工程材料习题答案

1、1. 判断下列说法是否正确：（1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。 错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。（2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火（提高硬度）或完 全退火。而高碳钢工件则应进行球化退火（若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次正 火），其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度 。（3）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量 。（4）钢中合金元素越多，

2、钢淬火后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量 。（5）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。正确。同一钢种，其 C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。（6）钢经过淬火后是处于硬脆状态。基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆 。（7） 冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。正确。（8）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。（9）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量错误， 钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量， 淬火后即为马氏体

3、含碳量。 如果是部分奥氏体化， 钢的含碳量一 部分溶入奥氏体， 一部分是未溶碳化物， 从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性， 也能细 化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。2、将含碳量为的两个试件，分别加热到760C和900C，保温时间相同，达到平衡状态后 以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问：(1) 哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900C粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易 造成晶粒粗大。(2) 哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。900 C,处于完全奥氏体化区。(3) 哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。900C,处于完全奥氏体化区，奥氏体的 含碳量即为马氏体含碳量。(4)

4、 哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。900C，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，残余奥氏体量就越多。(5) 哪个试件的淬火温度较为合理，为什么？ 760C，处于部分奥氏体化区，加热组织为奥氏体+未溶碳化物(阻碍晶粒长大) ，晶粒细小。 同时控制了奥氏体含碳量，也就控制了马氏 体含碳量，降低了马氏体脆性。淬火组织：马氏体+未溶碳化物 +残余奥氏体，保证了强度、硬度。3、 将20钢和60钢同时加热到860C ,并保温相同的时间，问那种钢奥氏体晶粒粗大些 ？20钢和60钢都属于亚共析钢，一般加热时要求完全奥氏体化，加热温度应在A3以上。依据铁碳相图， 20 钢含碳量低， A3 点高， 60 钢

5、，含碳量高， A3 点低，因此，同样加热到 860C ,并保温相同的时间,60钢过热度大，晶粒容易粗大。4、指出10mm勺45钢经下列温度加热并水冷后获得的组织700C 760 C 860 C700 C加热，在 A1以下，没有相变，水冷仍为F+P760 C加热，在 A1 A3之间，加热组织： F+A,水冷，F+M860 C加热，在 A3以上，加热组织 A,水冷，M5、指出下列钢件正火的主要目的： 20 钢齿轮， 45 钢小轴， T12 钢锉刀20 钢齿轮： 20 钢，含碳量低，硬度低，通过正火(空冷)使得珠光体片间距减小即形成索 氏体或屈氏体，以提高硬度(HB200左右)，满足切削加工的要求。

6、45 钢小轴： 45 钢，含碳量适中，综合机械性能好，因此利用正火，即可作为最终热处理， 满足小轴的使用要求。T12钢锉刀：含碳量 %若采用退火会产生网状渗碳体，一般采用正火，利用快冷(空冷) 使得渗碳体网析出不完整，再配合球化退火，以彻底消除网状渗碳体。6、指出下列工件淬火及回火温度 ，并说明回火组织和硬度：（1）45钢小轴（要求综合机械性能）淬火A3以上（860C）,回火600C （高温回火）。回火组织：s回，HRC25（2）65钢弹簧淬火A3以上（840 C）,回火400 C （中温回火）。回火组织：T回，HRC40（3）T8钢锉刀淬火A1以上（780C）,回火200C（低温回火）。回火

7、组织：M回+未溶碳化物+少量残余奥氏体，HRC607、解释索氏体和回火索氏体 ，马氏体和回火马氏体的主要区别。正火组织：索氏体 S:属于细珠光体， 其中渗碳体呈片状。回火组织，淬火后高温回火，碳化物从过饱和 F中析出， 称为回火索氏体 S回，呈粒状渗碳体，塑、韧性更好淬火组织：马氏体：过饱和F回火组织：淬火后低温回火，碳化物开始从M中析出，成为M回。保持高硬度，消除内应力，改善脆性。8、 45钢调质后的硬度为 240HBS若再进行200C回火，硬度能否提高 ？为什么？该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC若再进行高温回火，其硬度可否降低，为什么 ？45钢调质后的硬度为 240HBS若再进行200

8、C回火，不能提高硬度。因为，回火温度 越高，硬度下降越多，而调质工艺就是淬火 +高温回火，碳化物已经析出，铁素体回复，硬 度已经下降了，不能再升高。该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC若再进行高温回火，硬度可以。因为，回火温度越高，硬度下降越多。该钢经低温回火，组织是回火马氏体， 碳化物还未析出，存在过饱和， 因此，可继续提高回火温度，使得硬度降低。这也是为何经低温回火处理的碳素工具钢，不能使用很高的切削速度的原因。高速切削，摩擦生热，切削温度高于低于回火温度后，就相当于继续回火。9、 T12钢经760 C加热后，按照图3-26所示的冷却方式进行冷却。问它们各获得何种组织？ 并比较它们的硬度。

9、（图3-26 :庞国星教材P70）冷速 1：相当于水冷，组织：马氏体 +未溶碳化物 +残余奥氏体，硬度： HRC60 冷速 2：相当于油冷，组织：索氏体 +未溶碳化物 +马氏体 +残余奥氏体，硬度：不均匀。冷速 3：相当于炉冷，组织：索氏体 +未溶碳化物（二次渗碳体）硬度： HRC20-30冷速 4：同冷速 3。已经通过转变完成线，保温时间的延长，不影响组织，但可能晶粒粗大。10、一根直径为6mm勺45钢棒，先经860C淬火，160C低温回火后的硬度 55HRC然后从 一端加热，使钢棒各点达到如图 3-27 ，所示温度，问： （图 3-27 ：庞国星教材 P70）45钢棒，先经860 C淬火，

10、160C低温回火后的硬度 55HRC组织：回火马氏体150C 点:低于160C,550 C点:高于160C,750 C点:高于A1 线，840 C点:高于A3 线，950 C点:高于A3 线，组织不变，回火马氏体完全奥氏体化，组织：奥氏体。（1 ）各点的组织是什么？低于 A1 线，相当于高温回火，组织：回火索氏体。完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。相当于重新加热，部分奥氏体化，组织：奥氏体+铁素体。2）从各点的图示温度缓冷到室温后的组织是什么？ 150C点：低于160C，缓冷到室温后，组织不变，回火马氏体550C点：高于160C，低于A1线，相当于高温回火，缓冷到室温后，组织：回火索氏体。750

11、C点：高于A1线，相当于重新加热，部分奥氏体化，缓冷到室温后，组织：珠光体+铁素体。840C点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：奥氏体。缓冷到室温后，组织：珠光体+铁素950 C点：高于体。A3 线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。缓冷到室温后，组织：珠光体 铁素体。（3）从各点的图示温度水冷到室温后的组织是什么？150C点：低于160C，水冷到室温后，组织不变，回火马氏体。550C点：高于160C，低于A1线，相当于高温回火，水冷到室温后，组织：回火索氏体。750 C点：高于A1线，相当于重新加热，部分奥氏体化，水冷到室温后，组织：马氏体+铁 素体。840C点：高于A3线，完全奥氏体化，组织

12、：奥氏体。水冷到室温后，组织：马氏体 950C点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。水冷到室温后，组织：粗大马氏 体11、解释 T12 和 20CrMnTi 钢的淬硬性和淬透性之区别。钢的淬硬性取决于钢的含碳量（马氏体含碳量），T12:含碳量,20CrMnTi钢含碳量%所以，T12钢的淬硬性高，即淬火后获得马氏体的最高硬度高。钢的淬透性取决于 C曲线的位置（过冷奥氏体区的大小，C越靠右侧越好），20CrMnTi是合金钢，合金元素使得 C曲线显著右移，因此易于淬成马氏体，淬透性好。12、 选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，且钢材 具有足够淬透性）（

13、1 ）某汽车变速齿轮，要求齿面耐磨，心部强韧，材料选用20 钢。锻造t正火t机加工t渗碳，淬火，低温回火 t精加工（ 2）某机床变速齿轮，要求齿面耐磨，心部强韧要求不高，选用45 钢锻造t完全退火t机加工t整体调质（淬火+高温回火）t齿面高频表面淬火，低温回火t精加工（磨齿）（3）某车床主轴，要求良好的综合机械性能，轴颈部分要求耐磨其硬度HRC5 55,其余部分硬度为HRC225,请选材，并选择热处理方法，简明的工艺路线。选择 45 钢，锻造t完全退火t机加工t轴整体调质t轴颈局部高频表面淬火，低温回火t精加工（磨削）13、用 T12 钢制造锉刀和用 45 钢制造较重要的螺栓，工艺路线均为：

14、锻造热处理机加工热处理精加工。对两工件：（ 1 ） 说明预备的工艺方法和作用（ 2） 制订最终热处理的工艺规范 （加热温度、 冷却介质），并指出最终热处理的显微 组织和大致硬度。T12 钢制造锉刀： 锻造球化退火机加工淬火+低温回火精加工。球化退火：消除网状渗碳体，细化晶粒，便于切削加工。淬火（760C） +低温回火（200C）,水冷，回火马氏体，HRC60 45钢制造较重要的螺栓：锻造一一完全退火一一机加工一一淬火+高温回火一一精加工。完全退火：细化晶粒、均匀组织，便于切削加工。淬火（860C） +低温回火（600C）,水冷，回火索氏体，HRC20-25第二份试题一、名词解释：1调质：对钢材

15、作淬火+高温回火处理，称为调质处理 2碳素钢：含碳量W %的铁碳合金3. SPCD:表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AI（13237）优质碳素结构钢二、填空题：1按腐蚀过程特点，金属腐蚀可分为 化学腐蚀_和电化学腐蚀。2. 常用力学性能判据有 强度 、 韧性、延展性_和弹性模量3. 钢中的硫元素引起热脆，磷元素引起冷脆，氢 元素引起白点，氮元素引起兰脆。4. 铝合金的强化除了热处理强化外，还可以进行 固溶时效 强化。5. 钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过回火热处理来消除。6 .常用的高分子材料有 塑料、橡胶和 合成纤维7 .铸造铝合金分为 _铝铜合金-、_铝镁合金 _、_铝硅

16、合金 _和 _铝锌合 金。&合金工具钢是指用于制造各种刃具、 模具和 量具 用钢的总合。9材料渗碳的目的是为了得到较高的零件表层硬度与耐磨性 。10. 45钢按用途分类属于碳素结构钢。三、判断题：1. ( x )钢的淬透性主要取决于冷却速度。2. ( V )实际的金属晶体都呈各向异性。3. ( x )加工硬化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高，塑性、 韧性明显降低，故可认为它们有相同的强化机理。4. ( V )金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的 化学键不同。5. ( V )材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。6. ( V )调质和正火两种热处理工艺所获得的组织分别为回火索

17、氏 体和索氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。7. ( x )铝合金人工时效比自然时效所获得的硬度高，且效率也高， 因此多数情况下采用人工时效。8 ( x )硬质合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。9. ( x )在热处理中变形和开裂都是不可避免的。10. ( V )球墨铸铁是铸铁中力学性能最好的。四、问答题1、什么是金属的力学性能？金属的力学性能主要包括哪些方面？ 材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为 材料的力学性能。材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑 性和韧性等。2、什么是钢的热处理？常用热处理方法有哪几种？通过对钢件作一定条件的加热、保温和冷却，从而改变整体或表 层的组织，获得所需的性能。常用热处理方法有：退火、正火、淬火 和回火。3、钢按化学成分可分为哪几类？钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。 其中，碳素钢按含碳 量的多少分低碳钢、中碳钢、高碳钢；合金钢按合金元素种类分锰钢、 铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢，按合金元素含量的多少分低合金钢、 中合金钢、高合金钢。4、