金属材料与热处理习题册参考答案

金属材料与热处理习题册答案
绪论
一、填空题
1成分组织热处理性能
2．光泽延展性导电性导热性合金
3．成分热处理性能性能
二、思考题
答：机械工人所使用的工具、刀、夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理的相关知识。

对我们工作中正确合理地使用这些工具；根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺性能的方法等都具有非常重要的指导意义。

第一章金属的结构与结晶
一、填空题
1．非晶体晶体晶体
2．体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方
3．晶体缺陷间隙空位置代刃位错晶界亚晶界
4．无序液态有序固态
5．过冷度
6．冷却速度冷却速度低
7．形核长大
8．强度硬度塑性
9．固一种晶格另一种晶格
10．静冲击交变
11．弹性塑性塑性
12．材料内部与外力相对抗
13．内力不同
14．外部形状内部的结构
二、判断题
1．√
2．×
3．×
4．×
5．×
6．√
7．√
8．√
9．√
10．√
11．×
12．√
13．√
14．×
15．√
三、选择题
1．A
2．C B A
3．B
四、名词解释
1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。

2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多的小晶体组成的晶体称为多晶体。

3．答：弹性变形是指外力消除后，能够恢复的变形；塑性变形是指外力消除后，无法恢复的永久性的变形。

4．答：材料在受到外部载荷作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力；单位面积上所受的内力就称为应力。

五、思考与练习
1．冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。

结晶实际上是
原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程，所以在结晶时会放出一定的结晶潜热，结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。

2．生产中常用的细化晶粒的方法有：增加过冷度、采用变质处理和采用变质处理等。

金属结晶后，一般是晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也愈好，所以控制材料的晶
粒大小具有重要的实际意义。

3．（1）金属模浇铸的晶粒小于砂型浇铸的晶粒
（2）铸成薄件的晶粒小于铸成厚件的晶粒
（3）浇铸时采用振动的晶粒小于不采用振动的晶粒
4．味精、冰糖、云母、食盐及各类金属均是晶体。

5．（略）
6．反复弯折处逐渐变硬，弯折越来越困难直至断裂。

原因是反复弯折使铁丝局部塑性变形量增大，产生了变形强化的现象。

7．有。

因为切削加工中切屑分离的过程，实际上是刀具与被切削工件之间发生强烈挤压和摩擦的过程，在这一过程中，已加工表面和切屑都会发生塑性变形而产生加工硬化现象。

切屑产生加工硬化现象会变得难以排出，已加工表面产生加工硬化现象会使后续加工
变得困难。

第二章金属的性能
填空题
1．物理性能化学性能力学性能铸造性能锻造性能焊接性能切削加工性能热处理性能
2．静塑性变形断裂
3．屈服强度抗拉强度ReL Rm
4．屈服强度（ReL）条件屈服强度（Rp0.2）
5．31400N 53000N
6．永久性变形伸长率（A）断面收缩率（Z）
7．58% 76%
8．5 硬质合金7355.25 10~15 布氏500
9．冲击
10．ReL Rm HRC A Z αk R —1
判断题
1．√
2．×
3．×
4．×
5．√
6．√
7．√
8．√
9．√
10．√
11．√
12．√
13．√
14．√
选择题
1．B
2．C
3．B
4．C
5．A
名词解释
1．衡量材料抵抗塑性变形能力的指标。

2．衡量材料抵抗断裂能力的指标。

3．材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。

4．金属材料适应不同加工工艺方法的能力。

思考与练习
1．（略）
2．
材料常用硬度测量法硬度值符号
铝合金半成品布氏硬度或洛氏硬度B标尺HBW或HRB
一般淬火钢洛氏硬度C标尺HRC
铸铁布氏硬度HBW
表面氮化层维氏硬度HV
3．解：因是环形链条，故链条的截面积
S0=2（πd2/4）=2×(3.14×202/4)=628(mm2)
Fm= Rm?S0=300×628=188400 (N)
由此可知该该链条能承受的最大载荷是188400N。

4．答：自行车的中轴在工作时主要受扭转载荷和交变载荷，故所用材料需要较高的硬度和强度；而自行车的链盒需要通过冲压成形故所用材料需要较好的塑性和韧性。

5．答：由于齿轮在工作时受交变载荷，而车床导轨所受为静载荷。

故齿轮容易发生疲劳破坏。

第三章铁碳合金
填空题
1．其它金属非金属金属特性
2．相
3．固溶体金属化合物混合物
4．间隙固溶体置换固溶体
5．相互作用金属特性熔点硬度脆性
6．铁素体奥氏体渗碳体珠光体莱氏体
7．铁素体奥氏体
8．塑性韧性强度硬度
9．铁素体奥氏体渗碳体珠光体莱氏体
10．2.11% 0.77%
11．成分状态组织温度
12．F A Fe3C P Ld L′d
13．0.0218%～2.11% 亚共析钢温铁素体珠光体共析钢珠光体过共析钢珠光体二次渗碳体
14．铁素体渗碳体
15．奥氏体渗碳体奥氏体珠光体珠光体渗碳体低温莱氏体
16．2.11% 特意加入的
17．硅锰硫磷硅锰硫磷
18．0.25% 0.25%~0.6% 0.6%
19．结构钢中碳钢优质钢
20．工具高碳高级优质
判断题
1．√
2．√
3．√
4．√
5．√
6．×
7．√
8．×
9．√
10．√
11．×
12．×
13．×
14．√
15．×
16．√
17．√
18．√
19．√
20．√
选择题
1．B
2．A
3．C
4．B
5．C
6．C
7．B
8．B
9．C
10．C A B 11．C
12．C D B 13．A
14．B
15．A
16．AB
17．C
18．A C B
19．A C B
20．C
名词解释：
1．共晶转变与共析转变
共晶转变是指结晶时由液相中同时结晶出两种不同的固相；共析转变则是由一个固相中同时析出两种不同的固相。

2．固溶强化与加工硬化
在固溶体形成过程中，溶质原子溶入后都会使溶剂晶格发生畸变，从而使合金对变形的抗力增加，而使金属材料强度、硬度提高的现象称为固溶强化； 冷塑性变形时使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变形量的增加，使其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。

这种现象称为“形变强化”或“加工硬化”。

3．08F——脱氧状态不完全（沸腾钢）含碳量为0.08% 的优质碳素结构钢。

4．45——含碳量为0.45% 的优质碳素结构钢。

5．65Mn——含碳量为0.65% 具有较高含锰量的优质碳素结构钢。

6．T12A——含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。

7．ZG340—640——屈服强度不小于340MP，抗拉强度不小于640MP的铸钢。

8．Q235—A?F——屈服强度不小于235MP，质量等级为A级，脱氧状态不完全（沸腾钢）的碳素结构钢。

思考与练习
1．（略）
2．
特性点含义温度（℃）含碳量（%）
A 纯铁的熔点1538 0
E 碳在γ—Fe中的最大溶解度点1148 2.11
G 纯铁的同素异构转变点α—Fe γ—Fe
912 0
C 共晶点，LC （A+Fe3C）
1148 4.3
S 共析点AS （F+ Fe3C）
727 0.77
D 渗碳体的熔点1227 6.69
特性线含义
ACD 液相线——此线之上为液相区域，线上点为对应成分合金结晶时的开始温度。

ECF 共晶线，LC （A+Fe3C）PSK 共析线，亦称A1线。

AS （F+
Fe3C）AECF 固相线——此线之下为固相区域，线上点为对应成分合金的结晶终了温度。

GS 亦称A3线。

冷却时从不同含碳量的奥氏体中析出铁素体的开始线。

ES 亦称Acm线。

碳在γ—Fe中的溶解度曲线。

3．
（1）由相图可知，随含碳量增加钢中的硬质相渗碳体的比例随之增加，所以1%的铁碳合金比含碳量0.5 %的铁碳合金硬度高。

（2）由相图可知，当把钢加热到1000～1250℃，其组织恰好处于单一的奥氏体状态，此时钢材的塑性好，塑性抗力小，所以最适合进行锻轧加工。

（3）由相图可知，靠近共晶成分的铁碳合金的结晶温度区间较小，结晶温度最低。

所以流动性好，且结晶时不易出现偏析现象。

4．不能。

因为它们的工作性质不同，受力情况有很大不同它们的加工工艺也不同。

所以必须选择性能不同的材料制造。

5．因为白口铸铁中的基本相主要是渗碳体，又硬又脆很难进行切削加工。

所以一般不能直接作为机加工零件的材料，但铸造犁、铧等农具则可以很好的利用其硬度高耐用磨性好的这一优点。

第四章钢的热处理
填空题
1．固态加热保温冷却组织结构铁具有同素异构转变
2．退火正火淬火回火表面淬火表面化学热处理
3．形成晶粒长大
4．加热温度保温时间
5．珠光体型贝氏体型马氏体型
6．温度越低或过冷度越大抗力强度硬度
7．上贝氏体下贝氏体下贝氏体
8．170～230HBW 正火球化退火
9．临界冷却速度V临Mf 残余奥氏体
10．针状硬度高而脆性大板条状强度韧性含碳量含碳量
11．油水盐水碱水增加水油
12．单液淬火法、双介质淬火、马氏体分级淬火贝氏体等温淬火
13．铁的晶格碳原子的扩散碳α-Fe间隙固溶体
14．氧化与脱碳、过热和过烧、变形与开裂、硬度不足与节软点
15．回火处理稳定组织消除内应力
16．强度、硬度塑性、韧性低温回火、中温回火高温回火
17．淬火+高温回火综合力学性能
18．火焰加热表面淬火感应加热表面淬火电接触表面加热淬火激光加热表面淬火
19．分解吸收扩散表面渗碳表面渗氮表面碳氮共渗
20．为预备热处理最终热处理
选择题
1．C
2．B
3．A
4．B
5．C
6．B
7．A
8．C
9．A
10．B
11．B
12．C
13．C
14．C B
15．D B
16．C
17．C
18．C
19．A
20．B
判断题
1．×
2．√
3．×
4．√
5．√
6．√
7．×
8．×
9．√
10．×
11．√
12．×
13．√
14．√
15．√
16．√
17．×
18．×
19．√
20．×
21．√
名词解释
1．答：碳在α－Fe中的过饱和固溶体，称为马氏体。

2．答：冷却到A1线以下而又尚未转变的奥氏体称为过冷奥氏体；马氏体转变不能完全进行到底，冷却到MS线以下转变停止时仍未能转变的奥氏体称为残余奥氏体。

3．答：退火是指将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺；正火是指将钢加热到AC3或Accm以上
30℃～50℃,保温适当的时间后,在空气中冷却的工艺方法。

4．答：将钢件加热到Ac3或Ac1 以上的适当温度，经保温后快速冷却（冷却速度大于v临），以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火；而将淬火后的钢重新加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。

5．答：淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力；而淬硬性是指钢在理想的淬火条件下，获得马氏体后所能达到的最高硬度。

6．答：钢的渗碳是指将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺，其目的是提高钢件表层的含碳量；在一定温度下， 使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺称为渗氮。

渗氮的目的是提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。

思考题
1．答：用工具钢制造的麻花钻通常是通过淬火加低温回火来达到其高硬度高耐磨性的，若刃磨时不及时冷却，当温度过高时就会失去硬度（退火）。

2．答：可通过完全退火改善其塑性后再进行成形工序，或边加热边弯形的方法，以避免因弯折成形时产生加工硬化而出现裂纹。

3．答：可通过正火的方法来消除应力、降低硬度改善切削加工性能。

4．答：轧制后应对毛坯进行正火+球化退火的热理，以消除网状渗碳体、降低材料硬度，以便于后续的机加工序的进行；机加成形后再通过整体加热，刃部浸入淬火介质进行局部淬火+低温回火的方法来满足这一要求。

第四章合金钢
填空题
1．强化铁素体形成碳化物细化晶粒提高钢的淬透性提钢的高回火稳定性
2．钴稳定性右临界冷却速度淬透性
3．金结构钢合金工具钢特殊性能钢合金合金渗碳钢合金调质钢合金弹簧钢
滚动轴承钢
4．热轧退火正火结构件
5．渗碳+淬火+低温回火耐疲劳性冲击载荷
6．受力复杂良好综合力学性能
7．工具耐磨
8．球化退火淬火+低温回火
9．刃具钢模具钢量具钢
10．CrWMn 低速刀具
11．红硬性切削速度较高形状复杂
12．冷作模具钢热作模具钢
13．硬度耐磨性耐蚀性
14．铬铬镍铬锰马氏体铁素体奥氏体
15．冲击硬化
选择题
1．B
2．C
3．A
4．A
5．A
6．B
7．A B C G K D E H F I J A K B C D E F I
8．B G E F C A D
9．A E B C D
10．B
判断题
1．×
2．√
3．×
4．√
5．×
6．×
7．√
8．×
9．√
10．√
11．√
12．×
13．×
14．√
15．×
名词解释
1．答：屈服强度不小于460MP的低合金高强度钢。

2．答：含碳量为0.2%，Cr、Mn、Ti含量均小于1.5%的合金渗碳钢。

3．答：含碳量为0.4%，含Cr量小于1.5%合金调质钢。

4．答：含碳量为0.5%，Cr、V含量均小于1.5%的合金弹簧钢。

5．答：含碳量1%以上，含Cr量为1.5%的合金滚动轴承钢。

6．答：含碳量1%以上，Cr、W、Mn含量均小于1.5%的低合金刃具钢。

7．答：含6%W、5% Mo、4% Cr以及2%V的高速钢。

8．答：含碳量1%以上，含12% Cr的大型冷作模具专用钢。

9．答：含碳量0.1%，含13% Cr的铬不锈钢。

10．答：含锰量为13%的耐磨钢。

思考题：
1．
类别含碳量典型牌号最终热处理方法主要用途
合金合金渗碳钢0.10％～0.25％20CrMnTi 淬火+低温回火变速齿轮、
凸轮
合金调质钢0.25％～0.50％40Cr 淬火+高温回火主轴等复杂受力件
合金弹簧钢0.45％～0.70％60SiMn 淬火+中温回火弹簧等弹性零件
滚动轴承钢0.95％～1.15％GCr15 淬火+低温回火滚动轴承
高速钢0.7％～1.50％W18Cr4V
高温淬火+多次高温回火铣刀、拉刀等切削速度较高、形状较复杂的刀具
热作模具钢0.3％～0.6％5CrMnMo 淬火+中温回火制造热锻模
耐磨钢0.9%～1.4% ZGMn13 水韧处理履带等在强烈冲击载荷作用下工
作的零件
2．答：1Cr18Ni9Ti为奥氏体型不锈钢，具有搞磁性。

所以只要磁铁即可
容易地将两种不同材料的零件分开。

第六章铸铁
填空题
1．大于2.11％渗碳体石墨
2．石墨化奥氏体渗碳体渗碳体
3．基体形态数量大小
4．石墨连续性铸造性能切削加工性能消音减震耐压耐磨
5．灰口铸铁白口铸铁麻口铸铁灰可锻团絮球墨球状蠕墨蠕虫
6．浇铸成白口铸铁石墨化退火
7．基体的组织石墨数量形态分布
8．球墨铸铁割裂作用热处理
选择题
1．B
2．BAC
3．ABC
4．A
判断题
1．×
2．×
3．√
4．√
5．√
6．√
7．√
8．√
9．×
10．×
名词解释
1．答：最小抗拉强度数值为250MP的灰铸铁。

2．答：最小抗拉强度数值为350MP，最小伸长率为10%的黑心可锻铸铁。

3．答：最小抗拉强度数值为500MP，最小伸长率为4%的珠光体可锻铸铁。

4．答：最小抗拉强度数值为600MP，最小伸长率为4%的球墨铸铁。

思考题
1．答：铸铁中的碳以石墨的形式析出的过程称为石墨化。

影响铸铁石墨
化的因素主要是铸铁的成份和冷却速度，通常铸铁中碳、硅含量越高，往往其内部析出的石墨量就越多，石墨片也越大；冷却速度越缓慢，就越有利于扩散，使石墨析出的越大、越充分。

2．答：由于铸铁锅通常较薄，铸后冷却较快，这样新买的铸铁锅其组织往往为白口铸铁的组织，硬而脆所以炒菜时声音特别刺耳；但用了一段时间后，由于长时间在高温下加热保温，其组织中的渗碳体逐渐分解析出团絮状石墨，从而变成了可锻铸铁，硬度降低了韧性提高了。

所以炒菜时的声音也就不再那么样刺耳了。

3．答：灰铸铁中含有大量片状的石墨，这些松软的石墨像微小的裂纹割裂了基体，破坏了基体的连续性，所以切削灰铸铁毛坯的工件时不会产生连续的带状或节状切屑，而是产生崩碎切屑。

这样大大减少了切屑与刀具的磨擦，减少了切削热的产生。

另外切削时脱落的石墨本身具有很好的润滑作用；若加切削液，脱落的石墨与切削液混在一起还会带入机床冷却系统和溅在机床导轨等运动表面上，从而加剧运动副间的磨损、损坏机床自身的精度。

第七章有色金属及硬质合金
填空题
1．有色金属非铁金属铜铝钛
2．黄铜青铜白铜黄铜白铜黄铜白铜青铜
3．单相双相单相冷热压力加工双相热压力加工
4．抗蚀性仪器仪表化工机械医疗器械
5．变形铝合金铸造铝合金防锈铝硬铝超硬铝锻铝
6．同素异构转变密排六方体心立方
7．钛合金
8．碳化物金属粘结剂粉末冶金红硬性耐磨性抗压抗弯韧性
9．钨钴钨钴钛钨钛钽（铌）
选择题
1．B
2．AD D B C
3．B A D C E
4．B C
5．D C B E A
判断题
1．√
2．×
3．×
4．√
5．×
6．×
7. √
8. √
9. √
10. ×
11. ×
名词解释
1．答：2号工业纯铜
2．答：含铜量为68%的变通压力加工黄铜。

3．答：含铅量为1%，含铜量为59%的压力加工铅黄铜。

4．答：含铅量为1%，含锡量为10%，余量为铜的铸造锡青铜。

5．答：4号工业纯铝。

6．答：4号超硬铝。

7．答：1号铸造铝镁合金。

8．答：细晶粒含钴量为6%的钨钴类硬质合金。

9．答：TiC含量为15%的钨钴钛类硬质合金。

10．答：2号通用硬质合金。

思考题：
1．答：在我们生活当中使用的有色金属制品非常多，如铝壶、铝锅、铝型材门窗，钛合金的眼镜子架及各类有色金属的装饰品等，它们大都有具有耐蚀性好、美观、轻便等特点。

2．答：不能。

因为硬质合金尽管热硬性很好，但它的导热性很差。

若在刃磨时剧冷，会造成内应力过大而导致开裂。