机械工程材料作业及思考题大全
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Q235A 〃 F 09MnNb 40Cr Q390E 20Mn 45 T12 16Mn 65Mn 5CrMnMo
T8MnA
Cr12MoV
1Cr18Ni9Ti
12CrMoV
GCr15
GCr9SiMn W18Cr4V
第六章
作业
8、共析钢加热奥氏体化后，欲获得下列组织应采取怎样冷 却工艺，试用冷却曲线画在TTT曲线上。 （P、S、T、B上、B下、T+M+Ar、 B下+M+Ar、 M+Ar)
试卷二
简述化学热处理的基本过程。
什么是晶粒度？晶粒大小对金属的性能有何影响？
指出下列各钢的种类,并指明有下划线的数字和符号的含义 。
①40Cr ②1Cr18Ni9Ti ③GCr15 ④T12A ⑤QT600-03 ⑥9SiCr
共析钢加热奥氏体化后，欲获得下列组织
应采用怎样的冷却工艺？请用冷却曲线画 在TTT曲线上，并指出其热处理工艺的名称。 （P、S、T+M+Ar、B下、M+Ar)
13.正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择？
14.应如何根据钢的成分选择不同的热处理工艺来调整其切削加工 性能？
15.什么是回火？为什么钢经淬火之后必须立即回火？碳钢常用的
回火工艺有几种，说明它们的回火温度范围、回火后的组织和大 致硬度。
16.说明常用的淬火方法及适用范围，淬火后得到的组织是什么？
试卷五
比较异同： ① S回和S
② 热脆和冷脆
试为下列零件选材，并选择热处理工艺
（1）汽车齿轮；（2）机床主轴； （3） 滚动轴承；（4）铣刀 备选材料： 45、T8、65Mn、20CrMnTi、9SiCr、W18Cr4V、 GCr15、Cr12MoV
用 T12 钢制造一形状简单的工具，锻后发现有严重的网状 Fe3CⅡ
关于相图
Fe—Fe3C亚稳平衡相图如图，要求：
① 填写各相区组织
② 指出GS、ES、PSK线的代号，并说 明其含义
③ 说明S、C点的意义、成分及温度，并
写出共析、共晶反应式 ④ 绘出钢的室温平衡组织示意图，能用 杠杆定律计算平衡组织的相对量。 ⑤ 相图的应用
指出下列钢号的种类及成份(或性能)：
试卷四
根据Fe-Fe3C相图，分析下列现象：
（1） wC＝1.2％的钢比wC＝0.8％ 的钢强度低； （2）加热到1100℃，wC＝0.4％的钢能进行锻造， wC＝4％的铸铁不能锻造； 某钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图所示，指出图中各点处的组织 试为下列零件选材，并选择热处理工艺。 （1）手工锯条；（2）自行车座位弹簧；（3）连杆；（4）车刀 备选材料：20、T8、T12、40Cr、9SiCr、 65Mn、W18Cr4V 、 GCr15、Cr12MoV 根据下列零件的性能要求及技术条件选择热处理工艺方法，画出工艺曲 线，并指出其在使用状态下的显微组织。。 （1）用45钢制作的某机床主轴，要求该轴有良好的综合机械性能， 其轴颈部分和轴承接触要求耐磨（52～56HRC） （2）用20CrMnTi制作的汽车传动齿轮，要求表面高硬度、高耐磨性 （58～63HRC）
4.什么是热处理？有哪些常用的热处理方法？ 5.什么是晶粒度？晶粒大小对力学性能的影响如何？
6.根据铁碳相图，说明下列现象的原因：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 铁碳合金是如何分类的？ 为什么钢铁材料能够通过热处理改变其组织和性能？ 含碳量Wc为1.0%的钢比含碳量Wc为0.5%的钢硬度高。 在室温下Wc为0.8%的钢其强度比Wc为1.2%的钢高。 莱氏体的塑性比珠光体的塑性差。 在 1100℃，Wc为0.4%的钢能进行锻造，Wc为4.0%的白口 铁不能锻造。 ⑦ 绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重 物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）。 7.什么是加工硬化？ 8.简述共析钢加热时的奥氏体化过程，并说明钢热处理时奥氏 体化的目的。
750
F+A F+M+Ar
840 A
M+Ar
E 1148℃
G
912℃
A+Fe3CⅡ
727℃
加热后： F+P 水冷后： F+P
800 F 600 Q 400 200
F+Fe3CⅢ
P
S P
P+Fe3CⅡ
F + P
硬度由低到高：
1.0
wc(%)
Fe
2.0
700 ℃ ＜ 750℃ ＜ 840℃
45钢：Ac1≈724℃，Ac3≈780℃
F+S
消除锻造应力；细化晶粒、均匀组织、为淬火ห้องสมุดไป่ตู้准 备；调整硬度便于切削加工； F+S
消除锻造应力；消除网状二次渗碳体，提高塑性；S
第七章
作业
高温回火，S回，200 ～330HBS
中温回火，T回，35 ～50HRC
低温回火，M回，58 ～64HRC
第七章
作业
温度/ ℃
700
1200 1000
F+A A
试卷二
试为下列零件选材，并选择热处理工艺。
（1）连杆； （2）手工锯条； （3）自行车座簧； （4）铣刀 备选材料： 45、T8、T12、 65Mn、20CrMnTi、9SiCr、 W18Cr4V、GCr15、Cr12MoV
分别用20钢和45钢制造齿轮各一个，要求齿面具有高的硬度和耐
磨性，问应采用何种热处理工艺？热处理的目的是什么？热处理 后在组织和性能上有什么不同？
T S
P
B上
M+Ar
T+M+Ar
B下+M+Ar
B下
10、某钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图6-19所示，指出图
中各点处的组织
11、某钢的连续冷却转变曲线如图6-20所示，指出该钢按图 中(a)、(b)、(c)、(d)速度冷却后得到的室温组织。
图6-19
图6-20
第七章
作业
消除锻造应力；提高硬度便于切削加工；
整体S回 表面M回
→高频感应加热淬火+低温回火→磨削 ② 锻造→正火→粗加工→渗碳→淬火+低温回火→喷丸→磨齿
M回
第十四章
现有下列牌号的钢材： 40Cr、 20、 45、 65Mn、
16Mn、60Si2Mn、 GCr15、 20CrMnTi、 T8、
T12、HT150、QT600-03、Q235A、 W18Cr4V
第八章
作业
9、根据下列零件的性能要求及技术条件选择热处理工艺方法， 写出简明的工艺路线，并指出在使用状态下的显微组织。 ① 某45钢机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴颈部 分要求耐磨（50HRC～55HRC）。 ② 用20CrMnTi制作汽车传动齿轮，要求表面高硬度、高耐 磨性（58HRC～63HRC）。 ① 锻造→正火→粗加工→调质→精加工
试卷三
试为下列工具选材，并确定热处理方式.
（1）锉刀； （2）丝锥； （3）滚动轴承； 4）自行车座簧 备选材料： 45、T8、T12、40Cr、9SiCr、 65Mn、W18Cr4V 、 GCr15、Cr12MoV
某一用45钢制造的零件，其加工路线如下：
锻造→正火→粗加工→调质→精加工
→高频感应加热淬火→低温回火→磨削 ① 说明各热处理工序作用。 ② 制定热处理工艺参数并画出工艺曲线 ③ 指出其在使用状态下的显微组织。
作业及思考题
思考题
1.什么是强度？什么是硬度？硬度与耐磨性关系如何？ 2.实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对金属性能有什么影响？ 3.试比较下列铸造条件下(其它条件相同),铸件晶粒的大小。
① ② ③ ④
金属模浇注与砂模浇注； 铸成薄壁件与铸成厚壁件； 高温浇注与低温浇注； 浇注时采用振动与不采用振动；
17.何谓调质钢？为什么调质钢的含碳量均为中碳？合金调质钢中 常含哪些合金元素？它们在调质钢中起什么作用？ 18.什么是表面淬火？表面淬火适合选用那些材料？ 19.化学热处理包括哪三个基本过程？
20.钢中常存元素有哪些？其作用是什么？
21.为什么比较重要的结构零件必须用合金钢制造？与碳 钢比较，合金钢有何优缺点？ 22.W18Cr4V钢淬火加热温度高，为什么？W18Cr4V钢刀具 在正常淬火后都要进行560℃三次回火，又是为什么？ 23.机床的机身、床脚和箱体为什么宜采用灰铸铁制造？ 能否用钢板焊接制造？试就两者的实用性和经济性作简要 的比较。
一样，根据所学知识，可用哪些简单方法把它们迅速区分开？ 请说明理由。
60钢经正常淬火后得到什么组织？经退火后得到什么组织？
淬火后分别在200℃、400℃、600℃回火又得到什么组织？
用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一
起加热到1000℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发 生断裂，试分析其原因。
种钢材制作汽车变速箱齿轮(高速重载受冲击)，并设计热处理工序，说
明各热处理工序的作用并画出工艺曲线，指出使用状态组织。
同时硬度较高，不便于下一道切削加工工序，该工具最后要求硬度 大于 60HRC。 要求： （1）设计热处理工序，并说明其作用。 （2）制定热处理工艺参数并画出工艺曲线，指出其在使用状态下 的显微组织。
试卷五
某钢的连续冷却转变曲线如图所示， 指出该钢按图中(a)、(b)、(c)、(d)
速度冷却后得到的室温组织。
9.什么是奥氏体起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度？
10.分析过冷奥氏体各等温冷却转变产物的组织与性能？ ① 珠光体转变 ② 贝氏体转变 ③ 马氏体转变 11.什么是淬火临界冷却速度？
12. 两个碳质量分数为1.2％的碳钢薄试样，分别加热到 780℃和900℃，保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临 界冷却速度的速度冷却至室温。试分析： ① ② ③ ④ ⑤ 哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ 哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？ 哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ 哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多？ 你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？
选材设计一个车床主轴。该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力，载 荷和转速均不高，冲击载荷也不大，轴颈部要求耐磨。请选材并设
计热处理工序。需说明各热处理工序的作用，画出工艺曲线，并指
出热处理后的组织。（备选材料45、T8、20CrMnTi）
有Q235AF 、65 、20CrMnTi、60Si2Mn、T12等钢材，请选择一
试从中分别选出制造汽车齿轮、连杆、机床主轴、自行
车弹簧、汽车板簧、滚动轴承、手工锯条、锤子、车
刀（铣刀）、普通焊管、车床床身、桥梁等零件的合 适材料，并制定热处理工艺；说明所选材料的种类 （按用途）、热处理工艺的目的及热处理后的组织。
试卷一
某厂仓库有20钢、45钢、T12钢和白口铸铁，大小和形状都
T8MnA
Cr12MoV
1Cr18Ni9Ti
12CrMoV
GCr15
GCr9SiMn W18Cr4V
第六章
作业
8、共析钢加热奥氏体化后，欲获得下列组织应采取怎样冷 却工艺，试用冷却曲线画在TTT曲线上。 （P、S、T、B上、B下、T+M+Ar、 B下+M+Ar、 M+Ar)
试卷二
简述化学热处理的基本过程。
什么是晶粒度？晶粒大小对金属的性能有何影响？
指出下列各钢的种类,并指明有下划线的数字和符号的含义 。
①40Cr ②1Cr18Ni9Ti ③GCr15 ④T12A ⑤QT600-03 ⑥9SiCr
共析钢加热奥氏体化后，欲获得下列组织
应采用怎样的冷却工艺？请用冷却曲线画 在TTT曲线上，并指出其热处理工艺的名称。 （P、S、T+M+Ar、B下、M+Ar)
13.正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择？
14.应如何根据钢的成分选择不同的热处理工艺来调整其切削加工 性能？
15.什么是回火？为什么钢经淬火之后必须立即回火？碳钢常用的
回火工艺有几种，说明它们的回火温度范围、回火后的组织和大 致硬度。
16.说明常用的淬火方法及适用范围，淬火后得到的组织是什么？
试卷五
比较异同： ① S回和S
② 热脆和冷脆
试为下列零件选材，并选择热处理工艺
（1）汽车齿轮；（2）机床主轴； （3） 滚动轴承；（4）铣刀 备选材料： 45、T8、65Mn、20CrMnTi、9SiCr、W18Cr4V、 GCr15、Cr12MoV
用 T12 钢制造一形状简单的工具，锻后发现有严重的网状 Fe3CⅡ
关于相图
Fe—Fe3C亚稳平衡相图如图，要求：
① 填写各相区组织
② 指出GS、ES、PSK线的代号，并说 明其含义
③ 说明S、C点的意义、成分及温度，并
写出共析、共晶反应式 ④ 绘出钢的室温平衡组织示意图，能用 杠杆定律计算平衡组织的相对量。 ⑤ 相图的应用
指出下列钢号的种类及成份(或性能)：
试卷四
根据Fe-Fe3C相图，分析下列现象：
（1） wC＝1.2％的钢比wC＝0.8％ 的钢强度低； （2）加热到1100℃，wC＝0.4％的钢能进行锻造， wC＝4％的铸铁不能锻造； 某钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图所示，指出图中各点处的组织 试为下列零件选材，并选择热处理工艺。 （1）手工锯条；（2）自行车座位弹簧；（3）连杆；（4）车刀 备选材料：20、T8、T12、40Cr、9SiCr、 65Mn、W18Cr4V 、 GCr15、Cr12MoV 根据下列零件的性能要求及技术条件选择热处理工艺方法，画出工艺曲 线，并指出其在使用状态下的显微组织。。 （1）用45钢制作的某机床主轴，要求该轴有良好的综合机械性能， 其轴颈部分和轴承接触要求耐磨（52～56HRC） （2）用20CrMnTi制作的汽车传动齿轮，要求表面高硬度、高耐磨性 （58～63HRC）
4.什么是热处理？有哪些常用的热处理方法？ 5.什么是晶粒度？晶粒大小对力学性能的影响如何？
6.根据铁碳相图，说明下列现象的原因：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 铁碳合金是如何分类的？ 为什么钢铁材料能够通过热处理改变其组织和性能？ 含碳量Wc为1.0%的钢比含碳量Wc为0.5%的钢硬度高。 在室温下Wc为0.8%的钢其强度比Wc为1.2%的钢高。 莱氏体的塑性比珠光体的塑性差。 在 1100℃，Wc为0.4%的钢能进行锻造，Wc为4.0%的白口 铁不能锻造。 ⑦ 绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重 物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）。 7.什么是加工硬化？ 8.简述共析钢加热时的奥氏体化过程，并说明钢热处理时奥氏 体化的目的。
750
F+A F+M+Ar
840 A
M+Ar
E 1148℃
G
912℃
A+Fe3CⅡ
727℃
加热后： F+P 水冷后： F+P
800 F 600 Q 400 200
F+Fe3CⅢ
P
S P
P+Fe3CⅡ
F + P
硬度由低到高：
1.0
wc(%)
Fe
2.0
700 ℃ ＜ 750℃ ＜ 840℃
45钢：Ac1≈724℃，Ac3≈780℃
F+S
消除锻造应力；细化晶粒、均匀组织、为淬火ห้องสมุดไป่ตู้准 备；调整硬度便于切削加工； F+S
消除锻造应力；消除网状二次渗碳体，提高塑性；S
第七章
作业
高温回火，S回，200 ～330HBS
中温回火，T回，35 ～50HRC
低温回火，M回，58 ～64HRC
第七章
作业
温度/ ℃
700
1200 1000
F+A A
试卷二
试为下列零件选材，并选择热处理工艺。
（1）连杆； （2）手工锯条； （3）自行车座簧； （4）铣刀 备选材料： 45、T8、T12、 65Mn、20CrMnTi、9SiCr、 W18Cr4V、GCr15、Cr12MoV
分别用20钢和45钢制造齿轮各一个，要求齿面具有高的硬度和耐
磨性，问应采用何种热处理工艺？热处理的目的是什么？热处理 后在组织和性能上有什么不同？
T S
P
B上
M+Ar
T+M+Ar
B下+M+Ar
B下
10、某钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图6-19所示，指出图
中各点处的组织
11、某钢的连续冷却转变曲线如图6-20所示，指出该钢按图 中(a)、(b)、(c)、(d)速度冷却后得到的室温组织。
图6-19
图6-20
第七章
作业
消除锻造应力；提高硬度便于切削加工；
整体S回 表面M回
→高频感应加热淬火+低温回火→磨削 ② 锻造→正火→粗加工→渗碳→淬火+低温回火→喷丸→磨齿
M回
第十四章
现有下列牌号的钢材： 40Cr、 20、 45、 65Mn、
16Mn、60Si2Mn、 GCr15、 20CrMnTi、 T8、
T12、HT150、QT600-03、Q235A、 W18Cr4V
第八章
作业
9、根据下列零件的性能要求及技术条件选择热处理工艺方法， 写出简明的工艺路线，并指出在使用状态下的显微组织。 ① 某45钢机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴颈部 分要求耐磨（50HRC～55HRC）。 ② 用20CrMnTi制作汽车传动齿轮，要求表面高硬度、高耐 磨性（58HRC～63HRC）。 ① 锻造→正火→粗加工→调质→精加工
试卷三
试为下列工具选材，并确定热处理方式.
（1）锉刀； （2）丝锥； （3）滚动轴承； 4）自行车座簧 备选材料： 45、T8、T12、40Cr、9SiCr、 65Mn、W18Cr4V 、 GCr15、Cr12MoV
某一用45钢制造的零件，其加工路线如下：
锻造→正火→粗加工→调质→精加工
→高频感应加热淬火→低温回火→磨削 ① 说明各热处理工序作用。 ② 制定热处理工艺参数并画出工艺曲线 ③ 指出其在使用状态下的显微组织。
作业及思考题
思考题
1.什么是强度？什么是硬度？硬度与耐磨性关系如何？ 2.实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对金属性能有什么影响？ 3.试比较下列铸造条件下(其它条件相同),铸件晶粒的大小。
① ② ③ ④
金属模浇注与砂模浇注； 铸成薄壁件与铸成厚壁件； 高温浇注与低温浇注； 浇注时采用振动与不采用振动；
17.何谓调质钢？为什么调质钢的含碳量均为中碳？合金调质钢中 常含哪些合金元素？它们在调质钢中起什么作用？ 18.什么是表面淬火？表面淬火适合选用那些材料？ 19.化学热处理包括哪三个基本过程？
20.钢中常存元素有哪些？其作用是什么？
21.为什么比较重要的结构零件必须用合金钢制造？与碳 钢比较，合金钢有何优缺点？ 22.W18Cr4V钢淬火加热温度高，为什么？W18Cr4V钢刀具 在正常淬火后都要进行560℃三次回火，又是为什么？ 23.机床的机身、床脚和箱体为什么宜采用灰铸铁制造？ 能否用钢板焊接制造？试就两者的实用性和经济性作简要 的比较。
一样，根据所学知识，可用哪些简单方法把它们迅速区分开？ 请说明理由。
60钢经正常淬火后得到什么组织？经退火后得到什么组织？
淬火后分别在200℃、400℃、600℃回火又得到什么组织？
用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一
起加热到1000℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发 生断裂，试分析其原因。
种钢材制作汽车变速箱齿轮(高速重载受冲击)，并设计热处理工序，说
明各热处理工序的作用并画出工艺曲线，指出使用状态组织。
同时硬度较高，不便于下一道切削加工工序，该工具最后要求硬度 大于 60HRC。 要求： （1）设计热处理工序，并说明其作用。 （2）制定热处理工艺参数并画出工艺曲线，指出其在使用状态下 的显微组织。
试卷五
某钢的连续冷却转变曲线如图所示， 指出该钢按图中(a)、(b)、(c)、(d)
速度冷却后得到的室温组织。
9.什么是奥氏体起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度？
10.分析过冷奥氏体各等温冷却转变产物的组织与性能？ ① 珠光体转变 ② 贝氏体转变 ③ 马氏体转变 11.什么是淬火临界冷却速度？
12. 两个碳质量分数为1.2％的碳钢薄试样，分别加热到 780℃和900℃，保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临 界冷却速度的速度冷却至室温。试分析： ① ② ③ ④ ⑤ 哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ 哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？ 哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ 哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多？ 你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？
选材设计一个车床主轴。该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力，载 荷和转速均不高，冲击载荷也不大，轴颈部要求耐磨。请选材并设
计热处理工序。需说明各热处理工序的作用，画出工艺曲线，并指
出热处理后的组织。（备选材料45、T8、20CrMnTi）
有Q235AF 、65 、20CrMnTi、60Si2Mn、T12等钢材，请选择一
试从中分别选出制造汽车齿轮、连杆、机床主轴、自行
车弹簧、汽车板簧、滚动轴承、手工锯条、锤子、车
刀（铣刀）、普通焊管、车床床身、桥梁等零件的合 适材料，并制定热处理工艺；说明所选材料的种类 （按用途）、热处理工艺的目的及热处理后的组织。
试卷一
某厂仓库有20钢、45钢、T12钢和白口铸铁，大小和形状都