工程材料及热处理模拟试题

九江学院《工程材料及热处理》期末模拟
池茶永 2011-01-01
一、填空题（20×1％=20％）
1、常见的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三种。

2、常见的表面热处理可分为表面淬火和表面化学热处理。

3、铸铁是含碳量在大于% 铁碳合金，单铸铁中的碳大部分不再以渗碳体的形式存在，而是以游离的石墨状态存在。

4、铸铁根据石墨形态不同可分为灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁四大类。

它们在石墨的形态分别为_片状、棉絮状、球状和蠕虫状。

5、常用的常规热处理方法有回火、正火和淬火、退火。

6、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。

7、实际金属中存在有点缺陷、线缺陷和面缺陷三类晶体缺陷。

8、过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差；其表示符号△T 。

9、钢的热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所组成。

10、零件失效的形式有：变形失效、断裂失效及表面损伤失效。

12、根据晶胞的几何形状或自身的对称性，可把晶体结构分为七大晶系、十四种空间点阵。

13、热滞是由于过热和过冷现象的影响，加热时相变温度偏向高温，冷却时相变温度偏向低温的现象。

14、细化铸态金属晶粒主要采用下面两种方法为：增大金属的过冷度、变质处理。

15、合金钢按用途可分合金结构钢、合金工具钢、和特殊性能钢。

二、选择题（10×2％=20％）
1、化学热处理与其他热处理的主要区别是（ C ）
A 组织变化
B 加热温度
C 改变表面化学成分
D 添加剂不同
2、调质处理就是（ A ）的热处理。

A 淬火+高温火
B 淬火+中温回火
C 淬火+低温回火
D 淬火+低温退火
3、零件渗碳后，一般需经过（ A ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。

A 淬火+低温回火
B 正火
C 调质
D 淬火+高温回火
4、过共析钢的正常淬火加热温度是( C )。

A．Acm以上(30—50℃) B．Ac3以上(30—50℃)
C．Ac1以上(30—50℃) D．Ac1以下(30—50℃)
5、属于体心立方晶格的金属有。

（ B ）
A.α-Fe,铝
B.α-Fe,铬
C.γ-Fe,铝
6、淬火的目的是把奥氏体化的钢件淬成( A )。

A.马氏体
B.铁素体
C.莱氏体
D.渗碳体
7、刀具、量具淬火后，一般都要进行低温回火，使刀具、量具达到( B )。

A.低硬度而耐磨的目的
B.高硬度而耐磨的目的
C.中硬度而弹性高的目的
D.高硬度而弹性高的目的
8、C曲线右移使淬火临界冷却速度（ A ），淬透性（）。

A 减小、增大
B 减小、减小
C 增大、减小 D、增大、增大
9、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（）。

A 铁素体
B 珠光体
C 二次渗碳体
D 莱氏体
10、GCrl5SiMn钢的含铬量是：（ B ）
A 15％
B 1．5％
C 0. 15％
D ％
三、简答题（5×5％=25％）
1、奥氏体形成的四个步骤是什么
答：（1）奥氏体晶核的形成；（2）奥氏体晶核的长大；（3）残余渗碳体的溶解；（4）奥氏体成分的均匀化。

2、正火与退火的主要区别是什么简述回火的目的。

答：与退火的区别是①加热温度不同，对于过共析钢退火加热温度在Ac1以上30～50℃而正火加热温度在Accm以上30～50℃。

②冷速快，组织细，强度和硬度有所提高。

当钢件尺寸较小时，正火后组织：S，而退火后组织：P。

回火的目的是：（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；（2）获得所要求的力学性能；（3）稳定尺寸；（4）改善加工性。

3、淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别
答：淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层的能力。

不同的钢在同样的条件下淬硬层深不同，说明不同的钢淬透性不同，淬硬层较深的钢淬透性较好。

淬硬性：是指钢以大于临界冷却速度冷却时，获得的马氏体组织所能达到的最高硬度。

钢的淬硬性主要决定于马氏体的含碳量，即取决于淬火前奥氏体的含碳量。

4、化学热处理包括哪几个基本过程常用的化学热处理方法有哪几种
答：化学热处理是把钢制工件放置于某种介质中，通过加热和保温，使化学介质中某些元素渗入到工件表层，从而改变表层的化学成分，使心部与表层具有不同的组织与机械性能。

化学热处理的过程：
①分解：化学介质要首先分解出具有活性的原子；
②吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶体或化合物；
③扩散：被工件吸收的活性原子，从表面想内扩散形成一定厚度的扩散层。

常用的化学热处理方法有：渗碳、氮化、碳氮共渗、氮碳共渗。

5、指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途：
Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、20、20R、20G、T8、T10A、T12A
答：Q235-AF：普通碳素结构钢，屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。

Q235-C:屈服强度为235MPa的C级普通碳素结构钢，
Q195-B: 屈服强度为195MPa的B级普通碳素结构钢，
Q255-D: 屈服强度为255MPa的D级普通碳素结构钢，
Q195、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。

通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。

40:含碳量为%的优质碳素结构钢。

45含碳量为%的优质碳素结构钢。

四、计算题（13％）
1、根据Fe-Fe3C 相图，计算：
（1）55钢在室温时的相组成物和组织组成物个是什么其相对质量百分数个是多少
（2）T10钢的相组成物和组织组成物个是什么个占的比例是多少
（3）铁碳合金中，二次渗碳体的最大百分含量是多少
解：（1）①55钢的相组成物：α＋Fe3C ②组织组成物：α＋P
①α％=－／－×100％=92％ Fe3C％=1－92％=8％
②Wα%﹦－／－×100％=％ Wp％=1－％=％
(2) ①T10钢的相组成物：α＋Fe3C ②组织组成物：P＋Fe3CⅡ
①α％=－／－×100％=％ Fe3C％=1－％=％
②Wp％=－／－×100％=％ Fe3CⅡ％=1－％=％
(3)铁碳合金中，二次渗碳体的最大百分含量是在当Wc％=％时，此时有：
Fe3CⅡ％=（－）／（－）×100％=％
五、综合题（10％＋12％=22％）
1、C620车床主轴。

工作条件与性能要求：受交变弯曲和扭转复合应力，载荷和转速不高，冲击不大，一般综合机械性能即可；大端轴颈、锥孔与卡盘、顶尖间有摩擦，要求硬度和耐磨性高。

（图 C620车床主轴及热处理技术条件）
材料：45
热处理：整体调质，轴颈及锥孔表面淬火
性能要求：整体硬度220～240HB；轴颈及锥孔处52HRC
工艺路线：
锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈表面淬火＋低温回火→磨削
正火——消除锻造应力及组织不均匀性，调整硬度，便于切削加工。

调质——提高主轴的综合机械性能，以满足零件心部的强度要求。

表面淬火——使轴颈及锥孔获得高硬度和高耐磨性，得到均匀硬化层。

低温回火——消除淬火应力，减少脆性
最终组织：
心部：回火S 轴颈表面：回火M
2、汽车齿轮。

载荷条件：汽车齿轮的工作条件远比机床齿轮恶劣，特别是主传动系统中的齿轮，它们受力较大，超载与受冲击频繁，因此对材料的要求更高。

由于弯曲与接触应力都很大，用高频淬火强化表面不能保证要求，所以汽车的重要齿轮都用渗碳、淬火进行强化处理。

（后桥圆锥主动齿轮简图）
材料：20CrMnTi
热处理：渗碳、淬火、低温回火，渗碳层深～。

性能要求：齿面硬度58HRC～62HRC，心部硬度33HRC～48HRC。

工艺路线：
下料→锻造→正火→切削加工→渗碳+淬火+低温回火→磨削加工。

正火——均匀和细化组织，消除锻造应力，改善切削加工性能。

渗碳——渗碳层深～，保证齿面高含碳量，淬火后具有高硬度和高的耐磨性。

淬火——进一步增加齿轮表面硬度，提高心部强度，钢中加入的Cr、Mn元素提高钢的淬透性，淬火后心部为低碳马氏体，具有足够强韧性。

低温回火——消除淬火应力，减少脆性，确保齿面具有高的硬度和耐磨性。

最终组织心部：低碳M回齿面：M回+ 碳化物 + Ar。