钢热处理习题与思考题参考答案.pdf
钢的热处理习题及思考题参考答案（一）填空题1板条状马氏体具有高的 强度、硬度 及一定的 塑性 及 韧性。2淬火钢低温回火后的组织是 M回（+碳化物），其目的是使钢具有高的 强度 和 硬度；中温回火后的组织是 T回，一般用于高 e的结构件；高温回火后的组织是 S回，用于要求足够高的 强度、硬度 及高的 塑性、韧性的零件。3马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体 和 片状马氏体 两种。4珠光体按层片间距的大小又可分为 珠光体、索氏体 和托氏体。5钢的淬透性越高，则临界冷却却速度越低；其 C 曲线的位置越 右移。6钢球化退火的主要目的是 降低硬度，改善切削性能和为淬火做组织准备；它主要适用于过共析（高碳钢）钢。7淬火钢进行回火的目的是 消除内应力，稳定尺寸；改善塑性及韧性；使强度、硬度及塑性和韧性合理配合。8T8钢低温回火温度一般不超过 250，回火组织为 M回+碳化物，其硬度大致不低于 58。（二）判断题1随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减小，板条状马氏增多。（）（）3高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。（）4低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺。（）（）6经加工硬化了的金属材料，为了基本恢复材料的原有性能，常进行再结晶退火处理。（）（三）选择题1钢经调质处理后所获得的组织的是 B。A淬火马氏体 B回火索氏体 C回火屈氏体 D索氏体2若钢中加入合金元素能使 C 曲线右移，则将使淬透性 A。A提高 B降低 C不改变 D对小试样提高，对大试样则降代3为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度是 A。A（3050）B（3050）C1+（3050）D1-（3050）4钢丝在冷拉过程中必须经 B退火。A扩散退火 B去应力退火 C再结晶退火 D重结晶退火5工件焊接后应进行 B。A重结晶退火 B去应力退火 C再结晶退火 D扩散退火2马氏体是碳在中所形成的过饱和间隙固溶体。当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。5淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧。6某钢的淬透性为 J，其含义是 C。A15钢的硬度为40 B40钢的硬度为15C该钢离试样末端15处硬度为40 D该钢离试样末端40处硬度为15（四）指出下列钢件的热处理工艺，说明获得的组织和大致的硬度：45钢的小轴（要求综合机械性能好）；答：调质处理（淬火+高温回火）；回火索氏体；2535。60钢簧；答：淬火+中温回火；回火托氏体；3545。第 1 页 T12钢锉刀。答：淬火+低温回火；回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体；5862。（五）车床主轴要求轴颈部位的硬度为5052，其余地方为2530，其加工路线为：锻造正火机械加工调质轴颈表面淬火低温回火磨加工。请指出：从20、45、60、T10钢中，选择制造主轴的钢材：正火、调质、表面淬火、低温回火的目的；轴颈表面处的组织和其余地方的组织。答：45钢；正火改善切削性能；调质获得较好的综合机械性能；表面淬火使表面获得马氏体，提高表面的耐磨性能；低温回火消除残余应力，稳定尺寸，改善塑性及韧性。轴颈表面处的组织为回火马氏体；其余地方的组织为回火索氏体。（六）现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好韧性，应采用如下哪种材料及工艺，为什么？T10钢经淬火+低温回火；45钢经调质地处理；用低碳合金结构钢20经渗碳+淬火+低温回火。答：T10钢经淬火+低温回火的组织为回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体，硬度为5862，表面具有高的硬度、耐磨性，但心部韧性差，因此，不合适。45钢经调质处理后的组织为回火索氏体，硬度为2535，综合机械性能较好，但表面不耐磨，因此，不合适。用低碳合金结构钢20经渗碳+淬火+低温回火后，表面组织为回火马氏体+合金碳化+少量残余奥氏体，硬度为6067，表面具有高的硬度、耐磨性，且心部组织为回火马氏体+少量铁素体，硬度为5055，具有较高的强度和一定的韧性，因此，合适。第一次测练试题参考答案材料的性能一、填空题1机械设计时常用两种强度指标。2设计刚度好的零件，应根据 弹性模量 指标来选择材料。3屈强比是及之比。4材料主要的工艺性能有 铸造性能、可锻性、焊接性和热处理性能（或切削性能）。和二、判断题1材料硬度越低，其切削加工性能就越好。（）2材料的 E 值越大，其塑性越差。（）3材料的抗拉强度及布氏硬度之间，近似地成一直线关系。（）4各种硬值之间可以互换。（）三、选择题1低碳钢拉伸应力一应变图中，曲线上对应的最大应用值称为 C。A、弹性极限 B、屈服强度 C、抗拉强度 D、断裂强度2材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的 B。A、弹性极限 B、屈服强度 C、抗拉强度 D、条件屈服强度3测量淬火钢及某些表面硬化件的硬度时，一般应用 C。A、B、C、D、4有利于切削加工性能的材料硬度范围为 C。A、230 C、（150250）D、（6070）四、问答题2常用的测量硬度方法有几种？其应用范围如何？第 2 页答：1）布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度；2）布氏硬度主要用于软材料的测量，如退火钢、调质钢和有色金属等；洛氏硬度主要用于中、硬材料的测量，如淬火钢、调质钢和表面硬层等；维氏硬度主要用于显微组织中第二相的测量。材料的结构一、填空题1晶体及非晶体的最根本区别是原子在三维空间的排列规律性不同，前者有序，后者无序。2金属晶体中常见的点缺陷是 空位、间隙原子和置换原子，线缺陷是 位错，面缺陷是 晶界。3在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是 111，而面心立方晶格是 110。4晶体在不同晶向上的性能是 不同，这就是单晶体的 各向异性 现象。一般结构用金属为 多 晶体，在各个方向上性能 近似相同，这就是实际金属的 伪各相同性 现象。5同素异构转变是指当外部的温度和压强改变时，金属由一种晶体结构向另一种晶体结构转变的现象。二、判断题1因单晶体具有各向异性，所以实际金属的晶体在各个方向上的性能是不相同的。（）2金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。（）3金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。（）4在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。（）5实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。（）三、选择题1晶体中的位错属于 D。A、体缺陷 B、点缺陷 C、面缺陷 D、线缺陷1多晶体具有 A C。A、各向同性 B、各向异性 C、伪各向同性 D、伪各向异性3金属原子的结合方式是 C。A、离子键 B、共价键 C、金属键 D、分子键4固态金属的结构特征是 B。A、短程有序排列 B、长程有序排列 C、完全无序排列 D、部分有序排列5室温下，金属的晶粒越细小，则 D。A、强度高、塑性低 B、强度低、塑性低 C、强度低、塑性高 D、强度高、塑性高四、问答题实际金属晶体中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的机械性能的影响有什么？答：1）点缺陷、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界）；2）随着点缺陷密度的增加，材料的强度和硬度提高（固溶强化），而塑性及韧性下降；随着位错密度的增加，材料的强度和硬度提高（位错强化或加工强化），而塑性及韧性下降；晶粒越细小，晶界面积越多，材料的强度和硬度越高（细晶强化），同时塑性及韧性越好。纯金属的凝固一、填空题1在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为结晶，而把金属从一种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为同素异构转变（或多晶型转变）。2当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是增加非自发形核（或非均匀形核）。3液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是 增加过冷度 和 变质处理（或孕育处理）。4过冷度是 理论结晶温度及实际结晶温度之差。一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越 细。二、判断题1凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（）2金属结晶时，冷却速度愈大，则其结晶后的晶粒愈细。（）3在其它条件相同时，金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细。（）第 3 页4在其它条件相同时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。（）5 在实际生产条件下，金属凝固时的过冷度都很小（50），而心部具有良好的韧性（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。37.有甲、乙两种钢，同时加热至 1150，保温两小时，经金相显微组织检查，甲钢奥氏体晶粒度为 3 级，乙钢为 6 级。由此能否得出结论：甲钢是本质粗晶粒钢，而乙钢是本质细晶粒钢？答：不能。本质晶粒度是在93019,保温38小时后测定的奥氏体晶粒大小。本质细晶粒钢在加热到临界点以上直到930晶粒并未显著长大。超过此温度后,由于阻止晶粒长大的难溶质点消失,晶粒随即迅速长大。1150 超过930，有可能晶粒随即迅速长大，所以不能的出结论甲钢是本质粗晶粒钢，而乙钢是本质细晶粒钢。38.为什么用铝脱氧的钢及加入少量，V，,W 等合金元素的钢都是本质细晶粒钢？奥氏体晶粒大小对转变产物的机械性能有何影响？答：铝脱氧及加入少量，V，,W 等合金元素会形成高温难溶的合金化合物，在93019左右抑制了晶粒的长大。所以加入以上合金元素的钢都是本质细晶粒钢。39.钢获得马氏体组织的条件是什么？及钢的珠光体相变及贝氏体相变比较，马氏体相变有何特点？答：钢获得马氏体组织的条件是：钢从奥氏体状态快速冷却,来不及发生扩散分解而发生无扩散型的相变。马氏体相变的特点为：(1)无扩散性。钢在马氏体转变前后,组织中固溶的碳浓度没有变化,马氏体和奥氏体中固溶的碳量一致,仅发生晶格改变,因而马氏体的转变速度极快。(2)有共格位向关系。马氏体形成时,马氏体和奥氏体相界面上的原子是共有的,既属于马氏体,又属于奥氏体,称这种关系为共格关系。(3)在通常情况下,过冷奥氏体向马氏体转变开始后,必须在不断降温条件下转变才能继续进行,冷却过程中断,转变立即停止。第 7 页
