金属学及热处理试卷AB卷

1对钢的硬度进行标注时，一般来说，退火状态标，淬火状态标注。A、布氏硬度（HBS）B、洛氏硬度（HRC）2 在铁碳相图中，共析点对应的含碳量为A，温度为。共晶点对应的含碳量为 4.30% ，温度为D_。A、0.77% B、2.11% C、727°C D、1148°C3 要求耐磨的零件，应选择的材料。A、塑性好B、韧性好C、强度高D、硬度高4 纯金属在结晶，合金在 结晶。A、一定温度范围内B、恒温下5 .a-Fe具有 晶格，Y-Fe具有 晶格。A、面心立方B、体心立方C、密排六方6对金属材料来说，晶粒越细小，则力学性能。A、越低 B、越高 C、没有多大变化7 所谓调质处理就是。A、淬火+高温回火B、淬火+中温回火C、淬火+低温回火8 对共析钢来说，通常炉冷得到，空冷得到，水冷得到。A、珠光体B、马氏体C、托氏体D、索氏体9白口铸铁中的碳主要以形式存在，灰口铸铁中的碳主要以形式存在。A、固溶体B、渗碳体C、石墨10 冷冲模具工作零件的最终热处理为。A、调质B、退火C、淬火+低温回火二、名词解释（4分x5）1晶体：2珠光体：3弥散强化：4共晶转变：5淬透性：1、热处理：将钢在固态下进行加热、保温，冷却，以改变其组织而得到所需性能的工艺方法。2、马氏体：C在a-Fe中的过饱和固溶体。3、实际晶粒度：在某一加热条件下（实际热处理）所得到的实际奥氏体晶粒大小。三、判断题（对的在后面括弧内打V,错的打x ）（ 2分x5）1材料的伸长率反映了材料韧性的大小。（2金属都具有同素异晶转变的特性。()3铸铁不能进行热处理。()4大多数合金元素都有助于提高钢的热处理性能。()5零件渗碳后必须淬火，而渗氮后不再淬火()何谓加工硬化？产生原因是什么？有何利弊？冷加工变形后，金属材料强度、硬度升高而塑性下降的现象叫加工硬化。是由于塑变中产生了大量位错等晶体缺陷， 相互交互作用，使位错运动阻力增大，变形抗力增加，加工硬化是强化金属材料重要方法，尤其是热处理不能强化材 料更重要，使材料在加工中成为可能。但同时变形抗力增加，进一步变形必消耗动力，塑性大幅下降，会导致开裂， 有时为继续变形必加中间再结晶退火，增加生产成本。试画出含碳量为0.45%的铁碳合金金相显微组织示意图金属学及热处理试卷A一、填空题(15分)1、在BCC和FCC晶格中，单位晶胞内的原子数分别为 2 和_，其致密度分别为0.68和0.74。2、金属的结晶过程是 形核与长大的过程。控制结晶后晶粒大小的方法有 増加过冷度、变质处理 和振动与搅拌。3、冷变形金属在加热时组织与性能的变化，随加热温度不同，大致分为迴复、再结晶和 晶粒长大三个阶段。4、1Crl8Ni9Ti钢中Ti的作用是 防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀，而20CrMnTi钢中Ti的作用是 细化晶粒。5、碳在白口铸铁中主要以_Fe&形式存在，而在灰口铸铁中主要以石墨形式存在。二名词解释(10分)1、合金；2、共晶转变；3、枝晶偏析；4、伪共晶；5、回复；三、选择题(12分)1、工程上使用的金属材料一般都呈 ( A )。A各向异性；B各向同性；C.伪各向异性；D.伪各向同性。2、固溶体的晶体结构 ( A )。A与溶剂的相同；B与溶质的相同；C与溶剂、溶质的都不相同；D是两组元各自结构的混合。3、多晶体金属的晶粒越细，则其 ( A )。A强度越高，塑性越好B强度越高，塑性越差C强度越低，塑性越好D强度越低，塑性越差4、调质处理后可获得综合力学性能好的组织是 ( C )A回火马氏体B回火托氏体C回火索氏体D 索氏体5、过共析钢正火的目的是 （ C ）。A 调整硬度，改善切削加工性B 细化晶粒，为淬火作组织准备C消除网状二次渗碳体D 防止淬火变形与开裂6、对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为 （ D ）。A淬火+低温回火 B完全退火C水韧处理D固溶+时效四、判断题（5分）1、金属铸件可通过再结晶退火来细化晶粒。（ X ）2、亚共析钢加热至Ac1和Ac3之间将获得奥氏体+铁素体二相组织，在此区间，奥氏体的含碳量总是大于钢的含碳 量。 （ V ）3、化学热处理既改变工件表面的化学成分，又改变其表面组织。 （ V ）4、所有合金元素均使Ms、Mf点下降。（X ）5、可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。（ X ）五、问答题（36分）1、什么叫临界晶核?它的物理意义及与过冷度的定量关系如何? （8分）根据自由能与晶胚半径的变化关系”可以知道半径r v rc的晶胚不能成核；r>rc的晶胚才有可能成核；而r = rc的晶胚 既可能消失，也可能稳定长大。因此，半径为rc的晶胚称为临界晶核。其物理意义是，过冷液体中涌现出来的短程规则排 列的原子集团，当其尺寸Qrc时”这样的原了团使可成为晶核而长大临界晶核半径rc其大小宵过冷度有关。r二 Wcc L ATm2、试比较45钢、T 8钢、T12钢的硬度、强度和塑性有何不同？（9分）由含碳质量分数对碳钢性能的影响可知，随着钢中碳含量的增加，钢中的渗碳体增多，硬度也随之升高，基本上 呈直线上升。在08%C以前，强度也是虽直线上升的。在，08%C时，组织全为珠光体，强度最高；但在>08%C 以后，随碳的继续增加，组织中将会出现网状渗碳体，致使强度很快下降；当211%C后，组织中出现莱氏体强 度将很低，而塑性是随碳量增加而下降的，在出现莱氏体后，塑性将几乎降为零。由此可知；T12的硬度最高，45钢 的硬度最低；T12的塑性最差，45钢塑件最好；T8钢均居中，T8钢的强度最高。3、试述奥氏体的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法。（9分）奥氏体形成过程：a）奥氏体晶核的形成b）奥氏体晶核的长大；c）残留渗碳体的溶解；d）奥氏体成分均匀化。控制 奥氏体晶粒大小的方法：a）制定合适的加热规范，包括控制加热温度及保温时间、快速短时加热；b）碳含控制在一 定范围内，并在钢中加入一定显阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素。如：A1、V、Ti、Zr、Nb等；c）考虑原始组织的 影响，例如片状球光体比球状珠光体加热组织易粗化。4、分析碳和合金元素在高速钢中的作用及高速钢热处理工艺的特点。 （10分）化学成分：高碳的目的是为了和碳化物形成元素Cr、W、Mo、V等形成碳化物，并保正得到强硬的马氏体基体 以提高钢的硬度利耐磨性。W、Mo、V主要是提高钢的红硬性，因为这些元素形成的碳化物硬度高，产生二次硬化效 应”因而显著提高钢的红硬性.硬度和耐磨性Cr主要是提高钢的淬透性。其工艺突出的特点是淬火加热温度非常高， 回火温度高，次数多，淬火加热时采用预热。六、综合分析题（22分）1、用9SiCr钢制成圆板牙，其工艺路线为：锻造-球化退火-机械加工-淬火-低温回火-磨平面-开槽开口。试分 析：球化退火、淬火及回火的目的；球化退火、淬火及回火的大致工艺。（10分）球化退火是为了消除锻造应力，获得球状珠光体和碳化物，降低硬度以利于切削加工并为淬火 火时的变形与开裂；淬火及回火是为了获得回火马氏体，保证热处理后具有高硬度、高耐磨性。球化退火工艺：加热温度790810弋，等温温度700720丈；淬火工艺：加热温度85O870°C（油淬）；回火工艺；160180乜2、一碳钢在平衡冷却条件下，所得显微组织中，含有50%的珠光体和50%的铁素体，问：此合金中碳的质量分 数为多少？若该合金加热到730 °C时，在平衡条件下将获得什么组织？若加热到850 °C,又将得到什么组织?（12分） 设该合金中含C% = x,则由杠杆定律得=50%0.77% - X0.77% 0.0218%所以C% = x=038% 其显微组织为F + A 全部奥氏体（A）组织 金属学及热处理试卷B一、填空题（15分）1、实际金属中存在有点缺陷、线缺陷和面缺陷三类晶体缺陷。2、为了使金属结晶过程得以进行，必须造成一定的 过冷度，它是理论结晶温度与 实际结晶温度的差值。3、碳在aFe中的间隙固溶体称为 铁素体 ，它具有 体心立方 晶体结构.在727 C时碳的最大溶解度为_ 0.0218 %。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_多。5、除Co处，其他的合金元素溶人A中均使C曲线向 右移动，即使钢的临界冷却速度 减小，淬透性增加。二、名词解释（10分）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、加工硬化： 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、珠光体：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（12分）1、当晶格常数相同时，FCC（面心立方晶格）晶体比BCC（体心立方晶格）晶体（B ）。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（B ）。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（ B ）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（ C ）。A . Acm 十(3050°C)B . Ac3 十(3050°C) C . Ac1 十(3050°C)D . Ac1 (3050°C)5、制造手工锯条应采用( C )。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、LYI2 的(C )。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。( V )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。( X )3、T10和T12钢如其淬火温度一样，那么它们淬火后残余奥氏体量也是一样的。(X )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。 ( V )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。 ( X )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) 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