工程材料習(xí)題答案

1、1. 判斷下列說法是否正確：（1）鋼在奧氏體化后，冷卻時形成的組織主要取決于鋼的加熱溫度。 錯誤，鋼在奧氏體化后，冷卻時形成的組織主要取決于鋼的冷卻速度。（2）低碳鋼與高碳鋼工件為了便于切削加工，可預(yù)先進行球化退火。錯誤，低碳鋼工件為了便于切削加工，預(yù)先進行熱處理應(yīng)進行正火（提高硬度）或完 全退火。而高碳鋼工件則應(yīng)進行球化退火（若網(wǎng)狀滲碳體嚴(yán)重則在球化退火前增加一次正 火），其目的都是為了將硬度調(diào)整到HB200左右并細(xì)化晶粒、均勻組織、消除網(wǎng)狀滲碳體。鋼的實際晶粒度主要取決于鋼的加熱溫度 。（3）過冷奧氏體冷卻速度快，鋼冷卻后的硬度越高錯誤，鋼的硬度主要取決于含碳量 。（4）鋼中合金元素越多，

2、鋼淬火后的硬度越高錯誤，鋼的硬度主要取決于含碳量 。（5）同一鋼種在相同加熱條件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。正確。同一鋼種，其 C曲線是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成馬氏體。（6）鋼經(jīng)過淬火后是處于硬脆狀態(tài)?；菊_，低碳馬氏體韌性要好些，而高碳馬氏體硬而脆 。（7） 冷卻速度越快，馬氏體的轉(zhuǎn)變點Ms和Mf越低。正確。（8）淬火鋼回火后的性能主要取決于回火后的冷卻速度。錯誤，淬火鋼回火后的性能主要取決于回火溫度。（9）鋼中的含碳量就等于馬氏體的含碳量錯誤， 鋼中的含碳量是否等于馬氏體的含碳量，要看加熱溫度。完全奧氏體化時，鋼的含碳量等于奧氏體含碳量， 淬火后即為馬氏體

3、含碳量。 如果是部分奧氏體化， 鋼的含碳量一 部分溶入奧氏體， 一部分是未溶碳化物， 從而可以減輕馬氏體因含碳量過高的脆性， 也能細(xì) 化晶粒，此時馬氏體含碳量要低于鋼的含糖碳量。2、將含碳量為的兩個試件，分別加熱到760C和900C，保溫時間相同，達到平衡狀態(tài)后 以大于臨界冷速的速度快速冷卻至室溫。問：(1) 哪個溫度的試件淬火后晶粒粗大。900C粗大，處于完全奧氏體化區(qū)，對于過共析鋼易 造成晶粒粗大。(2) 哪個溫度的試件淬火后未溶碳化物較少。900 C,處于完全奧氏體化區(qū)。(3) 哪個溫度的試件淬火后馬氏體的含碳量較多。900C,處于完全奧氏體化區(qū)，奧氏體的 含碳量即為馬氏體含碳量。(4)

4、 哪個溫度的試件淬火后殘余奧氏體量多。900C，奧氏體的含碳量越高，Ms和Mf就越低，殘余奧氏體量就越多。(5) 哪個試件的淬火溫度較為合理，為什么？ 760C，處于部分奧氏體化區(qū)，加熱組織為奧氏體+未溶碳化物(阻礙晶粒長大) ，晶粒細(xì)小。 同時控制了奧氏體含碳量，也就控制了馬氏 體含碳量，降低了馬氏體脆性。淬火組織：馬氏體+未溶碳化物 +殘余奧氏體，保證了強度、硬度。3、 將20鋼和60鋼同時加熱到860C ,并保溫相同的時間，問那種鋼奧氏體晶粒粗大些 ？20鋼和60鋼都屬于亞共析鋼，一般加熱時要求完全奧氏體化，加熱溫度應(yīng)在A3以上。依據(jù)鐵碳相圖， 20 鋼含碳量低， A3 點高， 60 鋼

5、，含碳量高， A3 點低，因此，同樣加熱到 860C ,并保溫相同的時間,60鋼過熱度大，晶粒容易粗大。4、指出10mm勺45鋼經(jīng)下列溫度加熱并水冷后獲得的組織700C 760 C 860 C700 C加熱，在 A1以下，沒有相變，水冷仍為F+P760 C加熱，在 A1 A3之間，加熱組織： F+A,水冷，F(xiàn)+M860 C加熱，在 A3以上，加熱組織 A,水冷，M5、指出下列鋼件正火的主要目的： 20 鋼齒輪， 45 鋼小軸， T12 鋼銼刀20 鋼齒輪： 20 鋼，含碳量低，硬度低，通過正火(空冷)使得珠光體片間距減小即形成索 氏體或屈氏體，以提高硬度(HB200左右)，滿足切削加工的要求。

6、45 鋼小軸： 45 鋼，含碳量適中，綜合機械性能好，因此利用正火，即可作為最終熱處理， 滿足小軸的使用要求。T12鋼銼刀：含碳量 %若采用退火會產(chǎn)生網(wǎng)狀滲碳體，一般采用正火，利用快冷(空冷) 使得滲碳體網(wǎng)析出不完整，再配合球化退火，以徹底消除網(wǎng)狀滲碳體。6、指出下列工件淬火及回火溫度 ，并說明回火組織和硬度：（1）45鋼小軸（要求綜合機械性能）淬火A3以上（860C）,回火600C （高溫回火）?；鼗鸾M織：s回，HRC25（2）65鋼彈簧淬火A3以上（840 C）,回火400 C （中溫回火）?；鼗鸾M織：T回，HRC40（3）T8鋼銼刀淬火A1以上（780C）,回火200C（低溫回火）。回火

7、組織：M回+未溶碳化物+少量殘余奧氏體，HRC607、解釋索氏體和回火索氏體 ，馬氏體和回火馬氏體的主要區(qū)別。正火組織：索氏體 S:屬于細(xì)珠光體， 其中滲碳體呈片狀?；鼗鸾M織，淬火后高溫回火，碳化物從過飽和 F中析出， 稱為回火索氏體 S回，呈粒狀滲碳體，塑、韌性更好淬火組織：馬氏體：過飽和F回火組織：淬火后低溫回火，碳化物開始從M中析出，成為M回。保持高硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，改善脆性。8、 45鋼調(diào)質(zhì)后的硬度為 240HBS若再進行200C回火，硬度能否提高 ？為什么？該鋼經(jīng)淬火和低溫回火后硬度57HRC若再進行高溫回火，其硬度可否降低，為什么 ？45鋼調(diào)質(zhì)后的硬度為 240HBS若再進行200

8、C回火，不能提高硬度。因為，回火溫度 越高，硬度下降越多，而調(diào)質(zhì)工藝就是淬火 +高溫回火，碳化物已經(jīng)析出，鐵素體回復(fù)，硬 度已經(jīng)下降了，不能再升高。該鋼經(jīng)淬火和低溫回火后硬度57HRC若再進行高溫回火，硬度可以。因為，回火溫度越高，硬度下降越多。該鋼經(jīng)低溫回火，組織是回火馬氏體， 碳化物還未析出，存在過飽和， 因此，可繼續(xù)提高回火溫度，使得硬度降低。這也是為何經(jīng)低溫回火處理的碳素工具鋼，不能使用很高的切削速度的原因。高速切削，摩擦生熱，切削溫度高于低于回火溫度后，就相當(dāng)于繼續(xù)回火。9、 T12鋼經(jīng)760 C加熱后，按照圖3-26所示的冷卻方式進行冷卻。問它們各獲得何種組織？ 并比較它們的硬度。

9、（圖3-26 :龐國星教材P70）冷速 1：相當(dāng)于水冷，組織：馬氏體 +未溶碳化物 +殘余奧氏體，硬度： HRC60 冷速 2：相當(dāng)于油冷，組織：索氏體 +未溶碳化物 +馬氏體 +殘余奧氏體，硬度：不均勻。冷速 3：相當(dāng)于爐冷，組織：索氏體 +未溶碳化物（二次滲碳體）硬度： HRC20-30冷速 4：同冷速 3。已經(jīng)通過轉(zhuǎn)變完成線，保溫時間的延長，不影響組織，但可能晶粒粗大。10、一根直徑為6mm勺45鋼棒，先經(jīng)860C淬火，160C低溫回火后的硬度 55HRC然后從 一端加熱，使鋼棒各點達到如圖 3-27 ，所示溫度，問： （圖 3-27 ：龐國星教材 P70）45鋼棒，先經(jīng)860 C淬火，

10、160C低溫回火后的硬度 55HRC組織：回火馬氏體150C 點:低于160C,550 C點:高于160C,750 C點:高于A1 線，840 C點:高于A3 線，950 C點:高于A3 線，組織不變，回火馬氏體完全奧氏體化，組織：奧氏體。（1 ）各點的組織是什么？低于 A1 線，相當(dāng)于高溫回火，組織：回火索氏體。完全奧氏體化，組織：粗大奧氏體。相當(dāng)于重新加熱，部分奧氏體化，組織：奧氏體+鐵素體。2）從各點的圖示溫度緩冷到室溫后的組織是什么？ 150C點：低于160C，緩冷到室溫后，組織不變，回火馬氏體550C點：高于160C，低于A1線，相當(dāng)于高溫回火，緩冷到室溫后，組織：回火索氏體。750

11、C點：高于A1線，相當(dāng)于重新加熱，部分奧氏體化，緩冷到室溫后，組織：珠光體+鐵素體。840C點：高于A3線，完全奧氏體化，組織：奧氏體。緩冷到室溫后，組織：珠光體+鐵素950 C點：高于體。A3 線，完全奧氏體化，組織：粗大奧氏體。緩冷到室溫后，組織：珠光體 鐵素體。（3）從各點的圖示溫度水冷到室溫后的組織是什么？150C點：低于160C，水冷到室溫后，組織不變，回火馬氏體。550C點：高于160C，低于A1線，相當(dāng)于高溫回火，水冷到室溫后，組織：回火索氏體。750 C點：高于A1線，相當(dāng)于重新加熱，部分奧氏體化，水冷到室溫后，組織：馬氏體+鐵 素體。840C點：高于A3線，完全奧氏體化，組織

12、：奧氏體。水冷到室溫后，組織：馬氏體 950C點：高于A3線，完全奧氏體化，組織：粗大奧氏體。水冷到室溫后，組織：粗大馬氏 體11、解釋 T12 和 20CrMnTi 鋼的淬硬性和淬透性之區(qū)別。鋼的淬硬性取決于鋼的含碳量（馬氏體含碳量），T12:含碳量,20CrMnTi鋼含碳量%所以，T12鋼的淬硬性高，即淬火后獲得馬氏體的最高硬度高。鋼的淬透性取決于 C曲線的位置（過冷奧氏體區(qū)的大小，C越靠右側(cè)越好），20CrMnTi是合金鋼，合金元素使得 C曲線顯著右移，因此易于淬成馬氏體，淬透性好。12、 選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，且鋼材 具有足夠淬透性）（

13、1 ）某汽車變速齒輪，要求齒面耐磨，心部強韌，材料選用20 鋼。鍛造t正火t機加工t滲碳，淬火，低溫回火 t精加工（ 2）某機床變速齒輪，要求齒面耐磨，心部強韌要求不高，選用45 鋼鍛造t完全退火t機加工t整體調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火）t齒面高頻表面淬火，低溫回火t精加工（磨齒）（3）某車床主軸，要求良好的綜合機械性能，軸頸部分要求耐磨其硬度HRC5 55,其余部分硬度為HRC225,請選材，并選擇熱處理方法，簡明的工藝路線。選擇 45 鋼，鍛造t完全退火t機加工t軸整體調(diào)質(zhì)t軸頸局部高頻表面淬火，低溫回火t精加工（磨削）13、用 T12 鋼制造銼刀和用 45 鋼制造較重要的螺栓，工藝路線均為：

14、鍛造熱處理機加工熱處理精加工。對兩工件：（ 1 ） 說明預(yù)備的工藝方法和作用（ 2） 制訂最終熱處理的工藝規(guī)范 （加熱溫度、 冷卻介質(zhì)），并指出最終熱處理的顯微 組織和大致硬度。T12 鋼制造銼刀： 鍛造球化退火機加工淬火+低溫回火精加工。球化退火：消除網(wǎng)狀滲碳體，細(xì)化晶粒，便于切削加工。淬火（760C） +低溫回火（200C）,水冷，回火馬氏體，HRC60 45鋼制造較重要的螺栓：鍛造一一完全退火一一機加工一一淬火+高溫回火一一精加工。完全退火：細(xì)化晶粒、均勻組織，便于切削加工。淬火（860C） +低溫回火（600C）,水冷，回火索氏體，HRC20-25第二份試題一、名詞解釋：1調(diào)質(zhì)：對鋼材

15、作淬火+高溫回火處理，稱為調(diào)質(zhì)處理 2碳素鋼：含碳量W %的鐵碳合金3. SPCD:表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相?dāng)于中國08AI（13237）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼二、填空題：1按腐蝕過程特點，金屬腐蝕可分為 化學(xué)腐蝕_和電化學(xué)腐蝕。2. 常用力學(xué)性能判據(jù)有 強度 、 韌性、延展性_和彈性模量3. 鋼中的硫元素引起熱脆，磷元素引起冷脆，氫 元素引起白點，氮元素引起蘭脆。4. 鋁合金的強化除了熱處理強化外，還可以進行 固溶時效 強化。5. 鋼在加熱過程中產(chǎn)生的過熱缺陷可以通過回火熱處理來消除。6 .常用的高分子材料有 塑料、橡膠和 合成纖維7 .鑄造鋁合金分為 _鋁銅合金-、_鋁鎂合金 _、_鋁硅

16、合金 _和 _鋁鋅合 金。&合金工具鋼是指用于制造各種刃具、 模具和 量具 用鋼的總合。9材料滲碳的目的是為了得到較高的零件表層硬度與耐磨性 。10. 45鋼按用途分類屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼。三、判斷題：1. ( x )鋼的淬透性主要取決于冷卻速度。2. ( V )實際的金屬晶體都呈各向異性。3. ( x )加工硬化、固溶強化均使材料強度、硬度顯著提高，塑性、 韌性明顯降低，故可認(rèn)為它們有相同的強化機理。4. ( V )金屬材料、陶瓷材料和高分子材料的本質(zhì)區(qū)別在于它們的 化學(xué)鍵不同。5. ( V )材料的強度、硬度越高，其塑性、韌性越差。6. ( V )調(diào)質(zhì)和正火兩種熱處理工藝所獲得的組織分別為回火索

17、氏 體和索氏體，它們的區(qū)別在于碳化物的形態(tài)差異。7. ( x )鋁合金人工時效比自然時效所獲得的硬度高，且效率也高， 因此多數(shù)情況下采用人工時效。8 ( x )硬質(zhì)合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。9. ( x )在熱處理中變形和開裂都是不可避免的。10. ( V )球墨鑄鐵是鑄鐵中力學(xué)性能最好的。四、問答題1、什么是金屬的力學(xué)性能？金屬的力學(xué)性能主要包括哪些方面？ 材料在一定溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力稱為 材料的力學(xué)性能。材料的常規(guī)力學(xué)性能指標(biāo)主要包括強度、硬度、塑 性和韌性等。2、什么是鋼的熱處理？常用熱處理方法有哪幾種？通過對鋼件作一定條件的加熱、保溫和冷卻，從而改變整體或表 層的組織，獲得所需的性能。常用熱處理方法有：退火、正火、淬火 和回火。3、鋼按化學(xué)成分可分為哪幾類？鋼按化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。 其中，碳素鋼按含碳 量的多少分低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼；合金鋼按合金元素種類分錳鋼、 鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、硅錳鋼，按合金元素含量的多少分低合金鋼、 中合金鋼、高合金鋼。4、