《钢的热处理》习题与思考题参考答案

钢的热处理习题与思考题参考答案 （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 与 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 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；改善塑性与韧性；使强度、硬度与塑性和韧性合理配合 。 8 250 ，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。 （） 2马 氏体是碳在 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。 （） 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。 （） 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 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） C 3050） D 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 6某钢的淬透性为 J ，其含义是 C 。 A 15钢的硬度为 40 B 40钢的硬度为 15该钢离试样末端 150D该钢离试样末端 405四）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 ：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余地方为 2530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、 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，改善塑性与韧性。 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？ 低温回火； 45钢经调质地处理； 用低碳合金结构钢 20渗碳 +淬火 +低温回火。 答： 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 和 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 与 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） 。 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 与 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、 有利于切削加工性能的材料硬度范围为 C 。 A、 230 C、（ 150250） D、（ 6070） 、问答题 2常用的测量硬度方法有几种？其应用范围如何？ 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晶体与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 与韧性下降；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），而塑性与韧性下降；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），同时塑性与韧性越好。 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 理论结晶温度与实际结晶温度之差 。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。 （ ） 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（ 0J），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。 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 930 19 ,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 30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。 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 930 19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。 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