金属学与热处理试题1.pdf

姓名 学号 班级 学院 装 订 线 考试形式 闭卷 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得 分 一 填空 共 20 分 每空 1 分 1 热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行 和 以获得所需要的组织和性能的工艺 2 淬火钢回火转变可分为 3 钢 在 加热 时 P A 转 变 过 程 包 括 4 氮化后的工件至多再进行精磨或研磨加工 为保证工件心部具有必要的 机械性能 消除加工应力 减小氮化过程的变形以及为获得最好的氮化层性能作 组织准备 在氮化 都要进行 处理 获得 组织 5 金属及合金最基本的塑性变形方式是 是晶体 的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作相对的滑动 这种晶面称为 6 淬透性是钢在 时能够获得 的能力 它是 钢材本身固有的一个属性 金属学与热处理 二 名词解释 每题 3 分 共 15 分 1 第二类回火脆性 2 AC3 3 加工硬化 4 再结晶退火 5 Ms 点 三 渗碳是将零件置于渗碳介质中使碳原子进入工件表面 然后以下坡扩散 的方式使碳原子从表层向内部扩散的热处理方法 问 1 温度高低对渗碳速度有何影响 为什么 2 2 共 4 分 2 渗碳应当在Fe 中进行还是在Fe 中进行 为什么 1 2 共 3 分 3 空位密度 位错密度和晶粒大小对渗碳速度有何影响 3 分 四 根据碳在铸铁中存在的形式 除了麻口铸铁外 铸铁还有哪两种 在这 三种铸铁中 碳以什么形式存在 5 分 五 40Cr 的工件 在表面淬火前要进行哪种热处理 为什么 4 分 六 用公式表达金属材料的屈服强度与晶粒直径的关系 并指出公式中符 号的含义 公式 4 分 符号含义 4 分 共 8 分 七 每小题 2 分 共 10 分 1 画出铝晶体的一个晶胞 2 在晶胞上指出发生滑移的一个晶面 并用晶面指数表示 3 在这一晶面上发生滑移的一个方向 并用晶向指数表示 4 滑移面上的原子密度与 001 等其它晶面相比有何差别 5 沿滑移方向上的原子间距与其它方向相比有何差别 八 钢的强化途径 8 分 九 渗碳钢的最终热处理一般是什么 为什么 固体渗碳后如何淬火 4 4 2 共 10 分 十 20 钢 16Mn 65 Mn 60Si2Mn 50CrV 各是什么钢 每个钢中的合金 元素主要起什么作用 5 5 分 共 10 分 一 填空 共 20 分 每空 1 分 1 热处理是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和性能的工艺 2 淬火钢回火转变可分为 马氏体中碳的偏聚 马氏体分解 残余奥 氏体的转变 碳化物的转变 渗碳体聚集长大和 相再结晶 3 钢在加热时 P A 转变过程包括 奥氏体核的形成 奥氏体核的长 大 渗碳体的溶解 奥氏体的均匀化 4 氮化后的工件至多再进行精磨或研磨加工 为保证工件心部具有必要的 机械性能 消除加工应力 减小氮化过程的变形以及为获得最好的氮化层性能 作组织准备 在氮化 前 都要进行 调质 处理 获得 回火索氏体 组织 5 金属及合金最基本的塑性变形方式是 滑移 滑移 是晶体的一部分 沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作相对的滑动 这种晶面称为 滑移面 6 淬透性是钢在 淬火 时能够获得 马氏体 的能力 它是钢材本身固有的 一个属性 二 名词解释 每题 3 分 共 15 分 1 第二类回火脆性 淬火钢在 450 650 500 650 范围内回火后慢冷所产生的脆性称为第二 类回火脆性 也叫高温回火脆性 2 AC3 加热时 铁素体完全溶于奥氏体的实际温度 A3 GS 线 这是一条从奥氏 体中开始析出铁素体的转变曲线 由于这条曲线在共析线以上 所以又是先共 析铁素体开始析出线 该线常称为 A3线 习惯上叫 A3温度 3 加工硬化 在塑性变形过程中 随着金属内部组织的变化 金属的机械性能也产生明 金属学与热处理标准答案 显的变化 即随着变形程度的增加 金属的强度 硬度增加 而塑性 韧性下降 这一过程即为加工硬化或形变强化 4 再结晶退火 金属经过冷变形后 再加热到再结晶温度以上 保持适当时间 使形变晶粒 重新转变为均匀的等轴晶粒 以消除形变强化和残余应力的热处理工艺 5 Ms 点 马氏体转变开始点 即指奥氏体和马氏体的两相自由能差达到相变所需的最 小驱动力时的温度 三 渗碳是将零件置于渗碳介质中使碳原子进入工件表面 然后以下坡扩散 的方式使碳原子从表层向内部扩散的热处理方法 试问 1 温度高低对渗碳速度有何影响 为什么 每个小问 2 分 共 4 分 2 渗碳应当在Fe 中进行还是在Fe 中进行 为什么 1 2 共 3 分 3 空位密度 位错密度和晶粒大小对渗碳速度有何影响 3 分 答案 1 温度高时渗碳速度加快 温度是影响扩散系数的最主要因素 随着温度的升高 扩散系数急剧增大 这是由于温度越高 则原子的振动能越大 因此借助于能量起伏而越过势垒进行 迁移的原子几率越大 此外 温度升高 金属内部的空位浓度提高 这也有利于 扩散 2 应当在Fe 中进行 尽管碳原子在Fe 中的扩散系数比在Fe 中的大 可是渗碳温度仍选在 奥氏体区域 其原因一方面是由于奥氏体的溶碳能力远比铁素体大 可以获得较 大的渗层深度 另一方面是考虑到温度的影响 温度提高 扩散系数也将大大增 加 3 在位错 空位等缺陷处的原子比完整晶格处的原子扩散容易得多 原子 沿晶界扩散比晶内快 因此 空位密度 位错密度越大 晶粒越小 则渗碳速度 越快 四 根据碳在铸铁中存在的形式 除了麻口铸铁外 铸铁还有哪两种 在这 三种铸铁中 碳以什么形式存在 5 分 除了麻口铸铁外 铸铁还有白口铸铁和灰铸铁 白口铸铁中 碳全部或大部 分以渗碳体形式存在 灰铸铁中 碳大部分或全部以游离的石墨形式存在 麻口 铸铁中 碳既以渗碳体形式存在 又以游离石墨形式存在 五 40Cr 的工件 在表面淬火前要进行哪种热处理 为什么 4 分 工件表面淬火前要进行预先热处理 调质或正火 以保证心部的性能要求和 为表面淬火作好组织准备 六 用公式表达金属材料的屈服强度与晶粒直径的关系 并指出公式中的符 号含义 公式 4 分 符号含义 4 分 共 8 分 答案 2 1 0 Kd s 该式称为霍尔 配奇公式 式中 s 为屈服强度 0 为一常数 大体相当于单晶 体金属的屈服强度 d 为多晶体中各晶粒的平均直径 K 为表征晶界对强度影响 程度的常数 七 每小题 2 分 共 10 分 1 画出铝晶体的一个晶胞 2 在晶胞上指出发生滑移的一个晶面 并用晶面指数表示 3 在这一晶面上发生滑移的一个方向 并用晶向指数表示 4 滑移面上的原子密度与 001 等其它晶面相比有何差别 5 沿滑移方向上的原子间距与其它方向相比有何差别 答案 1 2 111 等面心立方的密排晶面 3 若为 111 晶面 则有 101 101 011 等晶向 若 2 题中答案 是其它密排晶面 则要求是此密排晶面上的一个密排晶向 4 原子密度比其它晶面上的大 5 原子间距比其它晶向上的小 八 钢的强化途径 8 分 强化的途径在于设法增大位错运动的阻力 从组织上造成位错运动的障碍 在钢铁材料中 能有效阻止位错运动 提高材料强度的途径主要在以下几个方面 1 固溶强化 2 晶界强化 3 第二相强化 4 位错强化 九 渗碳钢的最终热处理一般是什么 为什么 固体渗碳后如何淬火 4 4 2 共 10 分 渗碳钢的热处理一般是渗碳后进行淬火及低温回火 以获得高硬度的表层及 强而韧的心部 固体渗碳后缓冷至室温 重新加热淬火并低温回火 这种一次淬火还适用于 渗碳时易过热的碳钢及低合金钢工件 十 20 钢 16Mn 65 Mn 60Si2Mn 50CrV 各是什么钢 每个钢中的合金 元素主要起什么作用 5 5 分 共 10 分 20 钢是优质碳素结构钢 16Mn 是普低钢中生产量和使用量最大的钢种 Mn 的作用是使铁素体固溶 强化 增加过冷奥氏体的稳定性以细化晶粒 65 Mn