机械工程材料作业及思考题大全讲解
机械工程材料试题答案复习思考题
机械工程材料试题答案复习思考题1习题1一、名词解释滑移、孪生、加工硬化、滑移系、形变织构、回复、再结晶、二次再结晶、热加工二、填空题1．常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（）和（）两种。
2．与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（）和（）。
3．在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（）来划分的．因此Cu（熔点为1084℃）在室温下变形加工称为（）加工，Sn（熔点为232℃）在室温的变形加工称为（）加工。
4．再结晶温度是指（），其数值与熔点间的大致关系为（）。
5．再结晶后晶粒度的大小取决于（）、（）、和（）。
6．a－Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为（）和（），滑够系为（）个。
7．强化金属材料的基本方法有（）、（）、（）和（）。
8．冷变形后的金属进行加热，当温度不太高时，金属内部的晶格畸变程度（），内应力（），这个阶段称为（）。
当加热到较高温度，晶粒内部晶格畸变（），金属的位错密度（），使变形的晶粒逐步变成（等轴晶粒），这一过程称为（）。
三、简答题1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？2．什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。
3．用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施？为什么？4．已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在1000℃、铁在800℃、铜在600℃时的加工变形是处于什么加工状态。
5．用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。
（2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。
（3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。
6．说明下列现象产生的原因。
（1）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向。
（2）晶界处滑落的阻力最大。
（3）Zn（密排六方）、a一Fe、Cu的塑性不同。
7．简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。
8．在图2－10中的晶面、晶向中，哪些是滑移面，哪单是滑移方向？就图中情况能否构成滑移系？四、判断题1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。
机械工程材料作业及思考题大全讲解
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 金属模浇注与砂模浇注； ② 铸成薄壁件与铸成厚壁件； ③ 高温浇注与低温浇注； ④ 浇注时采用振动与不采用振动； 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？
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？
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 、
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 哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ ② 哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？ ③ 哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ ④ 哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多？ ⑤ 你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？
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。
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
机械工程材料试题库(有答案)
6、体心立方晶格原子密度最大的晶面和晶向分别是(
)。
A、{111}、<110>； B、{110}、<111>； C、{100}、<111>
7、在立方晶格中, 晶向指数 [UVW] 与晶面指数 (hkl) 满足 hU + kV + lW = 0 时, 则
此晶面与晶向(
)。
A、平行； B、垂直； C、成 45°夹角
3、面心立方晶格{100}、{110}、{111}晶面的原子密度分别是＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、
＿＿＿＿＿＿； <100>、<110>、<111>晶向的原子密度分别是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、
＿＿＿＿＿＿。 可见, ＿＿＿＿＿＿＿晶面和＿＿＿＿＿＿＿晶向的原子密度最大。
4、与理想晶体比较, 实际金属的晶体结构是＿＿＿晶体, 而且存在＿＿＿＿＿＿。
5、三种典型金属晶格中, ＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿晶格的原子排列是最
紧密的。
6、晶格常数为 a 的面心立方晶胞, 其原子数为＿＿＿＿＿＿, 原子半径为＿＿＿＿
＿ , 配位数为＿＿＿＿＿, 致密度为＿＿＿＿＿＿＿。
7、实际金属中最常见的点缺陷是＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿； 线缺陷是＿＿＿＿＿； 面
第一章 金属的晶体结构
一、 名词概念解释
1、金属键、晶体、非晶体 2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数 3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数 4、晶体的各向异性、伪各向同性 5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量 6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒 7、晶界、亚晶界、相界
二、 思考题
1、常见的金属晶体结构有哪几种? 试画出晶胞简图, 说明其晶格常数特点。 2、α-Fe、γ-Fe、Cu 的晶格常数分别是 2.066A° 、3.64A°、3.6074A°, 求 (1) α-Fe 与 γ-Fe 的原子半径及致密度； (2) 1mm3 Cu 的原子数。 3、画出下列立方晶系的晶面及晶向 (1) (100)、(110)、(111)及[100]、[110]、[111] (2) (101)、(123)及[101]、[123]
机械工程材料(第二版)课后习题答案
2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2---7为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。
第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。
答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。
答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。
原因是：（1）强度高：Hall-Petch公式。
晶界越多，越难滑移。
（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。
（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。
4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后再精加工。
试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。
4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。
机械工程材料复习思考题4
复习思考题7.2题1）使用性能原则(使用性能：力学性能、物理性能、化学性)2）工艺性原则：材料经济地适应各种加工工艺,是一个辅助性原则。
3）经济性原则7.8题1）铸→时效（×）→粗加工→半精加工→时效→精加工改正铸→去应力退火→粗加工→半精加工→时效→精加工2)下料→粗加工→高频淬火、回火→半精加工→精加工（×）改正2)下料→粗加工→半精加工→调质→精加工→高频淬火、低温回火→（粗磨→时效→精磨）3)锻造→调质→精加工→半精加工→渗碳→淬火→回火改正锻造→正火→半精加工→精加工→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→磨削7.9题1)锻造→正火→球化退火→机加工→淬火+低温回火→磨削球化退火：改善锻造组织缺陷，球化渗碳体、降硬度，提高塑性，改善冷加工工艺性。
淬火+低温回火：提高硬度、耐磨性、降低应力。
2)球化退火：加热730＋（10～30℃），保温、缓冷组织：P+球状Cem淬火：加热730＋（10～30℃），保温、水冷组织： M低温回火：加热150~250、保温、缓冷组织：回火M7.10题1)锻造→退火或正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火＋低温回火→（粗磨→时效→精磨）2)15钢：表面淬火＋低温回火硬度不够3) 15钢：锻造→正火→半精加工→精加工→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→磨削7.11题锻造→正火→半精加工→精加工→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→磨削7.12题35CrMo 齿轮调质（S回）、高频淬火、低温回火（细晶M）、GCr15 轴承淬火、低温回火（M回）T12锉刀淬火、低温回火（M回）60Si2Mn 弹簧淬火、中温回火（T回）7.13题1)锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火＋低温回火→磨削锻造：焊合缺陷、致密组织、提高力学性能正火：改善锻造缺陷和不均匀的组织，改善冷加工工艺性。
消除成分不均匀，内应力。
调质：获得综合机械性能表面淬火：提高表面硬度、耐磨性低温回火：保持表面硬度、耐磨性、消除应力。
机械工程材料思考题答案
机械工程材料思考题答案【篇一：机械工程材料(于永泗_齐民)课后习题答案(全)】txt>于永泗齐民1-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。
解：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。
所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量。
1-2、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么？1-3、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等？解：为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当增加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等。
1-4、如何用材料的应力-应变曲线判断材料的韧性？解：所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线（应力-应变曲线）与横坐标所包围的面积。
2-1、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别。
解：原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体，而原子在空间呈无序排列的固体称为非晶体。
晶体长程有序，非晶体短程有序。
2-2、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？解：相互垂直。
2-4、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗？解：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。
3-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。
解：在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大或小，时聚时散，称为晶胚。
在以上，由于液相自由能低，晶胚不会长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，达到一定尺寸的晶胚将开始长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核。
3-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？解：不属于。
同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化，而不是晶化过程。
3-3、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因。
解：①枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内，成分不均匀的现象叫做枝晶偏析。
②结合二元匀晶转变相图可知，枝晶偏析产生的原因是固溶体合金的结晶只有在“充分缓慢冷却”的条件下才能得到成分均匀的固溶体组织。
机械工程材料_习题集答案
作业01 力学性能 参考答案一、下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？1. 紧固螺栓使用后发生塑性变形。
( 屈服强度 )2. 齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。
( 疲劳强度 )3. 汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。
( 冲击韧度 )4. 不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。
( 塑性 )5. 齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。
( 硬度 )二、下列现象与哪一个力学性能有关？1. 铜比低碳钢容易被锯割。
( 硬度 )2. 锯条易被折断，而铁丝不易折断。
( 塑性 )p151-4 甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRC 、90HRB 、800HV 、240HBS ，试比较这四种材料硬度的高低。
答： 45HRC →HV ： 90HRB →HB ： 183901307300HRB 1307300HB ≈-=-=所以，800HV ＞45HRC ＞240HBS ＞90HRB作业02a 金属结构与结晶 参考答案一、判断题（ × ）1. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（ × ）2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。
二、选择题（ b ）1. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度（ b ）2. 为细化晶粒，可采用：a. 快速浇注b. 加变质剂c. 以砂型代金属型（c ）3. 晶体中的位错属于：a. 体缺陷b. 面缺陷c. 线缺陷d. 点缺陷三、填空题1. 晶体与非晶体结构上的最根本的区别是，晶体内原子排列是：（有规则、周期性的）。
2. γ-Fe的一个晶胞原子数=（4 ）。
3. α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：体心立方：（α-Fe、V ）；面心立方：（Al、Cu、Ni ）；密排六方：（Mg、Zn ）4. 实际金属晶体中存在：（点、线、面）三种缺陷，引起晶格（畸变）。
5. 结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：（形核）和（晶核长大）。
机械工程材料习题解答
机械工程材料习题解答(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为φ40×800mm，要求热处理后变形小，尺寸稳定，表面硬度为60～64HRC，用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料→球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。
试分析：1. 用CrWMn钢的原因。
2. 分析工艺安排能否达到要求，如何改进丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。
在加工处理过程中，每一工序都不能产生大的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少残余奥氏体量。
丝杠受力不大，但转速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60～64 HRC。
根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为合适。
其原因如下：（1）CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满足硬度和耐磨性的要求。
（2）CrWMn钢由于加入合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝杠的精度。
目前，9Mn2V和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。
对原工艺安排分析：原工艺路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠的技术要求。
所以原工艺路线应改为：下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。
例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为58～62HRC齿心部硬度为30～45HRC，其余力学性能要求为σb＞1000MPa，σOF≥600MPa，AK ＞48J。
机械工程材料试题答案复习思考题 (2)
机械工程材料试题答案复习思考题2习题2一、名词解释淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、Ｃ曲线二、填空1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（）℃保温（）小时后测定的奥氏体晶粒大小。
2．共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于温度将形成（），为（）与（）的机械混合物，其典型形态为（）或（）。
3．中马氏体是碳在α—Fe中的过饱和（），具有（）点阵。
4．于过冷奥氏体等温转变图通常呈（），所以又称（），亦称为（）。
5．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（）。
6．中温回火主要用于处理（）。
因火后得到（）。
7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（）、（）和（）三种。
8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（），其中低温（）的硬度提高不多，故又称为（）。
三、简答1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。
2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油冷。
对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。
提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。
4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。
5．T12钢加热到770℃后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。
机械工程材料
机械工程材料第一章金属材料的力学性能习题与思考题5 图示的为四种不同材料的应力-应变曲线（1-4），试比较这四种材料的抗拉强度。
屈服强度（或断裂强度）、刚度和塑性。
“材料的弹性模量E越大，则材料的塑形越差”，这种说法是否正确？为什么？12 下列各种工件应该采用何种硬度试验方法来测定其硬度？1）锉刀 2)黄铜轴套 3）供应状态的各种碳钢钢材 4）硬质合金刀片 5）耐磨工件的表面硬化层第二章金属与合金的晶体结构1 金属具有哪些特性？请用金属键结合的特点予以说明。
2 试计算面心立晶格的致密度。
9间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上区别何在？请举例说明。
10简述实际金属晶体和理想晶体在结构与性能上的主要差异。
第三章金属与合金的结晶1如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：1）金属型铸造与砂型铸造2）高温浇注与低温浇注3）铸成薄壁件与铸成厚壁件4）浇注时采用振动与不采用振动5）厚大型铸件的表面部分与中心部分3 判断下列情况是否有相变1)液态金属结晶2）晶粒粗细的变化3）同素异构的转变4）磁性转变4为什么铸件的加工余量过大，会使加工后的铸件强度降低？第四章铁碳合金相图1分析一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体的异同之处。
3画出Fe-Fe3C相图中的钢部分的相图，并进行以下分析：1）标出相图中空白区域的组织成分和相组分。
2）分析w C=0.4%的亚共析钢的结晶过程及其在室温下组织组分与相组分的相对量。
3）指出w C=0.2%、w C=0.6%、w C=1.2%的钢在1400℃、1100℃、800℃时奥氏体中碳的质量分数。
第五章钢的热处理4指出下列钢件正火的主要目的及正火后的组织：1）20钢齿轮 2）45钢小轴 3）T12钢锉刀5为什么亚共析钢经正火后，可获得比退火高的强度与硬度？6将w C=1.0%、w C=1.2%的碳钢同时加热到780℃进行淬火，问：1）淬火后各是什么组织？2）淬火马氏体的含碳量及硬度是否相同？为什么？3）那一种淬火后的耐磨性更好些？为什么？15T8钢的过冷奥氏体等温转曲线如图所示，若该钢在620℃进行等温转变，并经过不同时间保温后，按图示的1、2、3、4线的冷却速度至室温，问各获得什么组织？然后再进行中温回火，又各获得什么组织？20区别钢的淬硬性、淬透性与淬硬深度，并分别指出其影响因素。
《机械工程材料》作业页解2016
第一章材料的结构与金属的结晶1．解释下列名词：变质处理P28；细晶强化P14；固溶强化P17。
5．为什么单晶体具有各向异性P12，而多晶体在一般情况下不显示各向异性P13？答：因为单晶体内部的原子都按同一规律同一位向排列，即晶格位向完全一致。
而在多晶体的金属中，每个晶粒相当于一个单晶体，具有各项异性，但各个晶粒在整块金属中的空间位向是任意的，整个晶体各个方向上的性能则是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。
6．在实际金属中存在哪几种晶体缺陷P13？它们对力学性能有何影响P14？答：点缺陷、线缺陷、面缺陷。
缺陷的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。
7．金属结晶的基本规律是什么P25？铸造(或工业)生产中采用哪些措施细化晶粒？举例说明。
P27~P28 答：金属结晶过程是个形核、长大的过程。
（1）增大过冷度。
降低金属液的浇筑温度、采用金属模、水冷模、连续浇筑等。
（2）变质处理。
向铝合金中加入钛、锆、硼；在铸铁液中加入硅钙合金等。
（3）振动和搅拌。
如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。
第二章金属的塑性变形与再结晶1．解释下列名词：加工硬化P40；再结晶P43；纤维组织P38。
2．指出下列名词的主要区别：重结晶、再结晶P43答：再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，故称为再结晶；而重结晶时晶格类型发生了变化。
另外，再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。
5．为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好？P38答：晶粒愈细，单位体积内晶粒数就愈多，变形是同样的变形量可分散到更多的晶粒中发生，以产生比较均匀的变形，这样因局部应力集中而引起材料开裂的几率较小，使材料在断裂前就有可能承受较大的塑性变形，得到较大的伸长率和具有较高的冲击载荷抗力。
6．用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应如何处理？为什么？P42答：应该利用回复过程对冷拔铜丝进行低温退火。
机械工程材料习题解答
机械工业出版社《机械工程材料》习题解答第一章金属材料的力学性能P20—211.拉伸试样的原始标距为50mm，直径为10mm，拉伸试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若断后的标距为79mm，缩颈区的最小直径为4.9mm，求该材料伸长率A和断面收缩率Z的值（计算结果保留两位小数）。
已知：L0=50mm ；L u= 79mm；d0=10mm ；d1 =4.9mm求：A=？和Z=？解：1）、A=（L u- L0）/L0×100%=（79-50）/50×100%=58%2）、A0=（π/4）d02=(3.14/4)×102=78.5mm2A u =( π/4)d12=(3.14/4)×4.92=18.8mm2Z=（A0- A u）/ A0×100%=（78.5-18.8）/78.5×100%=76%答：该材料伸长率为58%、断面收缩率为76%。
2．现有原始直径为10mm圆形长、短试样各一根，经拉伸试验测得伸长率A11.3、A均为25%。
求两试样拉断后的标距长度，两试样中哪一根的塑性好？已知：d0=10mm、A11.3=A=25%，L10=10d0=10×10=100mm、L5=5 d0=5×10=50mm求L u10、L u5解：依据A=（L u- L0）/ L0×100%，推导出L u =（1+A）L0则L u10=（1+A）L10=（1+25%）×100=125mmL u5=（1+A）L5= (1+25%)×50=62.5mm短试样拉伸时应该比长试样大20%，所以长试样塑性好。
答：长、短两试样拉断后的标距长度分别为125、62.5mm，长试样塑性好。
3.一根直径2.5mm，长度3m的钢丝，承受4900N载荷后有多大的弹性变形？已知：d0=2.5mm,L0=3m=3000mm,F=4900N,E=210000Mpa求△L解：S0=（π/4）d02=（3.14/4）×2.52=4.9mm2σ=F/ S0=4900/4.9=1000Mpa,ε =σ/E=1000/210000=4.8×10-3。
工程材料复习思考题(全)
工程材料复习思考题（全）《机械工程材料》复习思考题陈永泰第一章材料的性能1材料的力学性能主要存有哪些？强度，塑性，硬度，韧性及疲劳强度。
2详述低碳钢的形变－快速反应曲线（分成几个阶段，各特征点则表示什么含义）。
弹性变形阶段，屈服阶段，塑性变形阶段，颈变小阶段。
（画图）第二章材料的结构1体心立方晶格的墨排面和YCl方向各存有那些？面心立方晶格呢？{110}，<111>；{111}，<110>2与理想的晶体相比较，实际晶体在结构上有何特征？①多晶体结构；②具备晶体缺陷。
3为何晶粒越细，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好？金属的晶粒越细，晶界的总面积越大，势能制约越多，必须协同的具备相同李昭道的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高，从而引致金属强度和硬度越高。
金属晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，同时参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，推迟了裂纹的形成和扩展，使得在断裂前发生较大的塑性变形，在强度和硬度同时增加的情况下，金属在断裂前消耗的功增大，因而其韧性也较好，因此，金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越好。
4名词解释：二者固溶体金属化合物固溶加强云气加强二者：金属或合金中，凡成分相同，结构相同，并与其它成分存有界面分离的光滑组成部分。
固溶体：合金中，其晶体结构与共同组成元素之一的晶体结构相同的固相称作固溶体。
金属化合物：合金中，其晶体结构与共同组成元素之一的晶体结构均不相同的固相称作金属化合物。
固溶强化：随溶质质量增加，固溶体的强度，硬度增加，塑性，韧性下降，这种现象称为固溶强化。
云气加强：即为结晶加强。
若合金中的第二相以细小云气的微粒均匀分布在基体上，则可以明显提升合金的强度，称作云气加强。
5固态合金中的相分为几类？它们是如何定义的？（提示：晶格类型）1固溶体：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相称为固溶体。
金属化合物：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构均不相同的固相称为金属化合物。
机械工程材料课后习题参考答案
机械工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
机械工程材料(第二版)课后习题答案
2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2---7为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。
第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。
答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。
答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。
原因是：（1）强度高：Hall-Petch公式。
晶界越多，越难滑移。
（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。
（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。
4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后再精加工。
试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。
4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。
机械工程材料习题标准答案王忠主编二版
s第一章作业1－3 现有一碳钢制支架刚性不足，采用以下三种方法中的哪种方法可有效解决此问题？为什么？①改用合金钢；②进行热处理改性强化；③改变该支架的截面与结构形状尺寸。
答：选③，改变该支架的截面与结构形状尺寸。
因为金属材料的刚度决定于基体金属的性质，当基体金属确定时，难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法使之改变。
1－4 对自行车座位弹簧进行设计和选材，应涉及到材料的哪些主要性能指标？答：强度、弹性、疲劳极限。
1－9 传统的强度设计采用许用应力[σ]= σ0.2/n,为什么不能一定保证零件的安全性？有人说：“安全系数n越大，零件工作时便越安全可靠。
”，你怎样认识这句话？答：传统的强度设计采用[σ]= σ0.2/n，都是假设材料是均匀无缺陷的，而实际上材料中存在着既存或后生的微小宏观裂纹，因此在实际的强度设计中还应考虑材料抵抗脆性断裂的力学性能指标—断裂韧度（KI），只考虑许用应力[σ]= σ0.2/n是不能保证零件的安全性的。
“n越大，零件越安全”也是不对的，因为[σ]= σ0.2/n,n增大就会使[σ]降低而牺牲材料的强度，将塑性和韧性取大一些，导致[σ]偏低而零件的尺寸与重量增加，浪费了原材料。
1－11 一般认为铝、铜合金的耐蚀性优于普通钢铁材料，试分析在潮湿性环境下铝与铜的接触面上发生腐蚀现象的原因。
答：潮湿环境下铝与铜的接触面上会发生电化学腐蚀，因为这时铝与铜的接触面因电极电位不同存在着电极电位差而发生电化学腐蚀。
第二章作业2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2-2 已知－Fe的晶格常数（a=3.6 ）要大于－Fe的晶格常数（a=2.89 ）,但为什么－Fe冷却到912℃转变为－Fe时体积反而增大？答：－Fe冷却到912℃转变为－Fe时体积增大，是因为转变之后面心立方的－Fe转变为体心立方的－Fe时致密度变小。
机械工程材料-思考与练习题答案
4. 经塑性变形后金属的强度、硬度升高，这主要是由于（ ）造成的。A
A，位错密度提高 B，晶体结构改变 C，晶粒细化 D，出现纤维组织
5. 用金属板冲压杯状零件，出现明显的“制耳”现象，这说明金属板中存在着（ ）。A
A，形变织构 B，位错密度太高 C，过多的亚晶粒 D，流线（纤维组织）
6. 已知钨的熔点为 3380℃，在 1000℃对其进行压力加工，该加工（ ）。B
提高；降低；加工硬化
5. 金属经塑性变形以后，金属的晶粒（ ），亚晶粒（ ），位错（ ）。形状改变；尺寸
变小、数目增加；密度增加
6. 金属晶体的滑移是通过（ ）运动来实现的，而不是晶体一部分相对另一部分的刚性滑动，
因此实际临界（ ）应力值很小。位错；分切
7. 纯金属结晶后进一步强化的唯一方法是依靠（ ）来实现的，降低纯金属强度的工艺方法
13. 用热轧圆钢通过锻造生产零件毛坯，应力求使流线与零件所受最大拉应力方向（ ），与切
应力或冲击力方向（ ）。一致或平行，垂直
14. 加工硬化在工业应用中的有利方面是（ ）、（ ）和（ ）；特别是对（ ）材料更
为重要。强化金属;使压力加工方法能实现;提高零件使用安全,热处理不能强化的金属
15. 铸态组织，经热加工后，（ ）、（ ）及（ ）等得到改善。气孔焊合，提高致密度；
1. 常见的金属的塑性变形方式有（ ）和（ ）两种类型。滑移；孪生
2. 铜的多晶体要比单晶体的塑性变形抗力（ ），这是由于多晶体的（ ）和（ ）阻碍
位错运动造成的。大；晶界；相邻晶粒的位向不同
3. 金属的晶粒愈细小，则金属的强度、硬度愈（ ）、塑性韧性愈（ ），这种现象称为（ ）
强化。高；好；细晶
4. 金属随塑性变形程度的增加，其强度、硬度（ ），塑性、韧性（ ），这种现象称为（ ）。
工程材料及机械制造基础复习思考题含答案(6-9章)
T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。
普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q215、Q235。
车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、35、40、45、50。
21.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。
40、45钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件。
08：含碳量为%的优质碳素结构钢。
塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身，拖拉机驾驶室等。
20：含碳量为%的优质碳素结构钢。
用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等。
20R：含碳量为%的优质碳素结构钢，容器专用钢。
20G：含碳量为%的优质碳素结构钢，锅炉专用钢。
T8：含碳量为%的碳素工具钢。
用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。
T10A：含碳量为%的高级优质碳素工具钢。
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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 金属模浇注与砂模浇注； ② 铸成薄壁件与铸成厚壁件； ③ 高温浇注与低温浇注； ④ 浇注时采用振动与不采用振动； 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？
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)：
Q235A · F
Q390E
16Mn
09MnNb 20Mn 45 65Mn
40Cr T8MnA T12 5CrMnMo
Cr12MoV 12CrMoV GCr15
1Cr18Ni9Ti 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)
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 哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ ② 哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？ ③ 哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ ④ 哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多？ ⑤ 你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？
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。
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
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
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？ 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？
T
P
S
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； F+S 消除锻造应力；细化晶粒、均匀组织、为淬火做准 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
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
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
6.根据铁碳相图，说明下列现象的原因：
① 铁碳合金是如何分类的？ ② 为什么钢铁材料能够通过热处理改变其组织和性能？
③ 含碳量Wc为1.0%的钢比含碳量Wc为0.5%的钢硬度高。 ④ 在室温下Wc为0.8%的钢其强度比Wc为1.2%的钢高。
⑤ 莱氏体的塑性比珠光体的塑性差。
⑥ 在 1100℃，Wc为0.4%的钢能进行锻造，Wc为4.0%的白
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
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。
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/ ℃
1200
E 1148℃
700 750 840
1000 G
F+A 800
F 600 Q
400
200 F+Fe3CⅢ
Fe
A 912℃
P
S
A+Fe3CⅡ 727℃
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。
FP
+
P
P+Fe3CⅡ
1.0
2.0
wc(%)
加热后： F+P F+A
A
水冷后： F+P F+M+Ar M+Ar 硬度由低到高：
700 ℃ ＜ 750℃ ＜ 840℃
45钢：Ac1≈724℃，Ac3≈780℃
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。