金属材料与热处理课后习题

第一章金属材料基础知识
1、什么是强度？材料强度设计的两个重要指标分别是什么？
2、什么是塑性？塑性对材料的使用有何实际意义？
3、绘出简化后的Fe-Fe3C相图。

4、根据Fe-Fe3C相图，说明下列现象的原因。

（1）含碳量1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高。

（2）一般要把钢材加热到1000~1250℃高温下进行锻轧加工。

（3）靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好。

5、随着含碳量的增加，钢的组织性能如何变化？
6、铁碳相图中的几个单相分别是什么？其本质及性能如何？
第二章钢的热处理原理
1、何谓奥氏体？简述奥氏体转变的形成过程及影响奥氏体晶粒长大的因素。

奥氏体晶粒的大小对钢热处理后的性能有何影响？
2、什么是过冷奥氏体与残余奥氏体。

3、为什么相同含碳量的合金钢比碳素钢热处理的加热温度要高、保温时间要长？
4、画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。

并标出：
（1）各区的组织和临界点（线）代表的意义；
（2）临界冷却曲线；
，S，T＋M组织的冷却曲线。

（3）分别获得M、P、B
下
5、什么是第一类回火脆性和第二类回火脆性？如何消除？
6、说明45钢试样（Φ10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700℃，780℃，860℃，1100℃。

7、马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？
8、简述随回火温度升高，淬火钢在回火过程中的组织转变过程与性能的变化趋
势。

第三章钢的热处理工艺
1、简述退火的种类、目的、用途。

2、什么是正火？正火有哪些应用？
3、什么是淬火，淬火的主要目的是什么？
4、什么是临界冷却速度？它与钢的淬透性有何关系？
5、什么是表面淬火？表面淬火的方法有哪几种？表面淬火适应于什么钢？简述钢的表面淬火的目的及应用。

6、有一具有网状渗碳体的T12钢坯，应进行哪些热处理才能达到改善切削加工性能的目的？试说明热处理后的组织状态。

7、简述化学热处理的几个基本过程。

渗碳缓冷后和再经淬火回火后由表面到心部是由什么组织组成？
8、什么是钢的淬透性和淬硬性？影响钢的淬透性的因素有哪些？如何影响？
9、过共析钢一般在什么温度下淬火？为什么？
10、将共析钢加热至780℃，经保温后，请回答：
（1）若以图示的V1、V2、V3、V4、V5和V6的速度进行冷却，各得到什么组织？
（2）如将V1冷却后的钢重新加热至530℃，经保温后冷却又将得到什么组织？力学性能有何变化？
11、甲、乙两厂生产同一种零件，均选用 45 钢，硬度要求 220 ～ 250HBS 。

甲厂采用正火，乙厂采用调质处理。

均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。

12、在加热温度相同的情况下，比较20CrMnTi 、 65 、 T8 、 40Cr淬透性和淬硬性，并说明理由。

13、现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿轮表面具有高的硬度和耐磨性，问各应怎样热处理？比较热处理后它们在组织与性能上的异同点。

14、确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：
（1）经冷轧后的 15 钢钢板，要求降低硬度。

（2）锻造过热的 60 钢锻坯。

（3）改善 T12 钢的切削加工性能。

第四章有色金属及合金的热处理
1、固溶处理的目的。

2、什么是时效处理？什么是过时效？
3、时效过程中合金的组织和性能变化规律是什么？
4、什么是回归处理？生产实践中回归处理的意义的什么？
第五章钢的合金化基础
1、什么是合金钢？为什么合金元素能提高钢的强度？
2、合金元素在钢中以什么形式存在？对钢的性能有哪些影响？
3、合金元素对钢的淬火临界冷却速度有何影响？强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素有哪些？
4、合金元素对钢的回火转变有什么影响？
5、钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些有害和有益的影响？
6、解释下列现象：
（1）含碳量≥0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.0%，含铬12%的钢属于莱氏体钢；
（2）截面尺寸小的调质件在回火后需快冷至室温；
7、提高钢的强度有哪些措施？提高钢的韧性有哪些措施？
8、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？
9、分析合金元素对Fe-Fe3C相图影响规律对热处理工艺实施有哪些指导意义?
第六章结构钢
1、什么是调质钢？试述调质钢的合金化原则。

2、车床主轴要求轴颈部位硬度为54-58HRC，其余地方为20-25HRC，其加工工艺路线为：
下料——锻造——正火——机加工——调质——机加工（精）——轴颈表面淬火、低温回火——磨加工
指出：（1）主轴应用的材料；
（2）正火和调质的目的和大致热处理工艺；
（3）表面淬火目的；
（4）低温回火目的及工艺；
（5）轴颈表面组织和其余地方组织。

3、为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？
4、GCr15钢中的合金元素有哪些，作用是什么？这种钢在制造业中可以制造什么零件，说明其热处理工艺。

5、现有一汽车变速箱齿轮，齿面硬度要求为58-63HRC，齿心部硬度要求为
33-45HRC，其余力学性能要求为：σS≥850MPa ,σ-1≥440MPa ,A KV≥65J 。

试从
下列材料中选择制造该齿轮的钢号，写出工艺流程，并分析各热处理工艺的目
的及相应的金相组织。

38CrMoAlA , 20CrMnTi , 20 , 40Cr 。

6、为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？弹簧淬火后为什么要进行中温回
火？为了提高弹簧的使用寿命，在热处理后应采用什么有效措施？
第七章工具钢
1、9SiCr、9Mn2V、CrWMn钢中合金元素的作用。

2、叙述高碳高铬模具钢的成分、热处理、性能特点及用途。

3、W18Cr4V钢预备热处理采用什么热处理工艺？淬火温度为什么要选择为
1275℃±5℃？淬火后为什么要经过三次560℃回火?回火后的组织是什么，回火
后的组织与淬火组织有什么区别？能否用一次长时间回火代替三次回火?
4、什么是红硬性？为什么它是高速钢的一种重要性能？哪些元素在高速钢中能
够提高钢的红硬性？
5、由T12材料制成的丝锥，硬度要求为60～64HRC。

生产中混入了45钢料，
如果按T12钢进行淬火＋低温回火处理，问其中45钢制成的丝锥的性能能否达
到要求？为什么？
6、试述热作模具钢的成分特点及热处理特点，并说明预备热处理和最终热处理
的目的。

7、高碳-高铬工具钢的淬火回火处理通常有两种工艺方法，即一次硬化处理：
如对Cr12MoV钢，通常选用980℃~1030℃淬火+200℃回火；二次硬化处理：
如对Cr12MoV钢，通常选用1050℃~1080℃淬火+490℃~520℃多次回火。

试分
析这两种工艺方法对Cr12MoV钢的组织和性能的影响。

第八章不锈钢与耐热钢
1、不锈钢与耐热钢有何性能特点？试举例说明其用途。

2、分析碳在不锈钢中对组织和性能影响的双重性。

3、铁素体不锈钢的脆性是怎么产生的，如何消除？
4、提高钢的耐蚀性的基本途径有哪些？
5、珠光体型耐热钢中加入的合金元素有哪些，作用如何？
6、奥氏体不锈钢和耐磨钢的淬火目的与一般钢的淬火目的有何不同？
7、何谓电化学腐蚀？为什么Cr能提高金属的抗腐蚀能力？C对金属抗腐蚀性能有何影响？
8、钢材的强度随温度的变化将发生变化，从合金化的角度考虑如何提高钢的热强性？
9、引起奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的机理是什么？在奥氏体不锈钢中加钛和铌怎样能防止晶间腐蚀？
10、珠光体热强钢中稳定组织、提高热强性的合金化原则是什么？试分析锅炉管用典型钢种的成分、热处理、性能及其应用范围。

第九章铸铁
1、什么是铸铁的石墨化？简述影响石墨化的主要因素。

2、球墨铸铁可采用哪些热处理？其目的各是什么？
3、为什么灰铸铁的强度、塑性和韧性远不如钢？
4、简述铸铁的石墨化过程，并分析铸铁的石墨化过程与金属基体组织的关系。

5、白口铸铁、灰口铸铁和碳钢，这三者在成分、组织和性能有何主要区别？
6、为什么球墨铸铁的力学性能比灰铸铁和可锻铸铁高？
7、为什么一般机器的支架，机床的床身均用灰铸铁制造？
8、灰口铸铁铸件薄壁处，常出现高硬度层，机加工困难，说明产生原因及消除方法。

第十章有色金属及合金
1、什么是黄铜？主加元素锌对黄铜的力学性能有何影响？
2、工业纯钛有哪些特点？钛合金可分为哪几类？
3、滑动轴承应具备哪些性能？
4、H62是什么材料，说明字母和数字的含义。

5、不同铝合金可通过哪些途径达到强化目的？
6、何谓硅铝明？它属于哪一类铝合金？为什么硅铝明具有良好的铸造性能？在变质处理前后其组织及性能有何变化？这类铝合金主要用在何处？
第十一章非金属材料
1、什么是高分子材料？
2、塑料的主要成分是什么？它们各起什么作用？
3、橡胶的性能特点是什么？
4、陶瓷材料有何特点？
5、陶瓷材料的相组成阳极各相的作用是什么？
6、何谓复合材料？
第十二章新型材料简介
1、简单介绍几种新型材料及它的新型功能和用途。

2、什么叫形状记忆效应？形状记忆合金应具备什么条件？
3、纳米材料有哪些特征？试评价纳米材料的应用前景。

4、非晶态合金具有哪些特性？。