晶体与非晶体的本质区别是什么

第一章

1.1 晶体与非晶体的本质区别是什么？单晶体为何有各向异性？而实际金属却表现为各向同性？

1.2 作图表示立方晶系（211）、（211）、（012）、（32）、（2）、（236）晶面与[111]、[111]、[02]、[11]、[11]、[123]晶向。

1.3 立方晶系中，{120}、{123}晶面族包括哪些晶面？

1.4 铜和铁室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm，求1cm3铁和铜中的原子数。

1.5 常见的金属晶体典型结构有哪几种？

各属何种晶体结构？

l.6 分析纯金属冷却曲线中出现“过冷现象”和“平台”的原因。

1.7 液态金属过冷提供了结晶的驱动力，所以只要有过冷就可以形核，试分析此种说法是否正确？

1.8 凝固时典型金属晶体生长具有何种长大机制？何种条件下，纯金属晶体长大后会得到树枝晶？

1.9 说明过冷（或过冷度）对晶粒细化的影响、如何理解降低浇注温度对晶粒细化的作用。

1.10 试说明布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的应用范围及相互关系。

1.11 试分析钨（熔点3380℃）和铁（熔点1538℃）在1100℃变形，铅（熔点323℃）和锡（熔点232℃）

在室温（20℃）变形，能否发生加工硬化现象？

1.12 发动机曲轴毛坯的加工方法为锻造，试问锻造前为什么要将坯料加热？

1.13 指出面心立方金属中位于（111）和（1）滑移面上每一个滑移方向的晶向指数（作图并标出）。

1.14 某面心立方晶体[001]晶向的拉伸应力达到 20MPa时，（111）、［10］滑移系上位错开始滑移，

求临界分切应力。

1.15 说明滑移和孪生的主要区别？

1.16 一块厚金属板冷弯180℃后进行再结晶退火，试画出纵截面上显微组织示意图。

第二章

2.1 什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？

2.2 合金相图反映一些什么关系？应用时要注意什么问题？

2.3 为什么纯金属凝固时不能呈枝晶状生长，而固溶体合金却可能呈枝晶状生长？

2.4 30kg纯铜与20kg纯镍熔化后慢冷至125O℃，利用图2.3的CuNi相图，确定：

⑴合金的组成相及相的成分；⑵相的质量分数。

2.5 示意画出图2.8中过共晶合金Ⅳ（假设wSn=70％）平衡结晶过程的冷却曲线。画出室温平衡组织示意

图，并在相图中标注出组织组成物。计算室温组织中组成相的质量分数及各种组织组成物的质量分数。

2.6 铋 （Bi）熔点为271.5℃，锑 （Sb）熔点为630.7℃，两组元液态和固态均无限互溶。缓冷时wBi50％

的合金在520℃开始析出成分为wSb87％的固相，wBi80％的合金在400℃时开始析出Fe、Fe、Cu、Al、Ni、Pb、Cr、V、Mo、Mg、Zn、WwSb64％的固相,由以上条件:

⑴ 示意绘出BiSb相图，标出各线和各相区名称；

⑵ 由相图确定wSb= 40％合金的开始结晶和结晶终了温度，并求出它在400℃时的平衡相成分和相的质量分数。

2.7 若PbSn合金相图（图2.8）中f、c、d、e、g点的合金成分分别是wSn等于2％、19％、61％、

97％和99％。问在下列温度（t）时，wSn30％的合金显微组织中有哪些相组成物和组织组成物？它们的相对质量百分数是否可用杠杆定律计算？是多少？

⑴t=300℃；⑵刚冷到183℃共晶转变尚没开始；⑶在183℃共晶转变正在进行中；⑷共晶转变刚完，温度仍在 183℃时；⑸冷却到室温时（20℃）。

2.8 固溶体合金和共晶合金其力学性能和工艺性能各有什么特点？

2.9 纯金属结晶与合金结晶有什么异同？

2.10 为什么共晶线下所对应的各种非共晶成分的合金也能在共晶温度发生部分共晶转变呢？

2.11 某合金相图如图2.20所示，

⑴标上⑴-⑶区域中存在的相;⑵标上⑷，⑸区域中的组织。⑶相图中包括哪几种转变？写出它们的反应式。

图2.20 题2.11图 图2.21 题2.12 图

2.12 发动机活塞用AlSi合金铸件制成，根据相图（图2.21），选择铸造用AlSi合金的合适成分，简述原

因。

第三章

3.1 对某一碳钢（平衡状态）进行相分析，得知其组成相为80％F和20％Fe3C，求此钢的成分及其硬度。

3.2 计算铁碳含金中Fe3C的最大可能含量。

3.3 计算低温莱氏体Le′中共晶渗碳体、Fe3C和共析渗碳体的含量。

3.4 有一碳钢试样，金相观察室温平衡组织中，珠光体区域面积占93％，其余为网状Fe3CII，F与Fe3C密

度基本相同，室温时的F含碳量几乎为零。试估算这种钢的含碳量。

3.5 亚共析钢的力学性能大致是其组织组成物平均值，例如硬度HBS≈80％＋240P％，数字为、P

的硬度，％、P％为组织中、P的含量。试估算含碳量为0.4％的碳钢的硬度（HBS）

、抗拉强度

（b）、伸长率（％）。 3.6 含碳量增加，碳钢的力学性能如何变化并简单分析原因。

3.7 同样形状的一块含碳量为0.15％的碳钢和一块白口铸铁，不作成分化验，有什么方法区分它们？

3.8 用冷却曲线表示E点成分的铁碳合金的平衡结晶过程，画出室温组织示意图，标上组织组成物，计算

室温平衡组织中组成相和组织组成物的相对重量。

3.9 10kg含3.5％C的铁碳含金从液态缓慢冷却到共晶温度（但尚未发生共晶反应）时所剩下的液体的成

分及重量。

第四章

4.1 再结晶和重结晶有何不同？

4.2 说明共析钢C曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。

4.3 何谓钢的临界冷却速度？它的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？

4.4 亚共析钢热处理时快速加热可显著地提高屈服强度和冲击韧性，是何道理？

4.5 加热使钢完全转变为奥氏体时，原始组织是粗粒状珠光体为好，还是以细片状珠光体为好？为什么？

4.6 简述各种淬火方法及其适用范围。

4.7 马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？

4.8 淬透性和淬透层深度有何联系与区别？影响钢件淬透层深度的主要因素是什么？

4.9 分析图4.19的实验曲线中硬度随碳含量变化的原因。图中曲线1为亚共析钢加热到Ac以上，过共析3

钢加热到Accm以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线2为亚共析铜加热 到Ac以上，过共析钢加热到Ac以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线3表示随31

碳含量增加，马氏体硬度的变化曲线。

4.10共析钢加热到相变点以上，用图4.20所示的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理

方法？

图4.19 题4.9图 图4.20 题4.10图 图4.21 题4.11图

4.11 T12钢加热到Ac以上，用图4.21所示各种方法冷却，分析其所得到的组织。 1

4.12 正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火与退火？

4.13 确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：

⑴经冷轧后的15＃钢板，要求降低硬度；⑵ZG35的铸造齿轮； ⑶锻造过热的60＃钢锻坯；

4.14 说明直径为10mm的45＃钢试样经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织；700℃，760

℃，

840℃，1100℃。 4.15 指出下列工件的淬火及回火温度，并说出回火后获得的组织。

⑴45＃钢小轴（要求综合机械性能好）；⑵60＃钢弹簧；⑶T12钢锉刀。

4.16 用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造→热处理→机加工→热处理→磨加工。

⑴ 写出其中热处理工序的名称及作用。⑵制定最终热处理（即磨加工前的热处理）的工艺规范，并

指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。

4.17 低碳钢（0.2％C）小件经930℃，5h渗碳后，表面碳含量增至1.0％，试分析以下处理后表层和心

部的组织：

⑴ 渗碳后慢冷；⑵渗碳后直接水淬并低温回火；⑶由渗碳温度预冷到820℃，保温后水淬，再低温回火；⑷渗碳后漫冷至室温，再加热到780℃，保温后水淬，再低温回火。

4.18 调质处理后的40＃钢齿轮，经高频加热后的温度分布如图4.22所示，试分析高频加热水淬后，轮齿

由表面到中心各区（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）的组织变化。

图4.22 题4.18图

第五章

5.1 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对非金属夹杂限制特别严格。

5.2 哪些钢种具有二次硬化现象？起主要作用的元素有哪些？回火工艺有哪些特点？

5.3 在含碳量相同的条件下：

⑴为什么大多数合金钢的奥氏体化加热温度比碳素钢的高？

⑵为什么含Ti、Cr、W等合金钢的回火稳定性比碳素钢的高？

5.4 为什么弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？

5.5 请安排用20Cr钢制造齿轮的工艺路线，并指出其热处理特点。

5.6 试就下列四个钢号：20CrMnTi，65，T8，40Cr讨论如下问题：

⑴在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；

⑵各种钢的用途，热处理工艺，最终的组织。

5.7 一根截面为φ30mm的轴，受中等交变载荷作用，要求表面有较高的耐磨性，心部有较高的强度和韧

性，有以下材料可供选择:16Mn 20CrMnTi 40Cr T7 T10

⑴安排大致的热处理工艺路线；

⑵综合编制加工工艺流程。

25.8 有两种高强螺栓。一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合机械性能：b≤800MPa，ak≤60J/cm。试问应选择什么材料及热处理工艺？

5.9 制造量具的钢有哪几种？有什么要求？热处理工艺有什么特点？

5.10 甲、乙两批25﹟钢棒料，金相组织相同，甲料硫的含量为0.23～0.29％，乙料为0.036～0.045％，

问哪一批棒料加工性能好，为什么？

5.11 W18Cr4V钢的Ac1约为 820℃，若以一般工具钢Ac1＋30～50℃的常规方法来确定其淬火加热温度，最

终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能？为什么？其实际淬火温度是多少？ W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560℃三次回火，这又是为什么？

5.12 1Cr13、2Cr13、4Cr13、Cr12、Cr12MoV中铬的含量皆大于12％，是否都是不锈钢？为什么？

5.13 为什么高锰钢ZGMnl3的耐磨性与韧性皆较好？

5.14 指明下列钢号属于哪一类钢？大致的含碳量和化学成分？常用的热处理方法？主要用途？15﹟、T8、

20CrMnTi、40Cr、65Mn、GCr15、W18Cr4V、CrWMn、1Cr18Ni9Ti、1Cr13、12CrMoV、5CrMnMo、9SiCr。

5.15 试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用。

5.16 试分析珠光体、马氏体和奥氏体耐热钢提高强度的主要手段。

5.17 试分析合金元素 Cr在40Cr，GCr15，CrWMn，1Cr13，1Cr18Ni9Ti，4Cr9Si2等钢中的作用。

第六章

6.1 铝合金性能有哪些特点？铝合金可以分为哪几类？试根据二元铝合金一般相图说明其依据。

6.2 硬铝合金的热处理有什么特点？实际操作时要注意哪些问题？

6.3 铜合金性能有哪些特点？铜合金可以分为哪几类？铜合金的强化有哪几种途径？

6.4 什么是硅铝明？为什么硅铝明具有良好的铸造性能？硅铝明采用变质处理的目的

是什么？

6.5 画出下列材料的组织，标明组织组成物。

ZL102铸态（未变质处理）、ZL102铸态（变质处理后）、H62退火状态、锡基巴氏合金ZSnSb11Cu6铸态。

6.6 滑动轴承合金的工作条件和必备的性能如何？

6.7 指出下列合金的名称、化学成分、主要性质和作用：LF21、LY11、LC4、LD6、ZL201、ZL401、ZCuSnl0P1、

ZCuSn5Pb5Sn5。

6.8 分析4％Cu的Al-Cu合金固溶处理与45钢淬火两种工艺的不同点及相同点。

6.9 画出经固溶处理后的含4％Cu的Al-Cu合金的自然时效曲线图。

6.10 说出下列材料的类别，各举一个应用实例：LY12，ZL102，H62，ZSnSb11Cu6，QBe2。例如：LF11，

防锈铝合金，可制造油箱。

（二）作业布置

＊ 课内习题：

第一章．作业 1-1. 晶体与非晶体的本质区别是什么？单晶体为何有各向异性而实际金属表现为各向同性？

1-4. 铜和铁室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm，求1cm3铁和铜中的原子数。

1-5. 常见的金属晶体典型结构有哪几种？α－Fe, γ－Fe, Cu, Al, Ni, Pb, Cr, V, Mo, Mg, Zn, W各

属于何种晶体结构？

1.12 发动机曲轴毛坯的加工方法为锻造，试问锻造前为什么要将坯料加热？

1-15. 简述滑移和孪生的区别？

1-10. 试说明布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的应用范围及相互关系

1-11试分析钨（熔点3380℃）和铁（熔点1538℃）在1100℃变形，铅（熔点323℃）和锡（熔点232℃）

在室温（20℃）变形，能否发生加工硬化现象？

第二章．作业

2-2. 合金相图反映一些什么关系？ 应用时要注意哪些方面的问题？

2-4. 30kg纯铜与20kg纯镍熔化后慢冷至125O℃，利用图2.3的CuNi相图，确定：

⑴ 合金的组成相及相的成分；⑵ 相的质量分数。

2-5. 示意画出图2.8中过共晶合Ⅳ（假定Wsn=70%）平衡结晶过程的冷却曲线。画出室温平衡组织示意图，

并在相图中标出组织组成物。计算室温组织中组成相的质量分数及各种组织组成物的质量分数。

相， 由以上条件： 2．6. 鉍（Bi）熔点为271.5℃, 锑（Sb）熔点为630.7℃，两组元在固态及液态均无限互溶。缓冷时WBi=50%的合金在520℃开始析出成份为WSb=87%的α固相，WBi=80%的合金在400℃时开始析出WSb=64%的固

（1）示意画出Bi-Sb相图，标出各线和各相区名称。

（2）由相图确定WSb=40%合金的开始结晶和结晶终了温度，并求出它在400℃时平相的成份及相的质量

分数。

2.7 若PbSn合金相图（图2.8）中f、c、d、e、g点的合金成分分别是wSn等于2％、19％、61％、

97％和99％。问在下列温度（t）时，wSn30％的合金显微组织中有哪些相组成物和组织组成物？它们的相对质量百分数是否可用杠杆定律计算？是多少？

⑴t=300℃；⑵刚冷到183℃共晶转变尚没开始；⑶在183℃共晶转变正在进行中；⑷共晶转变刚完，温度仍在 183℃时；⑸冷却到室温时（20℃）。

第三章．作业

3-1. 对某一个碳钢（平衡状态）进行相分析得知其组成相为80%F和20%Fe3C，求此钢成份及硬度。 3-3. 计算低温莱氏体Le’中共晶渗碳体、Fe3C共析渗碳体的含量。

3.6 同样形状的一块含碳量为0.15％的碳钢和一块白口铸铁，不做成分化验，有什么方法区分它们？ 3-7. 用冷却曲线表示E点成份的铁碳合金平衡结晶过程，画出室温组织示意图，标上组织组成物，计算

室温平衡组织中组成相和组织组成物的相对重量。

第四章．作业

4-2. 说明共析钢C曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。 4-6. 简述各种淬火方法及其适用范围。

4-7. 马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？

4.10共析钢加热到相变点以上，用图4.20所示的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理

方法？

图4.20 题4.10图 图4.21 题4.11图

4-11. T12钢加热到Ac1以上，用图4.21所示各种方法冷却，分析其室温组织。

4-13. 确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：

第五章．作业 5-5. 请安排用20Cr钢制造齿轮的工艺路线，并指出其热处理特点。

5－14. 指明下列钢号属于哪一类钢？大致的含碳量和化学成份？常用的热处理方法？主要用途？

15, T8, 20CrMnTi, 40Cr, 65Mn, GCr15, W18Cr4V, CrWMn, 1Cr18Ni9Ti, 1CrMoV, 12CrMoV, 5CrMnMo, 9SiCr.

＊ 课外习题：

一判断题

1．碳素工具钢都是优质或高级优质钢。( x )

2．做普通小弹簧应用15钢。( x )

3．T12A和CrW5都属高碳钢，它们的耐磨性、红硬性也基本相同( x )

4．除Fe和C外还含有其他元素的钢就是合金钢。( x )

5．Crl2Mo钢是不锈钢。( x )

6．不锈钢中的含碳量越高，其耐腐蚀性越好。( x )

8．Q295是低合金结构钢。( x )

9．1Crl8Ni9Ti是高合金工具钢。( x )

10．受力小、形状简单的模具，常用碳素工具钢制造。( V )

12．60Si2Mn的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。． ( x )

13．预先热处理的目的，是为了消除或改善前工序引起的缺陷。 ( V )

14．大型铸件在扩散退火后不再进行一次正火或完全退火。 ( x )

15．去应力退火，一般可在Ac1点以上温度加热，保温4—6h后，缓冷至200—300℃再出炉 (x)。

16．含碳量高于0.8％的钢，一般不能采用正火工艺。( V )

17．钢在加热时，往往在600℃以上才开始发生氧化现象。( x )

18．钢中的杂质元素中，硫使钢产生热脆性，磷使钢产生冷脆性，因而硫、磷是有害元素。 ( V )

19．退火与回火都可以消除钢中的应力，所以在生产中可以通用。( x )

20．淬火过程中常用的冷却介质是水、油、盐和碱水溶液。 ( x )

21．碳素工具钢的含碳量都在0．7％以上，而且都是优质钢。 ( V )

22．拉伸试验可以测定金属材料的弹性、强度和塑性等多项指标。 ( V )

23．材料的伸长率、断面收缩率数值越大表明其塑性越好。 ( v )

24．洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的深度来确定的。 ( v )

25．T12钢的含碳量为12％。 ( x )

26．硫是碳钢中的有益元素，它能使钢的脆性下降。 ( x )

27．高碳钢的质量优于中碳钢，中碳钢的质量优于低碳钢。 ( x )

28．碳素工具钢的含碳量一般都大于0．7％。 ( v )

30．40钢与40Cr钢的含碳量基本相同，性能和用途也一样。 ( x )

31．除Fe和C外还舍有其他元素的钢就是合金钢。 ( x )

32．GCrl5钢是滚动轴承钢，但又可制造量具、刀具和冷冲模具等。( v )

34．合金工具钢都是高级优质钢。 ( x )

36．Q295是低合金结构钢。 ( x )

37．合金调质钢的综合力学性能高于碳素调质钢。 ( V )

39．机械零件和工具在使用时的应力只有限制在屈服点范围内，才能安全可靠。 ( x )

41．T12A钢按质量分类属于优质钢。 ( x )

42．正火是将钢加热到再结晶温度，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。 ( V )

43．有些钢件经退火或正火后，能满足工艺要求，但还要进行一次最终热处理。 ( v )

－选择题

1．60Si2Mn的含碳量是( A )。

A．0．6％ B．6％ C．60％

2．工业用的金属材料可分为( A )两大类。

A．黑色金属和有色金属 B．铁和铁合金 C．钢和铸铁

3．强度的大小可用( A )表示。

A．应力 B．内力 C．屈服点

4．布氏硬度的符号用( B )表示。

A．HRA或HRB B．HBS或HBW C．HBS或HV

5．钢中最常见的杂质有S、Mn、Si、P等，其中( C )是有益元素。

A．S和Mn B. P和Si C．Si和Mn

6．在刀具材料中，制造各种结构复杂的刀具应选用( C )。

A．碳素工具钢 B．合金工具钢 C．高速工具钢

8．为了消除中碳钢焊接件的焊接应力，一般要进行( C )。

A．完全退火 B．正火 C．去应力退火

9． 金属材料在外力作用时，对变形和破裂的抵抗能力称为 ( C ) 。

A．塑性 B．硬度 C．强度

10．金属材料的在外力作用下产生塑性变形而不破裂的能力称为 ( B ) 。

A．弹性 B．塑性 C．韧性

11．抗拉强度的表示符号为 ( B )。

A．σe B．σb C．σ-1

12．08F钢中，08表示其平均含碳量为( A )

A，0．08％ B．0．8％ C．8%

13．在下列3种钢中，( C )的弹性最好

A．T10钢 B．20钢 C．65Mn

14．合金结构钢的钢号是 ( A )。

A．65Mn B．30CrNi3 C．65T8A

15．作为普通渗碳零件应选用( A )。

A．20钢 B．40Cr C．55钢

16．材料的( B )越好，则可锻性越好。

A．强度 B．塑性 C．硬度

17．3Crl3Mo是( C )钢。

A．合金结构钢 B．合金工具钢 C．不锈钢

18．机床主轴常用( B )材料制作。

A．1Crl8Ni9 B．40Cr C．GCrl5

19．用拉伸试验可测定材料的( A )性能指标。

A．强度 B．硬度 C．韧性

20．金属材料在( C )试验力作用下对破裂的抵抗能力称为韧性。

A．剪切 B．循环 C．冲击

21．通常硬度在( A )范围内的金属材料可加工性能最好。

A．160～230HBS B．90—230HBS C．200～300HBS

22．45钢按碳的含量分类属于( A )钢。

A．中碳 B．高碳 C．低碳

23．( C ) 按用途可分为工程用钢和机器零件用钢两类。

A．高速钢 B．合金调质钢 C．合金结构钢

24．Crl2钢按用途分类为( B )钢。

A．碳素工具钢 B．合金工具钢 C．不锈钢

25．( C )的主要特点是在高温下仍能保持与常温相似的强度。

A．耐磨钢 B．不锈钢 C．热强钢

26．最常用的滚动轴承钢是GCrl5，其铬的含量为( A )。

A．1．5％ B．15％ C．0．15％

－简答题

1．渗碳的目的是什么?

提高钢表面的含碳量，并通过热处理获得高的表面硬度和耐磨性，以提高钢的抗疲劳性能。而心部仍具有较好的强度和韧性。

2．什么是工艺性能?工艺性能包括哪些内容?

金属材料对某些加工工艺的适应性称为工艺性能。它包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性

能、切削加工性能。

3．硫、磷元素的含量为什么在碳钢中要严格地控制? 而在易切削钢中又要适当地提高？

硫、磷是有害元素，含硫多了会使钢产生热脆，含磷多了使钢产生冷脆，但在易切削钢中多加些硫、

磷可改善切削加工性，使切屑易断。

4．什么是合金钢?合金钢有哪些优越性?

在碳钢中有目的地加入一些合金元素所获得的钢种叫合金钢。与碳钢相比，它具有良好的热处理性能、优良的综合力学性能及某些特殊的物理化学性能。

－填空及简答题

1、一块纯铁在912°C发生α-Fe→γ-Fe转变时，体积将 减小 。

2、在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是 〈110〉 。

3、按几何形态特征分，晶体中的缺陷分为 点缺陷、线缺陷、面缺陷 三类。

4、滑移的本质是 位错的运动 。

5、用显微镜观察某亚共析钢，估计其中的珠光体含量体积分数为80%，则此钢的碳含量为0.62 % 。

6、亚共析钢、共析钢、过共析钢正火后的组织分别是 F+S 、 S 、 S+Fe3CⅡ 。

7、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点 F和Fe3C以层片状分布 ， 不同点是 层

片间距不同 。

8、钢的淬透性越高，则C曲线的位置越 靠右 ，说明临界冷却速度越 小 。

9、球化退火的主要目的 使钢中的渗碳体球状化 ，它主要是用于共析钢和过共析钢 。

10、合金元素在钢中的两种主要存在形式分别是 固溶于基体中 、 与碳形成合金碳化物 。

11、简要分析亚共析钢、过共析钢淬火温度范围确定依据;

12、什么是钢的淬透性以及影响钢件淬透层深度的主要因素有那些？对下列钢按其淬透性由高至低排序：

45，20Cr2Ni4A，T8，40Cr，20CrMnTi;

13、再结晶和重结晶区别?

再结晶：非相变过程，即晶体结构、成份、状态不发生变化，只是晶粒的形状、大小发生变化。 重结晶：相变过程，即晶体结构、成份、状态、形状、大小都发生变化。

－填空题

1、在立方晶系中，{120}晶面族共有（ 12 ）个，其中平行于Z轴的晶面是 (120)、(210)、(120)、(210)。

2、晶格常数为a的面心立方晶胞，其原子数为（4 ），原子半径为（

度为（ 74% ）。 2a ），配位数为（ 12 ），致密4

3、实际晶体强度远远低于理论强度的原因，是由于实际晶体中存在大量的（ 晶体缺陷 ）。

4、金属的塑性变形是借（位错 ）的不断增殖和运动来进行的。

5、固溶体合金中产生晶内偏析的原因是（冷却速度快）。

6、铁素体是（ 碳 ）在（ α-Fe ）中的（ 间隙 ）固溶体，其晶体结构为（体心立方结构 ）；马氏体

是（ 碳 ）在（α-Fe ）中的（ 过饱和间隙 ）固溶体，其晶体结构为（ 体心正方晶体结构 ）。钢中马氏体组织形态有两种基本类型，即（板条状 ）马氏体和（ 针片状 ）马氏体。

7、（淬火+高温回火）的热处理工艺称为调质，调质后的组织为（回火索氏体），性能特点是具有良好的（综

合机械性能）。 8、属干珠光体类型的组织有三种，它们的机械性能是有差别的，其原因是（片层间距不同）。

根据金属学的观点，冷、热加工的区分应以金属的（再结晶温度）为界限。

9、随着冷加工变形量的增大，硬度和强度升高，塑性和韧性下降的现象称为（加工硬化），这种现象可通

过（再结晶退火）加以消除。

10、某小零件本应用T12钢制造，但错用了45钢，淬火沿用了T12钢的工艺，则淬火后组织为（铁素体+

马氏体+残余奥氏体），硬度（降低）。

11、在T12A、Q235、45、T8、60、CrWMn几种钢中，淬透性较好的两种钢是（CrWMn）和（T8），淬硬性较

好的两种钢是（T12A）和（CrWMn）。

12、通常利用（等温）淬火获得以下贝氏体为主的组织。

13、在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（{110}），有（6）个，原子密度最大的晶向是（），

有（2）个，因此其滑移系数目为（12）；在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（{110}），有（4）个，原子密度最大的晶向是（），有（3）个，因此其滑移系数目为（12）。两者比较，具有（面心立方）晶格的金属塑性较好，其原因是（面心立方晶格的滑移面上最密晶向比体心立方晶格多）。

14、用45钢制造的机床传动齿轮，预先热处理应采用（调质）处理，使其整体获得（回火索氏体）组织；

而最终热处理应采用（渗碳）处理，使其表面获得（马氏体）组织，以满足使用要求。

15、共析成分的过冷奥氏体冷却到C曲线鼻尖以上温度（Ar1—550℃）等温时，发生（珠光体）转变；过

冷到C曲线鼻尖以下、Ms点以上温度等温时，发生（贝氏体）转变；过冷到Ms点以下温度时，发生（马氏体）转变。

16、为获得良好的切削加工性，过共析钢的预先热处理采用（正火），若钢中有严重的网状碳化物，则应

先进行（正火），再进行（球化退火），以获得（球状珠光体）组织。

17、有一钢试样，在金相显微镜下观察，金相组织中铁素体面积约占50％，其余为珠光体，则该钢的钢号

为（39）。

18、一般认为，当钢的硬度为（170～250）HB时，其切削性能最佳，为此，在选用预先热处理时，低碳钢

应采用（正火）；中碳钢应采用（完全退火）；高碳钢应采用（球化退火）。

19、钢的组织特点是：高温组织为（奥氏体），具有良好的（塑性）。

20、低碳钢渗碳后缓冷到室温的渗层组织，最外层应是（珠光体+二次渗碳体）层，中间是（珠光体）层，

再往里是（铁素体+珠光体）层。

21、目前生产上，在选择淬火冷却介质时，通常是碳钢零件淬（水类介质），合金钢零件淬（油类介质）。

22、下图为亚共析钢等温冷却转变曲线，若按图示V1、V2、V3、V4冷却方式冷却，得到的组织是：V1（马

氏体+残余奥氏体）V2（下贝氏体+马氏体+残余奥氏体）V3（下贝氏体）V4（珠光体）。

－ 简答题 1、下列零件或工具用何种碳钢制造及用何种热处理方法并简述为什么？

⑴手锯锯条（2）普通螺钉（3）车床主轴

手锯锯条：碳素工具钢T9/T10/T11,淬火+低温回火，目的是降低淬火应力，提高工件韧性，保证淬火

后的高硬度和高耐磨性。

普通螺钉：普通碳素结构钢，Q235, 一般不用热处理。

车床主轴：优质碳素结构钢，45等，淬火+高温回火（调质处理），目的是得到回火索氏体组织，它的

综合机械性能最好，即强度、塑性和韧性都比较好。

2、亚共析钢的力学性能大致是其组织组成物平均值，例如硬度HBS≈80xα%+240xP%,数字为α，P的硬度，

α%、P%为组织中α、P的含量。试计算Wc=0.4%的碳钢的硬度（HBS）、抗拉强度（σb）、伸长率（δ%）。 首先画出本题所用的部分铁碳状态图（略）

然后根据状态图计算出含碳0.4%的亚共析钢室温下组织组成物的含量：

具体计算如下：P%=0.4/0.77*100%=52%

α%=1-P%=48%

因此：HBS≈80xα%+240xP%=80*48%+240*52%=163.2

σb≈280*48%+1000*52%=654.4Mpa

δ%≈50%*48%+10%*52%=29.2%

3、下列钢号各代表什么钢？

⑴9SiCr ⑵GCr15 ⑶60Si2Mn ⑷40Cr ⑸16Mn ⑹T10A ⑺20CrMnTi ⑻W18Cr4V

⑼Cr12MoV ⑽5CrMnMo

⑴9SiCr—低合金刃具钢 ⑵GCr15—滚动轴承钢 ⑶60Si2Mn—弹簧钢 ⑷40Cr—调质钢 ⑸16Mn—低合金高强钢 ⑹T10A—优质碳素工具钢 ⑺20CrMnTi—渗碳钢 ⑻W18Cr4V—高速钢

⑼Cr12MoV—冷作模具钢 ⑽ 5CrMnMo—热作模具钢