1材料的主要性能

（一）名詞解釋

彈性變形、塑性變形、沖擊韌性、強度、塑性、彈性極限、彈性模量、屈服強度、抗拉強

度、疲勞強度、硬度、中、3、HBW、HRC、HBS、HV、使用性能、工藝性能

（二）填空題

I.根據外力的作用方式穴同，有多種強度指標，如、、等。

2.材料常用的塑性指標有和兩種，其中表示塑性

更接近材料的真實變形。

3.常進行的沖擊試驗所月的試樣有和兩種。

4.檢測淬火剛成品件的硬度一般用硬度，檢測退火件、正火件和調質件的硬度

常用硬度，檢測滲碳件和滲金屬件的硬度采用硬度。

5.材料的工藝性能是指、、、、、

6.工程材料通常分為、、、和功能材料。

7.復合材料按其基體分為復合材料、復合材料和陶瓷基復合材料-。

8.塑料通常分為、、特種塑料和膠黏劑。

9.工程材料的性能分為性能和性能。

10.工程材料的使用性能包括、和。

（三）選擇題

1.在設計推折機缸蓋螺絲時應詵用的強度指標是。

a.抗拉強度b.屈服強度c.規定非比例延伸強度d.壓縮強度

2.在作疲勞試驗時，試樣承受的載荷為o

a.靜載荷b.沖擊載荷c.交變載荷d.疲勞載荷

3.洛氏硬度C標尺使用的壓頭是o

a.淬火鋼球b.金剛石圓錐體c.硬質合金球d.金剛石棱錐

（四）判斷題

1.金屬材料的彈性模量是一個對組織不敏感的力學性能指標。（）

2.碳的質量分數越高，焊接性能越差。（）

3.布氏硬度試驗的優點是壓痕面積大，數據穩定，因而適用于成品及薄壁件檢驗。（）

4.壓頭為硬質合金球時，用HBW表示布氏硬度。（）

5.壓頭為硬質合金球時，用HBS表示布氏硬度。（）

6.洛氏硬度的測定操作迅速，簡便，壓痕面積小，數據波動大，適用于半成品檢驗。（）

7.鋼的鑄造性能比鑄鐵好，故常用來鑄造形狀復雜的工件。（）

2.材料的結合方式及工程材料的鍵性

（一）名詞解釋

結合鍵、晶體、非晶體、近程有序

（-）填空題

1.固體材料中的結合鍵可分為種，它們是、、、。

2.高分子材料的結合鍵是和,即分子內靠結合，分子

間靠結合。

3.共價鍵比分子間具有更的結合力。

4.金屬晶體比離子晶體具有較的導電能力。

（三）選擇題

1.決定晶體結構和性能最本質的因素是o

a.原子間的結合能b.原子間的距離c.原子的大小d.原子的結構

2.金屬鍵的特征是o

a.具有飽和性b,沒有飽和性c.具有各向異性d.具有方向性

3.共價晶體具有o

a.高強度b.低熔點c.不穩定結構d.各向同性

（四）判斷題

L金屬材料的結合鍵都是金屬鍵。（）

2.因為晶體與非晶體在結構上不存在共同點，所以晶體與非晶體是不可相互轉化的。

（）

3.物質的狀態反映了原子或分子間的相互作用和它們的熱運動。（）

4.晶體是較復雜的聚合體。（）

（五）綜合題

1.晶體與非晶體各有什么特點？

2.試比較分析離子鍵、共價鍵、金屬鍵及分子鍵特性。

3.金屬的晶體結構與結晶

(一)名詞解釋

空間點陣、晶格、晶胞、原子半徑、配位數、致密度、空位、單晶體、晶體缺陷、點缺陷、

線缺陷、面缺陷、空位、間隙原子、晶面、晶界、位錯、單晶體、多晶體、晶界、亞晶界、過

冷度、自發形核、非自發形核

(二)填空題

1.晶體物質的晶格類型及晶格常數由、決定。

2.金屬晶體最主要的面缺陷是和o

3.實際金屬中存在著的晶體缺陷有缺陷、缺陷和缺陷。

4.實際金屬中晶體的點缺陷分為和兩種。

5.a-Fe的一個晶胞內的原子數為個。

6.典型的金屬晶體結構有、和三種。

7.實際結晶溫度總是平衡結晶溫度，兩者之差稱為o

8.金屬的與之差，稱為過冷度。

9.金屬結晶后的晶粒越細小，、和越高。

(三)選擇題

1.在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是0

a(100)b(110)c(111)d(121)

2.在立方晶系中指數相同的晶面和晶向。

a互相平行b互相垂直c無必然聯系d晶向在晶面上

3.晶體中的位錯屬于o

a體缺陷b面缺陷c線缺陷d點缺陷

4.兩組元組成固溶體，則固溶體的結構o

a與溶劑相同b與溶劑、溶質都不相同c與溶質相同d是兩組元各自結構

的混合

5.間隙固溶體與間隙化合物的o

a結構相同，性能不同b結構不同，性能相同

c結構相同，性能也相同d結構和性能都不相同

（四）判斷題

I.一個晶面指數（或晶向指數）是指晶體中的某一個晶面（或晶向）（）

2.金屬多晶體是由許多結晶方向相同的多晶體組成的。（）

3.配位數大的晶體，其致密度也高。（）

4.在立方晶系中，原子密度最大的晶面之間的間距也最大。（）

5.形成間隙固溶體的兩人元素可形成無限固溶體。（）

6.間隙相不是一種固溶體，而是一種金屬間化合物。（）

7.晶體具有各向異性的恃點。（）

8.非晶體具有各向異性的特點。（）

9.金屬的實際晶體結果是多晶體。（）

10.金屬是多晶體結構，具有晶體的各向異性特點。（）

II.晶體缺陷的存在可以提高金屬的強度。（）

12.晶體缺陷的存在可以提高金屬的耐腐蝕性能。（）

（五）綜合題

1.實際晶體中存在哪些晶體缺陷？它們對性能有什么影響？

2.已知a?Fe的晶格常數a=2.87X10/°m,試求出其原子半徑和致密度。

3.常見的金屬晶體結構有哪幾種？a-Fe、Y-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、

Mg、Zn各屬何種晶體結構？

4.何為單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性?

5.過冷度與冷卻速度有何關系？它對金屬結晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影

響？

6.金屬結晶的基本規律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？

4.鐵碳合金

（一）解釋名詞

合金、組元、相、相圖、固溶體、金屬間化合物、同溶強化、彌散強化、鐵素體、珠光體

（二）填空題

1.常見合金中存在的相可以歸納為和兩大類。

2.固溶體按照溶質原子在溶劑原子中的位置可以分為固溶體和固溶體。

3.固溶體按照溶解度的大小可以分為固溶體和固溶體。

4.固溶體按溶質原子在溶劑晶格中分布的特點分為固溶體和固溶體。

5.固溶體的強度和硬度比溶劑的強度和硬度o

6.合金是由兩種或兩種以上的或與組成的具有金屬特性的

物質，組成合金最基本的獨立物質稱為O

7.鐵碳合金是由鐵和碳組成的二元合金，其基本組織有、、、

（三）判斷題。

1.金屬化合物的晶格類型與組元的晶格完全不同。（）

2.金屬化合物一般具有高熔點，高硬度，高韌性。（）

3.金屬化合物一般具有高熔點，高硬度，脆性大的特點。（）

4.一般情況下，金屬的強度，塑性和韌性隨晶粒的細化而降低。（）

5.具有同素異構特點的金屬材料可以應用熱處理的方法改變性能。（）

6.共晶成分的鑄鐵的鑄造性能較差。（）

7.鐵碳合金隨著碳的質量分數的增加，硬度高的滲碳體增多，硬度增高。（）

8.鐵碳合金隨著碳的質量分數的增加，硬度低的鐵素體增多，硬度減少。（）

9.亞共析鋼的強度與組織的細密度有關，組織越細密則強度越高.（）

10.鐵碳合金的塑性隨碳的質量分數的增加而提高。（）

11.鐵碳合金的沖擊韌性對組織及其形態最為敏感.（）

12.鐵碳合金的沖擊韌度隨碳的質量分數增加而提高。（）

（四）選擇題：

1.金屬結晶時，冷卻速度越快，其實際結晶溫度將0

a越高b越低c越接近理論結晶溫度d保持不變

2.為了細化晶粒，可采月o

a快速澆注b加變質劑c以砂型代金屬型d緩慢冷卻

3.能使單晶體產生塑性變形的應力為o

a正應力b切應力c復合應力

4.面心立方晶格的晶體在受力變形時的滑移方向是o

a<100>b<I11>c<110>d<001>

5.變形金屬再結晶后o

a形成等軸晶，強度增大b形成柱狀晶，塑性下降

c形成柱狀晶，強度升高d形成等軸晶，塑性升高

6.固溶體的晶體結構與相同。

a溶劑b溶質c其他晶型d純金屬

7.間隙相的性能特點是o

a熔點高、硬度低b硬度高、熔點低

c硬度高、熔點高d硬度低、熔點低

8.在發生L-（Q+B）共晶反應時，三相的成分。

a相同b確定c不定d隨溫度變化

9.共析成分的合金在共析反應丫一（Q+B）剛結束時，其組成相為

ay4-u+pbQ+BccidP

10.珠光體是下述的產物。

a共晶反應b勻晶反應c共析反應d二次析出

11.過共析鋼在冷卻過程中遇到ES線時，將發生的反應是

a共析反應b勻晶反應c二次析出d共晶反應

12.Fe—Fe3c相圖中的GS線是一

a冷卻時從A析出F的開始線b冷卻時從A析出Fe3c的開始線

c加熱時從A析出F的開始線d加熱時從A溶入F的開始線

13.萊氏體是下述的產物。

a共晶反應b勻晶反應c共析反應d二次析出

14.Fe-Fe3c相圖中的ES線是一

a冷卻時從A析出F的開始線b冷卻時從A析出Fe3c的開始線

c加熱時從A析出F的開始線d加熱時從A溶入F的開始線

15.奧氏體是o

a碳在丫?Fe中的間隙固溶體b碳在a?Fe中的間隙固溶體

c碳在a?Fe中的有限固溶體d碳在y.Fe中的置換固溶體

16.珠光體是一種o

aFe的單相固溶體b兩相混合物cFc與C的化合物dC的單相固溶體

17.T10鋼碳的質量分數為。

a0.1%b1.0%c10%dO.Ol%

18.鐵素體的性能特點是o

a強度高、塑性好、硬度低b強度低、塑性差、硬度低

c強度低、塑性好、硬度低d強度高、塑性差、硬度低

（五）綜合題：

1.什么是同溶強化？造成固溶強化的原因是什么？

2.置換固溶體與間隙固溶體的區別？

3.試述固溶強化、加工強化和彌散強化的強化原理，并說明三者的區別。

4.固溶體和金屬間化合物在結構和性能上有什么主要差別?

5.何謂共晶反應、包晶反應和共析反應?試比較這三種反應的異同點。

6.已知A(熔點600℃)與B(500℃)在液態無限互溶；在固態3()()℃時A溶于B的最

大溶解度為3()%,室溫時為10%,但B不溶于A；在30()℃時，含40%B的液態合金發生

共晶反應。現要求：

I)作出A-B合金相圖；

2)分析20%A,45%A,80%A等合金的結晶過程，并確定室溫下的組織組成物和相組成

物的相對量。

7.有形狀、尺寸相同的兩個Cu-Ni合金鑄件，一個含90%Ni,另一個含50%Ni,鑄后

自然冷卻，問哪個鑄件的偏機較嚴重？

8.為什么y-Fe和a-Fe的比容不同？一塊質量一定的鐵發生（y-Fe-*a-Fe）轉變時,

其體積如何變化？

9.何謂鐵素體（F）,奧氏體（A）,滲碳體（FC3C）,珠光體（P）,萊氏體（Ld）?它們

的結構、組織形態、性能等各有何特點？

10.Fe-Fe3c合金相圖有何作用？在生產實踐中有何指導意義？乂有何局限性?

11.畫出Fe-Fe3c相圖，指出圖中S、C、E、P、N、G及GS、SE、PQ、PSK各

點、線的意義，并標出各相區的相組成物和組織組成物。

12.簡述Fe-Fe3c相圖中三個基本反應：包晶反應，共晶反應及共析反應，寫出反應式,

標出含碳量及溫度。

13.何謂碳素鋼？何謂白M鐵？兩者的成分、組織和性能有何差別？

14.亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼的組織有何特點和異同點。

15.分析含碳量分別為0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的鐵碳合金從液態緩冷至室溫時

的結晶過程和室溫組織.

16.指出下列名詞的主要區別：

1）一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體;

2）熱脆與冷脆。

17.根據Fe-Fe3c相圖,計算:

1）室溫下，含碳（）.6%的鋼中珠光體和鐵素體各占多少;

2）室溫下，含碳1.2%的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多少;

3）鐵碳合金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。

18.某工廠倉庫積壓了許多碳鋼（退火狀態），由于鋼材混雜，不知道鋼的化學成分，現

找出其中一根，經金相分析后，發現其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占80%,問此鋼

材的含碳量大約是多少？

19.對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳體（粒狀），其中滲

碳體占18%,問此碳鋼的含碳量大約是多少？

20.對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織為珠光體+滲碳體（網狀）,其中珠光體占93%,

問此碳鋼的含碳量大約為多少？

21.計算Fc-1.4%C合金在700℃下各個相及其組分數量和成分。

22.根據Fe-Fe3c相圖，說明產生下列現象的原因：

1）含碳量為1.0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼硬度高；

2）在室溫下，含碳（）.8%的鋼其強度比含碳1.2%的鋼高；

3）在1100C,含碳0.4%的鋼能進行鍛造，含碳4.0%的生鐵不能鍛造；

4）綁軋物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機吊重物卻用鋼絲繩（用60、65、70、

75等鋼制成）;

5）鉗工鋸T8,T10,T12等鋼料時比鋸10,20鋼費力，鋸條容易磨鈍；

6）鋼適宜于通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。

23.為什么鑄造合金常選用接近共晶成分的合金？為什么要進行壓力加工的合金常選用

單相固溶體成分的合金？

24.求碳的質量分數為3.5%、質量為10kg的鐵碳合金，從液態緩慢冷卻到共晶溫度（但

尚未發生共晶反應）時所剩下液體的碳的質量分數及液體的質量。

5.鋼的熱處理

（一）名詞解釋

熱處理、過熱、奧氏體化、等溫轉變、索氏體、托氏體、貝氏體、馬氏體、高碳馬氏體、

低碳馬氏體、連續冷卻、退火、正火、完全退火、不完全退火、去應力退火、球化退火、淬火、

回火、高溫回火、中溫回火、低溫回火、調質處理、淬透性、淬硬性、表面淬火、表面化學熱

處理、滲碳、滲氮、碳氮共滲、噴丸表面強化、本質晶粒度、馬氏體、二次硬化、回火脆性、

耐回火性、固溶處理、熱硬性

（-）填空題

1.固溶體出現枝晶偏析后可用擴散退火加以消除。

2.共晶反應式為+l,共晶反應的特點是一從液相中同時結晶出兩種成分和結

構都不同的固相。

3.珠光體的本質是一鐵索體與滲碳體的機械混合物。

4.塊純鐵在912℃發生a—丫轉變時，體積將縮小。

5.在鐵碳合金的室溫平衡組織中，含Fc3Cu最多的合金成分點為共析點E點，含L；d

最多的合金成分點為共晶點c點。

6.用顯微鏡觀察某亞共析鋼，若估算其中的珠光體含量為80%,則此鋼碳的質量分數為：

Wc=（）.62%,WD=8（）%。

7.在過冷奧氏體等溫轉變產物中，珠光體與托氏體的主要相同點是都是一滲碳體與珠光

體的機械混合物，不同點是層間距不同。

8.用光學顯微鏡觀察，上貝氏體的組織特征呈一^L狀，而下貝氏體則呈針狀。

9.馬氏體的顯微組織形態主要有」條立J、針狀兩種,其中板條狀馬氏體的韌

性較好。

10.鋼的淬透性越高，則其等溫轉變曲線的位置越向_^_,說明臨界冷卻速度越」

11.球化退火的主要目的是降低硬度，它主要適用于共析鋼和過共析鋼。

12.亞共析鋼的正常淬火溫度范圍是一Ac3+30-50oC,過共析鋼的正常淬火溫度范圍

是一Acl+30-50oC。

13.淬火鋼進行回火的目的是消除淬火內應力、獲得所需要的力學性能、穩定尺寸，

回火溫度越高，鋼的強度與硬度越一低.

14.按鋼中合金元素的含量不同，可將合金鋼分為低合金鋼、中合金鋼和低

合金鋼幾種類型，合金元素的質量分數范圍分別為<5%、5%-10%和>10%°

15.在合金元素中，碳化物形成元素有Ti.VWM。。

16.使奧氏體穩定化的元素有Ni,MnCo.CN.Cu。

17.促進晶粒長大的合金元素有CNMnP.

18.除CO、Al外，幾乎所有的合金元素都使Ms及Mf點下降，因此淬火

后相同含碳量的合金鋼比碳鋼的殘留奧氏體量一增多，使鋼的硬度下降,

19.一些含有合金元素MnCrNi的合金鋼,容易產生第二類回火脆性；為了消除第

二類回火脆性，可采用回火后快冷和加入合金元素WMo。

2（）.利用氣體導電（或放電）所產生的作為熱源進行噴涂的技術稱為等離子噴涂。

21.鋼的普通熱處理分為退火、正火、淬火和回火。

22.鋼的退火根據材料與目的要求分為完全退火、不完全退火和球化退火。

23.鋼的淬火分為單液淬火、雙液淬火、分級淬火和等溫淬火。

24.淬火后的鋼根據加熱溫度的不同，回火分為低溫回火、中溫回火和高溫回火.

25.常用的表面化學熱處理有滲碳、滲氮和碳氮共滲。

26.常用的表面熱處理元分為表面淬火和表面化學熱處理。

（三）判斷題

1.凡是由液體凝固成固體的過程都是結晶過程。（X）

2.室溫下，金屬晶粒越細，則強度越高、塑性越低。（X）

3.在實際金屬和合金中，自發形核常常起著優先和主導的作用。（V）

4.當形成樹枝狀晶體時，枝晶的各次晶軸將具有不同的位向，故結晶后形成的枝晶是一

個多晶體。（X）

5.晶粒度級別數數值越大，晶粒越細。（V）

6.滑移變形不會引起金屬晶體結構的變化。（X）

7.因為bcc晶格與fee晶格具有相同數量的滑移系，所以這兩種晶體的塑性變形能力完全

相同。（X）

8.攣生變形所需要的切應力要比滑移變形時所需的小得多。（X）

9.金屬鑄件可以通過再結晶退火來細化晶粒。（J）

10.再結晶過程是有晶格類型變化的結晶過程。（X）

11.間隙固溶體一定是無限固溶體。（J）

12.由平衡結晶獲得的sNi=20%的Cu-Ni合金，比sNi=40%的Cu-Ni合金的硬度和強度

要高。（X）

13.一個合金的室溫組織為Q+B“+（Q+B）,它由三相組成。（J）

14.鐵素體的本質是碳在a-Fe中的間隙相。（J）

15.20鋼比T12鋼碳的質量分數要高。（X）

16.在退火狀態（接近平衡組織）下，45鋼比20鋼的塑性和強度都高。（X）

17.在鐵碳合金的平衡結晶過程中，只有碳的質量分數為4.3%的鐵碳合金才能發生共晶反

應。（X）

18.馬氏體是碳在a-Fe中的過飽和固溶體。當奧氏體向馬氏體轉變時，體積要收縮。

)

19.當把亞共析鋼加熱到Acl~Ac3之間的溫度時，將獲得由鐵素體和奧氏體構成的兩相

組織，在平衡條件下，其中奧氏體的含碳量總是大于鋼的含碳量。（X）

20.當原始組織為片狀珠光體的鋼加熱到奧氏體化時，細片狀珠光體的奧氏體化速度要比

粗片狀珠光體的奧氏體化速度快。（V）

21.當共析成分的奧氏體在冷卻發生珠光體轉變時，溫度越低，其轉變產物組織越粗。

（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.結構鋼經淬火后再高溫回火，能得到回火索氏體組織，具有良好的綜合力學性能。

（V）

24.鋼的淬透性越高，則其有效淬硬層的深度也越大。（V）

25.表面淬火既能改變鋼的表面組織，也能改善心部的組織和性能。（X）

26.所有合金元素都能提高鋼的淬透性。（X）

27.合金元素Mn、Ni、N可擴大奧氏體區。（V）

28.合金元素對鋼的強化效果主要是固溶強化。（V）

29.60Si2Mn比T12和40鋼有更好的淬透性和淬硬性。（X）

30.所有合金元素均使Ms、Mf下降。（X）

31.電弧噴涂技術可以在金屬表面噴涂塑料。（X）

32.氣相沉積技術是指從氣相物質中析出固相并沉積在基材表面的一種表面鍍膜技術。

（X）

33.金屬熱處理就是加熱、冷卻改變金屬內部組織和表面組織，從而獲得所需要的性能的

工藝方法。（V）

34.奧氏體晶粒的大小對冷卻后鋼的組織和性能沒有很大影響。（X）

35.奧氏體晶粒的大小主要取決與加熱溫度和保溫時間。（X）

36.冷卻方式和冷卻速度對過冷奧氏體的組織轉變及其鋼的最終性能沒有影響。

(X)

37.完全退火工藝適用于過共析鋼。(X)

38.球化退火工藝適用于亞共析鋼。(X)

39.完全退火工藝適用于亞共析鋼。(J)

40.球化退火工藝適用于過共析鋼。(V)

41.高碳鋼為便于切削加工，預備熱處理常用退火，以降低硬度。（）

42.高碳鋼為便于切削加工，預備熱處理常用正火，以適當提高硬度。（X）

43.鋼的淬透性就是鋼的淬硬性。（X）

44.鋼的淬透性是由鋼材本身的屬性所決定，所固有。（V）

45.鋼的淬透性取決于外部工藝條件的影響。（X）

46.鋼的淬硬性取決于鋼的含碳量，含碳量越高，硬度越高。（X）

47.臨界冷卻速度對鋼的淬透性無任何影響。（X）

48.感應加熱表面淬火工藝加熱快，生產率高，適用于單件少量生產。（X）

49.感應加熱表面淬火工藝加熱快，生產率高，適用于大批量生產。（■/）

50.火焰加熱表面淬火設備簡單，適用于大批量生產。（X）

51.火焰加熱表面淬火設備簡單，適用于單件或小批量生產。（V）

52.低碳鋼零件滲碳后含碳量增加，硬度自動升高。（X）

53.低碳鋼零件滲碳后，儀表層含碳量增加，經淬火后硬度才能升高。)

54.低碳鋼零件經滲氮后，僅表層化學成分改變，硬度不變。（X）

55.滲氮處理的零件耐熱性好，耐磨性好。)

（四）選擇題

1.過冷奧氏體向珠光體的轉變是a。

a擴散型轉變b非擴散型轉變c半擴散型轉變d溶解型轉?變

2.過冷奧氏體向貝氏體的轉變是c。

a擴散型轉變b非擴散型轉變c半擴散型轉變d溶解型轉變

3.過冷奧氏體向馬氏體的轉變是d。

a擴散型轉變b非擴散型轉變c半擴散型轉變d溶解型轉變

4.鋼經調質處理后獲得的組織是

a回火馬氏體b回火拖氏體c回火索氏體d回火珠光體

5.共析鋼的過冷奧氏體在550~350℃的溫度區間等溫轉變時，所形成的組織是一c0

a索氏體b下貝氏體c上貝氏體d珠光體

6.若合金元素能使等溫轉變曲線右移，則鋼的淬透性將b

a降低b提高c不改變d不確定

7.馬氏體的硬度取決于c0

a冷卻速度b轉變溫度c含碳量d加熱溫度

8.淬硬性好的鋼b。

a具有高的合金元素含量b具有高的含碳量c具有低的含碳量d具有

低的合金元素含量

9.對形狀復雜、截面變化大的零件進行淬火時，應選用ao

a高淬透性鋼b中淬透性鋼c低淬透性鋼d與淬透性無關

10.直徑為10mm的40鋼的常規淬火溫度及淬火組織為a。

a750℃b85（）℃c920℃d650℃

II.直徑為l（）mm的4（）鋼的常規淬火組織為

a馬氏體b鐵素體+馬氏體c馬氏體+珠光體d馬氏體+貝氏體

12.完全退火主要適用于a°

a亞共析鋼b共析鋼c過共析鋼d萊氏體鋼

13.鋼的回火處理是在c。

a退火后進行b正火后進行c淬火后進行d滲碳后進行

14.鋼的滲碳溫度范圍是

a600~650℃b800-820℃c900~950℃d1000?1050℃

15.鋼的淬透性主要取決于c。

a含碳量b冷卻介質c合金元素d淬火方法

16.鋼的淬硬性主要取決于a。

a含碳量b冷卻介質c合金元素d淬火方法

（五）綜合題

1.為什么細晶粒鋼的強度高，塑性、韌性也好？

多晶體中，由丁?晶界上原了排列不很規則，阻礙位錯的運動，使變形抗力增大。金屬晶粒

越細，晶界越多，變形抗力越大，金屬的強度就越大。

多晶體中每個晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應力方向（稱

晶粒處于軟位向），另一些晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應力方向相差較大（稱晶粒處于

硬位向）。在發生滑移時，軟位向晶粒先開始。當位錯在晶界受阻逐漸堆積時，其他晶粒發生

滑移。因此多晶體變形時晶粒分批地逐步地變形，變形分散在材料各處。晶粒越細，金屬的變

形越分散，減少了應力集中，推遲裂紋的形成和發展，使金屬在斷裂之前可發生較大的塑性變

形，從而使金屬的塑性提高。

由于細晶粒金屬的強度較高、塑性較好，所以斷裂時需要消耗較大的功，因而韌性也較好。

因此細晶強化是金屬的一種很重要的強韌化手段。

2.在制造齒輪時，有時采用噴丸法（將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強化。試

分析強化原因。

答：高速金屬丸噴射到零件表面上，使工件表面層產生塑性變形，形成一定厚度的加工硬

化層，使齒面的強度、硬度升高。

3.比較退火狀態下的45鋼、T8鋼、T12鋼的硬度、強度和塑性的高低，簡述原因。

硬度：45鋼最低，T8鋼較高，T12鋼最高。因為退火狀態下的45鋼組織是鐵素體+珠光

體，T8鋼組織是珠光體，T12鋼組織是珠光體+二次滲碳體。因為鐵素體硬度低，因此45鋼

硬度最低。因為二次滲碳體硬度高，因此T12鋼硬度最高。

強度：因為鐵素體強度低，因此45鋼強度最低。T8鋼組織是珠光體，強度最高。T12鋼

中含有脆性的網狀二次滲碳體，隔斷了珠光體之間的結合，所以T12鋼的強度比T8鋼要低。

但T12鋼中網狀二次滲碳體不多，強度降低不大，因此T12鋼的強度比45鋼強度要高。

塑性：因為鐵素體塑性好，因此45鋼塑性最好。T12鋼中含有脆性的網狀二次滲碳體，

因此T12鋼塑性最差。T8鋼無二次滲碳體，所以T8鋼塑性較高。

4.為什么碳鋼進行熱鍛、熱軋時都要加熱到奧氏體區？

因為奧氏體是面心立方晶格，其滑移變形能力大，鋼處于奧氏體狀態時強度較低，塑

性較好，因此鍛造或軋制選在單相契氏體區內進行。

5.試述馬氏體轉變的基本特點。

答：過冷A轉變為馬氏體是低溫轉變過程，轉變溫度在MS?Mf,之間，其基本特點

如下：（1）過冷A轉變為馬氏體是一種非擴散型轉變。鐵和碳原子都不進行擴散。馬氏體

就是碳a-Fe中的過飽和固溶體。過飽和碳使a-Fe的晶格發生很大畸變，產生很強的固溶

強叱。（2）馬氏體的形成速度很快。奧氏體冷卻到MS以下后，無孕育期，瞬時轉變為馬

氏體。（3）馬氏體轉變是不徹底的。總要殘留少量奧氏體。奧氏體中的碳質量分數越高，則

MS、Mf和越低，殘余A質量分數越高。MS、Mf越低，殘余A質量分數越高。（4）

馬氏體形成時體積膨脹，在鋼中造成很大的內應力，嚴重時導致開裂。

6.試比較索氏體與回火索氏體、馬氏體與回火馬氏體之間，在形成條件、金相形態與性

能上的主要區別。

答:索氏體是鋼的過冷奧氏體在高溫轉變溫度（620C左右）等溫轉變或在正火條件下形成

的主要組織。索氏體為層片狀組織，即片狀滲碳體平行分布在鐵素體基體上。回火索氏體是鋼

經調質處理（淬火+高溫回火）后形成的，淬火馬氏體在高溫回火條件下過飽和的碳原子全部脫

溶析出為粒狀滲碳體、自身轉變為鐵索體，即回火索氏體是細小的粒狀滲碳體彌散的分布在鐵

素體基體上。由于粒狀滲碳體比片狀滲碳體對于阻止斷裂過程的發展有利，所以在碳及合金元

素質量分數相同時，索氏體和回火索氏體兩者硬度相近，但是回火索氏體的強度、韌性、塑性

要好得多。

馬氏體是鋼淬火后的主要組織，低碳馬氏體為板條狀、高碳馬氏體為針狀。馬氏體存在有

內應力，容易產生變形和開裂。馬氏體是不穩定的，在工作中會發生分解，導致零件尺寸發生

變叱。高碳馬氏體硬而脆，韌性很低。回火馬氏體是淬火馬氏體經低溫回火形成的。回火馬氏

體由極細的￡碳化物和低過飽和度的Q固溶體組成，低碳回火馬氏體是暗板條狀，高碳回火馬

氏體是黑針狀。回火馬氏體和馬氏體相比，內應力小、韌性提高，同時保持了馬氏體的高硬度

和高耐磨性。

7.馬氏體的本質是什么？它的硬度為什么很高？是什么因素決定了它的脆性？

答：馬氏體的本質：馬氏體是碳在a-Fe中的過飽和固溶體。

由于過飽和的間隙碳原子造成晶格的嚴重畸變，形成強烈的應力場并與位錯發生強烈的交

互作用產生固溶強化。馬氏體轉變時在晶體內造成晶格缺陷密度很高的亞結構（板條狀馬氏體

的高密度位錯，片狀馬氏體的微細攣晶）阻礙位錯運動，提高了馬氏體的硬度（馬氏體相變強

化）。馬氏體形成后，碳及合金元素向位錯或其他缺陷擴散偏聚析出，釘扎位錯，使位錯難以

運動（馬氏體時效強化）；高碳馬氏體由于碳的過飽和度大，晶格嚴重畸變，淬火.

8.確定下列鋼件的退火方法，并指出退火后的組織：

1）經冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度；

答：再結晶退火。目的：使變形晶粒重新轉變為等軸晶粒，以消除加工硬化現象，降

低了硬度，消除內應力。細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度以消除加工硬化現象。

組織：等軸晶的大量鐵素體和少量珠光體。

2）ZG35的鑄造齒輪

完全退火。經鑄造后的齒輪存在晶粒粗大并不均勻現象，且存在殘余內應力，因此退火

目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶粒均勻細小

的鐵素體和珠光體

3）鍛造過熱后的60鋼鍛坯；

答：完全退火。由于鍛造過熱后組織晶粒劇烈粗化并分布不均勻，且存在殘余內應力。

因此退火目的：細化晶粒，均勻組織，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶粒

均勻細小的少量鐵素體和大量珠光體。

4）具有片狀滲碳體的T12鋼坯;

答：球化退火。由于T12鋼坯里的滲碳體呈片狀，因此不僅硬度高，難以切削加工，而

且增大鋼的脆性，容易產生淬火變形及開裂。通過球化退火，使層狀滲碳體和網狀滲碳體變為

球狀滲碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性。組織：粒狀珠光體和球狀滲碳體。

9.說明直徑為直mm的45鋼試樣分別經700℃、760℃>840℃、1100C加熱并保溫后在

水中冷卻得到的室溫組織。

700℃：原來組織F+P

760℃：F+M+A殘

850℃：M+A殘

1100℃：粗大的M+A殘

10.兩個碳的質量分數均為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780℃和900℃,保溫相同時

間并奧氏體化后，以大于淬火臨界冷卻速度的速度冷卻至室溫。試分析：

<1）哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？

900℃

（2）哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？

900℃

（3）哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？

900℃

（4）哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？

780℃

（5）你認為哪個溫度加熱淬火后合適？為什么？

780℃,綜上所述此溫度淬火后得到均勻細小的M+顆粒狀Cm+AR的混合組織，使鋼具有

最大的硬度和耐磨性。

11.指出下列工件的淬火及回火溫度，并說出回火后獲得的組織。

1）45鋼小軸（要求綜合力學性能好）。

45鋼：通常是正火+回火或者調質處理，正火溫度為85（）左右，淬火溫度84（）左右，回

火溫度600,但是需要注意的是，45鋼水淬時開裂傾向比較大，對于小零件可以使用水淬，對

于大部件就要考慮油淬或者熱水淬火。最終組織理論為回火索氏體

2)60鋼彈簧。

6()鋼：根據零件大小決定熱處理工藝，小件可以85()度左右淬火+40()度左右回火，大

件必須正火，淬火和正火溫度都在810度左右。最終組織理論為回火屈氏體

3)T12鋼鏗刀。

T12鋼：810度左右淬火+300度左右回火，最終組織理論為回火馬氏體.

12.甲、乙兩廠生產同一種零件，均選用45鋼，硬度要求220?250HBW。甲廠采用正火，

乙廠采用調質處理.，均能達到硬度要求，試分析甲、乙兩廠產品的組織和性能差別。

答：選用45鋼生產同?種零件，甲廠采用正火，其組織為鐵素體十索氏體。乙廠采用調質

處理，其組織為回火索氏體。索氏體為層片狀組織，即片狀滲碳體平行分布在鐵素體基體上,

回火索氏體是細小的粒狀滲碳體彌散的分布在鐵素體基體上。由于粒狀滲碳體比片狀滲碳體對

于阻止斷裂過程的發展有利，即兩者強度、硬度相近，但是回火索氏體的韌性、塑性要好得多。

所以乙廠生產的零件性能要更好。

13.試說明表面淬火、滲碳、滲氮處理工藝在選用鋼種、性能、應用范圍等方面的差別。

答：表面淬火一般用于中碳鋼和中碳低合金鋼。這類鋼經預先熱處理后表面淬火，心部保

持較高的綜合機械性能，而表面具有較高的硬度和耐磨性。高碳鋼也可表面淬火，主要用于受

較小沖擊和交變載荷的工具、量具等。

滲碳用于低碳鋼，在經過適當淬火和回火處理后，可提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強度，

而使心部仍保持良好的韌性和塑性。因此滲碳主要用于同時受嚴重磨損和較大沖擊載荷的零件,

例如各種齒輪、活塞銷、套筒等。

氮化處理用于各種鋼件，能更大地提高鋼件表面的硬度和耐磨性,提高疲勞強度和抗蝕性。

由于氮化工藝復雜，時間長，成本高，所以只用于耐磨性和精度都要求較高的零件，或要求抗

熱、抗蝕的耐磨件，例如發動機汽缸、排氣閥、精密機床絲杠、像床主軸、汽輪機閥門、閥桿

等。

14.何謂鋼的熱處理？鋼的熱處理操作有哪些基本類型？試說明熱處理同其它工藝過程的

關系及其在機械制造中的地位和作用。

答：（1）為了改變鋼材內部的組織結構，以滿足對零件的加工性能和使用性能的要求所施

加的一種綜合的熱加工工藝過程。

（2）熱處理包括普通熱處理和表面熱處理；普通熱處理里面包括退火、正火、淬火和

回火，表面熱處理包括表面淬火和化學熱處理，表面淬火包括火焰加熱表面淬火和感應加熱表

面淬火，化學熱處理包括滲碳、滲氮和碳氮共滲等。

（3）熱處理是機器零件加工工藝過程中的重要工序。一個毛坯件經過預備熱處理，然

后進行切削加工，再經過最終熱處理，經過精加工，最后裝配成為零件。熱處理在機械制造中

具有重要的地位和作用，適當的熱處理可以顯著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命。

熱處理工藝不但可以強化金屬材料、充分挖掘材料潛力、降低結構重量、節省材料和能源，而

且能夠提高機械產品質量、大幅度延長機器零件的使用壽命，做到一個頂幾個、頂十幾個。此

外，通過熱處理還可使工件表面具有抗磨損、耐腐蝕等恃殊物理化學性能。

15.指出A1、A3、Acm；AC1>AC3、Accm；ArkAr3>Arcm各臨界點的意義。

答：Al：平衡狀態下共析轉變線，含碳量在0.02?6.69%的鐵碳合金冷卻到727c時都

有共析轉變發生，形成p。

A3：平衡狀態下奧氏體析出鐵素體的開始線。

Acm：平衡狀態下碳在奧氏體中的溶解度曲線。

Acl：實際加熱時的共析轉變線。

Ac3：實際加熱時奧氏體析出鐵素體的開始線。

Accm：實際加熱時碳在奧氏體中的溶解度曲線。

arl：實際冷卻時的共析轉變線。

Ar3：實際冷卻時奧氏體析出鐵素體的開始線。

Arcm：實際冷卻時碳在奧氏體中的溶解度曲線

16.珠光體類型組織有哪兒種？它們在形成條件、組織形態和性能方面有何特點？

答：(1)三種。分別是珠光體、索氏體和屈氏體。

(2)珠光體是過冷奧氏體在550℃以上等溫停留時發生轉變，它是由鐵素體和滲碳體組

成的片層相間的組織。索天體是在650?600C溫度范圍內形成層片較細的珠光體。屈氏體

是在600?550C溫度范圍內形成片層極細的珠光體，珠光體片間距愈小，相界面積愈大,

強化作用愈大，因而強度和硬度升高，同時，由于此時滲碳體片較薄，易隨鐵素體一起變

形而不脆斷，因此細片珠光體又具有較好的韌性和塑性。

17.貝氏體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態和性能方面有何特點？

答：(1)兩種.上貝氏體和下貝氏體.

(2)上貝氏體的形成溫度在600?350C.在顯微鏡下呈羽毛狀，它是由許多互相平行的過飽

和鐵素體片和分布在片間的斷續細小的滲碳體組成的混合物.其硬度較高，可達HRC40?45,但

由于其鐵素體片較粗，因此塑性和韌性較差.下貝氏體的形成溫度在350℃?Ms,下貝氏體在光

學顯微鏡下呈黑色針葉狀，在電鏡下觀察是由針葉狀的鐵素體和分布在其上的極為細小的滲碳

體粒子組成的.下貝氏體具有高強度，高硬度，高塑性,高韌性，即具有良好的綜合機械性能.

18.馬氏體組織有哪幾種基本類型？它們在形成條件、晶體結構、組織形態、性能有何特

點？馬氏體的硬度與含碳量關系如何？

答：(1)兩種,板條馬氏體和片狀馬氏體.

(2)奧氏體轉變后，所產生的M的形態取決于奧氏體中的含碳量,含碳量2.5%)以外的所有合

金元素，都增大過冷奧氏體穩定性，使C曲線右移，則Vk減小.

(2)一定尺寸的工件在某介質中淬火,其淬透層的深度與工件截面各點的冷卻速度有關.如

果工件截面中心的冷速高于Vk,工件就會淬透.然而工件淬火時表面冷速最大,心部冷速最小，由

表面至心部冷速逐漸降低.只有冷速大于Vk的工件外層部分才能得到馬氏體.因此,Vk越小，鋼

的淬透層越深，淬透性越好.

19.退火的主要目的是什么？生產上常用的退火操作有哪幾種？指出退火操作的應用范圍。

答:⑴均勻鋼的化學成分及組織，細化晶粒，調整硬度，并消除內應力和加工硬化，改善鋼的切

削布工性能并為隨后的淬火作好組織準備.

(2)生產上常用的退火操作有完全退火，等溫退火，球化退火，去應力退火等.

(3)完全退火和等溫退火用于亞共析鋼成分的碳鋼和合金鋼的鑄件，鍛件及熱軋型材.有時

也用丁焊接結構.球化退火主要用于共析或過共析成分的碳鋼及合金鋼.去應力退火主耍用丁消

除鑄件，鍛件，焊接件，冷沖壓件(或冷拔件)及機加工的殘余內應力.

2().一批45鋼試樣(尺寸中因其組織、晶粒大小不均勻，需采用退火處理。

擬采用以下幾種退火工藝；

(1)緩慢加熱至700℃,保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；

(2)緩慢加熱至840℃,保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；

(3)緩慢加熱至1100C,保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；

問上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小均勻的細小晶粒，選何種工藝最合適？

答：(1)因其未達到退火溫度，加熱時沒有經過完全奧氏體化，故冷卻后依然得到組織,晶粒大

小不均勻的鐵素體和珠光體.

(2)因其在退火溫度范圍內，加熱時全部轉化為晶粒細小的奧氏體，故冷卻后得到組織，晶粒

均勻細小的鐵素體和珠光體.

(3)因其加熱溫度過高,加熱時奧氏體晶粒劇烈長大，故冷卻后得到晶粒粗大的鐵素體和珠

光體.

要得到大小均勻的細小晶粒，選第二種工藝最合適.

21.回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能

及其應用范圍。

答：回火的目的是降低淬火鋼的脆性，減少或消除內應力，使組織趨于穩定并獲得所需要

的性能。

常用的回火操作有低溫回火、中溫回火、高溫回火。

低溫回火得到的組織是回火馬氏體。內