金属学及热处理试卷成都工业学院(金属学及热处理试题)

金属学及热处理试卷

一、填空题（15分）

1、实际金属中存在有 、 和 三类晶体缺陷。

2、为了使金属结晶过程得以进行，必须造成一定的 ，它是理论结晶温度与 的差值。

3、碳在α—Fe中的间隙固溶体称为 ，它具有 晶体结构．在 ℃时碳的最大溶解度为 ％。

4、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越 转变后的残余奥氏体量就越 。

5、除 处，其他的合金元素溶人A中均使C曲线向 移动，即使钢的临界冷却速度 ，淬透性 。

二、名词解释（10分）

1、相； 2、热处理； 3、置换固溶体； 4、加工硬化； 5、珠光体；

三、选择题（12分）

1、当晶格常数相同时，FCC晶体比BCC晶体 ( )。

A．原子半径大，但致密度小； B．原子半径小，但致密度大；

C．原子半径大，但致密度也大； D．原子半径小．但致密度也小。

2、能使单晶体产生塑性变形的应力为( )。

A．正应力 B．切应力 c．原子活动力 D．复合应力

3、钢在淬火后所获得的马氏体组织的粗细主要取决于( )

A．奥氏体的本质晶粒度 B．奥氏体的实际晶粒度

C．奥氏体的起始晶粒度 D．加热前的原始组织

4、过共析钢的正常淬火加热温度是( )。

A．Acm十(30—50℃) B．Ac3十(30—50℃)

C．Ac1十(30—50℃) D．Ac1一(30—50℃)

5、制造手工锯条应采用( )。

A．45钢淬火＋低温回火 B．65Mn淬火＋中温回火

C．T12钢淬火＋低温回火 D．9SiCr淬火＋低温回火

6、LYl2的( )。

A．耐蚀性好 B．铸造性能好

C．时效强化效果好 D．压力加工性好

四、判断题（5分）

1、固溶体的强度和硬度，比组成固溶体的溶剂金属的强度和硬度高。 ( )

2、实际金属是由许多结晶位向都完全相同的小晶粒组成的。 ( )

3、T10和T12钢如其淬火温度—样，那么它们淬火后残余奥氏体量也是一样的。 ( )

4、高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体，使其均匀分布于基体中。 ( )

5、铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其力学性能。 ( )

五、问答题（36分）

1、分析纯金属生长形态与温度梯度的关系? （8分）

2、何为超塑性?如何实现超塑性?（9分）

3、何谓回火脆性?说明回火脆性的类型、特点及其抑制方法。（9分）

4、为什么合金钢比碳钢的力学性能好?热处理变形小?合金工具钢的耐磨性热硬性比碳钢高?（10分）

六、综合分析题（22分）

1、某汽车齿轮选用20CrMnTi材料制作，其工艺路线为：下料→锻造→正火→切削加工→渗碳→淬火＋低温回火→喷丸→磨削加工。请分别说明上述四项热处理工艺的目的及工艺。（10分）

2、现有A、B两种铁碳合金。 A的显微组织为珠光体的量占75％，铁素体的量占25％；B的显微组织为珠光体的量占92％，二次渗碳体的量占8％。请回答：①这两种铁碳合金按显微组织的不同分属于哪一类钢? ②这两种钢铁合金的含碳量各为多少? ③画出这两种材料在室温下平衡状态时的显微组织示意图，并标出各组织组成物的名称。（12分）

金属学及热处理试卷B参考答案

一、填空题

1、点缺陷、线缺陷、面缺陷； 2、过冷度，实际结晶温度；

3、铁素体，BCC，727，0.0218； 4、低，多； 5、Co，右，减小，增加。

二、名词解释

1、相：结构相同、成分相同并以界面相互分的均匀组成部分。

2、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。

3、置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成固溶体。溶质原子与溶剂原子的尺寸差不同，都将引起晶格畸变，产生固溶强化。

4、随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。

5、共析转变的产物是F 与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。

三、选择题

1B，2B，3B，4C，5C，6C

四、判断题

1√， 2×，3×，4√，5×

五、问答题

1、纯金属生长形态是指晶体长大时界面的形貌。界面形貌取决于界面前沿液体中的温度分布。

(1)平面状界面。当液体具有正温度梯度时，晶体以平界面方式推移长大。此时，界面上任何偶然的小的凸起伸入液体时，都会使其过冷度减小，长大速率降低或停止长大，而被周围部分赶上，因而能保持平界面的推移。长大中晶体沿平行温度梯度的方向生长，或沿散热的反方向生长，其他方向的生长则受到抑制；

(2)树枝状界面。当液体具行负温度梯度时，在界面上若形成偶然的凸起伸入前沿液体时，由于前方液体有更大的过冷度，有利于晶体长大和凝固潜热的散失，从而形成枝晶的一次轴。一个枝晶的形成，其潜热使邻近液体温度升向，过冷区降低，因此，类似的枝晶只在相邻一定间距的界面上形成．相互平行分布。在—次枝晶处的温度比枝晶间温度高，这种负温度梯度使一次铀上又长出二次轴分技，同样，还会产生多次分枝。枝晶生长的最后阶段，由于凝固潜热放出使枝晶周围的液体温度升高至熔点以上。液体中出现正温度梯度，此时晶体长大依靠平面方式推进，直至枝晶间隙全部被填满为止。

2、金属材料在一定条件下拉伸，其延伸率可以高达200％以上，甚至大于1000％。这种性能称作超塑性。超塑性可以分成组织超塑性，相变超塑性和其他超塑性三大类。其中组织超塑性应该具备三个条件：

(1)晶粒超细化、等轴化、稳定化，一般不超过10 μm；

(2)变形温度一般在(0.5—0.7)Tm，呈现超塑性；

(3)—定的应变速率，超塑性变形最佳的速率为10-4—10-5S-1或者10-3—10-2min-1。

3、有些钢在某一温度范围内回火时，其冲击韧性比在较低温度回火时还显者下降，这种脆化现象称为回火脆性。

回火脆性类型主要有两种，即低温回火脆性与高温回火脆性。低温回火脆性亦称第一类回大脆性，几乎所有工业用钢都存在程度不问的这类脆性、它与回火后的冷却速度无关。因此又称为不可逆回火脆性。高温间火脆性亦称第二类回火脆性，其特点是只出现在一些特定成分的钢中，其回火脆性与否，与回火后冷却速度有关，即回火缓冲出现，快冷不出现，因此亦称可逆回火脆性。

抑制回火脆性的方法：对于第一类回火脆性由于其不可逆性，只能避免在脆化温度范围内回火；如果必须在该温度回火，可采用等温淬火；加Si使低温回火脆化温度移向高温等措施。

抑制高温回火脆性的方法：1)高温间火后快速冷却；2)降低钢中杂质元素的含量；3)钢中加人适量的Mo、W。

4、(1)合金元素加入后并经适当热处理，可使钢的力学性能提高或得以改善。(2)合金元素(除Co外)加入后使钢的淬透性增加，因此获得同样组织时合金钢可选择较缓的冷却介质，故热处理变形小。(3)合金工具钢出于含有—些合金元素，与钢中的碳形成合金碳化物，而这些合金碳化物的硬度高、熔点高，所以合金工具钢的耐磨性、热硬性比碳钢高。

六、综合分析题

1、①正火目的：使组织均匀化、细化、改善加工性能。正火工艺：加热至Ac3＋(30—50)℃，空冷。②渗碳目的：提高齿轮表面的含碳量，为淬火作难备。渗碳工艺；在900—950℃进行。③淬火目的：使渗碳层获得最好的性能，即获得高的齿面硬度，耐磨性及疲劳强度并保持心部的强度及韧性。淬火工艺：渗碳后，油冷。④低温回火目的：减少或消除淬火后应力，并提高韧性。低温回火工艺：加热至(150-200)℃进行。

2、①A：亚共析钢 B：过共析钢

② 设A钢的含碳量为：x1

x1=0.58% 故A钢的含碳量为0.58％

设B钢的含碳量为：x2

x2=1.24% B钢的含碳量为1.24％

③组织示意图：

温馨提示：通过以上关于金属学及热处理试卷内容介绍后，相信大家有新的了解，更希望可以对你有所帮助。