2011-10-1812010年材料熱處理工程師資格考試綜合素質與技能（第一單元）一、單項選擇題（每小題1分，共計20分）下列各題A）、B）、C）、D）四個選項中，只有一個選項是正確的1．奧氏體晶粒度是表示奧氏體晶粒的大小，通常按標準試驗方法在930±10℃保溫足夠時間后測定的晶粒大小稱為（P94）□A）起始晶粒度□B）實際晶粒度□C）本質晶粒度□D）特種晶粒度2．下貝氏體的韌性遠高于上貝氏體主要是因為下貝氏體的（P99）□A）碳化物呈粒細狀□B）碳化物呈細片狀□C）位錯密度高□D）位錯密度低2011-10-1823．高碳工具鋼或合金工具鋼的等溫球化退火處理的加熱溫度通常是□A）Ac1＋20~30℃（P109）□B）Ac1-20~30℃□C）Acm＋20~30℃□D）Acm-20~30℃4．鋼中馬氏體形態主要分為板條狀馬氏體和片狀馬氏體，獲得板條狀（位錯）馬氏體的條件是（P100）□A）MS＞350℃WC﹤0.2%□B）MS﹤200℃WC＞1.0%□C）MS200℃~300℃

WC0.2~0.5%□D）MS300℃~350℃

WC0.5~1.0%5．鋼中馬氏體力學性能的顯著特點是具有高硬度和高強度，馬氏體硬度主要取決于（P101）□A）鋼中合金元素量□B）馬氏體中含碳量□C）鋼的加熱溫度□D）鋼的冷卻速度2011-10-1836．鋼的臨界冷卻速度是指過冷奧氏體不發生分解直接得到（P103）

□A）全部珠光體的最低冷卻速度□B）全部上貝氏體（含殘余奧氏體）的最低冷卻速度□C）全部下貝氏體（含殘余奧氏體）的最低冷卻速度□D）全部馬氏體（含殘余奧氏體）的最低冷卻速度7．出現第二類回火脆性的回火工藝是（P105）

□A）在450℃~650℃溫度范圍內回火□B）回火時快冷□C）回火時慢冷□D）在450℃~650℃溫度范圍內回火，且緩慢冷卻8．為獲得良好的綜合力學性能，38CrMoAl鋼制造的氮化件預先熱處理應采用（P137）

□A）退火□B）正火□C）調質□D）滲碳2011-10-1849．消除過共析層網狀碳化物最簡便的熱處理工藝為（P114）

□A）完全退火□B）不完全退火□C）正火□D）高溫回火10．亞共析碳鋼亞溫淬火常用的最佳溫為（P116）

□A）Ac1＋10~20℃□B）Ac3＋10~20℃□C）比Ac3略低□D）比Ar3略低11．去應力退火的加熱溫度范圍是（P107）

□A）Ac1以上30~50℃□B）Ac1以下某溫度□C）Acm以上□D）Ac3以上12．中碳鋼淬火后高溫回火稱為調質處理，獲得的組織是（P105）□A）回火馬氏體□B）回火索氏體□C）回火托（屈）氏體□D）珠光體2011-10-18513．擴散是鋼的化學熱處理過程中重要控制因子，而影響擴散系數的最重要因素是（P41）□A）溫度□B）擴散方式□C）晶格類型□D）固溶體類型14．化學熱處理中，用作提高耐磨和耐腐蝕性的常用工藝是（P152）□A）滲硼□B）滲鋁□C）滲流□D）滲碳15．高頻加熱淬火頻率為100~1000kHz，通常達到的淬硬層深度為(P162）□A）0.2~2mm□B）2~5mm□C）2~8mm□D）10~15mm16．球墨鑄鐵通常的淬火工藝為（P190）□A）860~900℃，油冷□B）860~900℃，水冷□C）900~930℃，油冷□D）900~930℃，水冷17．變形鋁合金淬火后時效的主要目的是（P196）□A）消除應力□B）提高強度□C）降低硬度□D）穩定尺寸2011-10-18618．為使高精度量具尺寸穩定，常用的熱處理工藝是（P214）□A）多次回火□B）一次冷處理□C）一次穩定化處理□D）多次冷處理與穩定化處理19．為避免20CrMnTi鋼大型鍛件產生魏氏組織，改進熱處理工藝是□A）提高正火溫度（P274）

□B）加快正火冷卻速度□C）二次正火□D）降溫等溫20．提高CrWMn冷作模具鋼強韌性和耐磨性的微細化熱處理工藝是□A）850℃加熱保溫后油冷＋200℃回火（P228）□B）810℃加熱保溫后油冷（油溫150℃）＋200℃回火□C）840℃加熱保溫后240℃等溫1小時空冷＋250℃回火□D）970℃加熱保溫后油冷＋560℃回火＋820℃加熱保溫后油冷＋280℃等溫1小時空冷＋200℃回火2011-10-187二、簡答題（每小題4分，共計40分）1.何謂鋼的球化退火，其目的是什么？主要適用于哪些鋼材？（P109）答：所謂鋼的球化退火是使鋼中碳化物球化而進行的退火工藝。其目的是降低硬度、改善切削加工性，并為以后的淬火做好組織準備。球化退火主要用于共析鋼、過共析鋼的鍛件及結構鋼的冷擠壓件等。答：（P117）或（《金屬熱處理原理與工藝》王順興主編P166-167）單介質淬火：形狀簡單的碳鋼工件用水冷，合金鋼或合金工具鋼大件用油冷。雙介質淬火：形狀復雜、易變形工件可采用此淬火方法，預冷淬火（延時淬火）：用于工具、模具鋼，可減少其變形和開裂。分級淬火：用于合金工具鋼及小截面碳素鋼工具鋼，以減少其變形和開裂。等溫淬火：用于要求變形小、強韌性高的合金鋼工件。（《金屬熱處理原理與工藝》P163）

2．簡述淬火冷卻方法（至少說出五種）2011-10-1883.簡述淬透性概念及其影響因素。（P119）答：鋼在淬火時能夠獲得馬氏體的能力即鋼被淬透的深度大小稱為淬透性。其大小取決于鋼的臨界冷卻速度，C曲線位置越靠右，則臨界冷卻速度越小，淬透性越大；合金元素（除Co外）都能提高鋼的淬透性。4.鋼的回火分哪幾類？說出低溫回火的適用性（目的）。答：（P124）或(《金屬熱處理原理與工藝》王順興主編P194)可分為：低溫回火（150~250℃）、中溫回火（350~500℃）、高溫回火（500~650℃）。低溫回火目的是降低或消除淬火應力，避免變形、開裂；穩定組織以保持使用過程中的尺寸穩定；得到高的硬度與耐磨性。低溫回火適用于工模具鋼、表面淬火及滲碳淬火件等。答：（P148-149）碳氮共滲的黑色組織是指碳氮共滲表層中出現的黑點、黑帶和黑網。這種組織將使工件彎曲疲勞強度、接觸疲勞強度降低，耐磨性下降。為防止黑色組織的出現，滲層中氮含量不宜過高（一般超過WN0.5%易出現點狀黑色組織）；滲層中氮含量也不宜過低，否則易形成托氏體網（即黑網）。為抑制托氏體網的出現，也可適當提高淬火加熱溫度或采用冷卻能力較強的冷卻介質。5.什么是碳氮共滲中的黑色組織？它的危害性是什么?防止措施是什么？2011-10-1896.簡述零件感應加熱淬火的基本原理。（P162）交變電場交變磁場感應電流渦流表層加熱淬火冷卻集膚效應答：（P259）利用高速噴射的細小彈丸在室溫下撞擊受噴工件的表面，使表層材料在再結晶溫度下產生彈、塑性變形，并呈現較大的殘余壓應力，從而提高工件表面強度、疲勞強度和抗應力腐蝕能力的表面工程技術。（P260-261）使工件表面產生塑性流變和加工硬化，大幅度提高材料表面的硬度；降低材料表面粗糙度，同時使工件表面保留殘余壓應力，因而可大幅度提高材料的疲勞強度、疲勞壽命和抗應力腐蝕能力。

7．什么叫噴丸強化？對材料表面形貌與性能有什么影響？

答：（《金屬熱處理原理與工藝》王順興主編P95）原因之一：退火的冷速慢，獲得P+F較多；而正火的冷速快，獲得S+F較少；原因之二：S的片間距小于P的片間距（即S=0.25~0.30μm，P=0.6~1.0μm），強度與硬度隨其片間距的減小而提高，故正火的強度與硬度比退火的高。8．為什么亞共析鋼經正火后，可獲得比退火高的強度與硬度？（P97）2011-10-1810答：高速鋼刀具深冷處理后獲得較少（4%左右）穩定殘余奧氏體，且其中存在大量的位錯纏結而使其自身強化；深冷過程中轉變的片狀不完全孿晶馬氏體，含碳及合金元素量較高，于是強化了α固溶體；深冷處理并回火后能析出比常規熱處理尺寸小而多的片狀MC型碳化物，使高速鋼抗回火性、塑韌性和耐磨性提高。故高速鋼刀具深冷處理能提高刀具使用壽命。9.高速鋼刀具深冷處理為什么能提高刀具使用壽命？（P212-213）答：其原理是利用聚焦后的激光束照射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升高到相變點以上，當激光移開后，由于仍處于低溫的內層材料快速導熱作用，使表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，獲得淬硬層。激光淬火與感應加熱淬火相比，使用的能量密度更高，加熱速度更快，不需要淬火介質，工件變形小，加熱層深度和加熱軌跡易于控制，易于實現自動化，激光淬火可使工件表層0.11.0mm范圍內的組織結構和性能發生明顯變化。

10.簡述激光熱處理的原理，與感應加熱淬火相比優點是什么？（P250）2011-10-1811三、綜合應用題（每題8分，共計40分）1.根據共析鋼過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線示意圖（圖1）指出以下五個區域是什么轉變區？區域①（A1線以上）、區域②（AA′區左邊）、區域③（AA′和BB′之間）、區域④（BB′線右邊）、區域⑤（MS以下）時間（s）②③④⑤溫度/℃①A1A′ABB′MSMfV1V0V2V3V4圖1共析鋼過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線示意圖答：區域①：奧氏體區(A)區域②：過冷奧氏體區(A過冷)區域③：過冷奧氏體向珠光體轉變區(A過冷→P)區域④：過冷奧氏體向珠光體轉變終了區(P)區域⑤：過冷奧氏體向馬氏體轉變區(A過冷→M)2011-10-1812

若將共析鋼加熱至奧氏體溫度后分別以圖中的冷卻速度V0、V1、V2、V3、V4進行冷卻至室溫后得到什么組織？連續冷卻轉變曲線的實際意義是什么？答：冷卻速度為V0時進行冷卻至室溫后得到組織為：M淬＋A′

冷卻速度為V1時進行冷卻至室溫后得到組織為：M淬＋A′

冷卻速度為V2時進行冷卻至室溫后得到組織為：M淬＋T

冷卻速度為V3時進行冷卻至室溫后得到組織為：M淬＋S

冷卻速度為V4時進行冷卻至室溫后得到組織為：P

連續冷卻轉變曲線用于制定鋼的合理熱處理工藝，分析鋼熱處理后的組織和性能，估計鋼的淬透性和選擇適當的淬火介質，比較合金元素對鋼的淬硬層深度和馬氏體點的影響等。V1水冷V2油冷V3空冷V4爐冷V1V2V3V42011-10-18132.簡述常用的化學熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲和氮碳共滲）的工藝主要特點、熱處理后的組織和性能特點，主要適用于哪些材料或零件？答：滲碳：（P129-130）或

《金屬熱處理原理與工藝》王順興主編P253-272

●滲碳溫度高、生產周期較長，在滲碳加熱、冷卻過程中及以后的淬火回火過程中，工件會產生變形。●滲碳后淬火工件由表及里的金相組織依次為：M＋K少量＋A′→M＋A′→M低碳（心部淬透），若未被淬透，則心部組織為T（或S，P）＋F。●經滲碳熱處理后的工件，獲得具有高硬度、高強度的表層和較高韌性的心部組織：其耐磨性、拉伸及靜彎曲強度，以及反復彎曲和接觸疲勞極限均得到顯著提高。●主要適用于低碳碳素鋼（如15、20鋼等）或低碳合金滲碳鋼（如20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4WA鋼等）。常用于制造汽車、拖拉機等機械設備上的齒輪、凸輪等零件。2011-10-1814滲氮：（P138）或（《金屬熱處理原理與工藝》王順興主編P273-281）●滲氮溫度低、生產周期長，工件變形小，要求工件預先進行調質處理，滲氮后不在進行淬火、回火處理即可直接使用。●滲氮后表層組織為氮化物Fe2N(ε)＋Fe4(γ′)；過渡區組織為Fe4(γ′)＋含氮鐵素體（α）；心部組織為回火索氏體。●可獲得工件表面高硬度、高耐磨性、高疲勞強度和耐蝕性及紅硬性（在600~650℃溫度下仍保持較高硬度），心部具有良好的綜合力學性能。●主要用于在交變載荷下工作的、要求耐磨和尺寸精度高的重要零件，如高速傳動精磨齒輪，高速柴油機曲軸，高精密機床主軸，鏜床鏜桿等，也可用于在較高溫度下工作的耐磨、耐熱零件，如閥門、排氣閥等。2011-10-1815氮碳共滲：（P149）或（《金屬熱處理原理與工藝》王順興主編P287-289）●氮碳共滲俗稱軟氮化，是在Fe-C-N三元素共析溫度以下（530~570℃）對工件表面進行碳氮共滲的，以滲氮為主，同時也滲入少量的碳原子。溫度低、滲速快，時間短（一般1~4h），變形小。●碳鋼軟氮化后的組織由白亮的碳氮化合物層（10~20μm）和暗黑色的擴散（0.1~1.0mm）組成。化合物層主要是ε相（Fe2~3N）和γ′相（Fe4N）。合金鋼軟氮化后表面組織也是得到由ε相和γ′相組成的白亮化合物層。●軟氮化能大幅度提高鋼件的疲勞強度、耐磨性、抗咬合和抗擦傷的能力以及耐蝕性。●軟氮化不受材料限制，可廣泛用于碳鋼、合金鋼、鑄鐵、粉末冶金材料等。由于滲層較薄、硬度梯度較陡，不宜在重載荷條件下工作，但對一些不承受大的載荷而又需要抗疲勞、抗磨損、抗咬合的工件，其強化效果十分顯著。如紡織機械上的一些零件。2011-10-1816碳氮共滲：（P143）或（《金屬熱處理原理與工藝》王順興主編P283-286）●與滲碳相比，碳氮共滲溫度低，滲速快，零件變形小。●碳氮共滲后經淬火＋回火處理后，工件表層組織為細針狀回火馬氏體＋顆粒狀碳氮化合物Fe3（C、N）＋少量殘余奧氏體。●具有較高的耐磨性和疲勞強度及抗壓強度，并兼有一定的耐蝕性。●常用于低、中碳合金鋼（如20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、20MnVB、40Cr、40CrNiMo等鋼）制造的重、中負荷齒輪（如汽車、拖拉機上的傳動齒輪，精磨機床上的傳動齒輪等）。2011-10-18173.已知GCr15鋼精密軸承的加工工藝路線為：下料→鍛造→超細化處理→機加工→淬火→冷處理→穩定化處理其中熱處理工藝包括：①超細化處理工藝為：1050℃×20~30min高溫加熱，250~350℃×2h鹽槽等溫，690~720℃×3h隨爐冷至500℃出爐空冷。②淬火：835~850℃×45~60min在保護氣氛下加熱，150~170℃的油中冷卻5~10min，再在30~60℃油中冷卻。③冷處理：清洗后在-40~-70℃×1~1.5h深冷處理。④穩定化處理：粗磨后進行140~180℃×4~12h處理；精磨后進行120~160℃×6~24h處理。試分析GCr15鋼精密軸承在加工過程中所采用的上述熱處理工藝目的。2011-10-1818答：（P282）①超細化處理：1050℃×20~30min高溫固溶處理可使合金滲碳體充分溶解于奧氏體中。250~350℃×2h鹽槽等溫，其目的是獲得以下貝氏體為主的組織，其中的碳化物呈細片狀或顆粒狀平行排列于鐵素體中。在經690~720℃×3h隨爐冷至500℃出爐空冷處理后可獲得碳化物呈細小顆粒狀、均勻分布在細小等軸狀的鐵素體上的組織（即球狀珠光體）。②淬火：835~850℃×45~60min在保護氣氛下加熱，是為防止軸承在加熱過程中產生氧化和脫碳。對其進行150~170℃的油中冷卻5~10min，再在30~60℃油中冷卻，即為分級淬火，目的是降低相變應力，減少工件變形，獲得隱晶、細小針狀馬氏體和均勻分布的細小碳化物以及少量殘余奧氏體。③冷處理：清洗后在-40~-70℃×1~1.5h深冷處理，目的是減少殘余奧氏體量、穩定組織、穩定尺寸。④穩定化處理：粗磨后進行140~180℃×4~12h處理，消除或減少內應力，穩定組織、穩定尺寸；精磨后進行120~160℃×6~24h處理，即時效處理，進一步消除或減少內應力，穩定組織、穩定尺寸。2011-10-1819答：正確選擇淬火加熱溫度（TH）是保證淬火質量的重要一環。鋼淬火時的具體加熱溫度主要取決于鋼的含碳量（即鋼的相變臨界點）和零件的使用性能要求。一般情況下，

對于亞共析鋼：TH=Ac3+30～50℃，若加熱溫度不足（<Ac3）則淬火組織中將出現鐵素體（F）而造成強度及硬度的降低。若加熱溫度過高（>>Ac3），則淬火后將得到粗大淬火馬氏體（M），致使鋼的強度、韌性降低，脆性增加，同時工件氧化脫碳現象嚴重，淬火變形開裂傾向增大。

對于過共析鋼：TH=Ac1+30～50℃，淬火后可得到細小的M與粒狀滲碳體（Fe3C），具有高的強度、硬度和耐磨性。若TH>Accm，不僅無助于鋼的強度、硬度增加，反而會由于加熱時產生粗大的奧氏體晶粒淬火后得到粗大M和較多的殘余奧氏體（A′）導致硬度和耐磨性下降，強度降低脆性增加，淬火變形開裂傾向增加。4．亞共析鋼的淬火溫度常選在AC3以上，而過共析鋼淬火加熱溫度為何選在Ac1~Acm之間，試從理論上加以分析。(《金屬熱處理原理與工藝》P190)2011-10-1820答：（見前言）據統計，在機床、汽車和拖拉機制作中，分別有60%~70%、70%~80%的零部件要進行熱處理，各種工具和滾動軸承則要100%的進行熱處理。總之，凡重要零部件都必須進行恰當的熱處理。熱處理是提高機器零件質量和延長使用壽命的關鍵工序，也是充分挖掘材料的性能潛力，節約材料的有效途徑。通過正確地選材，合理的進行熱處理，不僅可以改善鋼的工藝性能、提高產品的產量和質量、成倍地提高零件使用壽命，而且能給企業帶來顯著的經濟效益。故熱處理在制作業發展中發揮著巨大的作用。5.試述熱處理在制作業發展中的作用。2011-10-18212010年材料熱處理工程師資格考試綜合素質與技能（第二單元）一、單項選擇題（每小題1分，共計20分）下列各題A）、B）、C）、D）四個選項中，只有一個選項是正確的

1．金屬具有良好的塑性、密度高等是因為由正離子和自由電子之間相互吸引結合形成的金屬鍵(P2)□A）有方向性□B）沒有方向性□C）有偶極矩□D）有方向性和偶極矩2．金屬的典型晶體結構有(P6)□A）簡單立方面心立方□B）面心立方體心立方密排六方□C）簡單立方體心立方密排六方□D）面心正方體心立方密排六方3．對晶體的強度與斷裂等力學性能起決定作用的線缺陷是(P9)□A）空位□B）相界□C）晶界□D）位錯2011-10-18224．鐵碳合金在固態平衡條件下出現的幾種基本組織是鐵素體、奧氏體和□A）索氏體、貝氏體、馬氏體(P20-21)□B）貝氏體、滲碳體、珠光體□C）貝氏體、馬氏體□D）萊氏體、滲碳體、珠光體5．引起鋼材在1000~1200℃鍛造或軋制時，產生沿奧氏體晶界開裂的“熱脆”現象的有害元素是(P25)

□A）硫□B）磷□C）氫□D）氧6．滲碳時，碳在鋼中的擴散機制是(P40)□A）置換擴散□B）間隙擴散□C）上坡擴散□D）自擴散7．一種力學性能指標，是指零件在受力時抵抗彈性變形的能力，它等于材料彈性模量與構件截面的乘積。這種力學性能指標稱為(P45)□A）剛度□B）抗拉強度□C）彈性極限□D）沖擊韌性8．材料在高溫長期載荷作用下抵抗斷裂的能力稱為(P59)□A）蠕變極限□B）持久強度□C）疲勞強度□D）斷裂強度9．具有高的抗壓強度、優良的耐磨性、消振性和低的缺口敏感性，用于制造汽車和拖拉機中的氣缸、機床床身的材料是(P64)□A）球墨鑄鐵□B）灰鑄鐵□C）可鍛鑄鐵□D）鑄鋼2011-10-182310．稱為納米材料，組成它的顆粒的尺度應為(P76)□A）十萬分之一米（1×10-5m）□B）百萬分之一米（1×10-6m）□C）千萬分之一米（1×10-7m）□D）十億分之一米（1×10-9m）11．以一種或幾種碳化物為硬化相組成，可以制成各類形狀復雜的刀具、模具等的材料是(P71)□A）氧化鋁陶瓷□B）氧化硅陶瓷□C）鋼結硬質合金□D）金屬陶瓷12．一種熱膨脹系數小、熱導率較大、耐極冷極熱、易加工，使用溫度達2500℃，常在真空熱處理爐中使用的電熱元件材料是(P79)□A）鎳鉻電熱合金□B）鐵鉻鋁電熱合金□C）碳化硅電熱元件□D）石墨布或石墨帶電熱元件13．真空爐在中、高溫加熱工件時主要傳熱方式為(P323)□A）對流□B）輻射和傳導□C）傳導和對流□D）輻射14．將原料氣（天然氣或丙烷等）按一定比例同空氣混合，在高溫反應罐內經過觸媒反應生成主要含C0、H2、N2、和微量C02、H20等的氣氛，稱為(P306)□A）放熱型氣氛□B）吸熱型氣氛（又稱RX氣氛）□C）直生式氣氛□D）氨分解氣氛2011-10-182415．根據真空度，將真空區域劃分為低真空、中真空、高真空和超高真空，目前熱處理用的真空爐的真空度范圍在(P322)□A）101~102Pa□B）102~103Pa□C）10-2~10-3Pa□D)103~10-5Pa

16．測定薄層化學熱處理的深層硬度梯度時，最適宜采用的硬度試驗方法是(P365)

□A）洛氏□B）布氏□C）微氏□D）努氏17．以下性能指標中，不是材料的斷裂韌度指標是(P372)□A）KIC□B）δC□C）Rmc□D）JIC18．在微區成分分析方法中，分析結果的精度相對最高的是(P359或356)□A）X射線波譜□B）X射線能譜□C）俄歇電子能譜□D）離子探針19．可以直接對斷口進行微觀分析的儀器為(P384或391)□A）掃描電鏡□B）透射電鏡□C）放大鏡□D）光學顯微鏡20．在斷口微觀分析中看到沿晶開裂，晶面上分布有雞爪花樣，可推斷該斷裂是(P394)□A）應力腐蝕□B）氫脆□C）疲勞□D）韌性2011-10-1825二、簡答題（每小題4分，共計40分）

答：合金結構鋼可分為：低合金結構鋼（如16Mn、15MnVNb、14MnNiMoVNb）合金滲碳鋼（如20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo）合金調質鋼（如40Cr、35CrMo、38CrMoAl）合金彈簧鋼（如65Mn、60Si2Mn、55SiMnMoVNb）滾動軸承鋼（如GCr15、GCr15SiMn、GCr9、GCr9SiMn）超高強鋼（如30CrMnSiNi2A、4Cr5MoSiV、40CrMnSiMoV）1．合金結構鋼分為哪幾類？并分別列舉兩種鋼號。(P61-62)2.磨損失效類型有幾種？如何防止零件的各類磨損失效？答：(P55-56)磨損失效類型：最常見的有粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損和麻點磨損（接觸疲勞）。2011-10-1826防止措施：對粘著磨損，常采用①合理選擇摩擦副配對材料。如異類材料配對、硬度差大的材料配對、金屬與非金屬配對等；②采用表面處理減少摩擦系數或提高表面硬度。如蒸汽處理、磷化、滲硫、滲碳、滲氮、表面淬火、熱噴涂耐磨合金等方法；③減少接觸壓應力。通常設計時摩擦副的壓應力必須小于所選材料布氏硬度值的1/3HBS；④減少表面粗糙度。以增加接觸面積，減少接觸應力。對磨粒磨損，常采用①合理選用高硬度材料。②采用表面處理（如表面淬火、滲碳、滲氮、滲硼、熱噴涂陶瓷、堆焊耐磨合金等）和表面加工硬化等方法，以提高摩擦副材料表面硬度，可有效地提高耐磨性。2011-10-1827腐蝕磨損又可分為氧化磨損，微動磨損和沖蝕磨損等。

對氧化磨損，凡能提高基體金屬表層硬度或形成與基體金屬牢固結合致密氧化膜的一切表面處理方法如滲碳、滲氮、蒸汽處理等，都能提高零件表面抗氧化磨損能力。

對微動磨損，在提高零件表面硬度的基礎上，常采用①在緊配合處加軟襯墊。如銅皮、橡膠、塑料等；②減小應力集中。如對壓配合處采取卸載槽，同時又增大接觸部分軸的直徑，可獲得良好的效果。對接觸疲勞，除在設計上減小接觸壓應力外，常采用①提高材料硬度，以增加塑性變形抗力，延緩裂紋形成和擴展，如整體淬火、表面淬火、表面化學熱處理等；②提高材料的純凈的，減少夾雜物，從而減少裂紋源；③提高材料心部強度和硬度，增加硬化層深度，細化硬化層組織；④減小零件表面粗糙度，以減小摩擦力；⑤提高潤滑油的粘度以降低油楔作用。2011-10-1828答：(P26)氮固溶于鐵素體中會產生“應變時效”。“應變時效”能使冷變形低碳鋼在室溫放置或加熱一定時間后強度增加，塑性、韌性下降。對鍋爐、化工容器及深沖零件不利，增加零件脆性，影響安全可靠性。故從“應變時效”角度考慮，氮是有害元素。但當鋼中含有Al、V、Ti、Nb等元素時，它們可與N形成細小彌散氮化物，能細化晶粒，提高鋼的強度并減低N的應變時效作用，在這種情況下N又是有益元素。在某些耐熱鋼中常把N作為合金元素以提高鋼的耐熱性。3.鋼中的氮元素對鋼材性能有什么影響？4.可控氣氛爐在運行過程中當向爐內供氣（可控氣氛）和緊急停電時的安全操作措施是什么？答：向爐內供氣時：只有在爐溫高于750℃時才能通入可燃氣體，爐溫在850℃以下時一般只通入載氣（如RX氣或甲醇），當爐溫高于850℃時再通入富化氣（如天然氣、丙烷或丙酮）。停電時的操作：在使用可控氣氛爐時，必須儲備足夠的氮氣，以應付停電和緊急故障。停電發生時氮氣能自動充入。若停電后沒有氮氣，此時必須打開前門，并在開門前必須在門口可靠地點燃一個火炬，以保證門一打開，爐內氣氛即被點燃。2011-10-1829答：（P322）真空加熱特點：防止氧化作用、真空脫氣作用、脫脂作用，真空下元素有蒸發作用。為減少合金元素蒸發可采用的措施：將爐內先抽至較高的真空度，隨即充入高純氬氣或氮氣，使爐內壓力維持在200~~26.6Pa下加熱，從而達到滿意的效果。5.真空加熱特點是什么？為減少合金元素蒸發可采用的有效措施是什么？6.晶粒大小對金屬力學性能有何影響？怎樣控制鑄件的晶粒大小？答：（P34）粗大的奧氏體晶粒在冷卻后使鋼的強度、硬度、韌性顯著降低，并會導致鋼件淬火時變形較大甚至開裂而報廢。細小的奧氏體晶粒在冷卻后不但是鋼的強度、硬度、耐磨性增加，且也可獲得高的韌性，變形小。控制鑄件晶粒尺寸的主要途徑有：增大過冷度；進行變質處理；在液態結晶過程中采用機械振動、超聲波振動、電磁攪拌等可使晶粒細化。7.簡述滲氮件的金相檢測項目。答：（P351）

1）滲氮前原始組織；2）滲氮層深度；3）滲氮層脆性；4）滲氮層疏松檢驗。

2011-10-1830答：（P380）光學顯微鏡是靠光學透鏡——物鏡和目鏡以及光路系統獲得顯微組織放大圖像的。（P381）透射電鏡結構及成像原理與光鏡基本相同，只是用電子束代替可見光，用電磁透鏡代替光學透鏡。由電子槍發射的電子束經過加速后通過聚光鏡匯聚成一束很細的高能量電子束斑，電子束穿過試樣，將其上的細節通過由物鏡、中間鏡及投影鏡組成的成像系統成像，成像最終投射在熒光屏上形成可見的圖像供觀察或照像。（P384-385）掃描電鏡是利用掃描線圈使經過聚焦的電子束在試樣表面上掃描，引起二次電子等各種信號發射，如將二次電子信號經過接受、放大輸入顯像管，就可在顯像管熒屏上形成二次電子圖像。其特點是放大倍數可在20倍到數萬倍范圍內連續調節；分辨率高；景深大，成像立體感強；可提供多種電子圖像，如二次圖像、吸收電子像及背散射電子像等。從而獲得樣品表面的形貌襯度、原子序數襯度及成分分布等信息。掃描電鏡主要應用于金屬斷口的觀察與分析，但根據其成像原理也可以用于觀察經過浸蝕的金相試樣。8.分別簡述光學顯微鏡、透射電鏡和掃描電鏡的成像原理，掃描電鏡的特點是什么？2011-10-1831答：（P403）頻率范圍為0.5~10MHz超聲波具有直線性，若向被檢測材料發射超聲波，在傳播途中遇到障礙（缺陷或其他異質界面），由于發生反射、折射、散射或吸收等現象，使其方向和強度受到影響，根據這種影響的方式和大小就可以確定缺陷的尺寸、物理性質、方向、分布方式及分布位置等。（P404）其特點為：對面狀缺陷敏感；檢測距離大；檢測裝置小型、輕便、費用低；檢測結果不直觀，無客觀性記錄，對缺陷種類的判斷需要有高度熟練的技術。9.斷口的宏觀及微觀形貌的哪些特征可推斷為疲勞斷裂？答：（P394）若斷口的宏觀形貌特征是由裂紋源區、裂紋擴展區和最終瞬斷區組成（見P394圖4.4-13）。其微觀形貌基本特征為：在電鏡下觀察到的疲勞條帶或稱疲勞輝紋（疲勞條帶具有一定的間距，在某些特定的條件下每條條紋與一次應力循環相對應），這樣的斷口則為疲勞斷裂。10.簡述超聲波探傷的原理和特點。2011-10-1832三、綜合應用題（每題8分，共計40分）1.試畫出Fe-Fe3C相圖的簡單示意圖，簡要說明T12鋼（過共析）的平衡凝固過程。(要求畫出各溫度區間的簡單組織示意圖即可)

ABCDEHJGSPKFNFeFe3CC0.02180.772.114.3C%→Fe-Fe3C相圖←℃LL+AAA+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ12345T12鋼答：Fe-Fe3C相圖見：(P20圖1.4-10)。T12鋼（過共析）的平衡結晶過程：L→L+A→A→A+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ該鋼各溫度區間的簡單組織示意圖見(P23，圖1.4-14)2011-10-18332011-10-1834答：（P90）眾所周知，齒輪選材的原則一般應根據齒輪的工作條件和失效方式來選材。由于機床齒輪工作平穩無強烈沖擊，負荷不大，轉速中等，對齒輪心部強度和韌性的要求不高，一般選用45或40Cr鋼等材料制造，經正火或調質處理后再經高頻感應加熱表面淬火，齒面和心部硬度完全可以滿足使用性能要求。而汽車齒輪的工作條件比機床齒輪惡劣，受力較大，超載與啟動、制動和變速時受沖擊頻繁，要求具有較高的耐磨性、彎曲疲勞強度、接觸疲勞強度、心部強度和韌性等，用中碳鋼或中碳合金鋼經正火或調質后再經高頻感應加熱表面淬火已不能保證使用