工程材料与成型工艺基础习题汇编答案

工程材料与成型工艺根底习题

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?工程材料及成形技术?课程习题集

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2023年2月---5月

2

习题一工程材料的性能

一、名词解释

os：ob：8：ME：o-1：ak：HB：HRC：

二、填空题

1、材料常用的塑性指标有（6）和（中）两种，其中用（2）表示

塑性更接近材料的真实变形。

2、检验淬火钢成品的硬度一般用（洛氏硬度HRC）,而布氏硬度是用于测定

（较软）材料的硬度。

3、零件的外表加工质量对其（疲劳）性能有很大影响。

4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是（ak）,其单位是（J/cm2

5、在外力作用下，材料抵抗（塑性变形）和（断裂）的能力称为强度。

屈服强度与（抗拉强度）比值，工程上成为（屈强比）。

三、选择题

1、在设计拖拉机缸盖螺钉时，应选用的强度指标是（A）

A.osb.obc.o-1

2、有一碳钢支架刚性缺乏，解决方法是（C）

A.用热处理方法强化b.另选合金钢c.增加截面积

3、材料的脆性转化温度应在使用温度（B）

A.以上b.以下C.相等

4、在图纸上出现如下硬度技术条件标注,其中哪种是正确的？（B）

A.HB5OOb.HRC60c.HRC18

3

四、简答题

1、以下各种工件应采取何种硬度试验方法来测定其硬度？(写出硬度符号)

锂刀：HRC黄铜轴套：HB

供给状态的各种非合金钢钢材：HB硬质合金刀片：HV

耐磨工件的外表硬化层：HV调质态的机床主轴：HRC

铸铁机床床身：HB铝合金半成品HB

2、在机械设计中多用哪两种强度指标？为什么？

常用。s：ob：

原因：大多数零件工作中不允许有塑性变形。但从零件不产生断裂的

平安考虑，同时也采用抗拉强度。

3、设计刚度好的零件，应和什么因素有关？

(1)依据弹性模量E选材，选择E大的材料

(2)在材料选定后，主要影响因素是零件的横截面积，不能使结构

件的横截面积太小。一些横截面积薄弱的零件，要通过加强筋或支撑

等来提高刚度。

5PALPL0

8-AL二

£A。L（）EA0

4

交作业时间:

习题二金属的晶体结构

一、名词解释

单晶体的各向异性：位错：P:细晶强化：

二、填空题

1、晶体与非晶体的根本区别是

（晶体具有固定熔点，原子排列有规律，各向异性）。

2、晶体缺陷有（点缺陷：空位/间隙原子）（线缺陷：位错）和（面缺

陷：晶界）。

3、位错分为两种，一种是（刃型位错），另一种是（螺型位错），多于

半个原子面是（刃型位错）位错所特有的。

4、y-Fe,a-Fe的一个晶胞内的原子数分别为（4）和（2）。

三、是非题（正确的画“,错误的画"X"）

1、因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也

是不相同的。（X）

2、金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。（X）

3、金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高。（V）

4、晶体缺陷的共同之处是它们都引起晶格畸变。（V）

5、位错就是原子排列有规那么的错排现象。（V）

四、作图题

画出体心立方和面心立方晶体中原子排列最密的晶面和晶向，写出它们的晶

面和晶向指数。

5

交作业时间:

习题三金属的结晶

一、名词解释

自发形核：细晶强化：变质处理：

二、填空题

1、结晶过程是依靠两个密切联系的根本过程来实现的，这两个过程是

（形核）和（核长大）o

2、在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为（结晶）

而把金属从一种固体晶态过渡为另一种固体晶态的转变成为

（同素异构转变

3、过冷度是指（实际结晶温度与理论结晶温度的差值），

其表示符号为（△T=Tm-Tn）。

4、过冷是结晶的（必要）条件。

5、典型铸锭结构的三个晶区分别为（外表细晶区）（中间柱状晶区）和

（中心等轴晶区）。

三、是非题（正确的画“,错误的画"义"

1、但凡由液态凝固成固体的过程都是结晶过程。（X）

2、金属由液态转变为固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转

变的过程。（V）

3、当晶核长大时，随着过冷度增大，晶核的长大速度增大。但当过冷度很大时,

6

晶核长度速度很快减小。(V)

4、过冷度的大小主要取决于冷却速度和金属的本性。(V)

四、选择题

1、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将(b)

A.越高b.越低c.越接近理论结晶温度

2、铸造条件下，冷却速度越大，那么(a)

a.过冷度越大，晶粒越细b.过冷度越大，晶粒越粗c.过冷度越小，晶粒越

细

3、从液态转变为固态时，为了细化晶粒，可采用(b)

a.快速浇注b.加变质剂c.以砂型代替金属型

五、简答题

1、如果其他条件相同，试比拟在以下铸造条件下铸件晶粒大小

(a)金属型浇注与砂型浇注：

金属型浇注晶粒细小，金属型导热性好，增加了冷速

(b)变质处理与不变质处理：

变质处理晶粒细小，增加了晶核数目。

(c)铸成薄铸件与铸成厚铸件：

薄铸件晶粒细小，薄铸件冷却速度快

(d)浇注时采用震动和不采用震动。

采用振动的晶粒细小，破碎的晶粒增加了晶核。

2、试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”原因。

7

平台原因：

结晶时释放的结晶潜热补偿了金属向外界的散热，到达平衡。

交作业时间：

习题四合金结构和二元合金相图

—名词解释

相;组织：固溶体：金属化合物：枝晶偏析：固溶强化：

二、填空题

1、合金的相结构有（固溶体）和（金属化合物）两大类，其中前者具有较

高的（塑性）性能，适宜做（根本相），后者具有较高的（硬度），

适宜做（强化相）。

2、能提高金属材料强度和硬度的同时，又不显著降低其塑性和韧性的强化方法

称为（固溶强化）o

3、固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度（高）。

4、固溶体出现枝晶偏析后，可采用（扩散退火）加以消除。

5、共晶反响表达式为

（L（固定成分的液体）=（恒温）（a固定成分+B固定成分）同时析出两种固体）

共晶反响的特点是：（恒温，析出相为液相，析出物为两种固相且同

时析出，称为共晶体，有独特的形貌。液相，固相均有固定的成分）

6、具有匀晶型相图的单相固溶体合金（塑性）性能好。

7、固溶体的晶体结构取决于（溶剂），

金属化合物的晶体结构（与组成它的任何组元都不相同，是一种新相）。

8

三、是非题（正确的画“J”,错误的画"X"）

1、在共晶相图中，从液体中析出的BI相与从a相中析出的BII相，具有相同

的晶体结构。（V）

2、一个合金的室温组织为aI+BH+（a+B）,它是由三相组成。（X）

3、杠杆定律只适合于两相区。（J）

4、凡组织组成物都是以单相状态存在于合金中。（X）

5、在合金结晶过程中析出的初生晶和二次晶均具有相同的晶体结构，但具有不

同的组织形态。（V）

四、选择题

1、固溶体的晶体结构与（ai

a.溶剂相同b.溶质相同c.与其他晶型相同

2、固溶体的性能特点是（C）

a.塑韧性高，强度，硬度低b.塑韧性低，强度，硬度高c.综合性能好

3、金属化合物相的性能特点是（C）

a.熔点高，硬度低b.硬度高，熔点低c.熔点高，硬度高

4、在发生共晶反响时，三相的成分（b）

a.相同b.确定c.不确定

9

5、在固溶体合金结晶过程中，产生枝晶偏析的原因是由于(d)

a.液固相线间距很小，冷却缓慢b.液固相线间距很小，冷却速度大

c.液固相线间距很大，冷却缓慢d.液固相线间距很大，冷却速度大

6、二元合金中，铸造性能最好的合金是(b)

a.固溶体合金b.共晶合金c.共析合金d.包晶合金

五、计算和作图题

1、一个二元共晶反响如下：L(75%B)—a(15%B)+B(95%B)

(1)含50%B的合金凝固后，求：

(a)初晶a与共晶体(a+B)的质量百分数

(b)a相与B相的质量百分数

(2)假设共晶反响后，B初晶和(a+B)共晶各占一半，求该合金的成分。

L(75%B)—a(15%B)+B(95%B)

(1)含50%B的合金凝固后，属于亚共晶的成分范围

求(a)初晶a与共晶体(a+B)的质量百分数

Wa1%=(75-50)/(75-15)%=25/60%=42%

W(a+B)%=(100-42)%=58%

(b)a相与B相的质量百分数

Wa%=(95-50)/(95-15)%=45/80%=56%

WB%;(100-56)%=44%

(2)假设共晶反响后，B初晶和(a+B)共晶各占一半,

10

求该合金的成分。

该合金属于过共晶，设合金成分为X,

W3/W(a+3)%=1=(95-X)/(X-75)%

2X(%)=170X%=85%

2、A组元(熔点600℃)与B组元(熔点500℃)

在液态无限互溶，

在300c时，含40%B的液态合金发生共晶反响。

在固态时，A在B中最大溶解度为30%,室温时为10%,

但B在固态和室温时均不溶于A,

试作出该A-B合金相图，并分析含20%A,45%A,80%A合金的结

晶过程。

共晶反响式:L40%B=(300℃)(A+a30%A)

(a)20%A匀晶+二次析出

L---L+aI-----aI----aI+AII

(b)45%A,过共晶，匀晶，共晶，二次析出

L---L+aI----aI+[A+a)----aI+AII+(A+a)

(c)80A%,亚共晶，匀晶，共晶

11

LL+A---A+(A+a)A+(A+a)

交作业时间：

习题五铁碳相图

一、名词解释

同素异晶转变珠光体莱氏体

二、填空题

1、珠光体的本质是（F和Fe3c的呈片层状的机械混合物）。

2、Fe3c的本质是（Fe和C组成的一种复杂间隙相化合物）。

3、铁素体F的晶体结构为（BCC）,奥氏体A的晶体结构为（FCOo

4、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是（P）,其组成相为（F+Fe3C）。

5、在铁碳合金室温平衡组织中，含FesClI最多的合金成分为（2.11%C）,含

Le最多的合金成分为（4.3%）,含FesCIII最多的合金成分为（0.0218%

6、含碳量大于0.77%的铁碳合金从1148c冷却至727c时，将从奥氏体中析出

（Fe3CII）,其分布特征为（网状）。

7、在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度（低），强度（高

8、在实际生产中，假设将钢热锻或热轧时，必须把钢加热到（单相A）状态。

三、是非题（正确的画“，错误的画"X"）

12

1、20钢比T12钢的含碳量要高。（X）

2、Fe3cl和Fe3cli的形态与晶体结构都不相同。（X）

3、在退火状态，45钢比20钢的硬度和强度都高。（V）

4、在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为4.3%的铁碳合金才发生共晶反响。

（X

5、在铁碳合金中，只有过共析钢的平衡组织中才有二次渗碳体存在。（X）

四、选择题

1、奥氏体是（a）

a.碳在y-Fe中的间隙固溶体b.碳在a-Fe中的间隙固溶体

c.碳在a-Fe铁中的有限固溶体。

2、珠光体是一种（b）

a.单相固溶体b.两相混合物c.Fe与C的化合物

3、T10钢的平均含碳量为（b）

a.0.1%b.1.0%c.10%

4、铁素体的力学性能（C）

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

5、以下能进行锻造的铁碳合金是（a）

a.亚共析钢b.共晶白口铁c.亚共晶白口铁

五、依据铁碳相图分析产生以下现象的原因：

（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高。

13

钢的硬度取决于渗碳体的含量，钢的含碳量越高，渗碳体含量越多,

硬度越高。因此，1.0%C的钢渗碳体含量高，硬度高。

(2)在室温下，含碳量0.8%的钢的强度比含碳量1.2%的钢高。

钢的强度是受钢的组织形态影响的，退火状态的钢,珠光体含量越高,

强度越高，0.8%C的钢，100%为珠光体组织，而1.2%C钢那么出

现了网状渗碳体，强度降低。

(3)在U00C,含碳为0.4%的钢能进行锻造，而含碳为4.0%的白口铁不能进

行锻造。

0.4%C的碳钢1100C处在单相A区，A是FCC的固溶体，塑

性好，适合锻造。

而4.0%C的铸铁，1100℃主要为莱氏体组织，是共晶组织，脆

而硬，不适合于锻造这种塑性加工。

六、默画铁碳相图，标注重要的温度和成分。标注室温组织。标注锻造、铸造

14

和热处理温度区间。

七、杠杆定理计算计算45、T8、T12三种钢，室温下组织组成物和相的相对量？

序号钢号平衡组织相计算组织的杠杆计算相的杠杆

0145F+PF,Fe3C

02T8PF,Fe3C

03T12P+F,Fe3C

Fe3CII

45钢：室温下：组织：F+P

WP%=(0.45-0)/(0.77-0)%=58%WF%=(100-58)%=42%

相:F,Fe3C

WF%=(6.69-0.45)/(6.69-0)%=93%

WFe3C%=(100-93)%=7%

T8钢：室温下组织：P=100%

相:F,Fe3C

WF%=(6.69-0.8)/(6.69-0.02)%=5.89/6.67%=88%

WFe3C=(100-88)%=12%

15

T12钢室温下组织：P+Fe3CII

Wp%=(6.69-1.2)/(6.69-0.77)%=5.49/5.92%=93%

WFe3C%=(100-93)%=7%

相:F,Fe3C

WF%=(6.69-1.2)/(6.69-0)%=5.49/6.69%=82%

WFe3C%=(100-82)%=18%

(2)用显微镜观察某亚共析钢，估计其中珠光体含量为80%,那么此钢的含碳

量

为多少？

设：钢的含碳量为X%,杠杆设置：

WP%=80%=(X-0.02)(0.77-0.02)%X%=62%应该为60号钢。

八、填表(D

钢号类别含碳量应用举例

Q235普通结构钢0.1-0.2建筑结构用钢

15优质碳素结构钢0.15桥梁，容器罐，水箱

45优质碳素结构钢0.45车床主轴

65优质碳素结构钢0.65弹簧，裁纸刀

T8碳素工具钢0.8手开工具，如手工锯条

T12碳素工具钢1.2手开工具，如铿刀

填表⑵

16

零件名称选择材料牌号

手工锯条T8,碳素工具钢

普通螺钉Q235,普通碳素结构钢

车床主轴45,优质碳素结构钢

交作业时间：

习题六钢的热处理

一、名词解释

临界冷却速度；过冷奥氏体、剩余奥氏体，马氏体，贝氏体、淬透性、淬硬性、

调质处理；回火索氏体，索氏体

二、填空题

1、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是

（都是由F和Fe3C组成的机械混合物）

不同点是（T的片层间距比P细小，因而T的硬度，强度比珠光体高）。

2、马氏体的显微组织形态主要有（板条状）和（针状）两种，

其中（板条状）韧性好。

3、钢的淬透性越高，那么C曲线的位置越（右移），说明临界冷却速度越（小）。

4、钢的热处理工艺是由（加热）（保温）（冷却）三阶段组成，一般来讲，

它不改变零件的（形状），但改变其（组织与性能）。

5、利用铁碳相图确定钢完全退火的正常温度范围是（Ac3以上30-50C）,

它适合于（亚共析）钢。

6、球化退火的主要目的是1使P中的Fe3c球化，降低硬度，便于加工）,

17

它适合于（高碳钢/过共析）钢。

7、钢的正常淬火温度，亚共析钢是（Ac3以上30-50C）,

过共析钢是（Acl以上30-50℃）o

8、钢热处理确定其加热温度是依据（铁碳相图），确定过冷奥氏体转变产物

是依据（C曲线）。

9、淬火钢进行回火的目的是（获得所要求的力学性能，消除内应力，稳

定组织和尺寸），回火温度愈高，钢的强度、硬度（越低）。

10、钢回火转变4大过程是（马氏体的分解）（剩余奥氏体的）1回火屈

氏体的形成）（渗碳体的聚集长大

11、索氏体和回火索氏体在形态上的区别是（S中的Fe3c呈片状，而回火

S中的Fe3C呈球状），在性能上的区别是（在强度，硬度相同时，回

火S的塑性和韧性比正火S好）。

12、依据铁碳相图，结合实验，45钢和T8钢（原始状态退火状态），按照下表

加热处理后，请填写处理后的组织：

850℃加热，850℃加热，760c加热，720℃加热，

水冷空冷水冷水冷

45MSF+MP+F

T8粗大M+VSM+P+Fe3CII

18

未溶Fe3C+A，

三、是非题〔正确的画“J”,错误的画"X"）

1、经加热奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中碳的含量均与钢中碳的含量相

等。（X）

2、马氏体是碳在a-Fe中的过饱和固溶体。（V）

3、当把亚共析钢加热到A1-A3之间的温度时，将获得F+A的两相组织，在平

衡条件下，其中奥氏体的含碳量总是大于钢的含碳量。（V）

4、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）

5、不管碳含量上下，马氏体硬度都很高，脆性都很大。（X）

6、在正常热处理条件下，随着含碳量增高，过共析钢的过冷奥氏体越稳定。（X）

7、高合金钢既有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。（X）

8、经退火后再高温回火，获得回火索氏体组织，具有良好的综合机械性能/X）

9、外表淬火既能改变钢的外表化学成分，也能改善心部的组织和性能。（X）

10、为了调整硬度，便于机械加工，低碳钢、中碳钢和低合金钢在锻造后采用

正火处理。（V）

四、选择题

1、奥氏体向珠光体转变是

（a）a.扩散型转变b.非扩散型转变c.半扩散型转变

2、钢经过调质处理后获得的组织是

（b）a.回火马氏体b.回火索氏体c.回火屈氏体

19

3、过共析钢的正常淬火温度是

(a)a.Al—30-50℃b.Acm—30-50℃c.A3—30-50℃

3、影响碳钢淬火后剩余奥氏体量的主要因素是

(b)a.钢材本身的含碳量b.钢中奥氏体的含碳量c.钢中碳化物的含量

4、假设合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将

(b)a.降低b.提高c.不改变

5、马氏体的硬度取决于

(C)a.奥氏体的冷却速度b.奥氏体的转变温度c.奥氏体的碳含量

6、淬硬性好的钢

(C)a.奥氏体中合金元素含量高b.奥氏体中的碳含量低

c.奥氏体中碳含量高

7、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用

(a)a.高淬透性钢b.中淬透性钢c.低淬透性钢

8、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用

(b)a.水淬b.油淬c.盐水中淬

9、直径为10mm的45钢，常规淬火温度是

(b)a.750℃b.850℃c.920℃

10、45钢为了获得回火索氏体，应进行

(b)a.淬火+低温回火b.淬火+高温回火c.等温淬火

11、完全退火主要适用于，

(a)a.亚共析钢b•过共析钢c.共析钢

20

12、扩散退火的目的是

(a)a.消除和改善晶内偏析b.消除冷塑性变形后的加工硬化c.降低硬

度，以利切削加工

13、钢的回火处理是在

(C)a.退火以后进行b.正火以后进行c.淬火以后进行

14、钢的渗碳温度范围是

(C)a.600-650℃b.800-850℃c.900-950℃d.1000-1050℃

15、过共析钢正火的目的是

(C)a.调整硬度，改善切削加工性能b.细化晶粒，为淬火做准备

c.消除网状二次渗碳体d.消除内应力，防止淬火变形和开裂

16、T12钢正常淬火的组织是

(d)a.马氏体+剩余奥氏体b.马氏体+碳化物c.马氏体

d.马氏体+剩余奥氏体+碳化物

五、简述题

1、低碳钢板硬度低，可否采用淬火方法提高硬度？用什么方法能显著提高其硬

度？

不能，因为低碳钢的C曲线一般很靠左侧，临界冷却速度要求很

高，一般工业条件很难到达。另外，低碳钢含碳量低，获得马氏体强

化效果也不明显，因此，一般采用正火，获得索氏体或屈氏体，利用

F和Fe3c的片间距减小，来提高硬度。

2、20钢材用外表淬火是否适宜？为什么？45钢进行渗碳处理是否适宜？为什

么？

20钢材不能采用外表淬火，外表淬火是改善材料外表性能的热

21

处理工艺。外表淬火是在原有钢材综合性能的根底上，将外表淬成马

氏体组织。20号钢C曲线一般很靠左侧，临界冷却速度要求很高，

一般工业条件很难到达。另外，低碳钢含碳量低，获得马氏体强化效

果也不明显。20号钢一般会利用其含碳量低，塑韧性好的特点，将

其外表渗碳处理，使得外表为高碳，淬火后获得高碳马氏体，提高强

度硬度，保存心部的韧性。

45钢一般不进行渗碳处理，因为45钢为中碳，再渗碳提高外表

含碳量意义不大，而且心部的韧性也不如20号钢号，因此，45钢一

般采用外表淬火工艺。

3、确定以下钢件退火方法，并指出退火的目的及其退火后的组织

(1)经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度

冷轧钢板，存在加工硬化，硬度提高，为了消除加工硬化，采用再结

晶退火组织为F+P

(2)ZG35钢的铸造齿轮

去应力退火，消除铸造应力，组织：F+P

(3)锻造过热的60钢锻坯

完全退火，细化晶粒，改善力学性能，组织F+P

(4)改善T12钢切削加工性能

球化退火，使Fe3c球化，降低硬度，组织：球状P

4、说明直径10mm的45钢试件在以下温度加热，保温并水冷到室温获得的组织？

加热温度水冷室温组织分析

加热温度低于A1线，组织没有变化

700℃,F+P

22

加热温度在A3-A1之间，属于F+A两相区,

760℃,F+M

水冷后F保存下来，A转变为M

加热温度高于A3线，属于正常A化状态，

850℃,M

淬火后获得M

加热温度远高于A3,晶粒粗大，淬火后为

1100℃粗大M

粗大M

5、指出以下钢件正火的主要目的：

20钢齿轮：提高硬度，以利切削加工。

45钢小轴：最终热处理，获得屈氏体组织，保证使用性能

T12钢铿刀：为彻底消除网状渗碳体，在球化退火前增加一次正火。

六、工艺路线改错

（1）45钢，小轴，硬度:20-25HRC

锻造---完全退火---粗加工---淬火4■彳氐温回火---精加工

改错：

错误：淬火+低温回火,轴类零件，要求综合机械性能，硬度20-25HRC

应该为淬火+高温回火（调质）

（2）65Mn钢，钢板弹簧，硬度：40HRC

锻造---球化退火---粗加工---淬火+高温回火---精加工

改错：

错误：（1）球化退火，球化退火适用于高碳钢，弹簧钢（亚共析）

应采用完全退火。

23

(2)淬火+高温回火，弹簧类零件，硬度40HRC

应该为淬火十中温回火

(3)T8钢，手工锯条，硬度：60HRC

锻造—完全退火一一粗加工—调质处理一一精加工

改错：

错误：(工)完全退火，完全退火适用于亚共析钢，T8钢是工具钢(共

共析)应采用球化退火。

(2)调质处理适合于中碳钢，轴类零件，工具钢应采用淬火+低温

回火，以保证高硬度60HRC。

(4)20钢，汽车变速齿轮，外表硬度HRC60,心部硬度HRC25

锻造一一完全退火一一粗加工—调质处理一外表淬火+低温回火一精加工

改错：

(1)完全退火，20钢应该采用正火，提高硬度，保证切削加工。

(2)20钢的汽车变速齿轮，对外表的硬度和心部的韧性要求都很高,

应采用渗碳+淬火+低温回火工艺组合。

(5)40Cr,汽车半轴，轴颈硬度HRC60,其余局部HEC25

锻造一一球化退火一一粗加工—渗碳，淬火，低温回火——精加工

改错：

(1)球化退火，40Cr钢是中碳合金钢(亚共析)因采用完全退火

(2)汽车半轴属于轴类零件，整体硬度要求HEC25,属于调质范围，

应采用：整体调质+轴颈局部外表淬火(HRC60)+低温回火工艺组合。

24

交作业时间:

习题七合金钢

一、名词解释

回火稳定性二次硬化回火脆性红硬性

二、填空题

1、按钢中合金元素的含量，可将合金钢分为（低合金钢〈5%）

（中合金钢5%-10%）和（高合金钢＞10%）三类。

2、除了（Co）和（Al）夕卜，几乎所有的合金元素都是钢的Ms和Mf点

（降低），因此，淬火后相同含碳量的合金钢比碳钢的（剩余奥氏体）增多,

使钢的硬度下降。

3、合金钢按照用途可分为

（合金结构钢）1合金工具钢）和（特殊性能钢）。

4、20CrMnTi是（合金渗碳钢）钢，Ti的作用是（细化晶粒），

Cr和Mn的作用是（提高淬透性），

25

热处理工艺是（正火，渗碳淬火低温回火）。

5、W18Cr4V是（高速钢）钢，含碳量是（0.8-1.5%）,

W的主要作用（保证红硬性），Cr的主要作用是（提高淬透性，耐磨性）,

V的主要作用是（细化晶粒，提高耐磨性

热处理工艺是（正火，球化退火，淬火三次回火），

最终组织是（回火马氏体，碳化物，少量剩余奥氏体，）。

6、金属材料中能有效阻碍位错运动的方法有（细晶强化）1固溶强化）

（位错强化）和（第二相强化）四种，因而（马氏体）相变和（回火）

转变是工业上钢材强化最有效，最经济的手段。

8、钢的淬透性主要却决于（钢的C曲线位置），

钢的淬硬性主要取决于（钢的含碳量）。

三、是非题

1、调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。（X）

2、合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。（X）

3、T8钢比T12钢和40钢有更好的淬透性和淬硬性。（X）

4、高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体，使其均匀分布在基体中。（V）

5、18-4-1高速钢采用很高的淬火温度，其目的是使碳化物尽可能多的溶入奥氏

体中，从而提高钢的红硬性。（V）

四、选择题

1、要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选

26

用（C）

a.45钢，正火处理b.60Si2Mn,淬火中温回火c.40Cr,调质处理

2、制造手工锯条，应选用（C）

a.Crl2Mo,淬火，低温回火b.65Mn,淬火中温回火C.T8,淬火，低温回火

3、汽车，拖拉机的齿轮，要求外表高耐磨，中心良好的强韧性，应选用（b）

a.20钢，外表淬火，低温回火b.20CrMnTi,渗碳淬火低温回火c.40Cr,调

质处理

4、以下钢种中，采用球化退火为预先热处理的是（d）

a.40Crb.60Si2Mnc.16Mnd.GCrl5

5、60Si2Mn的热处理工艺是（b）

a.淬火，低温回火b.淬火中温回火c.淬火高温回火

6、GCrl5钢中Cr的平均含量是（C）

a.15%b.1.5%c.没有表示出来

7、二次硬化属于（d）

a.固溶强化b.位错强化c.细晶强化d.第二相强化

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交作业时间:

28

习题八铸铁

一、名词解释

石墨化变质（孕育）处理球化处理石墨化退火

二、填空题

1、白口铸铁中碳主要以（Fe3c渗碳体）形式存在，灰口铸铁中碳主要以

（G石墨）形式存在。

2、普通灰铸铁，可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为

（片）状，（团絮）状（球状）状和（蠕虫）状。

3、铸铁的基体有（F+P）（P）和（F）三种。

4、QT500-5牌号中,QT表示（球墨铸铁），

数字500表示（抗拉强度大于500Mpa）,数字5表示（延伸率为5%）。

5、HT250是（灰口铸铁），250表示（最小抗拉强度大于250Mpa）。

6、促进石墨化的元素有（C）和（Si）,阻碍石墨化的元素有（S）和（Mn）。

7、铸铁的石墨化过程分为

（液相到共晶阶段）（共晶到共析阶段之间）和（共析阶段）三个阶

段。

8、可锻铸铁的生产方法是先获得

（共晶白口铸铁），然后进行（石墨化退火）。

9、生产孕育（变质）铸铁选用（含硅75%的硅铁）作为孕育剂。

10、生产球墨铸铁选用（镁或稀土镁合金）作为球化剂。

11、灰口铸铁的力学性能主要却决于（石墨形态）。

29

12、机架和机床床身应选用（灰口）铸铁。

13、影响石墨化的主要因素是（化学成分）和（冷却速度）。

14、球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰铸铁高，这是因为

（球状石墨对基体的割裂作用最小，应力集中小）

三、是非题

1＞铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。（X）

2、可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。（X）

3、可以通过球化退火使普通灰铸铁变成球墨铸铁。（X）

4、球墨铸铁可以通过调质处理和等温淬火工艺提高其力学性能。（V）

5、采用热处理方法，可以使灰铸铁的片状石墨细化，从而提高力学性能。（X）

6、铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高力学性能。（X）

7、灰铸铁的减震性能好。（V）

四、选择题

1、铸铁石墨化过程的第一、第二和第三阶段完全进行，其显微组织为

b.F+P+Gc.P+G

2、铸铁石墨化过程的第一、第二完全进行，第三阶段局部进行，其显微组织为

(b)a.F+Gb.F+P+Gc.P+G

3、铸铁石墨化过程的第一、第二完全进行，第三阶段未进行，其显微组织为

(C.)a.F+Gb.F+P+Gc.P+G

4、提高灰铸铁的耐磨性，应采用

(C)a.整体淬火b.渗碳处理c.外表淬火

5、普通灰铸铁的力学性能主要取决于

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（b）a.基体组织b.石墨的大小和分布c.石墨化程度

6、现有以下铸铁，请按照用途选材

a.QT600-2b.HT250c.KTH350-10

（1）机床床身（b）（2）汽车前后桥壳（C）（3）柴油机曲轴（a・）

7、灰口铸铁制造的磨床床身薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难，解决方

法是

（C）a.改用球墨铸铁b.正火处理c.软化退火d.等温淬火

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交作业时间:

习题九有色金属及其合金

一、名词解释

固溶处理时效硬化铸造铝合金巴氏合金

二、选择题

1、ZChSnSb8-4是

(C.)a.铸造铝合金b.铸造黄铜c.滑动轴承合金d.铸造青铜

2、5A06(LF6)的

(C.)a.铸造性能好b.强度高c.耐蚀性好d.时效强化效果好

3、对于可热处理强化的铝合金，其热处理工艺为

(d)a.淬火+低温回火b.完全退火c.水韧处理d.固溶+时效

三、是非题

1、铝合金都可以通过热处理予以强化。(X)

2、ZChSnSb8-4是在软基体上分布硬颗粒的滑动轴承合金。(V)

3、假设铝合金的晶粒粗大，可以重新加热予以细化。(X)

交作业时间:

32

习题十选材综合练习

一、填空题

1、尺寸较大（分度圆直径d>400-600mm）,形状复杂而不能锻造的齿轮可采

用

（铸钢）制造；在无润滑条件下工作的低速无冲击齿轮可用（铸铁）制造；

要求外表硬，心部强韧的重载齿轮必须用（渗碳钢）制造。

2、对承载不大，要求传递精度较高的机床齿轮，通常选用（调质）钢，

经（调质，外表淬火低温回火）热处理制造。而对要求外表硬度高，耐磨性好,

心部强韧性好的重载齿轮，那么通常选用（渗碳钢）钢，经（正火，渗碳淬火

低温回火）热处理制造。

3、连杆螺栓工作条件繁重，要求较高的强度和较高的冲击韧性，应选用（40Cr,

调质）钢。

4、木工刀具应选用（碳素工具）钢，进行（淬火低温回火）热处理。

--、改错题

1、载重汽车变速箱齿轮选用20CrMnTi钢制造，其工艺路线：

下料——铸造一一渗碳，淬火，低温回火一一机加工一一退火一一喷丸一

一磨齿

改错：铸造：重要机械零件采用锻造制造毛坯

退火：低碳钢采用正火提高硬度。正火位置应该在锻造后，渗

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碳淬火低温回火之前。

2、C618机床变速箱齿轮选用45钢制造，其工艺路线：

下料一一锻造一一正火一一粗加工一一调质一一精加工一一渗碳，淬火一

一精磨

改错：正火：可采用完全退火

渗碳，淬火：调质钢应采用外表淬火+低温回火

3、指出以下零件在选材和制定热处理技术条件中的错误，并提出改正意见

(1)外表耐磨的凸轮，材料用45钢，热处理：淬火+低温回火，50-60HRC

选材应为渗碳钢，20,20Cr,经渗碳淬火低温回火后可到达硬度要

求。

(2)4)300mm,要求良好综合机械性能的传动轴，材料选用40Cr,热处理调质，

硬度40-45HRC

6300mm传动轴，尺寸较大，40Cr是低淬透性钢，应选用高淬透性钢,

调质后硬度高了，应为HRC25左右

(3)弹簧。15mm,材料45钢，热处理淬火，中温回火，50-55HRC

弹簧：应选用弹簧钢，65Mn,60Si2Mn

(4)转速低，外表耐磨及心部要求不高的齿轮，选用45钢，热处理：渗碳，

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淬火，低温回火，58-62HRCo

45钢不适合渗碳，可改为：20钢，渗碳淬火低温回火，

但因为转速低，外表耐磨及心部要求不高的齿轮，可采用45钢，正

火

(5)要求拉杆。70mm,截面性能均匀，心部0b>900Mpa,材料选用40Cr,热

处理调质，200-300HB

40Cr淬透性缺乏，应选用40CrMnMo高淬透性钢。

三、选择题

1、C618机床变速箱齿轮工作转速较高，性能要求：齿面硬度50-55HRC,齿心

部硬度要求22-25HRC,整体强度。b=760-800Mpa,整体韧性ak=40-60J/cm2,

应选用(b)钢，经(C)热处理。

a.20CrMnTib.45c.调质，外表淬火，低温回火&渗碳，淬火，低温回

火

2、大功率内燃机曲轴选用(b),中吨位汽车曲轴选用(d),C620机床主轴

选用精密键床主轴应选用(C)。

a.45b.球墨铸铁c.38CrMoAld.合金球墨铸铁

3、高精度磨床主轴38CrMoAl制造，在其加工工艺路线上，填上热处理工序名

称

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锻造一一(d)•精加工一一(b)

粗加工)

一一粗磨加工一一(c)精磨加工

a.调质b.氮化c.消除应力d.退火

4、现有以下钢号

Q235,W18Cr4V,5CrNiMo,60Si2Mn,ZGMnl3,Q345(16Mn),lCrl3,20CrMnTi,

9SiCr,

lCrl8Ni9Ti,T12,40Cr,GCrl5,Crl2MoV,

请按照用途选择钢号：

(1)制造机床齿轮，应选用：40Cr

(2)制造汽车板簧，应选用：60Si2Mn

(3)制造滚动轴承，应选用：GCrl5

(4)制造高速车刀，应选用：W18Cr4V

(5)制造桥梁，应选用：Q345(16Mn)

(6)制造大尺寸冷模具，应选用：Crl2MoV

(7)制造耐酸容器，应选用：lCrl8Ni9Ti

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（8）制造铿刀，应选用：T12

四、简述题

1、一尺寸为630mmX250mni的轴，选用30钢制造，经外表高频淬火（水冷）

和低温回火，要求摩擦局部外表硬度达50-55HRC,0但实际使用过程中发现，摩

擦局部严重磨损。试分析原因，并提出解决方法。

但实际使用过程中发现，摩擦局部严重磨损，说明硬度达不到，原因，

钢含碳量偏低，应该为45钢。

2、某工厂用T10钢制造钻头，给一批铸铁件打610mm的深孔，但打几个孔后钻

头很快磨损。据检验，钻头本身的材质，热处理，金相组织和硬度都合格。试

分析原因，并提出解决方法。

T10钢制造钻头，给一批铸铁件打610mm的深孔，但打几个孔后钻头

很快磨损。说明T10钢红硬性差，而铸铁的导热性差，造成钻头硬度

很快下降。应选用红硬性较高的钢如9SiCr或W18Cr4V等。

3、有一用45钢制作的轴，最终热处理为淬火（水淬）和低温回火，使用过程

中摩擦局部严重磨损，在其外表取样进行金相分析，其组织为不规那么白色区

域和黑色区域，依据显微硬度分析，白色区域为HB80,黑色区域为630HBW。试

分析原因，并提出解决方法。

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使用过程中摩擦局部严重磨损，说明硬度缺乏。依据显微硬度分析,

白色区域为HB80,这是铁素体。黑色区域为630HBW,这是马氏体。

淬火组织出现F,说明淬火加热温度缺乏，应该在A3线以上加热淬

火。

4、有一45钢制造的变速箱齿轮，其加工工艺为：

下料一锻造一退火一粗加工一调质一精加工一高频外表淬火，低温回火一磨加

工

请说明各热处理工艺的目的。

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退火：细化晶粒，均匀组织

调质：获得良好的综合机械性能

高频外表淬火：外表获得马氏体，提高外表硬度

低温回火：获得回火马氏体，降低脆性。

5、用15钢制作一要求耐磨的小轴（620mm）,其加工工艺为：

下料一锻造一正火一粗加工一渗碳，淬火，低温回火一磨加工

请说明各热处理工艺的目的。

正火：提高硬度，便于切削加工。均匀组织

渗碳：提高外表含碳量使外表成为高碳钢

淬火：外表获得马氏体+碳化物+A'组织，提高强度，耐磨性

低温回火：获得回火马氏体，降低脆性。

交作业时间:

习题十一铸造

名词解释

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逐层凝固糊状凝固顺序凝固同时凝固

二、填空题

1、常用的特种铸造方法有（熔模铸造）（金属型铸造）（压力铸造）（低

压铸造）和（离心铸造）。

2、铸件的凝固方式是按（凝固区域宽度大小）来划分的，有（逐层凝固）

（中间凝固）和（糊状凝固）三种方式。纯金属和共晶合金易按照（逐层

凝固）方式凝固。

3、铸造合金在凝固过程中的收缩分为三个阶段，其中（液态收缩和凝固收缩）

是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而（固态收缩）收缩是产生铸件变形，裂

纹的根本原因。

4、铸钢铸造性能差的原因主要是（熔点高）（流动性差）和（收缩大）。

5、影响合金流动性的内因是（液态合金的化学成分），外因是1液态合

金的导热系数）和（黏度和液态合金的温度）。

6、铸造生产的优点是（成型方便）（适应性强）和（本钱低）。

缺点是（铸件力学性能低）（铸件质量不稳定）和（废品率高）。

三、是非题

1、铸造热应力最终的结论是薄壁或表层受拉应力。（X）

2、铸件的主要加工面和重要的工作面浇注时应朝上。（X）

3、冒口的作用是保证铸件同时冷却。（X）

4、铸件上宽大的水平面浇注时应朝下。（V）

5、铸铁的流动性比铸钢好。（V）

6、含碳4.3%的白口铸铁的铸造性能不如45钢好。（X）

7、铸造生产特别适合制造受拉力较大或受力复杂零件的毛坯