金屬熱處理習(xí)題及答案

第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1．解釋下列名詞點(diǎn)缺陷，線缺陷，面缺陷，亞晶粒，亞晶界，刃型位錯(cuò)，單晶體，多晶體，過(guò)冷度，自發(fā)形核，非自發(fā)形核，變質(zhì)處理，變質(zhì)劑。2.常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？3.配位數(shù)和致密度可以用來(lái)說(shuō)明哪些問(wèn)題？4.晶面指數(shù)和晶向指數(shù)有什么不同？5.實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷對(duì)金屬性能有何影響？6.為何單晶體具有各向異性，而多晶體在一般情況下不顯示出各向異性？7.過(guò)冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對(duì)金屬結(jié)晶過(guò)程有何影響？對(duì)鑄件晶粒大小有何影響？8.金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長(zhǎng)率受到哪些因素的影響？9.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生產(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理？第二章金屬的塑性變形與再結(jié)晶1．解釋下列名詞：加工硬化、回復(fù)、再結(jié)晶、熱加工、冷加工。2．產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？3．劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么？4．與冷加工比較，熱加工給金屬件帶來(lái)的益處有哪些？5．為什么細(xì)晶粒鋼強(qiáng)度高，塑性，韌性也好？6．金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？7．分析加工硬化對(duì)金屬材料的強(qiáng)化作用？8．已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點(diǎn)分別為3380℃、1538℃、327℃、232℃，試計(jì)算這些金屬的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢和鐵在9．在制造齒輪時(shí)，有時(shí)采用噴丸法（即將金屬丸噴射到零件表面上）使齒面得以強(qiáng)化。試分析強(qiáng)化原因。第三章合金的結(jié)構(gòu)與二元狀態(tài)圖1．解釋下列名詞：合金，組元，相，相圖；固溶體，金屬間化合物，機(jī)械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化。2．指出下列名詞的主要區(qū)別：1）置換固溶體與間隙固溶體；2）相組成物與組織組成物；3．下列元素在α-Fe中形成哪幾種固溶體?Si、C、N、Cr、Mn4．試述固溶強(qiáng)化、加工強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化原理,并說(shuō)明三者的區(qū)別.5．固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別？6.何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)?試比較這三種反應(yīng)的異同點(diǎn).7．二元合金相圖表達(dá)了合金的哪些關(guān)系？8．在二元合金相圖中應(yīng)用杠桿定律可以計(jì)算什么？9.已知A（熔點(diǎn)600℃）與B(500℃)在液態(tài)無(wú)限互溶；在固態(tài)300℃時(shí)A溶于B的最大溶解度為30%，室溫時(shí)為10%，但B不溶于A；在1）作出A-B合金相圖；2）分析20%A,45%A,80%A等合金的結(jié)晶過(guò)程，并確定室溫下的組織組成物和相組成物的相對(duì)量。10．某合金相圖如圖所示。1）試標(biāo)注①—④空白區(qū)域中存在相的名稱；2）指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類型；3）說(shuō)明合金Ⅰ的平衡結(jié)晶過(guò)程及室溫下的顯微組織。11．有形狀、尺寸相同的兩個(gè)Cu-Ni合金鑄件，一個(gè)含90%Ni，另一個(gè)含50%Ni,鑄后自然冷卻，問(wèn)哪個(gè)鑄件的偏析較嚴(yán)重？第四章鐵碳合金1．何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試畫出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。2．為什么γ-Fe和α-Fe的比容不同？一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（γ-Fe→α-Fe）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如何變化？3.何謂鐵素體（F）,奧氏體（A），滲碳體（Fe3C），珠光體（P）,萊氏體（Ld）？4.Fe-Fe3C合金相圖有何作用？在生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意義？5.畫出Fe-Fe3C相圖，指出圖中S、C、E、P、N、G及GS、SE、PQ、PSK各點(diǎn)、6.簡(jiǎn)述Fe-Fe3C7.何謂碳素鋼？何謂白口鐵？?jī)烧叩某煞纸M織和性能有何差別？8.亞共析鋼、共析鋼和過(guò)共析鋼的組織有何特點(diǎn)和異同點(diǎn)。9.分析含碳量分別為0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程和室溫組織.10．指出下列名詞的主要區(qū)別：1）一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體；2）熱脆與冷脆。11．根據(jù)Fe-Fe3C1）室溫下，含碳0.6%的鋼中珠光體和鐵素體各占多少；2）室溫下，含碳1.2%的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多少；3）鐵碳合金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。12．某工廠倉(cāng)庫(kù)積壓了許多碳鋼（退火狀態(tài)），由于鋼材混雜，不知道鋼的化學(xué)成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占80%，問(wèn)此鋼材的含碳量大約是多少？13．對(duì)某退火碳素鋼進(jìn)行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳體（粒狀），其中滲碳體占18%，問(wèn)此碳鋼的含碳量大約是多少？14．對(duì)某退火碳素鋼進(jìn)行金相分析，其組織為珠光體+滲碳體（網(wǎng)狀），其中珠光體占93%，問(wèn)此碳鋼的含碳量大約為多少？15.計(jì)算Fe-1.4%C合金在700℃16．根據(jù)Fe-Fe3C1）含碳量為1.0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼硬度高；2）在室溫下，含碳0.8%的鋼其強(qiáng)度比含碳1.2%的鋼高；3）在1100℃4）綁軋物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機(jī)吊重物卻用鋼絲繩（用60、65、70、75等鋼制成）；5）鉗工鋸T8，T10,T12等鋼料時(shí)比鋸10,20鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍；6）鋼適宜于通過(guò)壓力加工成形，而鑄鐵適宜于通過(guò)鑄造成形。17.鋼中常存雜質(zhì)有哪些？對(duì)鋼的性能有何影響？18.試述碳鋼的分類及牌號(hào)的表示方法。19.低碳鋼、中碳鋼及高碳鋼是如何根據(jù)含碳量劃分的？分別舉例說(shuō)明他們的用途？20．下列零件或工具用何種碳鋼制造：手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸。21.指出下列各種鋼的類別、符號(hào)、數(shù)字的含義、主要特點(diǎn)及用途：第五章鋼的熱處理1.何謂鋼的熱處理？鋼的熱處理操作有哪些基本類型？試說(shuō)明熱處理同其它工藝過(guò)程的關(guān)系及其在機(jī)械制造中的地位和作用。2.解釋下列名詞：1）奧氏體的起始晶粒度、實(shí)際晶粒度、本質(zhì)晶粒度；2）珠光體、索氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體；3）奧氏體、過(guò)冷奧氏體、殘余奧氏體；4）退火、正火、淬火、回火、冷處理、時(shí)效處理（尺寸穩(wěn)定處理）；5）淬火臨界冷卻速度（Vk），淬透性,淬硬性；6）再結(jié)晶、重結(jié)晶；7）調(diào)質(zhì)處理、變質(zhì)處理。3.指出A1、A3、Acm；AC1、AC3、Accm；Ar1、Ar3、Arcm各臨界點(diǎn)的意義。4.何謂本質(zhì)細(xì)晶粒鋼？本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細(xì)？5.珠光體類型組織有哪幾種？它們?cè)谛纬蓷l件、組織形態(tài)和性能方面有何特點(diǎn)？6.貝氏體類型組織有哪幾種？它們?cè)谛纬蓷l件、組織形態(tài)和性能方面有何特點(diǎn)？7.馬氏體組織有哪幾種基本類型？它們?cè)谛纬蓷l件、晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能有何特點(diǎn)？馬氏體的硬度與含碳量關(guān)系如何？8.何謂等溫冷卻及連續(xù)冷卻？試?yán)L出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。9．為什么要對(duì)鋼件進(jìn)行熱處理？10.試比較共析碳鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的異同點(diǎn)。11.淬火臨界冷卻速度Vk的大小受哪些因素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？12.將￠5mm的T8鋼加熱至760℃13．退火的主要目的是什么？生產(chǎn)上常用的退火操作有哪幾種？指出退火操作的應(yīng)用范圍。14.何謂球化退火？為什么過(guò)共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火？15.確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織：1）經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度；2）ZG35的鑄造齒輪3）鍛造過(guò)熱后的60鋼鍛坯；4）具有片狀滲碳體的T12鋼坯；16.正火與退火的主要區(qū)別是什么？生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火及退火？17.指出下列零件的鍛造毛坯進(jìn)行正火的主要目的及正火后的顯微組織：（1）20鋼齒輪（2）45鋼小軸（3）T12鋼銼刀18.一批45鋼試樣（尺寸Φ15*10mm），因其組織、晶粒大小不均勻，需采用退火處理。擬采用以下幾種退火工藝；（1）緩慢加熱至700℃（2）緩慢加熱至840℃（3）緩慢加熱至1100℃問(wèn)上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選何種工藝最合適？19.淬火的目的是什么？亞共析碳鋼及過(guò)共析碳鋼淬火加熱溫度應(yīng)如何選擇？試從獲得的組織及性能等方面加以說(shuō)明。20.常用的淬火方法有哪幾種？說(shuō)明它們的主要特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍。21.說(shuō)明45鋼試樣（Φ10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織：700℃，760℃，840℃22.有兩個(gè)含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780℃和860℃并保溫相同時(shí)間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)，然后以大于V（1）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？（2）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？（3）哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？（4）哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？（5）你認(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火后合適？為什么？23.指出下列工件的淬火及回火溫度，并說(shuō)明其回火后獲得的組織和大致的硬度：（1）45鋼小軸（要求綜合機(jī)械性能）；（2）60鋼彈簧；（3）T12鋼銼刀。24.為什么工件經(jīng)淬火后往往會(huì)產(chǎn)生變形，有的甚至開裂？減小變形及防止開裂有哪些途徑？25.淬透性與淬硬層深度兩者有何聯(lián)系和區(qū)別？影響鋼淬透性的因素有哪些？影響鋼制零件淬硬層深度的因素有哪些？26.鋼的淬硬層深度通常是怎規(guī)定的？用什么方法測(cè)定結(jié)構(gòu)鋼的淬透性？怎樣表示鋼的淬透性值。27.回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能及其應(yīng)用范圍。28.指出下列組織的主要區(qū)別：（1）索氏體與回火索氏體；（2）屈氏體與回火屈氏體；（3）馬氏體與回火馬氏體。29.表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪幾種？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍。并說(shuō)明表面淬火前應(yīng)采用何種預(yù)先熱處理。30.化學(xué)熱處理包括哪幾個(gè)基本過(guò)程？常用的化學(xué)熱處理方法有哪幾種？

31.試述一般滲碳件的工藝路線，并說(shuō)明其技術(shù)條件的標(biāo)注方法。32.氮化的主要目的是什么？說(shuō)明氮化的主要特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。33.試說(shuō)明表面淬火、滲碳、氮化熱處理工藝在用鋼、性能、應(yīng)用范圍等方面的差別。34.擬用T10制造形狀簡(jiǎn)單的車刀，工藝路線為：鍛造—熱處理—機(jī)加工—熱處理—磨加工試寫出各熱處理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用；指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度；制定最終熱處理工藝規(guī)定（溫度、冷卻介質(zhì)）35.選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡(jiǎn)明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，并且鋼材具有足夠的淬透性）：（1）某機(jī)床變速箱齒輪（模數(shù)m=4），要求齒面耐磨，心部強(qiáng)度和韌性要求不高，材料選用45鋼；（2）某機(jī)床主軸，要求有良好的綜合機(jī)械性能，軸徑部分要求耐磨（HRC50-55），材料選用45鋼；（3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機(jī)械性能，材料選用38CrMoALA。36.某型號(hào)柴油機(jī)的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有良好的韌性（Ak>40J），原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進(jìn)行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫(kù)存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替。試說(shuō)明：（1）原45鋼各熱處理工序的作用；（2）改用15鋼后，應(yīng)按原熱處理工序進(jìn)行能否滿足性能要求？為什么？（3）改用15鋼后，為達(dá)到所要求的性能，在心部強(qiáng)度足夠的前提下采用何種熱處理工藝？37.有甲、乙兩種鋼，同時(shí)加熱至1150℃，保溫兩小時(shí)，經(jīng)金相顯微組織檢查，甲鋼奧氏體晶粒度為3級(jí)，乙鋼為6級(jí)。由此能否得出結(jié)論：甲鋼是本質(zhì)粗晶粒鋼，而乙鋼是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼？38.為什么用鋁脫氧的鋼及加入少量Ti，Zr，V，Nb,W等合金元素的鋼都是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼？奧氏體晶粒大小對(duì)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的機(jī)械性能有何影響？39.鋼獲得馬氏體組織的條件是什么？與鋼的珠光體相變及貝氏體相變比較，馬氏體相變有何特點(diǎn)？40.說(shuō)明共析鋼C曲線各個(gè)區(qū),各條線的物理意義，并指出影響C曲線形狀和位置的主要因素。41.將20鋼及60鋼同時(shí)加熱至860℃，并保溫相同時(shí)間，問(wèn)哪種鋼奧氏體晶粒粗大些？第六章合金鋼1.為什么比較重要的大截面的結(jié)構(gòu)零件如重型運(yùn)輸機(jī)械和礦山機(jī)器的軸類，大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等都必須用合金鋼制造？與碳鋼比較，合金鋼有何優(yōu)缺點(diǎn)？2.合金元素Mn、Cr、W、Mo、V、Ti、Zr、Ni對(duì)鋼的C曲線和MS點(diǎn)有何影響？將引起鋼在熱處理、組織和性能方面的什么變化？3.合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變有何影響？4.解釋下列現(xiàn)象：（1）在相同含碳量情況下，除了含Ni和Mn的合金鋼外，大多數(shù)合金鋼的熱處理加熱溫度都比碳鋼高；在相同含碳量情況下，含碳化物形成元素的合金鋼比碳鋼具有較高的回火穩(wěn)定性；含碳量≥0.40%、含鉻12%的鉻鋼屬于過(guò)共析鋼，而含碳1.5%、含鉻12%的鋼屬于萊氏體鋼；高速鋼在熱鍛或熱軋后，經(jīng)空冷獲得馬氏體組織。5.何謂調(diào)質(zhì)鋼？為什么調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中碳？合金調(diào)質(zhì)鋼中常含哪些合金元素？它們?cè)谡{(diào)質(zhì)鋼中起什么作用？6.