《机械工程材料》试题库答案

为突出对基本概念和基本理论及工艺的掌握，理解与应用，建议如下题型分配：

综合题（分解释说题型分配 判断题 选择题 填空题 简答题 析题 问答明题 题） 小题数 5 10 10 10 5-7 2-3 总分 10 10 20 10 30 20 1综合题含相图分析，工艺曲线分析，热处理工艺分析，问答等 2.不要求学生掌握具体的热处理温度

3.在简答和问答题中可根据需要来增减每题里问题数及分值）

《机械工程材料》试题

一、名词解释题（每小题2分，共10分）

1、强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 2、塑性变形：外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形 3、韧性：是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。

4、疲劳强度：材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限。用-1表示。

5、硬度：是指材料抵抗表面局部塑性变形的能力。 6、珠光体（P）：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。

7、奥氏体：碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或  表示。

8、相：是指金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。

9、共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。

10、过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 11、渗碳体（Fe3C）：铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。在莱氏体中为连续的基体，有时呈鱼骨状。

12、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。 13、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。

14、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。

15、置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。 16、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。 17、晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。

18、弥散强化：当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化

19、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。

20、细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。

21、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。

22、加工硬化：随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象

23、冷作强化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称

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加工硬化。

24、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。经过塑性变形的金属材料加热到较高的温度时，原子具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始变化。从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。

25纤维组织：经过一定塑性变形后，金属组织（特别是晶界上存在的杂质）沿变形方向的流线分布叫纤维组织。

26、淬火：将钢加热到相变温度以上（亚共析钢为Ac3以上30 ℃～50 ℃；共析钢和过共析钢为Ac1以上30 ℃～50 ℃），保温一定时间后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。

27、淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。

28、淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。 29、调质处理：淬火后加高温回火

30、马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

31、时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。 32、临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。 33、热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。 34、二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。

35、残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。 36、调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。 37、淬硬性：钢淬火时的硬化能力。

38、过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。 39、本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。 40、C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。 41、CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。 42、马氏体：含碳过饱和的α固溶体。

43、回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。

44、可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消

失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。

45、Q235：屈服强度值大于等于235MPa的碳素结构钢。

46、T8A钢：其平均含碳量为千分之八的高级优质碳素工具钢。

47、40CrNiMo钢：含碳量为0.4%，Cr、Ni、Mo的含量都小于1.5%的结构合金钢。 48、Ni18Cr9Ti: 含碳量小于0.08%，Ni的含量为18%，Cr的含量为9%，Ti的含量小于1.5%的不锈钢。

49、石墨化：铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。 50、HT150: 最低抗拉强度为150MPa的灰铸铁。

二、判断正误

1、主要的强度指标有弹性极限，屈服点（屈服强度），抗拉强度，刚度。（ ╳ ） 2、常用塑性指标有断后伸长率和断面收缩率。（√ ） 3、洛氏硬度一般不用于在线检测(╳ ) 4、维氏硬度不能用于检测薄壁件。( ╳ )

5、铁素体是钢中常见的金属化合物相。( ╳ ) 6、珠光体是钢中常见的金属化合物相。( ╳ ) 7、奥氏体是钢室温常见的金属化合物相。(╳ )

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8、韧性表示了金属材料抗冲击的能力。(√ ) 9、大部分零件的损坏是由疲劳造成的。(√ )

10、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。（ ╳ ） 改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 11、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。（ ╳ ） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 12、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。（ √ ） 13、置换固溶体必是无限固溶体。（ ╳ ） 改正：置换固溶体有可能是无限固溶体。 14、单晶体必有各向异性。（ √ ）

15、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。（ ╳ ）

改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 16、过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒。（ ╳ ） 改正：过热钢经正火后能显著细化晶粒。 17、奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（ ╳ ） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 18、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。（ √ ） 19、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。（ √ ） 20、铁素体是置换固溶体。（ ╳ ）

改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。 21、晶界是金属晶体的常见缺陷。（ √ ） 22、渗碳体是钢中常见的固溶体相。（ ╳ ） 改正：渗碳体是钢中常见的金属化合物相。 23、金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行。（ √ ） 24、金属在进行热加工时，不会产生加工硬化现象。（ √ ） 25、金属由液态凝结为固态的过程都是结晶过程。( √ )

26、钢铁含碳量越高,越容易焊得优质接头;相同的含碳量,合金钢的焊接性更佳. （╳ ） 改正：钢铁含碳量越低,越容易焊得优质接头;相同的含碳量,合金钢的焊接性更佳. 27、凡是金属都有一定塑性,因此都可进行压力加工. （╳ ） 改正：凡是金属都有一定塑性,但不一定可进行压力加工，如铸铁.

28、冷塑性变形要出现加工硬化,热塑性变形实际也出现过加工硬化,但因温度较高,很快发生了再结晶,最终使加工硬化不明显了. （ √ ） 29、金属的再结晶温度也就是金属的凝固温度. （╳ ） 改正：金属的再结晶温度也就是能进行再结晶的最低温度。

30、区分冷、热加工的标志是金属在加工变形时是否产生加工硬化。（╳ ） 改正：区分冷、热加工的标志是以再结晶温度来划分的。 31、上贝氏体的韧性比下贝氏体好。（ ╳ ） 改正：上贝氏体的韧性比下贝氏体差。

32、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。（ ╳ ） 改正：对过共析钢工件进行正火可消除渗碳体网。 33、对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度。（ √ ）

34、淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vk。（ ╳ ） 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。 35、氮化件的变形远比渗碳件的小。（ √ ）

36、渗碳、渗氮等化学热处理工艺改变了材料的化学成分，而普通热处理如退火则不改变材料的化学成分。( √ )

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37、高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性。（ ╳ ）

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。 38、无限固溶体必是置换固溶体。（ √ ）

39、金属的晶粒越细小，其强度越高，但韧性变差。（ ╳ ）

改正：一般地说，在室温下，金属的晶粒越细小，其强度和韧性越高。 40、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。（ √ ） 41、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织。（ ╳ ）

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。 42、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。（ ╳ ） 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。 43、弹簧钢的最终热处理应是淬火+低温回火。（ ╳ ） 改正：弹簧钢的最终热处理应是淬火+中温回火。 44、凡单相固溶体均能进行形变强化。（ √ ） 45、陶瓷组织中的气相能起到一定的强化作用。（ ╳ ）

改正：陶瓷组织中的气相降低了陶瓷的强度，是造成裂纹的根源。 46、热塑性塑料一般具有链状或支链状分子结构。（ √ ） 47、凡间隙固溶体必是有限固溶体。（ √ ）

48、热变形加工可打碎杂质和晶体晶粒，使晶粒细化，提高力学性能。(√ ) 49、马氏体的晶体结构和铁素体相同。（√ ）

50、 感应加热表面淬火的淬硬深度与该钢的淬透性没有关系。(√ )

51、共析钢经奥氏体化后，冷却所形成的组织主要取决于钢的加热温度。(╳ ) 52、采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的马氏体。(╳ ) 53、珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越差。（ ╳ ） 改正：珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越好。 、钢的临界冷却速度Vk越大，则其淬透性越好。（ ╳ ） 改正：钢的临界冷却速度Vk越低，则其淬透性越好。

55、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。(╳ ) 56、过共析钢的正常淬火一般均为不完全淬火。（ √ ） 57、工件经渗碳处理后，随后应进行淬火及低温回火。（ √ ） 58、金属是多晶体，因而绝对不可以产生各向异性。（ √ ） 59、凡能使钢的C曲线右移的合金元素均能增加钢的淬透性。（ √ ） 60、感应加热表面淬火的淬硬深度与该钢的淬透性没有关系。（ √ ） 61、金属凝固时，过冷度越大，晶体长大速度越大，因而其晶粒粗大。（ ╳ ） 改正：金属凝固时，过冷度越大，晶体长大速度越大，因而其晶粒细化。 62、钢的淬透性与其实际冷却速度无关。（ ╳ ） 改正：钢的淬透性与其实际冷却速度有关。 63、亚共析钢的正常淬火一般为不完全淬火。（ √ ） 、碳钢淬火后回火时一般不会出现高温回火脆性。（ √ ） 65、工件经氮化处理后不能再进行淬火。（ √ ） 66、对灰铸铁不能进行强化热处理。（ ╳ ） 改正：对灰铸铁能进行强化热处理。

67、过共析钢经正常淬火后，马氏体的含碳量小于钢的含碳量。（ √ ） 68、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。（ √ ） 69、高速钢淬火后经回火可进一步提高其硬度。（ √ ）

70、提高铸铁中 碳 元素和 硅 元素的含量,有利于其石墨化，因而碳和硅的含量越高越好。（ ╳ ）

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改正：过高是，易生成过多且粗大的石墨，降低铸件的性能。 71、马氏体的强度和硬度总是大于珠光体的。（ ╳ ）

改正：马氏体的硬度是大于珠光体的，而强度比珠光体的差。 72、纯铁在室温下的晶体结构为面心立方晶格。（ ╳ ） 改正：纯铁在室温下的晶体结构为体心立方晶格。 73、马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。（ ╳ ） 改正：马氏体的硬度主要取决于其含碳量。 74、等温淬火的目的是为了获得下贝氏体组织。（ √ ） 75、对普通低合金钢件进行淬火强化效果不显著。（ √ ） 76、高锰钢的性能特点是硬度高，脆性大。（ ╳ ） 改正：高锰钢的性能特点是良好的韧性和耐磨性。 77、马氏体是碳溶入γ-Fe中形成的过饱和固溶体。（ ╳ ） 改正：马氏体是碳溶入α-Fe中形成的过饱和固溶体。

78、间隙固溶体的溶质原子直径小，其强化效果远比置换固溶体差。（ √ ） 79、硬铝合金经固溶处理后，强度明显提高。（ √ ） 80、钢经热处理后，其组织和性能必然会改变。（ ╳ ） 改正：钢经热处理后，其组织和性能不一定会改变。 81、纯金属都是在恒温下结晶的。（ √ ）

82、所谓白口铸铁是指碳全部以石墨形式存在的铸铁。（ ╳ ） 改正：所谓白口铸铁是指碳主要以渗碳体形式存在的铸铁。 83、白口铸铁铁水凝固时不会发生共析转变。（ ╳ ） 改正：白口铸铁铁水凝固时会发生共析转变。 84、铸件可用再结晶退火细化晶粒。（ √ ）

85、冷热加工所形成的纤维组织都能使金属出现各向异性。（ √ ） 86、奥氏体的塑性比铁素体的高。（ √ ）

87、马氏体转变是通过切变完成的，而不是通过形核和长大来完成的。（ ╳ ） 改正：马氏体转变也是通过形核和长大来完成的，转变机制非常复杂。 88、金属中的固态相变过程，都是晶粒的重新形核和长大过程。（ √ ） 、位错的滑移可沿晶体中的任意面和任意方向进行。（ ╳ ） 改正：位错的滑移可沿晶体中一定的晶面和方向进行。 90、对金属进行冷、热加工都会产生加工硬化。（ ╳ ） 改正：对金属进行冷加工会产生加工硬化。

91、在共析温度下，奥氏体的最低含碳量是0.77%。（ ╳ ） 改正：在共析温度下，奥氏体的最低含碳量是0。

92、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。（ √ ） 93、合金的强度和硬度一般都比纯金属高。（ √ ） 94、白口铸铁在室温下的相组成都为铁素体和渗碳体。（ √ ） 95、过共析钢的平衡组织中没有铁素体相。（ ╳ ） 改正：过共析钢的平衡组织中有铁素体相。

96、过共析钢用球化处理的方法可消除其网状渗碳体。（ √ ） 97、采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的马氏体。（ ╳ ） 改正：采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的贝氏体。

98、形状复杂，机械性能要求不高的零件最好选用球铁制造。（ √ ） 99、可锻铸铁的碳当量一定比灰口铸铁低。（ √ ） 100、铝合金淬火后其晶格类型不会改变。（ √ ）

101、同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好。（ √ ）

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102、同一钢材在相同加热条件下，小件比大件的淬透性好。（ √ ） 103、工具钢淬火时，冷却速度越快，则所得组织中的残余奥氏体越多。（ ╳ ） 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。 104、表面淬火后一般不进行回火。(╳ )

105、对常见铝合金仅进行淬火，强化效果不显著。（ √ ） 106、贝氏体转变是非扩散性转变。（ ╳ ） 改正：贝氏体转变是一半扩散性转变。 107、马氏体转变是非扩散性转变。（ √ ）

108、金属的晶粒越细小，其强度越高，其塑性越好。（ √ ） 109、位错的滑移是金属进行塑性变形的唯一方式。（ ╳ ） 改正：位错的滑移是金属进行塑性变形的主要方式。 110、表面淬火主要用于高碳钢。（ ╳ ）

改正：表面淬火主要用于中碳钢、中碳合金钢。 111、工件经氮化处理后不必再进行淬火(√ ) 112、可锻铸铁只能通过可锻化退火而得到。（ ╳ ） 改正：可锻铸铁只能通过石墨化退火而得到。

113、提高铸铁中 碳、硅 、硫和锰元素的含量,有利于其石墨化（ ╳ ）

改正：提高铸铁中 碳、硅元素的含量,有利于其石墨化。硫是强烈阻碍石墨化的元素和锰是阻碍石墨化的元素

114、影响石墨化的主要因素是化学成分和加热速度（ ╳ ） 改正：影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度（ ╳ ） 115、可锻铸铁通过锻造来得到需要的零件（ ╳ ） 改正：可锻铸铁不可锻造

116将 20 钢及 60 钢同时加热至 860 ℃，并保温相同时间，60 钢奥氏体晶粒粗大些(√ )

三．单项选择题

1、钢中的二次渗碳体是指从（ B ）中析出的渗碳体

A、从钢液中析出的 B、从奥氏体中析出的 C、从铁素中析出的 D、从马氏体中析出的 2、碳钢的下列各组织中，哪个是复相组织（ A ） A、珠光体 B、铁素体 C、渗碳体 D、马氏体

3、在Fe-Fe3C合金中，其平衡组织中含有二次渗碳量最多的合金的含碳量为（ D ） A、0.0008% B、0.021% C、0.77% D、2.11%

4、下列二元合金的恒温转变中，哪个是共析转变（ C ） A、L+α→β B、L→α+β C、γ→α+β D、α+β→γ

5、金属的塑性变形主要是通过下列哪种方式进行的（ C ） A、晶粒的相对滑动 B、晶格的扭折 C、位错的滑移 D、位错类型的改变

6、金属的冷变形产生加工硬化现象,使强度硬度增加,而（ C ） A塑性,脆性下降 B韧性,脆性下降 C塑性,韧性下降 D弹性,韧性下降 7、为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理（ D ）

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A、等温退火 B、完全退火 C、球化退火 C、正火

8、钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移，从而（ B ） A、增大VK B、增加淬透性C、减小其淬透性 C增大其淬硬性 9、高碳钢淬火后回火时，随回火温度升高其（ A ）

A、强度硬度下降，塑性韧性提高 B、强度硬度提高，塑性韧性下降 C、强度韧性提高，塑性韧性下降 D、强度韧性下降，塑性硬度提高 10、过共析钢的正常淬火加热温度应该选择在（ A ） A、Acl+30—50C B、Ac3+30—50C C、Accm+30—50C D、T再+30—50C

11、常见的齿轮材料20CrMnTi的最终热处理工艺应该是（ D ） A、调质 B、淬火+低温回火

C、渗碳 D、渗碳后淬火+低温回火 12、常见的调质钢大都属于（ B ）

A、低碳低合金钢 B、中碳低合金钢 C、高碳低合金钢 D、低碳中合金钢

13、某一中载齿轮决定用45钢制造，其最终热处理采用下列哪种方案为宜（ C A、淬火+低温回火 B、渗碳后淬火+低温回火 C、调质后表面淬火 D、正火

14、在Fe-Fe3C合金的退火组织中，含珠光体量最多的合金的碳含量为（ B ）A、0.02% B、0.77% C、2.11% D、4.3%

15、下列钢经完全退火后，哪种钢可能会析出网状渗碳体（ D ） A、Q235 B、45 C、60Si2Mn D、T12 16、下列材料中不宜淬火的是（ D ）

A、GCr15 B、W18Cr4V C、40Cr D、YT15 17、下列合金钢中，耐蚀性最好的是（ D ） A、20CrMnTi B、40Cr

B、W18Cr4V D、1Cr18Ni9Ti 18、下列合金中，哪种合金被称为巴氏合金（ B ） A、铝基轴承合金 B、铅基轴承合金 C、铜基轴承合金 D、锌基轴承合金

19、对球墨铸铁进行高温正火的目的是为了得到下列哪种组织（ C ） A、F+G B、F+P+G C、P+G D、Ld+G

20、为降低低碳冷轧钢板的硬度，宜采用下列哪种工艺（ D ） A、完全退火 B、球化退火 C、再结晶退火 D、等温退火

21、感应加热表面淬火的淬硬深度，主要决定于因素（ D ） A、淬透性 B、冷却速度

C、感应电流的大小 D、感应电流的频率 22、下列材料中耐热性最好的是（ C ）

A、GCr15 B、W18Cr4V C、1Cr18Ni9Ti D、9SiCr 23、过共析钢的退火组织是（ C ）

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A、F+Fe3CIII B、F+P

C、P+Fe3CII D、P+Fe3CIII 24下列钢淬硬性从高到低排列正确的是：（ A ） A、40Cr＞60＞T8＞T12 B、40Cr＞T12＞T8＞60 C、60＞40Cr＞T12＞T8 D、T12＞T8＞60＞40Cr 25、下列钢经淬火后硬度最低的是（ A ）

A、Q235 B、40Cr C、GCr15 D、45钢 26、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是（ D ） A、强化基体 B、提高其韧性 C、消除应力 D、消除碳化物 27、滚动轴承钢GCr15的最终热处理应该是（ A ）

A、淬火+低温回火 B、渗碳+淬火+低温回火 C、淬火+中温回火 D、氮化+淬火+低温回火 28、对工件进行分级淬火的目的是（ C ）

A、得到下贝氏体 B、减少残余奥氏体量 C、减少工件变形 D、缩短生产周期 29、钢获得下列哪种组织时有最佳的综合机械性能（ D ） A、M+K B、P+F C、B下 D、M+P

30、某中等载荷齿轮拟选用45钢制造，其可能的最终热处理工艺应该是（ B ） A、淬火+低温回火 B、调质+表面淬火C、渗碳+淬火+低温回火 D、淬火+中温回火 31、为了提高45钢的综合机械性能，应进行（ B ） A、正火 B、调质 C、退火 D、淬火+中温回火 32、等温退火相对于一般退火工艺而言，更能（ A ） A、减少工件变形 B、消除应力 C、细化晶粒 D、缩短退火周期 30、高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是（ B ）

A、消除残余奥氏体，使碳化物入基体 B、消除残余奥氏体，使碳化物先分析出 C、使马氏体分解，提高其韧性 D、消除应力，减少工件变形 31、金属产生时效强化的主要原因是（ D ）

A、形成了高密度位错 B、晶格发生畸变

C、晶格类型发生改变 D、析出亚稳定第二相粒子 32、钢件出现下述哪种缺陷时，难以用热处理来消除（ B ） A、晶内偏析 B、纤维组织 C、晶粒粗大 D、网状渗碳体 33、钢的下列组织中热稳定性最差的是（ C ） A、珠光体 B、马氏体 C、回火屈氏体 D、回火索氏体 34、对片状马氏体而言，下列说法哪个是错误的（ A ） A、是位错马氏体 B、是孪晶马氏体 C、是过饱和的a固溶体 D、具有高的强度 35、下列各材料中淬火时最容易产生淬火裂纹的材料是（ C ） A、45钢 B、20CrMnTi C、16Mn D、W18Cr14V

36、下列诸因素中，哪个是造成45钢淬火硬度偏低的主要原因（ A ） A、加强温度低于Ac3 B、加热温度高于AC3

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C、保温时间过长 D、冷却速度大于VK

37、亚共晶白口铸铁的退火组织中，不可能有下列中的哪种组织（ C ） A、二次渗碳体 B、共析渗碳体 C、一次渗碳体 D、共晶渗碳体

38、过共析钢进行下列哪种热处理可能会造成网状渗碳体析出（ A ） A、完全退火 B、再结晶退火 C、正火 D、去应力退火 39、下列指标中，哪个是只决定了钢的成份的性能（ D ） A、淬透性 B、淬硬性 C、淬透层深度 D、VK 40、分级淬火的目的是为了（ D ）

A、得到B下 B、增加马氏体的量 C、减少残余奥氏体 D、减少工件变形开裂

41、过共析钢因过热而析出网状渗碳体组织时，可用下列哪种工艺消除（ C A、完全退火 B、等温退火 C、球化退火 D、正火 42、下列诸材料中淬透性最好的是（ A ） A、20CrMnTi B、40Cr C、GCr15 D、Q235 43、下列诸材料中热硬性最好的是（ C ）

A.T12 B.9SiCr C.W18Cr4V D.YG3

44、为降低低碳冷轧钢板的硬度,宜采用下列哪种工艺（ C ） A.完全退火 B.球化退火 C.再结晶退火 D.等温退火 45、下列诸材料被称为低变形钢适合作冷作模具的是（ B ） A.9SiCr B. CrWMn C.Cr12MoV D.5CrMnMo 46、高速钢经最终热处理后的组织应该是（ C ）

A.M+K B.M+A+K C.M回+A+K D.S回+A+K 47、白口铸铁件不具有下列哪个性能（ A ）

A.高强度 B.高硬度 C.高耐磨性 D.高脆性

48、对球墨铸铁件进行下列哪种热处理可得到铁素体基球铁（ C ） A.低温正火 --- B.高温正火 C.高温退火 D.等温退火 49、下列诸铝合金中,不能进行时效强化的是（ A ） A.LF21 B.LY11 C.LC6 D.LD10 50、下列各工程塑料中,进行注射成型比较困难的是（ D ） A.聚氯乙烯 B.ABS塑料 C.聚四氟乙烯 D.氨基塑料 51、40Cr钢的碳含量范围是（ C ）

A.约40% B.约4% C.约0.4% D.约0.04%

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52、冷加工金属经再结晶退火后,下列说法哪个是错误的?（ C ）

A.其晶粒形状会改变 B.其机械性能会发生改变 C.其晶格类型会发生改变 D.其晶粒大小会发生改变 56.对纯金属而言,下列说法哪个是错误的（ A ）

A,不会在恒温下结晶 B.不会发生相变

C.都能进行形变强化 D.都能进行时效强化 53、对过共析钢不能进行下列哪种退火处理（ A ）

A.完全退火 B.再结晶退火 C.等温退火 D.去应力退火 、普通灰口铸铁组织中,不应有下列哪种渗碳体出现?（ C ） A.一次渗碳体 B.二次渗碳体

C.三次渗碳体 D.一次渗碳体和二次渗碳体 55、对亚共析钢进行完全退火,其退火温度应为（ D ）

A.低于Ac1温度 B.高于Ac1温度而低于Ac3温度 C.等于Ac3温度 D.Ac3+30至50度 56、T8钢奥氏体化后进行油淬,其组织为（ C ） A.M B.M+A残 C.M+B下+A残 D.M+T+A残 57、马氏体的硬度主要决定于其（ A ）

A.碳含量 B.合金元素含量 C.冷却速度 D.过冷度 58、热锻模的最终热处理工艺应该是（ C ）

A.淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.调质 D.调质后表面淬火 59、下列合金中,铬元素含量最少的是（ A ） A.GCr15 B.CrL12 C.1Cr13 D.1Cr18Ni9Ti 60、下列合金中，含碳量最少的钢是（ D ） A.GCr15 B.Cr12MoV C.1Cr13 D.1Cr18Ni9Ti 61、钢的淬透性主要决定于其（ C ）

A.碳含量 B.合金元素含量 C.冷却速度 D.过冷度 62、阻碍石墨化的元素（ D ） A. 碳 B. 硅 C磷 D.硫

63、调质处理后可获得综合力学性能好的组织是( C )。

A. 回火马氏体； B.回火托氏体； C.回火索氏体； D.索氏体 、具有面心立方晶格的金属有( B )。 A.α－Ｆｅ B.γ－Ｆｅ C.δ－Ｆｅ D.Ｚｎ

65、合金铁素体比铁素体的强度高，这是由于造成的（D）。 A.弥散强化 B.加工硬化 C.细晶强化 D.固溶强化 66、具有面心立方晶格的金属有( B )。 A.α－Ｆｅ B.γ－Ｆｅ C.δ－Ｆｅ D.Ｚｎ

67、碳钢与白口铸铁的化学成分分界点是（ C ）%C。 A.0.0218(0.02) B.0.77 C.2.11 D.4.3

68、加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。

A.均匀的基体组织 B.均匀的A体组织 C.均匀的P体组织 D.均匀的M体组织

四.填空题

1.在Fe-Fe3C合金中,含有二次渗碳体最多的合金是含碳为 2.11 %的钢,其二次渗碳体的最大含量为 22. %.

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2.冷变形金属在加热时发生的三个过程依次为 回复 ， 再结晶 和 晶粒长大 。

3.对刃具钢的性能要求主要有三个方面,即 高的硬度 ， 高耐磨性 和 高的红硬性 。 4.1Cr18Ni9Ti是 奥氏体型不锈 钢,需采用 固溶 处理,以获得单相奥氏体,为了阻止(CrFe)23C6沿晶界析出,还应进行 稳定化 热处理.

5.高速钢锭经锻造退火后的组织为 索氏体及粒状碳化物 ,淬火后的组织为 隐针马氏体、粒状碳化物及20%-25%的残余奥氏体 ,淬火后再经多次回火后的组织为 回火马氏体、较多的粒状碳化物及少量残余奥氏体 。

6.灰铸铁能否充分石墨化,主要决定于其碳当量和铸后冷却速度,一般而言,碳当量越 高 ,越有利于石墨化,冷却速度越 快 ,越容易形成白口.

7.球墨铸铁件可通过热处理来调整其基本组织， 退火 热处理能得到F+G基, 调质 热处理能得到F+P+G基,而 正火 能获得P+G基

8.金属结晶时晶粒的大小主要决定于其 形核率和晶核的长大速度 ,一般可通过 增加过冷度法或 变质处理 来细化晶粒

9.热加工纤维组织的形成原因是单向变形造成 变形后夹杂物 沿变形方向呈流线分布的, 从而使其产生 各向异 性

10.普通钢,优质钢的区分是以其中 S 和 P 元素的原子的含量来区分的, P 含量高易使钢产生热脆性,而 S 含量高易使钢产生冷脆性

11.所谓本质细晶粒钢是指该钢正常淬火加热时 奥氏体晶粒长大 倾向小的钢

12.钢淬火时马氏体转变的转变量主要决定于其 临界冷却速度 ,与其保温时间 无 关。 13.钢的淬透性决定于其成份,一般随碳含量的增加,亚共析钢的淬透性 增大 ,当加入除Co之外的合金元素时均能使钢的淬透性 提高 。

14.马氏体的形态在两种典型,即强度高而韧性差的 片 状马氏体和强度低而韧性高的 板条 状马氏体

15.对奥氏体不锈钢进行 固溶 热处理可获得单项式相奥氏体组织, 进行 稳定化 热处理可防止产生晶间腐蚀

16.对普通灰铸铁工件进行低温退火的目的是为了 消除内应力 ,进行高温退火的目的是为了 消除铸件白口、降低硬度 。

17.材料牌号QT600-3中,QT表示 球墨铸铁 ,600 表示最低抗拉强度为600MPa ,3表示 最低伸长率为3% 。

18.在Fe-Fe3C相图中,有相反应式，共晶反应 LCAE+Fe3C ,共析反应 ASFP+ Fe3C 。 19.常见的合金弹簧钢有 60Si2Mn ,其最终热处理工艺为 去应力退火 ,其最终组织为 索氏体 。

20.钢进行扩散退火的目的是为了 减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织的不均匀性 ,进行再结晶退火的目的是为了 消除加工硬化作用，便于继续冷加工 。 21.影响铸铁石墨化的主要因素有 铸铁的成分 和 冷却速度 等

22.马氏体的硬度主要决定于其 含碳量 ,钢淬火时获得马氏体量的多少主要决定于其 临界冷却速度 。

23.要降低低冷轧钢板的硬度应进行 完全 退火,要消除合金铸件的枝晶偏析应进行 均匀化 退火,要改善高碳钢的切加工性能应进行 等温 退火

24.常用弹簧的牌号有 65Mn、60Si2Mn ,其热处理工艺为 淬火和中温回火 ,热处理后的组织是 回火托氏体 。

25.耐磨钢ZGMn13进行水韧处理的目的是为了消除 碳化物 ,得到 单相奥氏体 组织,从而保证其具有 高的耐磨 性能

26.实际晶体中主要存在三类缺陷,其中点缺陷有 空位 和 间隙原子 等,线缺陷有 位错 ,面缺陷有 亚晶界 等。

27.奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是 获得单相奥氏体组织，提高钢的耐蚀性 ,进行稳

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定化处理的目的是 防止晶间腐蚀的产生 。

28.经 正火 处理能改善低碳钢的切削加工性能,经 等温退火 处理消除高碳高合金钢中的残余奥氏体。

29.轴承合金的组织特点为在 软 基体上分布有 硬 质点,或在 硬 基体上分布有 软 质点。(了解)

30.合金钢按用途可分为三类,即 合金结构钢 ， 合金工具钢 ,和 特殊性能钢 。

31.合金钢中常用的渗碳钢为 20CrMnTi (牌号),常用的调质钢为 40Cr ,常用的刃具钢为 9SiCr ,常用的耐磨钢为 ZGMn13 。

32.金属浇铸造时常采用的细化晶粒方法有两种,即 变质处理 和 附加振动 。

33.铁有三种同素异构体在912度以下时为 体心 立方结构,在912度以上,1394度以下时为 面心 立方结构,高于1394度而低于熔点时为 体心 立方结构

34.金属铸造锭的组织常分为三层,即外层的 细晶 区,次层的 柱状晶 区和中心的 等轴晶 区。

35.金属晶体通过 滑移 和 孪生 两种方式来发生塑性变形。

36.冷变形金属在加热时随加热温度的升高,其组织和性能的变化分为三个阶段,即 回复 ， 再结晶 ， 晶粒长大 。

37.在合金钢的组织中,常见的间隙固溶体有 F 和 A ,常见的间隙相 P 和 Ld ,常见的间隙化合物 Fe3C 。

38.在Fe-Fe3C合金组织中，一次渗碳体是指从 液体合金 中析出的，二次渗碳体是指从 A 中析出的，三次渗碳体是指从 F 中析出的

39.在铁碳合金的平衡组织中,常见的三个单相组织为 F ， A 和 Fe3C ，,常见的两个两组织为 P ， Ld 。

40.下列各材料的退火组织构成为:工业纯铁 F ,亚共析钢 F+P ,过共析钢 P+Fe3CⅡ ,亚共晶白口铸铁 P+Ld′+Fe3CⅡ ，过共晶白口铸造铁为 Ld′+Fe3CⅠ 。

41.钛的熔点为1680℃则其再结晶温度为 10 ℃,其再结晶退火温度为 11 ℃

42.抗氧化钢中常加入的合金元素有 铬 、 硅 、 铝 等,这主要是因为当这些合金元素在钢基体中的含量达到一定量时能在钢的表面形成 氧化膜 。

43.钢加热时奥氏体的形成分为三个阶段,依次为 奥氏体晶核的形成及长大 ， 残余渗碳体 ， 奥氏体的均匀化 。

44.钢加热奥氏化后,先淬入水中,再淬入油中,该淬火工艺通常被称为 双介质 淬火。 45.钢淬火时所得马氏体的形态主要决定于其 成分 ,马氏体的硬度主要决定于其 碳的含量 ,马氏体量的多少主要决定于其 临界冷却速度 。

46.硬质合金是以 WC 和 TiC 作为强化相而以 钴、镍等金属 作粘结基体所形成的复合材料

47.钢的Ac3温度是指 冷却时，不同含碳量的奥氏体中结晶出铁素体的开始线 。

48.渗碳和氮化相比,前者的热处理变形比后者 大 ,后者的硬化层与基体的结合力比前者 高 。

49.工件渗碳后直接淬火相对于一次淬火的优点是 工艺简单、效率高、成本低、脱碳倾向小 ,缺点是 耐磨性较低、变形较大 。

50.碳素结构钢相对于合金结构钢而言,优点是 冶炼、加工简单，价格便宜 ，缺点 淬透性差、缺乏良好的机械性能 。

51.纯金属的晶格类型主要有 体心立方 晶格, 面心 晶格和 密排六方 晶格三种 52.金属结晶的必要条件是一定的 过冷度 。

53.金属的塑性变形是在 切 应力作用下,主要通过 滑移 来进行的 .金属中的位错密度越高,则其强度越 高 ,塑性越 差 。

55.纯铁的熔点为1538度,则其再结晶温度为 997 度,而其再结晶退火温度为 1097 度。

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56.冷加工和热加工是以金属的 再结晶温度 区分的

57.所谓“相”是指合金中的 晶体 结构和 化学成分 相同的组成部分 58.合金中的基本相分为 固溶体 和 金属化合物 两类

59.按照溶质原子在溶剂中位置的不同,固溶体分为 置换固溶体 和 间隙固溶体 。 60.固溶体按溶解度大水不同分为 有限固溶体 和 无限固溶体 。

61.金属化合物根据其形成条件及结构特点分为 正常价化合物 ， 电子化合物 及 间隙化合物 三类

62.钢中常见的化合物大多数属于 正常价 化合物,其共同的性能特点是熔点 较高 ,硬度 高 ,脆性 大 。

63.铁碳合金的基本相中,塑性最好的是 A ,强度最高的是 P ,硬度最高的是 Cm 。 .珠光体是指 F 和 Cm 所形成的两相组织,其形态一般是 粗片 状。 65.二次渗碳体只可能出现于碳含量大于 0.77 %的钢中,其形态是 网 状

66.灰口铸造铁和白口铸铁的组织相比较,灰口铸造铁中不应有 渗碳体 组织,而白口铸铁中没有 片状石墨 组织

67.将45钢加热至Ac1温度时,所得奥氏体的含碳量为 0.44 %,继续升高温度,奥氏体的含碳量会 增大 。

68.钢的奥氏体晶粒长大的倾向性与钢的 加热 方法有关

69.将45钢加热至Ac1温度长时间保温后其组织构成为F+A,其中F的含碳量为________%,A的含碳量为________%

70.亚共析钢的正火温度为 Ac3 以上,30—50度,而过共析钢的正火温度为 Accm 以上30—50度

71.钢淬火后马氏体组织粗细主要取决于奥氏体的 晶粒大小 。

72.工具钢一般都属于 优质 碳钢,其机加工前的预处理工艺为 退火 ,机加工后的最终热处理工艺为 淬火+低温回火 。

73.量具钢除要求高硬度外,还要求有高 耐磨 性和高 尺寸 稳定性。

74.常用不锈钢按其组织构成分为 马氏体 不锈钢, 铁素体 不锈钢, 奥氏体 不锈钢。 75.合金元素大多数都 促进 奥氏体的形成,故合金钢的淬火 优 于碳钢。 76.不锈钢的成份特点是碳含量 较低 和 铬 含量高 77.碳在铸铁中主要以 渗碳体 和 石墨 的形式存在

78.提高铸铁中 碳 元素和 硅 元素的含量,有利于其石墨化

79.正火与退火的主要差别是前者冷却速度__速度较快___，得到的组织强度和硬度也_ 稍高一些__。

五.简答题（共30分）建议每小题3-6分

1.说明下列符号各是什么指标？各代表什么意思？（每个1分，共6分） (1) σ e （2）σ s （3）ψ （4）α k (5)HRC (6)δ 答：（1）σ e：弹性模量；刚度指标（1分） （2）σs：屈服点（强度） ；强度指标 （1分）（3）ψ：断面收缩率； 塑性指标 （1分） （4）αk ：冲击韧度；韧性指标 （1分）（5）HRC：洛氏硬度；硬度指标 （1分）(6)δ断后伸长率（1分）

2.何谓共晶反应和共析反应?试比较这两种反应的异同点. （6分）

答：共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。（1分）

共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。（1分）

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共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定成分的相，都处于三相平衡状态。（2分）

不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。（2分）

3.何谓铁素体（F）,奥氏体（A），渗碳体（Fe3C），珠光体（P）,莱氏体（Ld）？它们的结构、组织形态、性能等各有何特点？（6分）（任抽两种）

答：铁素体（F）：铁素体是碳在α-Fe中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格。由于碳在α-Fe中的溶解度`很小，它的性能与纯铁相近。塑性、韧性好，强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或片状。

奥氏体（A）：奥氏体是碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体，面心立方晶格。因其晶格间隙尺寸较大，故碳在γ-Fe中的溶解度较大。有很好的塑性。

渗碳体（Fe3C）：铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。在莱氏体中为连续的基体，有时呈鱼骨状。

珠光体（P）：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。

莱氏体（Ld）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。在莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。（1分）

4.根据 Fe-Fe3C 相图，说明含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高。（4分）

答：钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高。

5．根据 Fe-Fe3C 相图，说明在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。（4分）

答：因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。 6．根据 Fe-Fe3C 相图，说明在 1100℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造。（4分）

答：在 1100℃时，含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。

7.根据 Fe-Fe3C 相图，说明绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）。(5分)

答：为了便于绑轧，要求有很好的塑性，因此应选用塑性很好的低碳钢丝（2分）；而起重机吊重物用钢丝绳除要求高的强度并要求有一定的韧性，60 、 65 、 70 、 75属于中、高碳钢，比低碳钢的强度高得多，高的弹性极限，且有一定的韧性，这样在吊重物时不会产生塑性变形和突然断裂而造成事故（3分）。

8.根据 Fe-Fe3C 相图，说明钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。

答：T8, T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。

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9.根据 Fe-Fe3C 相图，说明钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。

答：因为钢的含碳量范围在0.02%~2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。

10.下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。（6分）

答：手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。（2分）

普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q215、Q235。（2分）

车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、35、40、45、50。（2分）

11.金属晶粒大小对金属的性能有何影响?说明铸造时细化晶粒的方法及其原理. 答：金属晶粒越细，金属的强度越高，塑性和韧性也越好，反之力学性能越差。

12.铸造时细化晶粒的方法有：

（1）增加过冷度：当过冷度增大时，液态金属的结晶能力增强，形核率可大大增加，而长大速度增加较少，因而可使晶粒细化。

（2）变质处理：在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使金属结晶时形核率N增加，因而可使晶粒细化。

（3）振动处理：在金属结晶时，对液态金属附加机械振动、超声波振动或电磁振动等措施使已生长的晶粒因破碎而细化，同时破碎的晶粒尖端也起净核作用，增加了形核率，使晶粒细化。

13.珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体；

答：珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。

索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。 屈氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。 贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。 14.奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；

答：奥氏体: 碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体.

过冷奥氏体: 处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。 残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体。

15.退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效处理（尺寸稳定处理）；

答：退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。

正火：将工件加热到Ac3或Accm以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。 淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体的一种操作。

回火：将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。

冷处理：把冷到室温的淬火钢继续放到深冷剂中冷却，以减少残余奥氏体的操作。 时效处理：为使二次淬火层的组织稳定，在110~150℃经过6~36小时的人工时效处理，以使组织稳定。

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16.淬火临界冷却速度（Vk），淬透性,淬硬性；

答：淬火临界冷却速度（Vk）：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。 淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。 淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。

17.试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。

答：首先连续冷却转变曲线与等温转变曲线临界冷却速度不同。其次连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下侧，且没有C曲线的下部分，即共析钢在连续冷却转变时，得不到贝氏体组织。这是因为共析钢贝氏体转变的孕育期很长，当过冷奥氏体连续冷却通过贝氏体转变区内尚未发生转变时就已过冷到Ms点而发生马氏体转变，所以不出现贝氏体转变。

18.析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是？（3分）

答：析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是： P B M。（3分）

19.常见的热处理方法有哪些？（6分）

答：退火、正火、淬火、回火、表面热处理如感应淬火、化学热处理如渗碳，渗氮等。

20.某过共析钢工件因终锻温度过高,其组织中出现了网状渗碳体,对工件的机性有何影响?采用何种工艺可将之削除. （6分）

答：某过共析钢工件因终锻温度过高,其组织中出现了网状渗碳体,将使工件的强度下降，力学性能变坏。可以采用正火的热处理方法来消除。

21.正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火及退火？（6分）

答：与退火的区别是①加热温度不同，对于过共析钢退火加热温度在Ac1以上30～50℃而正火加热温度在Accm以上30～50℃。②冷速快，组织细，强度和硬度有所提高。当钢件尺寸较小时，正火后组织：S，而退火后组织：P。选择：

（1）从切削加工性上考虑：切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及对刀具的磨损等。 一般金属的硬度在HB170～230范围内，切削性能较好。高于它过硬，难以加工，且刀具磨损快；过低则切屑不易断，造成刀具发热和磨损，加工后的零件表面粗糙度很大。对于低、中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适，高碳结构钢和工具钢则以退火为宜。至于合金钢，由于合金元素的加入，使钢的硬度有所提高，故中碳以上的合金钢一般都采用退火以改善切削性。

（2）从使用性能上考虑

如工件性能要求不太高，随后不再进行淬火和回火，那么往往用正火来提高其机械性能，但若零件的形状比较复杂，正火的冷却速度有形成裂纹的危险，应采用退火。

（3）从经济上考虑

正火比退火的生产周期短，耗能少，且操作简便，故在可能的条件下，应优先考虑以正火代替退火。

22.指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织：

（1）20钢齿轮 （2）45钢小轴 （3）T12钢锉刀

答：（1）目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，提高硬度，改善切削加工性。组织：晶粒均匀

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细小的大量铁素体和少量索氏体。（2）目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力。组织：晶粒均匀细小的铁素体和索氏体。 （3）目的：细化晶粒，均匀组织，消除网状Fe3CⅡ，为球化退火做组织准备，消除内应力。组织：索氏体和球状渗碳体。

23.确定下列工件的退火工艺,并说明其原因：(1)冷轧15钢钢板要求降低硬度.(2)正火态的T12钢钢坯要求改善其切削加工性.(3)锻造过热的60钢锻坯要求细化晶粒. （6分） 答：（1）完全退火； （2）球化退火； （3）等温退火。

24.一批45钢小轴试样（尺寸Φ15*10mm），因其组织、晶粒大小不均匀，需采用退火处理。拟采用以下几种退火工艺；

（1）缓慢加热至700℃，保温足够时间，随炉冷却至室温； （2）缓慢加热至840℃，保温足够时间，随炉冷却至室温； （3）缓慢加热至1100℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；

问上述三种工艺各得到何种组织？若要得到大小均匀的细小晶粒，选何种工艺最合适？

答：（1）因其未达到退火温度，加热时没有经过完全奥氏体化，故冷却后依然得到组织、晶粒大小不均匀的铁素体和珠光体。

（2）因其在退火温度范围内，加热时全部转化为晶粒细小的奥氏体，故冷却后得到组织、晶粒均匀细小的铁素体和珠光体。

（3）因其加热温度过高，加热时奥氏体晶粒剧烈长大，故冷却后得到晶粒粗大的铁素体和珠光体。 要得到大小均匀的细小晶粒，选第二种工艺最合适。

25.确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织（4-6分，任意抽一个） 1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；

答：再结晶退火。目的：使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加工硬化现象，降低了

硬度，消除内应力。细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度以消除加工硬化现象。组织：等轴晶的大量铁素体和少量珠光体。 2）ZG35的铸造齿轮

答：完全退火。经铸造后的齿轮存在晶粒粗大并不均匀现象，且存在残余内应力。因此退

火目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。组织：晶粒均匀细小的铁素体和珠光体。 3）锻造过热后的60钢锻坯；

答：完全退火。由于锻造过热后组织晶粒剧烈粗化并分布不均匀，且存在残余内应力。因

此退火目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。组织：晶粒均匀细小的少量铁素体和大量珠光体。 4）具有片状渗碳体的T12钢坯；

答：球化退火。由于T12钢坯里的渗碳体呈片状，因此不仅硬度高，难以切削加工，而且增大钢的脆性，容易产生淬火变形及开裂。通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体，以降低硬度，均匀组织、改善切削加工性。组织：粒状珠光体和球状渗碳体。

26.某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织和性能会发生什么变化,因该工件切削加工困难,应采用什么热处理工艺来改善之。（6分）

答：某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织中出现了网状渗碳体,将使工件的强度下降，力学性能变坏。可以采用正火的热处理方法来消除。

27.钢的淬透性与钢的淬硬性是否同一概念？为什么？（6分）

答：钢的淬透性与钢的淬硬性是两个完全不同的概念，两者没有必然的联系，（1分）钢的

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淬透性是指钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力，即获得马氏体多少的能力，（1分）主要取决于过冷奥氏体的稳定性，凡增加过冷奥氏体的稳定性的因素均提高钢的淬透性。1）合金成分因素：除元素Co以外，几乎所有合金元素溶入奥氏体后，都会增加奥氏体的稳定性，即C曲线向右移动，临界冷速减小，使钢在淬火时可以用较小的冷却方式冷却，从而得到更多的马氏体组织，淬透性提高；2）加热时的奥氏体化程度：加热温度越高、保温时间越长，则奥氏体的稳定性增加，淬透性提高。3）含碳量：共析成分比非共析成分碳钢的奥氏体的稳定性高，淬透性提高。（3分）

而钢的淬硬性是指钢在淬火后获得马氏体的最高硬度，仅取决于马氏体的含碳量，含碳量越高则淬硬性越高。（1分）

28.试说明淬火钢中出现残余奥氏体的原因是什么,对其性能有何影响,采用什么工艺能将之消除。（6分）

答：淬火钢中出现残余奥氏体的原因是：马氏体转变是在一定温度范围内（Ms-Mf），连续冷却的任何停顿和减慢，都增大奥氏体的稳定性和残余奥氏体的量；另外马氏体形成时体积膨胀，对未转变的奥氏体构成大的压应力，也使马氏体转变不能进行到底，而总要保留一部分不能转变的（残余）奥氏体。

残余奥氏体存在马氏体之间可改善钢的韧性。 采用回火工艺能将之消除。

29.试说明为什么亚共析钢必须进行完全淬火,而过共析钢则只能进行不完全淬火（6分）。

答：亚共析钢必须在Ac3+30-50℃加热，进行完全淬火，并使淬火组织中保留一定数量的细小弥散碳化物颗粒，以提高其耐磨性。而过共析钢加热到Ac1+30-50℃进行不完全淬火，其原因在于：若碳化物完全熔入奥氏体中，马氏体中将出现过多的残余奥氏体，从而会造成多方面的害处，例如：碳含量过高，淬火后全部形成片状马氏体，脆性增加，且奥氏体增加，硬度下降;组织中会失去硬而耐磨的碳化物颗粒，令耐磨性降低等;而且淬火后会得到粗针状马氏体，显微裂纹增多，令钢的脆性增大;同时会令淬火应力增大，加大工件变形开裂倾向。

30.高碳高合金钢工件淬火时极易开裂,采取什么措施可有效防止其开裂? （6分） 答：（1）合理设计零件结构；

（2）淬火前进行退火或正火，以细化晶粒并使组织均匀化，减少淬火产生的内应力； （3）淬火加热时严格控制加热温度，防止过热使奥氏体晶粒粗化，同时也可减少淬火时的热应力；

（4）采用适当的冷却方法；

（5）淬火后及时回火，以消除应力，提高工件的韧性。

31.回火的目的是什么，常用的回火操作有哪几种？（6分）

答：回火的目的：1 获得工件所需的组织。2 稳定尺寸。3消除淬火内应力。回火的种类：低温回火；中温回火；高温回火

16.T12钢工件经正常淬火后其表面硬度比60钢低的原因是什么？如何进一步提高其硬度？

答：原因是：淬火加热温度过低、保温时间不足、冷却速度过低、工件表面脱碳或预先热处理不当等。

进一步提高其硬度的方法是将工件退火或正火后重新进行淬火。

32.选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，并且钢材具有足够的淬透性）：（5分，任意抽取一个）

（1）某机床变速箱齿轮（模数m=4），要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45钢；

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（2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（HRC 50-55），材料选用45

钢；

（3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的

硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA。

2、答：（1）下料→锻造→正火→粗加工→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品（5分）

（2）下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品（5分） （3）下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→氮化→研磨→成品（5分）

33.低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何根据含碳量划分的？分别举例说明他们的用途？

答：低碳钢：含碳量0.0218 %中碳钢：含碳量为0.25% %≤wc≤0.6%的钢 ；30、35、40、45、50钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件；

高碳钢：含碳量大于0.6%的钢 ；60、65钢热处理（淬火+高温回火）后具有高的弹性极限，常用作弹簧。T7、T8、用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。T9、T10、T11、用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条。T12、T13、钢具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等。

34.常见的合金结构钢有哪些?写出其牌号,说明其一般使用时的热处理状态(即最终热处理)和用途。

答：常见的合金结构钢有：

（1）低合金高强度结构钢：其中Q345是最常用的低合金高强度结构钢，一般不进行热处理，广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件。

（2）合金渗碳钢：20CrMnTi是最常用的合金渗碳钢，一般是渗碳后淬火、低温回火，用来工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件下的渗碳零件。

（3）合金调质钢：40Cr是最常用的合金调质钢，其热处理工艺是调质，用来制造一些受力复杂的重要零件，如机床的主轴等。

（4）合金弹簧钢：常用的合金弹簧钢的牌号有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA，热成形弹簧钢进行淬火、中温回火，冷成形弹簧钢只需进行依次去应力退火，合金弹簧钢主要用语制造各种弹性元件，如制作汽车的减震板弹簧等。

（5）滚动轴承钢：目前应用最多的有：GCr15 主要用于中小型滚动轴承；GCr15SiMn主要用于较大的滚动轴承，滚动轴承钢的热处理包括预备热处理（球化退火）和最终热处理（淬火+低温回火）。

35.比较20钢和T10钢的退火,正火,淬火组织的异同.

答：退火：20钢：奥氏体 T10钢：珠光体 正火：20钢：奥氏体 T10钢：珠光体 淬火：20钢：马氏体 T10钢：马氏体

36-37.现有下列零件及可供选择的材料,给各零件选择合适的材料,并选择合适的最终热处理方法(或使用状态).零件名称:自行车架,连杆螺栓,车厢板簧,滑动轴承,变速齿轮,机床床身,柴油机曲轴. （每三组为1题）

可选材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2,T12A,40Cr,HT200,16Mn,20CrMnTi.

答：自行车架：16Mn 焊接

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连杆螺栓：40Cr 最终热处理方法：调质；

车厢板簧：60Si2Mn 最终热处理方法：淬火+中温回火； 滑动轴承：ZQSn6-6-3 使用状态：铸造；

变速齿轮：20CrMnTi 最终热处理方法：渗碳后淬火、低温回火； 机床床身：HT200 最终热处理方法：去应力退火； 柴油机曲轴：QT600-2 最终热处理方法：等温淬火。

38-42．选择适宜材料，并写出常用的热处理方法和最终组织（6分）（每两组为1题）

名称 机床床身 汽车后桥齿轮 候选材料 T10A, KTZ450-06, HT200 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 选用材料 HT200 20CrMnTi 热处理方法 时效 渗碳＋淬火＋低温回火 最终组织 P＋F＋G片 表面Cm＋M＋A’ 心部 F＋M Cm＋M＋A’ Cm＋M＋A’ T回 Cm＋M＋A’ F＋P a+SnSb A S回＋G球 滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火＋淬火＋低温回火 锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火＋淬火＋低温回火 汽车板簧 钻头 桥梁 滑动轴承 耐酸容器 发动机曲轴 45, 60Si2Mn, T10 W18Cr4V，65Mn, 20 1Cr13, 16Mn, Q195 H70, ZSnSb11Cu6, T8 60Si2Mn W18Cr4V 16Mn, ZSnSb11Cu6 淬火＋中温回火 淬火＋低温回火 不热处理 不热处理 固溶处理 等温淬火＋高温回火 Q235, 1Cr18Ni9Ti, ZGMn13 1Cr18Ni9Ti QT600-3, 45, ZL101 QT600-3 43.为什么比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等都必须用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优缺点？

答： 碳钢制成的零件尺寸不能太大，否则淬不透，出现内外性能不均，对于一些大型的机械零件，（要求内外性能均匀），就不能采用碳钢制作，比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等都必须用合金钢制造。

(1) 如上所述合金钢的淬透性高 (2)合金钢回火抗力高

碳钢淬火后，只有经低温回火才能保持高硬度，若其回火温度超过200℃，其硬度就显著下降。即回火抗力差，不能在较高的温度下保持高硬度，因此对于要求耐磨，切削速度较高，刃部受热超过200℃的刀具就不能采用碳钢制作而采用合金钢来制作。

(3)合金钢能满足一些特殊性能的要求

如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性（低温下高韧性）。

44零件失效的三种基本类型？

答：过量变形失效；断裂失效；表面损伤失效 45.材料选择的三原则是？（3-6分）

答：材料选择的三原则是： 使用性原则，工艺性原则， 经济性原则。

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46.有一碳钢制支架刚度不足，有人要用热处理方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件载面形状解决。哪种方法合理？为什么？

答：改变零件载面形状的方法合理（2分）。用热处理方法和另选合金钢都不合理，因为零件的刚度取决于二个方面：一是材料的弹性模量，另一个是零件的载面形状，而材料的弹性模量是相对稳定的力学性能指标外（即这一指标对材料的组织状态不敏感），用热处理方法无法改变，对于同一合金系当成分改变时，材料的弹性模量也不变化。（4分）

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六.综合分析题（建议每小题2-3，共20分）

1. 在下图中数字所标的区域内填上相应的组织组成物。（每空1分，共10分）

℃ （5） （1） （2） （3） （4） (6) (7) (8) (9) (10) Fe 0 0.0218 0.77 2.11 C% 4.3 6.69 Fe3C

答：1：F+A 2：A+Fe3CⅡ 3：A+Fe3CⅡ+Ld 4：Fe3CⅠ+Ld 5：A 6：F+ Fe3CⅡ 7：F+P 8：P+Fe3CⅡ 9：P+Fe3CⅡ+Ld’ 10：Fe3CⅠ+ Ld’

2．在Fe-Fe3C相图上：(1)写出①-⑥区的组织组成物，标明A，E，C，S，P，K各点的含碳量。 （２）说明含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。（10分）

答：

①区：___F+P_____ ②区：_____P___③区： P+Fe3CⅡ__ ④区：P+ Fe3CⅡ+Ld` ⑤区：_ Ld`____⑥区：_Fe3CⅠ+Ld` A点：______0_____ E点：___2.14%___ C点：___4.3%__

S点：_____0.７７%___ P点：___0.02１８%__ K点：__6.69%_

（２）含碳量1.0%的钢中含有硬度高的渗碳体，而含碳量为0.5%的含有较硬度较低的铁素体，故含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。（4分）

。

3．将共析钢件加热到770℃，保温足够时间，按图所示V1、V2、V3、V4 、Vk的冷却速度冷至室温，各获得什么组织？（5-10

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分）

答：V1、P,V2、S,V3、T+M+A’,V4 、M+A’,Vk、 M+A’

4．将共析钢件加热到770℃，保温足够时间，试问按图所示①、②、③、④、⑤ 的冷却速度冷至室温，各获得什么组织？（5-10分）

答：①、P ②、T③、B④、T+M+A’⑤ M+A’

5.说明45钢试样（Φ10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700℃，760℃，840℃，1100℃。（4-10分）

答：700：因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。 760：它的加热温度在Ac1_Ac3之间，因此组织为铁素体，马氏体和少量残余奥氏体。

840：它的加热温度在Ac3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。 1100：因为它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体

6.选择下列工件的淬火及回火温度，并说明其回火后获得的组织，选择回火后大致的硬度。 （1）45钢小轴（要求综合机械性能）（2）60钢弹簧（3）T12钢锉刀

Ａ 工件的淬火温度为780℃左右，回火温度为150℃～250℃；Ｂ 工件的淬火温度为850℃左右，回火温度为500℃～650℃左右；Ｃ 工件的淬火温度为850℃左右，回火温度为350℃～500℃左右 Ａ大致的硬度25～35HRC Ｂ大致的硬度60HRC Ｃ大致的硬度40～48HRC 答：（1）45钢小轴（要求综合机械性能），B工件的淬火温度为850℃左右，回火温度为500℃～650℃

左右，其回火后获得的组织为回火索氏体 ，A大致的硬度25～35HRC。（3分）

（2）60钢弹簧，工件的淬火温度为850℃左右，回火温度为350℃～500℃左右，其回火后获得的

组织为回火屈氏体 ，C大致的硬度40～48HRC。（3分）

（3）T12钢锉刀，A工件的淬火温度为780℃左右，回火温度为150℃～250℃，其回火后获得的组织为回火马氏体 ，B大致的硬度60HRC。（4分）

7.某40MnB钢主轴,要求整体有足够的韧性,表面要求有较高的硬度和耐磨性,采用何种热处理工艺可满足要求?简述理由. 答：采用正火、调质（预备热处理），以及淬火+低温回火（最终热处理）。

（1）正火：主要为了消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性，同时也均匀组织，细化晶粒，为以后的热处理做组织准备。

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（2）调质：主要使主轴具有高的综合力学性能。

（3）淬火+低温回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足够的韧性，其中低温回火的作用是消除淬火应力及减少脆性。

8.有一传动轴(最大直径φ20mm)受中等交变拉压载荷作用要求沿截面性能均匀一致,(1)选择合适的材

料,(2)编制简明工艺路线,(3)说明各热处理工艺的主要作用(4)指出最终组织. 可供选择材料:16Mn,20CrMnTi,45,40Cr,40CrNiMo,T12,”6”,”5” 答：（1）选用20CrMnTi

（2）简明工艺路线：备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火、低温回火→机械加工。 （3）热处理工艺的主要作用如下：

正火：主要为了消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性，同时也均匀组织，细化晶

粒，为以后的热处理做组织准备。（组织：S+α(少量)）

渗碳：为了保证传动轴表层的含碳量及渗碳层深度的要求。

淬火+低温回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足够的韧性，其中低温回火的作用是

消除淬火应力及减少脆性。

（4）表层组织为高碳M回+K(颗粒状)+A’(少量)，心部：

9.用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。

答：加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机械粗、半加工→渗碳+淬火+低温回火→喷丸→磨齿（4分）

正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），并使组织细化，均匀；（1-2分） 渗碳后表面含碳量提高，保证淬火后得到高的硬度，提高耐磨性和接触疲劳强度；（1-2分） 喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化，提高抗疲劳能力。（1-2分）

10.某机床主轴选用45钢锻造毛坯,要求有良好的综合机械性能且轴径部分要耐磨(HRC 50-55),试为其编写简明的工艺路线，并说明各热处理工序的作用。

答：主轴的工艺路线：下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精、精加工→表面淬火、低温回火→精加工。

正火处理是为了得到合适的硬度，以便机械加工，同时为调质处理做好组织准备。 调质处理是为了使主轴得到高的综合机械性能和疲劳强度，为了更好地发挥调质效果，将它安排在粗加工后进行。

表面淬火是为了使轴径部分得到所需硬度，以保证装配精度和不易磨损。

11．车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为： 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 （1分）

(2)正火的目的和大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷（2分）(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（2分） (4)表面淬火目的 提高轴颈表面硬度（2分）

(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。（3分）

12．选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，并且钢材具有足够的淬透性）：（5分，任意抽取一个）

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（1）某机床变速箱齿轮（模数m=4），要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45钢； （2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（HRC 50-55），材料选用45

钢；

（3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的

硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA。 答：（1）下料→锻造→正火→粗加工→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品（5分） （2）下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品（5分） （3）下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→氮化→研磨→成品（5分）

13.拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为：锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工

（1） 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用； （2） 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度； （3） 制定最终热处理工艺规定（温度、冷却介质）

答：（1）工艺路线为：锻造—退火—机加工—淬火后低温回火—磨加工。退火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力。

（2）终热处理后的显微组织为回火马氏体 ，大致的硬度60HRC。

（3）T10车刀的淬火温度为780℃左右，冷却介质为水；回火温度为150℃～250℃。

14.某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有良好的韧性（Ak>40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。试说明：

（1）原45钢各热处理工序的作用；

（2）改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？

（3）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？

答：（1）正火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；调质处理可获得高的综合机械性能和疲劳强度；局部表面淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。

（2）不能。改用15钢后按原热处理工序会造成心部较软，表面硬，会造成表面脱落。 （3）渗碳。

15.用9SiCr钢制成圆板牙，其工艺路线为：锻造→球化退火→机械加工→淬火→低温回火→磨平面→开槽开口。试分析：①球化退火、淬火及回火的目的；②球化退火、淬火及回火的大致工艺。（10分）

答：球化退火是为了消除锻造应力，获得球状珠光体和碳化物，降低硬度以利于切削加工并为淬火做好组织准备，减少淬火时的变形与开裂（3分）；淬火及回火是为了获得回火马氏体，保证热处理后具有高硬度、高耐磨性。球化退火工艺：加热温度790—810℃，等温温度700—720℃；淬火工艺：加热温度850—870℃(油淬)；回火工艺；160—180℃。（4分）

16.用40Cr钢制造模数为3的齿轮，其加工工艺路线为：下料（棒料）→锻造毛坯→热处理1→粗加工齿形→热处理2→精加工齿形→热处理3→磨削。请说明各热处理工艺的名称、目的、加热温度范围及冷却方式，并说明各热处理工序在加工工艺路线中位置安排的理由。（10-12分）

答：热处理1：安排在锻造之后，粗加工之前，应是预备热处理，其目的是消除前道工序（锻造）的缺陷，均匀化和细化组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能。达到此目的可采用完全退火或正火，由于所用材料为40Cr中碳合金钢，根据含碳量可以确定为正火。加热温度为Ac3 +30 ～50 ℃, 保温后空冷。（2-4分）

热处理2：齿轮工作时承受冲击，要求轮齿根部有高的综合力学性能，热处理2应为调质处理，因为钢的淬透性有限，调质处理组织的深度是一定的，为了避免把宝贵的调质处理组织层切除，调质处理应放在粗加工之后进行，后续精加工是为了修正调质处理引起的变形。淬火加热温度为Ac3 +30 ～50 ℃（约850℃），保温后油冷（40Cr为合金钢），淬火后进行高温（约500℃）回火。（4分）

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热处理3：齿轮工作时轮齿表面承受磨擦和挤压，轮齿表面要求有高的硬度，热处理3应为表面淬火，并随后进行低温回火（由于所用材料为中碳钢，不应采用渗碳处理）。热处理3后工件表面硬度很高，难于切削加工，所以应安排在精加工之后进行，最后的尺寸精度由磨削来完成。表面淬火可采用感应加热淬火，淬火加热温度为Ac3以上80 ～150 ℃，实际由通电加热时间控制。加热后水溶液喷射淬火，回火温度为180 ～200 ℃。生产中也可以采用自回火，即在工件淬火冷却到200 ℃左右时停止喷水，利用工件内部的余热来达到回火的目的。（4分）

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