工程材料知识题与辅导第四版答案解析

1、（第4版）清华大学出版社1.2习题2. 填空题司非金属相比，金属的主要特性是（良好的导电性和导热性）晶体与非晶体结构上最根本的区别是（晶体中原子（离子或分子）规则排列）。非晶体中原子（离子或分子）无规则排列）Y_Fe的一个晶胞内的原子数为（4）线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是（玻璃态）（高弹态）和（粘流态）3. 选择正确答案晶体中的位错属于（c）a.体缺陷b.面缺陷C.线缺陷 d.点缺4）固溶体的晶体结构:(a)a. 与溶剂相同b. 与溶质相同C.与溶剂，溶质都不相同d.与溶剂，溶质都相5)间隙相的性能特点是：(c)a. 熔点高，硬度低b.硬度高，熔点低c. 硬度咼，熔点咼d. 硬

2、度低，熔点低4. 综合分析题(1) 在立方晶胞中画出(110 ), (120 )晶面和211,120晶向。解:a-Fe , Al, Cu, Ni, V, Mg, Zn各属何种晶体结构?体心立方晶格：a -Fe , V。面心立方晶格：Al, Cu, Ni。密排六方晶格：Mg, Zn。已知a-Fe的晶格常数2? ?余？试求出a -Fe的原子半径和致密常数。解：原子=磊二 還 X ?：? ?1.24 X ?( m )O 1?V? OO3X - < ?V- ?<?= ?%a3 a3 ?'?丿在常温下，已知铜原子的直径d=2.55 X ?m,求铜的晶格常数。1/2 d原子=V? 石a

3、解：r原子=洛?X ?二 空a ? ?2.2习题（1）结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是（形核）和（晶核长大）。（2）当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是（增加晶核数量，或阻碍晶粒长大）。（3）液态金属结晶时，结晶过程的推动力是（能量差），阻力是 （表面能）。过冷度是指（理论结晶温度-开始结晶温度），其表示符号为典型铸锭结构的三个晶区分别为 （表面细晶区）、（柱状晶）和（中心等轴晶）。固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度（高）。 固溶体出现枝晶偏析后，可用（扩散退火）加以消除。（8）一合金发生共晶反应，液相 L生成共晶体（）。共晶反应式为（L （a + 3），共晶

4、反应的特点是（在恒温下进行，二相共存）。（9）一块纯铁在 912 C发生Fe fFe转变时，体积将（收（10）珠光体的本质是（铁素体与渗碳体机械混合物（11）在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3Cn最多的合金成分点为（2.11%C ），含Le '最多的合金成分点为（4.3%C）。（12）用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体体积分数为80%，则此钢的碳的质量 分数为（0.62%C）。（13）钢在常温下的变形加工称为（冷）加工，而铅在常温下的变形加工称为（热）加工（14）造成加工硬化的根本原因是（位错运动受阻，引起塑性变形抗力增加 ）。（15）滑移的本质是（位错的运动 （16）变形金属

5、的最低再结晶温度与熔点的关系是=(0.350.4)T熔)。（17）再结晶后晶粒度的大小主要取决于（加热温度）和（预先变形度）。（18）在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体和屈氏体的主要相同点是（F+Fe3C的两相混合物 ）,不同点是 （屈氏体的片层 间距小 ）。（19）用光学显微镜观察，上贝氏体呈（羽毛）状，下贝氏体呈 （黑色针状）状。（20）马氏体的显微组织形态主要有（板条状）、（针状）两 种。其中（板条马氏体）的韧性较好。（21）钢的淬透性越高，则其 C曲线的位置越（ 靠右），说明 临界冷却速度越（小）（22）马氏体是一种（铁）磁相，在磁场中呈现磁性；而奥氏体是一种（顺）磁相，在磁场中无磁性

6、。（23）球化退火加温温度略高于Aci,以便保留较多的（ 未溶碳化物粒子）或较大的奥氏体中的（碳浓度分布不均匀），促(8)铁素体的本质是碳在-Fe中的间隙相。(X )进球状碳化物的形成。（24）球化退火的主要目的是（降低硬度），它主要适用于 共析钢）钢。（25）亚共析钢的正常淬火温度范围是（AC330+50 C ），过共析钢的正常淬火温度范围是（AC1以上30+50 C ）。（26）淬火钢进行回火的目的是（消除应力），回火温度越高，钢的强度与硬度越（低）。(27) 合金元素中，碳化物形成元素有(Mo ,W ,V ,Nb ,Ti )。(28) 促进晶粒长大的合金元素有(Mn , P, B )。(

7、29) 除(Co )、( Al )外，几乎所有的合金元素都使Ms、M f,残余点下降，因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比，奥氏体(多)使钢的硬度(下降)。(30 ) 些含有合金元素(Mn，Cr，Ni )的合金钢，容易产生第二类回火脆性，为了消除第二类回火脆性，可采用快冷和(加入Mo元素)。3.是非题(1)凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是一个多晶体。(V )晶粒度级数的数值越大，晶粒越细。平衡结晶获得的 Ni质量

8、分数为20 %的Cu-Ni合金比Ni质量分数为40 %的Cu-Ni 合(7) 一个合金的室温组织为n+ ()，它由三相组成。(9)20钢比T12钢的碳质量分数要高。(X )(10) 在退火状态(接近平衡组织)45钢比20钢的塑性和强度都高。(11) 在铁碳含金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3 %的铁碳合金才能发生共晶反应。(X)(12) 滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。(13) 因为B.C.C晶格与F.C.C晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。(14) 孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。(15) 金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。(16)

9、 再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。(17) 重结晶退火就是再结晶退火。(19)马氏体是碳在-Fe(20)当把亚共析钢加热到(18) 渗碳体的形态不影响奥氏体化形成速度。中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时， 体积要收缩。(Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组(X )(V )织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片(21)当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时,状 珠 光 体 的 奥 氏体 化 速 度 快 。(22)当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。(X )(23

10、)在碳钢中，共析钢的淬透性最好。(V )(24)高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。(25)经退火后再高温回火的钢，能得到回火索氏体组织， 具有良好的综合机械性能。(26)调质得到的回火索氏体和正火得到的索氏体形貌相似,渗碳体形态一样。(27)在同样淬火条件下，淬透层深度越大，则钢的淬透性越好。(V )(28)感应加热过程中，电流频率愈大，电流渗入深度愈小，加热层也愈薄。(V )(29)表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改善心部的组织和性能。(30)所有的合金元素都能提高钢的淬透性。(31)合金元素Mn、Ni、N可以扩大奥氏体区。(V )(32) 合金元素对钢的强化效果主要是固溶强

11、化。(33) 60Si2Mn 钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。(34) 所有的合金元素均使 Ms、M f下降。(1)金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将a .越高b .越低c.越接近理论结晶温度为细化铸造金属的晶粒，可采用:a .快速浇注b .加变质剂c以砂型代金属型)共晶反应时，三相的成分:a .相同b .确定c.不定(4)共析成分的合金在共析反应7()刚结束时，其组成相为c.(5) 奥氏体是:a .碳在Fe中的间隙固溶体b.碳在-Fe中的间隙固溶a.扩散型转变b .非扩散型转变C.半扩散型转变C.碳在-Fe中的有限固溶体(6) 珠光体是一种:a .单相固溶体b两相混合物C.

12、 Fe与C的化合物(7) T10钢的碳质量分数为:a. 0.1 % b. 1.0 % c. 10 %(8) 铁素体的机械性能特点是a .强度高、塑性好、硬度低b. 强度低、塑性差、硬度低C .强度低、塑性好、硬度低(9) 面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是a. 100 b. 111 c. 110 (10) 体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是a. 100b . 111c. 110(11) 变形金属再结晶后:a .形成等轴晶，强度增大b.形成柱状晶，塑性下降C.形成柱状晶，强度升咼d. 形成等轴晶，塑性升高(12) 奥氏体向珠光体的转变是:(13) 钢经调质处理后获得的组织是:a.回

13、火马氏体b .回火屈氏体c.回火索氏体(14)共析钢的过冷奥氏体在 550350C的温度区间等温转变时,所形成的组织是a .索氏体b.下贝氏体C.上贝氏体d.珠光体(15)若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将a .降低b.提咼C.不改变d.降低还是提咼不确定(16) 马氏体的硬度取决于a .冷却速度b.转变温度C .碳质量分数(17) 淬硬性好的钢:a.具有高的合金元素质量分数b.具有高的碳质量分数C.具有 低的碳质量分数(18) 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用:a .高淬透性钢b .中淬透性钢C .低淬透性钢(19) 直径为10mm 的40钢的常规淬火温度大约为:a. 75

14、0 °C b . 850 °Cc . 920 °C(20) 直径为10mm 的40钢在常规淬火温度加热后水淬后的显微组 织为a .马氏体b .铁素体+马氏体 C .马氏体+珠光体(21) 完全退火主要适用于a .亚共析钢b.共析钢c.过共析钢(22) 钢的回火处理是在:a .退火后进行 b.正火后进行 C .淬火后进行(23)20钢的渗碳温度范围是600 650 °Cb. 800 820 °CC.900 950 °C d. 1000 1050 °C(24) 钢的淬透性主要取决于:a .钢中碳质量分数b.冷却介质C.钢中合金元

15、素种类和质量分数(25) 钢的淬硬性主要取决于:a .钢中碳质量分数 b.冷却介质C .钢中合金元素种类和质量分数5.综合分析题(4)如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小: 砂模浇注与金属模浇注; 变质处理与不变质处理; 铸成厚件与铸成薄件;.浇注时米用震动与不米用震动。答：(1 )金属模浇注晶粒尺寸小于砂模浇注，原因是金属模冷却速度大，过冷度大，核率高。(2)变质处理晶粒细小，原因是变质处理增加了非自发形核率，促进形核;(3) 铸成薄件晶粒细小，原因是薄件散热速度大，增加形核率;(4) 采用振动晶粒细小，振动打碎粗大枝晶，促进非均匀形核。(5) 为什么铸锭希望尽量减少柱状晶

16、体?答：柱状是由外往里顺序结晶的，晶质较致密。但柱状晶的 接触面由于常有非金属夹杂或低熔点杂质而为弱面，在热轧， 锻造时容易开裂，所以对于熔点高和杂质多的金属， 例如铁， 镍及其合金，不希望生成柱状晶。(6 )将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后慢冷至图1-2温度T1，求此时:两相的化学成分；b)两相的质量比;C)各相的质量比;d)各相的质量;解：a)两相的化学成分L 相成分：?( ? =50%?(?= ?%?%?相成分：？?= ?%(?=两相的质量比合金成分：?( ?*100%=60% ?+?一 一 ? ? ? ?= ?- ?% ?% 两相质量比： 京?=?各相的质量比;二相的质量分数:?-?

17、:? = ?:?100% ？?？?2?= ? ?%= ?%各相的质量;二相质量：Q ?= (20+30)*33.3%=16.65(kg)QL=50-16.65=33.35(kg) (7)求碳的质量分数为3.5%的质量为10千克的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度(但尚未发生共晶反应)时所剩下 的液态的碳质量分数及液体的质量。解：L中的碳质量分数：？( ? =4.3%L的质量分数:? ?-? ?= ?7?：?7?00% ?%L 的质量：QL=10*63.5%=6.35(kg )(8)比较退火状态下的45钢，T8钢T12钢的硬度，强度和塑性的高低，简述原因。答：硬度：45钢<T8<T12

18、因为退火状态下的 45钢组织是铁素体+珠光体，T8钢组织是珠光体，T12钢是珠 光体加二次渗碳体。因为铁素体硬度低，二次渗碳体硬度高。强度:因为铁素体强度低，因此 45钢强度最低。T8钢组织是珠光体，强度最高T12钢中含有脆性的网状二次渗碳体，隔断了珠光体之间的结合，所以T12钢的强度要比T8钢要低。但T12钢中网状二次渗碳体不多，强度降低不大，因此T12钢的强度比45钢强度要高。塑性:因为铁素体塑性好，因此 45锅塑性最好。12钢中含有脆性的网状二次渗碳体，因此12钢塑性最差。T8钢无二次渗碳体，所以T8钢塑性较高。(9)同样形状的两块铁碳合金，其中块是退火状态下的15钢，一块是白口铸铁，用

19、什么简便方法可迅速区分它们?答：因为退火状态下的15钢硬度很低，白口铸铁硬度很高。因此可以用下列方法区分:两块材料互相敲打一下，有印痕的是退火状态下的15钢，相反为白口铸铁。用锂刀锂两块材料，易锂掉的是退火状态下的 15钢，反之为白口铸铁。用硬度计测试，硬度低的是退火状态的15钢，硬度高的是白口铸铁。(10 )为什么碳钢进行热锻，热轧时加热到奥氏体区答:因为奥氏体是面心立方晶格，其滑移变形能力大，钢处于奥氏体状态时强度较低，塑性较好，因此锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行。(11 )手锯锯条，普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？答:手锯锯条用T10钢制造。普通螺钉用Q195、Q215钢制造。车

20、床主轴用45钢制造。(14 )金属塑性变形后组织和性能会有什么变化?答：金属发生塑性变形后，晶粒发生变形，沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒变成细条状(拉伸时),金属中的夹杂物也被拉长，形成纤维组织。金属经大的塑性变形时，由于位错的密度增大和发生交互作用，大量位错堆积在局部地区，并相互缠结，形成不均匀的分布，使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块，而在晶粒内产生亚品粒。金属塑性变形到很大程度(70%以上)时.由于品晶粒发生转动，使各晶粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向。金属发生塑性变形，随形变的增大，金属的强度和硬度显著提高。塑性和韧性明显下。(16)用低碳钢钢板冷冲压成形的零件，

21、冲压后发现各部位零件硬度不同，为什么?答:主要是由于冷冲压成形时，钢板形成零件的不同部位所需发生的塑性变形量不同， 因而加工硬化程度不同所造成。(17)已知金属钨、铅的熔点分别为3380 C和327 C,试计算它们的最低再结晶温度，并分析钨在900 C加工，铅在室温加工时为何种加工?答：全属的最低再结品温度为:T再=(0 .350.4)T熔点 对金属钨：T熔点=273+ 3380= 3653 KT 再=(0.350.4)T 熔点=12791461K=10061188 C在900 C对金属钨进行加工，略低于其最低再结晶温度，应属冷加 工。对金属铅：T熔点=273+ 327 =600 KT 再=(

22、0.35-0.4)T 熔点=210240K =-63-33 C 在室温(如23 C)对金属铅进行加工，明显高于其最低再结晶温度的 上限-33 C,应属于热加工。(19 )在制造齿轮时，有时采用喷丸处理(将金属丸喷射到零件表面)使齿面得以强化试分析强化原因。答：喷丸处理时，大量的微细金属丸被喷射到零件表面，使零件 表层发生一定的塑性变形，因而对零件表面产生了加工硬化效应， 同时也在表面形成残余压应力。有助于提高零件的疲劳强度。(21)热轧空冷的45钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能细化答:热轧空冷的45钢室温时组织为铁素体+索氏体。重新加热到临界点以上，组织转变为奥氏体。奥

23、氏体在铁素体和渗碳体的界面处形核。由于索氏体中铁素体，渗碳体的层片细，薄，因此奥氏体形核数目多，奥氏体晶粒细小。奥氏体再空冷下来时,细小的奥氏体晶粒通过重結晶又转变成铁素体+索氏体，此时的组织就比热轧空冷的45钢组织细，达到细化和均匀组织的目的。(25 )马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？为什么高碳马氏体的脆性很高?答：本质：是碳在? T?的过饱和固溶体。由于过饱和的间隙碳原子造成晶格的严重畸变， 形成强烈的应力场并与位错发生强烈的交互作用产生固溶强化。 马氏体转变时在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构（板条状马氏体的高密度位错、片状马氏体的微细孪晶）阻碍位错运动，提高了马氏体的硬度。马

24、氏体形成后，碳及合金元素向位错或其他缺陷扩散偏聚析出，钉扎位错，使位错难以运动（马氏体时效强化）。因此，马氏体硬度很高。高碳马氏体由于碳的过饱和度大，晶格严重畸变，淬火应力大，同时存在孪 晶结构和高密度显微裂纹，所以脆性大，塑性、韧性极差。（26 ）为什么钢件淬火后一般不直接使用，需要进行回火?答：钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能, 必须将其加热到 Aci以下的某一温度，保温一定时间进行回火处理。这是因为：第一，淬火后得到的是性能很脆的马氏体组织，并存在内应力，容易产生变 形和开裂；第二：淬火马氏体和残余马氏体都是不稳定组织， 在工作中会发生分解，会导致零件尺寸的变化，而这对

25、精密零件是不允许的；第三：为了获得要求的强度，硬度，塑形和韧性，以满足零件的使用要求。（27）直径为6mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30 C，用图所示的的冷却曲线冷却，是分析得到的组织，说明各属于什么热处理方法？（图略）答：a:马氏体+残余奥氏体，单介质淬火（水冷）b :马氏体+残余奥氏体，分级淬火c:屈氏体+马氏体+残余奥氏体，单介质淬火（油冷）d :下贝氏体，等温淬火e:索氏体，正火f:珠光体，退火。g:珠光体，等温退火（28 ）调质处理后的40钢齿轮，经高频感应加热温度 T如图。试分析高频感应加热水淬后。轮齿由表面到中心各区(?爲? ?组织.答：加热到III区的部分，加热温度T低

26、于相变临界点温度 Ac1，不发生相变。水冷后40钢齿轮仍保持调质处理后的铁素体基体 +粒状渗碳体（回火索氏体）组织，但是由于原调质处理的回火温度中，粒状渗碳体变得粗大。加热到III区的部分组织为：回火索氏体。（29）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。2) ZG270-500(ZG35)的铸造齿轮;3）改善T12钢的切削加工性能;答：1）再结晶退火。退火目的：消除加工硬化现象，恢复钢板的韧性和塑 性。组织：生成与钢板冷轧前晶格类型相同的相似的细小、等轴晶。冷轧钢板一 般为低碳钢，再结晶退火后的组织为铁素体 +珠光体。2 ）完全退火。目的

27、：通过完全重结晶，是铸造过程中生成的粗大、不均匀的组织均匀化、细化，消除魏氏组织，以提高性能，同时消除内应力。组织：铁素体+珠光体。3 ）球化退火。目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬 度，改善切削性能，并为以后的淬火做准备。组织：铁素体基体 +球状渗碳体（30）说明直径为6mm的45钢退火试样分别经下列温度加热:700 C，760 C，840 C，1100 C，保温后在水中冷却得到的室温组织。答：1100 C：粗大马氏体840 C：细小的马氏体760 C：铁素体+马氏体700 C：铁素体+珠光体(31)两个碳质量分数为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780C和900C , 保

28、温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却到室温。 试分析:A哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？B哪个温度加热淬火后马氏体中碳质量分数较少 ？C哪个温度加热淬火后残余奥氏体量较多 ？D哪个温度加热淬火后未溶碳化物量较多？E你认为哪个温度加热淬火合适A,加热温度高者奥氏体粗大，粗大奥氏体冷却后转变组织也粗大，因此加热到900 C的试祥济火后马氏体晶粒较粗大。B将试样加热到900 C时，其组织为单相奥氏体，奥氏体中的碳质量分数为1.2%。将试样加热到780 C时，其组织为奥氏体十渗碳体。由于有渗碳体,即一部分碳存在于渗碳体中，奥氏体中的碳质量分数必然降低(奥氏体中的碳质量分数可用铁碳

29、相图确定：约为.95%).因此加热到780C时的试样淬火后马氏 体中碳质量分数较少。C奥氏体中碳质量分数越高，淬火后残余奥氏体量越多，因此加热到900 C的试样淬火后残余奥氏体量较多。D将试样加热到900 C时，其组织为单相奥氏体。淬火后组织为马氏体十残余奥氏体将试样加热到 780 °C时，其组织为奥氏体+渗碳体，淬火后组织为 马氏体十渗碳体+残余奥氏体。故加热到780C的试样淬火后未溶碳化物量较多。E 780C C加热淬火合适。(32)指出下列工件的淬火温度及回火温度，并说出回火后获得的组织。1 ) 45钢小轴(要求综合机械性能好)；2 ) 60钢弹簧;3 )T12钢锉刀。答:1

30、) 45钢小轴经调质处理，综合性能好，其淬火温度为830840 (水冷)，回火温度为580600 C。回火后获得的组织为回火索氏体。2 ) 60钢弹簧的淬火温度为840C(油冷)，回火温度为480C。回火后获得的组织为回火索氏体。3 )T12钢锉刀的淬火温度为770780 C(水冷)，回火温度为160180 C,获得组织为回火马氏体。(33 )两根45钢制造的轴，直径分别为10mm 和100 mm ，在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的?答:45钢制造的轴，直径为10mm 时可认为基本淬透，横截面上外层为马氏体, 中心为半马氏体(还有届氏体+上贝氏体)，硬度基本分布均匀。直径为100

31、mm 时，轴表面冷速大，越靠近中心冷速越小。横截面上外层为马氏体，靠近外层为 油淬组织：马氏体十上贝氏体+屈氏体，中心广大区域为正火组织：索氏体。硬 度不均匀，表面强度高。越靠近中心硬度越低。(34)甲、乙两厂生产同一零件，均选用 45钢，硬度要求220250HB ，甲厂采 用正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析，甲乙两厂产品的组织 和性能差别。答:选用45钢生产同一种零件，甲厂采用正火，其组织为索氏体。乙厂采用调 质处理，组织为回火索氏体。索氏体为层片状组织，即片状渗碳体平行分布在铁素体基体上。回火索氏体是细小的粒状渗碳体弥散的分布在铁素体基体上。由于 粒状渗碳体比片状渗碳体对于

32、阻止断裂过程的发展有利。 即两者强度、硬度相近, 但是回火索氏体的韧、塑性要好得多。所以乙厂生产的零件性能更好。（35 ）试说明表面淬火，渗碳以及氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围 等方面的差別。答：表面淬火一般用于中碳钢和中碳合金钢,如45.40Cr.40MnB等。这类钢经 预先热处理（正火或调质）后表面淬火，心部保持较高的综合机械性能，而表面具 有较高的硬度50HRC）和耐磨性，主要用于轴肩部位、齿轮。高碳钢也可表面 淬火，主要用于受较小冲击和交变载荷的工具、量具等。灰口铸铁制造的导轨、 缸体内壁等常用表面淬火提高硬度利耐磨性。渗碳一般用于低碳钢和合金渗碳钢。渗碳使低碳钢件表面获得高碳

33、浓度（碳质分数约1%）在经过适当热处理后，可提高表面的硬度，耐磨性和疫劳强度，而心 部仍保持良好的塑形和韧性，因此渗碳主要用于同时受严重活损和软大冲击的零 件，如齿轮、活塞销，套筒等。氮化钢中一般含有 Al、Cr、Mo、W，V等金属合金元素，使生成的氮化物稳定氮化的目的在于更大地提高零件的表面硬度和耐磨性，提高抗疲劳强度和抗蚀 性。由于氮化工艺复杂，时间长，成本高，一般只用于耐磨性和精度都要求较高 的零件，或要求抗热、抗蚀的耐磨件。（38）什么是钢的回火脆性？如何避免?答：回火脆性：钢在回火过程中出现的冲击韧性降低的现象。回火后快冷（通常油冷），抑制杂质元素在晶界偏聚，可防止其发生。钢中加入适

34、当Mo或W，因强烈阻碍和延迟杂质元素等往晶界的扩散偏聚。（40）为什么碳质量分数为0.4%、铬质量分数为12%的铬钢属于过共析钢，而碳质量分数为1.0%、铬质量分数为12%的钢属于莱氏体钢?答：因加入12%铬，使共析点S和E点的碳质量分数降低，即S点和E点左移,使合金钢的平衡组织发生变化，碳质量分数为0.4%，铬质量分数为12%的铬钢出现了 P+Fe3Cii的组织，因而属于过共析钢；而碳质量分数为1.0%、铬质量分数为12%的钢已具有莱氏体组织，属于莱氏体钢。（43）用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工。1）写出其中热处理工序的名称及作用。2）制定最终

35、热处理（磨加工前的热处理）的工艺规范，并指出车刀在使用状组织和大致硬度。1）锻造一正火一球化退火一机加工一淬火、低温回火一磨加工。正火：得到铁素体+均匀、细化组织，消除网状二次渗碳体，为球化退火做准备 球化退火：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，得到球化体。改警机加工 性能，为淬火做组织准备。淬火：得到马氏体+粒状渗碳体十残余奥氏体。提高硬度，提高车刀的耐磨性 低温回火：得到回火马氏体+粒状渗透体+残余奥氏体，降低淬火应力，提高工 作韧性保证淬火后的高硬度和高耐磨性。2）淬火:加热温度760 C,保温后水冷低温回火：加热温度150250 C,保温后（v=2h ）炉冷或空冷。成品组织:回火马

36、氏体+碳化物+残余奥氏体 硬度：5864 HRC第三章2.填空题T12是（碳素工具）钢，可制造（扳牙,丝锥）。（3）按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（低合金钢），（中合金钢）和（高合金钢）几类。Q345（16Mn） 是（低合金高强度）钢，可制造（桥梁）。20CrMnTi是（合金渗碳）钢，Cr，Mn的主要作用是（提高淬透性），Ti的主要作用是（细化晶粒）热处理工艺是（渗碳后直接淬火、再低温回火）。40Cr是（调质）钢，可制造（齿轮,轴）。（7）60Si2Mn 是（弹簧）钢，可制造（汽车板簧）。（8）GCrl5是可制造（滚珠轴承）钢，可制造（套圈、钢球）(9)9SiCr 是(低合金工具）钢，可制

37、造（钻头，板牙）。(10)CrWM n是（量具用）钢，可制造（量规）。(11)Crl2MoV是（冷作模具）钢，可制造（冷冲压模,冷挤压模）(12)5Cr MnMo是（热作模具）钢，可制造（锻模）(13)W18Cr4V是（高速工具）钢，碳质量分数是（0.9-1.1%C），w的主要作用是（保证高的热硬性）、Cr的主要作用是（提高淬透性），V的主要作用是（细化晶粒，提高硬度及耐磨性）。热处理工艺是（球化退火+淬火+三次回 火），最后组织是（马氏体+碳化物+残余奥氏体）。（14）1Crl3是（马氏体不锈）钢，可制造（汽轮机叶片）。（15）0Crl8Ni9Ti是（奥氏体不锈）钢，Cr的主要作用是（提高基

38、体电极电 位），Ni的主要作用是（扩大A相区），Ti的主要作用是（减轻晶界腐蚀）。（16）灰口铸铁中碳主要以（石墨）的形式存在，可用来制造（机床底座、端盖、床身等）0（17）球墨铸铁中石墨的形态为球状），可用来制造（受力复杂的齿轮、曲轴、(X )凸轮轴等）。（18）蠕墨铸铁中石墨的形态为蠕虫状），可用来制造（汽缸和缸盖）0（19）影响石墨化的主要因素是加热温度、冷却速度）和（合金元素）0（20）球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高,这是因为（球墨铸铁的石墨呈球状）0（21）HT200 牌号中“ HT"表示（灰铸铁），数字"200"表示（最低抗拉强度为200

39、MPa ) 0（22）生产球墨铸铁选用（稀土镁）作为球化剂。3.3是非题（1）T8 钢比T12 和40 钢有更好的淬透性和淬硬性。 调质钢的合金化主要是考虑提高其热硬性。高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。T8 钢与 20MnVB 相比，淬硬性和淬透性都较低。(5)W18Cr4V 高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入从而提高钢 的热硬性。奥氏体不锈钢只能采用加工硬化提高强度。奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。(8)铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。(9)可锻铸铁在咼温时可以进行锻造加工。(10)石墨化 的第阶段不易进行(11)可以通过球化退火使普通灰口

40、铸铁变成球墨铸铁。(X )(12)球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能3.综合分析题(1)说出 Q235A、15、 45、 65、T8、T12等钢的钢类、碳质量分数，各举出一个应用实例。钢牌号钢类碳质量分数Q235A碳素结构钢0.14%0.22%15优质碳素结构钢约 0.15%45优质碳素结构钢0.42%0.5%65优质碳素结构钢0.62%0.70%T8碳素工具钢0.75%0.84%T12碳素工具钢1.15%1.24%答:应用实例钢筋，钢板、钢管冲压件及焊接件,经热处理后可制造轴销等零件齿轮，轴类、套筒等零件弹簧冲头、锤子等工具锉刀、刮刀等刃具和量规、样套等量具(4) 有两种高强

41、螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合性能：？?玄？?事？?？。试问应选择什么材料及热 处理工艺？ 答：在满足机械性能要求的基础下，弓工件的尺寸还决定所选材料的淬透性能。对于直径为30mm 的螺栓，选择40Cr，热处理工艺为850代替40Cr,可节约钢中Ti的作用。火；对于直径为10mm 的螺栓，选择 40MnVB 或40MnBCr且达到基本要求，热处理工艺为 850 C油淬，500 C回火 (10)试分析 20CrMnTi 钢和 06Cr18Ni11Ti(0Cr18Ni10Ti)答：20CrMnTi钢中Ti的作用是阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度 提高耐磨

42、性。06Cr18Ni11Ti的作用是优先与碳形成稳定化合物，避免晶界贫 铬，提高耐蚀性。(12)试就下列四个钢号：20CrMnTi 、65、T8、40Cr讨论如下问题:在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由各种钢的川途、热处理工艺、最终的组织。钢牌号用途热处理工艺最终组织20CrM nTi汽车，拖拉机上的变速箱齿轮等重要零件870 C 油淬+200 C回火表面：合金渗碳体、回火 马氏体和少量残余奥氏 体，心部：多数情况为屈 氏体、回火马氏体和少量 铁素体65弹簧淬火+中温回火回火屈氏体T8冲头，锤子等淬火+低温回火回火马氏体40Cr轴类件、连杆螺栓、850 C 油淬 +520

43、 C回火索氏体进气阀和重要齿轮回火(20 )指出下列钢合金的类别、用途:合金牌号类别用途H80单相黄铜薄壁管、装饰品H62双相黄铜机械，电子零件，铆钉，螺帽、垫圈，散热器及焊接件、冲压HP b63-3铅黄铜钟表零件、汽车、拖拉机及一般机械零件HNi65-5镍黄铜船舶用冷凝管、电机零件QSn 6.5-0.1锡黄铜精密仪器中的耐磨零件和抗磁元价，弹簧，艺术品QBe2皮黄铜重要的弹簧及弹性元件，耐磨元件，高压高速高温轴承，钟表齿轮(21 )钛合金有哪些性能特点？举例说明它们的用途。答：钛合金具有重量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及良好的低温韧性等性?钛能特点。？钛合金主要用于制造导弹的燃料罐、超音速

44、飞机的涡轮机匣等。合金主要用于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回传件，以及飞机构件。(?+ ?钛合金主要用于制造要求一定高温强度的发动机零件，以及在低温下使用的火箭 导弹的液氢燃料箱部件等.第四章高分子材料（1）商分子材料主要包括（塑料）（合成纤维）、（橡胶）和（胶粘剂） （2）塑料按树脂的性质分类可分为 热塑性塑料）和（热固性塑料）:按使用范围可 分为（通用塑料）、（工程塑科）和（耐热塑料）（3）一-般塑料的工作温度只有（几十度），而耐热塑料最高工作温度可达（250 t ） 0 常用热塑性塑料是（聚乙烯）、（聚丙烯）、（聚苯乙烯）、（聚酰胺）、聚甲醛）、（聚（5）常用热固性塑料是（酚酷树脂）

45、和（环氧树脂） （6）聚丙烯具有优良的耐蚀性，可用于制作（化工管道、容器、医疗器械）等。 聚苯乙烯泡沫塑料的密度只有（0.0 3g/em ）,是隔音、包装、打捞和救生的极好（8） ABS塑料是三元共聚物，具有（硬、韧、刚）的特性.综合机械性能良好。（9）聚四氟乙烯的突出优点是（具有非常优良的耐高低温性能，几乎耐所有的化学药品，王水中煮沸也不起变化。摩擦因数极低 ）0（10）酚醛塑料主要用于制作各种电信器材和电木制品，如插头、开关、电话机、仪表盒）等。（11）环氧塑料主要用于（制作塑科模具、精密量具、涂料、电气绝缘及印刷线路板）等。（12）常用合成纤维有（涤纶）、（锦纶）、（猜纶）、（维纶）、（

46、丙纶）和（氯纶）。（13）涤纶的性能特点是（弹性好，弹性模量大，不易变形，强度高，抗冲击性能高，耐磨性好，耐光性、化学稳定性和电绝缘性也较好，不发霉，不虫蛀（14）通用合成橡胶有（丁苯橡胶）、（顺丁橡胶）和（氣丁橡胶）。（15）丁腈橡胶以耐油性著称，可用于制作（油箱、耐油胶管、密封垫图、耐油运 输带、印刷胶辊）等耐油制品。3.选择正确答案（1）聚氣乙烯是一种：（b） a.热固性塑料，可制作化工用排污管道 b.热塑性塑料，可制作导线外皮等绝缘材料C.合成橡胶，可制作轮胎 d.热固性塑料，可制作雨衣、台布等 PE是：（a）a.聚乙烯 b.聚丙烯C.聚氣乙烯d聚苯乙烯 PVC是（C）a，聚乙烯 b.

47、聚丙烯C.聚氯乙烯d.聚苯乙烯 4）高压聚乙烯可用于制作（d） a .齿轮b.轴承c:板材 d:塑料薄膜 （5）下列塑料中质量最轻的是：（b）a.聚乙烯 b,聚丙烯c:聚氯乙烯d.聚苯乙烯 （6）有机玻璃与无机玻璃相比，透光度：（b） a.较低 b.较高 C.相同d.难以比较 7）锦纶是一种合成纤维，其性能特点是：（c） a.强度高、弹性好，但耐磨性差 b.强度高、耐磨性好，但耐蚀性差C.强度高、耐磨性好，耐蚀性好 d.耐磨性好，耐蚀性好，但强度低 8）橡胶的弹性极高.其弹性变形量可达：（d）a.30%b.50 %c.100%d.100%第五章1）陶瓷材料分（玻璃）、（玻璃陶瓷）和（工业陶瓷）

48、类。2）陶瓷材料的一般生产过程包括 原料的制备）、（肧料的成形）和（制品的烧成或烧结）（3）陶瓷材料的主要结合键是（离子键）和（共价键） 4）氧化物陶瓷熔点大事在（2000 C）以上，烧成温度约（1800 C） 0 5）氧化错增韧陶瓷可替代金属制造（模具）、（拉丝模）、（泵叶轮）等。6）碳化硅陶瓷可制作（加热元件）、（石墨表面保护层）及（砂轮和磨料）等, 3.是非题 （1）陶瓷的塑性很差，但强度都很高。（错） （2）纯氧化物陶瓷在高温下会氧化。（错） 3）由于氧化铍陶瓷的导热性好，所以用于真空陶瓷、原子反应堆陶瓷，并用于制造号。（对）4）增韧氧化锆陶瓷材料可制作剪力，既不生锈，也不导电。（对）

49、 5）碳化物陶览不仅可用于20101以上的中性或还原气筑中的商温材料,同时可用复化气氛下的耐商高温材料，（错）（6）硼化物陶瓷比碳化物陶瓷的抗高温钢化能力强，可用于制造高温轴承等咼温零和器件。（对）7）氮化硅陶究是优良的耐踏减肇村料、 商温结构材料和耐腐蚀材料，但其抗氧化流低于碳化物和硼化物。（错）第六章2.填空题（1）复合材料由（基体）相和（增强相）构成，（增强）相的（形状）、（数量）、（分布）及（制备过程）等对复合材料的性能有重要影响。（2）结构复合材料是用于（制造结构零件）的复合材料，最常用的是（釺维增强聚合物基复合材料）。3）常用的纤维增强相有（玻璃纤维）、（碳纤维）、（硼纤维）、（聚芳酰胺纤维）和（超高分子量聚乙烯纤维）。（4）纤维增强相是复合材料中的（主要承裁体），因此其（强度）和（模量），要高于基体材料。（5）颗粒复合材料中基体相和颗粒相的作用分别是（承受载荷）和（阻碍分子链或位错的运动）。（6）除了保贸了组成村料的化点外，复合材料的突出特点是（比强度）和（比模量）咼。（7）非金属基复合材料分为（