金属材料与热处理-4

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《金属材料与热处理》第四章铁碳合金

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学习情境四：铁碳合金 4.3
4、在焊接方面的应用焊接时由焊缝到母材各区域的温度是不同的，根据Fe－Fe3C 相图可知，受到不同加热温度的各区域在随后的冷却中可能会出现不同的组织和性能。这需要在焊接之后采用相应的热处理方法加以改善。 5、在热处理方面的应用
Fe－Fe3C相图是制订热处理工艺的依据。应用Fe－Fe3C相图可以正确选择各种碳钢的退火、正火、淬火等热处理的加热温度范围。由于含碳量的不同，各种碳钢热处理的加热温度和组织转变也各不相同，都可从状态图中求得。
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学习情境四：铁碳合金 4.4
1、在钢铁材料选用方面的应用
Fe－Fe3C相图反映了铁碳合金的组织、性能随成分的变化规律，为钢铁材料的选用提供了依据。如各种型钢及桥梁、船舶、各种建筑结构等，都需要强度较高、塑性及韧性好、焊接性能好的材料，故一般选用含碳量较低（WC＜0.25％）的钢材；各种机械零件要求强度、塑性、韧性等综合性能较好的材料，一般选用碳含量适中（WC＝0.30％～0.55％）的钢；各类工具、刃具、量具、模具要求硬度高，耐磨性好的材料，则可选用含碳量较高（WC＝0.70％～1.2％）的钢。纯铁的强度低，不宜用作工程材料。白口铸铁硬度高、脆性大，不能锻造和切削加工，但铸造性能好，耐磨性高，适于制造不受冲击、要求耐磨、形状复杂的工件，如冷轧辊、球磨机的铁球等。
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学习情境四：铁碳合金 4.4
低碳钢：Wc=0.1-0.25% 中碳钢：Wc=0.25-0.6% 高碳钢：Wc=0.6-1.4% 随着Wc的增加，硬度、强度都增加。
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学习情境四：铁碳合金 4.3
三、铁碳合金状态图的应用
1、在钢铁材料选用方面 2、在铸造生产上的应用 3、在锻造方面的应用 4、在焊接方面的应用 5、在热处理方面的应用

金属材料及热处理(最新版)

7、索氏体：在等温转变C形线鼻尖所得到的较细片状铁素体+较细片状渗碳体叫之索氏体。等温转变温度 600－670oC（珠光体的一种）HB250－320，HRC24－32。
8、屈氏体：同上是珠光体的一种，更细片状铁素体+更细片状渗碳体叫之为屈氏体，形成温度 600－550oC。HB330－400（HRC32－38）。
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生产中防止回火脆性的方法主要有： z 回火后进行快速冷却（油或水冷）为消除重新产生的热应力，则在回火后可再进行
Ms， γ Fe转变为α Fe，碳原子全部被保留在α Fe中，形成一种过饱和的固溶体组织，这就
是马氏体。这种转变也称非扩散形转变。马氏体金相显微组织呈针状，黑色针状物为马氏体，白色基体称为残余奥氏体。性能十分脆硬。HB可达 600－700（HRC60－65）。淬火即可获得这种组织。硬度取决于C含量，低C钢淬不硬，含C量高于 0.8％，硬度几乎不再增加了。马氏体的转变随C含量增高而降低含碳量 0.5％时Mz约 0oC，Ms290oC随着含C增Ms下降，C量小于 0.8％时Mz也随C ↑ 而下降，0.9 以上时Mz在-100oC附近下降不大。奥氏体向马氏体的转变有一个很大的特点：奥氏体不能百分之百转化为马氏体总有较少的奥氏保留下来，称保留下来的为残氏奥氏体。因奥氏体为γ Fe面心产方晶格，比容（单位重量的体积）较小，约只有 0.122—0.125，而马氏体为α Fe过饱和固溶体，比容较大，约有 0.127－0.130，可见，在转变过程中，在马氏体形成的同时还伴随着体积的膨胀，从而会对尚未转变的奥氏体造成一内压力，合使其不易发生向马氏体的转变而被保留下来。Ms Mz点越低剩余奥氏体量也就越多。
金属材料与热处理
一、金属材料及热处理

第四章非合金钢-《金属材料与热处理》中职通用第七版

或通入空气、富氧空气甚至纯氧等)使钢液中的碳、硅、锰、磷、硫等杂质元素氧化。
3.加入造渣材料使杂质元素的氧化生成物进入炉渣而被排除或生成气体而逸出。
4.氧化终了时，钢液中不可避免地溶解了过多的氧，以及生成部分氧化铁。为此，必须加脱氧剂进行脱氧，并使脱氧生成物进入炉渣而与钢液分离。
5.根据所炼钢种的要求加入合金元素，调整成分，调整钢液温度，然后出钢。
析出，而将在长期搁置时以细小分散的氮化物析出，从而使
钢的韧性显著下降，导致工件易于脆性破坏，这种现象称为时效。
7.氢尽管氢在钢中含量不多，但即使是微量氢的存在也会造
成氢脆等缺陷，因而是有害元素。
§4-2 非合金钢的分类
一、按非合金钢的含碳量分类
1.低碳钢含碳量≤0.25%。
2.中碳钢含碳量为0.25%~0.6%。
§4-3 非合金钢的牌号与用途
一、非合金钢的牌号表示方法
二、常用非合金钢的性能和用途
1.碳素结构钢
2.优质碳素结构钢
3.碳素工具钢
4.铸造碳钢
§4-4 低碳钢与高碳钢的冲击试验
氮在高温下能溶于fe或fe中急速冷却后并不立即析出而将在长期搁置时以细小分散的氮化物析出从而使钢的韧性显著下降导致工件易于脆性破坏这种现象称为时效
第四章非合金钢
§4-1 杂质元素对非合金钢性能的影响
一、炼钢过程概述 1.采用不同的热源将原料(生铁、废钢等)熔化。 2.采用不同的方法(如加入氧化铁，使接触氧化性炉气，
3.高碳钢含碳量≥0.60%。
二、按非合金钢的质量等级分类
1.普通碳素钢 2.特殊质量碳素钢 3.优质碳素钢
三、按非合金钢的用途分类
1.碳素结构钢 2.碳素工具钢

4、金属材料与热处理--特种设备用金属材料

对于压力容器专用钢板，由材料制造单位直接向
压力容器制造单位供货时，双方商定钢板质量证明书的份数；由非制造单位供货时，材料制造单位应当分别为每张钢板出具质量证明书；压力容器制造单位从非材料制造单位取得压力容器材料时，应当取得材料制造单位提供的质量证明书原件或者加盖材料供应单位检验公章和经办人章的复印件（压力容器专用钢板除外）；压力容器制造单位应当对所取得的压力容器用材料及材料质量证明书的真实性和一致性负责。

熔炼方法：压力容器受压元件用钢，应当是氧气转炉或者
电炉冶炼的镇静钢。对标准抗拉强度下限值大于或者等于 540MPa的低合金钢板和奥氏体-铁素体不锈钢钢板，以及用于设计温度低于-20℃的低温钢板和低温锻件，还应当采用炉外精炼工艺。

化学成分（熔炼分析）
用于焊接的碳素钢和低合金钢
C≤0.25%、P ≤0.035%、S ≤0.035% 压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢基本要求 P ≤0.030%、S ≤0.020% 标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的钢材 P ≤0.025%、S ≤0.015% 用于设计温度低于-20℃且标准抗拉强度下限值小于 540MPa的钢材P ≤0.025%、S ≤0.012% 用于设计温度低于-20℃且标准抗拉强度下限值大于或等于540MPa的钢材 P ≤0.020%、S ≤0.010%
艺性能；材料的质量、规格与标志，应当符合相应材料的国家标准或行业标准的规定，其使用方面的要求应当符合安全技术规范引用标准的规定；压力容器专用钢板（带）的制造单位应当取得特种设备制造许可证；材料制造单位应当在材料的明显部位作出清晰、牢固的钢印标志或采用其它方法的标志，实施制造许可的专用材料，质量证明书和材料上的标志内容还应包括制造许可标志和许可证编号；材料制造单位应当向材料使用单位提高质量证明书，材料质量证明书的内容应当齐全、清晰，并且盖有制造单位质量检验章；

金属材料与热处理第六版习题册答案

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、性能之间。

2、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、人工合成材料时代。

3、成分、热处理、性能、性能。

二、选择题：1、A2、B3、C三、简答题1、掌握金属材料与热处理的相关知识对机械加工有什么现实意义？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后相关知识.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必能的方法都具有非常的现实意义。

2、如何学好《金属材料与热热处理》这门课程？答：在学习过程中.只要认真掌握重要的概念和基本理论.按照材料的成分和热处理决定组织.组织决定其性能.性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际.认真完成作业和实验等教学环节.是完全可以学好这门课程的。

第一章金属的结构和结晶1-1金属的晶体结构一、填空题1、非晶体晶体晶体2、体心立方面心立方密排立方体心立方面心立方密排立方3、晶体缺陷点缺陷面缺陷二、判断题1、√2、√3、×4、√三、选择题1、A2、C3、C四、名词解释1、晶格与晶胞：P5答：将原子简化为一个质点.再用假想的线将它们连接起来.这样就形成了一个能反映原子排列规律的空间格架.称为晶格；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。

3、单晶体与多晶体答：只由一个晶粒组成称为单晶格.多晶格是由很多大小.外形和晶格排列方向均不相同的小晶格组成的。

五、简答题书P6□1-2纯金属的结晶一、填空题1、液体状态固体状态2、过冷度3、冷却速度冷却速度4、晶核的产生长大5、强度硬度塑性二、判断题1、×2、×3、×4、×5、√6、√三、选择题1、C、B、A2、B3、A4、A四、名词解释1、结晶与结晶潜热 (P8)答：（1）结晶：是金属从高温液体状态.冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。

金属材料与热处理模块四课题三铁碳合金的组织和Fe-C合金相图

渗碳体的晶格
渗碳体的显微组织
必备知识
5.珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体的混合物，用符号P表示。它是铁素体和渗碳体层片相间、交替排列形成的混合物。其显微组织图如图4-18所示其中白色为铁素体基体，黑色线条为渗碳体。珠光体的含碳量为0.77%，由于珠光体是由硬的渗碳体和软的铁素体组成的混合物，所以其力学性能是两者的综合，强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。
Fe—Fe3C相图中七个特性点的温度、含碳量以及含义
点的符号
A C D E G S P
温度℃ 1538 1148 1227 1148 912 727 727
含碳量（%）
含义
0
纯铁熔点
4.3
共晶点，L⇌Ld(A+Fe3C)
6.69
渗碳体的熔点
2.11
碳在奥氏体（γ-Fe）中的最大溶解度点
0
纯铁的同素异构转变点，α—Fe⇌γ-Fe
（2）AECF线。固相线，对应成分的液态合金冷却到此线上的对应点时完成结晶过程，变为固态，此线之下为固相区域。在液相线与固相线之间是液态合金从开始结晶到结晶终了的过渡区，所以此区域液相与固相并存。AEC 区内为液相合金与固相奥氏体，CDF区内为液相合金与固相渗碳体。
（3）GS线。奥氏体冷却时析出铁素体的开始线（或加热时铁素体转变成奥氏体的终止线），又称A3线。奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结果。
（4）ES线。碳在奥氏体（γ-Fe）中的溶解度曲线，又称ACm线。奥氏体的溶碳能力沿该线上的对应点变化。在1148℃时，碳在奥氏体中的溶解度为2.11%（E点的含碳量），在727℃时降到0.77%（S点的含碳量）。在AGSE区内为单相奥氏体。含碳量较高（>0.77%）的奥氏体，在从1148℃缓冷到727℃的过程中，由于其溶碳能力降低，多余的碳会以渗碳体的形式从奥氏体中析出，称为二次渗碳体（Fe3CⅡ）。

工程材料与热处理第4章金属的塑性变形与再结晶

一、滑移
滑移只能在切应力作用下才会发生, 不同金属产生滑移的最小切应力(称滑移临界切应力) 大小不同。钨、钼、铁的滑移临界切应力比铜、铝的要大。
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一、滑移
由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间距的变形量, 因此晶体发生的总变形量一定是这个方向上的原子间距的整数倍。
滑移带
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二、位错滑移机制
通过位错的移动实现滑移时： 1、只有位错线附近的少数原子移动； 2、原子移动的距离小于一个原子间距；所以通过位错实现滑移时，需要的力较小；
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二、位错滑移机制
金属的塑性变形是由滑移这种方式进行的，而滑移又是通过位错的移动实现的。所以，只要阻碍位错的移动就可以阻碍滑移的进行，从而提高了塑性变形的抗力，使强度提高。金属材料常用的五种强化手段（固溶强化、加工硬化、晶粒细化、弥散强化、淬火强化）都是通过这种机理实现的。
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链条板的轧制
材料为Q345（16Mn) 1200 钢的自行车链条经 1000 过五次轧制，厚度由 3.5mm压缩到1.2mm， 800 总变形量为65%，硬 600 度从150HBS提高到 400 275HBS；抗拉强度从 200 510MPa提高到980MPa； 0 使承载能力提高了将近一倍。
滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。金、银、铜、铝等金属的塑性高于铁、铬等金属；而铁的塑性又高于锌、镁等金属。
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二、位错滑移机制
滑移非刚性滑动，而是由位错的移动实现的（1934年提出）。
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二、位错滑移机制
滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。滑移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动, 而是通过位错的运动来实现的。在切应力作用下,一个多余半原子面从晶体一侧到另一侧运动, 即位错自左向右移动时, 晶体产生滑移。

金属材料与热处理教材习题答案

《金属材料与热处理》教材习题答案作者：陈志毅绪论1．金属材料与热处理是一门怎样的课程？答：金属材料与热处理这门课程的内容主要包括金属材料的基本知识、金属的性能、金属学基础知识和热处理的基本知识等。

2．什么是从属与从属材料？答：所谓金属是指由单一元素构成的具有特殊的光泽、延展性、导电性、导热性的物质。

如金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。

而合金是指由一种金属元素与其它金属元素或非金属元素通过熔炼或其它方法合成的具有金属特性的材料，所以金属材料是金属及其合金的总称，即指金属元素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的物质。

3．怎样才能学好金属材料与热处理这门课程？答：金属材料与热处理是一门从生产实践中发展起来，又直接为生产服务的专业基础课，具有很强的实践性，因此在学习时应结合生产实际，弄清楚重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定其组织，组织决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；认真完成作业和实验等教学环节，就完全可以学好这门课程的。

第一章金属的结构与结晶1．什么是晶体和非晶体？它们在性能上有什么不同？想一想，除了金属，你在生活中还见过哪些晶体？答：原子呈有序、有规则排列的物质称为晶体；而原子呈无序、无规则堆积状态的物质称为非晶体。

晶体一般具有规则的几何形状、有一定的熔点，性能呈各向异性；而非晶体一般没有规则的几何形状和一定的熔点，性能呈各向同性。

生活中常见的食盐、冰糖、明矾等都有是典型的晶体。

2．什么是晶格和晶胞？金属中主要有哪三种晶格类型？它们的晶胞各有何特点？答：假想的能反映原子排列规律的空间格架，称为晶格。

晶格是由许多形状、大小相同的小几何单元重复堆积而成的。

我们把其中能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元称为晶胞。

金属中主要有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格等三种晶格类型，体心立方晶格的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心；面心立方晶格的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体六个面的中心；密排六方晶格的晶胞是一个正六棱柱，原子除排列于柱体的每个顶点和上、下两个底面的中心外，正六棱柱的中心还有三个原子。

金属材料与热处理(全)精选全文

2、常用的细化晶粒的方法：
A、增加过冷度
B、变质处理 C、振动处理。
三、同素异构转变
1、金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为同素异构转变。
2、具有同素异构转变的金属有：铁、钴、钛、锡、锰等。同一金属的同素异构晶体按其稳定存在的温度，由低温到高温依次用希腊字母α，β，γ， δ等表示。
用HBS（HBW）表示，S表示钢球、W表示硬质合金球当F、D一定时，布氏硬度与d有关，d越小，布氏硬度值越大，硬度越高。（2）布氏硬度的表示方法：符号HBS之前的数字为硬度值符号后面按以下顺序用数字表示条件：1）球体直径；2）试验力；3）试验力保持的时间（10~15不标注）。
应用范围：主要适于灰铸铁、有色金属、各种软钢等硬度不高的材料。
2、洛氏硬度
（1）测试原理：
采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后即除主试验力，以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值。
表示符号：HR
（2）标尺及其适用范围：
每一标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常用的洛氏硬度标尺是A、B、C三种，其中C标尺应用最为广泛。
见表：P21 2-2
§2-2金属的力学性能
学习目的：★了解疲劳强度的概念。 ★ 掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬
度测试及表示的方法。 ★掌握冲击韧性的测定方法。教学重点与难点 ★布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬度测
试及表示的方法。
§2-2金属的力学性能教学过程：
复习：强度、塑性的概念及测定的方法。
2、非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状态的（如普通玻璃、松香、树脂等）。非晶体的原子则是无规律、无次序地堆积在一起的。

金属材料与热处理试题及答案

金属材料与热处理试题及答案金属材料与热处理金属材料的晶体类型包括体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种。

金属的结晶过程包括形核和长大两个基本过程。

根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为间隙固溶体和置换固溶体两种。

常见的特殊性能钢有不锈钢、耐热钢和耐磨钢。

常用的常规热处理方法有回火、正火和淬火、退火。

随着回火加热温度的升高，钢的强度和硬度下降，而塑性和韧性提高。

磨具钢根据工作条件不同，又可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料磨具用钢等。

合金按照用途可分为合金渗碳体、特殊碳化物和特殊性能钢三类。

合金常见的相图有匀晶相图、共晶相图、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。

硬质合金是指将一种或多种难熔金属碳化物和金属粘结剂，通过粉末冶金工艺生产的一类合金材料。

铸铁的力学性能主要取决于基体的组织的组织和石墨的基体、形态、数量以及分布状态。

根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为灰口铸铁、白口铸铁和麻口铸铁三类。

常用铜合金中，青铜是以锌为主加合金元素，白铜是以镍为主加合金元素。

铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有铁素体和奥氏体，属于金属化合物的有渗碳体，属于混合物的有珠光体和莱氏体。

选择题1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是C铁在固态下有同素异构转变，而铜没有。

2、α-Fe是具有体心立方晶格的铁。

3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？D灰铸铁。

4、用于制造渗碳零件的钢称为C渗碳钢。

5、合金发生固溶强化的主要原因是C晶格发生畸形。

6、调质处理就是A淬火+高温回火的热处理。

并渗入金属晶粒中3）扩散：渗入的元素在金属内部扩散，形成新的化合物或固溶体4）固溶化：渗入元素与金属原子形成固溶体，改变了金属的化学成分和性能。

淬透性是指钢在淬火冷却时能够获得马氏体组织深度的能力。

回火的目的是为了消除或降低零件脆性和内应力，同时获得所要求的力学性能，稳定尺寸，改善加工性。

《金属材料及热处理》课程标准

金属材料与热处理课程标准课程名称：金属材料与热处理课程性质：职业能力必修课学分：4计划学时：64＜理论56,实践8〕适用专业：机械设计与制造17.1〔一〕前言1.课程定位：本课程是机械类各专业一门重要的技术基础课.其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料与非金属材料的牌号等.是机械类各技术专业必须掌握的一门综合性应用技术基础课程.本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识,为学习专业理论,掌握专业技能打好基础.通过本课程的学习,应使学生达到下列基本要求：2.设计思路3.与前后课程的联系前续课程为《机械制图》,《高等数学》,后续课程包括《机械设计基础》、《互换性与技术测量》、《机械制造基础》；〔二〕课程目标1.总体目标2.具体目标＜1＞知识目标1〕了解金属学的基本知识；2〕掌握常用金属材料的牌号、性能与用途；3〕了解金属材料的组织结构与性能之间的关系；4〕了解热处理的一般原理与其工艺；5〕了解热处理工艺在实际生产中的应用；<2>能力目标1〕初步具有选用工程材料的能力；2〕初步具有在实际生产中应用热处理工艺的能力；<3>素质目标1〕培养学生具有创新精神和实践能力；2〕培养严谨的科学态度和良好的职业道德；3.学时分配（三）课程内容与要求绪论第一章•金属材料的性能:第二章常见金属的结构与结晶第四章二元合金第五章铁碳合金第六章钢的热处理第七章合金钢第八章特殊性能钢寻酒0B1S耳g酱曲逑□! > WU冈亘/imj可HawvHl*vHl*冈冈n>/g同®§=DrwvHl*游nnj>CXCf潯«烟B vHl*刪Illi =Drin夷i帝艸曲电［靠诺圉另彳》■甫巻丰乍常：皿d点潯«2«B斗删H曲因1.教材选用和编写建议〔1〕选用教材《金属材料与热处理》、机械工业、丁仁亮（2）参考教材[1]邓文英.金属工艺学:上册.第4版.:高等教育,2001.[2]刘世荣.金属学与热处理.:机械工业,1985.[3]戴枝荣.工程材料与机械制造基础-工程材料.:高等教育,1992.[4]陈培里.工程材料与热加工.:高等教育,2007.2.教学建议〔1〕本课程采用实物、教具、多媒体、仿真软件等形式辅助教学,突出感性认知,帮助学生理解.〔2〕根据课程的教学目标,应注重实践教学,在教学过程中,多联系实际生产需求,多去实训中心,加强对学生动手能力的培养.在实践教学中注重学生安全意识的培养,加强其职业素质的培养,提高学生的综合素质.3.教学考核评价建议结合课堂提问、学生作业、平时测绘、动手操作能力与考试情况,综合评价学生成绩.本课程考试成绩与平时成绩相结合.考试成绩占70%,平时成绩占30%.4.课程资源的开发与利用〔1〕常用课程资源的开发和利用挂图、幻灯片、投影仪、视听光盘、多媒体软件、仿真软件等,这些资源有利于次创设形象生动的工作情境,激发学生的学习兴趣,促进学生对知识的理解和掌握,建议加强常用课程资源的开发,建立多媒体课程资源的数据库.〔2〕积极开发和利用网络课程资源充分利用电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育和电子论坛等网上信息资源,使教学从单一媒体向多媒体转换,使教学活动从信息的单向传递向双向交换转变,使学生从单独的学习向合作学习转变.。

(完整)金属材料及热处理习题有答案

第1章钢的热处理一、填空题1．热处理根据目的和工序位置不同可分为预备热处理和最终热处理.2．热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成。

3．珠光体根据层片的厚薄可细分为珠光体、索氏体和屈氏体。

4．珠光体转变是典型的扩散型相变,其转变温度越低,组织越细，强度、硬度越高。

5．贝氏体分上贝氏体和下贝氏体两种.6．感应加热表面淬火,按电流频率的不同，可分为高频感应加热淬火、中频感应加热淬火和工频感应加热淬火三种.而且感应加热电流频率越高，淬硬层越薄。

7．钢的回火脆性分为第一类回火脆性和第二类回火脆性,采用回火后快冷不易发生的是第二类回火脆性 . 8．化学热处理是有分解、吸收和扩散三个基本过程组成.9．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳三种.10．除Co外，其它的合金元素溶入奥氏体中均使C曲线向右移动，即使钢的临界冷却速度变小，淬透性提高。

11．淬火钢在回火时的组织转变大致包括马氏体的分解,残余奥氏体的分解,碳化物的转变，碳化物的集聚长大和a相的再结晶等四个阶段。

12．碳钢马氏体形态主要有板条和片状两种，其中以板条强韧性较好。

13、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越低，转变后的残余奥氏体量就越多二、选择题1．过冷奥氏体是C温度下存在，尚未转变的奥氏体。

A．Ms B．M f C．A12．过共析钢的淬火加热温度应该选择在A,亚共析钢则应该选择在C。

A．Ac1+30~50C B．Ac cm以上 C．Ac3+30~50C3．调质处理就是C。

A．淬火＋低温回火 B．淬火＋中温回火 C．淬火＋高温回火4．化学热处理与其他热处理方法的基本区别是C.A．加热温度 B．组织变化 C．改变表面化学成分5．渗氮零件在渗氮后应采取（ A ）工艺。

A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火 C。

淬火+高温回火 D.不需热处理6．马氏体的硬度主要取决于马氏体的（C ）A.组织形态B.合金成分 C。

金属材料与热处理-答案

《金属材料与热处理》考试大纲（第四学期）注：X：重点；Y：次重点；Z：非重点。

《金属材料与热处理》试卷分值明细表（第四学期）一、填空（将正确答案填在横线上）每格1分。

11AX2 零件图是表述零件的结零件图是表述零件的结零件图是表述零件的结零件图是表述11AX2 1、金属的力学性能包括、、、工地及疲劳强度等。

11AX2 1、金属的力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等。

11AX1 2、变形一般分为弹性变形和塑性变形两种。

11AX2 3、强度是指金属材料在静载荷的作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。

11AX1 4、衡量金属材料强度的高低（或大小）的常用指标有屈服点或规定残余伸长应力和抗拉强度。

11AX1 5. 如果零件工作时所受的应力低于材料的屈服点或规定残余伸长应力则不会产生过量的塑性变形。

11AX2 6、断裂前金属材料产生永久变形的能力，称为塑性。

金属材料的伸长率和断面收缩率的数值越大，表示材料的塑性越好。

11AX2 7、材料抵抗硬的物体压入自己的表面的能力称为硬度。

常用测定金属材料硬度的方法有布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法和维氏硬度试验法。

11AX2 8、45HRC表示用C标尺测定的洛氏硬度值为45。

11AX1 9、金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧性。

51CX2 1、碳素钢是含碳量小于2.11%而且不含有特意加入合金元素的铁碳合金。

50AX1 2、碳素钢中除铁、碳外，还常有硅、锰、硫.磷等元素。

其中硅、锰是有益元素，硫、磷是有害元素。

52AX2 3、含碳量小于或等于0.25%的碳钢为低碳钢，含碳量为0.25%~0.60% 的碳钢为中碳钢，含碳量大于或等于0.60% 的碳钢为高碳钢。

53AX2 4、45钢按用途分类属于结构钢，按质量分类属于优质钢，按含碳量分类属于中碳钢。

53AX2 5、T12A钢按用途分类属于工具钢，按含碳量分类属于高碳钢，按质量分类属于高级优质钢。

金属材料与热处理模块四模块四 Fe-Fe3C合金相图的应用

我们已经学习了Fe—铁碳合金的组织和性能各不相同，那么这些在实际生产中，它们有什么应用呢？
案例分析
尽管都是铁碳合金，工业上制造重要的传动件大都选用中碳钢，而制造刀具、量具却选用高碳钢。成分不同的铁碳合金，其组织和性能也不相同，因此它们有各自的用途，我们可以根据Fe— Fe3C合金相图分析它们的成分、组织和性能，进而确定不同铁碳合金的具体应用范围。
必备知识
三、Fe-Fe3C相图在应用时的局限性由于Fe-Fe3C相图只反映了铁和碳二元合金在平衡条件下即缓慢加热和缓慢冷却条件下的状态。而实际上，在工业生产中，铁碳合金中不仅仅含有铁和碳，还有其他杂质元素，有时为了改善和提高钢铁材料的性能，也会人为地加入一些合金元素，这样FeFe3C相图将会发生一定程度的变化。而且实际生产中，为了提高生产率，加热和冷却速度一般都比较快，这样只用Fe-Fe3C相图进行分析就不够准确。所以Fe-Fe3C相图在实际应用中有一定的局限性。
必备知识
Fe—Fe3C合金相图总结了铁碳合金的成分、组织和性能之间的变化规律，所以Fe— Fe3C合金相图在实际生产中具有重要的意义，主要应用在钢铁材料的选用和热加工工艺的制定两个方面。 • 一、Fe—Fe3C相图在钢铁材料的选用方面的应用
铁碳合金相图表明含碳量不同时，其组织、性能的变化规律，这为生产实践中的选材提供了依据。
钢材轧制或锻造的温度范围
必备知识
3.在焊接工艺方面的应用焊接过程中，焊接件从焊缝到母材各区域的距离不同，各区域受到焊缝热影响的程度不同，导致各区域的加热温度不同，可以根据Fe—Fe3C合金相图分析，受不同加热温度的各个区域在随后的冷却过程中可能会出现的不同组织结构，为热处理改善其性能提供依据。 4.在热处理工艺上的应用 Fe-Fe3C相图中左下角部分是钢进行热处理的重要依据，不同含碳量的钢在加热和冷却时发生相变的规律和对应温度，是对不同含碳量的钢采用不同热处理工艺时确定加热温度的重要依据。

金属材料与热处理(第五版)习题册答案

金属材料与热处理习题册答案绪论填空题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判断题1．√2．×3．×4．×5．×6．√7．√8．√9．√10．√11．×12．√13．√14．×15．√选择题1．A2．C B A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。

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。

金属材料与热处理第四章

第四单元铁碳合金相图一、名词解释1. 铁素体铁素体是指α-Fe或其内固溶有一种或数种其他元素所形成的晶体点阵为体心立方的固溶体，用符号F(或α)表示。

2.奥氏体奥氏体是指γ-Fe内固溶有碳和(或)其它元素所形成的晶体点阵为面心立方的固溶体，常用符号A(或γ)表示。

3.珠光体珠光体是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形状为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相组织。

或珠光体是铁素体(软)和渗碳体(硬)组成的机械混合物。

4.莱氏体莱氏体是指高碳的铁基合金在凝固过程中发生共晶转变时所形成的奥氏体和碳化物渗碳体所组成的共晶体。

5.渗碳体渗碳体是指晶体点阵为正交点阵、化学成分近似于Fe3C的一种间隙式化合物。

6. 铁碳合金相图合金状态图是表示在极缓慢冷却(或加热)条件下，不同化学成分的合金，在不同温度下所具有的组织状态的一种图形。

7.低温莱氏体在727℃以下的莱氏体称为低温莱氏体（L′d），或称变态莱氏体。

二、填空题1．分别填出下列铁碳合金组织的符号：奥氏体 A ；铁素体 F ；渗碳体Fe3C ；珠光体P ；高温莱氏体Ld ；低温莱氏体L′d 。

2．珠光体是由 F 和Fe3C 组成的机械混合物。

3．莱氏体是由 A 和Fe3C 组成的机械混合物。

4．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达2.11% ，在727℃时碳的质量分数为0.77% 。

5．根据室温组织的不同，钢分为三种，其中亚共析钢，其室温组织为 F 和P ；共析钢，其室温组织为P ；过共析钢，其室温组织为P 和Fe3C II。

6．碳的质量分数为0.77% 的铁碳合金称为共析钢，当加热后冷却到S点( 727℃)时会发生共析转变，从奥氏体中同时析出 F 和Fe3C 的混合物，称为P 。

7．奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为Ld ，其碳的质量分数为 4.3% 。

8.亚共晶白口铸铁碳的质量分数为2.11%<ωC<4.3% ，其室温组织为P+ Ld’+ Fe3C II。

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授人以鱼不如授人以渔
司母戊鼎是商后期(约公元前十四世纪至公元前十一世纪)铸品,原器1939年3月出土于河南安阳侯家庄武朱明工作室官村。此鼎形制雄伟，重达 832.84公斤，高133厘米、 zhubob@ 口长110厘米、口宽79厘米，是迄今为止出土的最大最重的青铜器。司母戊鼎初为乡人私自挖掘,出土后因过大过重不易搬迁,私掘者又将其重新掩埋。司母戊鼎在 1946年6月重新出土。新中国成立后,于1959年入藏中国历史博物馆。此鼎器形庞大浑厚,其腹部铸有“司母戊”3字;是商王祖庚或祖甲为祭祀其母所铸。司母戊鼎的鼎身和鼎足为整体铸成,鼎耳是在鼎身铸好后再装范浇铸的。铸造这样高大的铜器，所需金属料当在1000千克以上，且必须有较大的熔炉。经测定,司母戊鼎含铜84.77%,锡 11.64%,铅2.79%，其他0.8%。与古文献记载制鼎的铜锡比例基本相符。司母戊鼎充分显示出商代青铜铸造业的生产规模和技术水平。
（a）记忆合金（b）马达（c）蚂蚁授人以鱼不如授人以渔
（d）人
实例：用钛-镍形状记忆合金制造的人造卫星天线科学家用当时刚刚发现不久的形状记忆合金丝制成朱明工作室 zhubob@ 了如图a所示的抛物线形天线。在宇宙飞船发射之前，首先将抛物面天线折叠成一个小球，如图b所示，这样很容易就能装进宇宙飞船上的登月舱内。当登月舱在月球上成功着陆后，只需利用太阳的辐射能对小球加温如图c所示，折叠成球形的天线因具有形状 “ 记忆 ” 功能便会自然展开，恢复到原始的抛物面形状，如图d 所示。
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新型合金之一储氢合金：
朱明工作室 Ti- Fe 、La-Ni储氢合金可用于以H2为燃料的汽车钛 zhubob@ 合金：亲生物金属人造骨头
授人以鱼不如授人以渔
新型合金之二形状记忆合金：
朱明工作室钛镍合金合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的 zhubob@ 跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。形状记忆效应可用下图所示的简单实验演示，原本弯弯曲曲的形状记忆合金丝（a）经拉直后（b），只要放入盛有热水的烧杯中，合金丝就会迅速恢复到和原来一摸一样的弯弯曲曲的形状（c）。
授人以鱼不如授人以渔
一.铜及铜合金铜及其合金是人类应用最早的金属，目前工业上使用朱明工作室 zhubob@ 的主要有工业纯铜、黄铜、青铜。 1.工业纯铜
纯铜呈玫瑰红色，因表面经常形成一层紫红色的氧化物，俗称紫铜、电解铜。其熔点为 1083℃ ，密度为 8.96g/cm3，为面心立方晶格。
授人以鱼不如授人以渔
第三套人民币硬币 1元硬币：铜镍合金 5角硬币：铜锌合金 2角硬币：铜锌合金 1角硬币：铜锌合金第四套人民币硬币 1元硬币：钢芯镀镍 5角硬币：铜锌合金 1角硬币：铝镁合金第五套人民币硬币 1元硬币：钢芯镀镍 5角硬币：钢芯镀铜合金 1角硬币：铝合金
授人以鱼不如授人以渔
授人以鱼不如授人以渔
实例：用钛-镍形状记忆合金制造的医用腔内支架的应用原理示意
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（a）预压缩
（b）受热扩张后
（c）植入腔道内效果
授人以鱼不如授人以渔
实例：用钛-镍形状记忆合金在其它领域的应用作为一类新兴的功能材料，形状记忆合金的很多新朱明工作室 zhubob@ 用途正不断被开发。记忆合金还可以制成任意变形的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加加温就可恢复原状，既省钱又省力，实在方便。
授人以鱼不如授人以渔
6.青铜
除黄铜、白铜以外的铜合金均称为朱明工作室青铜。 zhubob@ 工业上常用的有锡青铜、铝青铜、铍青铜等。一般都有高的耐蚀性、较高的导电导热性及良好的切削加工性。分为压力加工青铜，代号为Q+第一个主加元素的化学符号及其名义质量分数-数字（其它合金元素的名义质量分数），如QSn4-3表示含锡4％，含锌3％。铸造青铜，代号为ZCu+合金元素1的化学符号及其名义质量分数 + 合金元素 2 及其名义质量分数 +„„ 如 ZCuSn10Zn2。
(a) 原始形状
(b) 拉直授人以鱼不如授人以渔
(c) 加热后恢复
形状记忆合金不仅单次“记忆”能力几乎可达百分之百，即恢复到和原来一模一样的形状，更可贵之处在朱明工作室 zhubob@ 于这种“记忆”本领即使重复500万次以上也不会产生丝毫疲劳断裂。因此，形状记忆合金享有“永不忘本”、 “百折不挠”等美誉，被比作一个人应具有的永不变节、坚贞不屈的精神和气节。形状记忆合金（a）能撑起自重100倍以上的重量，马达（b）的驱动力可达自重的50倍，而蚂蚁（c）和人（d）则分别是20倍和2倍。
授人以鱼不如授人以渔
3.压力加工普通黄铜：也叫二元黄铜，是Cu-Zn二元合金。根据含锌量，可分为（小于39％）单相（α ）朱明工作室 zhubob@ 黄铜和（39％～45％）双相（α ＋β ）黄铜两种。 ①α 相是锌溶于铜中的固溶体，溶解度随温度的下降而增大，为面心立方晶格，塑性好，可冷热加工。 ②α ＋β 相是以电子化合物CuZn为基的固溶体，室温下较脆，但加热到450℃以上时，塑性良好。其性能随锌含量增加，起初强度和塑性都提高，而后由于出现了β 相，强度继续升高，但塑性下降，直至全部为β 相时，强度塑性急剧下降，如下页图所示。其牌号为H+铜的名义质量分数，如H62。而H70、 H68又称为三七黄铜，因强度高，塑性好常用来制作枪弹壳和炮弹筒，有“弹壳黄铜”之称。
纯铜的性能特点：具有很高的导电导热性，仅次于银；化学稳定性高，抗大气腐蚀性好，无磁性，塑性好，但强度低。
牌号：工业纯铜牌号为T+顺序号，共有T1,T2, T3,T4；序号越大，纯度越低（见下图）。
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纯铜牌号
纯度
铋
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2.黄铜黄铜以锌为主要合金元素的铜基合金。它具有良好朱明工作室 zhubob@ 的力学性能、加工成形性、导电性和导热性，价格较低，是有色金属中应用最广的金属材料。可分为普通和特殊黄铜两类，按加工方式分为压力加工黄铜和铸造黄铜。
③铍青铜：以铍为主要合金元素的铜基合金。有很高的强度、硬度疲劳极限和弹性极限，耐蚀、耐热、无磁性、导电导热性好，受冲击无火花，冷热加工，铸造性能均好。常用牌号有QBe2，主要用于制作高级精密的弹性元件，如弹簧、膜片。特殊要求的耐磨零件，如钟表的齿轮和发条，高速高温高压下的轴承、衬套。
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授人以鱼不如授人以渔
7.本任务的结论（课本P129）：根据对铜合金性能特点及主要用途的分析，依据发朱明工作室 zhubob@ 动机散热器使用性能要求，最好选用普通黄铜制造，例如H68。
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战国初期的曾侯乙编钟（青铜器）
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司母戊鼎是中国商代后期（约公元前16世纪至公元前11世纪）王室祭祀用的青铜方鼎，1939年3月19日在朱明工作室 zhubob@ 河南省安阳市武官村一家的农地中出土，因其腹部著有 “司母戊”三字而得名，现藏中国国家博物馆。司母戊鼎器型高大厚重，又称司母戊大方鼎，高 133厘米、口长110厘米、口宽79厘米、重832.84千克，鼎腹长方形，上竖两只直耳（发现时仅剩一耳，另一耳是后来据另一耳复制补上），下有四根圆柱形鼎足，是中国目前已发现的最重的青铜器。该鼎是商王祖庚或祖甲为祭祀其母所铸。
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金属材料与热处理 ---7
主讲: 朱明
高级技师、经济师、工程师高级技能专业教师汽车维修高级考评员
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模块八有色金属
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金属元素除了铁、锰和铬之外，统称有色金属。有色金属种类繁多，本模块仅介绍铜及铜合金、铝及铝合金、轴承合金的分类、编号方法、性能特点及用途。
锡能显著提高耐蚀性，主要用于船舶及汽车的零件；
铅能改善切削加工性能，提高耐磨性，故铅黄铜用于钟表零件；硅能显著提高黄铜的机械性能、耐蚀性，具良好铸造性能，用于船舶及化工零件。
其牌号为H+主加元素符号+铜及各合金元素的名义质量分数，如HPb59-1。
授人以鱼不如授人以渔
5.铸造黄铜：采用铸造方法来生产的黄铜。其代号为ZCu+合金元素1的化学符号及其名义质量分数，如：朱明工作室 zhubob@ ZCuZn38、ZCuZn40Pb2等。
授人以鱼不如授人以渔
①锡青铜：以锡为主要添加元素的铜基合金。耐蚀、耐磨、强度高、弹性好，常用牌号有QSn4-3等，用于弹簧、朱明工作室 zhubob@ 轴瓦、衬套等耐磨零件。 ②铝青铜：以铝为主要合金元素的铜基合金。它有良好的力学性能，耐蚀、耐磨，有良好的铸造性能，受冲击无火花。常用牌号有QAl9-4，QAl5等，用于轴套、齿轮、蜗轮、管路配件等。
授人以鱼不如授人以渔
任务一：选择材料制造汽车发动机散热器
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汽车发动机散热器的材料可选用导热性好的银、铜、金、铝等，不过金和银的价格较高，而铝的延展性不如铜，所以在生产中广泛使用铜合金。见下面的对比：热传导系数的定义为：每单位长度、每度K（绝对温度），可以传送多少瓦数的能量，单位为： “w/m·K”，该数值越大说明导热性能越好。 1.纯银导热系数为429。 2.纯铜导热系数为401；黄铜导热系数为108.9/；铍铜导热系数为195。 3.纯金导热系数为317。 4.纯铝导热系数为240。