金屬材料及熱處理作業

21.金屬變形的基本方式有()o［不選全或者選錯，不算

完成］(A)

擴散

(B)

滑移

(C)

李生

(D)形核

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：BC解答參考：

22.變形金屬再結晶后()。［不選全或者選錯，不算完成］

(A)形成柱狀晶(B)形成等軸晶(C)強度升高(D)

塑性升高

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：BD解答參考：

23.經冷變形后，金屬（）。［不選全或者選錯，不算完成］

（A）形成柱狀晶（B）形成纖維組織（C）強度升高

（D）塑性升高

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：BC解答參考：

24.提高液體金屬的冷卻速度，可使金屬結晶（）o［不選

全或者選錯，不算完成］（A）過冷度增加（B）N/G增加

（C）N/G減小（D）晶粒細化

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：ABD解答參考：

25.下面措施中能獲得細晶粒結構的有（）。［不選全或者

選錯，不算完成］（A）進行變質處理（B）誘導晶核的快

速長大（C）振動

（D）提高液體金屬的冷卻速度

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：ACD解答參考：

三、判斷題（判斷正誤，共10道小題）

26.由彈性比功的公式：ae=se2/2E,可通過冶金、冷變形

和熱處理等方式來降低材料的彈性模量E從而提高其彈性

比功。（）

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：說法錯誤解答參考：

27.材料斷裂韌性（KIC）受到材料的成分和組織結構以

及構件的裂紋尺寸和幾何形狀的影響。（）你選擇的答案:

［前面作業中已經做正確］［正確］正確答案:說法錯誤解答

參考：

28.金屬材料的沖擊韌性與測試溫度無關。（）你選擇的

答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答案：說法錯

誤解答參考：

29.金屬晶體中典型的空間點陣有體心立方、面心立方和

密排六方三種。（）你選擇的答案：［前面作業中已經做正

確］［正確］正確答案：說法正確解答參考：

30.塑性變形時，滑移面總是晶體的密排面，滑移方向也

總是密排方向。（）你選擇的答案：［前面作業中已經做正

確］［正確］正確答案：說法正確解答參考：

31.金屬晶體中位錯密度的增加，金屬繼續塑性變形的抗

力增大，強度升高；因而，那些幾乎完全沒有位錯等缺陷的、

近乎理想的晶體材料強度很低。（）

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：說法錯誤解答參考：

32.當金屬進行冷塑性變形加工后，強度將會降低。（）你

選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答案:

說法錯誤解答參考：

33.熱加工是在再結晶溫度以上的加工方法，也會引起加

工硬化。（）你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正

確］正確答案：說法錯誤解答參考：

34.在實際金屬的結晶過程中，自發形核比非自發形核更

重要，往往起優先的主導的作用。（）你選擇的答案：［前

面作業中已經做正確］［正確］正確答案：說法正確解答參

考：

35.一般情況下，晶粒愈大，金屬的強度、塑性愈好。（）

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：說法錯誤解答參考：

（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成，完成后

紙質上交學習中心，記錄成績。在線只需提交客

觀題答案。）

四、主觀題（共20道小題）

36.請給出兩種材料的分類方法，并說明如何加以分類？

參考答案：

答：材料可按其化學鍵特點加以分類：金屬材料、無機非

金屬材料（陶瓷材料）、高分子材料、復合材料。

材料還可按其應用時性能特點加以分類：結構材料、

功能材料

37.根據退火的低碳鋼的拉伸圖，指出與下列力學性能指

標相關的點與物理量：（1）斷面收縮率；（2）抗拉強度；（3）

比例極限；（4）剛度參考答案：

38.分析HB和HRC實驗方法的原理及適用性。參考答

案：

39.a-Fe、ARCu>Zn各屬何種晶體結構？試畫出體心

立方、面心立方和密排六方晶體中原子排列最密的晶面和晶

向。并算出其滑移系的個數。

參考答案：

40.在常溫下，已知銅的原子直徑為2.55xl0-10m,求銅的

晶格常數。

參考答案：答：常溫下銅為fee結構，原子直徑2d=21/2a,

a=3.61xl0-10m

41.試分析體心立方、面心立方和密排六方晶體的滑移系

對金屬塑性的影響。

參考答案：答：滑移系數目3材料塑性T；滑移方向3材

料塑性T,(滑移方向的作用大于滑移面的作用)。

因此FCC和BCC的滑移系為12個，HCP為3個；FCC

的滑移方向多于BCCo金屬塑性：Cu(FCC)>Fe(BCC)

>Zn(HCP)

42.再結晶晶粒大小和哪些因素有關。參考答案：

答：①溫度：Tf—Df—T晶界遷移一晶粒長大T；

②預變形度：預變形度〈臨界變形度時，無明顯影響

預變形度=臨界變形度時，再結晶將出現異常粗大晶粒

預變形度〉臨界變形度時，預變形度T—再結晶驅動力T—

再結晶形核率T—晶粒尺寸1，

當預變形度很大時，出現形變織構，再結晶將出現異常粗

大晶粒。

43.未進行冷變形的金屬加熱時，能否發生回復和再結晶，

為什么？

參考答案：答：未進行冷變形的金屬加熱時，不發生回復

和再結晶。因為回復和再結晶的驅動力是金屬變形儲存能

（晶格畸變能），未進行冷變形的金屬不存在再結晶的驅動

力。

44.金屬塑性變形后力學性能有哪些變化？參考答案：

答：①出現各向異性——當形成纖維組織（晶界取向排歹！J）

或形變織構（晶粒的位向出現擇優取向）時。

②加工硬化（形變硬化）——隨著變形度的增加，位錯大

量增殖一位錯相互作用一位錯運動阻力加大一變形抗力T-

其強度、硬度提高，塑性、韌性下降。

45.在熱加工過程中，金屬能否產生加工硬化？試分析原

因。

參考答案：答：在熱加工過程中，金屬塑性變形與金屬動

態再結晶過程同時進行，金屬不產生加工硬化。46.

晶界對多晶體塑性變形有何影響？為何細晶粒鋼強度高，

塑性、韌性也好？

參考答案：

答：晶界一方面是滑移的主要障礙；另一方面通過晶界自

身變形一協調變形一以維持相鄰晶粒變形保持連續；因此導

致細晶強化。

晶粒小一晶界面積大一變形抗力大一強度大；晶粒小一單

位體積晶粒多一變形分散一相鄰晶粒不同滑移系相互協調；

晶粒小一晶界多一不利于裂紋的傳播一斷裂前承受較大的

塑性變形。因此晶粒細化一強度、硬度提高，塑性、韌性提

高；細晶粒鋼強度高，塑性、韌性也好。

47.

已知鴇和鉛的熔點分別為33807C和327?C,試問鴇在

UOO?C加工、鉛在室溫

本次作業是本門課程本學期的第1次作業，注釋如下：一、

單項選擇題（只有一個選項正確，共15道小題）1.高分子材

料中，大分子鏈之間的結合鍵是（）。（A）金屬鍵（B）

離子鍵（C）共價鍵（D）分子鍵

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：C解答參考：

2.結構材料要求的主要性能為（）（A）物理性能（B）

化學性能（C）力學性能（D）物理和化學性能

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：C解答參考：

3.材料的使用溫度()。(A)與其韌脆轉變溫度無關

(B)應在其韌脆轉變溫度以下(C)應與其韌脆轉變溫度

相等(D)應在其韌脆轉變溫度以上

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

4.低碳鋼拉伸應力-應變曲線上對應的最大應力值稱為

()o(A)彈性極限(B)屈服點(C)抗拉強度

(D)斷裂韌度

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：C

解答參考：

5.表示金屬材料彈性極限的符號是()o(A)?b

(B)?s(C)??(D)?p

你選擇的答案：C［正確］正確答案：C解答參考：

6.()是金屬的韌性指標。(A)HB(B)6(C)Klc

(D)E

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：C解答參考：

7.金屬材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力叫（）o

（A）彈性（B）硬度（C）塑性（D）強度

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

8.（）屬于密排六方結構。（A）Fe（B）A1（C）Cu

（D）Zn

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

9.金屬多晶體的晶粒越細，則其（）o（A）強度越高,

塑性越差（B）強度越高，塑性越好（C）強度越低，塑

性越好（D）強度越低，塑性越差

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B解答參考：

10.從金屬學的觀點來看，冷加工和熱加工是以（）溫度

為界限區分的。（A）結晶（B）再結晶（C）同素異構

轉變（D）25℃

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B解答參考：

11.鴇在室溫塑性變形后，與塑性變形前相比（）。（A）

硬度明顯增高，塑性明顯降低（B）硬度明顯降低，塑性明

顯增高（C）硬度、塑性變化不明顯（D）硬度、塑性的

變化趨勢一致

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A解答參考：

12.

HCP金屬與FCC金屬在塑性上的的差別，主要是由于兩

者的（）。

（A）滑移系數目不同（B）滑移方向不同（C）滑移

面不同（D）晶胞形狀不同

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A

解答參考：

13.實際生產中，金屬冷卻時（）。（A）理論結晶溫度

總是低于實際結晶溫度（B）理論結晶溫度總是等于實際

結晶溫度（C）理論結晶溫度總是大于實際結晶溫度

（D）實際結晶溫度和理論結晶溫度沒有關系你選擇的答

案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答案：C解答

參考：

14.金屬在結晶時，冷卻速度越快，其實際結晶溫度（）o

（A）越高（B）越低

（C）越與冷卻速度無關（D）越趨于恒定

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B解答參考：

15.在金屬結晶時，向液體金屬中加入某種難熔雜質來有

效細化金屬的晶粒，以達到改善其機械性能的目的，這種細

化晶粒的方法叫做（）。（A）時效處理（B）變質處理

（C）加工硬化（D）調質

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B解答參考：

二、不定項選擇題（有不定個選項正確，共10道小題）

16.退火低碳鋼的拉伸曲線包括（）階段。［不選全或者

選錯，不算完成］（A）彈性變形（B）回復（C）屈服

（D）加工硬化

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：ACD解答參考：

17.金屬的塑性指標有（）。［不選全或者選錯，不算完成］

（A）比例極限（B）延伸率（C）應力循環周次（D）

斷面收縮率

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：BD解答參考：

18.工程上常用（）表示材料的硬度。［不選全或者選錯,

不算完成］（A）HRC（B）HB（C）Ak（D）E

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：AB解答參考：

19.在晶體缺陷中，屬于點缺陷的有（）。［不選全或者選

錯，不算完成］（A）間隙原子（B）位錯（C）晶界

（D）空位

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：AD解答參考：

20.在晶體缺陷中，屬于面缺陷的有（）。［不選全或者選

錯，不算完成］（A）間隙原子（B）位錯（C）晶界

（D）相界

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：CD

加工各為何種加工？

參考答案：

答：純金屬的再結晶溫度：TR=0.4-0.35Tm(K)

鴇

鴇的再結晶溫度：TR=0.4-0.35Tm(K)=1461-1278(K)；

鴇在11007C加工

為冷加工

鉛的再結晶溫度：鉛TR=0.4-0.35Tm(K)=240-210(K)；

鉛在室溫加工為冷加工

48.

滑移的本質是什么？試比較低碳鋼塑性變形前(狀態A)、

經歷塑性變形(狀態B)以及再結晶退火后(狀態C)的力

學性能，并分析性能變化的原因。

參考答案：

答：滑移的本質是滑移面上位錯的運動。

低碳鋼塑性變形后會出現加工硬化，即強度、硬度提高，

塑性、韌性下降，是因為隨著變形度的增加，位錯大量增殖

一位錯相互作用一位錯運動阻力加大一變形抗力T；

經再結晶退火后，低碳鋼加工硬化消除力學性能恢復，即

強度、硬度下降，塑性、韌性提高，是因為無形變的再結晶

晶粒的形成，位錯密度大幅度降低一變形抗力L

但再結晶退火后低碳鋼的強度、硬度、塑性、韌性均高于

塑性變形前的低碳鋼，是因為再結晶退火后形成的再結晶晶

粒小于塑性變形前的晶粒，細晶強化作用造成強度、硬度、

塑性、韌性的提高。

49.

過冷度與冷卻速度有什么關系？它對金屬結晶后的晶粒

大小有什么影響？

參考答案：

50.

列舉幾種實際生產中采用的細化鑄造晶粒的方法。

參考答案：

答：①提高過冷度：過冷度△Tf,NfT，GT——N/G增

大，晶粒細化；

②變質處理：在液態金屬中加入孕育劑或變質劑作為非自

發晶核的核心，以細化晶粒和改善組織。

③振動，攪拌等

51.

試分析比較純金屬、固溶體、共晶體三者在結晶過程和

顯微組織上的異同點。

參考答案：

52.試分析含碳量為2.11%的鐵碳含金從液態冷卻到室溫

時的平衡結晶過程，計算其室溫組織組成物的相對含量，并

判斷其屬于哪一類鐵碳合金。

參考答案：

53.

有兩塊退火鋼樣經組織分析發現其中珠光體占80%,但硬

度差別較大，請分別計算它們的含碳量。

參考答案：

答：第一塊屬于亞共析鋼，P%=(X-0.02)/(0.77-0.02)

=80%,求出X=0.

55,含碳量為0.55%。

第二塊屬于過共析鋼，P%=(6.69-X)/(6.69-0.77)=80%,

求出X=L95,含碳量為1.95%。

54.畫出T12鋼的平衡組織和淬火組織示意圖并標出組

織，計算其平衡組織中各組織組成物的相對含量。參考答

案：

55.

現有兩種鐵-碳合金，其中一種合金的顯微組織中珠光體量

占75%,鐵素體量占25%；另一種合金的顯微組織中珠光

體量占92%,二次滲碳體量占8%。這兩種合金各屬于哪一

類合金？其含碳量各為多少？

參考答案：

答：第一種合金屬于亞共析鋼，P%=（X-0.0218）/

（0.77-0.0218）=75%,

求出X=0.54,含碳量為0.54%。

第二種合金屬于過共析鋼，P%=（6.69-X）/（6.69-0.77）

=92%,求出X=L24,含碳量為1.24%。

本次作業是本門課程本學期的第2次作業,注釋如下：一、

單項選擇題（只有一個選項正確，共15道小題）1.二元合金

在發生共晶轉變時，其相組成是（）o（A）單一液相（B）

單一固相（C）兩相共存（D）三相共存

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

2.實際金屬結晶時，通過控制晶核形成率N和成長率G

的比值來控制晶粒的大小，在下列（）情況下獲得粗大的

晶粒：（A）N/G很大時（B）N/G很小時（C）N/G居

中時（D）N=G時

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B解答參考：

3.常溫鐵素體是碳溶解在（）中所形成的間隙固溶體。

（A）a-Fe（B）y-Fe（C）6-Fe（D）0-Fe

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A解答參考：

4.()屬于冶金缺陷。(A)間隙原子

(B)位錯(C)晶界(D)縮孔

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

5.鐵素體的機械性能特點是()(A)低塑性、高強度

(B)高塑性、高強度(C)高塑性、低強度(D)低塑性、

低強度

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：C解答參考：

6.共晶成分的鐵碳合金發生共晶反應時，其反應式為()。

(A)L+F?A(B)A?F+Fe3C(C)L?A+Fe3C(D)

A?P

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：C解答參考：

7.()為共晶體。(A)萊氏體(B)珠光體(C)鐵

素體(D)滲碳體

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A解答參考：

8.在Fe-Fe3c相圖中，Acm線也稱為()。(A)固相

線(B)共析線

(C)共晶線(D)固溶度線

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

9.下列鐵碳合金在室溫平衡狀態，()成分的強度最高。

(A)0.2%(B)0.8%(C)2.0%(D)4.0%

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B解答參考：

10.鑄鐵的含碳量一般為()o(A)0.008?4.3%(B)

0.008?6.69%(C)2.11?6.69%(D)4.3?6.69%你

選擇的答案：C［正確］正確答案：C解答參考：

11.鋼的含碳量一般為()。(A)0.0218?2.11%(B)

0.008?6.69%(C)0.008?4.3%(D)0.0218?0.77%

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A解答參考:

12.脆性相以()析出的危害最大。(A)網狀(B)顆

粒(C)薄片層狀

(D)球狀

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A解答參考：

13.熱處理能使鋼的性能發生變化，其根本原因是()。

(A)鐵有同素異構轉變

(B)鋼在加熱保溫過程中成分達到均勻(C)鋼在加

熱保溫過程中成分達到均勻(D)鋼在熱處理過程中發生

的固液、液固轉變你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］

［正確］正確答案：A解答參考：

14.比較以下()的強度最高。(A)F(B)P(C)

Fe3C(D)S

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

15.鋼經調質處理后獲得的組織是()。(A)回火馬氏體

(B)回火屈氏體(C)回火索氏體(D)回火貝氏體

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：c解答參考：

二、不定項選擇題（有不定個選項正確，共10道小題）

16.滲碳體的機械性能特點是（）［不選全或者選錯，不

算完成］（A）高彈性（B）高塑性

（C）高硬度（D）高脆性

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：CD解答參考：

17.（）是碳溶解在Fe中形成的間隙固溶體。［不選全

或者選錯，不算完成］（A）鐵素體（B）奧氏體（C）

滲碳體（D）珠光體

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：AB解答參考：

18.馬氏體組織有（）形態。［不選全或者選錯，不算完

成］（A）網狀（B）樹枝狀（C）板條狀（D）針狀

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：CD解答參考：

19.鑄鐵的力學性能可取決于（）o［不選全或者選錯，不

算完成］(A)基體組織(B)石墨的形態(C)變質處

理(D)石墨化程度

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：ABCD解答參考：

20.大多數合金元素均在不同程度上有細化晶粒的作用，

其中細化晶粒作用最為顯著的有()o［不選全或者選錯，

不算完成］(A)Cr(B)Ti(C)Si

(D)V

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：BD解答參考：

21.含有合金元素()較多的鋼可能是本質粗晶鋼。［不

選全或者選錯，不算完成］(A)Mn(B)Cr(C)P

(D)Ni

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：AC解答參考：

22.鋼中常含有的有益元素主要有()o［不選全或者選錯,

不算完成］(A)Mn(B)P(C)S(D)Si

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：AD解答參考：

23.鋼經調質處理后的機械性能（）［不選全或者選錯，

不算完成］（A）強度比正火低（B）強度比正火高

（C）塑性比正火更好（D）韌性比正火更好

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：BCD解答參考：

24.齒輪類零件的主要失效形式有（）o［不選全或者選錯,

不算完成］（A）過度彈性變形（B）疲勞斷裂（C）過

載斷裂（D）表面損傷

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：BCD解答參考：

25.選材的主要原則有（）。［不選全或者選錯，不算完成］

（A）使用性能原則（B）工藝性能原則（C）經濟性原則

（D）環境與資源原則

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：ABCD解答參考：

三、判斷題（判斷正誤，共10道小題）

26.凡是由液體凝固成固體的過程都是結晶過程。（）你

選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答案:

說法錯誤解答參考:

27.非晶體是各向同性的。（）

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：說法正確解答參考：

28.單晶體和多晶體都表現為各向異性。（）你選擇的答

案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答案：說法錯誤

解答參考：

29.合金中凡成分相同、結構相同，并與其它部分有界面

分開的均勻組成部分稱為組織。（）你選擇的答案：［前面

作業中已經做正確］［正確］正確答案：說法錯誤解答參

考：

30.固溶體的強度和硬度，比組成固溶體的溶劑金屬的強

度和硬度高。（）你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］

［正確］正確答案：說法正確解答參考：

31.在平衡結晶條件下，由于勻晶轉變在整個結晶過程中,

固相的成分沿著固相線變化，因此，結晶完成后，得到固體

的成分是不均勻的。（）

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：說法正確解答參考：

32.無限固溶體一定是置換固溶體。（）你選擇的答案：

［前面作業中已經做正確］［正確］正確答案:說法正確解答

參考：

33.Fe3cl與Fe3ClI的形態和晶體結構均不相同。（）你

選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答案:

說法錯誤解答參考：

34.在Fe—Fe3c相圖中，含碳量大于2.11%的成分在結晶

過程中均會發生共晶反應。（）你選擇的答案：［前面作業

中已經做正確］［正確］正確答案：說法正確解答參考：

35.只有共析成分的鐵碳合金才能發生共析反應。（）你

選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答案:

說法錯誤解答參考：

（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成，完成后

紙質上交學習中心，記錄成績。在線只需提交客

觀題答案。）

四、主觀題(共20道小題)

36.現有形狀、尺寸完全相同的四塊平衡狀態的鐵碳合金,

它們的碳含量分別為0.2%,0.4%,1.2%,3.5%的合金。

根據你所學的知識，可有哪些方法區別它們？參考答案：

答：測量四塊合金的硬度，其硬度隨含碳量增加而升高。

觀察四塊合金的金相，0.2%和0.4%的合金均為亞共析鋼,

其組織為珠光體+鐵素體，珠光體的量隨含碳量增加而增加;

1.2%的合金為過共析鋼，其組織為珠光體+二次滲碳體；

3.5%的合金為亞共晶白口鐵，其組織為珠光體十二次滲碳體

+低溫萊氏體。

觀察四塊合金與砂輪磨出的火花，隨著含碳量的增加，流

線數量和爆花數量

都急劇增多，碳含量超過0.8%以后,增多的趨勢逐漸緩和。

37.根據鐵碳相圖解釋下列現象：含碳量1.0%的鋼比含

碳量0.5%的鋼硬度高；在室溫平衡狀態下，含碳量為0.8%

的鋼比含碳量為1.2%的鋼強度高；室溫下萊氏體比珠光體

塑性差。參考答案：

1)含碳量1.0%的鋼比含碳量0.5%的鋼硬度高；

鋼由較軟的鐵素體和較硬的滲碳體組成，隨著含碳量的提

高，鋼中滲碳體的量提高，因此硬度提高。

2)在室溫平衡狀態下，含碳量為0.8%的鋼比含碳量

為1.2%的鋼強度高；鋼的強度是典型的對組織敏感的性能

指標，細密相間的兩相組織珠光體具有

較高的強度，因此提高珠光體的比例可改善鋼的強度，而

連續分布在原奧氏體晶界上的二次滲碳體將降低鋼的強度。

0.8%的鋼中珠光體的比例高于1.2%的鋼，同時1.2%的鋼含

有更多的二次滲碳體，故0.8%的鋼比1.2%的鋼強度高。

3)室溫下萊氏體比珠光體塑性差；

室溫下萊氏體Fe3C+P,即珠光體分布滲碳體相的基底上,

而滲碳體基底的脆性極大，萊氏體表現為脆性的，幾乎不能

塑性變形。

38.將含碳量分別為0.2%和0.6%的碳鋼加熱到860℃,保

溫相同時間，使奧氏體均勻化，問哪一種鋼奧氏體晶粒易粗

大？為什么？參考答案：

0.2%和0.6%的碳鋼加熱到860℃,均為完全奧氏體化，其

奧氏體中的含碳

量分別為0.2%和0.6%,由于奧氏體中C%f—晶粒長大3

故含碳量為0.6%的碳鋼奧氏體晶粒易粗大。

39.試比較S和5、M和M'在形成條件、金相形態與

性能上的主要區別。參考答案:

答：

形成條件正火金相形態鐵素體和滲碳體相間分布呈

細層片狀性能特點s"的強度、硬度、韌性、塑性均高于S

S淬火+高溫回火細小彌散的滲碳體粒分布在鐵素體基

體（等軸晶）上M淬火低碳M呈板條狀，高碳M呈針狀

M'保持了M的高（竹葉狀）硬度，同時降低了M的脆性

及殘余應力。M'淬火+低溫回火亞穩定的￡-Fe2.4C碳化

物分布于過飽和的優（板條或針狀）上40.試說明淬火鋼

回火的必要性。參考答案：

答：必要性——淬火組織的問題：

a.消除淬火應力，降低脆性

b.穩定工件尺寸，由于M,殘余A不穩定

c.獲得要求的強度、硬度、塑性、韌性。

41.為什么鋼淬火后回火是鋼最有效的強化手段？參考

答案：

答：①淬火形成M：

固溶強化：過飽和C和Me,位錯強化：高密度位錯

細晶強化：極細小、不同取向的馬氏體束②回火

第二相強化：析出細小碳化物粒子

基本保持了淬火態的細小晶粒、高密度位錯及一定的固溶

強化作用。

42.確定下列鋼件的退火方法及退火后的組織

1)經冷軋后的15鋼鋼板。要求降低硬度2)65

鋼切削加工前

3)改善T12鋼的切削加工性能

4)ZG35的鑄造齒輪鑄造后存在枝晶偏析

參考答案：

答：1)再結晶退火，退火后的組織—F+P

2)完全退火，退火后的組織—F+P

3)球化退火，退火后的組織—球狀滲碳體分布于鐵素體

基體上4)擴散退火，退火后的組織——F+P

43.指出下列工件的回火溫度，并說明回火后的組織

1)45鋼軸2)60鋼彈簧3)T12鋼鏗刀

參考答案：

答：1)560-600℃,回火后的組織——S'

2)350-500℃,回火后的組織—T'3)150-250℃,回

火后的組織—M'

44.寫出下列零件的最終熱處理方式及其組織：

(l)60Si2Mli彈簧；(2)高速鋼車刀。參考答案：

答:

60Si2Mli彈簧高速鋼車刀淬火+550-570（600）℃回火

三次M+K最終熱處理方式（各3分）淬火+中溫回火最

終組織（各2分）「45.試說明表面淬火、滲碳、氮化

處理在適用鋼種、性能、應用等方面的差別。參考答案：

答：

適用鋼種性能特點應用機床主軸，齒輪，發動表面淬

火——通過快速加中碳鋼、合獲得高硬度，高耐磨性的表面,

而心部仍熱，使剛件表面很快到淬火金調質鋼的溫度，在

熱量來不及穿到工件心部就立即冷卻，實現局部淬火。滲

碳處理——使低碳鋼的然保持的良好韌性。機的曲軸等低

碳鋼、合更高的表面硬度、高的耐磨性和疲勞強度，并保持

心部有低碳鋼淬火后的強韌性，使工件能承受沖擊載荷。

飛機、汽車和拖拉機等的機械零件，如齒輪、軸、凸輪軸

等。工件具有高碳鋼的表面層，金滲碳鋼再經過淬火和

低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的

中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。氮化處理——

指在一定溫中碳鋼、合優異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及

耐高溫。鉆頭、螺絲攻、擠壓模、壓鑄模、鍛壓機用鍛造

模、螺桿、連桿、曲軸、吸氣及排氣活門及齒輪度（一般在

AC1）以下，使金調質鋼活性氮原子滲入工件表面的化學

熱處理工藝。氮化溫度低、變形小。

凸輪等46.鋼的回火脆性有哪幾類？其發生是否可逆？

如何避免？參考答案：

答：回火脆性是指淬火鋼回火后出現韌性下降的現象。回

火脆性可分為第一類回火脆性（250?400℃）和第二類回火

脆性（450~650℃）o

第一類回火脆性與碳化物片沿M晶界析出有關，具有不可

逆性，與回火后的冷卻速度無關。因此只能避免在此溫度回

火。

第二類回火脆性與P等元素在原A晶界偏聚有關，具有可

逆性，與回火后的冷卻速度有關，回火保溫后，緩冷出現，

快冷不出現，出現脆化后可重新加熱后快冷消除。因此可提

高鋼材的純度（IP等雜質元素含量）；加入適量的Mo、W

等有益的合金元素；采用回火后快冷的方法。

47.為什么過共析鋼的淬火溫度不選擇在ACCM以上？

參考答案：

答：如過共析鋼的淬火溫度選擇在ACCM以上，（1）淬

火溫度過高一A粗大-M粗大，從而一①力學性能1一②

淬火應力Tr變形，開裂T；（2）A中C%T—M中C%f-

殘余Af—M脆性?、HRCb耐磨性I。因此過共析鋼的淬

火溫度不選擇在ACCM以上。

48.試分析金屬的主要強化機制。參考答案：

答：（1）固溶強化：溶質原子-晶格畸度-與位錯相

互作用一阻礙位錯運動一強化。

(2)細晶強化：晶界一阻礙位錯運動-強化

(3)位錯強化：位錯—增殖并相互作用一阻礙位錯運

動一強化(4)第二相強化：第二相粒子-阻礙位錯運

動-?強化

49.合金元素對鋼的等溫轉變曲線有哪些影響？又是

如何影響淬透性的？參考答案：

答：①曲線位置：除C。以外的合金元素均使曲線

右移，因此提高

淬透性。

②曲線形狀:碳化物形成元素(Mn,Cr,Mo,W,YNb,Zr,Ti)

使曲線上下分離成兩個C形

③M轉變臨界溫度：除Co、Al以外的合金元素均使M轉

變臨界溫度下降。

50.合金元素對鋼的回火轉變有哪些影響？參考答案：

答：(1)提高回火穩定性：V、Si、Mo、W、Ni、Mn、

Co；(2)產生二次硬化：沉淀硬化：V、Mo、W、Cr(Ni>

Co協同)；(3)影響回火脆性：(第二類回火脆性

——450-600oC高溫，與P有關)：增大第二類回火脆性：

Mn、Cr、Ni,消除第二類回火脆性：Mo(0.5%)、W(l%)

51.為何要向不銹鋼中加入大量的Cr和Ni?參考答案：

答:加入Cr：T電極電位——含量＞12.5%電極電位躍升（如

馬氏體不銹鋼）；

形成單相F——Cr量＞12.7%一單相F（如鐵素體不銹鋼）;

加入Ni：形成單相A（如奧氏體不銹鋼）

52.手工鋸條、普通螺釘、機床主軸分別用何種碳鋼制造？

參考答案：

答：手工鋸條——T12；普通螺釘——Q235；機床主軸

——45

53.試對比滲碳鋼和調質鋼的合金化和熱處理特點參考

答案：

答：

合金化特點①低C：0.1%?0.25%熱處理特點滲碳

鋼正火——滲碳——淬火②加入提高淬透性元素：Cr,Ni,

Mn,B——低溫回火③加入Mo、W、V、Nb、Ti等阻礙

A晶粒長大和形成k（碳化物）提高耐磨性④Ni增加滲層

塑、韌性調質鋼①中C：0.25%?0.50%,以0.4左右為

主正火——淬火——高溫②主：加入提高淬透性元素

Cr,Ni,Mn,Si,B回火（——表面淬火）③輔：加入Mo,W消

除回火脆性54.簡述高速鋼的熱處理和性能特點，并說明合

金元素的作用。參考答案：

答：高速鋼的性能特點：①高硬度：HRO60；②高耐磨

性；③高熱硬性；④足夠塑性和韌性。

靠加入的合金元素的作用來保證：①高C:0.7%~

1.5%—fM硬度，形成

高硬度的碳化物；②加入Cr(4%)提高淬透性—保證獲

得M；③加入W,Mo,形成二次硬化-保證高的熱硬性；加入

V形成高硬度的碳化物一提高耐磨性。如W系

——W18Cr4V熱硬性突出；W-Mo系——W6Mo5Cr4V2熱

塑性、韌性突出。

55.請分析高速鋼工具的最終熱處理中需回火三次的原因

及使用態組織。參考答案：

答：淬火時1220-1280OC高溫加熱使合金元素充分溶解于

奧氏體中，顯著提高回火穩定性，550-570OC回火仍然處于

低溫回火階段，三次回火后碳化物的充分析出，形成顯著的

二次硬化效應。

最終組織：M，+K+A，

本次作業是本門課程本學期的第3次作業,注釋如下：一、

單項選擇題(只有一個選項正確，共15道小題)

1.將鋼加熱到臨界溫度以上或其它一定溫度，保溫一定時

問，然后緩慢地冷卻到室溫,這一熱處理工藝稱為()o(A)

淬火(B)正火(C)回火(D)退火

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

2.對形狀復雜，截面變化大的零件進行淬火時，應選用

()o(A)高淬透性鋼(B)中淬透性鋼(C)低淬透

性鋼

(D)淬透性要求無明顯區別

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A解答參考：

3.貝氏體是鋼經()處理后獲得的組織。(A)等溫淬

火(B)正火(C)完全退火(D)調質

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A解答參考：

4.鋼的回火處理是在()。(A)退火后進行(B)正

火后進行(C)淬火后進行(D)直接進行

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：C解答參考：

5.零件滲碳后，一般需經過（）才能達到表面硬度高而

且耐磨的目的。（A）低溫回火（B）正火（C）調質

（D）淬火+高溫回火

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］

正確答案：A解答參考：

6.鋼經表面淬火后，將獲得（）0（A）上貝氏體（B）

下貝氏體（C）全部馬氏體（D）一定深度的馬氏體

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

7.淬硬性好的鋼必須具備（）。（A）高的合金元素含

量（B）高的含碳量（C）低的含碳量（D）低的合金

元素含量

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B解答參考：

8.完全退火主要適用于（）。（A）亞共析鋼（B）共

析鋼（C）過共析鋼

（D）以上三種鋼都可以

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A解答參考：

9.（）主要用于各種彈簧淬火后的處理。（A）低溫回

火（B）中溫回火（C）高溫回火（D）調質

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B

解答參考：

10.T10在鍛后緩冷，隨即又采用正火處理的目的是（）o

（A）提高強度和硬度、改善切削加工性能

（B）碎化網狀的二次滲碳體，為球化退火作組織準備

（C）獲得馬氏體，提高硬度和耐磨性（D）作為最終熱處

理，獲得材料的最終性能你選擇的答案：［前面作業中已經

做正確］［正確］正確答案：B解答參考：

11.擴散退火的主要目的是（）。（A）消除和改善晶內

偏析

（B）消除冷塑性變形后產生的加工硬化（C）降低硬

度以便于加工（D）獲得細珠光體以提高強度

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：A解答參考：

12.若合金元素能使過冷奧氏體冷卻C曲線右移，鋼的淬

透性將（）o（A）降低（B）提高（C）不改變（D）

未知

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B解答參考：

13.機械制造中,T10鋼常用來制造（）。（A）容器（B）

刀具（C）軸承（D）齒輪

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：B解答參考：

14.合金滲碳鋼中的（）合金元素可起到細化晶粒的作用。

（A）Mn（B）Ti（C）Cr（D）Si

你選擇的答案：B［正確］正確答案：B解答參考：

15.（）熱軋空冷即可使用。（A）滲碳鋼（B）調質

鋼（C）工具鋼

（D）低合金高強度鋼

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：D解答參考：

二、判斷題（判斷正誤，共10道小題）16.珠光體是由鐵素

體和滲碳體組成的。（）你選擇的答案：［前面作業中已經

做正確］［正確］正確答案：說法正確解答參考：

17.亞共析鋼室溫下的平衡組織是鐵素體和珠光體。（）

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：說法正確解答參考：

18.亞共析鋼室溫下的平衡組織是鐵素體和珠光體。（）

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：說法正確解答參考：

19.過共析鋼室溫下的平衡組織是奧氏體和一次滲碳體。

（）你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正

確答案：說法錯誤解答參考：

20.白口鑄鐵很硬但幾乎無塑性。（）

你選擇的答案：［前面作業中已經做正確］［正確］正確答

案：說法正確解答參考：

21.室溫平衡狀態的鐵碳二元合金都是由F、Fe3c兩個基

本相組成，含碳量不同，只是這兩個相的數量、形態和分布

不同而已。（）你選擇的答案：說法正確［正確］正確答

案：說法正確解答參考：

22.鋼的熱處理后的最終性能，主要取決于該鋼的化學成

分。（）你選擇的答案：說法錯誤［正確］正確答案：說

法錯誤解答參考：

23.碳鋼在室溫下的相組成物是鐵素體和滲碳體。（）你

選擇的答案：說法正確［正確］正確答案：說法正確解答

參考：

24.鋼的熱處理是通過加熱，保溫和冷卻，以改變鋼的形

狀，尺寸，從而改善鋼的性能的一種工藝方法。（）你選

擇的答案：說法錯誤［正確］正確答案：說法錯誤解答參

考：

25.調質鋼經淬火和高溫回火后的組織是回火索氏體。（）

你選擇的答案：說法正確［正確］正確答案：說法正確解

答參考：

（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成，完成后

紙質上交學習中心，記錄成績。在線只需提交客

觀題答案。）

三、主觀題（共20道小題）

26.試述石墨形態對鑄鐵性能的影響，與鋼相比鑄鐵有哪

些優缺點？參考答案：

答：常用鑄鐵的組織是由鋼的基體組織與石墨組成，由于

石墨的強度和韌性極低,

石墨相當于鋼基體上的裂紋或空洞,減少基體有效截面積,

割裂基體并引起應力集中。常用鑄鐵中的石墨形態可分為，

片狀石墨、球狀石墨、蠕蟲狀石墨和團絮

狀石墨，分別對應于灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可

鍛鑄鐵。其中由于片狀石墨引起嚴重應力集中，灰口鑄鐵的

塑性和韌性低、強度不高(經變質處理后，石墨片細化，強

度可提高)；而球狀石墨的作用最輕，引起的應力集中最小,

球墨鑄鐵不僅強度提高，塑性和韌性也獲得改善；團絮狀和

蠕蟲狀石墨形態介于片狀和球狀石墨之間，其性能(強度、

塑性和韌性)也介于灰口鑄鐵和球墨鑄鐵之間。

與鋼相比鑄鐵有良好的吸振性能，良好的耐磨減摩性能，

良好的易切削性，較低的缺口敏感性。

27.試辨析以下金屬材料牌號Q215、08F、T10、ZG25、

KT300-06、QT400-18、20Cr>GCrl5>60Si2Mn>5CrMnMo>

!Crl8Ni9Ti：(1)說明材料的類別；(2)說明牌號中下劃線

部分的意義。參考答案：

答：

Q215：普通碳素結構鋼，215——屈服強度08F：優質碳

素結構鋼，F——沸騰鋼T10：碳素工具鋼，10——含碳量

1.0%ZG25：25號鑄鋼，ZG------鑄鋼KT300-06：可鍛鑄

鐵，KT——可鍛鑄鐵QT400-18：球墨鑄鐵，400——最低

抗拉強度20Cr：合金滲碳鋼，20——含碳量0.2%

GCrl5：滾珠軸承鋼，15——Cr含量中間值1.5%

60Si2Mn：合金彈簧鋼，60——含碳量中間值0.6%

SCrMnMo：合金模具鋼，5——含碳量中間值0.5%

!Crl8Ni9Ti：奧氏體不銹鋼，1——含碳量中間值0.1%

28.LF21、LY10、LY12、LC4、LD5、ZL105各屬于何種

鋁合金？分析它們的性能特點，強化方法及用途

（請各舉一例）。參考答案：

答：

類別性能特點強化方法形變強化（不可熱處理）用

途（一例）制造承受低載荷的深拉伸零件、焊接件和在腐

蝕介質中工作的零件，如航空油箱、油管、冷沖壓件、鉀釘

及受力小的零件。LF21大類：變形鋁合強度低、塑金性

好、易于小類：防銹鋁合壓力加工，金具有良好的抗腐蝕

性能和焊接性能變形鋁合強度和耐熱LY10,大類:LY12金

性能均好，小類：硬鋁合金但耐蝕性不如純鋁和防銹鋁合

金。常用包鋁方法提高硬鋁制品在海洋和潮濕大氣中的耐蝕

性。LC4大類：變形鋁合強度最高的金鋁合金，比熱處

理強化該類合金廣泛應用于各種構件和鉀釘材料。LY10鯽

金丁用合金，有較高的剪切弓金度，鯽接遇程不受熟慮理^^的

限制，但耐腐性不好。LY12（高強度硬鋁）主要用于飛機結構、

鉀釘、導彈構件、卡車輪轂、螺旋槳元件及其他結構件，熱

處理強化用於制造承力橫件和高載荷零件。用于制作飛機

的蒙皮、螺釘、承力構件、大梁桁條、隔框和翼肋等。小

類：超硬鋁合強度更高，金缺點是抗蝕性差，抗應力腐蝕

性差。LD5大類：變形鋁合具有良好的熱處理強化用於

制造形狀^^和

金熱塑性及耐中等弓負度的鍛件和沖屋件等，主要用于飛機

結構件上。小類：鍛鋁合金蝕性。淬火時效后均可提高強

度。ZL105大類：鑄造鋁合具有良好的金小類：ALSi合

金鑄造性能，適于鑄造，但不適于壓力加工。足夠的強度,

而且密度小。熱處理強化用得最廣的鑄造鋁合金，一般用

于制作質輕、耐蝕、形狀復雜及有一定機械性能的零件。29.

鋁合金淬火和時效的目的是什么？參考答案：

答：鋁合金淬火（固溶處理——加熱后快速冷卻）的目的

是為了獲得過飽和的固溶體

時效（經長時間室溫停留或加熱至100-200C一定時間保

溫）后，在母相固溶體的一定晶面上出現一個原子層厚度的

銅或其它原子的偏聚區，偏聚區邊緣發生晶格畸變，阻礙位

錯運動，因而目的是為了提高合金的強度、硬度。

30.軸承合金的組織有什么特點？為什么？參考答案：

答：軸承合金的組織是在軟基體（硬基體）上分布著硬質

點（軟質點），軟基體（軟質點）被磨損而凹陷，保持潤滑油；

硬質點（硬基體）耐磨而相對凸起，支持軸的壓力并使軸與軸

瓦接觸面積減小；從而使軸與軸瓦接觸面積減小保證近乎理

想的摩擦條件和極低的摩擦系數。

31.試依據軸類零件的工作條件和失效形式，分析該類零

件主要要求哪些性能參考答案：

答：

工作條件（傳動）交變扭轉、旋轉彎曲應力軸頸摩擦

沖擊失效形式疲勞斷裂性能要求較高疲勞抗力磨

損過載或沖擊斷裂軸頸耐磨性較高強度與較好韌、塑

性配合32.試說明哪些鋼材適用于軸類零件的選材要求，并

指出其熱處理工藝參考答案：速度載荷沖擊鋼

種類別中碳鋼熱處理工藝調質處理（淬火+高溫回

火）+表面淬火+低溫回火調質處理（淬火+高溫回火）+

表面淬火+低溫回火滲碳+淬火+低溫回火

大磨損合金調質鋼合金滲碳鋼

33.試依據齒輪類零件的工作條件和失效形式，分析該類零

件主要要求哪些性能。參考答案：

答：工作條件失效形式性能要求齒根交變彎曲應力

齒面接觸壓應力、滑動摩擦疲勞斷裂表面損傷高彎

曲疲勞強度

高接觸疲勞強度和耐磨性輪齒沖擊、應力過載變形、

斷較高強度及沖擊韌性裂34.試說明哪些鋼材適用于齒

輪類零件的選材要求，并指出其熱處理工藝。參考答案：速

度、載鋼種類別荷、沖擊大熱處理工藝調質處

理（淬火+高溫回火）+表面淬火+低溫回火

中碳鋼合金調質鋼調質處理（淬火+高溫回火）+表面

淬火+低溫回火合金滲碳鋼滲碳+淬火+低溫回火35.

已知某內燃機主動牽引齒輪由20CrMnTi制造，請（1）設

計熱處理工藝路線，（2）分析使用態組織。參考答案：

答：

1）900--950℃滲碳-820?850℃油淬-180--200℃低

溫回火2）使用態組織：心部——M'（低碳）；表面——Mf

（高碳）+A，+K

36.已知某小轎車半軸由40Cr制造，請設計熱處理工藝路

線并指出最終熱處理工序的作用。參考答案：

答：

熱處理工藝路線:正火—調質處理（淬火+高溫回火）——

（軸頸）表面淬火+低溫回火

最終熱處理工序的作用：調質處理—獲得具有良好綜合

機械性能的s，組織；（軸頸）表面淬火+低溫回火——軸頸表

面獲得M以提高耐磨損性。

37.