钢材题库及答案

钢材题库及答案一、单项选择题（本大题共40小题，每小题1分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.在铁碳合金相图中，共析点的含碳量为（）。A.0.77%B.2.11%C.4.3%D.6.69%2.钢材在拉伸试验中，试样在断裂前所能承受的最大应力称为（）。A.屈服强度B.抗拉强度C.弹性极限D.比例极限3.随着含碳量的增加，碳钢的（）。A.硬度降低，塑性提高B.硬度提高，塑性降低C.硬度和塑性都提高D.硬度和塑性都降低4.下列元素中，非碳化物形成元素是（）。A.CrB.MoC.WD.Ni5.钢的淬火加热温度原则上应选择在（）。A.Ac1以下B.Ac1以上30~50℃C.Ac3以上30~50℃D.Accm以上30~50℃6.40Cr钢属于（）。A.普通碳素结构钢B.优质碳素结构钢C.合金结构钢D.合金工具钢7.钢件淬火后通常需要进行（）处理，以消除脆性并获得所需力学性能。A.退火B.正火C.回火D.调质8.下列钢号中，属于高碳钢的是（）。A.20钢B.45钢C.T10钢D.65Mn钢9.使钢产生冷脆性的杂质元素主要是（）。A.SB.PC.OD.N10.正火冷却方式是（）。A.随炉冷却B.在空气中冷却C.在油中冷却D.在水中冷却11.下列指标中，属于钢的工艺性能的是（）。A.强度B.硬度C.焊接性D.韧性12.9SiCr钢适合制造（）。A.手工锯条B.机床主轴C.冷作模具D.滚动轴承13.钢的淬透性主要取决于（）。A.冷却介质B.零件尺寸C.临界冷却速度D.淬火加热温度14.调质处理是指（）。A.淬火+高温回火B.淬火+中温回火C.淬火+低温回火D.表面淬火+低温回火15.下列钢号中，属于马氏体不锈钢的是（）。A.1Cr18Ni9TiB.1Cr13C.Cr12MoVD.4Cr9Si216.渗碳钢的含碳量一般为（）。A.0.10%~0.25%B.0.25%~0.50%C.0.60%~0.90%D.0.90%~1.20%17.珠光体是由（）组成的机械混合物。A.铁素体和奥氏体B.奥氏体和渗碳体C.铁素体和渗碳体D.马氏体和残余奥氏体18.钢中产生热脆的主要元素是（）。A.硫B.磷C.氢D.氮19.下列关于硬度与强度的关系，说法正确的是（）。A.硬度越高，强度一定越高B.硬度与强度没有关系C.对于钢材，硬度值与抗拉强度之间存在经验换算关系D.硬度高则塑性一定好20.60Si2Mn钢是典型的（）。A.弹簧钢B.轴承钢C.高速钢D.不锈钢21.为了改善切削加工性能，对高碳钢应进行（）。A.完全退火B.球化退火C.去应力退火D.再结晶退火22.W18Cr4V属于（）。A.硬质合金B.高速钢C.模具钢D.量具钢23.钢的二次硬化主要发生在（）过程中。A.淬火B.低温回火C.中温回火D.高温回火24.下列热处理工艺中，能显著提高钢表面硬度和耐磨性的是（）。A.渗氮B.正火C.退火D.调质25.普通低合金高强度结构钢Q345中的345表示（）。A.屈服强度数值B.抗拉强度数值C.疲劳强度数值D.硬度数值26.铸铁与碳钢相比，其优点是（）。A.强度高B.塑性好C.韧性好D.铸造性能好27.下列钢中，淬硬性最好的是（）。A.20钢B.45钢C.T8钢D.65Mn28.过共析钢正火的主要目的是（）。A.消除网状二次渗碳体B.细化晶粒C.消除内应力D.降低硬度29.下列合金元素中，能显著提高钢的淬透性且价格较便宜的是（）。A.CoB.MnC.SiD.Ni30.钢的回火稳定性越好，说明钢（）。A.抗回火软化能力越强B.硬度越高C.强度越低D.塑性越好31.制造机床床身通常选用（）。A.低碳钢B.中碳钢C.灰铸铁D.黄铜32.1Cr18Ni9Ti不锈钢进行固溶处理的目的是（）。A.获得高硬度B.消除加工硬化C.消除晶间腐蚀倾向D.提高强度33.下列关于残余奥氏体的说法，正确的是（）。A.淬火后钢中不应存在残余奥氏体B.残余奥氏体硬度高，脆性大C.残余奥氏体是软而韧的相D.残余奥氏体会提高钢的尺寸稳定性34.弹簧钢要求具有高的（）。A.疲劳极限B.塑性C.导热性D.焊接性35.下列属于物理性能的有（）。A.抗拉强度B.屈服强度C.密度D.疲劳强度36.GCr15钢中的Cr含量平均为（）。A.0.15%B.1.5%C.15%D.0.015%37.下列钢号中，最适合制造渗碳齿轮的是（）。A.45B.40CrC.20CrMnTiD.65Mn38.所谓“蓝脆”是指钢在（）温度范围内出现的强度升高、塑性降低的现象。A.200~300℃B.400~500℃C.550~650℃D.700~800℃39.完全退火主要用于（）。A.过共析钢B.亚共析钢C.共析钢D.白口铸铁40.在生产中，为了消除加工硬化，便于继续冷变形加工，常采用（）。A.再结晶退火B.去应力退火C.完全退火D.正火二、多项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有二至四个选项是符合题目要求的。多选、少选、错选均不得分）41.影响钢的淬透性的因素有（）。A.合金元素B.奥氏体化温度C.奥氏体晶粒度D.工件尺寸42.下列属于奥氏体稳定化元素的是（）。A.NiB.MnC.CD.N43.钢中常见的非金属夹杂物有（）。A.氧化物B.硫化物C.硅酸盐D.氮化物44.提高钢疲劳强度的措施有（）。A.降低表面粗糙度B.表面强化处理（如喷丸）C.减少钢中夹杂物D.提高工作温度45.下列属于高速钢性能特点的有（）。A.高红硬性B.高硬度C.高耐磨性D.良好的塑性46.钢的淬火冷却介质通常有（）。A.水B.油C.盐水D.空气47.回火的种类包括（）。A.低温回火B.中温回火C.高温回火D.高温扩散退火48.下列钢中属于工具钢的有（）。A.T10B.9SiCrC.Cr12MoVD.W18Cr4V49.钢的化学成分中，常存杂质元素包括（）。A.SiB.MnC.SD.P50.影响钢的焊接性的主要因素是（）。A.碳当量B.焊接工艺C.板厚D.环境温度51.下列关于马氏体的描述，正确的有（）。A.碳在α-Fe中的过饱和固溶体B.硬度高C.塑性差D.体积膨胀52.合金元素在钢中的作用包括（）。A.强化铁素体B.形成碳化物C.细化晶粒D.提高淬透性53.下列属于正火目的的有（）。A.细化晶粒B.消除网状渗碳体C.作为最终热处理D.消除内应力54.下列属于钢的力学性能指标的有（）。A.弹性模量B.屈服强度C.断面收缩率D.冲击韧性55.下列钢号中，属于调质钢的有（）。A.40CrB.35CrMoC.38CrMoAlD.20Cr56.钢的表面热处理技术包括（）。A.感应加热表面淬火B.火焰加热表面淬火C.渗碳D.渗氮57.下列关于铸铁的特点，描述正确的有（）。A.减摩性好B.缺口敏感性低C.铸造性能好D.切削加工性能好58.下列属于奥氏体不锈钢特点的有（）。A.耐蚀性好B.无磁性C.高温强度好D.可通过热处理强化59.下列属于钢的塑性变形方式的有（）。A.滑移B.孪生C.蠕变D.粘性流动60.下列关于退火目的的说法，正确的有（）。A.降低硬度，便于切削B.消除内应力C.均匀化成分D.细化晶粒三、判断题（本大题共30小题，每小题1分，共30分。正确的打“√”，错误的打“×”）61.钢中随含碳量增加，其焊接性变好。（）62.淬火后的钢，硬度主要取决于含碳量，与合金元素关系不大。（）63.所有的合金元素都能提高钢的淬透性。（）64.铁素体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体。（）65.调质处理后的组织是回火索氏体。（）66.高速钢只有经过淬火和多次回火后才能获得良好的红硬性。（）67.1Cr18Ni9Ti是铁素体不锈钢。（）68.残余奥氏体对钢的性能有害，必须完全消除。（）69.钢的淬硬性是指钢淬火后获得马氏体的能力，即钢淬火后能达到的最高硬度。（）70.碳素工具钢的含碳量一般都大于0.7%。（）71.奥氏体晶粒长大倾向性主要取决于加热温度和保温时间，与化学成分无关。（）72.渗碳处理后的工件，一般需要进行淬火和低温回火。（）73.弹簧钢最终热处理通常是淬火+中温回火。（）74.硫在钢中能改善切削加工性，因此硫含量越高越好。（）75.珠光体片层越细，其强度和硬度越高。（）76.再结晶退火可以消除加工硬化，恢复塑性。（）77.所谓“莱氏体”是在高温下存在的组织，室温下称为变态莱氏体。（）78.合金元素Co是增大奥氏体晶粒长大倾向的元素。（）79.钢进行表面淬火的目的是为了获得高硬度的表面和强韧的心部。（）80.铸铁中的石墨呈片状时，力学性能最好。（）81.奥氏体是面心立方晶格，致密度比铁素体高，溶碳能力大。（）82.回火温度越高，钢的硬度越高。（）83.钢的强度和塑性是两个完全独立的力学性能，互不影响。（）84.碳当量越高，钢的焊接性越差。（）85.正火可以代替中碳钢的调质处理作为最终热处理。（）86.GCr15钢是典型的滚动轴承钢，其含铬量为1.5%。（）87.第二类回火脆性（高温回火脆性）是可逆的。（）88.魏氏组织会使钢的强度和韧性显著下降。（）89.碳钢在室温下的平衡组织都是由铁素体和珠光体组成的。（）90.热处理不仅能改变钢的组织，也能改变钢的化学成分。（）四、填空题（本大题共30空，每空1分，共30分）91.铁碳合金的基本相有：铁素体、奥氏体和________。92.45钢的平均含碳量为________%。93.钢的热处理工艺由加热、________和冷却三个阶段组成。94.共析钢在缓慢冷却至室温时，其组织由________组成。95.评定钢的淬透性常用________法。96.40Cr钢中Cr元素的主要作用是提高________和________。97.T12钢属于________钢，其含碳量约为________%。98.低温回火温度范围一般为________℃。99.渗碳体是铁和碳的金属间化合物，其晶体结构属于________晶系。100.钢中常见的显微组织缺陷除偏析外，还有________、________等。101.20CrMnTi钢常用于制造________齿轮。102.高速钢红硬性的主要原因是含有大量的________元素。103.1Cr18Ni9Ti不锈钢中，Ti的作用是防止________。104.钢的淬火冷却速度必须大于________速度。105.正火与退火的主要区别在于________不同。106.调质钢的含碳量一般在________范围。107.碳素钢按用途可分为结构钢、________和工具钢。108.下列牌号：Q235、45、T10、40Cr、W18Cr4V中，属于高速钢的是________。109.伸长率和断面收缩率是衡量金属材料________的指标。110.钢在加热时，奥氏体晶粒长大的两个驱动力是________和________。111.表面淬火常用的加热方法有感应加热和________加热。112.淬火钢回火时的组织转变过程主要包括：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物聚集长大和________的转变。113.灰铸铁中的石墨呈________状。114.下列热处理工艺：退火、正火、淬火、回火中，属于预备热处理的有________、________。五、名词解释（本大题共15小题，每小题3分，共45分）115.淬透性116.淬硬性117.临界冷却速度118.回火脆性119.红硬性120.调质处理121.偏析122.莱氏体123.固溶强化124.加工硬化A.产生弹性变形B.产生塑性变形C.发生断裂D.保持不变六、简答题（本大题共10小题，每小题5分，共50分）131.简述碳、硅、锰、硫、磷在钢中的主要作用及影响。132.比较退火与正火的异同点，并说明如何选择。133.为什么淬火后的钢必须及时回火？回火分为哪三类？各自的应用范围是什么？134.简述合金元素在钢中的主要作用机制。135.说明20CrMnTi钢制造汽车变速箱齿轮的典型热处理工艺路线及最终组织。136.影响钢的淬透性的因素有哪些？淬透性与淬硬性有何区别？137.什么是钢的回火稳定性？哪些因素可以提高钢的回火稳定性？138.简述高速钢W18Cr4V的热处理特点（包括淬火温度、回火次数及原因）。139.解释为什么弹簧钢一般采用中温回火？140.有一根40Cr钢制的轴，要求具有良好的综合力学性能（强韧结合），试制定其热处理工艺。七、计算题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）141.某钢材试样在拉伸试验中，原始直径=10mm，原始标距长度=50mm。拉伸至屈服时载荷=18.5KN，断裂前最大载荷=(1)屈服强度；(2)抗拉强度；(3)断后伸长率δ；(4)断面收缩率ψ。142.一根直径为50mm的圆钢，需将其冷拔成直径为40mm的钢丝。已知材料的加工硬化指数n=0.2，强度系数（提示：真实应变ϵ=ln143.利用杠杆定律计算含碳量为0.45的碳钢在室温下（平衡组织）铁素体和珠光体的相对含量。（已知：铁素体含碳量极低近似为0，珠光体含碳量为0.77）144.某钢件要求淬火后表面硬度达到60HRC以上。已知该钢的淬火临界直径（水冷）为20mm。现有一该材料制成的轴，直径为60mm，长度为300mm，在水中淬火。请判断轴的表面（距表面1.5mm处）能否达到60HRC的要求？并简述理由。145.某工厂生产了一批齿轮，材料为20CrMnTi。技术要求：渗碳层深度为0.8∼1.2mm，齿面硬度为58∼62HRC，心部硬度为30（提示：渗碳层深度d=八、综合分析题（本大题共5小题，每小题11分，共55分）146.某工厂用T10钢制造一把锉刀，制造工艺流程为：下料->锻造->热处理1->机加工->热处理2->精磨。(1)请写出“热处理1”和“热处理2”的具体工艺名称及作用。(2)写出锉刀最终使用状态下的显微组织。(3)若锉刀在使用过程中硬度不足，可能的原因有哪些？147.现有45钢和40Cr钢制造的汽车传动轴，均要求具有良好的综合力学性能。(1)请分别制定两种钢的热处理工艺。(2)比较两种钢经同样调质处理后，力学性能的差异，并从合金化原理角度解释原因。(3)若该轴在运转中发生断裂，断口宏观形貌可见明显的疲劳贝纹线，请判断失效类型及可能产生的主要原因。148.分析W18Cr4V高速钢与T10碳素工具钢相比，为什么W18Cr4V能制作高速切削刀具，而T10只能制作低速刀具？请从化学成分、热处理工艺、组织及性能四个方面进行详细对比分析。149.某柴油机连杆选用40Cr钢制造，热处理技术要求为：调质处理，硬度为241~286HBW；金相组织为回火索氏体，不允许有铁素体网。(1)试制定合理的热处理工艺规范（温度、冷却介质）。(2)若淬火加热温度过高，会导致什么组织缺陷？对性能有何影响？(3)若回火温度不足，会出现什么问题？150.选用1Cr18Ni9Ti不锈钢制造在硝酸介质中工作的容器。(1)该钢属于哪类不锈钢？其耐蚀原理是什么？(2)为何需要进行固溶处理？固溶处理的工艺如何？(3.若该容器在450℃~850℃温度区间长时间停留后，会发生什么现象？如何防止？============================================================一、单项选择题1.A2.B3.B4.D5.C6.C7.C8.C9.B10.B11.C12.C13.C14.A15.B16.A17.C18.A19.C20.A21.B22.B23.D24.A25.A26.D27.C28.A29.B30.A31.C32.C33.C34.A35.C36.B37.C38.B39.B40.A二、多项选择题41.ABC42.ABCD43.ABCD44.ABC45.ABC46.ABC47.ABC48.ABCD49.CD50.ABC51.ABCD52.ABCD53.ABC54.ABCD55.ABC56.ABCD57.ABCD58.ABC59.AB60.ABCD三、判断题61.×（含碳量增加，焊接性变差）62.√（主要取决于马氏体含碳量）63.×（如Co、Al等反而降低淬透性）64.×（铁素体是碳在α-Fe中的间隙固溶体）65.√66.√67.×（是奥氏体不锈钢）68.×（少量残余奥氏体可增加韧性）69.√70.√71.×（化学成分强烈影响晶粒长大倾向）72.√73.√74.×（硫是有害元素，虽改善切削性但含量高会导致热脆）75.√76.√77.√78.√79.√80.×（球状石墨力学性能最好）81.√82.×（回火温度越高，硬度越低）83.×（通常强度升高塑性下降）84.√85.×（正火组织不如调质组织均匀细致，性能稍低，简单件可代替）86.√87.√88.√89.×（过共析钢还有二次渗碳体）90.×（热处理不改变化学成分）四、填空题91.渗碳体92.0.4593.保温94.珠光体95.端淬96.淬透性、强度97.碳素工具、1.298.150~25099.正交（或复杂正交）100.非金属夹杂物、显微裂纹（或疏松）101.汽车102.W、Mo、Cr、V（答出W、Mo即可）103.晶间腐蚀104.临界冷却105.冷却速度106.0.30%~0.50%107.工具钢（注：此处按教材分类，碳素钢分为碳素结构钢、碳素工具钢，故填工具钢；若按用途分结构、工具，则此处填工具钢）108.W18Cr4V109.塑性110.界面能、弹性畸变能（或相变驱动力）111.火焰112.铁素体（或α相）113.片114.退火、正火五、名词解释115.淬透性：指钢在淬火时获得马氏体的能力，即钢淬火后获得淬硬层深度的能力。主要取决于钢的临界冷却速度。116.淬硬性：指钢在淬火后所能达到的最高硬度，主要取决于马氏体中的含碳量。117.临界冷却速度：指钢在淬火时，为了抑制非马氏体组织（如珠光体）的转变，获得全部马氏体组织所需的最小冷却速度。118.回火脆性：淬火钢在某些温度区间回火或回火后缓慢冷却时，韧性显著降低的现象。分为第一类回火脆性（不可逆）和第二类回火脆性（可逆）。119.红硬性：指钢在高温下保持高硬度的能力。主要与钢中合金元素形成的稳定碳化物有关，是高速钢和热作模具钢的重要性能指标。120.调质处理：指钢淬火后进行高温回火（500~650℃）的热处理工艺。目的是获得回火索氏体组织，使钢具有良好的综合力学性能（强度和塑韧性的配合）。121.偏析：指合金中化学成分的不均匀分布现象。分为枝晶偏析（显微偏析）和区域偏析（宏观偏析），会降低钢的力学性能和工艺性能。122.莱氏体：在铁碳合金相图中，含碳量为4.3%的液相在1148℃发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体的机械混合物。室温下称为变态莱氏体（珠光体+渗碳体）。123.固溶强化：溶质原子溶入溶剂晶格中，引起晶格畸变，增加位错运动的阻力，从而提高合金强度和硬度的现象。124.加工硬化：金属材料在冷塑性变形过程中，随着变形程度的增加，强度和硬度升高，而塑性和韧性下降的现象。也叫形变强化或冷作硬化。六、简答题131.答：(1)碳（C）：是钢中主要强化元素。含碳量增加，硬度、强度增加，塑性、韧性降低，焊接性变差。(2)硅：作为脱氧剂加入，能消除FeO对钢的不良影响。能溶于铁素体起固溶强化作用，提高强度和硬度，但含量过高会降低塑性和韧性。(3)锰：作为脱氧剂和脱硫剂加入，消除S的热脆性。溶于铁素体起固溶强化作用，提高钢的强度和淬透性。(4)硫（S）：有害元素。与Fe生成低熔点共晶体（FeS-Fe），在热加工时导致“热脆”。但可改善切削性。(5)磷（P）：有害元素。溶于铁素体引起强烈的固溶强化，同时导致低温脆性，即“冷脆”。132.答：相同点：都属于钢的预备热处理，主要目的是细化晶粒、消除内应力、改善组织，为后续加工或最终热处理做准备。不同点：(1)加热温度：退火通常加热到Ac1或Ac3以上20~40℃；正火加热到Ac3或Accm以上30~50℃。(2)冷却速度：退火通常随炉冷却（极慢）；正火通常在空气中冷却（较快）。(3)组织性能：正火得到的珠光体片层较细，强度硬度比退火略高，生产周期短，成本低。选择：(1)低碳钢（<0.25%C）：常选用正火代替退火，以避免硬度过低粘刀，提高效率。(2)中碳钢：一般选用正火；若形状复杂或硬度要求低，可选用退火。(3)高碳钢、工具钢：一般选用球化退火，以降低硬度，便于切削；若需消除网状渗碳体，可先正火再球化退火。133.答：原因：淬火后钢的组织主要是马氏体和残余奥氏体。马氏体硬度高、脆性大，存在很大的内应力，容易开裂和变形。残余奥氏体不稳定，会影响钢的尺寸稳定性和硬度。因此必须及时回火。分类及应用：(1)低温回火（150~250℃）：获得回火马氏体。保持高硬度（58~64HRC）和高耐磨性，降低脆性和内应力。用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件等。(2)中温回火（350~500℃）：获得回火托氏体。具有高的弹性极限和屈服强度，一定的韧性。用于各种弹簧、发条等。(3)高温回火（500~650℃）：获得回火索氏体。具有良好的综合力学性能（强度、塑性、韧性配合较好）。用于重要结构零件，如轴、齿轮、连杆等。134.答：(1)强化铁素体：合金元素溶入铁素体，引起晶格畸变，提高基体强度和硬度。(2)形成碳化物：强碳化物形成元素与碳结合形成各类合金碳化物（如Fe3C,VC,TiC），起沉淀强化作用，提高硬度和耐磨性。(3)细化晶粒：加入合金元素（如V,Ti,Nb等），在加热时形成难熔微粒，阻碍奥氏体晶粒长大，细化热处理后的组织，提高强韧性。(4)提高淬透性：除Co外，大多数合金元素（如Mn,Cr,Ni,Mo等）溶入奥氏体后，增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，降低临界冷却速度，从而提高淬透性。(5)提高回火稳定性：合金元素阻碍回火时碳化物的聚集长大和马氏体分解，使硬度下降缓慢，从而提高红硬性。135.答：工艺路线：锻造->正火->机械加工->渗碳->淬火+低温回火->磨削。(1)锻造：使毛坯成型，改善组织。(2)正火：作为预备热处理，消除锻造应力，细化晶粒，调整硬度利于切削。(3)渗碳：提高齿面含碳量，形成渗碳层。(4)淬火+低温回火：使齿面获得高硬度（58~62HRC）和高耐磨性（回火马氏体+碳化物），心部保持强韧性（低碳马氏体或托氏体）。最终组织：表层为高碳回火马氏体+粒状合金碳化物+残余奥氏体；心部为低碳回火马氏体或托氏体+铁素体（视淬透性而定）。136.答：影响因素：(1)化学成分：主要是合金元素。除Co外，大多数合金元素提高淬透性。(2)奥氏体均匀化程度：奥氏体成分越均匀，过冷奥氏体越稳定，淬透性越好。(3)奥氏体晶粒度：晶粒越粗大，晶界越少，形核位置减少，过冷奥氏体稳定性增加，淬透性提高。区别：(1)定义不同：淬透性是指钢获得马氏体的能力（淬硬层深度）；淬硬性是指钢淬火后能达到的最高硬度。(2)影响因素不同：淬透性主要取决于合金元素（临界冷却速度）；淬硬性主要取决于含碳量。(3)表现不同：淬透性好的钢可以制做大截面零件；淬硬性高的钢硬度高。137.答：回火稳定性：指钢在回火时，抵抗硬度下降的能力。即在同一回火温度下，回火稳定性高的钢硬度较高；或在达到相同硬度时，回火稳定性高的钢需要更高的回火温度（从而获得更好的韧性）。提高因素：(1)加入合金元素：特别是强碳化物形成元素，能阻碍马氏体分解和碳化物聚集长大。(2)原始组织：淬火越充分，马氏体越细小，回火稳定性相对较好。138.答：特点：(1)淬火温度高：W18Cr4V的淬火温度通常为1220~1280℃。这是因为高速钢中含有大量难溶的合金碳化物（如VC,W2C），必须在高温下使其充分溶解于奥氏体中，从而保证淬火后获得高合金度的马氏体，提高红硬性。(2)回火次数多：通常需要进行3次高温回火（560℃左右）。原因：(1)淬火后组织中存在大量残余奥氏体（约20%~30%）。在560℃回火时，残余奥氏体析出合金碳化物，并转变为马氏体（二次淬火），使钢的硬度不降反升（二次硬化）。(2)多次回火是为了充分转变残余奥氏体，并消除内应力，稳定组织尺寸。一次回火难以完全消除前一次回火中残余奥氏体转变产生的新生马氏体带来的应力。139.答：弹簧钢要求具有高的弹性极限和屈服强度，以承受大载荷而不发生塑性变形；同时要求一定的疲劳极限和韧性。中温回火（350~500℃）后，钢的组织为回火托氏体。这种组织具有极高的弹性极限和屈强比，同时保持了足够的韧性，非常适合弹簧的工作条件。若回火温度过高，强度和弹性不足；回火温度过低，则韧性太差，容易脆断。140.答：热处理工艺：淬火+高温回火（调质）。具体参数：(1)淬火：加热温度为Ac3以上30~50℃（约850℃），保温后油冷（40Cr淬透性较好，油冷可避免开裂）。(2)高温回火：加热温度为500~650℃（具体视硬度要求而定，一般540~560℃），保温后油冷或水冷。目的：获得回火索氏体组织，使轴具有良好的综合力学性能，即强度高，塑韧性好，能承受复杂的交变载荷。七、计算题141.解：原始面积=断裂后面积=(1)屈服强度=(2)抗拉强度=(3)断后伸长率δ(4)断面收缩率ψ142.解：原始面积=冷拔后面积A真实应变ϵ真实应力σ计算：l≈σ答：冷拔后材料的真实应力约为851MPa。143.解：根据杠杆定律，在共析转变线（PQ线以下，室温）：组织组成物相对含量计算基于C=0.77(P)和珠光体含量=铁素体含量=答：铁素体相对含量约为41.6%，珠光体相对含量约为58.4%。144.解：判断：轴的表面（距表面1.5mm处）能达到60HRC的要求。理由：(1)淬硬性（最高硬度）主要取决于含碳量。题目中“达到60HRC”意味着该钢的含碳量足够高（通常>0.45%），淬火后马氏体硬度可达60HRC以上。(2)淬透性（淬硬层深度）涉及工件尺寸。该钢临界直径（水冷）为20mm。虽然轴的直径（60mm）大于临界直径，但在急冷条件下，表面冷却速度极快，远大于临界冷却速度，因此表面层一定能获得马氏体组织。(3)距表面1.5mm处属于表层，冷却速度很快，能够淬透。只有在心部或大于半半径处，由于冷却速度降低，才可能转变成非马氏体组织导致硬度下降。因此表面硬度符合要求。145.解：根据公式d已知d=0.8mm代入公式：0.8=t答：达到渗碳层深度下限所需的时间为2.56小时。八、综合分析题146.答：(1)热处理工艺及作用：热处理1：球化退火（或普通退火）。T10是高碳工具钢，硬度高，退火可降低硬度，改善切削加工性能，并为淬火做组织准备。热处理2：淬火+低温回火。锉刀要求高硬度和高耐磨性。淬火获得马氏体，低温回火消除应力，保持高硬度。(2)最终组织：回火马氏体+粒状渗碳体（或残余奥氏体）。(3)硬度不足的可能原因：a.淬火加热温度过低，碳化物未充分溶解，奥氏体含碳量低。b.淬火冷却速度不足，未全部转变为马氏体，出现了托氏体或珠光体。c.回火温度过高，导致硬度下降。d.表面氧化脱碳，降低了表面含碳量。147.答：(1)热处理工艺：45钢：850℃水淬+