金屬工藝學教學PPT作者王英杰31622金屬工藝學習題參考答案（高職）doc

1、高職高專規(guī)劃教材金屬工藝學復習與思考題及模擬試卷答案主 編：王英杰副主編：杜 力機械工業(yè)出版社內(nèi)容簡介金屬工藝學復習與思考題及模擬試卷答案是與機械工業(yè)出版社出版的王英杰、張芙麗主編的金屬工藝學（高職高專）相配套的教學輔助資料。本教學輔助資料將主教材金屬工藝學中的全部復習與思考題進行了解答或提示。同時，為了幫助教師評估教學情況和學生評估自己的學習情況，還根據(jù)教學需要組織編寫了兩套模擬試卷及標準答案，供師生選用。模擬試卷所涉及的考核內(nèi)容基本上覆蓋各章主要內(nèi)容的知識點和基本的教學要求，題型種類多，考題數(shù)量合理，沒有難題和怪題，針對性強，便于學生復習和自學考核，也便于教師根據(jù)教學要求進行組卷。金屬工藝

2、學教材共9章，內(nèi)容涉及：金屬材料基礎知識、鋼的熱處理、鋼鐵材料、非鐵金屬及其合金、非金屬材料、鑄造、金屬壓力加工、焊接、切削加工基礎知識等內(nèi)容。金屬工藝學除供高等職業(yè)技術教育院校使用外，還可作為工科中等職業(yè)教育、成人教育和機械類中高級技術工人的培訓教材，也可作為有關人員的參考書。金屬工藝學復習與思考題及模擬試卷答案由王英杰任主編，杜力任副主編。全書由王英杰統(tǒng)稿及核對，杜力負責編寫。由于編寫時間及編者水平有限，金屬工藝學復習與思考題及模擬試卷答案中難免有錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。同時，本書在編寫過程中參考了大量的文獻資料，在此向文獻資料的作者致以誠摯的謝意。金屬工藝學編寫組2011年

3、9月目 錄第一部分 復習與思考題答案第一章 金屬材料基礎知識第二章 鋼的熱處理第三章 鋼鐵材料第四章 非鐵金屬及其合金第五章 非金屬材料第六章 鑄造第七章 金屬壓力加工第八章 焊接第九章 切削加工基礎知識第二部分 模擬試卷模擬試卷A模擬試卷B第三部分 模擬試卷答案模擬試卷A答案模擬試卷B答案第一部分 復習與思考題答案第一章 金屬材料基礎知識復習與思考題答案 一、填空題（將正確答案填寫在橫線上） 1金屬材料一般可分為 鋼鐵材料 和 非鐵金屬 兩類。2. 鋼鐵材料是 鐵 和 碳 的合金。3鋼鐵材料按其碳的質(zhì)量分數(shù)w（C）(含碳量)進行分類，可分為 工業(yè)純鐵 ； 鋼 和白口鑄鐵或（生鐵）。4生鐵是由

4、鐵礦石原料經(jīng) 高爐冶煉 而得的。高爐生鐵一般分為 煉鋼 生鐵和 鑄造 生鐵兩種。5現(xiàn)代煉鋼方法主要有 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法 和 電弧爐煉鋼法 。6根據(jù)鋼液的脫氧程度不同，可分為 沸騰 鋼、 半鎮(zhèn)靜 鋼、 鎮(zhèn)靜 鋼和 特殊鎮(zhèn)靜 鋼。7機械產(chǎn)品的制造一般分為 設計 、 制造 與 使用 三個階段。8鋼錠經(jīng)過軋制最終會形成 板材 、 管材 、 型材 、 線材 和 其他材料 等產(chǎn)品。9金屬材料的性能包括 使用 性能和 工藝 性能。10使用性能包括 力學 性能、 物理 性能和 化學 性能。11洛氏硬度按選用的總試驗力及壓頭類型的不同，常用的標尺有 A 、 B 和 C 。12500HBW5/750表示用直徑為 5

5、 mm的壓頭，壓頭材質(zhì)為 硬質(zhì)合金 ，在 750 kgf( 7.355 kN)壓力下，保持 1015 秒，測得的 布氏 硬度值為 500 。13填出下列力學性能指標的符號：屈服點 s 、洛氏硬度A標尺 HRC 、斷后伸長率 5或10 、斷面收縮率 、對稱彎曲疲勞強度 -1 。14吸收能量的符號是 K ，其單位為 J 。15金屬疲勞斷裂的斷口由 裂紋源 、 裂紋擴展區(qū) 和 最后斷裂區(qū) 組成。16鐵和銅的密度較大，稱為 重 金屬；鋁的密度較小，則稱為 輕 金屬。 17根據(jù)金屬材料在磁場中受到磁化程度的不同，金屬材料可分為： 鐵磁性 材料和 非鐵磁性 材料。18金屬的化學性能包括 耐蝕 性、 抗氧化

6、 性和 化學穩(wěn)定 性等。19工藝性能包括 鑄造 性能、 鍛造 性能、 焊接 性能、熱處理性能及切削加工性能等。20晶體與非晶體的根本區(qū)別在于 組成微粒（原子、離子或分子）呈規(guī)則排列 。 21金屬晶格的基本類型有 體心立方晶格 、 面心立方晶格 與 密排立方晶格 三種。22實際金屬的晶體缺陷有 點缺陷 、 線缺陷 、 面缺陷 三類。23金屬結晶的過程是一個 晶核的形成 和 晶核的長大 的過程。 24過冷是金屬結晶的 必要 條件，金屬的實際結晶溫度 不 是一個恒定值。 25金屬結晶時 冷卻速度 越大，過冷度越大，金屬的 實際結晶 溫度越低。 26金屬的晶粒愈細小，其強度、硬度 越高 ，塑性、韌性

7、越好 。 27合金的晶體結構分為 固溶體 、 金屬化合物 與 機械混合物 三種。28根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)的位置不同，固溶體可分為 間隙固溶體 和 置換固溶體 兩類。29在大多數(shù)情況下，溶質(zhì)在溶劑中的溶解度隨著溫度升高而 增加 。30在金屬鑄錠中，除存在組織不均勻外，還常有 縮孔 、 氣泡 、 偏析 及 夾雜 等缺陷。31金屬鑄錠分為 鋼錠模 鑄錠（簡稱鑄錠）和 連續(xù) 鑄錠。32填寫鐵碳合金基本組織的符號：奧氏體 A ；鐵素體 F ；滲碳體 Fe3C或Cm ；珠光體 P ；高溫萊氏體 Ld ；低溫萊氏體 Ld 。 33珠光體是由 F 和 Fe3C 組成的機械混合物。 34萊氏體是由 A

8、 和 Fe3C 組成的機械混合物。 35奧氏體在1148時碳的質(zhì)量分數(shù)可達 2.11% ，在727時碳的質(zhì)量分數(shù)為 0.77% 。36碳的質(zhì)量分數(shù)為 0.77% 的鐵碳合金稱為共析鋼，當加熱后冷卻到S點(727)時會發(fā)生 共析 轉(zhuǎn)變，從奧氏體中同時析出 F 和 Fe3C 的混合物，稱為 P 。37奧氏體和滲碳體組成的共晶產(chǎn)物稱為 萊氏體 ，其碳的質(zhì)量分數(shù)為 4.3% 。38亞共晶白口鑄鐵碳的質(zhì)量分數(shù)為 2.11% W（C）4.30% ，其室溫組織為 Ld+P+Fe3CII 。 39亞共析鋼碳的質(zhì)量分數(shù)為 0.0218%W（C）0.77% ，其室溫組織為 F+ Fe3C 。 40過共析鋼碳的質(zhì)量

9、分數(shù)為 0.77%W（C）2.11% ，其室溫組織為 P+ Fe3CII 。41過共晶白口鑄鐵碳的質(zhì)量分數(shù)為 4.30%W（C）6.69% ，其室溫組織為 Ld+ Fe3CI 。二、單項選擇題1拉伸試驗時，試樣拉斷前能承受的最大標稱應力稱為材料的 B 。A屈服點； B抗拉強度； C彈性極限。 2測定淬火鋼件的硬度，一般常選用 B 來測試。 A布氏硬度計； B洛氏硬度計。 3金屬在力的作用下，抵抗永久變形和斷裂的能力稱為 C 。 A硬度； B塑性； C強度。 4作沖擊試驗時，試樣承受的載荷為 B 。 A靜載荷； B沖擊載荷； C拉伸載荷。5金屬的 B 越好，則其鍛造性能越好。A強度； B塑性；

10、C硬度。6鐵素體是 A 晶格，奧氏體是 B 晶格，滲碳體是 D 晶格。 A體心立方； B面心立方； C密排六方； D復雜的。7鐵碳合金狀態(tài)圖上的ES線，用符號 B 表示，PSK線用符號 A 表示。AA1； BAcm； CA3。 8鐵碳合金狀態(tài)圖上的共析線是 C ，共晶線是 A 。 AECF線； BACD線； CPSK線。三、判斷題 1鋼和生鐵都是以鐵碳為主的合金。() 2高爐煉鐵的實質(zhì)就是從鐵礦石中提取鐵及其有用元素并形成生鐵的過程。() 3鋼液用錳鐵、硅鐵和鋁粉進行充分脫氧后，可獲得鎮(zhèn)靜鋼。()4電弧爐主要用于冶煉高質(zhì)量的合金鋼。()5塑性變形能隨載荷的去除而消失。() 6所有金屬材料在拉伸

11、試驗時都會出現(xiàn)顯著的屈服現(xiàn)象。()7測定金屬的布氏硬度時，當試驗條件相同時，壓痕直徑越小，則金屬的硬度越低。() 8洛氏硬度值是根據(jù)壓頭壓入被測金屬材料的殘余壓痕深度增量來確定的。()9在小能量多次沖擊條件下，金屬材料抗多次沖擊的能力，主要取決于金屬材料強度的高低。() 101kg鋼和1kg鋁的體積是相同的。() 11合金的熔點取決于它的化學成分。()12一般來說，純金屬的導熱能力比合金好。() 13金屬的電阻率越大，導電性越好。（）14所有的金屬都具有磁性，能被磁鐵所吸引。()15單晶體具有顯著的各向異性特點。（）16純鐵在780時為面心立方結構的-Fe。() 17實際金屬的晶體結構不僅是多

12、晶體，而且還存在著多種缺陷。() 18純金屬的結晶是在恒定溫度下進行的。() 19固溶體的晶格仍然保持溶劑的晶格。()20間隙固溶體只能為有限固溶體，置換固溶體可以是無限固溶體。()21金屬鑄錠中其柱狀晶粒區(qū)的出現(xiàn)主要是因為金屬鑄錠受垂直于模壁散熱方向的影響。（）22金屬化合物的特性是硬而脆，萊氏體的性能也是硬而脆，故萊氏體屬于金屬化合物。 ()23鐵素體在770有磁性轉(zhuǎn)變，在770以下具有鐵磁性，在770以上則失去鐵磁性。()24碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體，稱為奧氏體。()25滲碳體碳的質(zhì)量分數(shù)是6.69%。()26在Fe-Fe3C相圖中，A3溫度是隨碳的質(zhì)量分數(shù)的增加而上升的。()

13、四、簡答題1煉鐵的主要原料有哪些?答：煉鐵的主要有鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰石）。2鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間的特點有何不同?答：鎮(zhèn)靜鋼是指脫氧完全的鋼。這類鋼錠化學成分均勻，內(nèi)部組織致密，質(zhì)量較高。但由于鋼錠頭部形成較深的縮孔，軋制時需要切除，因此，鋼材浪費較大。 沸騰鋼是指脫氧不完全的鋼。凝固時少量氣體被封閉在鋼錠內(nèi)部，形成許多小氣泡。這類鋼錠縮孔較小，切頭浪費少。但是，鋼的化學成分不均勻，組織不夠致密，質(zhì)量較差。3畫出低碳鋼力伸長曲線，并簡述其拉伸變形包括幾個階段？答：低碳鋼力伸長曲線見圖1-7所示，其拉伸變形包括：彈性變形階段、屈服階段、變形強化階段、縮頸與斷裂四個階段。4有一鋼試樣，其

14、原始直徑是10mm，原始標距長度是50mm，當載荷達到18840N時試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象；載荷加至36110N時，試樣產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，然后被拉斷；拉斷后試樣標距長度是73mm，斷裂處直徑是6.7mm，求鋼試樣的s、b、5和。解:由題中條件及計算公式得s=Fs/So=18840/（3.14*102/4）=240(MPa)b =Fb/So=36110/（3.14*102/4）=460(MPa)5=(L1-L0)/L0100%=(73-50)/50=46%=(S0-S1)/S0100%=(3.14*102/4)-(3.14*6.72/4)/（3.14*102/4）=(100-44.89)/100=55.1

15、1%5采用布氏硬度試驗測取金屬材料的硬度值有哪些優(yōu)點和缺點?答：布氏硬度試驗的優(yōu)點是試驗時金屬材料表面壓痕大，能在較大范圍內(nèi)反映被測金屬材料的平均硬度，測得的硬度值比較準確，數(shù)據(jù)重復性強。但由于其壓痕較大，對金屬材料表面的損傷較大，不宜測定太小或太薄的試樣。6常見的金屬晶格類型有哪幾種?試繪圖說明。答：常見的金屬晶格類型有體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格等。晶格類型圖見圖1-19、圖1-20、圖1-21所示。7實際金屬晶體中存在哪些晶體缺陷?對性能有何影響?答：實際金屬晶體中存在點缺陷、線缺陷和面缺陷三種類型。金屬晶體中缺陷的存在造成金屬的強度和硬度提高。8什么是過冷現(xiàn)象和過冷度?過冷

16、度與冷卻速度有什么關系?答：金屬在實際結晶過程中，液態(tài)金屬冷卻到理論結晶溫度(T0)以下的某一溫度時，才開始結晶，這種現(xiàn)象稱為過冷。理論結晶溫度T0與實際結晶溫度T1之差T，稱為過冷度。過冷度的大小與冷卻速度有關，冷卻速度越大，過冷度就越大，金屬的實際結晶溫度也就越低。9金屬的結晶是怎樣進行的?答：液態(tài)金屬在達到結晶溫度時，首先形成一些極細小的微晶體，稱為晶核。晶核的長大方式主要是平面生長方式和樹枝狀生長方式。隨著時間的推移，已形成的晶核不斷長大。與此同時，又有新的晶核形成和長大，直至液態(tài)金屬全部凝固。凝固結束后，由各個晶核長成的晶粒彼此相互接觸。10金屬在結晶時如何控制晶粒的大小?答：(1)

17、加快液態(tài)金屬的冷卻速度，增大過冷度；采用變質(zhì)處理；采用機械攪拌、機械振動、超聲波振動和電磁振動等措施，使生長中的樹枝晶破碎和細化，而且破碎的樹枝晶又可起到新晶核作用，使晶核數(shù)量增多，從而可細化晶粒。11何為金屬的同素異構轉(zhuǎn)變?試畫出純鐵的冷卻曲線和晶體結構變化圖。答：金屬在固態(tài)下由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的轉(zhuǎn)變過程，稱為同素異構轉(zhuǎn)變或稱同素異晶轉(zhuǎn)變。純鐵的冷卻曲線和晶體結構變化圖見教材圖1-30所示。12與純金屬相比合金的結晶有何特點?答：（1）純金屬的結晶是在恒溫下進行，只有一個結晶溫度。（2）合金在結晶過程中，在局部范圍內(nèi)相的化學成分（即濃度）有差異，當結晶終止后，整個晶體的平均化學成分與

18、原合金的化學成分相同。（3）合金結晶后一般有三種情況：第一種情況是形成單相固溶體；第二種情況是形成單相金屬化合物或同時結晶出兩相機械混合物(如共晶體)；第三種情況是結晶開始時形成單相固溶體(或單相金屬化合物)，剩余液體又同時結晶出兩相機械混合物(如共晶體)。13金屬鑄錠呈現(xiàn)幾個不同的晶粒區(qū)？各區(qū)有何特點？答：金屬鑄錠呈現(xiàn)三個不同的結晶區(qū)，即表面細晶粒區(qū)、柱狀晶粒區(qū)和等軸晶粒區(qū)。表面細晶粒區(qū)的組織特點是：晶粒細長，區(qū)域厚度較小，組織致密，成分均勻，力學性能較好。柱狀晶粒區(qū)常有低熔點雜質(zhì)及非金屬夾雜物積聚，使金屬材料的強度和塑性降低。等軸晶粒區(qū)的組織特點是：晶粒粗大，組織疏松，力學性能較差。14將

19、碳的質(zhì)量分數(shù)為0.45%的鋼和白口鑄鐵都加熱到10001200，能否進行鍛造?為什么?答：把碳的質(zhì)量分數(shù)為0.45%的鋼加熱到高溫(10001200)時，能進行鍛造。由鐵碳合金相圖可知，此時鋼處于奧氏體（A）狀態(tài)，塑性好，因此，能進行鍛造。把白口鑄鐵加熱到高溫(10001200)時，不能進行鍛造。第一，白口鑄鐵，塑性差；第二，由鐵碳合金相圖可知，白口鑄鐵加熱到高溫(10001200)時，發(fā)生了局部熔化現(xiàn)象，因此，白口鑄鐵不能進行鍛造。 五、課外調(diào)研、交流和觀察1調(diào)查地球上常見金屬礦產(chǎn)資源的可開采年限，你有什么好建議充分地利用有限的金屬資源? 建議：分工主要調(diào)研銅、錫、鋅、銀等金屬。2結合所學知

20、識，你如何理解“物盡其用”的含意？建議：對于生產(chǎn)和生活中的工具、器皿和機械設備等，首先要分析其使用功能和使用環(huán)境，然后再提出相應的使用性能要求，最后根據(jù)使用性能選擇相應的制造材料，實現(xiàn)材料潛能的最大利用。3針對鐵碳合金相圖，同學之間互相提問，熟悉鐵碳合金相圖的各個相區(qū)組成。4你能區(qū)分生活中遇到的鋼件與鑄鐵件嗎?想一想，有幾種方法可以區(qū)分?答：聲音鑒定方法、火花鑒定方法、金相顯微組織分析法、拉伸試驗分析法、化學成分分析法等。第二章 鋼的熱處理復習與思考答案 一、填空題1熱處理工藝過程由 加熱 、 保溫 和 冷卻 三個階段組成。2整體熱處理分為 退火 、 正火 、 淬火 和 淬火和回火 等。3共析

21、鋼在等溫轉(zhuǎn)變過程中，其高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物有： 珠光體 、 屈氏體 和 托氏體 。4貝氏體分為 上貝氏體 和 下貝氏體 兩種。 5常用的退火方法有： 完全退火 、 球化退火 、 等溫退火 、 去應力退火 和 均勻化退火 等。6淬火方法有： 單液 淬火、 雙液 淬火、 馬氏體分級 淬火和 貝氏體等溫 淬火等。 7常用的冷卻介質(zhì)有 油 、 水 、 鹽水 等。8常見的淬火缺陷有 過熱 與 過燒 、 氧化 與 脫碳 、 硬度不足 與 軟點 、 變形 與 開裂 。 9按回火溫度范圍可將回火分為 高溫 回火、 中溫 回火和 低溫 回火三種。10機械制造過程中常用的時效方法主要有： 自然 時效、 熱 時效、 變形

22、時效和 沉淀硬化 時效等。11表面淬火方法有 感應加熱 表面淬火、 火焰加熱 表面淬火、 接觸電阻加熱 表面淬火、 電解液加熱 表面淬火等。12感應加熱表面淬火法，按電流頻率的不同，可分為 高頻感應加熱表面淬火 、 中頻感應加熱表面淬火 和 工頻感應加熱表面淬火 三種。而且感應加熱電流頻率越高，淬硬層越 淺 。13化學熱處理是由 分解 、 吸收 和 擴散 三個基本過程組成。14化學熱處理包括 滲碳 、 滲氮 、 碳氮共滲 和 滲硼 等。15根據(jù)滲碳時介質(zhì)的物理狀態(tài)不同，滲碳方法可分為 氣體 滲碳、 液體 滲碳和 固體 滲碳三種。16目前常用的滲氮方法主要有 氣體 滲氮和 離子 滲氮兩種。 二、

23、單項選擇題 1過冷奧氏體是 C 溫度下存在，尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體。 AMs； B. Mf； C. A1。2為了改善高碳鋼（W(C)0.6%）的切削加工性能，一般選擇 C 作為預備熱處理。A正火； B. 淬火； C.退火； D回火3過共析鋼的淬火加熱溫度應選擇在 A ，亞共析鋼的淬火加熱溫度則應選擇在 C 。 A. Ac1+3050； BAccm以上； CAc3+3 050。 4調(diào)質(zhì)處理就是 C 的熱處理。 A淬火+低溫回火； B淬火+中溫回火； C淬火+高溫回頭。 5化學熱處理與其它熱處理方法的基本區(qū)別是 C 。 A加熱溫度； B組織變化； C改變表面化學成分。 6零件滲碳后，一般需經(jīng) A 處理，

24、才能達到表面高硬度和高耐磨性目的。 A淬火+低溫回火； B正火； C調(diào)質(zhì)。 三、判斷題 1高碳鋼可用正火代替退火，以改善其切削加工性。()2鋼的質(zhì)量分數(shù)越高，其淬火加熱溫度越高。()3淬火后的鋼，隨回火溫度的提高，其強度和硬度也提高。() 4鋼的最高淬火硬度，主要取決于鋼中奧氏體的碳的質(zhì)量分數(shù)。()5鋼的晶粒因過熱而粗化時，就有變脆的傾向。()6熱應力是指鋼件加熱和(或)冷卻時，由于不同部位出現(xiàn)溫差而導致熱脹和(或)冷縮不均所產(chǎn)生的內(nèi)應力。（）7自然時效是指金屬材料經(jīng)過冷加工、熱加工或固溶處理后，在室溫下發(fā)生性能隨著時間而變化的現(xiàn)象。（） 四、簡答題1指出Ac1、Ac3、Accm；Ar1、Ar

25、3、Arcm及A1、A3、Acm之間的關系。答:它們之間的關系是：Ar1A1Ac1；Ar3A3Ac3；ArcmAcmAccm。2控制奧氏體晶粒長大的措施有哪些？答:合理選擇加熱溫度和保溫時間；選用含有合金元素的鋼。3簡述共析鋼過冷奧氏體在A1Mf溫度之間，不同溫度等溫時的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及基本性能。答：共析鋼過冷奧氏體在A1Mf溫度之間，不同溫度等溫時的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能見下表轉(zhuǎn)變溫度范圍過冷程度轉(zhuǎn)變產(chǎn)物代表符號組織形態(tài)層片間距轉(zhuǎn)變產(chǎn)物硬度（HRC）A1650小珠光體P粗片狀約0.3m554奧氏體、過冷奧氏體與殘余奧氏體三者之間有何區(qū)別?答：奧氏體存在A1溫度之上，過冷奧氏體存在A1溫度之下，殘余奧氏體存

26、在MS溫度之下。5完全退火、球化退火與去應力退火在加熱溫度、室溫組織和應用上有何不同？答：完全退火、球化退火與去應力退火在加熱溫度、室溫組織和應用的區(qū)別見下表退火工藝名稱加熱規(guī)范室溫組織工藝應用范圍完全退火在AC3之上珠光體+鐵素體亞共析鋼球化退火在AC1之上球狀珠光體共析鋼和過共析鋼去應力退火在AC1之下無組織變化所有鋼材6正火和退火有何差別？簡單說明兩者的應用范圍？答：正火主要適用于低碳鋼，冷卻方式為空氣冷卻；退火主要適用中高碳鋼，冷卻方式為爐內(nèi)冷卻。7現(xiàn)有經(jīng)退火后的45鋼，室溫組織是FP，在700、760、840加熱，保溫一段時間后水冷，所得到的室溫組織各是什么？答：在700加熱，保溫一

27、段時間后水冷，所得到的組織是FP；在760加熱，保溫一段時間后水冷，所得到的組織是FM；在840加熱，保溫一段時間后水冷，所得到的組織是M。8淬火的目的是什么？亞共析鋼和過共析鋼的淬火加熱溫度應如何選擇？答：淬火的目的主要是使鋼件得到馬氏體(和貝氏體)組織，提高鋼的硬度和強度，與適當?shù)幕鼗鸸に囅嗯浜?，更好地發(fā)揮鋼材的性能潛力。亞共析鋼淬火加熱溫度為Ac3以上3050，因為在此溫度范圍內(nèi)，可獲得全部細小的奧氏體晶粒，淬火后得到均勻細小的馬氏體。若加熱溫度過高，則引起奧氏體晶粒粗大，使鋼淬火后的性能變壞；若加熱溫度過低，則淬火組織中尚有未溶鐵素體，使鋼淬火后的硬度不足。 共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫

28、度為Ac1以上3050，此時的組織為奧氏體加滲碳體顆粒，淬火后獲得細小馬氏體和球狀滲碳體，能保證鋼淬火后得到高的硬度和耐磨性。如果加熱溫度超過Accm，將導致滲碳體消失，奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗大針狀馬氏體，殘余奧氏體量增多，硬度和耐磨性降低，脆性增大；如果淬火溫度過低，可能得到非馬氏體組織，則鋼的硬度達不到要求。9回火的目的是什么？工件淬火后為什么要及時進行回火？答：回火的目的是消除和減小內(nèi)應力，穩(wěn)定組織，調(diào)整性能，以獲得較好的強度和韌性配合。淬火鋼的組織主要由馬氏體和少量殘余奧氏體組成(有時還有未溶碳化物)，其內(nèi)部存在很大的內(nèi)應力，脆性大，韌性低，一般不能直接使用，如不及時消除，將會引

29、起工件的變形，甚至開裂。10敘述常見的三種回火方法所獲得的室溫組織、性能及其應用。答：常見的三種回火方法所獲得的室溫組織、性能及其應用見下表回火工藝室溫組織性能應用低溫回火回火馬氏體高硬度和耐磨性，塑性和韌性低刃具、量具、滾動軸承等中溫回火回火托氏體硬度適中，彈性高彈性零件等高溫回火回火索氏體硬度適中，塑性和韌性好軸、連桿、齒輪、螺栓等 11滲碳的目的是什么？為什么滲碳后要進行淬火和低溫回火？答：滲碳的目的主要是提高工件表層的硬度、耐磨性和疲勞強度。因為工件滲碳后，表面硬度等性能并不能達到技術要求，所以，需要在滲碳后進行淬火和低溫回火。12用低碳鋼（20鋼）和中碳鋼（45鋼）制造傳動齒輪，為了

30、獲得表面具有高硬度和高耐磨性，心部具有一定的強度和韌性，各需采取怎樣的熱處理工藝？熱處理后的室溫組織有何差別？答：對于低碳鋼（20鋼）制造的齒輪，為了使齒輪獲得表面具有高硬度和高耐磨性，其心部具有一定的強度和韌性，需采取滲碳淬火低溫回火熱處理工藝。處理后的室溫組織是：表層是回火馬氏體（高碳），心部是回火馬氏體（低碳）。對于中碳鋼（45鋼）制造的齒輪，為了使齒輪獲得表面具有高硬度和高耐磨性，其心部具有一定的強度和韌性，需采取表面淬火低溫回火熱處理工藝。處理后的室溫組織是：表層是回火馬氏體，心部是鐵素體+珠光體。13為了減少零件在熱處理過程中發(fā)生變形與開裂，在零件結構工藝性設計時應注意哪些方面？答

31、：（1）避免截面厚薄懸殊，合理設計孔洞和鍵槽結構；（2）避免尖角與棱角結構；（3）合理采用封閉、對稱結構；（4）合理采用組合結構。14利用所學知識，解釋圖2-28中熱處理工藝曲線的含義。圖2-28 冷沖模淬火工藝曲線答：該熱處理工藝曲線是冷沖模的淬火和低溫回火曲線。淬火曲線部分是先預熱至500，保溫30分鐘，最終加熱溫度是78010，保溫10分鐘，冷卻介質(zhì)是鹽水和油，轉(zhuǎn)入油的溫度是150180。低溫回火部分是200220，保溫60分鐘，冷卻介質(zhì)是空氣。15以手鋸鋸條（T10鋼）或鏨子（T8鋼）為例，分析其應該具備的使用性能，并利用本章所學知識，簡單地為其制定合理的熱處理工藝。答：對于手鋸鋸條（

32、T10鋼），其鋸齒部位應具有高硬度（HRC60左右）和高耐磨性，鋸身應具有良好的塑性和韌性。手鋸鋸條整體應進行球化退火，然后再進行鋸齒局部淬火加低溫回火。對于鏨子（T8鋼），其刃部和頭部應具有較高硬度（HRC45左右），其中部應具有良好的塑性和韌性。鏨子整體應進行球化退火，然后對鏨子的刃部和頭部進行局部淬火加中溫回火。16有一磨床用齒輪，采用45鋼制造，其性能要求是：齒部表面硬度是5258HRC，齒輪心部硬度是220250HBW。齒輪加工工藝流程是：下料鍛造熱處理切削加工熱處理切削加工檢驗成品。試分析其中的“熱處理”具體指何種工藝？其目的是什么？答：第一個“熱處理”是退火或正火工藝，其目的是細

33、化組織，調(diào)整硬度，滿足齒輪心部硬度是220250HBW要求，為切削加工和第二個“熱處理”做好組織準備；第二個“熱處理”是齒部感應加熱表面淬火加低溫回火工藝，其目的是滿足齒部表面硬度5258HRC要求。 五、課外討論題通過相互交流和討論，談談熱處理在日常生活和生產(chǎn)中的應用，必要時可通過生活用品和生產(chǎn)中的實際零件為實例，對其材質(zhì)、熱處理工藝及其所需性能進行綜合分析，以提高自己對實際問題的分析能力，并加深對所學知識的理解。第三章 鋼鐵材料復習與思考答案 一、填空題 1鋼中所含有害雜質(zhì)元素主要是 硫 、 磷 。2鋼中非金屬夾雜物主要有： 氧化物 、 硫化物 、 硅酸鹽 、 氮化物 等。3按碳的質(zhì)量分數(shù)

34、高低分類，非合金鋼可分為 低 碳鋼、 中 碳鋼和 高 碳鋼三類。 4在非合金鋼中按鋼的用途可分為 碳素結構鋼 、 碳素工具鋼 兩類。 5碳素結構鋼質(zhì)量等級可分為 A 、 B 、 C 、 D 四類。6T12A鋼按用途分類，屬于 碳素工具鋼 鋼；按碳的質(zhì)量分數(shù)分類，屬于 高碳鋼 、按主要質(zhì)量等級分類，屬于 高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼 。745鋼按用途分類，屬于 碳素結構鋼 鋼；按主要質(zhì)量等級分類，屬于 優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 鋼。8合金元素在鋼中主要以兩種形式存在，一種形式是溶入鐵素體中形成 合金 鐵素體；另一種形式是與碳化合形成 合金 碳化物。9低合金鋼按主要質(zhì)量等級分為 普通質(zhì)量低合金 鋼、 優(yōu)質(zhì)低合金 鋼和

35、 特殊質(zhì)量低合金 鋼。 10合金鋼按主要質(zhì)量等級可分為 優(yōu)質(zhì)合金 鋼和 特殊質(zhì)量合金 鋼。 11機械結構用鋼按用途和熱處理特點，分為 合金滲碳 鋼、 合金調(diào)質(zhì) 鋼、 合金彈簧 鋼和 超高強度 鋼等。 1260Si2Mn是 合金彈簧 鋼，它的最終熱處理方法是 淬火加中溫回火 。13超高強度鋼按化學成分和強韌化機制分類，可分為 低合金超高強度 鋼、 二次硬化型超高強度 鋼、 馬氏體時效 鋼和 超高強度不銹 鋼四類。 14高速鋼刀具在切削溫度達600時，仍能保持 高硬度 和 高耐磨性 。15按不銹鋼使用時的組織特征分類，可分為 奧氏體型不銹 鋼、 鐵素體型不銹 鋼、 馬氏體型不銹 鋼、 奧氏體-鐵素

36、體型不銹 鋼和 沉淀硬化型不銹 鋼五類。16不銹鋼是指以不銹、耐蝕性為主要特性，且鉻含量至少為 10.5% ，碳的質(zhì)量分數(shù)最大不超過 1.2% 的鋼。17鋼的耐熱性包括 抗氧化 性和 高溫熱 強性兩個方面。18特殊物理性能鋼包括 永磁 鋼、 軟磁 鋼、 無磁 鋼和 高電阻 鋼及其合金。19常用的低溫鋼主要有： 低碳錳 鋼、 鎳 鋼及 奧氏體不銹 鋼。20根據(jù)鑄鐵中碳的存在形式，鑄鐵分為 白口 鑄鐵、 灰 鑄鐵、 球墨 鑄鐵、 蠕墨 鑄鐵、 可鍛 鑄鐵、 麻口 鑄鐵等。21灰鑄鐵具有良好的 鑄造 性、 吸振 性、 切削加工 性、 減摩 性及低的 缺口敏感 性等。22可鍛鑄鐵是由一定化學成分的 白

37、口鑄鐵 經(jīng)石墨化 退火 ，使 滲碳體 分解獲得 團絮狀 石墨的鑄鐵。 23常用的合金鑄鐵有 耐磨 鑄鐵、 耐熱 鑄鐵及 耐蝕 鑄鐵等。 二、單項選擇題 1.08F牌號中，08表示其平均碳的質(zhì)量分數(shù)是 A 。 A.0.08%； B.0.8%； C.8%。 2.普通非合金鋼、優(yōu)質(zhì)非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼是按 D 進行區(qū)分的。 A.主要質(zhì)量等級； B.主要性能； C.使用特性 D.前三者綜合考慮 3.在下列三種鋼中， C 鋼的彈性最好； A 鋼的硬度最高； B 鋼的塑性最好。 A.T12； B.15； C.65。 4.選擇制造下列零件的鋼材：冷沖壓件用 A ；齒輪用 C ；小彈簧用 B 。 A.0

38、8F鋼； B.70鋼； C.45鋼。5選擇制造下列工具所用的鋼材：木工工具用 A ；銼刀用 C ；手鋸鋸條用 B 。A.T8A鋼； B.T10鋼； C.T12鋼。6合金滲碳鋼滲碳后必須進行 A 后才能使用。 A淬火加低溫回火； B淬火加中溫回火； C淬火加高溫回火。 7將括弧內(nèi)合金鋼牌號歸類。耐磨鋼： B ；合金彈簧鋼： A ；合金模具鋼： C ；不銹鋼： D 。A60Si2MnA； BZGMn13-2； CCr12MoV； D12Cr13。 8為下列零件正確選材：機床主軸 C ；汽車與拖拉機的變速齒輪 D ；減振板彈簧 E ；滾動軸承 B ；貯酸槽 A ；坦克履帶 F 。 A12Cr18Ni

39、9； BGCr15； C40Cr； D20CrMnTi； E60Si2MnA； FZGMn13-3。 9.為下列工具正確選材：高精度絲錐 B ；熱鍛模 E ；冷沖模 A ；醫(yī)用手術刀片 C ；麻花鉆頭 D 。ACr12MoV； BCrWMn； C68Cr17； DW18Cr4V； E5CrNiMo。10為提高灰鑄鐵的表面硬度和耐磨性，采用 A 熱處理方法效果較好。 A接觸電阻加熱表面淬火； B等溫淬火； C滲碳后淬火加低溫回火。 11球墨鑄鐵經(jīng) A 可獲得鐵素體基體組織；經(jīng) C 可獲得貝氏體基體組織。 A退火； B正火； C貝氏體等溫淬火。 12為下列零件正確選材：機床床身 D ；汽車后橋外殼

40、 C ；柴油機曲軸 B ；排氣管 A 。ARuT300； BT700-2； CKTH350-10； DHT300。13為下列零件正確選材：軋輥 C ；爐底板 B ；耐酸泵 A 。ASTSi11Cu2CrRE； BRTCr16； C抗磨鑄鐵。 三、判斷題1氫對鋼的危害很大，它使得鋼變脆（稱氫脆），也使鋼產(chǎn)生微裂紋（稱白點）。（）2T10鋼碳的質(zhì)量分數(shù)是10%。() 3高碳鋼的質(zhì)量優(yōu)于中碳鋼，中碳鋼的質(zhì)量優(yōu)于低碳鋼。() 4碳素工具鋼都是高級優(yōu)質(zhì)鋼。() 5碳素工具鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)一般都大于0.7%。()6一般合金鋼都有較好的耐回火性。（）7大部分低合金鋼和合金鋼的淬透性比非合金鋼好。() 83C

41、r2W8V鋼一般用來制造冷作模具。() 9GCr15鋼是高碳鉻軸承鋼，其鉻的質(zhì)量分數(shù)是15%。() 10Cr12MoVA鋼是不銹鋼。()1140Cr鋼是最常用的合金調(diào)質(zhì)鋼。()12熱處理可以改變灰鑄鐵的基體組織，但不能改變石墨的形狀、大小和分布情況。()13可鍛鑄鐵比灰鑄鐵的塑性好，因此，可以進行鍛壓加工。() 14可鍛鑄鐵一般只適用于制作薄壁小型鑄件。() 15白口鑄鐵件的硬度適中，易于進行切削加工。() 四、簡答題1碳素工具鋼隨著碳的質(zhì)量分數(shù)的提高，其力學性能有何變化?答：碳素工具鋼隨著碳的質(zhì)量分數(shù)的增加，其硬度和耐磨性提高，而韌性下降。2與非合金鋼相比，合金鋼有哪些優(yōu)點?答：與非合金鋼相

42、比，合金鋼因為加入了合金元素，所以提高了鋼的淬透性和耐回火性；細化了奧氏體晶粒；提高了鐵素體的固溶強化效果。3說明在一般情況下非合金鋼用水淬火，而合金鋼用油淬火的道理。答：由于合金鋼中加入了合金元素，導致合金鋼的淬透性比非合金鋼高，所以在一般情況下非合金鋼用水淬火，而合金鋼可用油淬火。4耐磨鋼常用牌號有哪些?它們?yōu)槭裁淳哂辛己玫哪湍バ院土己玫捻g性?并舉例說明其用途。答：耐磨鋼常用牌號有有ZGMn13-1、ZGMn13-2、ZGMn13-3、ZGMn13-4和ZGMn13-5等。錳耐磨鋼經(jīng)過水韌處理后，耐磨鋼的韌性與塑性好，硬度低(180220HBW)，它在較大的壓應力或沖擊力的作用下，由于表面

43、層的塑性變形，迅速產(chǎn)生冷變形強化，同時伴隨有形變馬氏體轉(zhuǎn)變，使表面硬度急劇提高到5256HRC，在使用過程中高錳耐磨鋼的基體仍保持良好的韌性。耐磨鋼常用于制造坦克和拖拉機的履帶板、球磨機襯板、挖掘機鏟齒、破碎機牙板、鐵路道岔等。5比較冷作模具鋼與熱作模具鋼碳的質(zhì)量分數(shù)、性能要求、熱處理工藝有何不同?答：冷作模具鋼與熱作模具鋼在碳的質(zhì)量分數(shù)、性能要求、熱處理工藝的差異見下表鋼種碳的質(zhì)量分數(shù)性能要求熱處理工藝冷作模具鋼W（C）1.0%高硬度和耐磨性，塑性和韌性低淬火+低溫回火熱作模具鋼W（C）=0.30.6%硬度適中，抗熱疲勞淬火+中（或高）溫回火6高速工具鋼有何性能特點?回火后為什么硬度會增加?

44、答：高速鋼的主要優(yōu)點是經(jīng)過科學的熱處理后，具有較高的紅硬性，能夠在600以下保持較高的硬度和耐磨性，用其制作的刀具的切削速度比一般工具鋼高得多，而且高速鋼的強度也比碳素工具鋼和低合金工具鋼約高30%50%。此外，高速鋼還具有很好的淬透性，在空氣冷卻的條件下也能淬硬。但高速鋼的導熱性差，在熱加工時要特別注意。在回火過程中，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，同時淬火馬氏體也彌散析出細小碳化物，所以，高速鋼經(jīng)三次回火后，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，以及鋼產(chǎn)生“二次硬化”現(xiàn)象，會導致鋼的硬度略有提高。7不銹鋼和耐熱鋼有何性能特點?并舉例說明其用途。答：不銹鋼的化學成分特點是鉻和鎳的質(zhì)量分數(shù)高，一般W（Cr）10.5

45、%，這樣不銹鋼中的鉻在氧化介質(zhì)中能形成一層致密的具有保護作用的Cr2O3薄膜，覆蓋住整個不銹鋼表面，防止不銹鋼被不斷地氧化和腐蝕。在耐熱鋼中主要含有鉻、硅、鋁等合金元素。這些元素在高溫下與氧作用，在鋼表面形成一層致密的高熔點氧化膜(Cr2O3、Al2O3、SiO2)，能有效地保護鋼在高溫下不被氧化。另外，加入Mo、W、Ti等元素是為了阻礙晶粒長大，提高耐熱鋼的高溫熱強性。 8說明下列鋼材牌號屬何類鋼?其數(shù)字和符號各表示什么?Q460B Q355NHC 20Cr GCr15SiMn 9CrSi Cr12 10Cr17 W6Mo5Cr4V2答：Q460B表示屈服點s460MPa，質(zhì)量為B級的低合金

46、高強度結構鋼；Q355NHC表示屈服點s355MPa，質(zhì)量為C級的焊接結構耐候鋼；20Cr鋼表示合金滲碳鋼，W（C）=0.2%，W（Cr）=1%；GCr15SiMn表示高碳鉻軸承鋼，W（C）=0.95%1.10%，W（Cr）=1.5%，W（Si）=1%，W（Mn）=1%；9CrSi鋼表示合金工具鋼，W（C）=0.9%，W（Cr）=1%，W（Si）=1%；Cr12鋼屬于冷作模具鋼，W（C）1%，W（Cr）=12%；10Cr17鋼屬于不銹鋼，W（C）=0.12%，W（Cr）=17%；W6Mo5Cr4V2表示高速鋼，W（C）=0.8%0.9%，W（Mo）=5%，W（Cr）=4%，W（V）=2%。9什

47、么是鑄鐵?它與鋼相比有什么優(yōu)點?答：在鐵碳相圖中，碳的質(zhì)量分數(shù)W（C）2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵。鑄鐵具有良好的鑄造性能、減摩性能、吸振性能、切削加工性能及低的缺口敏感性，而且生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉，經(jīng)合金化后還具有良好的耐熱性和耐腐蝕性等。球墨鑄鐵的性能可與鋼相媲美，打破了鋼與鑄鐵的使用界限。另外，鑄鐵在承受壓應力時，由于石墨不會縮小有效承載面積和不產(chǎn)生缺口應力集中現(xiàn)象，故鑄鐵的抗壓強度與鋼相近。10影響鑄鐵石墨化的因素有哪些?答：影響鑄鐵石墨化的因素主要有化學成分和冷卻速度。11球墨鑄鐵是如何獲得的?它與相同鋼基體的灰鑄鐵相比，其突出性能特點是什么?答：球墨鑄鐵是由普通灰鑄鐵熔化的鐵液，經(jīng)過球化處理得到的。它與灰鑄鐵相比，其突出的性能特點是具有較高的強度和良好的塑性與韌性，如屈服強度比碳素結構鋼高，疲勞強度接近中碳鋼。球墨鑄鐵通過各種熱處理，可以明顯地提高其力學性能。12說明下列鑄鐵牌號屬何類鑄鐵?其數(shù)字和符號各表示什么?HT250 T400-15 KTH350-10 KTZ550-04 KTB380-12 RuT420RTSi5答：HT250是灰鑄鐵，其抗拉強度最小值是250MPa；T400-15是球墨鑄鐵，其抗拉強度最小值是400MPa，斷后伸長率最小值是15%；KTH350-10是黑心可鍛鑄鐵，其抗拉強度最小值是370MPa，斷后伸長率最小值是10%；