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1、二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分） 名称 候选材料 选用材料 热处理方法 最终组织 机床床身 T10A, KTZ450-06, HT200 HT200 时效 P＋F＋G片 汽车后桥齿轮 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 20CrMnTi 渗碳＋淬火＋低温回火 表面Cm＋M＋A’ 心部 F＋M 滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火＋淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’ 锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火＋淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’ 汽车板簧 45, 6
2、0Si2Mn, T10 60Si2Mn 淬火＋中温回火 T回 钻头 W18Cr4V，65Mn, 20 W18Cr4V 淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’ 桥梁 1Cr13, 16Mn, Q195 16Mn, 不热处理 F＋P 滑动轴承 H70, ZSnSb11Cu6, T8 ZSnSb11Cu6 不热处理 a+SnSb 耐酸容器 Q235, 1Cr18Ni9Ti, ZGMn13 1Cr18Ni9Ti 固溶处理 A 发动机曲轴 QT600-3, 45, ZL101 QT600-3 等温淬火＋高温回火 S回＋G球 四、填空题 1.在F
3、e-Fe3C合金中,含有二次渗碳体最多的合金是含碳为 2.11 %的钢,其二次渗碳体的最大含量为 22.64 %. 2.冷变形金属在加热时发生的三个过程依次为 回复 ， 再结晶 和 晶粒长大 。 3.对刃具钢的性能要求主要有三个方面,即 高的硬度 ， 高耐磨性 和 高的红硬性 。 4.1Cr18Ni9Ti是 奥氏体型不锈 钢,需采用 固溶 处理,以获得单相奥氏体,为了阻止(CrFe)23C6沿晶界析出,还应进行 稳定化 热处理. 5.高速钢锭经锻造退火后的组织为 索氏体及粒状碳化物 ,淬火后的组织为 隐针马氏体、粒状碳化物及20%-25%的残余奥氏体 ,淬火后再经多次回火后的组
4、织为 回火马氏体、较多的粒状碳化物及少量残余奥氏体 。 6.灰铸铁能否充分石墨化,主要决定于其碳当量和铸后冷却速度,一般而言,碳当量越 高 ,越有利于石墨化,冷却速度越 快 ,越容易形成白口. 7.球墨铸铁件可通过热处理来调整其基本组织， 退火 热处理能得到F+G基, 调质 热处理能得到F+P+G基,而 正火 能获得P+G基 8.所谓巴氏合金是指 锡 基和 铅 基轴承合金 9.线型无定型高聚物在不同温度下表现出的三种力学状态： 玻璃 态, 高弹 态和 粘流 态。 10.金属结晶时晶粒的大小主要决定于其 形核率和晶核的长大速度 ,一般可通过 增加过冷度法或 变质处理 来细化晶粒
5、 11.热加工纤维组织的形成原因是单向变形造成 变形后夹杂物 沿变形方向呈流线分布的, 从而使其产生 各向异 性 12.普通钢,优质钢的区分是以其中 S 和 P 元素的原子的含量来区分的, P 含量高易使钢产生热脆性,而 S 含量高易使钢产生冷脆性 13.所谓本质细晶粒钢是指该钢正常淬火加热时 奥氏体晶粒长大 倾向小的钢 14.钢淬火时马氏体转变的转变量主要决定于其 临界冷却速度 ,与其保温时间 无 关。 15.钢的淬透性决定于其成份,一般随碳含量的增加,亚共析钢的淬透性 增大 ,当加入除Co之外的合金元素时均能使钢的淬透性 提高 。 16.马氏体的形态在两种典型,即强度高而韧性差
6、的 片 状马氏体和强度低而韧性高的 板条 状马氏体 17.对奥氏体不锈钢进行 固溶 热处理可获得单项式相奥氏体组织, 进行 稳定化 热处理可防止产生晶间腐蚀 18.对普通灰铸铁工件进行低温退火的目的是为了 消除内应力 ,进行高温退火的目的是为了 消除铸件白口、降低硬度 。 19.材料牌号QT600-3中,QT表示 球墨铸铁 ,600 表示最低抗拉强度为600MPa ,3表示 最低伸长率为3% 。 20.轴承合金的组织特点是 软基体上分布硬质点 或 硬基体上分布软质点 。 21.陶瓷组织的基本相有 晶体 相, 玻璃 相, 气 相,其中起强化作用的是 晶体 相,而起粘结作用的是
7、玻璃 相 22.常见工程塑料有 聚氯乙烯 ， 聚四氟乙烯 ， 尼龙 ,其中自润滑性能良好适合作轴承齿轮的有尼龙 ,价格低廉,用途非常广泛的是 聚氯乙烯 ,化学稳定性极好,有塑料王之称的是 聚四氟乙烯 23.在Fe-Fe3C相图中,包含有三个恒温转变,其具体的相反应式分别为,包晶反应 LB+δHDAJ ,共晶反应 LCDAE+Fe3C ,共析反应 ASDFP+ Fe3C 。 24.常见的合金弹簧钢有 60Si2Mn ,其最终热处理工艺为 去应力退火 ,其最终组织为 索氏体 。 25.钢进行扩散退火的目的是为了 减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织的不均匀性 ,进行再结晶退火的目的是为
8、了 消除加工硬化作用，便于继续冷加工 。 26.影响铸铁石墨化的主要因素有 铸铁的成分 和 冷却速度 等 27.马氏体的硬度主要决定于其 含碳量 ,钢淬火时获得马氏体量的多少主要决定于其 临界冷却速度 。 28.要降低低冷轧钢板的硬度应进行 完全 退火,要消除合金铸件的枝晶偏析应进行 均匀化 退火,要改善高碳钢的切加工性能应进行 等温 退火 29.常用弹簧的牌号有 65Mn、60Si2Mn ,其热处理工艺为 淬火和中温回火 ,热处理后的组织是 回火托氏体 。 30.耐磨钢ZGMn13进行水韧处理的目的是为了消除 碳化物 ,得到 单相奥氏体 组织,从而保证其具有 高的耐磨 性能 31
9、实际晶体中主要存在三类缺陷,其中点缺陷有 空位 和 间隙原子 等,线缺陷有 位错 ,面缺陷有 亚晶界 等。 32.奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是 获得单相奥氏体组织，提高钢的耐蚀性 ,进行稳定化处理的目的是 防止晶间腐蚀的产生 。 33.经 正火 处理能改善低碳钢的切削加工性能,经 等温退火 处理消除高碳高合金钢中的残余奥氏体。 34.轴承合金的组织特点为在 软 基体上分布有 硬 质点,或在 硬 基体上分布有 软 质点。 35.合金钢按用途可分为三类,即 合金结构钢 ， 合金工具钢 ,和 特殊性能钢 。 36.合金钢中常用的渗碳钢为 20CrMnTi (牌号),常用的调质钢为 4
10、0Cr ,常用的刃具钢为 9SiCr ,常用的耐磨钢为 ZGMn13 。 37.金属浇铸造时常采用的细化晶粒方法有两种,即 变质处理 和 附加振动 。 38.铁有三种同素异构体在912度以下时为 体心 立方结构,在912度以上,1394度以下时为 面心 立方结构,高于1394度而低于熔点时为 体心 立方结构 39.金属铸造锭的组织常分为三层,即外层的 细晶 区,次层的 柱状晶 区和中心的 等轴晶 区。 40.金属晶体通过 滑移 和 孪生 两种方式来发生塑性变形。 41.冷变形金属在加热时随加热温度的升高,其组织和性能的变化分为三个阶段,即 回复 ， 再结晶 ， 晶粒长大 。 42.
11、在合金钢的组织中,常见的间隙固溶体有 F 和 A ,常见的间隙相 P 和 Ld ,常见的间隙化合物 Fe3C 。 43.在Fe-Fe3C合金组织中，一次渗碳体是指从 液体合金 中析出的，二次渗碳体是指从 A 中析出的，三次渗碳体是指从 F 中析出的 44.在铁碳合金的平衡组织中,常见的三个单相组织为 F ， A 和 Fe3C ，,常见的两个两组织为 P ， Ld 。 45.下列各材料的退火组织构成为:工业纯铁 F ,亚共析钢 F+P ,过共析钢 P+Fe3CⅡ ,亚共晶白口铸铁 P+Ld′+Fe3CⅡ ，过共晶白口铸造铁为 Ld′+Fe3CⅠ 。 46.钛的熔点为1680℃
12、则其再结晶温度为 1054 ℃,其再结晶退火温度为 1154 ℃ 47.抗氧化钢中常加入的合金元素有 铬 、 硅 、 铝 等,这主要是因为当这些合金元素在钢基体中的含量达到一定量时能在钢的表面形成 氧化膜 。 48.钢加热时奥氏体的形成分为三个阶段,依次为 奥氏体晶核的形成及长大 ， 残余渗碳体 ， 奥氏体的均匀化 。 49.钢加热奥氏化后,先淬入水中,再淬入油中,该淬火工艺通常被称为 双介质 淬火。 50.钢淬火时所得马氏体的形态主要决定于其 成分 ,马氏体的硬度主要决定于其 碳的含量 ,马氏体量的多少主要决定于其 临界冷却速度 。 51.硬质合金是以 WC 和 TiC 作为强化
13、相而以 钴、镊等金属 作粘结基体所形成的复合材料 52.钢的Ac3温度是指 冷却时，不同含碳量的奥氏体中结晶出铁素体的开始线 。 53.渗碳和氮化相比,前者的热处理变形比后者 大 ,后者的硬化层与基体的结合力比前者 高 。 54.工件渗碳后直接淬火相对于一次淬火的优点是 工艺简单、效率高、成本低、脱碳倾向小 ,缺点是 耐磨性较低、变形较大 。 55.碳素结构钢相对于合金结构钢而言,优点是 冶炼、加工简单，价格便宜 ，缺点 淬透性差、缺乏良好的机械性能 。 56.所谓’硅铝明’是指铝和 硅 的合金,该合金工件通常是通过 铸造 成形的 57.常见的黄铜是指铜和 锌 的合金,而青铜的种类
14、较多,主要有 锡 青铜, 铝 青铜等,青铜在大气,海水中的耐蚀性 优 于黄铜 58.纯金属的晶格类型主要有 体心立方 晶格, 面心 晶格和 密排六方 晶格三种 59.金属结晶的必要条件是一定的 过冷度 。 60.金属的塑性变形是在 切 应力作用下,主要通过 滑移 来进行的 61.金属中的位错密度越高,则其强度越 高 ,塑性越 差 。 62.纯铁的熔点为1538度,则其再结晶温度为 997 度,而其再结晶退火温度为 1097 度。 63.冷加工和热加工是以金属的 再结晶温度 区分的 64.所谓’相’是指合金中的 晶体 结构和 化学成分 相同的组成部分 65.合金中的基本相
15、分为 固溶体 和 金属化合物 两类 66.按照溶质原子在溶剂中位置的不同,固溶体分为 置换固溶体 和 间隙固溶体 。 67.固溶体按溶解度大水不同分为 有限固溶体 和 无限固溶体 。 68.金属化合物根据其形成条件及结构特点分为 正常价化合物 ， 电子化合物 及 间隙化合物 三类 69.钢中常见的化合物大多数属于 正常价 化合物,其共同的性能特点是熔点 较高 ,硬度 高 ,脆性 大 。 70.铁碳合金的基本相中,塑性最好的是 A ,强度最高的是 P ,硬度最高的是 Cm 。 71.珠光体是指 F 和 Cm 所形成的两相组织,其形态一般是 粗片 状。 72.二次渗碳体只可
16、能出现于碳含量大于 0.77 %的钢中,其形态是 网 状 73.灰口铸造铁和白口铸铁的组织相比较,灰口铸造铁中不应有 渗碳体 组织,而白口铸铁中没有 片状石墨 组织 74.将45钢加热至Ac1温度时,所得奥氏体的含碳量为 0.44 %,继续升高温度,奥氏体的含碳量会 增大 。 75.钢的奥氏体晶粒长大的倾向性与钢的 加热 方法有关 76.将45钢加热至Ac1温度长时间保温后其组织构成为F+A,其中F的含碳量为________%,A的含碳量为________% 77.亚共析钢的正火温度为 Ac3 以上,30—50度,而过共析钢的正火温度为 Accm 以上30—50度 78.钢
17、淬火后马氏体组织粗细主要取决于奥氏体的 晶粒大小 。 79.工具钢一般都属于 优质 碳钢,其机加工前的预处理工艺为 退火 ,机加工后的最终热处理工艺为 淬火+低温回火 。 80.量具钢除要求高硬度外,还要求有高 耐磨 性和高 尺寸 稳定性。 81.常用不锈钢按其组织构成分为 马氏体 不锈钢, 铁素体 不锈钢, 奥氏体 不锈钢。 82.合金元素大多数都 促进 奥氏体的形成,故合金钢的淬火 优 于碳钢。 83.不锈钢的成份特点是碳含量 较低 和 铬 含量高 84.碳在铸铁中主要以 渗碳体 和 石墨 的形式存在 85.提高铸铁中 碳 元素和 硅 元素的含量,有利于其石墨化 86
18、钢中常见的合金元素按与碳的亲合力大小分为 合金渗碳体 和 特殊碳化物 两类 87.钢中常见的合金元素大多数都 促进 奥氏体晶粒的长大,当溶入奥氏体时又 阻碍 过冷奥氏体的分解,淬火后回火时 推迟 马氏体的分解。 88.铝合金按其成份和工艺特点分为 变形 铝合金和 铸造 铝合金两类。 89.LG5表示该材料是 高纯铝 ,LY12表示该材料为 铝-铜-镁 铝合金,ZL102表示该材料属于 铸造铝合金 。 90.铜合金中,按主加元素不同分为 黄铜 ， 青铜 和白铜。 91.常用的硬质合金主要有三类即 钨钴类硬质合金 ，钨钴钛类硬质合金 和 通用硬质合金 ,其中韧性最好的是 钨钴类硬质合金
19、 。 二、填空 1、 热处理主要分___________、___________和___________三个阶段。 2、 珠光体是___________和___________的机械混合物。 3、 在相图中，AECF线是___________、ES线是___________线。 4、 若按含碳量来分，碳钢可分为___________________钢___________钢和___________钢。 二、每空2分，共20分 1、加热保温冷却 2、铁素体（F）和渗碳体(Fe3C) 3、固相线溶解度曲线 4、低碳钢、中碳钢、高碳钢 三、填表（20分）
20、材 料 名 称 性能特点 用 途 W18Cr4V 20CrMnTi Q345 HT200 60Si2Mn T12 45 三、填表（20分） 材料 名称 性能特点 用途 W18Cr4V 高速工具钢 高的热硬性、红热性 车刀、钻头 20CrMnTi 合金渗碳钢 表层高硬度、心部高韧性 齿轮、轴 Q345 低合金高强度钢 塑性好，焊接性好 锅炉、桥梁 HT200 灰铁200 良
21、好的减振性 机床床身、机座 60Si2Mn 合金弹簧钢 高的弹性根限 汽车板弹簧 T12 碳素工具钢 高的耐磨性 锉刀、丝锥 45 碳素结构钢 调质后良好综合性能 轴等 四、填表 材料名称Wc(%)主要用途材料名称σb或σsMPa主要用途 材料 名称 Wc(%) 主要用途 材料 名称 σb或σs(MPa) 主要用途 60Si2Mn QT900-2 9SiCr Q345 T12 HT200 20CrMnTi
22、 ZG200-400 W18Cr4V Q235A 四、每空1分、共30分 材料 名称 Wc(%) 主要用途 材料 名称 σb或σsMPa 主要用途 60Si2Mn 合金弹簧钢 0.6% 汽车板弹簧 QT900-2 球铁 σb=900 内燃机曲轴 45 优质碳钢 0.45% 普通齿轮、轴 Q345 低合金高强度 σs=345 重要的桥梁 T12 碳素工具钢 1.2% 锉刀 HT200 灰铁 σb=200 工作台 20CrMnTi 合金渗碳钢 0.2% 汽车
23、后桥齿轮 ZG200-400 铸钢 σb=400 σs=200 机座、变速箱壳 W18Cr4V 高速钢 1.0% 钻头 Q235A A级普通碳钢 σb=235 钢筋 四、填写下表:（每空1分,共15分） 牌 号 名 称 各个符号表示的意义 用 途 Q 235 45 T10 QT450—10 GCr15 四、填写下表：（每空一分，共15分） 牌号 名称 各个符号表示的正文 用途 Q235 非合金结构钢 Q——代表屈服点235——屈
24、服点数值 制作小轴、拉杆、铆钉、垫块 45 优质非合金钢 45——代表碳的含量 齿轮、轴、活塞销等 T10 非合金工具钢 T——代表碳10——平均碳的质量分数 不受剧烈冲击，硬度高而耐磨的工具 QT450—10 球墨铸铁 QT——球铁第一组450为最低抗拉强度 承受冲击振动的零件、农机具零件、齿轮 GCr6.5 滚动轴承钢 G——滚动轴承Cr含Cr15——含Cr为1.5% 轴承的钢珠 一、 利用铁碳相图回答下列问题（15分） （1） 写出Fe-Fe3C相图上①-⑥区的组织组成物，标明A，E，C，S，P，K各点的含碳量。 ①区：___F+P____
25、 ②区：_____P___③区： P+Fe3CⅡ__ ④区：P+ Fe3CⅡ+Ld` ⑤区：_ Ld`____⑥区：_Fe3CⅠ+Ld` A点：______0_____ E点：___2.14%___ C点：___4.3%__ S点：_____0.8%___ P点：___0.02%__ K点：__6.69%_ （2） 计算室温下含碳0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少？ （3） 说明含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。 答：(1) 空格中斜体部分为答案。（6分，每空格0.5分） （2）（5分） 由杠杆定律得： 室温下含碳0.6%的钢中珠光体为：（0.6-0.
26、02）/（0.8-0.02）*100%=74.4％ 室温下含碳0.6%的钢中铁素体为：100%-74.4%=25.6% （3）含碳量1.0%的钢中含有硬度高的渗碳体，而含碳量为0.5%的含有较硬度较低的铁素体，故含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。（4分） 四、指出下列金属材料的类别（12分） （每空格0.5分） (1)H68 黄铜 (2)W18Cr4V 高速钢 (3)Q235-A.F 普通碳钢 (4)1Cr18Ni9Ti 不锈钢 (5)GCr15 滚动轴承钢 (6)QT600-02 球墨铸铁 (7)45 优质碳素结构钢 (8)
27、HT200 灰口铸铁 (9)55Si2Mn 合金弹簧钢 (10)KTH350-06 可锻铸铁 (11)T10A 优质碳素工具钢 (12)40Cr 合金调质钢 (13)20 优质碳素结构钢 (14)ChSnSb11-6 轴承合金 (15)Q235C 普通碳钢 (16)QSn4-3 锡青铜 (17)QAl7 铝青铜 (17)08 优质碳素结构钢 (19)T12 碳素工具钢 (20)Y30 易切削钢 (21)HT150 灰口铸铁 (22)35 优质碳素结构钢 (23)16Mn 低合金结构钢 (24)20Cr 合金渗碳钢 答案：表格中斜体部分为答案, 上述填空如果按大类回答酌情给分。
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