调质目的和大致热处理工艺 强度硬度塑性韧性达到良好配合 淬火高温回火 4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度 5低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面 M A 心部 S 回 四、选择填空（ 20分） 1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（ d） （ a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大 （ b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （ c）无影响 （ d）上述说法都不全面 5、高速钢的红硬性取决于（ b ） （ b）淬火加热时 溶入奥氏体中的合金元素的量 7、 65、 65Mn、 50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（
20、 c ）（ c）弹簧钢，淬火 +中温回火 8、二次硬化属于（ d）（ d）第二相强化 9、 1Cr18Ni9Ti 奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（ b） b 获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀 11、位错是一种 线缺陷 。 12、 纯铁在 850时为 晶格。 （） 体心立方 13、有些金属在固态下会发生晶体结构的变化，这种变化可以称为 同素异构转变 14、共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，有如下转变 。 ( ) 只有珠光体型和马氏体转变，而没有贝氏体转变 15、当晶格常数相同时，面心立方晶格比体心立方晶格的致密度 。 ( ) 大 16、具有匀晶相图的合金在固态时的相结构属于 。
21、 ( ) 固溶体 17、 密排六方晶胞的原子数为 。 （ 6 18、 弹簧及一些要求具有较高屈服极限的热作模具等，常采用热处理工艺是 。（ ） 淬火 +中温回火 19、亚共析钢中，随着含碳量的增加， C 曲线的位臵： ( ) 右移 20、在室温平衡状态下，当钢的含碳量超过 0.9%后，钢中渗碳体的形态主要是 。 ( ) 网状 21、 属于体心立方晶格的金属有 。（ ） -Fe,铬 22、工程结构件中应用最多的钢种是 。 ( )碳素结构钢 华北理工大学 工程材料 复习题 第 8 页 共 19 页 23、 奥氏体是碳溶解在 中所形成的间隙固溶体。 （ ） -Fe 24、 可逆回火脆性的温度范围是
22、。 （ ） 500-650 26、 退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是 。（ ） 随炉冷却 28、 珠光体是一种 。 机械混合物 ， F+渗碳体 29、 在测量工件的 表面层 硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是 。 （ ） HV 30、 表示金属材料弹性极限的符号是 。 （ ） e 32、建立相图时采用的冷却速应为 。 （ 极缓慢 33、在发生共晶转变 L +时， L、三相的成分为 。（） 确定不变 34、对板料进行多次拉伸时，为了消除形变强化，中途应进行 。（） 再结晶退火 35、 正 火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是 。 （ ）
23、在空气中冷却 36、合金固溶强化的基本原因是 。（） 晶格发生畸变 37、 大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有 。（ ） Ti,V 38、分级淬火的目的是 。（）使工件内外温差较为均匀并减小工件与介质间的温差 39、 一个合金的室温组织为 +二次 +(+)，它由 组成。 （ ) 二相 41、渗碳体的性能特点是 。（） 硬度高，极脆，塑性几乎等于零 42、一个理想的淬火冷却介质应具有的冷却特性是 。（） 在约 550以上高温区冷速应具有足够快的冷速，在低于约 250的低温区应尽可能缓慢 43、将变形金属加热发生再结晶转变时 。（） 只有晶粒大小、形状发生变
24、化 44、挖掘机铲齿、坦克和拖拉机履带宜采用 。（ ）高锰钢 ZGMn13 45、 除 元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 （） Co Cr Mn 46、 属于体心立方晶格的金属有 。（） -Fe、 铬 47、 每个体心立方晶胞中包含有 个原子。（ ） 2 48、在以下晶体中，滑移系数目最多的晶格类型是 。 ( ) 体心立方 50、 在 Fe-Fe3C 相图中，共析线也称为 。 （ ） A1 线 五、简答题（共 20分） 1、晶体有那些特性？（ 4分） 华北理工大学 工程材料 复习题 第 9 页 共 19 页 答： 1）一般 具有规则的外形。（ 1分）； 2）有固定
25、的熔点。（ 1 分）； 3）有各向异性。（ 1 分） (4）解理性。（ 1 分） 3、简述珠光体、索氏体、屈氏体三者的异同点。 (5分 ) 答：珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体与渗碳体片层交替的机械混合物。（ 2分） 不同的是片层间距由宽到细，强度、硬度由低变高。（ 3分） 4、铁碳合金中基本相是那些？其机械性能如何？ (6分 ) 答：基本相有：铁素体、奥氏体、渗碳体 。铁素体强度和硬度不高，但具有良好的塑性和韧性；奥氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型；渗碳体硬度很高而塑性和韧性几乎为零，脆性大 。 5、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？ P16 答： 结晶
26、的基本过程 晶核形成与晶核长大 结晶时的冷却速度（即过冷度）随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快，同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率 14、奥氏体形成的四个步骤是什么？（ 4 分） 答：（ 1）奥氏体晶核的形成；（ 1分） （ 2）奥氏体晶核的长大；（ 1分） （ 3）残余渗碳体的溶解；（ 1分） （ 4）奥氏体成分的均匀化。（ 1分） 17、说明下列符号各是什么指标？各 代表什么意思？（ 5分） (1) E （ 2） s （ 3） （ 4） k (5)HRC 答：（ 1） E：弹性模量；刚度指标 （ 1 分） （ 2） s：屈服点
27、（强度） ；强度指标 （ 1 分） （ 3）：断面收缩率； 塑性指标 （ 1 分） （ 4） k ：冲击韧度；韧性指标 （ 1 分） （ 5） HRC：洛氏硬度；硬度指标 （ 1 分） 六 、综合分析题（共 22分） 1、（ 12 分）有两个含碳量为 1.2%的碳钢薄试样，分别加热到 780 和 860 并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于 VK 的冷却速度至室温。 试问： （ 1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ 答： 860 加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒粗大 （ 2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？ 答： 860 已经超过了 Accm，此时
28、碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体华北理工大学 工程材料 复习题 第 10 页 共 19 页 向马氏体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳量较多。 （ 3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ 答： 860 已经超过了 Accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的 Ms 和 Mf点，卒火后残余奥氏体增多。 （ 4）哪个温度加热淬 火后未溶碳化物较少？ 答： 860 已经超过了 Accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，因为加热卒火后未溶碳化物较少 （ 5）你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？ 答： 780 加热卒火后合适。因为含碳量为 1.2%的碳钢属
29、于过共析钢，过共析碳钢卒火加热温度Ac1+(30-50 )，而 780 在这个温度范围内，这时卒火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度，硬度和耐磨性，而且也具有较高的韧性。 七 、要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锉刀、机床床身等零 件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并叙述所选材料的名称、成分、热处理工艺和零件制成后的最终组织。 答：齿轮： 20CrMnTi 渗碳钢； C%=0.2%,Cr,Mn,Ti1%,Cr=12%,Mo,V1%,Cr=1.5%,Mo1.5%；球化退火淬火低温回火；组织为回火马氏体。（ 2 分） 车刀： W6Mo5Cr4V2 高速钢 W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%； 淬火 560 三次回火；组织为回火马氏体碳化物。（ 3 分） 锉刀： T10 碳素工具钢； C% 1%； 淬火低温回火；组织为回火马氏体碳化物。（ 2 分） 热锻模具： 5CrMnMo 热变形模具钢； C%=0.5%,Cr,Mn,Mo1.5%； 淬火高温回火；组织为回火索氏体。（ 2 分） 机床床身： HT300 灰口铁；无需热处理。（ 2 分） 三、选择正确答案 1、 为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理（ D ） D、正火
