材料熱處理工程師復習資料復習資料一、名詞解釋1. 晶胞：晶格中取出一個能夠反映晶格特征的最小的幾何單元來研究晶體中原子排列的規律，這個最小的幾何單元稱為晶胞。2. 金屬的鑄造性能：合金在鑄造過程中表現出的性能稱為合金的鑄造性能，主要是指流動性，收縮性，偏析和吸氣性等。3. 結晶：結晶就是原子由不規則排列狀態（液態）過渡到規則排列狀態（固態）的過程。4. 合金：將兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合在一起，獲得的具有金屬性質的物質，稱為合金。5. 0.：名義屈服強度（點），適用于沒有明顯屈服現象的金屬材料。低碳鋼有明顯的屈服現象，用s表示。6. 組織：在顯微鏡下所觀察到的晶粒的大小、形態和分布叫作顯微組織。7. 金屬化合物：合金組元之間發生相互作用而生成的晶格類型和性能不同于任一組元的物質。8. 滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物Fe3C。9. Fe3C：從液體金屬中直接結晶出的滲碳體稱為一次滲碳體。10. 亞共析鋼：含碳量為0.0282.11之間的室溫組織為F+P的鋼。11. 比例極限：應力與應變保持線性關系的極限應力值。即在拉伸應力應變曲線上開始偏離直線時的應力。12. 回火：回火是將淬火鋼加熱到以下溫度，進行保持12h后冷卻的工藝。回火目的是消除淬火應力，降低脆性；穩定工件尺寸，由于M，殘余A不穩定；獲得要求的強度、硬度、塑性、韌性。13. 實際晶粒度：在某一加熱條件下（實際熱處理）所得到的實際奧氏體晶粒大小。14. 應力：物體在外力作用下而變形時，其內部任一截面單位面積上的內力大小通常稱為應力。15. 沖擊韌性：是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時消耗能量大小的特性。16. 淬火：是將鋼加熱到臨界溫度以上（一般情況是：亞共析鋼為Ac3以上3050；過共析鋼為Ac1以上3050），經過適當的保溫后快冷，使奧氏體轉變為馬氏體的過程。17. 焊接：通過加熱或加壓，或者并用，并且用或不用填充材料，使兩種分離的金屬物體（同種金屬或異種金屬）產生原子（分子）間結合而連接成一體的連接方法，稱之焊接。18. 形變織構：金屬塑性變形到很大程度（70%）時，晶粒發生轉動，各晶粒的位向趨于一致，這種有序化的結構稱為形變織構。19. 塑性：是指材料在載荷作用下斷裂前發生不可逆永久變形的能力。20. 調質處理：一般習慣將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理。調質處理廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調質處理后得到回火索氏體組織，它的機械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩定性和工件截面尺寸有關，一般在HB200350之間。二、單選題1. 常用不銹鋼有鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和（A）。A鐵素體-奧氏體不銹鋼B馬氏體-奧氏體不銹鋼C萊氏體不銹鋼D貝氏體不銹鋼2. 馬氏體組織有兩種形態（B）。A板條、樹狀B板條、針狀C樹狀、針狀D索狀、樹狀3. C曲線右移使淬火臨界冷卻速度（A），淬透性（A）。A減小、增大B減小、減小C增大、減小D增大、增大4. 在Fe-Fe3C和圖中，奧氏體冷卻到ES線時開始析出（C）。A鐵素體B珠光體C二次滲碳體D萊氏體5. 金屬的（D）越好，其鍛造性能就越好。A硬度B塑性C彈性D強度6. 晶體中原子一定規則排列的空間幾何圖形稱（B）。A晶粒B晶格C晶界D晶相7. 用于制造柴油機曲軸，減速箱齒輪及軋鋼機軋輥的鑄鐵為（B）。A可鍛鑄鐵B球墨鑄鐵C灰口鑄鐵D白口鑄鐵8. 純鐵在772時的結構為（B）晶格。A體心六方B面心立方C密排六方D體心立方9. 過共析鋼的室溫組織為（C）。AP+FBPCP+Fe3CDP+Fe3C+Ld10. GCr15鋼的平均含鉻量為（B）%。A0.15B1.5C15D2511. 鐵素體的機械性能特點是（C）。A具有良好的硬度與強度B具有良好的綜合機械性能C具有良好的塑性D具有良好的切削性和鑄造性12. 低碳鋼拉伸應力一應變圖中，-曲線上對應的最大應力值稱為（C）。A彈性極限B屈服強度C抗拉強度D斷裂強度13. 有利于切削加工性能的材料硬度范圍為（C）。A230HBC（160230）HBD（6070）HRC14. 在相同變形量情況下，高純金屬比工業純度的金屬（A）。A更易發生再結晶B更難發生再結晶C更易發生回復D更難發生回復15. 面心立方晶格金屬的滑移系為（B）。A110B111C110D11116. 固溶體和它的純金屬組元相比（D）。A強度高，塑性也高些B強度低，但塑性高些C強度低，塑性也低些D強度高，但塑性低些17. 碳對鋼的耐電化學腐蝕性一般（A）。A不利B有利C無影響D不能確定18. 二元合金中，共晶成分的合金（A）。A鑄造性能好B鍛造性能好C焊接性能好D熱處理性能好19. 變形金屬在加熱時發生的再結晶過程是一個新晶粒代替舊晶粒的過程，這種新晶粒的晶型（C）。A與變形前的金屬相同B與變形后的金屬相同C與再結晶前的金屬相同D形成新的晶型20. 強度的大小可用（A）表示。A應力B內力C屈服點D韌性21. 在刀具材料中，制造各種結構復雜的刀具應選用（C）。A碳素工具鋼B合金工具鋼C高速工具鋼D都可以22. 金屬材料的在外力作用下產生塑性變形而不破裂的能力稱為（B）。A彈性B塑性C韌性D硬度23. 在下列3種鋼中，（C）的彈性最好。AT10鋼B20鋼C65MnD一樣24. 材料的（B）越好，則可鍛性越好。A強度B塑性C硬度D韌性25. 用拉伸試驗可測定材料的（A）性能指標。A強度B硬度C韌性D塑性26. 45鋼按碳的含量分類屬于（A）鋼。A中碳B高碳C低碳D合金調質鋼27. （C）的主要特點是在高溫下仍能保持與常溫相似的強度。A耐磨鋼B不銹鋼C熱強鋼D低碳鋼28. 制造手用鋸條應當選用（A）。AT12鋼經淬火和低溫回火BCrl2Mo鋼經淬火和低溫回火C65鋼淬火后中溫回火D40Cr鋼經調質處理29. 下列鋼種中，以球化退火作為預備熱處理的鋼種是（D）。A40CrB20CrC16MnDGCrl530. GCrl5鋼中Cr的平均含量為（B）。A15%B1.5%C0.15%D沒有表示出來31. 下列鋼中最易發生晶間腐蝕的是（C）。A0Crl8Ni9TiB0Crl8Ni9C1Crl8Ni9D1Crl8Ni9Ti32. 提高灰口鑄鐵的耐磨性應采用（C）。A整體淬火B滲碳處理C表面淬火D回火33. LF5的（C）。A鑄造性能好B強度高C耐蝕性好D時效強化效果好三、填空題1. 普通灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵中石墨的形態分別為（片狀）、（棉絮狀）、（球狀）和（蠕蟲狀）。2. 金屬的斷裂形式有（脆性斷裂）和（延性斷裂）兩種。3. 常見的金屬晶體結構有（體心立方晶格）、（面心立方晶格）和（密排六方晶格）三種。4. 金屬的機械性能主要包括強度、硬度、塑性、韌性、疲勞強度等指標，其中衡量金屬材料在靜載荷下機械性能的指標有（強度）、（硬度）和（塑性）。衡量金屬材料在交變載荷和沖擊載荷作用下的指標有（疲勞強度）和（沖擊韌性）。5. 根據鋁合金成分和工藝特點，可將鋁合金分為（變形鋁合金）和（鑄造鋁合金）兩大類。6. 冷變形金屬在加熱時隨加熱溫度的升高，其組織和性能的變化分為三個階段，即回復，（再結晶），晶粒長大。7. 鋼加熱時奧氏體的形成分為三個階段，依次為（奧氏體晶核的形成及長大），殘余滲碳體，奧氏體的均勻化。8. 亞共析鋼的正火溫度為（Ac3）以上，3050度，而過共析鋼的正火溫度為Accm以上3050度。9. 奧氏體不銹鋼進行固溶處理的目的是獲得單相奧氏體組織，提高鋼的耐蝕性，進行穩定化處理的目的是（防止晶間腐蝕的產生）。10. 按回火溫度不同，通常將回火分為（低溫）、（中溫）和（高溫）；回火溫度分別是（150250）、（350500）和（500650）；其回火組織分別為（回火M）、（回火T）和（回火S）。11. 三大固體工程材料是指（高分子材料）、（復合材料）和陶瓷材料。12. 硬度是指材料抵抗（局部變形）特別是塑性變形、壓痕、劃痕的能力；常用的硬度試驗法有（布氏硬度）、洛氏硬度和（維氏硬度）。13. 根據工藝的不同，鋼的熱處理分為退火、正火、（淬火）、（回火）和（表面熱處理）五種。14. 鑄鐵是含碳量大于（2.11）%的鐵碳合金。15. 合金鋼按用途分為（合金結構鋼）、（合金工具鋼）和（特殊性能鋼）。辨別鋼質量高低的主要依據是（S、P等雜質含量的高低）。16. 熱處理過程主要是由加熱、保溫（時間）、冷卻三個階段構成的。17. 晶格常數為a的面心立方晶胞，其原子數為（4），配位數為（12），致密度為（74%）。18. 固溶體合金中產生晶內偏析的原因是（冷卻速度快）。19. 屬干珠光體類型的組織有三種，它們的機械性能是有差別的，其原因是（片層間距不同）。根據金屬學的觀點，冷、熱加工的區分應以金屬的（再結晶溫度）為界限。20. 在體心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（110），有（6）個，原子密度最大的晶向是（），有（2）個，因此其滑移系數目為（12）；在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（110），有（4）個，原子密度最大的晶向是（），有（3）個，因此其滑移系數目為（12）。兩者比較，具有（面心立方）晶格的金屬塑性較好，其原因是（面心立方晶格的滑移面上最密晶向比體心立方晶格多）。21. 共析成分的過冷奧氏體冷卻到C曲線鼻尖以上溫度（Ar1550）等溫時，發生（珠光體）轉變；過冷到C曲線鼻尖以下、Ms點以上溫度等溫時，發生（貝氏體）轉變；過冷到Ms點以下溫度時，發生（馬氏體）轉變。22. 鋼的組織特點是：高溫組織為（奧氏體），具有良好的（塑性）。23. 一塊純鐵在912C發生-Fe-Fe轉變時，體積將（減小）。24. 滑移的本質是（位錯的運動）。25. 在過冷奧氏體等溫轉變產物中，珠光體與屈氏體的主要相同點（F）和（Fe3C）以層片狀分布，不同點是層片間距不同。26. 20CrMnTi是（合金滲碳鋼）鋼，Cr，Mn的主要作用是（提高淬透性），Ti的主要作用是（細化晶粒），熱處理工藝是（滲碳后直接淬火，再低溫回火）。27. 拖拉機和坦克履帶板受到嚴重的磨損及強烈的沖擊，應選用（耐磨）鋼，采用（水韌）處理。28. 鑄鐵的石墨化過程分為三個階段，分別為（結晶出一次石墨和形成共晶石墨）、（析出二次石墨）和（形成共析石墨）。29. 生產球墨鑄鐵選用（稀土鎂）作為球化劑。30. HSn70-1是（銅鋅（復雜黃銅）合金，其含Sn量為（1）。31. 影響石墨化的主要因素是（溫度及冷卻速度）和（合金元素）。32. 有一具有網狀滲碳體的T12鋼坯：（1）應先進行（正火）再進行（球化退火）熱處理才能達到改善切削性能的目的。（2）這時鋼的組織名稱是（球狀珠光體）。四、判斷題1. 金屬的晶粒越細小，其強度越高，但韌性變差。（）2. 黃銅的耐蝕性比青銅差。（）3. 硅、錳是鋼的有益元素，能降低鋼的強度和硬度。（）4. 45鋼可用調質進行熱處理。（）5. 20CrMnTi是合金調質鋼。（）6. 滲碳件經淬火處理后用HB硬度計測量表層硬度。（）7. 沖擊韌性是指金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的能力。（）8. 在金屬的結晶中，隨著過冷度的增大，晶核的形核率N和長大率G都增大，在N/G增大的情況下晶粒細化。（）9. 液態金屬冷卻到結晶溫度時，液態金屬中立即就有固態金屬結晶出來。（）10. 鐵素體是碳溶解在-Fe中所形成的置換固溶體。（）11. 鋼中的含磷量增加，其鋼的熱脆性增加。（）12. GS線表示由奧氏體冷卻時析出鐵素體的開始線，通稱A3線。（）13. ES線是碳在奧氏體中的溶解度變化曲線，通稱Acm線。（）14. 在Fe-Fe3C相圖中的ES線是碳在奧氏體中的溶解度變化曲線，通常稱為A3線。（）15. GS線表示由奧氏體冷卻時析出鐵素體的開始線，通稱A3線。（）16. 完全退火是將鋼加熱到Acm以上3050，保溫一定的時間后，隨爐緩慢冷卻的一種熱處理工藝。（）17. 布氏硬度當試驗條件相同是壓痕直徑越大，材料越軟；布氏硬度的單位是Pa。（）18. 索氏體和回火索氏體的性能沒有多大的區別。（）19. 灰鑄鐵是目前應用最廣泛的一種鑄鐵。（）20. T12A和CrW5都屬高碳鋼，它們的耐磨性、紅硬性也基本相同。（）21. 不銹鋼中的含碳量越高，其耐腐蝕性越好。（）22. 大型鑄件在擴散退火后不再進行一次正火或完全退火。（）23. 鋼在加熱時，往往在600以上才開始發生氧化現象。（）24. 淬火過程中常用的冷卻介質是水、油、鹽和堿水溶液。（）25. 材料的伸長率、斷面收縮率數值越大表明其塑性越好。（）26. 硫是碳鋼中的有益元素，它能使鋼的脆性下降。（）27. 40鋼與40Cr鋼的含碳量基本相同，性能和用途也一樣。（）28. 合金工具鋼都是高級優質鋼。（）29. 有些鋼件經退火或正火后，能滿足工藝要求，但還要進行一次最終熱處理。（）30. 要提高奧氏體不銹鋼的強度，只能采用冷塑性變形予以強化。（）31. 高速鋼采用很高溫度淬火，其目的是使碳化物盡可能多的溶入奧氏體中，從而提高鋼的硬性。（）32. 鑄鐵可以經過熱處理改變基體組織和石墨形態。（）33. 可以通過球化退火使普通灰口鑄鐵變成球墨鑄鐵。（）34. 若鋁合金的晶粒粗大，可以重新加熱予以細化。（）35. 所有的鋁合金都可以通過熱處理予以強化。（）五、簡答題1. 正火與退火相比有何異同?什么條件下正火可代替退火?答：它們的目的都是在于消除鋼材經熱加工所引起的某些缺陷，為以后加工做好準備。將鋼件加熱溫度到適當溫度保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝稱為退火。將鋼件加熱到Ac3（或Ac）以上30-50C。保溫適當后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理稱為正火。2. 硫、磷元素的含量為什么在碳鋼中要嚴格地控制?而在易切削鋼中又要適當地提高？答：硫、磷是有害元素，含硫多了會使鋼產生熱脆，含磷多了使鋼產生冷脆，但在易切削鋼中多加些硫、磷可改善切削加工性，使切屑易斷。3. 高錳耐磨鋼具有良好的韌性卻又特別耐磨，為什么?答：高錳耐磨鋼是ZGMn13型，它經水韌處理后為單一奧氏體組織，從而有良好的塑性和韌性，但硬度并不高，一般大于230HBS，當工作時受到很大的壓力，強烈沖擊和磨擦時，表面因塑性變形產生加工硬化，并同時伴有馬氏體異變，使表面硬度迅速提高到52-56HRC，表面具有良好耐磨性，而內部仍有良好塑性和韌性，使工件具有低抗沖擊的能力。4. 鑄件的薄壁及表面部位常有一層高硬度層，引起切削加工困難，原因何在?如何消除?答：由鑄件的薄壁處或表面冷卻速度大，容易出現白口組織，導致鑄件的硬度增高，切削加工難以進行，此時可將鑄件加熱至850-950保溫2-5H，使白口組織中的滲碳體在高溫下分解，然后隨爐緩冷卻400-500出爐這樣可降低硬度改善可切削性能。5. 一幅完整的鑄造工藝圖應包含哪些主要內容?答：鑄件的澆注位置，分型面，型芯的形狀，數量，尺寸及固定方法，機械加工余量，拔模斜度，收縮率以及澆口，冒口，冷鐵的尺寸和位置等。6. 生產中如何選擇焊接方法？下列焊接結構應選用何種焊接方法？為什么？答：（1）廠房屋架等低碳鋼桁架結構：手弧焊（空間與焊件材料的限制）。（2）用厚度為20mm的Q345鋼板拼焊成的大型工字梁：手弧焊（厚度，材料，空間的限制）。（3）純鋁低壓容器：縫焊（厚度，焊接位置）。（4）低碳鋼薄板（厚度為1mm）的鏈輪罩：氣焊（厚度，材料的限制）。7. 寫出下列牌號數字及文字的含意，Q235-F、KTZ450-06、H68、LF5。例如：HT100：表示灰鑄鐵，其最低抗拉強度為100MPa。答：Q235-F：表示普通碳素結構鋼，其屈服強度為235MPa，F表示是沸騰鋼。KTZ450-06：表示珠光體基體的可鍛鑄鐵，其表示最低抗拉強度為450MPa，最小伸長率為6%。H68：表示含銅68%的黃銅。LF5：表示防銹鋁，其序數號為5。8. 簡述回火的目的。答：（1）降低零件脆性，消除或降低內應力。（2）獲得所要求的力學性能。（3）穩定尺寸。（4）改善加工性。9. 簡述正火的主要應用場合。答：（1）改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性。（2）作為普通結構零件或大型及形狀復雜零件的最終熱處理。（3）作為中碳和低合金結構鋼重要零件的預備熱處理。（4）消除過共析鋼中的網狀二次滲碳體。10. k代表什么指標？為什么k不用于設計計算？答：k代表金屬材料的沖擊韌度，即試樣缺口底部面積上的沖擊吸收功，代表抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。因為k值的影響因素多，重復性差，且工件大多以小能量多次沖擊下工作，此時的壽命主要取決于強度。所以，不直接用于設計計算。11. 有一批Wc=0.45的碳鋼齒輪，其制造工藝為：圓鋼下料鍛造退火車削加工淬火回火銑齒表面淬火。說明各熱處理工序的名稱和作用。答：（1）退火：完全退火；降低HBS，提高切削加工性能，細化晶粒，均勻組織。（2）淬火+回火：調質；提高綜合性能。（3）齒面淬火：表面淬火；提高HRC和耐磨性。12. 寫出Fick第一定律和第二定律的表達式，并說明應用范圍、區別及聯系。答：，穩態，非穩態第一擴散定律是第二擴散定律的特例。13. 鐵碳合金中基本相有哪些？其機械性能如何？答：鐵素體：強度硬度較低，塑性韌性高。奧氏體：具有一定的強度硬度塑性好。滲碳體：硬度高，脆性大塑性韌性較低。珠光體：有一定強度塑性，硬度適中。萊氏體：硬度高，塑性差。14. 根據鑄鐵中石墨形態的不同，鑄鐵可分為哪幾種？每種鑄鐵的石墨分別以何種形式存在？答：白口鑄鐵碳主要以游離碳化鐵形式出現。灰鑄鐵：片狀石墨形式析出的鑄鐵。可鍛鑄鐵：白口鑄鐵通過石墨化或氧化脫碳退火處理，改變其金相組織或成分而獲得較高韌性的鑄鐵。球墨鑄鐵：球化處理，使石墨大部分或全部呈球狀，有時少量為團絮狀。儒墨鑄鐵：金相組織中石墨形態主要為蠕蟲狀的鑄鐵。麻口鑄鐵：碳部分以游離碳化鐵形式析出，部分以石墨形式析出的鑄鐵，斷口呈灰白色相間。15. 奧氏晶粒的大小對鋼熱處理后的性能有何影響？答：奧氏體的晶粒越細小，淬火后馬氏體的晶粒越細小。晶粒越細小鋼的強度硬度越高，塑性韌性也越好；若奧氏體晶粒粗大則淬火后的鋼的脆性也相應增大，力學性能變差。16. 請解釋均勻形核和非均勻形核的概念。并說明為什么在凝固過程中非均勻形核往往比均勻形核易于發生。答：均勻形核是指形核過程不依附于任河靠背，也就是在母相的任何地方都具有相同的形核幾率的形核過程。而非均勻形核是指在形核過程中，核心依附于母相中某些靠背的形核過程。在同樣的過冷度條件下，由于非均勻形核的核心體積的減少（取決于新相和靠背之間的潤濕角）而導致形核功的減小，使得形核所需要能量起伏所提供的能量降低，從而導致非均勻形核易于形成。在同樣的形核功的條件下，非均勻形核所需要的臨界核心半徑較小，由此通過結構起伏可以達到的臨界核心的數目增加，從而使得形核過程易于進行。17. 合金元素Mn、Cr、W、Mo、V、Ti對過冷奧氏體的轉變有哪些影響?答：除Co外，所有合金元素溶于奧氏體后，都增大其穩定性，使奧氏體分解轉變速度減慢，即C曲線右移，從而提高鋼的淬透性。碳化物形成碳化物形成元素，如Mo、W、V、Ti等，當它們含量較多時，不僅使C曲線右移，而且還會使C曲線的形狀發生變化，甚至出現兩組C曲線，上部的C曲線反映了奧氏體向珠光體的轉變，而下部的C曲線反映了奧氏體向貝氏體的轉變。18. 金屬晶粒大小對金屬的性能有何影響?說明鑄造時細化晶粒的方法及其原理。答：金屬晶粒越細，金屬的強度越高，塑性和韌性也越好，反之力學性能越差。鑄造時細化晶粒的方法有：（1）增加過冷度：當過冷度增大時，液態金屬的結晶能力增強，形核率可大大增加，而長大速度增加較少，因而可使晶粒細化。（2）變質處理：在液態金屬結晶前，加入一些細小的變質劑，使金屬結晶時形核率N增加，因而可使晶粒細化。（3）振動處理：在金屬結晶時，對液態金屬附加機械振動、超聲波振動或電磁振動等措施使已生長的晶粒因破碎而細化，同時破碎的晶粒尖端也起凈核作用，增加了形核率，使晶粒細化。19. 簡述耐磨鋼的耐磨原理。答：耐磨鋼工作時，如受到強烈的沖擊、壓力和摩擦，則表面因塑性變形會產生強烈的加工硬化，而使表面硬度提高到5005