金属材料与热理(全)
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。
金属材料及热处理基础知识
VS
金属材料可以根据其晶体结构、相组 成、显微组织等特征进行分类。例如 ，根据晶体结构，金属材料可分为面 心立方晶格、体心立方晶格和密排六 方晶格等。根据相组成，金属材料可 分为单相合金和多相合金。根据显微 组织，金属材料可分为奥氏体、铁素 体、马氏体等。
金属材料的性质与用途
金属材料的性质包括物理性质、化学性质和机械性能等。物理性质包括密度、熔点、导热性、导电性 和磁性等。化学性质包括耐腐蚀性、抗氧化性和抗疲劳性等。机械性能包括强度、硬度、韧性、塑性 和耐磨性等。
金属材料及热处理基础知识
2023-11-08
contents
目录
• 金属材料概述 • 金属材料的结构与性能 • 金属材料热处理原理及工艺 • 常用金属材料及其热处理 • 金属材料及热处理的应用与发展 • 金属材料及热处理案例分析
01
金属材料概述
金属材料的定义与分类
金属材料是指具有金属特性的材料， 通常包括纯金属和合金。纯金属是由 同种元素组成的金属材料，如铁、铜 、铝等。合金是由两种或两种以上的 金属元素组成的金属材料，如不锈钢 、钛合金等。
热处理缺陷及防止措施
热处理过程中可能出现多种缺陷，如裂 纹、变形、氧化、脱碳等。
裂纹是热处理过程中最常见的缺陷之一 ，它主要是由于加热或冷却速度过快、和冷却速度、选
择合适的加热温度等。
变形是热处理过程中常见的缺陷之一， 它主要是由于加热或冷却过程中产生的 应力引起的。防止变形的措施包括采用 多阶段加热或冷却、合理安排工件的放
性能。
退火
将金属材料加热到适当温度后缓慢 冷却，以消除内应力、提高韧性等 。
正火
将金属材料加热到适当温度后保温 一定时间，然后空冷，使金属材料 内部结构更均匀、硬度更高。
金属材料及热处理(最新版)
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）。
6
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
金属材料及热处理知识(整理版)
硬度金属抵抗更硬物体压入表面的能力，称为硬度。
硬度是反映金属材料局部塑性变形的抵抗能力。
根据试验方法和测量范围的不同，硬度可分为布氏、洛氏、维氏等几种。
1、布氏硬度（HB）布氏硬度是用淬火硬化后的钢球（直径有：2.5、5、10毫米三种）作为压印器，以一定的压力P压入被测金属材料表面，这时在被测金属材料表面留下压坑。
根据压坑面积的大小，可用下式计算出布氏硬度值，用符号HB表示为HB=P/F（公斤/毫米2）式中P——钢球所加的负荷（公斤）；F——压坑面积（毫米2）。
布氏硬度是用单位压坑面积所受负荷的大小来表示的。
一般硬度值都不需要经过计算，在生产中用放大镜测出压坑直径，再根据压印器钢球直径D和压力负荷P直接查表，便可得出HB的值。
布氏硬度在标注时不写单位，如HB=212。
测量不同金属材料时所用的压印器和负荷等标准，也可以查表。
用布氏硬度法测得的硬度值准确，因为压坑大，不会由于表面不平或组织不均匀而引起误差。
但压坑太大有损表面，所以布氏硬度一般不宜作成品检验，只适合测量硬度不高的原材料，如毛坯、铸件、锻件、有色金属及合金等。
2、洛氏硬度（HR）洛氏硬度法是用金刚石做的呈120°的圆锥体，或直径为1.58毫米的淬火钢球，作为压印器，在一定的负荷下压入金属表面，根据压坑的深浅来测量金属材料的硬度，（根据压坑深度）可把硬度数值从表盘上直接读出来。
根据测量硬度范围不同，洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC三种。
它们的适用范围与压印器、负荷的选定可根据下表查出，洛氏硬度的选用标准洛氏硬度没有单位，测量方法简单，压坑小，不影响零件表面质量，测量硬度范围广，但不如布氏硬度精确度高。
HRA适宜测量高硬度材料；HRB适宜测量有色金属及硬度低的材料；HRC适宜测量淬火、回火后的金属材料。
3、维氏硬度（HV）维氏硬度试验的原理与布氏硬度法相似，只不过它的压印器是136°的四棱锥金刚石，以一定的负荷压入平整的试样表面，然后测出四棱锥压坑的对角线长度d，算出压坑面积F，用单位面积所受负荷的大小来表示维氏硬度值，即HV= P/F（公斤/厘米2）维氏硬度测量精确、硬度测量范围大，尤其能很好地测量薄试样的硬度。
(完整版)金属材料与热处理题库及答案
金属材料与热处理习题及答案第一章 金属的结构与结晶一、判断题1、非晶体具有各同性的特点。
4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。
5、单晶体具有各向异性的特点。
6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。
7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体， 就是同素异构体。
( 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。
10 、非晶体具有各异性的特点。
11 、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。
12 、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。
2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。
(X )3、 般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。
V)14 、金属是指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。
15 、 金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。
16 、金属材料是金属及其合金的总称。
17 、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。
18 、金是属于面心立方晶格。
19 、银是属于面心立方晶格。
20 、铜是属于面心立方晶格。
21 、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。
22 、晶粒间交接的地方称为晶界。
23 、晶界越多，金属材料的性能越好。
24 、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。
25 、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。
26 、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。
27 、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。
28 、晶体缺陷有点、线、面缺陷。
29 、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。
30 、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。
13 、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、 组织、 热处理与 金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。
V)V)31、晶体有规则的几何图形。
32、非晶体没有规则的几何图形。
36 、物质是由原子和分子构成的。
38 、金属的同素异构转变也是一种结晶过程，故又称为重结晶。
39 、常见的三种金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。
机械基础复习资料金属材料和热处理含习题答案
第二部分 机械基础第四章 金属材料和热处理本章重点1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。
2．了解：工艺性能的含义。
3．了解：热处理的概念及目的。
4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。
5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。
6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。
7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。
本章内容提要一．金属材料的性能1．物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。
化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。
如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。
2．金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。
主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
（1）强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。
常用的强度是抗拉强度。
工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。
（2）塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。
常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。
式中，L 0表示试样原长度（mm ），L 1表示试样拉断时的长度（mm ）。
断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A 1）的最大缩减量与原始横截面积（A 0）的百分比。
（3）硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。
目前最常用的硬度是布氏硬度（HB ）、洛氏硬度（HRC 、HRB 、HRA ）和维氏硬度（HV ）。
（4）韧性1o o 100%L L L -=⨯δ010A A 100%A -=⨯ψ韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。
工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。
（5）疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。
一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。
金属材料与热处理 第三版 模块一 金属的力学性能
金属的物理性能
5.热膨胀性 ✓ 热膨胀性是指固态金属在温度变化时热胀冷缩的能力，在工程上常用线膨胀系数来
表示，符号为α1
式中 α1 ——线膨胀系数(1/K); L0 ——材料的原始长度(mm); L1 ——材料从T0温度加热到T1温度后的长度(mm); T0——原始温度(K); T1 ——加热后的温度(K)。
感性、回火脆性、氧化脱碳倾向等。
强度与塑性
强度与塑性
低碳退火钢拉伸曲线分析 ✓ 第1阶段：弹性变形阶段（oa） 在
此阶段中应力-延伸率成直线关系， 加力时产生变形，卸力后变形能完 全恢复拉伸曲线oa阶段的斜率(R/e) 为试验材料的弹性模量（E）。弹 性模量表示金属材料对弹性变形的 抵抗能力，也叫材料的刚度。 ✓ 第2阶段：滞弹性变形阶段（ab） 这阶段中应力-延伸率出现了非直 线关系，当力加到b点时卸除力， 变形仍可回到原点
金属的工艺性能
所谓工艺性能，是指金属材料适应各种加工工艺的能力。金属的工艺性能包括 铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性等。
1．铸造性能 ✓ 材料适于铸造加工的性能称为铸造性能。衡量铸造性能的指标有流动性、收缩
性和偏析倾向等。 ✓ 凡是流动性好、收缩性小以及偏析倾向小的金属材料，其铸造性能良好，容易
别是对焊接的工艺性和焊接质量有较大影响。 1.密度 ✓ 密度是单位体积物质的质量，用符号ρ表示，单位为kg/m3。计算公式
为
金属的物理性能
✓ 密度是金属材料的特性之一。不同金属的密度不同。按密度的大小， 将金属分为轻金属与重金属两类。密度小于5×103 kg/m3 的金属称为 轻金属,如铝、镁、钛等及其合金;密度大于5×103 kg/m3的金属称为 重金属,如铁、铜、锡、铅等及其合金。
金属材料与热处理基本知识
一、金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所反映出来的性能。
金属常用的力学性能有：1.弹性金属材料在受到外力作用时发生变形，外力消除后其变形逐渐消失的性质称为弹性。
①刚性是指材料或构件在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
②刚度：k＝F/y2.塑性金属材料在受到外力作用时，产生显著的变形而不断裂的性能称为塑性。
①伸长率δ②断面收缩率ψ3.强度金属材料在外力作用下，抵抗变形和破坏的能力称为强度。
由于各种机器零件或构件因载荷作用形式和作用性质不同，金属材料所表现出的强度大小也不同。
金属材料的强度指标：（1）屈服强度σs 在拉伸试验中，载荷不增加而试样仍能继续伸长时的应力称为屈服强度。
（2）抗拉强度σb 材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。
（3）疲劳强度σ-1 材料试样在疲劳试验过程中，在承受无数次（或给定次）对称循环应力作用仍不断裂的最大应力称为疲劳强度。
4.硬度金属表面抵抗硬物压入的能力称为硬度。
最常用的硬度指标：（1）布氏硬度HBS(HBW) 布氏硬度是使用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球），以规定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。
使用淬火钢球作硬度试验得到的硬度用HBS表示；使用硬质合金球作硬度试验得到的硬度用HBW表示。
（2）洛氏硬度HRC 洛氏硬度C标尺试验采用120°金刚石圆锥体加1471N总试验力测量的硬度值。
5.冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性，其大小用冲击韧度αK表示。
二、钢的分类、用途与牌号（一）钢的分类1.按是否特意加入合金元素分类：（1）碳素钢不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。
（2）合金钢在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢，称为合金钢。
2.按含碳量分类（1）低碳钢C ≤0.25％；（2）中碳钢0.25％＜C ＜0.60％；（3）高碳钢C ≥0.60％；3.按质量分类（1）普通钢S ≤0.050％，P ≤0.045％（2）优质钢S ≤0.035％，P ≤0.035％（3）高级优质钢S ≤0.025％，P ≤0.025％4.按合金元素总量分类（1）低合金钢合金元素总含量＜5％（2）中合金钢合金元素总含量5％～10％（3）高合金钢合金元素总含量＞10％5.按用途分类（1）结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件的钢。
必学-金属材料热处理轧制原理基本理论知识
必学-金属材料热处理轧制原理基本理论知识金属材料及热处理、金属塑性变形与轧制原理基本理论知识金属材料及热处理部分一、金属材料的种类材料是人类用来制造各种有用物件的物质。
工程材料是指具有一定性能，在特定条件下能够承担某种功能、被用来制取零件和元件的材料。
工程材料的种类繁多，分类方法也不同，但均可分为金属材料和非金属材料两大类。
金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类，黑色金属包括钢、铸铁、锰、铬及其合金，有色金属材料是除黑色金属之外的所有金属及其合金。
在铸铁中，由于采用不同的处理方式可使石墨呈现不同的形式。
根据石墨形态的差别，将铸铁分为下列几种:普通灰铸铁(石墨呈片状)、蠕墨铸铁(石墨呈蠕虫状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)、球墨铸铁(石墨呈球状)。
二、金属的结构1,金属的晶体结构金属和合金在固态下通常都是晶体。
内部原子或离子在三维空间呈周期性有规则的重复排列的固体称为晶质体(晶质)。
习惯上，将具有几何多面体外形的晶质称为晶体，相应地，将不具有几何多面体外形的晶质称为晶粒。
由一个核心(晶核)生长而成的晶体称为单晶体，在单晶体的不同方向上测量其性能时，表现出或大或小的差异，这就是晶体的各向异性。
金属材料通常由许多不同位向的小晶粒所组成，称为多晶体;多晶体中各晶粒的各向异性互相抵消，故一般不显示各向异性，所以在工业用的金属材料中，通常见不到各向异性特征，称之为伪各向同性。
工业上使用的金属元素中，除了少数具有复杂的晶体结构外，绝大多数都具有比较简单的晶体结构，其中最典型、最常见的金属晶体结构有三种类型，即体心立方结构，面心立方结构和密排六方结构。
2,金属的同素异构转变大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金属如Fe、Mn、Ti、Co等具有两种或几种不同的晶体结构，即具有多晶型。
当外部条件(如温度和压力)改变时，金属可能由一种晶体结构转变成另一种晶体结构。
这种固态金属在不同温度下具有不同晶格的现象称为多晶型性或同素异晶性。
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。
金属材料及热处理：第二、三节 过冷奥氏体转变产物的组织形态与性能
2、贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) : （1）550～350℃: B上; 40～45HRC;脆性大， 几乎无价值。
过饱和碳α-Fe条状 羽毛状
B上 =过饱和碳 α-Fe条状 + Fe3C细条状
上贝氏体形貌
在光镜下呈羽毛状. 在电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自奥
HRC
10～ 20
25～ 30
30～ 40
σb/MP a
1 000 1 200
1 400
一、珠光体类型组织形态与性能 1、珠光体型转变—高温转变（A1～550 ℃）
⑴ 珠光体形貌
形成温度为A1～650℃， 片层较厚，500倍光镜
Hale Waihona Puke 下可辨，用符号P表示.三维珠光体如同放在水中的包心菜
光镜下形貌
电镜下形貌
• ②降温形成 • 马氏体转变开始的温度称上马
氏体点，用Ms 表示.
马氏体转变终了温度称下马 氏体点，用Mf 表示.
只要温度达到Ms以下即发生 马氏体转变。
在Ms以下，随温度下降,转 变量增加，冷却中断,转变停 止。
Ms
M(5 M(9
Mf
0%) 0%)
③高速长大 马氏体形成速度极快，瞬间形核，瞬间长大。 当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成的马氏
（2）索氏体形 貌像
电镜形貌
光镜形貌
形成温度为650600℃,片层较薄， 800-1000倍光镜下可 辨，用符号S 表示。
（3）屈氏 体形貌像
电镜形貌
形成温度为600550℃，片层极薄，电 镜下可辨，用符号T 表
光镜形貌 示。
珠光体转变也是形核和长大的过程。渗碳 体晶核首先在奥氏体晶界上形成，在长大 过程中，其两侧奥氏体的含碳量下降，促 进了铁素体形核，两者相间形核并长大， 形成一个珠光体团.
金属材料与热处理(最全).
F P(片状) 共析钢
P（粒状） 共析钢
P+Fe3Cп
P+Fe3Cп + Le´ 亚共晶白口铁
Le´ 共晶白口铁
Le´+Fe3CI 过共晶白口铁
过共析钢
按组织分区的铁碳合金相图
铁碳合金的成分－组织－性能 关系
含碳量对力学性能的影响
1. 亚共析钢的组织是由铁素体和珠 光体组成，随含碳量的增加。其组织 中珠光体的数量随之增加，因而强度 、硬度也升高，塑性、韧性不断下降 。 2. 过共析钢的组织是由珠光体和网 状二次渗碳体组成，随着钢中含碳量 的增加，其组织中珠光体的数量不断 减少，而网状二次渗碳体的数量相对 增加，因因强度、硬度上升，而塑性 、韧性值不断下降。但是，当钢中 Wc﹥0.9％时，二次渗碳体将沿晶界 形成完整的网状形态，此时虽然硬度 继续增高，但因网状二次渗碳体割裂 基体，故使钢的强度呈迅速下降趋势 。至于塑性和韧性，则随着含碳量的 增加而不断降低
概述 1.在实际工业中，广泛使用的不是前述的单组元材料，而是 由二组元及以上组元组成的多元系材料。多组元的加入， 使材料的凝固过程和凝固产物趋于复杂，这为材料性能的 多变性及其选择提供了可能。 2.二元系相图是研究二元体系在热力学平衡条件下，相与温 度、成分之间关系的工具，它已在金属、陶瓷，以及高分 子材料中得到广泛的应用. 3.在多元系中，二元系是最基本的，也是目前研究最充分的 体系。
F
F+Fe3C
共晶白口铁（4.3%C） 过共晶白口（4.3%~6.69%C ）
3.3.1 共析钢
L
L+A A F+A F F+Fe3C A+Fe3C
L+Fe3C
3.3.2 亚共析钢 3.3.3 过共析钢 3.3.4 共晶白口铁 3.3.5 亚共晶白口铁 3.3.6 过共晶白口铁 3.3.7 工业纯铁
(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。
第三章金属材料和热处理-pdf
第三章金属材料及热处理金属材料是现代机械工业使用最广泛的材料，品类繁多，性能各不相同，合理选用金属材料和正确运用热处理方法，可以充分发挥金属材料的机械性能，提高产品的质量。
金属可以分为黑色金属和有色金属，黑色金属主要是指钢和铸铁，以铁和碳为基本组成元素形成铁碳合金，即碳素钢。
在铁碳合金中加入一定量的合金元素，如铬、锰、镍、钴等成为合金钢。
有色金属是指非铁金属及其合金，如铝、铜、铅、锌等金属及其合金。
一、碳素钢的分类、编号和用途碳素钢简称碳钢，是含碳量小于 2．11％的铁碳合金，具有较好的机械性能、良好的锻压性能、焊接性能和切削加]：性能，价格比合金钢低，在机械工业中得到广泛使用。
(一)碳素钢的分类1．按钢的含碳量分类低碳钢——含碳量≤0．25％；中碳钢——含碳量：0．30％-0．55％；高碳钢——含碳量≥0．60％。
2．按钢的质量分类普通碳素钢：硫、磷含量分别≤O．055％和 O．045％优质碳素钢：硫、磷含量均≤0．040％；高级优质碳素钢：S、P含量 0．030％-0．035％。
3．按钢的用途分类碳素结构钢：主要用于制造各种工程构件和机器件，这类钢一般属于低碳钢和中碳钢。
碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模具，这类钢含碳量较高，一般属于高碳钢。
(二)碳素钢牌号和用途1．普通碳素结构钢甲类钢：这类钢出厂时按保证机械性能供应，除硫、磷外不保征化学成分。
甲类钢的牌号以“甲”或“A”字加上阿拉伯序数表示，共 1-7级，即甲 l、甲 2、…、甲 7(或 A1、A2、…、A7)，数字越大，强度越高，塑性越差，主要用来制造钢板、角钢、圆钢和工字钢等。
乙类钢：这类钢出厂时按化学成分供应，不保证机械性能。
乙类钢的牌号用“乙”或“旷加上阿拉伯数字表示，也分为 1-7级，即乙 1、乙 1、…、乙 7(或 Dl、u2、…、B7)，数字越大，含碳量越高，主要用于制造不重要的零件，一般须经热处理。
2．优质碳素结构钢优质碳素结构钢既要保证钢的化学成分，还要保证机械性能其机械性能，用于制造比较重要的零什。
(完整版)金属材料与热处理试题及答案
金属材料与热处理一、填空题（30分，每空1分）1、常见的金属晶体类型有_体心立方_晶格、__面心立方__晶格和密排六方晶格三种。
2、金属的整个结晶过程包括形核_____、___长大_______两个基本过程组成。
3、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_与_置换固溶体_两种。
4、工程中常用的特殊性能钢有_不锈钢__、_耐热钢_、耐磨钢。
5、常用的常规热处理方法有___回火___、正火和淬火、__退火__。
6、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。
7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为_冷作模具钢_、__热作模具钢__和塑料磨具用钢等。
8、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。
9、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。
10、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。
11、铸铁的力学挺能主要取决于_基体的组织_的组织和石墨的基体、形态、_数量_以及分布状态。
12、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。
13、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。
14、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。
二、选择题（30分，每题2分）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 ）A 铁总是存在加工硬化，而铜没有B 铜有加工硬化现象，而铁没有C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有D 铁和铜的再结晶温度不同α-是具有（ A ）晶格的铁。
2、FeA 体心立方B 面心立方C密排六方 D 无规则几何形状3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（ D ）A 马口铁B 白口铸铁C 麻口铸铁 D灰铸铁4、用于制造渗碳零件的钢称为（C ）。
金属材料与热处理(最全)
热处理的应用与效果
应用
热处理广泛应用于各种金属材料，如钢铁、有色金属、合金 等。通过合理的热处理工艺，可以显著提高金属材料的机械 性能、物理性能和化学性能，满足各种工程应用的需求。
效果
热处理可以改变金属材料的硬度、韧性、强度、耐磨性、耐 腐蚀性等机械性能，提高其抗疲劳性能和抗腐蚀性能，延长 使用寿命。同时，热处理还可以改善金属材料的加工性能和 焊接性能，提高生产效率和产品质量。
04 金属材料与热处理的关系
金属材料的性能与热处理的关系
金属材料的性能
金属材料的性能包括力学性能、物理性能和化学性能等，这些性能在很大程度上取决于 其内部结构和相组成。
热处理对金属材料性能的影响
通过控制加热、保温和冷却等热处理工艺参数，可以改变金属材料的内部结构和相组成，从而显著提 高或改善其各种性能。例如，热处理可以细化金属材料的晶粒，提高其强度和韧性；可以改变金属材
时间，可以改变金属材料内部的相组成。
金属材料的缺陷与热处理的关系
要点一
金属材料的缺陷
要点二
热处理对金属材料缺陷的影响
金属材料的缺陷包括裂纹、气孔、夹杂物和未熔合等，这 些缺陷可能会降低金属材料的性能。
通过适当的热处理工艺，可以减少或消除金属材料的缺陷 ，提高其性能。例如，通过退火处理可以软化金属材料， 减少其内应力，从而减少裂纹的产生；通过固溶处理可以 溶解金属材料中的杂质和气体，提高其纯净度。
03 金属材料的热处理工艺
退火工艺
总结词
退火是热处理工艺中的一种，通过加热和缓慢冷却金属材料，以消除内应力、 提高塑性和韧性，达到改善材料性能的目的。
详细描述
退火工艺通常包括将金属材料加热到再结晶温度以下，保持一段时间，然后缓 慢冷却至室温。退火可以细化晶粒、消除内应力、降低硬度、提高塑性和韧性， 改善金属材料的加工性能和综合力学性能。
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（2）、抗拉强度:б b材料在断前所能承受的最大应力.
б b = Fb / So
注：零件在工作中所受的应力,不允许超过б b,否则会断裂.
∴它也是零件设计\选材的重要依据.
二、塑性：
断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。塑性由拉伸试验测得的。 常用伸长率和断面收率表示。
1、
伸长率：
试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。用δ 表示：
属于这种晶格的金属有：铬Cr、钒V、钨W、钼Mo、及α-铁α-Fe
3、面心立方晶格：面心立方晶格的晶胞也是由八个原子构成的立方体， 但在立方体的每个面上还各有一个原子。
属于这种晶格的金属有：Al、Cu、Ni、Pb（γ－Fe）等
4、密排六方晶格：由12个原子构成的简单六方晶体，且在上下两个六方 面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。
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。
二、金属晶格的类型 ★晶体结构的概念
1、晶格和晶胞 晶格：把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接起来构成空间格子 称为晶格。 晶胞：构成晶格的最基本单元。
2、晶面和晶向 晶面：点阵中的结点所构成的平面。 晶向：点阵中的结点所组成的直线。 由于晶体中原子排列的规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。
§1-1纯金属的结晶
学习目的：★掌握金属结的概念，纯金属冷却曲 线、及过冷度。
★掌握纯金属的结晶过程。 ★熟悉掌握晶粒大小对金属力学性能的影响及常用
细化晶粒的方法。 ★同素异构转变的概论，掌握铁的同素异构转变式。 教学重点与难点： ★细化晶粒的方法及晶粒大小对力学性能的影响是
教学的难点。 ★纯金属冷却曲线及过冷度是教学重点。
教学过程。
复习旧课： 1、晶体结构的概念。 2、常见的三种金属晶格类型。 3、晶体的缺陷。 导入新课：
金属由原子不规则排列的液体 转变为原子规则排列的固体的 过程称为结晶。 一、纯金属的结晶过程 1、纯金属的冷却曲线及过冷度。 1）金属的结晶必须在低于其理论 结晶温度（熔点To )下才能进行。 2）理论结晶温度和实际结晶温度 之差称这“过冷度”（△T=ToT1）。
计算公式：A=(l1-l0)/l0 ×100%
2、
断面收缩率：
试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比称为断面 收缩率。用ψ 表示
Z=(SO-S1)/SO ×100%
金属材料的伸长率（δ ）和断面收缩率（ψ ）数值越大，表示材料的塑性 越好。
例、有一直径dO=10mm，lo=100mm的低碳钢试样，拉伸验时测得FS=21KN， Fb=29KN，d1=5.65mm，l1=138mm，求：Rel、Rm、A、Z。
（3）sb：强化阶段： 随塑性变形增大，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称为形变强化（或称 加工硬化）。Fb：试样拉伸的最大载荷。 （4）bz：缩颈阶段（局部塑性变形阶段） 当载荷达到最大值Fb后，试样的直径发生局部收缩，称为“缩颈”。 工程上使用的金属材料，多数没有明显的屈服现象，有些脆性材料，不但没 有屈服现象，而且也不产生“缩颈”。如铸铁等。 3、强度指标： （1）屈服点： 在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力 称为屈服点。 用符号Fel表示 ，计算公式：Fel=Fs/So 对于无明显屈服现象的金属材料可用规定残余伸长应力表示， 计算公式：σ 0.2=F0.2/So 屈服点σ s和规定残余伸长应力σ 0.2都是衡量金属材料塑性变形抗力的指标。 材料的屈服点或规定残余伸长应力是机械零件设计的主要依据，也是评定金 属材料性能的重要指标。
（阵点（结点）：把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间的几何点， 称为阵点或结点。点阵：阵点（或结点）在空间的排列方式称晶体。
晶体
晶格
晶胞
晶面 晶体规则排列示意图
晶向
★金属晶格的类型
1、是指金属中原子排列的规律。 2、体心立方晶格：体心立方晶格的晶胞是由八个原子构成的立方体，
并且在立方体的体中心还有一个原子。
一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
1、拉伸试样：拉伸试样的形状一般有圆形和矩形。
Do：直径
Lo：标距长度 长试样：Lo=10do
短试样：Lo=5do
力-伸长曲线： 如下图，以低碳钢为例
纵坐标表示力F，单位N；横坐标表示伸长量△L，单位为mm。 （1）oe：弹性变形阶段： 试样变形完全是弹性的，这种随载荷的存在而产生，随载荷的去除而 消失的变形称为弹性变形。Fe为试样能恢复到原始形状和尺寸的最大 拉伸力。 （2）es：屈服阶段： 不能随载荷的去除而消失的变形称为。在载荷不增加或略有减小的情 况下，试样还继续伸长的现象叫做屈服。屈服后，材料开始出现明显 的塑性变形。Fs称为屈服载荷
新课：
一、硬度
●材料抵抗局部变形特别是塑性变形压痕或划痕的能力称为硬度。（是衡量材 料软硬程度的指标）
●根据硬度的试验方法可以把硬度分为：布氏硬度试验方法、洛氏硬度试验方 法、维氏硬度试验方法。
1、布氏硬度 （1）布氏硬度的测试原理：用一定直径的球体（钢球或硬质合金），以规定
的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，然后用测量表面压 痕直径来计算硬度。
金属材料与热处理
第一章：金属的结构与结晶
§1-1金属的晶体结构
★学习目的：了解金属的晶体结构。 ★重点：有关金属结构的基本概念： 晶面、晶向、 晶体、晶格、单晶体、晶体，金属晶格的三种常见 的类型。 ★难点：金属的晶体缺陷及其对金属性能的影响。
§2-1金属的晶体结构
一、晶体与非晶体
1、晶体：所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。 （晶体内的原子之所以在空间是规则排列，主要是由于各原子之间的 相互吸引力与排斥力相平衡的结果。）原子在空间呈规则排列的固体 物质称为“晶体”。
不同标尺的洛氏硬度值不能直接进行比较，可换算。
表示方法：符号HR前面的数字表示硬度值，HR后面的字母表示不同洛氏硬 度的标尺。
（3）优缺点：
优点：①操作简单迅速，能直接从刻度盘上读出硬度值；②压痕小，可测成 品及较薄工件；③测硬度范围大。
缺点：数值波动大
3、维氏硬度。 （1）原理： 与布氏硬度试验相同。测量压痕对角线长度，从表中查出。 表示：与布氏硬度相同。 如：640HV30 表示用294.2N试验力，保持10S~15S测定的维氏硬度值为640。 （2）可测较薄的材料，也可测量表面渗碳、渗透层的硬度，可测定很软 到很硬的各种金属材料的硬度、准确。
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。
材料都是多晶体）
四、晶体的缺陷
1、晶体缺陷：晶体中出现的各种不规则的原子堆积现象。 1）空位、间隙原子和置代原子
晶体中的空位、间隙原子、杂质原子都是点缺陷。
2）位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的位错 局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。 （ 线缺陷）
3）晶界和亚晶界
缺点：耗时，测高硬度材料有限，压痕大，不宜成品及薄件
布氏硬度试验原理图
洛氏硬度试验原理图
练习、 170HBS10/100/30
530HBW5/750
（1）表示用直径10mm的钢球，在9807N的试验力作用下，保持30S时测得的 布氏硬度值为170。
（2）表示用直径5mm的硬质合金球，在7355N的试验力作用下，保持10~5s时 测得的布氏硬度值为530。
属于这种晶格的金属有铍（Be）、Mg、Zn、 镉（Cd）等。
三、单晶体与多晶体
1、晶粒：金属是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的小晶体组成的， 小晶体称为晶粒。
2、晶界：晶粒间交界的地方称为晶界。 3、单晶体：只由一个晶粒组成的晶体。（晶格排列方位完全一致。必须人工制
作，如单晶硅。） 4、多晶体：整个物体是由许多杂乱无章的排列着的小晶体组成的。（普通金属
解：（1）计算SO，S1 S0=πd02/4 =3.14×102/4=78.5mm2
S1¬=πd12/4 =3.14×5.652/4=25mm2 （2）计算σs、σb Fel=FS/SO=21×103/78.5 =267.5Mpa Fm= Fb/SO=29×103/78.5 =369.4Mpa （3）计算A、Z A=(l1-l0)/l0×100%=(138-100)/100×100%=38% Z=(S0-S1)/S0×100%=(78.5-25)/78.5×100%=68% 小结：抗拉强度是零件设计\选材的重要依据. A、Z的值越大，表示材料的塑性就越好。
AK=GH1-GH2=G(H1-H2)