《钢的热处理》习题与思考题

《钢的热处理》习题与思考题参考答案（一）填空题1．板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与韧性。

2．淬火钢低温回火后的组织是 M回（+碳化物+Ar），其目的是使钢具有高的强度和硬度；中温回火后的组织是 T回，一般用于高σe 的结构件；高温回火后的组织是S回，用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。

3．马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体两种。

4．珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体。

5．钢的淬透性越高，则临界冷却却速度越低；其C曲线的位置越右移。

6．钢球化退火的主要目的是降低硬度，改善切削性能和为淬火做组织准备；它主要适用于过共析（高碳钢）钢。

7．淬火钢进行回火的目的是消除内应力，稳定尺寸；改善塑性与韧性；使强度、硬度与塑性和韧性合理配合。

8．T8钢低温回火温度一般不超过 250℃，回火组织为 M回+碳化物+Ar ，其硬度大致不低于 58HRC 。

（二）判断题1．随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减小，板条状马氏增多。

（×）2．马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体。

当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。

（×）3．高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。

（×）4．低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺。

（√）5．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧。

（×）6．经加工硬化了的金属材料，为了基本恢复材料的原有性能，常进行再结晶退火处理。

（√）（三）选择题1．钢经调质处理后所获得的组织的是 B 。

A．淬火马氏体 B．回火索氏体 C．回火屈氏体 D．索氏体2．若钢中加入合金元素能使C曲线右移，则将使淬透性 A 。

A．提高 B．降低 C．不改变 D．对小试样提高，对大试样则降代3．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度是 A 。

A．Accm+（30~50）℃ B．Accm-（30~50）℃ C．Ac1+（30~50）℃ D．Ac1-（30~50）℃4．钢丝在冷拉过程中必须经 B 退火。

A．扩散退火 B．去应力退火 C．再结晶退火 D．重结晶退火5．工件焊接后应进行 B 。

A．重结晶退火 B．去应力退火 C．再结晶退火 D．扩散退火6．某钢的淬透性为J，其含义是 C 。

A．15钢的硬度为40HRC B．40钢的硬度为15HRCC．该钢离试样末端15mm处硬度为40HRC D．该钢离试样末端40mm处硬度为15HRC（四）指出下列钢件的热处理工艺，说明获得的组织和大致的硬度：① 45钢的小轴（要求综合机械性能好）；答：调质处理（淬火+高温回火）；回火索氏体；25~35HRC。

② 60钢簧；答：淬火+中温回火；回火托氏体；35~45HRC。

③ T12钢锉刀。

答：淬火+低温回火；回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体；58~62HRC。

（五）车床主轴要求轴颈部位的硬度为50~52HRC，其余地方为25~30HRC，其加工路线为：锻造→正火→机械加工→调质→轴颈表面淬火→低温回火→磨加工。

请指出：①从20、45、60、T10钢中，选择制造主轴的钢材：②正火、调质、表面淬火、低温回火的目的；③轴颈表面处的组织和其余地方的组织。

答： 45钢；②正火改善切削性能；调质获得较好的综合机械性能；表面淬火使表面获得马氏体，提高表面的耐磨性能；低温回火消除残余应力，稳定尺寸，改善塑性与韧性。

③轴颈表面处的组织为回火马氏体；其余地方的组织为回火索氏体。

（六）现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好韧性，应采用如下哪种材料及工艺，为什么？① T10钢经淬火+低温回火； 45钢经调质地处理；③用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火。

答：T10钢经淬火+低温回火的组织为回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体，硬度为58~62HRC，表面具有高的硬度、耐磨性，但心部韧性差，因此，①不合适。

45钢经调质处理后的组织为回火索氏体，硬度为25~35HRC，综合机械性能较好，但表面不耐磨，因此，②不合适。

用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火后，表面组织为回火马氏体+合金碳化+少量残余奥氏体，硬度为60~67HRC，表面具有高的硬度、耐磨性，且心部组织为回火马氏体+少量铁素体，硬度为50~55HRC，具有较高的强度和一定的韧性，因此，③合适。

第一次测练试题参考答案《材料的性能》一、填空题1．机械设计时常用和两种强度指标。

2．设计刚度好的零件，应根据弹性模量指标来选择材料。

3．屈强比是与之比。

4．材料主要的工艺性能有铸造性能、可锻性、焊接性和热处理性能（或切削性能）。

二、判断题1．材料硬度越低，其切削加工性能就越好。

（×）2．材料的E值越大，其塑性越差。

（×）3．材料的抗拉强度与布氏硬度之间，近似地成一直线关系。

（√）4．各种硬值之间可以互换。

（×）三、选择题1．低碳钢拉伸应力一应变图中，曲线上对应的最大应用值称为 C 。

A、弹性极限B、屈服强度C、抗拉强度D、断裂强度2．材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的 B 。

A、弹性极限B、屈服强度C、抗拉强度D、条件屈服强度3．测量淬火钢及某些表面硬化件的硬度时，一般应用 C 。

A、HRAB、HRBC、HRCD、HB4．有利于切削加工性能的材料硬度范围为 C 。

A、<160HBB、>230HBC、（150~250）HBD、（60~70）HRC四、问答题2．常用的测量硬度方法有几种？其应用范围如何？答：1）布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度；2）布氏硬度主要用于软材料的测量，如退火钢、调质钢和有色金属等；洛氏硬度主要用于中、硬材料的测量，如淬火钢、调质钢和表面硬层等；维氏硬度主要用于显微组织中第二相的测量。

《材料的结构》一、填空题1．晶体与非晶体的最根本区别是原子在三维空间的排列规律性不同，前者有序，后者无序。

2．金属晶体中常见的点缺陷是空位、间隙原子和置换原子，线缺陷是位错，面缺陷是晶界。

3．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是〈111〉，而面心立方晶格是〈110〉。

4．晶体在不同晶向上的性能是不同，这就是单晶体的各向异性现象。

一般结构用金属为多晶体，在各个方向上性能近似相同，这就是实际金属的伪各相同性现象。

5．同素异构转变是指当外部的温度和压强改变时，金属由一种晶体结构向另一种晶体结构转变的现象。

二、判断题1．因单晶体具有各向异性，所以实际金属的晶体在各个方向上的性能是不相同的。

（×）2．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。

（√）3．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。

（√）4．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。

（×）5．实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。

（×）三、选择题1．晶体中的位错属于 D 。

A、体缺陷B、点缺陷C、面缺陷D、线缺陷1．多晶体具有 A C 。

A、各向同性B、各向异性C、伪各向同性D、伪各向异性3．金属原子的结合方式是 C 。

A、离子键B、共价键C、金属键D、分子键4．固态金属的结构特征是 B 。

A、短程有序排列B、长程有序排列C、完全无序排列D、部分有序排列5．室温下，金属的晶粒越细小，则 D 。

A、强度高、塑性低B、强度低、塑性低C、强度低、塑性高D、强度高、塑性高四、问答题实际金属晶体中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的机械性能的影响有什么？答：1）点缺陷、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界）；2）随着点缺陷密度的增加，材料的强度和硬度提高（固溶强化），而塑性与韧性下降；随着位错密度的增加，材料的强度和硬度提高（位错强化或加工强化），而塑性与韧性下降；晶粒越细小，晶界面积越多，材料的强度和硬度越高（细晶强化），同时塑性与韧性越好。

《纯金属的凝固》一、填空题1．在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为结晶，而把金属从一种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为同素异构转变（或多晶型转变）。

2．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是增加非自发形核（或非均匀形核）。

3．液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是增加过冷度和变质处理（或孕育处理）。

4．过冷度是理论结晶温度与实际结晶温度之差。

一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越细。

二、判断题1．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

（×）2．金属结晶时，冷却速度愈大，则其结晶后的晶粒愈细。

（√）3．在其它条件相同时，金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细。

（√）4．在其它条件相同时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。

（√）5．在实际生产条件下，金属凝固时的过冷度都很小（<30℃），其主要原因是由于非均匀形核的结果。

（√）三、选择题1．液态金属结晶时， C 越大，结晶后金属的晶粒越细小。

A、形核率NB、长大率GC、比值N/GD、比值G/N2．纯金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度将 B 。

A、越高B、越低C、越接近理论结晶温度D、没有变化四、问答题晶粒大小对金属性能有何影响？金属在结晶过程中如何细化晶粒？答：1）晶粒越细小，材料的强度和硬度越高（细晶强化），同时塑性与韧性越好。

2）增加过冷度，提高均匀形核率；变质处理增加非自发形核率；增加振动与搅拌，破碎晶粒。

《合金的相结构》一、填空题1．Cr、V在γ-Fe中将形成置换固溶体，C、N在γ-Fe中则形成间隙固溶体。

2．合金的相结构有固溶体和金属间化合物两种，前者有较高的塑性和韧性性能，适合于做合金基体相；后者有较高的硬度性能，适合做强化相。

3．组织的定义是在显微镜下，合金中各相的形状、大小和分布所构成的综合体。

二、判断题1．置换固溶体可能形成无限固溶体，间隙固溶体只可能是有限固溶体。

（√）2．合金中的固溶体一般说塑性较好，而金属化合物的硬度较高。

（√）3．合金中凡成分相同、晶体结构相同，并有界面与其他部分分开的均匀组成部分叫做相。

（×）三、选择题1．渗碳体属于 B 。

A、间隙固溶体B、间隙化合物C、间隙相D、正常化合物2．固溶体的晶体结构是 A 。

A、溶剂的晶型 B、溶质的晶型 C、复杂晶型 D、其他晶型3．金属化合物的特点是 C 。

A、高塑性B、高韧性C、高硬度D、高强度四、问答题1．试述固溶强化、位错强化、细晶强化和弥散强化的强化原理，并说明它们的主要区别。

答：1）固溶强化是随着溶质浓度的增加，晶格畸变增大，阻碍位错运动的能力增加，因此，材料的强度和硬度提高；位错强化是随着位错密度的增加，由于位错之间的交互作用增强，导致位错缠结和钉轧，对滑移的阻力增加，使塑性变形抗力显著升高，因此，材料的强度和硬度提高；细晶强化是晶粒越细小，晶界面积越多，阻碍位错运动的能力超强，因此，材料的强度和硬度越高；弥散强化属于第二相强化，原理是位错经过（绕过或切过）第二相时，受到较大的阻力作用，因此，材料的强度和硬度提高。