工程材料及其热处理复习资料
工程材料及热处理pdf
工程材料及热处理一、引言工程材料是现代工业和科技领域中不可或缺的一部分，广泛应用于建筑、机械、电子、航空航天、交通运输等领域。
热处理是工程材料加工过程中的重要环节，通过改变材料的内部结构，提高其力学性能、物理性能和化学性能。
本文将详细介绍工程材料的分类、性能与特点、热处理原理、常见热处理工艺、材料选用原则、材料检测与评估、热处理设备与工艺优化以及工程材料应用领域。
二、工程材料分类工程材料可分为金属材料和非金属材料两大类。
金属材料包括钢铁材料、有色金属材料和合金等；非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。
这些材料在性能上各有特点，适用于不同的工程领域。
三、材料性能与特点1.金属材料：具有较高的强度、塑性和韧性，具有良好的导电性和导热性。
不同的金属材料在耐磨性、耐腐蚀性等方面也表现出不同的特点。
2.非金属材料：具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，且具有良好的绝缘性能。
非金属材料在加工过程中具有较好的可塑性和可加工性。
四、热处理原理热处理是通过加热、保温和冷却等工艺手段，改变材料的内部结构，从而提高其力学性能和物理性能。
热处理过程中，材料的内部原子或离子重新排列，形成新的晶体结构，从而改变材料的性质。
五、常见热处理工艺1.退火：将材料加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除材料的内应力，改善其组织和性能。
2.淬火：将材料加热到一定温度后迅速冷却，使材料表面硬化而内部保持韧性。
淬火可以提高材料的硬度和耐磨性。
3.回火：将淬火后的材料加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
回火可以消除材料的内应力，改善其组织和性能。
4.表面处理：通过化学或电化学方法对材料表面进行处理，提高其耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性等性能。
六、材料选用原则1.根据工程要求选择合适的材料类型和牌号；2.考虑材料的性能参数，如强度、硬度、韧性等；3.考虑材料的耐腐蚀性、耐磨性等特殊要求；4.考虑材料的加工工艺和经济性等因素。
工程材料及热加工工艺
材料及热加工复习资料2工程材料及热加工工艺绪论一.课程的任务及内容工艺方法工程材料———加工工艺———产品件装配试车工艺过程基本知识热加工冷加工成分.组织.性能铸.锻.焊.热（切削加工）关系.应用性质：机械类各专业必修的一门综合的技术基础课。
任务：使学生获得有关金属学.钢的热处理.常用的金属材料及加工的基础知识，培养学生合理选材.确定热处理方法及安排工件加工工艺路线的初步能力。
先修课：物理.化学.机械制图.金工实习等，与材料力学. 机械设计等关系密切。
作用：打基础为后续课为专业课为工作实践二．材料及发展趋势钢：碳钢. 合金钢. 铸钢….黑色金属金属材料铁： HT. QT. 合金铸铁… Cu及Cu合金有色金属 AI及AI合金工程材料其它：轴承…普通无机非金属材料陶瓷材料例特种非金属热塑性材工程塑料料工程塑料通用塑料热固性有机高特种塑料分子材料橡胶金属材料 + 非金属材料 = 复合材料结构材料机性. 物性. 化性工程材料（应用）功能材料特异物化性能. 超导.激光材料……三.金属材料的应用.特点.陶瓷. 高分子材料发展速度很快，但还不能全面代替传统的金属材料。
金属材料各行各业应用广泛。
原因：金属材料可满足各种各样的性能。
具体： 1. 一般均具有优良的机械性能；2. 具有优良的物理性能；3. 具有优良的工艺性能；热处理较大范围改变金属材料的性能。
四.影响金属材料性能的因素1. 化学成分决定组织. 性能2. 处理工艺内部组织变化性能与微观组织有关。
第一章金属材料的力学性能物理性能导电.热.磁.密度.熔点化学性能耐蚀.热.酸.抗氧化使用性能其它性能耐磨性.承受磨损耐久程度.综合性机械性能外力作用下表现的性能，变形.失效性能（力学性能）铸造性能流动性.收缩性.吸气性…工艺性能塑性成形性可锻性.冲压性（加工性能）焊接性热处理工艺性切削加工性根据使用性选择材料用途选材.选工艺性能是基础根据加工性选择加工方法机械性能（力学性能）是设计零件选材的依据，控制材料质量的重要参考。
工程材料及金属热处理知识
工程材料及金属热处理知识工程材料是指用于机械、建筑、电气等领域的材料。
它们通常需要具有高强度、耐腐蚀、耐磨损等特性。
工程材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料是最常见的工程材料，包括铁、钢、铜、铝、镁等金属以及它们的合金。
金属材料具有良好的导电性、导热性、高强度和塑性。
常见的金属材料处理方法有退火、淬火、回火、冷作等。
其中，淬火是加热金属到一定温度后迅速冷却，目的是增加材料的硬度和强度；回火则是通过再次加热金属来减轻淬火后的内应力，使得金属具有更好的韧性。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等。
它们通常具有较低的密度、化学稳定性、耐腐蚀和绝缘性。
热处理方法主要包括退火、烧结和化学处理。
复合材料是将不同材料组合在一起形成的新材料，如碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料等。
这种材料结合了各种材料的优点，因此在许多领域都有广泛的应用。
金属的热处理是一种改变金属结构和性质的方法。
经过热处理，金属可以获得更高的硬度、强度和耐蚀性。
以下是一些金属热处理方法的描述：退火：将金属加热到适当温度，保持一段时间后缓慢冷却。
该方法可使金属软化、去除内部应力，并提高延展性和冲击性能。
淬火：将金属加热到一定温度，然后迅速冷却。
这会使金属的组织产生变化，从而提高硬度和强度。
回火：通过在较低的温度下将金属加热一段时间，以达到减轻淬火后产生的内部应力的目的。
正火：将金属加热到适当的温度，然后在空气中自然冷却。
这样的过程可以增加材料的硬度和强度。
淬化：使用醇类或水溶液使淬火后的金属变脆，然后在热水中浸泡一段时间来恢复其硬度和强度。
热处理对于工程材料的重要性不言而喻。
能够正确选择和使用热处理方法将有助于确保材料能够耐用、稳定地运行，并具有所需的物理和化学性质。
工程材料与热处理试题及答案
工程材料与热处理试题及答案工程材料与热处理复习题及答案一·选择题1.金属的化学性能主要指耐腐蚀性和抗氧化性。
2.材料的物理性能除了密度外，还包括熔点，导热性，导电性，磁性和热膨胀性。
3.工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力，它包括切削加工性能，热加工性能和热处理工艺性能。
4.常见的金属晶体结构有体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。
5.金属结晶时冷却速度越快，则过冷度约大，结晶后晶粒越小，6.钢的热处理是将刚在固态下采用适当的方法进行加热，保温和冷却，已获得所需要的组织结构与性能的工艺。
7.根据回火加热温度不同，可将其分为低温回火，中温回火和高温回火三种。
8.调质是指淬火后高温回火的复合热处理工艺。
9.钢的化学热处理的过程包括分解，吸收，扩散三个过程。
10.08F钢属于低碳钢，其含碳量0.2% ；40钢属于中碳钢，其含碳量0.45%；T8钢属于碳素工具钢，其含碳量0.8% 。
11.根据石墨的形态不同，灰口铸铁可分为灰铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁和蠕墨铸铁。
12.影响石墨化过程的主要因素有化学成分和冷却速度。
13.常用的高分子材料有塑料，橡胶，胶黏剂和纤维素。
二．选择题1.下列力学性能指标的判据中不能用拉伸试验测得的是（B ）。
A.δsB.HBSC.σDψ2.下列退火中不适用于过共析钢的是（ A ）。
A.完全退火B.球化退火C.去应力退火3.钢淬火的主要目的是为了获得（ C ）。
A.球状体组织B.贝氏体组织C.马氏体组织4.为了提高钢的综合机械性能，应进行（B）。
A. 正火B.调质C.退火D.淬火+中温回火5.v5F牌号（C ）属于优质碳素结构钢。
A.ZG450B.T12C.35D.Gr126选择制造下列零件的材料，冷冲压条件（A）；齿轮（C）；小弹簧（B）。
A.08FB.70C.457.汽车板弹簧选用（B ）。
A.45B.60si2MnC.2Cr13D.16Mn8.汽车拖拉机的齿轮要求表面耐磨性，中心有良好的韧性，应选用（C ）A.20钢渗碳淬火后低温回火B.40Cr淬火后高温回火C.20CrMnTi渗碳淬火后低温回火9.常见的齿轮材料20CrMnTi的最终热处理工艺应该是（ D ）。
《工程材料及热处理》复习经典归纳
《工程材料及热处理》复习经典归纳池茶永2011.01.02★基础部分（填空、选择及简答）1、原子（离子、分子或原子团）在三维空间作有规则的周期性重复排列的物质叫晶体；在图示1的晶胞中，a、b、c称晶格常数。
（图示1）（图示2）2、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。
3、常见的金属晶体结构有_体心立方晶格(BCC)、面心立方晶格(FCC)和密排六方晶格(HCP)_三种。
4、下列晶面和晶向指数的表示方法正确的是（ B ）A、﹙h k l﹚﹙µ v w﹚B、﹙h k l﹚[µ v w]C、﹙h, k, l﹚[µ, v, w]D、﹙-h k l﹚[-µ v w](提示：晶面和晶向指数分别用圆括号和方括号表示，数值间不用标点断开，负号写在数值上方)5、实际金属中存在有点缺陷、线缺陷和面缺陷三类晶体缺陷。
位错和晶界分别属于（ C ）A、点缺陷，面缺陷B、面缺陷，线缺陷C、线缺陷，面缺陷D、点缺陷，线缺陷6、金属结晶的条件是其温度低于理论结晶温度，造成液体与晶体间的自由能差，即具有一定的结晶驱动力才行。
那么由此产生的过冷度指的是理论结晶温度与实际结晶温度之差。
7、下图为金属结晶过程和奥氏体形成过程的示意图，填写下面的空白处。
（1）金属结晶过程：晶核的形成→晶核的成长→晶体互相接触并向液体伸展→结晶完毕（2）奥氏体形成过程：晶核的形成→晶核的长大→残余渗碳体的溶解→奥氏体成分的均匀化8、观察图示2在显微镜下的组织为珠光体。
9、细化铸态金属晶粒主要采用增大金属的过冷度、变质处理的方法。
10、合金中的相结构分为固溶体和金属间化合物两类；前者有可分为置换固溶体、间隙固溶体。
11、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。
12、铁碳合金中基本相是那些？其机械性能及结构如何？答：（1）基本相有：铁素体、奥氏体、渗碳体、石墨。
工程材料及热处理复习资料
一．名词解释题间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。
再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。
淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。
枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。
时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。
同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。
临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。
热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。
二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。
共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。
比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。
置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。
变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。
晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。
固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。
形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。
残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。
调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。
淬硬性：钢淬火时的硬化能力。
过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。
本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。
C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。
CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。
马氏体：含碳过饱和的α固溶体。
热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。
热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。
回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。
可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。
过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。
工程材料与热处理试卷
08机电一体化《程材料与热处理》复习题一、填空1、根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为固体渗碳、__液体渗氮__和__气体渗氮_三种。
2、金属的力学性能主要有__强度__、_硬度_、塑性等。
3、理论结晶温度与实际结晶温度之差称为_过冷度_.冷却速度越_快_,过冷度也越大.4、铁碳合金室温的基本组织有_铁素体___、__奥氏体__、渗碳体、珠光体和莱氏体等。
5、实际金属晶体的缺陷有点缺陷、__线缺陷__、_面缺陷_。
6、常见碳素钢按含碳量分为高碳钢、_中碳钢__、_低碳钢_。
7、在机械零件中,要求表面具有耐磨性和__硬度__，而心部要求足够塑性和__强度_时，应进行表面热处理.8、热处理工艺过程都由 _加热__、保温、_冷却_ 三个阶段组成。
9、工厂里淬火常用的淬火介质有_水_、__油_和盐水溶液等。
10、常用的整体热处理有退火、 _正火_、__淬火_ 回火等。
11、根据构成合金元素之间相互作用不同，合金组织可分为___纯金属___、___固溶体、混合物三种类型.12、铸铁按碳存在形式分_灰铸铁_ _蠕墨铸铁_可锻铸铁、球墨铸铁等。
13、从金属学观点来说,凡在再结晶温度以下进行的加工，称为_冷轧_;而在再结晶温度以上进行的加工，称为_热轧_.14、常用的淬火缺陷有_氧化___与脱碳、过热与_过烧__、畸变与开裂和硬度不足与软点等.15、常见的金属晶体结构有体心立方晶格、_面心立方晶格___和__密排六方晶格__三种。
16、工业上广泛应用的铜合金按化学成分的不同分__黄铜_、__青铜__ 、白铜。
17、合金常见的相图有_匀晶、__共晶__、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。
18、调质是__淬火__和_高温回火_的热处理.19、铁碳合金相图是表示在___及其缓慢冷却__的条件下,不同成分的铁碳合金的_组织状态_,随温度变化的图形。
20、金属材料的性能包括物理性能、化学性能、__工艺__性能和___经济__性能。
工程材料及热处理(完整版)
工程材料及热处理一、名词解释（20分）8个名词解释1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。
2.固溶体：溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。
3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。
4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。
5.共晶转变：从一个液相中同时结晶出两种不同的固相6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。
7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。
铁素体：碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。
奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或F表示。
8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打，钢材就会沿晶界开裂。
这种现象称为钢的热脆。
冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零件冲击韧性很低，脆性很大，这种现象称为冷脆。
氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时，剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆。
9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。
10.马氏体：马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。
含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1.0%，针片状马氏体；含碳量介于0.2%-1.0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。
11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。
12.正火：将钢加热到3c A或ccmA以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。
工程材料以及热处理复习资料(doc 9页)
工程材料以及热处理复习资料(doc 9页)一．名词解释题间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。
再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。
淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。
枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。
时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。
同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。
临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。
热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。
二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。
共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。
比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。
置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。
变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。
晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。
固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。
形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。
残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。
调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。
淬硬性：钢淬火时的硬化能力。
过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。
本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。
C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。
CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。
马氏体：含碳过饱和的α固溶体。
热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。
热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。
回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。
可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。
工程材料与热处理复习题及答案
晶体与非晶体的本质区别是什么？定义：【晶体】具有规则几何形状的固体【非晶体】指组成它的原子或离子不是作有规律排列的固态物质区别：具有一定的熔点是一切晶体的宏观特性，也是晶体和非晶体的主要区别。
特点：晶体点阵是晶体粒子所在位置的点在空间的排列。
相应地在外形上表现为一定形状的几何多面体，这是它的宏观特性晶体的另一基本特点是有一定的熔点，不同的晶体有它不相同的熔点。
且在熔解过程中温度保持不变。
非晶体没有固定的熔点，随着温度升高，物质首先变软，然后由稠逐渐变稀，成为流体。
＊课外习题：一判断题1．碳素工具钢都是优质或高级优质钢。
( x )2．做普通小弹簧应用15钢。
( x )3．T12A和CrW5都属高碳钢，它们的耐磨性、红硬性也基本相同( x )4．除Fe和C外还含有其他元素的钢就是合金钢。
( x )5．Crl2Mo钢是不锈钢。
( x )6．不锈钢中的含碳量越高，其耐腐蚀性越好。
( x )8．Q295是低合金结构钢。
( x )9．1Crl8Ni9Ti是高合金工具钢。
( x )10．受力小、形状简单的模具，常用碳素工具钢制造。
( V )12．60Si2Mn的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。
． ( x )13．预先热处理的目的，是为了消除或改善前工序引起的缺陷。
( V )14．大型铸件在扩散退火后不再进行一次正火或完全退火。
( x )15．去应力退火，一般可在Ac1点以上温度加热，保温4—6h后，缓冷至200—300℃再出炉 (x)。
16．含碳量高于0.8％的钢，一般不能采用正火工艺。
( V )17．钢在加热时，往往在600℃以上才开始发生氧化现象。
( x )18．钢中的杂质元素中，硫使钢产生热脆性，磷使钢产生冷脆性，因而硫、磷是有害元素。
( V )19．退火与回火都可以消除钢中的应力，所以在生产中可以通用。
( x )20．淬火过程中常用的冷却介质是水、油、盐和碱水溶液。
( x )21．碳素工具钢的含碳量都在0．7％以上，而且都是优质钢。
工程材料及热处理复习要点
工程材料及热处理复习要点一、材料的力学性能1. 强度、塑性、冲击韧性的定义，常用衡量指标、符号及其含义；2. 布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC的表示方法及应用；3. 当对零件热处理后的力学性能有要求时，在零件设计图纸上常常标出其硬度指标。
二、纯金属的晶体结构与结晶1.纯金属的三种典型晶格类型。
具有面心立方晶格的金属塑性最好。
2.晶体缺陷的三种类型及其对金属力学性能的影响。
（位错强化、细晶强化）3.纯金属结晶的必要条件和基本规律4.晶粒度的概念、晶粒大小对金属材料常温下力学性能的影响；5.铸造生产中（金属结晶时）常获得细小晶粒的方法。
三、合金的结构与结晶1.合金的两种相结构——固溶体和金属化合物的结构和性能特点。
（固溶强化）2. 合金与纯金属结晶相比的不同点：（1）纯金属的结晶是在恒温下进行的，只有一个相变点（临界点）；合金的结晶是大多是在一个温度范围内进行的，结晶开始和终止温度不同，有两个相变点。
（2）液态合金结晶时，在局部范围内有成分的波动。
3.具有单相固溶体的合金塑性好，变形抗力小，具有良好的锻造性能。
→钢可加热到单相A区进行锻造成形。
共晶或接近共晶成分的合金熔点低，流动性好，铸造性能好。
→铸铁具有共晶反应，适于铸造成形。
四、铁碳合金1. F、A、Fe3C、P、Ld的定义、结构及性能特点2. 关于F—Fe3C相图（1）默画并填写各区的组织，A1、A3、Acm线的位置及含义（2）共晶反应、共析反应的反应式及其产物（3）亚共析（如45、60钢）、过共析钢（如T10、T12钢）的平衡结晶过程分析，发生了哪些转变，画出室温组织示意图。
（4）计算室温组织组成物的相对百分含量。
3. 含碳量对碳钢平衡组织和力学性能的影响。
（做到活学活用，如55页习题7、8、9）五、金属塑性变形1.加工硬化的定义、产生原因及利弊，如何消除。
2.理论上，热加工和冷加工如何区别。
注意：热塑性变形加工不产生加工硬化现象，但仍会使金属的组织和性能发生显著变化。
工程材料与热处理复习题1
判断题。
1、金属的熔点及凝固点是同一温度。
（对）2、金属材料的力学性能，是由其内部组织结构决定的。
（对）3、液态金属的结晶是在恒定温度下进行的，所以金属具有固定的熔点。
（错）4、钢中的锰、硅、磷、硫等杂质元素含量一般低于生铁。
（对）5、导热性差金属，加热和冷却时产生内外温度差，导致内外不同的膨胀或收缩，使金属变形或开裂。
（对）6、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体的中心。
（√）7、所有金属材料的晶格类型都是相同的。
（错）8、金属发生同素异构转变时，要吸收或放出热量，转变是在恒温下进行的。
（对）9、非晶体具有各向异性的特点。
（错）10、弹性变形能随载荷的去除而消失。
（×）11、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒也越粗。
（×）12、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。
（√）13、拉伸试验可以测定金属材料的弹性、强度和塑性等多项指标。
所以拉伸试验是机械性能试验的重要方法。
（×）14、金属材料的力学性能，是由其内部组织结构决定的。
（√）15、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。
×16、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。
（×）17、金属发生同素异构转变时，要吸收或放出热量，转变是在恒温下进行的。
√18、钢的铸造性比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
（×）19、材料的伸长率、断面收缩率数值越大，表明塑性越好。
（√）填空题。
1．奥氏体是碳原子溶于γ_-Fe_中形成的间隙固溶体；铁素体是碳原子溶于___α-Fe_中形成的间隙固溶体。
2、钢的调质处理即___淬火__加___高温回火_。
3．钢的热处理的冷却方式由__缓冷________和___快冷_______。
4、根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为固体渗碳、_液体渗碳_和_气体渗碳_三种。
5、化学热处理常用的方法有__渗氮__‘渗碳_、___碳氮共渗_等。
6、理论结晶温度与实际结晶温度之差称为_过冷度__。
工程材料及热处理答案.doc
工程材料及热处理练习题—、简答题8.写出Fe-Fe:i C状态图上共品和共析反应式。
答案.L-*A+FesC (共晶)A->F+Fe3C (共析)9.选用工程材料的一般原则是什么？答案.①使用性能足够的原则②工艺性能&好的原则③经济性合理的原则④结构、材料、成形工敢相适应的原则。
10.金属结品的一般过程归纳为几个阶段？答案.一种是&发形核；另一种是非&发形核11.简述普通热处理的基本过程。
答案.退火、正火、淬火、回火12.何谓加工硬化？加工硬化：金属经过冷态下的塑性变形后其性能发生很大的变化，最明显的特点是强度随变形程度的增加而大为提髙，其槊性却随之冇较人的降低。
15.试述金属结品吋品粒度的控制方法。
①增加过冷度②变质处量③热处理16.什么是同索异构转变？并举例说明。
同素异构转变：就是原子重新排列的过程，它也遵循生核勾忪大的基本规律。
17.铁碳合金中基本相足哪些？其机械性能如何？基本相：铁素体、奥氏体、渗碳体；机械性能：铁素体溶碳能力差，奥氏体溶液碳能力较强，渗碳体溶碳能力最强；18.简述化学热处理的基本过程。
过程：活性原了•的产生、活性原了•的吸收、活性原子的扩散二、问答题3.试比较金属材料、陶瓷材料、髙分子材料和复合材料在结合键上的差别及其主要性能特点。
T答案:4.用冷却曲线表示45钢的平衡结晶过程；写出该过程中相及组织转变反应式；图P48LL+A-* AA+F-* P+F5.工厂生产一批小齿轮，耍求齿面硬度大于HKC55，心部冇&好的塑性和韧性，现冇以下材料：65Mn、45钢、16Mn、9SiCr、己知:试回答以下问题：(1)•选择一种合适的材料，并说明理由；45,采用表而淬火，45钢屈于，调质钢，渗碳+淬火+低温W火，具有高强度和足够的韧性.(2)•编制其•工艺流程；下料毛坯成形预备热处理粗加终热处理一精加工一装配(3)•制订其热处理工艺(用工艺曲线表示，要求标出加热温度、冷却介质)；(4)-说明各热处理工序的主要目的，并指岀最终热处理记齿轮表凼和心部的组织。
工程材料与热加工考试复习题
工程材料与热加工考试复习题5、普通精度的GCrl5 滚动轴承套圈，硬度60-65HRC。
(1) 压力加工成形后、切削加工之前应进行什么豫备热处理？其作用是什么？(2) 该零件应采用何种最终热处理？有何作用？P162(1) 球化退火降低硬度，球化Fe3C,以利于切削，并为淬火作好组织准备。
(2) 淬火+低温退火淬火：获得高硬度M低温退火：去除脆性、应力，稳定组织。
6、用W18Cr4V W6Mo5Cr4V2Al 钢创造饨刀，其加工工艺路线为：下料一锻造毛坯一热处理①一机械加工一去应力退火一热处理②、③一磨削。
请指出其工艺过程路线中热处理方法、目的及组织。
热处理①为球化退火：消除锻造应力；降低硬度，利于切削加工；为淬火作组织准备。
组织：S+粒状碳化物热处理②为淬火：获得虬组织：M+未溶细粒状碳化物+大量残存A热处理③为高温回火(多次) ：消除淬火内应力，降低淬火钢脆性；减少残存A 含量；具有二次硬化作用，提高热硬性。
最终组织：回火M+粒状合金碳化物+少量残存A7、机床床头箱传动齿轮，45 钢，模锻制坯。
要求齿部表面硬度52〜56HRC,齿轮心部应具有良好的综合机械性能。
其工艺路线为：下料一锻造一热处理①一机械粗加工一热处理②一机械精加工一齿部表面热处理③+低温回火一精磨。
指出热处理①、②、③的名称及作用热处理① ：正火。
消除锻造应力；调整锻后的硬度，改善切削加工性能；细化晶粒，为淬火作好组织准备。
组织：S热处理② ：调质(或者淬火加高温回火)。
获得良好的综合机械性能。
组织：回火s 热处理③ ：齿部表面淬火。
获得M。
11、用20CrMnTi 钢创造汽车齿轮，要求齿面硬度为58〜62HRC,心部硬度为35〜40HRC。
其工艺路线为：下料一锻造一热处理①一机械加工一热处理②、③、④一喷丸一磨削(1) 指出热处理①、②、③、④的名称及作用(2) 齿轮表层和心部的最终组织是什么？P263用20CrMnTi 钢创造汽车变速箱齿轮，齿轮要求强韧性好，齿面硬度要求62〜64HRC,心部硬度为35〜40HRC。
工程材料及热处理复习资料.
工程材料及热处理1什么是工程材料？按其组成主要分为哪些类型?工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。
按其组成分为：金属材料包括钢铁、有色金属及其合金；高分子材料包括塑料、橡胶等；无机非金属材料主要是陶瓷材料、水泥、玻璃、耐火材料；复合材料是由基体材料（树脂、金属、陶瓷）和增强剂（颗粒、纤维、晶须）复合而成的。
2工程材料的性能主要包含哪些内容？工程材料的性能分为使用性能和工艺性能。
使用性能是指在服役条件下能保证安全可靠工作所必备的性能，其中包括材料的力学性能、物理性能、化学性能等。
工艺性能是指材料的可加工性，其中包括锻造性能、铸造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性等。
3主要有哪些常用的力学性能指标？常用的力学性能指标主要有强度、塑性和硬度指标。
强度指标主要是指屈服强度和抗拉强度；塑性指标包括延伸率和断面收缩率；硬度指标主要有布氏硬度和洛氏硬度。
4简述金属三种典型晶体结构的特点？最常见的金属晶体结构有3种类型：体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构: （1）体心立方晶格：在立方体的8个顶角上和立方体中心各有1个原子。
（2）面心立方晶格：在立方体的8个顶角上和6个面的中心各有1个原子。
（3）密排六方晶格：它在六棱柱的上下六角形面的顶角上和面的中心各有1个原子，在六棱柱体中间还有3个原子。
5举例说明晶体的同素异构现象？某些金属，例如铁、锰、钛、锡、钴等，凝固后在不同的温度下有着不同的晶格形式，这种金属在固态下由于温度的改变而发生晶格改变的现象称为同素异构转变。
这一转变与液态金属的结晶过程相似，也包括晶核的形成和晶粒的长大，故又称二次结晶或重结晶。
举例：铁在1538～1394℃时为体心立方晶格，叫做δ铁；在1394～912℃时，为面心立方晶格，叫做γ铁。
在912℃以下，为体心立方晶格，叫做α铁。
6实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？晶体缺陷对性能有何影响？在实际金属中存在的缺陷有点缺陷（空位和间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）3种类型。
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1.某过共析钢工件因终锻温度过高,其组织中出现了网状渗碳体,对工件的机性有何影响?采用何种工艺可将之削除.
答：某过共析钢工件因终锻温度过高,其组织中出现了网状渗碳体,将使工件的强度下降，力学性能变坏。
可以采用正火的热处理方法来消除。
2.某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织和性能会发生什么变化,因该工件切削加工困难,应采用什么热处理工艺来改善之.
答：某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织中出现了网状渗碳体,将使工件的强度下降，力学性能变坏。
可以采用正火的热处理方法来消除。
3.试说明淬火钢中出现残余奥氏体的原因是什么,对其性能有何影响,采用什么工艺能将之消除.
答：淬火钢中出现残余奥氏体的原因是：马氏体转变是在一定温度范围内（Ms-Mf），连续冷却的任何停顿和减慢，都增大奥氏体的稳定性和残余奥氏体的量；另外马氏体形成时体积膨胀，对未转变的奥氏体构成大的压应力，也使马氏体转变不能进行到底，而总要保留一部分不能转变的（残余）奥氏体。
残余奥氏体存在马氏体之间可改善钢的韧性。
采用回火工艺能将之消除。
4.试说明为什么亚共析钢必须进行完全淬火,而过共析钢则只能进行不完全淬火.
答：亚共析钢必须在Ac3+30-50℃加热，进行完全淬火，并使淬火组织中保留一定数量的细小弥散碳化物颗粒，以提高其耐磨性。
而过共析钢加热到Ac1+30-50℃进行不完全淬火，其原因在于：若碳化物完全熔入奥氏体中，马氏体中将出现过多的残余奥氏体，从而会造成多方面的害处，例如：碳含量过高，淬火后全部形成片状马氏体，脆性增加，且奥氏体增加，硬度下降;组织中会失去硬而耐磨的碳化物颗粒，令耐磨性降低等;而且淬火后会得到粗针状马氏体，显微裂纹增多，令钢的脆性增大;同时会令淬火应力增大，加大工件变形开裂倾向。
5.高碳高合金钢工件淬火时极易开裂,采取什么措施可有效防止其开裂?
答：（1）合理设计零件结构；
（2）淬火前进行退火或正火，以细化晶粒并使组织均匀化，减少淬火产生的内应力；
（3）淬火加热时严格控制加热温度，防止过热使奥氏体晶粒粗化，同时也可减少淬火时的热应力；
（4）采用适当的冷却方法；
（5）淬火后及时回火，以消除应力，提高工件的韧性。
6.确定下列工件的退火工艺,并说明其原因：(1)冷轧15钢钢板要求降低硬度.(2)正火态的T12钢钢坯要求改善其切削加工性.(3)锻造过热的60钢锻坯要求细化晶粒.
答：（1）完全退火；
（2）球化退火；
（3）等温退火。
7.某40MnB钢主轴,要求整体有足够的韧性,表面要求有较高的硬度和耐磨性,采用何种热处理工艺可满足要求?简述理由.
答：采用正火、调质（预备热处理），以及淬火+低温回火（最终热处理）。
（1）正火：主要为了消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性，同时也均匀组织，细化晶粒，为以后的热处理做组织准备。
（2）调质：主要使主轴具有高的综合力学性能。
（3）淬火+低温回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足够的韧性，其中低温回火的作用是消除淬火应力及减少脆性。
8.金属晶粒大小对金属的性能有何影响?说明铸造时细化晶粒的方法及其原理.
答：金属晶粒越细，金属的强度越高，塑性和韧性也越好，反之力学性能越差。
铸造时细化晶粒的方法有：
（1）增加过冷度：当过冷度增大时，液态金属的结晶能力增强，形核率可大大增加，而长大速度增加较少，因而可使晶粒细化。
（2）变质处理：在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使金属结晶时形核率N增加，因而可
使晶粒细化。
（3）振动处理：在金属结晶时，对液态金属附加机械振动、超声波振动或电磁振动等措施使已生长的晶粒因破碎而细化，同时破碎的晶粒尖端也起净核作用，增加了形核率，使晶粒细化。
9.T12钢工件经正常淬火后其表面硬度比60钢低的原因是什么？如何进一步提高其硬度？
答：原因是：淬火加热温度过低、保温时间不足、冷却速度过低、工件表面脱碳或预先热处理不当等。
进一步提高其硬度的方法是将工件退火或正火后重新进行淬火。
11.示意画出钢的C曲线,并在C曲线上画出等温淬火和分级淬火的冷却工艺曲线.
答：书P40图1.3.11。
12.比较20钢和T10钢的退火,正火,淬火组织的异同.
答：退火：20钢：奥氏体
T10钢：珠光体
正火：20钢：奥氏体
T10钢：珠光体
淬火：20钢：马氏体
T10钢：马氏体
13.现有下列零件及可供选择的材料,给各零件选择合适的材料,并选择合适的最终热处理方法(或使用状态).零件名称:自行车架,连杆螺栓,车厢板簧,滑动轴承,变速齿轮,机床床身,柴油机曲轴.
可选材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2,T12A,40Cr,HT200,16Mn,20CrMnTi.
答：自行车架：16Mn焊接
连杆螺栓：40Cr最终热处理方法：调质；
车厢板簧：60Si2Mn最终热处理方法：淬火+中温回火；
滑动轴承：ZQSn6-6-3使用状态：铸造；
变速齿轮：20CrMnTi最终热处理方法：渗碳后淬火、低温回火；
机床床身：HT200最终热处理方法：去应力退火；
柴油机曲轴：QT600-2最终热处理方法：等温淬火。
14.有一传动轴(最大直径φ20mm)受中等交变拉压载荷作用要求沿截面性能均匀一致,(1)选择合适的材料,(2)编制简明工艺路线,(3)说明各热处理工艺的主要作用:(4)指出最终组织.
可供选择材料:16Mn,20CrMnTi,45,40Cr,40CrNiMo,T12,”6”,”5”
答：（1）选用20CrMnTi
（2）简明工艺路线：备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火、低温回火→机械加工。
（3）热处理工艺的主要作用如下：
正火：主要为了消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性，同时也均匀组织，细化晶粒，为以后的热处理做组织准备。
渗碳：为了保证传动轴表层的含碳量及渗碳层深度的要求。
淬火+低温回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足够的韧性，其中低温回火的作用是消除淬火应力及减少脆性。
15.常见的合金结构钢有哪些?写出其牌号,说明其一般使用时的热处理状态(即最终热处理)和用途。
答：常见的合金结构钢有：
（1）低合金高强度结构钢：其中Q345是最常用的低合金高强度结构钢，一般不进行热处理，广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件。
（2）合金渗碳钢：20CrMnTi是最常用的合金渗碳钢，一般是渗碳后淬火、低温回火，用来工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件下的渗碳零件。
（3）合金调质钢：40Cr是最常用的合金调质钢，其热处理工艺是调质，用来制造一些受力复杂的重要零件，如机床的主轴等。
（4）合金弹簧钢：常用的合金弹簧钢的牌号有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA，热成形弹簧钢进行淬火、中温回火，冷成形弹簧钢只需进行依次去应力退火，合金弹簧钢主要用语制造各种弹性元件，
如制作汽车的减震板弹簧等。
（5）滚动轴承钢：目前应用最多的有：GCr15主要用于中小型滚动轴承；GCr15SiMn主要用于较大的滚动轴承，滚动轴承钢的热处理包括预备热处理（球化退火）和最终热处理（淬火+低温回火）。