工程材料及热处理

由天下分享时间：2025/1/27 5:27:14 加入收藏我要投稿点赞

一、填空题

1、金属材料的工艺性能包括液态成形工艺性、焊接性能、热处理工艺性和可加工性等。

2、常用的塑性判据有断后伸长率、断面收缩率；强度判据有抗拉强度、屈服强度、抗压强度。

18、常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格，α-Fe是体心立方晶格，γ-Fe是面心立方晶格。\\

3、共析钢过冷奥氏体等温转变其中高温转变的产物为珠光体、索氏体、托氏体，中温转变的产物为上贝氏体、下贝氏体。

4、铁碳合金的五种组织是珠光体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。

5、亚共析钢、共析钢、过共析钢室温平衡组织分别为珠光体、珠光体和珠光体、珠光体和二次渗碳体。

6、按碳的存在形式，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。 7、选择材料应从使用性原则、工艺性原则和经济性原则等方面考虑。 8、材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能等。 9、影响铸铁石墨的因素是化学成分和冷却速度。

10、冷变形后的金属再进行加热将发生再结晶、晶粒长大现象。 11、按室温组织，钢可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢。

12、淬火加热温度，亚共析钢应在 Ac3+(30-50)°C，过共析钢应在 Ac1+(30-50)°C。

13、钢中的常有元素有锰、硅、硫、磷等，其中硫产生热脆，磷产生冷脆。 14、按石墨的存在形式分别铸铁有白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。 15、铜合金有黄铜、青铜和白铜。

16、灰口铸铁的热处理主要有消除内应力退火、消除部分白口的软化退火和表面淬火。

17、化学热处理的三个基本过程是分解、吸收和扩散。四、判断题

1、洛氏硬度值是据压头压入被测材料的深度来确定。( 对 )

2、钢的铸造性比铁的铸造性好，故常用来铸造形状复杂的工件。( 错 ) 铁的焊接性能比钢差

3、金属发生同素异构转变时，要吸收或放出热量，转变是在恒温下进行的。( 错 )

4、置换固溶体只能是有限固溶体（和无限固溶体）。( 错 ) 5、珠光体的含碳量为4.3%。( 错 )

6、淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。( 错 )

7、通过热处理可以改变灰铸铁的基本组织，故可显著提高其力学性能。(错 ) 8、GCr15钢是滚动轴承钢，但又可制造量具、刀具和冷冲模具等。( 对 )

9、去应力退火温度，一般在A1点以下，故退火过程中不发生组织转变。(错 ) 10、铰孔是在钻孔、扩孔的基础上的精加工，故能提高孔的尺寸精度和位置精度。( 对 )

11、布氏硬度试验，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。(错 )

12、材料的延伸率，断面收缩率数值越大，表明其塑性越好。(对 ) 14、在任何情况下铁及其合金体都是。体心立方晶格( 错 ) 15、间隙固溶体的溶质原子的直径小于溶剂原子的直径。( 对 ) 16、铸钢可以用于制造形状复杂而力学性能要求又比较高的零件。( 对 ) 17、 T12钢可选作渗碳零件用钢。(对 )

18、可锻铸铁比灰铸铁的塑性好，因此可以进行锻压加工（切削）。( 错 )

19、钢的红硬性是指钢的高温下保持高硬度和高耐磨性的能力。( 对 ) 一. 名词解释

疲劳极限、晶胞、淬透性、共晶转变、加工硬化、马氏体、屈服点、晶格、淬硬性、共析转变、固溶强化、珠光体、零件失效、调质处理

答：疲劳极限：材料在N次对称循环疲劳载荷作用下不致引起断裂的最大应力。

晶胞：能够完全反映晶格特征的、最小几何单元。

淬透性：在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特征。

共晶转变：具有一定成分的液态合金，在一定温度时会同时结晶出两种成分不同的固相的转变。

加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。

马氏体：碳在α-Fe中的饱和固溶体。

屈服点：试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。

晶格：晶格是人为地将原子假想为一个几何结点，形成的空间格子（是

实际晶体对应的空间点阵）。

淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到最高硬度的能力。

共析转变：从一个固相中同时析出成分和晶体结构完全不同的两种新固

相的转变过程》

固溶强化：晶格畸变使晶格变形的抗力增大，材料的强度、硬度提高显

著的同时，还使其保持较好的塑性和韧性的现象。装订线内不要答题

珠光体：铁素体与渗碳体的两相机械混合物，是共析转变的产物。

零件失效：当材料的使用性能不能满足零件工作条件的要求时，零件就以某种形式失去其应有的效能。

调质处理：钢件淬火及高温回火复合热处理。

二. 指出材料名称并说明牌号中数字及字母的含义

Q235 、H68、9SiCr、HT200、20CrMnTi、ZGMn13、W18Cr4V、45、QBe2、5CrNiMo、YT5、60Si2Mn、KTH300-06 、GCr15、T10A

答：Q235 ：普通碳素结构钢，“Q”是“屈”字汉语拼音字首，235表示屈服强度大于235MPa。

H68：普通黄铜，“H”是“黄”的汉语拼音字首，68表示铜的含量为68%。 9SiCr：合金工具钢，9表示平均碳的质量分数为0.9%，Si、Cr的质量分数小于1.5%。

HT200：灰铸铁，“HT”为“灰铁”的汉语拼音字首，200表示最低抗拉强度为200MPa。

20CrMnTi：平圴含碳量0,2%，含铬、锰、钛各1%的优质高强度低合金结

构钢

ZGMn13：高猛铸钢，ZG 代表铸钢（汉语拼音首个字母），Mn13 表示锰含量在13%左右。

W18Cr4V：合金工具钢，W18表示钨质量分数为18%，Cr4表示铬质量分数为0.4，V表示钒含量小于1.5%。

45：平均碳的质量分数为0.45%的优质碳素结构钢。

QBe2：青铜，Q代表“青”汉语拼音字首，Be2代表钡的含量为2%。

5CrNiMo：平均碳的质量分数为0.5%，铬、镍、钼的质量分数均小于1.5%的热作磨具钢。

YT5：Ti的质量分数为0.5的钨钴钛类硬质合金。

60Si2Mn：平均碳的质量分数为0.6%，硅的质量分数为0.2%，锰的质量分数小于1.5T 合金结构钢。

KTH300-06 ：可锻铸铁，KT是可铁的汉语拼音字首，H代表“黑心”，300表示最低抗拉强度Rm>=300MPa，06表示伸长率A>=6%。 GCr15：铬的质量分数为1.5%，碳的质量分数为0.9%的滚动轴承钢。

T10A：高级优质碳素工具钢，T表示碳的汉语拼音字首，10表示碳的质量分数为1%，A代表高级优质钢。五. 问答题

1.何谓回火？淬火后的钢为什么必须回火处理？

回火是钢件淬硬后，在加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，待组织转变，然后冷却到室温的热处理工艺。回火处理的目的是降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，是组织趋于稳定并获得所需要的性能。 2.简述常存元素对钢的性能的影响。

锰和硅：是钢中的有益元素，对钢有一定固溶强化作用。锰具有一定的脱氧和脱硫能力，可减少硫的有害影响，改善钢材的加工性能；锰还能增加珠光体的相对含量，并使它细化，利于钢的强度的提高。

硫和磷：是钢中的有害元素，硫使钢热脆，磷使钢冷脆。但磷有固溶强化作用，也可提高钢材的强度和抗锈性。 3.试述洛氏硬度试验法优缺点。

操作迅速简便，压痕小，对工件表面损伤小；易受金属表面不平或材料内部组织部均匀的影响，测量结果不准确。

4.何谓同素异构转变？写出纯铁的同素异构转变关系式。

金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象。

5.试述含碳量对钢的组织与性能的影响。

当钢中碳的质量分数小于0.9%时，随着钢中碳的质量分数的增加，钢的强度和硬度不断上升，而塑性与韧性不断下降。当钢中碳的质量分数大于0.9%时，由于网状渗碳体的存在，不仅钢的塑性与韧性进一步下降，而且强度也明显下降。亚共析钢随碳含量的增加，铁素体减少，珠光体减增加；亚共析钢随含碳量增加，渗碳体增加，珠光体减少。

6.简述合金元素在钢中的作用。

1、增加固溶强化钢的力学性能。2、增加钢的淬透性，提高钢的力学性3、提高钢的抗腐蚀性能4、提高钢的高温性能

7. 何谓钢的回火？淬火后的钢为什么必须经回火处理？。

8.何谓钢的热处理？钢为什么可以通过热处理改变组织改变性能？

将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。Because热处理通过改变钢的内部组织,从而改善钢的性能。

9.试述灰口铸铁的性能特点。

硬度较低，塑性和韧性较差，并且脆性大但工艺性能好。

10.常用的回火方法有哪几种？指出各种回火后的组织、性能与应用。

低温回火：低温回火所得组织为回火马氏体，淬火钢在保持高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。主要应用于各种高碳的切削刀具、量具、冷冲磨具、滚动轴承以及渗碳件。 11.何谓金属的疲劳？疲劳断裂的原因有哪些？

金属疲劳是指一种在循环应力或循环应变作用下，金属材料发生破坏的现象。原因：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹杂物、表面状态及残余应力。 12.试述晶粒大小对力学性能的影响，生产中细化晶粒的方法有哪些？

晶粒越细小，晶界越多，金属的强度越高，同时塑性韧性也越好。方法：增大过冷度、变质处理、振动。

六. 绘出简化的Fe-Fe3C相图钢部分填上区域组织，并回答