金属材料及热处理期末考试试卷及答案

金属材料及热处理期末考试试卷及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，将正确选项字母填入括号内）1.45钢淬火后硬度不足，最可能的原因是（）A.淬火温度过低 B.回火温度过高 C.冷却速度过快 D.奥氏体化时间过长答案：A2.下列元素中，显著提高钢回火稳定性的是（）A.Si B.Mn C.P D.S答案：A3.共析钢在730℃长时间保温后缓慢冷却，室温组织为（）A.马氏体 B.珠光体+铁素体 C.珠光体 D.贝氏体答案：C4.铝合金时效硬化实质是（）A.固溶强化 B.弥散析出强化 C.细晶强化 D.加工硬化答案：B5.高速钢W18Cr4V二次硬化峰值温度约为（）A.200℃ B.350℃ C.550℃ D.750℃答案：C6.感应加热表面淬火获得的硬化层深度主要取决于（）A.电流频率 B.冷却介质 C.钢含碳量 D.原始组织答案：A7.下列退火工艺中，属于不完全退火的是（）A.球化退火 B.去应力退火 C.再结晶退火 D.等温退火答案：A8.钢中马氏体转变开始温度Ms主要受（）影响最大A.碳含量 B.晶粒度 C.冷却速度 D.保温时间答案：A9.灰铸铁HT250中数字“250”代表（）A.最低抗拉强度250MPa B.最低屈服强度250MPa C.布氏硬度250 D.冲击吸收能量250J答案：A10.下列材料中，最适合制造汽车板簧的是（）A.60Si2Mn B.20CrMnTi C.GCr15 D.1Cr18Ni9Ti答案：A11.铜合金中，能同时提高强度和导电性的有效方法是（）A.固溶强化 B.形变强化 C.时效强化 D.细晶强化答案：C12.渗碳件淬火后通常进行（）A.高温回火 B.中温回火 C.低温回火 D.不需要回火答案：C13.下列缺陷中，属于淬火内裂纹的是（）A.脱碳 B.网状渗碳体 C.淬火龟裂 D.魏氏组织答案：C14.评定钢晶粒度常用的标准号为（）A.GB/T228 B.GB/T229 C.GB/T6394 D.GB/T231答案：C15.下列热作模具钢中，含碳量最低的是（）A.5CrNiMo B.3Cr2W8V C.4Cr5MoSiV1 D.Cr12MoV答案：A16.奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的敏感温度区为（）A.200～350℃ B.450～650℃ C.850～950℃ D.1050～1150℃答案：B17.下列淬火介质中，冷却能力最强的是（）A.20℃水 B.60℃水 C.20℃油 D.熔融盐答案：A18.钢的回火脆性主要与（）元素在晶界偏聚有关A.P、Sn B.Cr、Mo C.Mn、Si D.V、Ti答案：A19.下列检测方法中，可直接测定渗碳层深度的是（）A.洛氏硬度法 B.维氏硬度法 C.布氏硬度法 D.肖氏硬度法答案：B20.冷作模具钢最终热处理通常为（）A.淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火 D.调质+渗氮答案：A二、多项选择题（每题2分，共10分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列属于钢的化学热处理的是（）A.渗碳 B.碳氮共渗 C.渗硼 D.感应淬火答案：ABC22.影响CCT图位置的因素有（）A.碳含量 B.合金元素 C.奥氏体化温度 D.原始组织答案：ABCD23.下列属于铝合金热处理缺陷的是（）A.过烧 B.包铝层扩散 C.时效不足 D.淬火变形答案：ABCD24.下列属于球墨铸铁热处理工艺的是（）A.退火 B.正火 C.调质 D.等温淬火答案：ABCD25.下列属于二次硬化型超高强度钢的是（）A.35CrMoV B.40CrNi2MoA C.0Cr16Ni4Cu4Nb D.32Si2Mn2MoV答案：BC三、填空题（每空1分，共20分）26.共析钢奥氏体化温度一般为________℃以上，合金钢常比碳钢高________℃。答案：727，30～5027.钢淬火后获得马氏体的必要条件是在________区以大于________的冷速冷却。答案：鼻尖，临界冷却速度28.铝合金固溶处理转移时间越短，可抑制________析出，提高________。答案：平衡相，时效强化效果29.高速钢淬火后需在________℃进行三次回火，目的之一是消除________。答案：560，残余奥氏体30.渗碳层碳浓度梯度太陡易导致淬火后________层剥落，可通过________工艺改善。答案：渗碳，扩散退火31.灰铸铁石墨形态为________，而可锻铸铁石墨呈________状。答案：片状，团絮32.铜合金中铍青铜经________+________处理后σb可达1250MPa。答案：固溶，时效33.评定淬火介质冷却性能采用________试验，其特征值包括________速度和________速度。答案：银探头，最大，300℃34.钢中贝氏体分为________贝氏体和________贝氏体两类。答案：上，下35.热作模具钢回火需进行________回火，以获得________回火组织。答案：多次，马氏体四、名词解释（每题3分，共15分）36.临界淬火冷却速度答案：使过冷奥氏体全部转变为马氏体而不出现非马氏体产物的最低冷却速度，用vk表示，是评定钢淬透性的重要指标。37.二次硬化答案：含强碳化物形成元素的高合金钢，在500～600℃回火时，因合金碳化物弥散析出，硬度反而高于低温回火的现象。38.时效曲线答案：合金经固溶处理后于一定温度时效，硬度（或强度）随时效时间变化的曲线，分为欠时效、峰时效和过时效三阶段。39.渗层有效硬化深度答案：从渗层表面至硬度为基体硬度+50HV处的垂直距离，用于表征渗碳或碳氮共渗件的承载能力。40.回火脆性答案：钢在某一温度区间回火后冲击韧性显著下降的现象，分为第一类（250～400℃）和第二类（450～650℃）回火脆性。五、简答题（每题6分，共30分）41.简述影响钢淬透性的主要因素。答案：1.碳含量：亚共析钢随C↑淬透性↑，过共析钢随C↑淬透性↓；2.合金元素：除Co外，固溶于奥氏体的合金元素均使C曲线右移，提高淬透性；3.奥氏体化温度：温度↑晶粒↑成分均匀↑淬透性↑；4.原始组织：调质态比退火态淬透性好；5.冷却介质：介质冷却能力↑，表观淬透性↑；6.工件尺寸：尺寸↑冷速↓淬透层↓。42.写出铝合金时效硬化机理并指出与钢淬火强化的区别。答案：机理：过饱和固溶体→GP区→亚稳相→稳定相，共格/半共格弥散质点阻碍位错运动。区别：1.铝合金时效是析出强化，钢淬火是相变强化；2.铝合金时效需先固溶淬火得到过饱和固溶体，钢淬火得到马氏体；3.铝合金时效硬度峰值可随时效温度调整，钢淬火硬度主要取决于碳含量；4.铝合金可多次重溶时效，钢淬火后重加热则回火软化。43.说明球墨铸铁调质处理工艺及目的。答案：工艺：870℃奥氏体化油淬+550～600℃回火。目的：获得回火索氏体+球状石墨，σb达900MPa，δ≥2%，αku≥30J，满足曲轴、连杆等要求综合性能件。44.为什么高速钢淬火后需多次高温回火？答案：1.560℃回火时发生二次硬化，弥散析出M2C、MC碳化物；2.每次回火冷却中残余奥氏体转变为马氏体，需再次回火消除新生马氏体脆性；3.三次回火可使残余奥氏体量<2%，硬度达HRC64以上；4.降低淬火内应力，提高红硬性。45.简述防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀的工艺措施。答案：1.固溶处理：1050℃水冷，使碳化物充分溶解；2.降低碳量：采用超低碳≤0.03%；3.加入稳定化元素Ti、Nb并进行稳定化退火（850～900℃）；4.避免在敏化区（450～850℃）长时间停留；5.采用含Mo的316L提高耐蚀性；6.表面喷丸引入压应力抑制裂纹萌生。六、计算与分析题（共35分）46.（10分）某40Cr钢工件直径60mm，在850℃奥氏体化后用20℃水淬火，已知该钢理想临界直径DI=45mm，实际淬火强度H=0.4，求：(1)实际临界直径D0；(2)心部能否获得90%马氏体？答案：(1)D0=DI×H=45×0.4=18mm；(2)工件半径30mm>18mm，故心部冷速<临界冷速，不能获得90%马氏体，将获得贝氏体+珠光体混合组织。47.（10分）某铝合金成分（wt%）：Cu4.0，Mg0.5，Mn0.6，其余Al。固溶处理后时效硬化曲线显示峰值硬度150HV出现在190℃×8h。现因生产急需，拟改用210℃时效，求：(1)根据Arrhenius方程t2=t1exp[Q/R(1/T21/T1)]，若激活能Q=125kJ/mol，计算达到相同硬度所需时间；(2)分析温度提高对析出相尺寸及性能的影响。答案：(1)T1=463K，T2=483K，t1=8h，代入得t2=8×exp[125000/8.314(1/4831/463)]=3.2h；(2)温度↑，扩散系数↑，析出相长大速度↑，峰时效时间缩短，但析出相尺寸粗大，共格应变↓，硬度峰值略降低，韧性提高。48.（15分）某汽车变速箱齿轮选用20CrMnTi钢，技术要求：渗层深0.8～1.2mm，表面硬度HRC58～62，心部硬度HRC32～45，晶粒度≥7级。试制定完整热处理工艺路线（温度、时间、冷却、回火），并说明各工序目的及检验项目。答案：工序1：正火950℃空冷，目的细化晶粒，改善切削性能，检验：晶粒度≥7级，HB170～207。工序2：气体渗碳930℃×4h，碳势1.0%，炉冷至850℃，目的获得深1.0mm、碳浓度0.8～1.0%的渗层，检验：随炉试棒渗层深（金相法）。工序3：淬火830℃油冷，目的使表面获得高碳马氏体，心部获得低碳马氏体+贝氏体，检验：淬火变形≤0.05mm。工序4：低