工程材料复习题(参考).doc

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1、工程材料复习思考题1解释下列名词机械性能、强度、刚度、硬度、晶格、晶粒、位错、亚晶界、金属化合物、铁素体、渗碳体、变形织构、热处理、本质晶粒度、渗碳处理、铸造、焊接、锻压。过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这=再结晶：冷作金属材料被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

2、段称为“再结晶”。冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工。相：在金属或合金中，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，均称之为相。相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图。固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格结构与组成合金的某一组元的相同，这种相称为固溶体。枝晶偏析：实际生产中，合金冷却速度快，原子扩散不充分，使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多，后结晶含低熔点组元较多，这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析。比重偏析：比重偏析是由组成相与溶液之间的密度差别所引起的。如果先共晶相与溶液之间的密度差别较大，则在缓慢冷却条件

3、下凝固时，先共晶相便会在液体中上浮或下沉，从而导致结晶后铸件上下部分的化学成分不一致，产生比重偏析。固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。弥散强化：合金中以固溶体为主再加上适量的金属间化合物弥散分布，会提高合金的强度、硬度及耐磨性，这种强化方式为弥散强化。珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。索氏体：在650600温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体：在600550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-Fe中的过饱和固溶体。奥氏体:碳在-Fe中形成的间隙固溶体.残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体

4、。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）进行冷却的一种热处理操作。正火：将工件加热到Ac3或Accm以上3080，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3050，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110150经过636小时的人工时效处理，以使组织稳定。淬火临界冷却速度（Vk

5、）：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。重结晶：由于温度变化，引起晶体重新形核、长大，发生晶体结构的改变，称为重结晶。调质处理：淬火后的高温回火。2.常见的金属晶体结构有哪几种？-Fe、- Fe、Mg各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；Fe属于体心立方晶格；Fe属于面心立方晶格；Mg属于密排六方晶格；3.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增

6、加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷还会增加金属的电阻，降低抗腐蚀性能。4.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：冷却速度越大，则过冷度也越大。随着冷却速度的增大，晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。过冷度增大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，结晶发生困难。5.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率

7、受到哪些因素的影响？答：金属结晶的基本规律是形核和核长大。受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。6.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？答：采用的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。机械振动、搅拌。7产生加工硬化的原因是什么？ 答：随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破

8、碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量增加，由于晶粒破碎和位错密度增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降，产生所谓“加工硬化”现象。8与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？答：（1）通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，使其致密度得以提高。（2）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎，使晶粒细化，机械性能提高。（3）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变，使它们沿着变形的方向细碎拉长，形成热压力加工“纤维组织”（流线）

9、，使纵向的强度、塑性和韧性显著大于横向。如果合理利用热加工流线，尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致，而与外加切应力或冲击力相垂直，可提高零件使用寿命。9为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？答：晶界是阻碍位错运动的，而各晶粒位向不同，互相约束，也阻碍晶粒的变形。因此，金属的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多，对塑性变形的抗力也愈大。因此，金属的晶粒愈细强度愈高。同时晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数便越多，变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生，产生较均匀的变形，而不致造成局部的应力集中，引起裂纹的过早产生和发展。因此，塑性，韧性也越好。10金属经冷

10、塑性变形后，组织和性能发生什么变化？答：晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等；晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降；织构现象的产生，即随着变形的发生，不仅金属中的晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象；冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。11分析加工硬化对金属材料的强化作用？答：随着塑性变形的进行，

11、位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割、位错缠结加剧，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力的增加。这样，金属的塑性变形就变得困难，要继续变形就必须增大外力，因此提高了金属的强度。12已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380、1538、327、232，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在1100下的加工、铅和锡在室温（20）下的加工各为何种加工？答：T再=0.4T熔（K）；WT再=0.4*(3380+273)-273=1188.21100; 1100下加工属于冷加工FeT再=0.4*(1538+273)-273=451.41100; 1100下加工属于热加工PbT再=0.4*(3

12、27+273)-273=-3320; 20下加工属于热加工SnT再=0.4*（232+273）-273=-7120; 20下加工属于热加工。13在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。试分析强化原因。答：高速金属丸喷射到零件表面上，使工件表面层产生塑性变形，形成一定厚度的加工硬化层，使齿面的强度、硬度升高。14试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别.答：固溶强化：溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错运动时受到阻力增大。弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时，

13、会提高合金的强度、硬度及耐磨性。这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化。加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位错运动阻力，引起塑性变形抗力的增加，提高合金的强度和硬度。区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化是通过产生晶格畸变，使位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加工强化是通过力的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比，通过固溶强化得到的强度、硬度最低，但塑性、韧性最好，加工强化得到的强度、硬度最高，但塑韧性最差，弥散强化介于两者之间。15某合金相图如图所示。1）试标注空

14、白区域中存在相的名称；2）指出此相图包括哪几种转变类型；3）说明合金的平衡结晶过程及室温下的显微组织。答：(1)：L+ : + : +(+) : +(2)匀晶转变；共析转变(3)合金I在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出固溶体至2点结束,23点之间合金全部由固溶体所组成,3点以下,开始从固溶体中析出固溶体,冷至4点时合金全部由固溶体所组成,45之间全部由固溶体所组成,冷到5点以下,由于固溶体的浓度超过了它的溶解度限度,从中析出第二相固溶体,最终得到室稳下的显微组织: +16.铁素体（F）,奥氏体（A），渗碳体（Fe3C），珠光体（P）,莱氏体（Ld）的结构、组织形态、性能等各有何特

15、点？答：铁素体（F）：铁素体是碳在-Fe中形成的间隙固溶体，体心立方晶格。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-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-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

16、渗碳体组成的机械混合物。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。17.Fe-Fe3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？有何局限性？答：碳钢和铸铁都是铁碳合金，是使用最广泛的金属材料。了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研究和使用，各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义。为选材提供成分依据：Fe-Fe3C相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律，合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金，为制定热加工工艺提供依据。对铸造，根据相图可以找出不同成分的钢或铸铁

17、的熔点，确定铸造温度；根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏。对于锻造，根据相图可确定锻造温度。对焊接，根据相图分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性。对热处理，如退火、正火、淬火的加热温度都要参考铁碳相图加以选择。由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到的，而在实际加热和冷却通常都有不同程度的滞后现象。18.指出Fe-Fe3C图中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各点、线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。答:C：共晶点11484.30%C，在这一点上发生共晶转变，反应式：，当冷到1148时具有C点成分的液体中同

18、时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物莱氏体E：碳在中的最大溶解度点1148 2.11%CG：同素异构转变点（A3）912 0%CH：碳在中的最大溶解度为1495 0.09%CJ：包晶转变点1495 0.17%C 在这一点上发生包晶转变，反应式：当冷却到1495时具有B点成分的液相与具有H点成分的固相反应生成具有J点成分的固相A。N：同素异构转变点（A4）1394 0%CP：碳在中的最大溶解度点 0.0218%C 727S：共析点727 0.77%C 在这一点上发生共析转变，反应式：，当冷却到727时从具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物珠光体P（）

19、ES线：碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm温度线，随温度的降低，碳在奥化体中的溶解度减少，多余的碳以形式析出，所以具有0.77%2.11%C的钢冷却到Acm线与PSK线之间时的组织，从A中析出的称为二次渗碳体。GS线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A3线，GP线则是铁素体析出的终了线，所以GSP区的显微组织是。PQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线，随温度的降低，碳在铁素体中的溶解度减少，多余的碳以形式析出，从中析出的称为三次渗碳体，由于铁素体含碳很少，析出的很少，一般忽略，认为从727冷却到室温的显微组织不变。PSK线：共析转变线，在这条线上发生共析转变，产物（P）珠光体，含碳量在

20、0.026.69%的铁碳合金冷却到727时都有共析转变发生。19.何谓碳素钢？何谓白口铁？两者的成分组织和性能有何差别？答：碳素钢：含有0.02%2.11%C的铁碳合金。白口铁：含大于2.11%C的铁碳合金。碳素钢中亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成，其中珠光体中的渗碳体以细片状分布在铁素体基体上，随着含碳量的增加，珠光体的含量增加，则钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。当含碳量达到0.8%时就是珠光体的性能。过共析钢组织由珠光体和二次渗碳体所组成，含碳量接近1.0%时，强度达到最大值，含碳量继续增加，强度下降。由于二次渗碳体在晶界形成连续的网络，导致钢的脆性增加。白口铁中由于其组织中存在大

21、量的渗碳体，具有很高的硬度和脆性，难以切削加工。20指出钢材热脆与冷脆的主要区别：答：热脆：S在钢中以FeS形成存在，FeS会与Fe形成低熔点共晶，当钢材在10001200压力加工时，会沿着这些低熔点共晶体的边界开裂，钢材将变得极脆，这种脆性现象称为热脆。冷脆：P使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所升高，使钢变脆，这种现象称为“冷脆”。21根据 Fe-Fe3C 相图，计算：1）室温下，含碳 0.6% 的钢中珠光体和铁素体各占多少；2）室温下，含碳 1.2% 的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少；3）铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。22某工厂仓库积压了许多碳钢

22、（退火状态），由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占 80% ，问此钢材的含碳量大约是多少？答：由于组织为珠光体+铁素体，说明此钢为亚共析钢。WF=80%=(0.77-WC)/(0.77-0.02)*100% WC=0.17%23对某退火碳素钢进行金相分析，其组织的相组成物为铁素体+渗碳体（粒状），其中渗碳体占 18% ，问此碳钢的含碳量大约是多少？答： WFe3C=18% =( WC-0.0218)/(6.69-0.0218)*100% WC=1.22%24.计算Fe-1.4%C合金在700下各个相及其组分数量和成分。答：含1

23、.4%C合金属于过共析钢，其组织为珠光体+二次渗碳体，相为铁素体和渗碳体。Wp=(6.69-1.4)/(6.69-0.77)*100%=89.4% WFe3C=1Wp =10.6%WF=(6.69-1.4)/(6.69-0.0218)*100%=79.3% WFe3C=1WF =20.7%25根据 Fe-Fe3C 相图，说明产生下列现象的原因：1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高；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。2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；答：

24、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。3）在 1100，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造；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。4）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）；答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌

25、低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。5）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。6）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0.021

26、82.11%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的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。26.试述碳钢的分类及牌号的表示方法。答：分类：1）按含碳量分类低碳钢：含碳量小于或等于0.25%的钢，wC0.25%中碳钢：含碳量为0.300.55%的钢 wC:0.250.6%C高碳钢：含碳量大于0.6%的钢 wC0.6%（2）按质量分类：即含有杂质元素S、P的多少分类：普通碳素钢：S0.050% P0.045%优质碳素钢：S、P0.035%高级优质碳素钢：S0.02%；P 0.03%（3）按用途分类碳素结构钢

27、：用于制造各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等，及机器零件，如齿轮、轴、连杆、螺钉、螺母等。碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢，在质量上都是优质钢或高级优质钢。牌号的表示方法：（1）普通碳素结构钢：用Q+数字表示，数字表示屈服点数值。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同， A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。（2）优质碳素结构钢：牌号是采用两位数字表示的，表示钢中平均含碳量的万分数。若钢中含锰量较高，须将锰元素标出，（3）碳素工具钢：这类钢的牌号是用 “T”字后附数字表示。数字表示钢中平均含碳

28、量的千分之几。若为高级优质碳素工具钢，则在钢号最后附以“A”字。27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。答：手锯锯条：要求有较高的硬度和耐磨性，用碳素工具钢制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。普通螺钉：要保证有一定机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q235。车床主轴：要求有较高综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、40、45、50。28.指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途： Q235-AF、45、08、20、T8、T12A。答：Q235-AF：普通碳素结构钢，屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。Q235含碳量低，有一

29、定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等。45钢：含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。经热处理（淬火+高温回火）后具有良好综合机械性能，即有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件。08：含碳量为0.08%的优质碳素结构钢。塑性、韧性好，有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件。20：含碳量为0.2%的优质碳素结构钢。用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等。T8：含碳量为0.8%的碳素工具钢。用于制造要求较高韧

30、性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。T12A：含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。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。29.何谓本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细？答：（1）本质细晶粒钢：加热到临界点以上直到930，随温度升高，晶粒长大速度很缓慢，称本质细晶粒钢。（2）不一定。本质晶粒度只代表钢在加热时奥氏体晶粒长大倾向的大小。本质粗晶粒钢在较低加热温度下可获得细晶粒，而本质细晶粒钢若在较高温度下加热也会得到粗晶粒。30.珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？答

31、：（1）三种。分别是珠光体、索氏体和屈氏体。（2）珠光体是过冷奥氏体在550以上等温停留时发生转变，它是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织。索氏体是在650600温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体是在600550温度范围内形成片层极细的珠光体。珠光体片间距愈小，相界面积愈大，强化作用愈大，因而强度和硬度升高，同时，由于此时渗碳体片较薄，易随铁素体一起变形而不脆断，因此细片珠光体又具有较好的韧性和塑性。31.马氏体组织有哪几种基本类型？马氏体的硬度与含碳量关系如何？答：（1）两种，板条马氏体和片状马氏体。（2）随着含碳量的增加，钢的硬度增加。32.何谓等温冷却、连续冷却？答：等温冷却：把奥

32、氏体迅速冷却到Ar1以下某一温度保温，待其分解转变完成后，再冷至室温的一种冷却转变方式。连续冷却：在一定冷却速度下，过冷奥氏体在一个温度范围内所发生的转变。33为什么要对钢件进行热处理？答：通过热处理可以改变钢的组织结构，从而改善钢的性能。热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。恰当的热处理工艺可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使钢的组织和性能更加均匀。34.淬火临界冷却速度 Vk 的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？答：（1）化学成分的影响：亚共析钢中随着含碳量的增加，C曲线右移，过冷奥氏体稳定性增加，则Vk减小，过共析钢

33、中随着含碳量的增加，C曲线左移，过冷奥氏体稳定性减小，则Vk增大；合金元素中，除Co和Al(2.5%)以外的所有合金元素，都增大过冷奥氏体稳定性，使C曲线右移，则Vk减小。(2)一定尺寸工件在某介质中淬火，其淬透层的深度与工件截面各点的冷却速度有关。如果工件截面中心的冷速高于Vk，工件就会淬透。然而工件淬火时表面冷速最大，心部冷速最小，由表面至心部冷速逐渐降低。只有冷速大于Vk的工件外层部分才能得到马氏体。因此，Vk越小，钢淬透层越深，淬透性越好。35.将5mm的T8钢加热至760并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，屈氏体，上贝氏体，下贝氏体，屈氏体+马氏体，

34、马氏体+少量残余奥氏体；在C曲线上描出工艺曲线示意图。答：(1)珠光体：冷却至线550范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到珠光体组织。索氏体：冷却至650600温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到索光体组织。屈氏体：冷却至600550温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到屈氏体组织。上贝氏体：冷却至600350温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到上贝氏体组织。下贝氏体：冷却至350Ms温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到下贝氏体组织。屈氏体+马氏体：以大于获得马氏体组织的最小冷却速度并小于获得珠光体组织的最大冷却速度连续冷却，获得屈氏体+马氏体。马氏体+少量残余奥氏体：

35、以大于获得马氏体组织的最小冷却速度冷却获得马氏体+少量残余奥氏体。(2)36退火的主要目的是什么？生产上常用的退火操作有哪几种？指出退火操作的应用范围。答：（1）均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，并消除内应力和加工硬化，改善钢的切削加工性能并为随后的淬火作好组织准备。（2）生产上常用的退火操作有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火和再结晶退火等。（3）完全退火和等温退火用于亚共析钢成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材。有时也用于焊接结构。球化退火主要用于共析或过共析成分的碳钢及合金钢。去应力退火主要用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件（或冷拔件）及机加工的残余内应力

36、。37.何谓球化退火？为什么过共析钢必须采用球化退火而不采用完全退火？答：（1）将钢件加热到Ac1以上3050，保温一定时间后随炉缓慢冷却至600后出炉空冷。（2）过共析钢组织若为层状渗碳体和网状二次渗碳体时，不仅硬度高，难以切削加工，且增大钢的脆性，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。38.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：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

37、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

38、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，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。39.正火与退火的主要区别是什么？答：与退火的区别是加热温度不同，对于过共析钢退火加热温度在Ac1以上3050而正火加热温度在Accm以上3050。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。40.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：晶粒均匀细小

39、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Fe3C，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。41.淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪几种？说明它们的主要特点及其应用范围。答：淬火的目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体并配以不同温度回火获得各种需要的性能。常用的淬火方法有单液淬火法、双液淬火法、等温淬火法和分级淬火法。单液淬火法：操作简单，容易实现机械化，自动化。但其缺点是不符合理想淬火冷却速度的要求，水淬容易产生变形和裂纹，油淬容易产生硬度不足或硬度不均匀等现象。

40、适合于小尺寸且形状简单的工件。双液淬火法：采用先水冷再油冷的操作。充分利用了水在高温区冷速快和油在低温区冷速慢的优点，既可以保证工件得到马氏体组织，又可以降低工件在马氏体区的冷速，减少组织应力，从而防止工件变形或开裂。适合于尺寸较大、形状复杂的工件。等温淬火法：它是将加热的工件放入温度稍高于Ms的硝盐浴或碱浴中，保温足够长的时间使其完成B转变。等温淬火后获得B下组织。适用于尺寸较小，形状复杂，要求变形小，具有高硬度和强韧性的工具，模具等。分级淬火法：它是将加热的工件先放入温度稍高于Ms的硝盐浴或碱浴中，保温25min，使零件内外的温度均匀后，立即取出在空气中冷却。这种方法可以减少工件内外的温差

41、和减慢马氏体转变时的冷却速度，从而有效地减少内应力，防止产生变形和开裂。但由于硝盐浴或碱浴的冷却能力低，只能适用于零件尺寸较小，要求变形小，尺寸精度高的工件，如模具、刀具等。42.指出下列工件的淬火及回火温度，并说明其回火后获得的组织和大致的硬度：（1）45钢小轴（要求综合机械性能）；（2）60钢弹簧；（3）T12钢锉刀。答：（1）淬火温度为850左右，回火温度为500650左右，其回火后获得的组织为回火索氏体，大致的硬度2535HRC。（2）淬火温度为850左右，回火温度为350500左右，其回火后获得的组织为回火屈氏体 ，大致的硬度4048HRC。（3）淬火温度为780左右，回火温度为15

42、0250，其回火后获得的组织为回火马氏体 ，大致的硬度60HRC。43.为什么工件经淬火后往往会产生变形，有的甚至开裂？减小变形及防止开裂有哪些途径？答：淬火中变形与开裂的主要原因是由于淬火时形成内应为。淬火内应力形成的原因不同可分热应力与组织应力两种。为减小变形或开裂，出了正确选择钢材和合理设计工件的结构外，在工艺上可采取下列措施：1.采用合理的锻造与预先热处理；2.采用合理的淬火工艺：正确确定加热温度与加热时间,避免奥氏体晶粒粗化。对形状复杂或导热性差的高合金钢,应缓慢加热或多次预热,以减少加热中产生的热应力。工件在加热炉中安放时,要尽量保证受热均匀,防止加热时变形;选择合适的淬火冷却介质

43、和洋火方法(如马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火),以减少冷却中热应力和相变应力等。3.淬火后及时回火：淬火内应力如不及时通过回火来消除,对某些形状复杂的或碳的质量分数较高的工件,在等待回火期间就会发生变形与开裂。4.对于淬火易开裂的部分，如键槽，孔眼等用石棉堵塞。44.回火的目的是什么？常用的回火操作有哪几种？指出各种回火操作得到的组织、性能及其应用范围。答：回火的目的是降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，使组织趋于稳定并获得所需要的性能。常用的回火操作有低温回火、中温回火、高温回火。低温回火得到的组织是回火马氏体。内应力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。这种回火主要应用于高碳钢或高碳合金钢制

44、造的工、模具、滚动轴承及渗碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般为HRC 58-64。中温回火后的组织为回火屈氏体，硬度HRC35-45，具有一定的韧性和高的弹性极限及屈服极限。这种回火主要应用于含碳0.5-0.7%的碳钢和合金钢制造的各类弹簧。高温回火后的组织为回火索氏体，其硬度HRC 25-35，具有适当的强度和足够的塑性和韧性。这种回火主要应用于含碳0.3-0.5% 的碳钢和合金钢制造的各类连接和传动的结构零件，如轴、连杆、螺栓等。45.表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪几种？并说明表面淬火前应采用何种预先热处理。答：表面淬火的目的是使工件表层得到强化，使它具有较高的强度，硬度，

45、耐磨性及疲劳极限，而心部为了能承受冲击载荷的作用，仍应保持足够的塑性与韧性。常用的表面淬火方法有：1.感应加热表面淬火；2.火焰加热表面淬火。表面淬火前应采用退火或正火预先热处理。46.试述一般渗碳件的工艺路线，并说明其技术条件的标注方法。答：一般渗碳件的工艺路线为：下料锻造正火切削加工镀铜（不渗碳部位）渗碳淬火低温回火喷丸精磨成品47.氮化的主要目的是什么？说明氮化的主要特点及应用范围。答：在一定温度(一般在AC1以下)使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺称为渗氮。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。氮化的主要特点为：1)工件经渗氮后表面形成一层极硬的合金氮化物(如CrN

46、、MoN、AIN等),渗氮层的硬度一般可达9501200HV(相当于68-72HRC),且渗氮层具有高的红硬性(即在600650仍有较高硬度)。2)工件经渗氮后渗氮层体积增大,造成表面压应力,使疲劳强度显著提高。3)渗氮层的致密性和化学稳定性均很高,因此渗氮工件具有高的耐蚀性。4)渗温度低,渗氮后又不再进行热处理,所以工件变形小,一般只需精磨或研磨、抛光即可。渗氮主要用于要求耐磨性和精密度很高的各种高速传动的精密齿轮、高精度机床主轴,交变载荷作用下要求疲劳强度高的零件(高速柴油机曲轴),以及要求变形小和具有一定耐热、抗蚀能力的耐磨零件(阀门)等。48.为什么用铝脱氧的钢及加入少量 Ti， V，

47、Nb, W等合金元素的钢都是本质细晶粒钢？答：铝脱氧及加入少量 Ti，V，Nb, W等合金元素会形成高温难溶的合金化合物，在93020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。49.钢获得马氏体组织的条件是什么？与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。 (2)有共格位向关系。(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。50.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