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第一章 概论
习题
（一） 解释名词
晶体、金属键、离子键、分子键、共价键。
（二） 填空题
1． 材料科学的任务是揭示材料的成分、组织和性能之间的相互关系及其变化规律。
2． 材料的性能主要包括使用性能和工艺性能两个方面。
3． 晶体物质的基本特征是
4． 固体中的结合键可分为四种，他们是金属键、离子键、分子键、共价键。
5． 结合键是指在固体状态下，当原子聚集为晶体时，原子之间产生较强的相互作用力。
6． 共价键比分子键具有更大的结合力。
7． 简单金属的结合键是金属键，过渡金属的结合键是金属键和共价键。
8． 金属晶体比离子晶体具有较好的导电能力。
（三） 是非题
1． 晶体是较复杂的聚合体。
2． 结构材料是指工程上要求机械性能的材料。
3． 物质的状态反映了原子或分子之间的相互作用和它们的热运动。
4． 比重较大的金属是黑色金属，比重较小的金属为有色金属。
（四） 选择正确答案
1． 在原子的聚合体中，若原子间距为平衡距离，作规则排列，并处于稳定状态，则其对应的能量分布为：
a． 最高；b．最底；c．居中。
2． 决定晶体结构和性能最基本的因素是：
a．原子间的结合能；b．原子间的距离；c．原子的大小。
3． 金属键的特征是：
a．具有饱和性；b．没有饱和性；c．具有各向同性。
4． 共价晶体具有：
a．高强度；b．低熔点；c．不稳定结构。
5． 稀有金属属于：
a． 黑色金属；b．有色金属；c．易熔金属。
（五） 综合分析题
1． 试比较离子晶体与分子晶体的结构特征及性能特点。
2． 试比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别。
3． 石墨（大部分为金属键）和金刚石（全为共价键）都是纯碳，但前者是电的良导体而后者是电的不良导体。试根据金属键和共价键的特点解释这一现象。
第二章 金属结构
习题
（一） 解释名词
致密度、晶格、晶胞、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒、晶界、晶体的各向异性、刃型位错、空位、间隙原子。
（二） 填空题
1． 同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。
2． 晶体与非金属最根本的区别是晶体有确定的熔点和各向异性。
3． 金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
4． 错位分两种，它们是刃型位错和螺型位错，多余半原子面是刃型错位所特有的。
5． 在位方晶系中，｛120｝晶面族包括(20)、(10)、(12)、(0)、(1)、()、(2)、(120)等晶面
6． 点缺陷有空位和间隙原子两种；面缺陷中存在大量的位错。
7． γ-Fe、α-Fe的一个晶胞内的原子数分别为4和2。
8． 当原子在金属晶体中扩散时，它们在内、外表面上的扩散速度较在体内的扩散速度快。
（三） 是非题
1． 因为单晶体是各乡异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
2． 金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。
3． 因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数，所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。
4． 在立方晶系中，（123）晶面与[12]晶向垂直。
5． 在立方晶系中，（111）与（11）是相互平行的两个晶面。
6． 在立方晶系中，（123）晶面与（12）晶面属同一晶面族。
7． 在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。
8． 在金属晶体中，当存在原子浓度梯度时，原子向各个方向都具有相同的跃迁几率。
9． 因为固态金属的扩散系数比液态金属的扩散系数小得多，所以固态下的扩散比液态下的慢得多。
10．属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。
11．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
（四） 选择正确答案
1． 正的电阻温度系数的含义是：
a．随温度升高导电性增大；b．随温度降低电阻降低；c．随温度增高电阻减小。
2． 晶体中的位错属于：
a．体缺陷；b．面缺陷；c．线缺陷；d．点缺陷。
3． 亚晶界是由：
a．点缺陷堆积而成；b．位错垂直排列成位错墙而构成；c．晶界间的相互作用构成。
4． 在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：
a．<100>；b．<110>；c．<111>。
5． 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：
a．｛100｝；b．｛110｝；c．｛111｝。
6． α-Fe和γ-Fe分别属于什么晶格类型：
a．面心立方和体心立方；b．体心立方和面心立方；c．均为面心立方d．均为体心立方。
（五） 综合分析题
1． 标出图2-1中给定的晶面与晶向：
OO`B`B：（∞∞1）； ：[110]；
ODC`：（∞∞∞）；：[010]；
AA`C``C：（110）；；[120]；
AA`D`D：（120）；：[122]。
2． 作图表示立方晶系中的（110）、（112）、（120）、（234）、（12）晶面和[111]、[132]、[210]、[12]晶向。
3． 常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属于何种晶体结构？
4． 画出体心立方、面心立方和密排六方晶体中原子最密的晶面和晶向、写出它们的晶面和晶向指数并求出单位面积及单位长度上的原子数。
5． 填出表2-2中三种典型金属的基本参量：
表2-2
晶格类型
晶胞内平均原子数
r和a的关系
配位数
晶格致密度
B．C．C
2

8
68%
F．C．C
4

12
79%
H．C．P
6

12
74%
6． 已知α-Fe的晶格常数，γ-Fe的晶格常数，试求出α-Fe和γ-Fe的原子半径和致密度。
7． 在常温下，已知铁的原子直径，铜的原子直径，求铁和铜的晶格常数。
8． 实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？
9． 立方晶系中，下列各晶面、晶向表示法是否正确？不正确的请改正：（1，-1，2）、（，1， ），[-1，1.5,2],[11]。
第三章 金属的结晶
习题
（一） 解释名词
结晶、过冷度、自发生核、非自发生核、晶粒度、变质处理。
（二） 填空题
1． 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是生核和长大。
2． 在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶；而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为二次结晶。
3． 当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是增加晶核的数量或阻碍晶核的长大。
4． 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是金属在固液态之间的自由能差△F，阻力是建立界面所需的表面能A。
5． 能起非自发生核作用的杂质，必须符合结构相似，大小相当的原则。
6． 过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差，其表示符号为△T。
7． 过冷是结晶的必要条件。
8． 细化晶粒可以通过提高过冷度和进行变质处理两种途径实现。
9． 典型铸锭结构的三个晶区分别为：表层结晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。
（三） 是非题
1． 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
2． 室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。
3． 金属由液态转变成固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。
4． 在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。
5． 纯金属结晶时，生核率随冷度的增加而不断增加。
6． 当晶核长大时，随过冷度增大，晶核的长大速度增大。但当过冷度很大时，晶核长大的速度很快减小。
7． 当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。
8． 当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是一个多面体。
9． 在工程上评定晶粒度的方法是在放大100倍的条件，与标准晶粒度图作比较，级数越高、晶粒越细。
10．过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。
（四） 选择正确答案
1． 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：
a．越高；b．越低；c．越接近理论结晶温度。
2． 为细化晶粒，可采用：
a．快速浇注；b．加变质剂；c．以砂型代金属型。
3． 实际金属结晶时，通过控制生核速率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得粗大晶粒：
a． N/G很大时；b．N/G很小时；c．N/G居中时。
（五） 综合分析题
1． 试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。
2． 金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？
3． 在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，试从过冷度对结晶基本过程的影响，分析细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施。
4． 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小：
1） 金属模浇注与砂型浇注；
2） 变质处理与不变质处理；
3） 铸成薄件与铸成厚件；
4） 浇注时采用震动与不采用震动。
5） 为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？
第四章 金属的塑性变形与再结晶
习题
（一） 解释名词
塑性变形、塑性、强度、滑移、加工硬化、回复、再结晶、热加工、滑移系、硬位向。
（二） 填空题
1． 加工硬化现象是指随变形度的增大，强度和硬度显著提高而塑性和韧性显著下降，加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是位错运动。
2． 滑移的实质是位错运动。
3． 金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生。
4． α-Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别是｛110｝和〈111〉。
5． 影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界和晶粒。
6． 变形金属的最低再结晶温度是指变形度达到一定大小后，金属的再结晶温度趋于某一稳定值，其数值与熔点间的大致关系为。
7． 钢在常温下的变形加工称为冷加工，而铅在常温下的变形加工称为热加工。
8． 影响再结晶开始温度的因素为预变形度、加热速度和保温时间。
9． 再结晶后晶粒的大小主要取决于预变形度和加热温度。
（三） 是非题
1． 在体心立方晶格中，滑移面为｛111｝×6，而滑移方向为〈110〉×2，所以滑移系为12。
2． 滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。
3． 因为B．C．C晶格与F．C．C晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。
4． 孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。
5． 金属的预先变形度越大，其开始再结晶的温度越高。
6． 变形金属的再结晶退火温度越高，退火后得到的晶粒越粗大。
7． 金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。
8． 热加工是指在室温以上的塑性变形加工。
9． 再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。
10．再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。
（四） 选择正确答案
1． 能使单晶体产生塑性变形的应力为：
a．正应力；b．切应力；c．复合应力。
2． 面心立方晶格的晶体在受力时的滑移方向：
a．〈111〉；b．〈110〉；c．〈100〉。
3． 体心立方与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，但其塑性变形能力是不同的，其原因是面心立方晶格的滑移方向较体心立方晶格的滑移方向：
a．少；b．多；c．相等。
4． 金属的最低再结晶温度可用下式计算：
a．；b．；c．。
5． 变形金属再加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型是：
a．与变形前的金属相同；b．与变形后的金属相同；c．形成新的晶型。
6． 加工硬化使：
a．强度增大，塑性降低；b．强度增大，塑性增大；c．强度减小，塑性增大；d．强度减小，塑性减小。
7． 再结晶后：
a．形成等轴晶，强度增大；b．形成柱状晶，塑性下降；c．形成柱状晶，强度升高；d．形成等轴晶，塑性升高。
（五） 综合分析题
1． 指出下列名词的主要区别：
1） 弹性变形与塑性变形；
2） 韧性断裂与脆性断裂；
3） 再结晶与二次再结晶；
4） 加工硬化与变质处理；
2． 说明下列现象产生的原因：
1） 晶界处滑移的阻力最大；
2） 实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比理论计算得到的数值小；
3） Zn, α-Fe,Cu 的塑性不同。
3． 说明滑移变形与孪生变形的主要区别。
4． 为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？
5． 与单晶体的塑性变形比较，说明多晶体塑性变形的特点。
6． 金属塑性变形后组织和性能有什么变化？
7． 在图4-1所式的晶面、晶向中，哪些是滑移面哪些是滑移方向？就图中情况能否构成滑移系？
8． 用低碳钢板冷冲压形成的零件，冲压后发现各部位的硬度不同，为什么？如何解决？
9． 拉制半成品铜丝的过程如图4-2所式，试画出不同阶段的组织与性能变化示意图，并对图形加以解释。
10． 已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380，1528，327和232，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在1100下的加工，锡和铅在室温（20）下的加工各为何种加工？
11． 铜的熔点为1083，试求其再结晶退火温度。
12． 何谓临界变形度？分析造成临界变形度的原因。
13． 热加工对金属的组织和性能有何影响》钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？
14． 在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。试分析强化原因。
第五章 二元合金相图
习题
（一） 解释名词
组元、相、组织、组织组成物、固溶体、金属间化合物、间隙相、枝晶偏析、固溶强化。
（二） 填空题
1． 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度高
2． Cu-Ni合金进行塑性变形时，其滑移面为
3． 固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火加以消除。
4． 以电子浓度因素起主导作用而生成的化合物称电子化合物。
5． 共晶反应式为，共晶反应的特点是发生共晶反应时三相共存，它们各自的成分是确定的，反应在恒温下平衡的进行着。
（三） 是非题。
1． 间隙固溶体一定是无限固溶体。
2． 间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。
3． 平衡结晶获得的20%Ni的Cu-Ni合金比40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。
4． 在共晶相图中，从L中结晶出来的β晶粒与从α中析出的晶粒具有相同的晶体结构。
5． 一个合金的室温组织为α++（α+β），它由三相组成。
（四） 选择正确答案
1． 固溶体的晶体结构与
a．溶剂；b．溶质；c．其它晶型 相同。
2． 间隙相的性能特点是：
a．熔点高，硬度低；b．硬度高，熔点低；c．硬度高，熔点高。
3． 在发生L→α+β共晶反应时，三相的成分：
a．相同；b．确定；c．不定。
4． 共析成分的合金在共析反应γ→α+β刚结束时，其组成相为：
a．γ+α+β；b．α+β；c．（α+β）。
5． 一个合金的组织为α++（α+β），其组织组成物为：
a． α、β；b．α、、（α+β）；c．α、β、。
（五） 综合题
1． 什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？
2． 间隙固溶体和间隙相有什么不同？
3． 将20㎏纯铜与30㎏纯镍熔化后慢冷至如图5-1温度，求此时：
1） 两相的成分；
2） 两相的重量比；
3） 各相的相对重量；
4） 各相的重量。
4． 图5-2为Pb-Sn相图，
1） 用冷却曲线表示96%Pb的Pb-Sn合金的平衡结晶过程，画出室温平衡组织式意图，标上各组织组成物。
2） 计算该合金室温组织中组成相的相对重量。
3） 计算该合金室温组织中组织组成物的相对重量。
4） 指出该合金系室温组织中含最多的合金成分。
5） 指出该合金系室温组织中共晶体最多和最少的合金的成分或成分范围。
5． 某合金相图如图5-3所示，
1） 标上（1）—（3）区域中存在的相。
2） 标上（4），（5）区域中的组织。
3） 相图中包括哪几种转变？写出它们的反应式。
6． 发动机活塞用Al-Si合金铸件制成，根据相图（图5-4），选择铸造用Al-Si合金的合适成分，简述原因。
第六章 铁碳合金图
习题
（一） 名词解释
同素异构转变、α-Fe、铁素体、珠光体。
（二） 填空题
1． 珠光体的本质是F与的共析混合物。
2． 的本质是Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物。
3． 一块纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变时，体积将增大。
4． F的晶体结构为体心立方晶格；A的晶体结构为面心立方晶格。
5． 共析成分的铁碳合金室温平衡组织是P，其组成相是F+。
6． 在铁碳合金室温平衡组织中，含最多的合金成分点为，含最多的合金成分点为。
7． 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢的碳含量为62%。
（三） 是非题
1． 铁素体的本质是碳在α-Fe中的间隙相。
2． 20钢比T12钢的碳含量要高。
3． 与的形态与晶体结构均不相同。
4． 在退火状态（接近平衡组织），45钢比20钢的硬度和强度都高。
5． 在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为4.3%C的铁碳合金才能发生共晶反应。
（四） 选择正确答案
1． 奥氏体是：
a．碳在γ-Fe中的间隙固溶体；b．碳在α-Fe中的间隙固溶体；c．碳在α-Fe中的有限固溶体。
2． 珠光体是一种：
a．单相固溶体；b．两相混合物；c．Fe与C的混合物。
3． T10钢的含碳量为：
a．0.10%；b．1.0%；c．10%。
4． 铁素体的机械性能特点是：
a．强度高、塑性好、硬度低；b．强度低、塑性差、硬度低；c．强度低、塑性好、硬度低。
5． 能进行锻造的铁碳合金有：
a． 亚共析钢；b．共析钢；c．亚共析白口铁。
（五） 综合题
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%，求此钢的成分及其硬度。
2． 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质量。
3． 10㎏含3.5%C的铁碳合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。
4． 比较退火状态下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。
5． 同样状态的两块铁碳合金，其中一块是15钢，一块是白口铸铁，用什么简便方法可迅速区分它们？
6． 为什么碳钢进行热锻、热轧时都加热到奥氏体区？
7． 说出Q235A，15，45，65，T8，T12等钢的钢类、含碳量，各举出一个应用实例。
8． 下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。
第七章 钢的热处理
习题
（一） 解释名词
本质晶粒度、临界冷却速度、马氏体、淬透性、淬硬性、调制处理
（二） 填空题
1． 钢加热时奥氏体形成是由奥氏晶体核的形成，长大，剩余渗碳体的熔化，奥氏体成分的均匀化等四个基本过程所组成。
2． 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是无本质区别，无严格界限，不同点是形态不同：珠光体较粗，屈似体较细。
3． 用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈条或片状，而下贝氏体则呈针状。
4． 与共析钢相比，非共析钢C曲线的特征是
5． 马氏体的显微组织形态主要有板条状、针状两种。其中板条状马氏体的韧性较好。
6． 高碳淬火马氏体和回火马氏体在形成条件上的区别是，在金相显微镜下观察二者的区别是
7． 目前较普遍采用的测定钢的淬透性的方法是末端淬火法。
8． 钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越往右，说明临界冷却速度越小。
9． 钢的热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所速成。
10． 利用Fe-相图确定钢完全退火的正常温度范围是线以上20-30℃，她主要适应于亚共析钢。
11． 球化退火的主要目的是使钢中碳化物球状化，它主要试用于过共析钢。
12． 钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上30-50℃，对过共析钢是线以上30-50℃。
13． 当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则点越低，转变后的残余奥氏体量就越多。
14． 在正常淬火温度下，碳素钢中共亚析钢的临界冷却速度比亚析钢和过共析钢的临界冷却速度都
15． 钢的临界冷却速度与奥氏体化温度的关系是
16． 淬火钢进行回火的目的是消除内应力并获得所要求的组织与性能，回火温度越高，钢的强度与硬度越低。
17． 钢在回火时的组织转变过程是由马氏体分解，残余傲氏体分解，回火屈氏七形成，碳化物聚集长大等四个阶段所组成。
18． 化学热处理的基本过程包括介质分解，表面吸收，原子扩散等三个阶段。
（三） 是非题
1． 钢经加热奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中踏步的含量均与钢中碳的含量相等。
2． 所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。
3． 马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。
4． 当把亚共析钢加热到和之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳旱含量总是大于钢的碳含量。
5． 当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。
6． 当共亚析成分的奥式体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。
7． 贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁原子不能进行扩散。
8． 不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。
9． 在正常热处理加热条件下，随碳含量的增高，过共析钢的过冷奥氏体越稳定。
10． 因为过冷奥氏体的连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方，所以连续冷却转变曲线的临界冷却速度比等温转变曲线的大。
11． 高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。
12． 经退火后再高温回火的钢，能得到回火马氏体组织，具有良好的综合机械性能。
13． 钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。
14． 钢中未溶碳化物的存在，将使钢的淬透性降低。
15． 在正常加热淬火条件下，亚共析钢的淬透性随碳的增高而增大，过共析钢的淬透性随碳的增高而减小。
16． 表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织和性能。
（四） 选择正确答案
1. 钢在淬火后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。
2. 奥氏体向珠光体的转变是：
a．扩散型转变；b．非扩散型转变；c．半扩散型转变。
3. 钢经调制处理后获得的组织是：
a．回火马氏体；b．回火屈氏体；c．回火索氏体。
4. 过共析钢的正常淬火加热温度是：
a．+30℃-50℃；b．+30℃-50℃；c．+30℃-50℃。
5. 影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是：
a．钢材本身的碳含量；b．钢中奥氏体的碳含量；c．钢中碳化物的含量。
6. 共析钢过冷奥氏体在550-350℃的温度区间等温转变时，所形成的组织是：
a．索氏体；b．下贝氏体；c．上贝氏体；d．珠光体。
7. 若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将：
a．降低；b．提高；c．不改变。
8. 马氏体的硬度取决于：
a．冷却速度；b．转变温度；c．碳含量。
9. 淬硬性好的钢：
a．具有高的合金元素含量；b．具有高的碳含量；c．具有低的碳含量。
10. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用：
a．高淬透性钢；b．中淬透性钢；c．低淬透性钢。
11. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应采用：
a．水中淬火；b．油中淬火；c．盐水中淬火。
12. 若要提高淬火时的淬硬层深度，应采取：
a．选择高淬透性钢；b．增大工件的截面尺寸；c．选用比较缓和的冷却介质。
13. 直径为10㎜的40钢的常规淬火温度为：
a．750℃；b．850℃；c．920℃。
14. 45钢为得到回火马氏体组织，应进行：
a．马氏体；b．铁素体+马氏体；c．马氏体+残余奥氏体。
15. 完全退火主要适用与：
a．亚共析钢；b．共析钢；c．过共析钢。
16. 扩散退火的目的是：
a．消除和改善晶内偏析；b．消除冷塑性变形后产生的加工硬化；c．降低硬度以便于加工。
17. 钢的回火处理是在：
a．退火后进行；b．正火后进行；c．淬火后进行。
18. 钢的渗碳温度范围是：
a．600-650℃；b．800-850℃；c．900-950℃；d．1000-1050℃。
（五） 综合分析题
1． 指出，，，，，，，，各临界点的意义。
2． 本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细，为什么？
3． 何谓冷处理？
4． 奥氏体的其始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度的含义是什么？
5． 奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体有何异同？
6． 再结晶和重结晶有何不同？
7． 指出影响奥氏体形成速度和奥氏体实际晶粒度的因素。
8． 说明共析钢C曲线各个区、各条线的物理意义，指出影响C曲线形状和位置的主要因素。
9． 试比较共析钢过冷奥氏体等温转变曲线和连续转变曲线的异同点。
10． 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？
11． 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？
12． 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？
13． 热轧空冷的45钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能细化？
14． 简述各种淬火方法及其使用范围。
15． 用示意图表示珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体和马氏体在显微镜下的形态特征。
16． 试述马氏体转变的基本特点。
17． 试比较屈氏体、上贝氏体、马氏体和回火屈氏体、回火上贝氏体、回火马氏体之间在形成条件、金相形态与性能上的主要区别。
18． 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？
19． 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？
20． 分析图7-2的实验曲线中硬度随碳含量变化的原因。图中曲线1为亚共析钢加热到以上，过共析钢加热到以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线2为亚共析钢加热到以上，过共析钢加热到以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线3表示随碳含量增加，马氏体硬度的变化曲线。
21． 共析钢加热到相变点以上，用图7-3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？
22． T12钢加热到以上，用图7-4所示各种方法冷却，分析其所得到的组织。
23． 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？
24． 确定下列岗件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：
1） 经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；
2） ZG35发铸造齿轮；
3） 锻造过热的60钢锻坯；
4） 改善T12钢的切削加工性能。
25． 说明直径为10㎜的45钢试件经下列温度加热、保温并在冷水中冷却得到的室温组织：700℃，840℃，1100℃。
26． 两个碳含量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780℃和900℃并保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的冷却速度冷至室温。试分析
1） 那个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？
2） 那个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？
3） 那个温度加热淬火后残余奥氏体较多？
4） 那个温度加热淬火后未溶碳化物较多？
5） 你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？
27． 指出下列工件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织。
1） 45钢小轴（要求综合机械性能好）；
2） 60弹簧；
3） T12钢锉刀。
28． 两根45钢制造的轴，直径分别为10㎜和100㎜，在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的？
29． 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。
1） 写出其中热处理工序的名称及其作用。
2） 制定最终热处理（即磨加工前发热处理）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。
30．甲、乙两厂生产同一种零件，均采用45钢，硬度要求220—250HB，甲厂采用正火，乙厂采用调制处理，均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织 和性能差别。
31．试说明表面淬火、渗碳、淡化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围等方面的差别。
32．两个45钢工作，一个用电炉加热（加热温度约为0.3℃/s），问两者淬火温度有何不同？淬火后组织和机械性能有何差别？
33．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面层和心部的组织：
1） 渗碳后慢冷；
2） 渗碳后直接水淬并低温回火；
3） 有渗碳温度预冷到820℃，保温后水淬，再低温回火；
4） 渗碳后慢冷至室温，再加热到780℃，保温后水淬，再低温回火。
34．调质处理后的40钢齿轮，经高频加热后的温度分布如图7-5所示，试分析高频加热水淬后，齿轮由表面到中心各区（I，II，III）的组织变化。
第八章 合金钢
习题
（一） 解释名词
合金元素、回火稳定性、二次硬化、回火脆性、固溶处理、红硬性。
（二） 填空题
1.按钢中合金元素含量，可将合金钢分为低合金钢（<5%）、中合金钢（5%~10%）和高合金钢（>10%）几类（分别写出合金元素含量范围）。
2.合金元素中，碳化物形成元素有W、V、Cr、Mn、Mo、Ti、Zr、Nb。
3.使奥氏体稳定化的元素有Mn、Co、Ni、C、N、Cu。
4.促进晶粒长大的合金元素有Mn、P、B。
5.几乎所有的合金元素（除Co、Al外）都使Ms、Mf点下降，因此淬火后相同碳含量的合金钢比碳钢的A残增多，使钢的硬度下降。
6.一些含有合金元素Mn、Cr、Ni的合金钢，容易产生第二类回火脆性，为了消除回火脆性可采用回火快冷和钢中加入适量的Mo、W。
7.合金钢按用途可分为合金结构钢、合金工具钢、和特殊性能钢。
8.合金元素中的非碳化物形成元素有N、Cu、Ni、Co、Al、Si、B。
9.强烈阻止奥氏体晶粒长大的元素有V、Ti、Nb、Zr、Al。
10.除Co外，其它的合金元素都使C曲线向右移动即使钢的临界冷却速度降低、淬透性提高。
11.合金钢中最常用来提高淬透性的合金元素有Cr、Ni、Si、Mn、Mo五种，其中作用最大的是Cr。
12.20是优质碳素钢，可制造冲压件及焊接件；9SiCr是低合金钢，可制造低速切削刃具;5CrMnMo是热模具钢，可制造热压模、热锻模；3Cr2W8V是热模具钢，可制造压铸模；40MnB是调制钢，可制造轴、连杆等；CrWMn是低合金刃具钢，可制造拉刀、量规、形状复杂精度高的冲模等。Cr12MoV是冷漠具钢，可制造冷切剪刀、圆锯、切便模；T12是碳素工具钢，可制造锉刀、刮刀、量规；16Mn是低合金高强钢，可制造桥梁、船舶等；40Cr是调制钢，可制造轴类件、连杆、螺栓等；ZG15是铸钢，可制造机座；20Cr是渗碳钢，可制造齿轮、小轴等；60Si2Mn是弹簧钢； GCr15是轴承钢；1Cr7不锈钢，可制造化工设备、容器和管道；1Cr13是马氏体型不锈钢，可制造防锈手术器械及刀具；W18Cr4V是高速钢，可制造车刀、刨刀及钻头；1Cr18Ni9是A型不锈钢，可制造耐硝酸、冷磷酸、有机酸及盐、碱溶液腐蚀设备零件。
13.20GrMnTi是渗碳钢，Cr，Mn的主要作用是提高渗透性，Ti的主要作用是防止渗碳晶粒过大。热处理工艺是渗碳后直接淬火，再低温回火。
14.W18Cr4V是高速钢，含碳量是0.7%~0.8%，W的主要作用是提高硬度和耐磨性、Cr的主要作用是提高淬透性，V的主要作用是同W。热处理工艺是 ，最后组织是M回 。
15.0Cr18Ni9Ti是A型不锈钢，Cr，Ni和Ti的作用分别是提高耐磨性、提高耐蚀性、防止晶间腐蚀。
16.金属材料中能有效阻止错位运动的方法有晶粒强化、固溶强化、位错强化和第二相强化四种，因而马氏体相变和回火转变是钢中最有效、最经济的强化手段。
（三）是非题
1.所有的合金元素都能提高钢的淬透性。
2.调制钢的合金化主要考虑的提高其红硬性。
3.合金元素对钢的强化效果主要固溶强化。
4.T8钢比T12钢和40钢有更好的淬透性和淬硬性。
5.奥氏体型不锈钢只能采用加工硬化。
6.高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易形成。
7.T8与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。
8.18-4-1高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多的溶入奥氏体中，从而提高钢的红硬性。
9.奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后稳定化处理。
10.所有合金元素均使Ms、Mf下降。
（四）选择正确答案
1.钢的淬透性主要取决于：a.含碳量；b.冷却介质；c.合金元素。
2.钢的淬硬性主要取决于：a.含碳量；b.冷却介质；c.合金元素。
3.要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用：a.45钢经正火处理；b.60Si2Mn钢经淬火和中温回火；c.40Cr钢经调制处理。
4.制造手用锯条应选用：a.T12钢经淬火和低温回火；b.Cr12Mo钢经淬火和低温回火；c.65钢经淬火后中温回火。
5.高速钢的红硬性主要取决于：a.马氏体的多少；b.淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素含量；c.钢中的碳含量。
6.汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用：a.20钢渗碳后低温回火；b.40Cr淬火后高温回火；c.20CrMnTi渗碳淬火后低温回火。
7.托垃圾和坦克履带板受到严重的磨损及强烈的冲击，应选用：a.20Cr渗碳淬火后低温回火；b.Mn13经水韧处理；c.W18Cr4V淬火后低温回火。
8.60Si2Mn钢的热处理工艺是：a.淬火和低温回火；b.淬火和中文回火；c.再结晶退火。
9.热锻模应选用：a.Cr12MoV淬火和低温回火；b.5CrNiMo调质处理；c.40Cr调质处理。
10.GCr15钢中Cr的平均含量为：a.15%；b.1.5%；c.没有表示出来。
11.二次硬化属于：a.固溶强化；b.结晶强化；c.位错强化；d.第二相强化。
12.欲制一耐酸容器，选用的材料和相应的热处理工艺为：a.W18Cr4V，固溶处理；b.1Cr18Ni9稳定化处理；c.1Cr18Ni9,固溶处理。
13.0Cr18Ni9钢固溶处理的目的是：a.增加塑性；b.提高强度；c.提高耐蚀性。
（五）综合分析题
1.试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。
2.合金元素是提高钢的回火稳定性的原因何在？
3.什么是钢的回火脆性？下列几中钢中，那类钢的回火脆性严重，如何避免：45、40Cr、35SiMn、40CrNiMo。
4.为什么说得到马氏体随后回火处理是钢中最经济而又最有效的强韧化方法？
5.解释下列现象：
a.在相同含碳量下，除了含镍、锰的合金钢外，大多数合金钢的热处理温度都比碳钢高；
b.含碳量相同时，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；
c.含碳量〉=0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.0%，含铬12%的钢属于莱氏体钢；
d.高速钢在热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织；
e.在相同含碳量下，合金钢的淬火变形和开裂现象不易产生；