-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
机械工程材料
期末考试复习资料
考前认真复习，祝君考试顺利！
重庆交通大学
郎以墨 整理
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
目 录
填空............................................................2
一、 晶体结构.............................................................2 二、合金..................................................................2 三、铁碳相图..............................................................2 四．热处理................................................................3 五、塑性变形..............................................................3 六、合金钢................................................................3 七、铸铁..................................................................4
判断............................................................4
一、合金钢及铸铁..........................................................4 二、 塑性变形.............................................................5 三、铁碳相图..............................................................5 四、热处理................................................................5 五、晶体结构..............................................................6 六、合金..................................................................6
选择............................................................6
一、塑性变形..............................................................6 二、铁碳相图..............................................................7 三、晶体结构..............................................................8 四、合金..................................................................8 五、热处理及铸铁..........................................................9
1
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
名词解释........................................................9
一、性能..................................................................9 二、晶体结构.............................................................10 三、合金.................................................................10 四、塑性变形.............................................................10 五．铁碳相图.............................................................11 六、热处理...............................................................11 七、合金钢...............................................................12 八、铸铁.................................................................12
简述...........................................................12
一、晶体结构、合金.......................................................12 二、塑性变形.............................................................13 三、铁碳相图.............................................................13 四、热处理...............................................................14 五、合金钢...............................................................16 六、铸铁.................................................................16
综述...........................................................16
参考资料一.....................................................18 参考资料二.....................................................20 期末考试模拟试题...............................................33 期末考试模拟试题答案...........................................36
2
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
填空
一、 晶体结构
1．常见的金属晶格类型有(体心立方晶格)、(面心立方晶格)和(密排六方晶格)。 2．晶体缺陷，按几何特征可分为(点缺陷)、(线缺陷)和(面缺陷)三种类型。 3.．晶界和亚晶界属于(面)缺陷，位错属于(线)缺陷。
4．纯铁从液态冷却至室温的结晶过程中，．在l394℃其晶体结构将由(体心立方品格)向(面心立方晶格)转变，这种转变称为(同素异构转变)。
5．金属的实际结晶温度总是(低于)理论结晶温度，这种现象称为（过冷）。 6．金属结晶的必要条件是(过冷)，其结晶过程要进行(形核)和(长大)两个过程。 二、合金
1．在合金中具有(同一)化学成分、(同一)结构且与其他部分隔开的均匀组成部分叫做相。
2．按合金的相结构分，铁碳合金中的铁索体属于(固溶体)，渗碳体属于(金属化合物)。 3．原子在溶剂品格中的分布不同，可将固溶体分为(间隙)固溶体和(置换)固溶体。 4.．碳原子溶入Y-F e形成(间隙固溶体)固溶体，是(面心立方)晶格。
5．合金中的金属化合物具有明显的(金属)特性，其晶体结构(与任一组元都不相同)，机械性能特点是(硬、脆的)。
6．常见的金属化合物有(正常价化合物)、(电子化合物)和(间隙化合物)三种类型。 7．合金相图是在(平衡)条件下表示合金的(化学成分、温度和相（组织）)之间关系的图形。
8．液态合金发生共晶反应，其条件是温度(一定)、化学成分(一定)，获得的组织是由(两
3
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
个成分固定的)相组成的。
9.晶内偏析又称为(枝晶偏析)，其形成条件是(快速冷却)，消除方法是(扩散退火)。
三、铁碳相图
1．F e-F e3C相图中，五个相是(液相)、(δ-固溶体（高温铁素体）)、(奥氏体)、(铁索体)和(渗碳体)。
2．在平衡状态下，一次渗碳体、二次渗碳体、高温莱氏体，、低温莱氏体及珠光体的含碳量依次为(6.69%)、(6.69%)、(4.3% )、(4.3% )、(0.77%):
3．从Fe-Fe3C相图可知，工业纯铁、碳钢及自口铸铁的含碳量依次在(<=0.0218% )、(0.0218%~2.11%)及(>=2.11% )范围内。
4．从F e-F e 3 C相图中看出，纯铁结晶冷至G点，发生(同索异构)转变，由(γ-Fe)转变为(α-Fe )。
5．共析钢结晶时，从液态冷至室温的过程中首先发生(匀晶)反应（转变），其反应式是(L---A)；然后发生(共析)反应（转变）,其反应式是(727℃下As—P)；其室温组织为(片状珠光体)。
6．共晶白口铸铁从液体冷至室温的平衡结晶过程中，依次发生(共晶)、(二次结晶或次生相析出)及(共析)反应（转变），其室温的相组成为（铁素体+渗碳体），室温组织为（低温莱氏体）。
7．Fe-Fe3C相图中，三个恒温反应的反应式为（1495℃,δH+LB=AJ）、(1148℃，Lc=AE、+Fe3C )及(;727℃,AS=F+Fe3C).
8．亚共析钢、共析钢及过共析钢韵室温平衡组织依次为(F+P )、(P)及(P+二次Fe3C)其三者的相组成物依次为(F+Fe3C)、(F+Fe3C )及(F+Fe3C)。
4
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
9．相图的各组织或相中，硬度最高的是(渗碳体)，强度最高的是(珠光体)，塑性最好的是(奥氏体)。
10．在平衡状态下，4 5、T8及T12钢中，塑性最好的是(45)钢，硬度最高的是(T12)钢，强度最高的是(T8)锉刀常用(45)钢，制造调质零件常用(45钢)
11．-按含碳量分，2 0、3 0、5 0Mn、T7、T9钢分别属于(低碳钢，中碳钢，中碳钢，高碳钢，高碳钢)
12．碳钢中常存的杂质元素有(硅)、(锰)、(磷)及(硫)；其中(磷，硫)为有害杂质元素。
四、热处理
1．影响奥氏体晶粒长大的因素有(加热条件)，(钢的化学成分及组织)
2．钢的热处理工艺是由(加热)、(保温)和(冷却)三个步骤组成的；热处理基本不改变钢件的(尺寸、形状)，只能改变钢件的(组织)和(性能)。
3．完全退火适用于(亚共析成分的碳钢和合金钢)钢，其加热温度为(Ac3+30~50℃ )，冷却速度(缓慢)，得到(铁素体十珠光体)组织。
4．球化退火又称为(不完全)退火，其加热温度在(Acl)+20-30℃，保温后(等温或缓冷)冷却，获得(球状珠光体)组织；这种退火常用于高碳工具钢等。 5．珠光体有(片)状和(球)状，(球)状珠光体切削加工性能较好。
6．淬火钢件回火，其温度范围是：低温回火为(150~200 )℃，中温回火为(350-500)℃，高温回火为(500-650 )℃；其中以(低)温回火履组织的硬度最高。
7．中碳钢淬火后，再经低温回火后的组织为(回火马氏体)，经中温回火后的组织组(回火屈氏体)，经高温回火后的组织为(回火索氏体)；淬火高温回火后具有(良好的综合机械)性能。
5
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
8．常规加热条件下，亚共析钢随含碳量的增加，其C曲线向(右)移，过共析钢随含碳量的增加其C曲线向（左）移。碳钢中以(共析)钢的C曲线最靠右。故其淬透性（最高）。
五、塑性变形
1．常见的金属的塑性变形方式有(滑移)和(孪生)两种类型。
2．滑移是在(分切)力作用下，．晶体中一部分沿着（原子排列最密的）晶面、(原子排列最密的)晶向与晶体的另一部分产生滑动。
3．金属的晶粒愈细小，则金属的强度、硬度愈 (高)、塑性韧性愈(好)，这种现象称为(细晶)强化。
4．金属随塑性变形程度的增加，其强度、硬度(提高)，塑性、韧性(降低)，这种现象称为(加工硬化)。
5．再结晶过程是(形核，长大)过程，再结晶前后的金属晶体结构(不变) 。 6．钢的锻造温度高于(再结晶)温度，故属于(热)加工。
六、合金钢
1． 按用途分，合金钢可分为(结构)钢、(工具)钢、(特殊性能)钢。
2．按合金元素总含量分，合金钢可分为(低合金)钢、(中合金)钢、(高合金)钢。 3.40Cr钢中铬的平均含量约为(1% )，GCr9钢中铬的平均含量约为( 0.9%)。 4．指出下列钢中碳的平均含量：3 5C rMo约为(35%)，9SiCr约为(0.9%)，W18Cr4V约为(0.7%--0.8%)，CrWMn约为(>=1%)。
5．指出下列钢的质量级别：1 6Mn为(普通)钢，35SiMn为(优质)钢，20Cr2Ni4A为(高级优质)钢。
6
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
6．为了改善钢的切削加工性能，在易切削结构钢中通常加入的合金元素有(硫)、(铅)和(钙)等。
7．写出下列合金钢的名称：35CrMnMo为(熟锻模)钢，60Si2Mn为(弹簧)钢,GCr15为(滚动轴承)钢。
8．写出下列合金钢的名称：16Mn为(普通低合金)钢+，Y12为(易切削结构)钢，Cr12MoV为（冷作模具)钢。
9．写出下列各类钢的一个常用钢号：马氏体不锈钢(1Cr13)合金渗碳钢(20Cr)，合金弹簧钢(60Si2Mn)．冷作模具钢(Cr12MoV)
10．写出下列各类钢的一个常用钢号：普通低合金结构钢(16Mn)调质钢(40Cr)，滚动轴承钢(GCr15)，耐磨钢(ZGMn13)。
11．写出下列各类钢的一个常用钢号：高速钢(W18Cr4V)，合金调质钢（;40CrNiMo），热作模具钢(5CrMnMo)，易切削结构钢(Y12)。
12．写出下列各类钢的一个常用钢号：奥氏体不锈钢(.1Cr18Ni9)合金渗碳钢(20CrMnTi)，合金工具钢（量具、刃具钢）(9SiCr)耐热钢(15CrMo)。
13．6 0 s i 2 Mn钢制载重汽车板簧y其常规热处理为(淬火+中温回火)，最终组织为(回火屈氏体)，硬度大致为(HRC 4'0)。 七、铸铁
1．根据(碳的存在形式)划分，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁；根据(石墨形态)划分，铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁，蠕墨铸铁。 2.铁碳合金为双重相图，即(铁一渗碳体)相图和(铁一石墨)相图。
3．球墨铸铁的生产过程是首先熔化铁水，其成分特点是(高碳、高硅、低硫)；然后在
7
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
浇注以前进行(球化)和(墨化（孕育）)处理，才能获得球墨铸铁。
4．与铸钢相比，普通灰豳铸铁具有以下优异的使用性能：(减磨性)、(减震性)和(缺口敏感性低)，但是（强度、塑性、韧性）差。
5．与碳钢相比，铸铁的化学成分特点是(含碳量大于2.11% )、(高硅、高锰)以及(硫、磷较多)。
6．可锻铸铁的生产过程是首先铸成(白口)铸件，然后再经过(可锻化退火)，使其组织中的(大部分渗碳体)转变成为(团絮状石墨)。
判断
一、合金钢及铸铁
l．溶入奥氏体中的所有合金元素，都能降低钢的淬火临界冷却速度。（V） 2．对调质钢来说，淬透性是主要的热处理工艺性能。（×） 3．GCr15钢可用于制造精密的零件、量具和冷作模具。（×）
4．9SiCr钢适宜制造要求热处理变形小、形状复杂的低速薄刃刀具，如板牙、铰刀。（V）
5．耐磨钢ZGMnl3经水韧处理后，其金相组织是马氏体，因此硬度高、耐磨。（×） 6．保持量具的高精度，除正确选用材料外，还必须进行淬火、冷处理、低温回火和人工时效处理。（V）
7. 20CrMnTi为合金渗碳钢，42CrMo为合金调质钢，55Si2Mn为合金弹簧钢。（V） 8．同一牌号的普通灰网铸铁铸件，薄壁和厚壁处的抗拉强度值是相等的。(×) 9．可锻铸铁由于具有较好的塑性，故可以进行锻造。(×)
8
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
10.普通灰曰铸铁中的碳、硅含量愈高，则强度愈低，铸造性能愈差。(×)
二、塑性变形
1．金属晶体的滑移是在正应力作周下产生的。(V)
2，经塑性变形后，．金属的晶粒变细，故金属的强度、硬度升高。(×) 3．冷变形金属在再结晶过程中会改变英晶体结构。(×)
4．按照在塑性变形中是否产生组织转变来区分冷加工与热加工。(×)
5．铸件、锻件、冲压件都可以通过再结晶退火，来消除加工硬化，降低硬度。(×) 6.退火状态的45、T8、T12A钢的机械性能相比较，45钢塑性最高，T12钢强度最高，T 8钢硬度最高。(×)
三、铁碳相图
1．铁碳合金室温平衡组织均由铁索体与渗碳体两个基本相组成。(V) 2．珠光体是铁碳合金电的一个常见相。(×)
3．在平衡态下，各种碳钢及白口铸铁的室温组织组成物不同，故其相组成物也不同。(×)
4．25钢、45钢、65钢的室温平衡态的组织组成物及相组成物均相。(×)
5．铁碳合金在共析转变过程中，奥氏体、铁素体及渗碳体三相的化学成分和相对量保持恒定不变。(×)
6．铁碳合金在共晶转变过程中，奥氏体和渗碳体两相化学成分及相对量都保持不变。(×)
7．在室温平衡状态下，20、45、T8及T12钢，其含碳量依次增加，故其硬度、强度
9
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
依次升高，丽塑性、韧性依次降低。（V）
8．铸铁可铸造成形；钢可锻压成形，但不可铸造成形。(×)
9．对同类合金来说，其共析体比共晶体组织要细，所以莱氏体比珠光体细。(×)
四、热处理
1．Acl表示奥氏体向珠光体平衡转变的临界点。(×)
2．正常热处理条件下，过共析钢随含碳量增加，其过冷奥氏体的稳定性也增加。(×)
3．临界淬火冷却速度（Vk或Vc）越大，钢的淬透性越高。(×) 4．退火与正火在工艺上的主要区别是正火的冷却速度大于退火。（V）
5．球化退火可使过共析钢中严重连续网状二次渗碳体及片状共析渗碳体得以球状化。（V）
6．为了保证淬硬，碳钢和合金钢都应该在水中淬火。（V） 7．马氏体的含碳量越高，其正方度a/c也越大。（V）
8．亚共析钢一，过共析钢，正常淬火后所得马氏体的含碳量均等于钢的含碳量。(×) 9．回火索氏体具有良好的强韧性，因此它比回火屈氏体的强度、韧性均高。(×) 10．40钢比40Cr钢的淬透性、淬硬性和回火稳定性均低。(×)
11．用同一钢料制造的截面不同的两个零件，．在相同条件下进行淬火，小件比大件的淬硬层深，故钢的淬透性好。(×)
12．碳钢的淬透性低：因此需在水中淬火，以提高其淬透性。(×) 13．感应加热表面淬火时厂电辣：频率越高，淬硬层越深。(×)
14．钢的表面淬火既能改变钢表面的化学成分，又能改善心部的组织和性能。(×) 15．渗碳工艺多用于低碳结构钢。(×)
10
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
16．930℃下，碳原子容易渗入钢的表面，是因为在该温度下，钢具有体心立方晶格、溶碳量大。 (×) 五、晶体结构
1．金属具有良好的导电性、导热性、塑性等，是由于金属键造成的。( V )
2．与面心立方晶格的(111}晶面相比，体心立方晶格的{1lO}晶面上的原予排列比较紧密。( V )
3．纯铁发生同素异构转变时必然伴随着体积和尺寸的变化。( V ) 4．只要是晶体（单晶体或多晶体），其性能必然呈现各向异性。( V ) 5．不论在什么条件下，金属晶体缺陷总是使金属强度降低。(×)
6．工业上常用的金属，其中原子排列是完整的、规则的，晶格位向也是完全一致的。(×)
7．面心立方晶格中原子排列最密的晶面是．[1 1 0），原子排列最密的晶向是<111>。(V)
8．位错是晶体中常见的缺陷，在常见的工业金属中位错密度愈小，其强度愈高。(×) 9．在金属结晶过程中，晶体成长常以树枝状方式进行的，但结晶以后一般情况下看不到树枝状晶体。(×)
10.对于金属来说，冷却曲线上的水平台就是该金属的理论结晶温度。( V ) l1.金属的晶粒愈细小，则其强度、硬度愈高，塑性、韧性愈低。(×) 12．工业金属大多为单晶体。(×) 六、合金
1．只要组成合金的两组元的原子直径差达到一定值，便可形成无限圆溶体。(×)
11
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
2．金属化合物都遵守原予价规律，其成分固定并可用化学式表示。(×) 3．间隙固溶体的机械性能和间隙化合物的机械性能是相似的。(×)
4．由固溶体（基体）和金属化合物（第二相）构成的合金，适量的金属化合物在合金中起强化相作用。（V）
5．金属化合物以细小粒或片状均匀分布在固溶体中会使强度提高，化合物愈细小、分布愈均匀其强度愈高，这种现象称细晶强化。（V)
6．与固溶体相比，金属化合物具有高硬度、低塑性。(V)
7．形成圆溶体合金的结晶过程是在一定温度范围进行的，．结晶温度范围愈大，铸造性能愈好。(×)
8．同一种囤相，它的初生相和次生相在化学成分、晶体结构上是不同的。(×)
选择
一、塑性变形
1．欲使冷变形金属的硬度降低塑性提高，应进行(B)。
A，去应力退火 B再结晶遐火 C，完全退火 D，重结晶退火
2.实测的晶体滑移需要的临界分切应力值比理论计算的小，这说明晶体滑移机制是(B)。 A，滑移面的刚性移动、B位错在滑移面上运动 C空位、间隙原予迁移 D晶界迁移 3．疲劳强度是表示材抵抗(B)破坏的能力。 A，冲击力 B变应力 C，压力 D内应力
4．为满足钢材切削加工要求，一般要将其硬度范围处理到(A)左右。 A200HBS(HB200): B,HRC35 C, HRB30 D,HRA60 5．冷变形是在（C）进行的塑性变形：
12
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
A、室溢 B、再结晶温度以上 C再结晶温度以下 D、零度以下 6．用金属板冲压杯状零件，出现明显的‘制耳’现象，这说明金属板中存在着（A） A形变织构 B，位错密度太高 .C，过多的亚晶粒 D，流线（纤维组织） 7，为了提高零件的机械性能，通常将热轧圆钢中的流线（纤维组织）通过(C)o A，热处理消除 B，切削来切断 C锻造使其分布合理 D，锻造来消除
二、铁碳相图
1.铁素体体是碳在a-Fe中的( A)固溶体。
A间隙 B，置换 ‘ C，有序 D，过饱和 2．渗碳体是(B）
A，间隙相融 B间隙化合物 c，间隙固溶体 D，电子化合物 3．珠光体是(C)。
A．固溶体 B，化合物 C机械混合物 D，金属化合物 4.低温（变态）莱氏 体是由（C）。
A，液体和渗碳体 B奥氏体和渗碳体 C铁素体和渗碳体 D，铁索体和奥氏体
5．F e-F e3C相图中，ES线是(C)。
A，碳在6固溶体中的固溶线 B，碳在铁素体中的固溶线的固溶线 C碳在奥氏体中的固溶线 D，先共晶转变线 6．F e-F e3C相图中，GS线是平衡结晶时(C）
A，奥氏体向珠光体转变 B，奥氏体向二次渗碳体转变体转变 C奥氏体向铁素体转变 D，奥氏体向6固溶体转变
13
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
7．平衡结晶时，在F e-F e。C相图中PSK线上发生的反应是(A) A,As---P B,P---As C,As---Fe3C D,As---F
8．平衡结晶时，有一Fe--Fe3C相图ECF线上发生的反应是(B)。 A, As—,Fe3C B,Lc--As+Fe3C C,Ae+Fe3C—Lc' D, L—- Fe3Cl 9．碳钢与白口铸铁的化学成分分界点是(C) %C。 A,0.0218(0.02) B, 0.77 C,2.11 D, 4.3
10.用4%硝酸酒精溶液浸蚀的T12钢的平衡组织，在光学显微镜下，其中的体里(A)。 A白色网状 B，黑色网状 C，白色球状 D，黑色
11．共析钢冷至共析温度，共析转变已经开始，但尚未结束，此时存在的相为(A)。 A 铁素体十渗碳体十奥氏体 B，铁索体十渗碳体 C，奥氏体 D，奥氏体十铁素体 12。在室温平衡组织中，4 5钢中的(A )比25钢多。
A珠光体的相对量 B，先共析铁索体的相对量 c，二次渗碳体的含量 D，铁素体相的相对量
13.在铁碳合金平衡组织中，强度最高的是(D)。
A，铁索体 B，渗碳体 C，低温莱氏体或变态莱氏体 D,珠光体 14.在铁碳合金平衡组织中，硬度最高的是（B）
A铁素体 B渗碳体 C低温莱氏体或变态莱氏体 D,珠光体 15在铁碳合金平衡组织中，塑性最高的是（A） A奥氏体 B渗碳体 C铁素体 D珠光体
16，普通钢，优质钢及高级优质钢在化学成分上的主要巨别是含（B）的量不同。 A碳 B硫磷 C硅、锰 D铬，镍 17,T18A钢属于（C）
14
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
A普通钢 B优质钢 C高级优质钢 D特级优质钢 18，65钢适宜制造（B） A冲压 B弹性 C耐磨 D调质 19，20钢适宜制造（A）
A渗碳零件 B弹性零件 C刃具 D调质零件 20.．T8钢适宜制造(C)
A，渗碳零件． B，弹性零件 C工具、模具 D调质零件
三、晶体结构
1．组成晶格的最本的几何单元是（B） A，原子 B晶胞 C晶粒 D亚晶粒 2．具有体心立方晶格的金属有(C)。 A,Cu B,Al C,a-Fe D,r-Fe 3,具有面心立方晶格的金属有（B） A,a-Fe B,r-Fe C,8-Fe D,r-Fe
4在生产条件下，金属结晶时冷速愈快，N/G值(A)晶粒愈 A愈大 B，愈小 C，不变 D，等于零 5．与粗晶粒金属相比，细晶粒金属的(A)。
A强度、韧性均好 B，强度高、韧性差 C，强度高、韧性相等 D，强度韧性均差
6．经塑性变形后金属的强度、硬度升高，这主要是由于(A)造成的。 A位错密度提高 B，晶体结构改变 C，晶粒细化 D，出现纤维组织
15
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
四、合金
1．铜和镍两个元素可以形成(C)固溶体。
A，无限溶解度的间隙 B，有限溶解度的间隙 C，无限溶解度的置换 D，有限溶解度的置换
2．金属化合物与一般化合物不同之处是具有(D)。
A，低的硬度 B，良好的综合机械性能 C，良好的加工性能 D,金属特性
3．固溶体的机械性能特点是(C)。
A，高硬度 B，高强度 C高塑性 D，高刚度 4．合金铁索体比铁索体的强度高，这是由于(D)造成的。 A，弥散强化 ’ B，加工硬化 C，细晶强化 D,固溶强化 5．消除晶内偏析的工艺方法是(C )。 。
A，正火 B，完全退火 C扩散退火 D再结晶退火
6．一定温度下由一定成分的固相同时生成两个成分固定的固相过程，称为(B） A，共晶反应 B共析反应 C包晶反应 D匀晶反应 7．单相固溶体适合（B)加工。
A铸造 B锻压 C切削加工 D热处理 8．碳溶入r-F e中形成的固溶体，其晶格形式是(C)
A，简单立万晶格 B，体心立方晶格 C面心立方 D排六方晶格 9．金属化合物的机械性能特点是(D)
A，高塑性 B，高韧性 C高强度 D硬面脆
16
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
10.碳溶入a-Fe形成的晶格，应该是（B）
A，正方晶格 B体心立方晶格 C面心立方晶格 D密排六方晶格
五、热处理及铸铁
l．所列钢中的合金元素，只溶入固溶体、不形成碳化物的合金元素是(A) A镍 B，铬 C，钨 D钛
2．在钢中能够形成碳化物的合金元素是(B） A 镍 B铬 C硅 D铝 3．可用作弹簧的钢是(C)
A, 2 0 B, 9SiCr C,60Si2Mn D, 20CrMnMo 4．经过热成形制成的弹簧，其使用状态的组织是（C）。 A，珠光体 B，回火马氏体 C回火屈氏体 D，索氏体 5．GCr15钢中的铬影均含量是（B)%. A，15 B,1.5 C,0.15 D,0.015 6．制造板牙常选用(D)钢。
A， 5CrNiMo B,Crl2MoV C,W18Cr4V D,9SiCr 7.lCr17钢，按空冷后的组织分应该属于(B)类型的钢。 A，奥氏体 B,铁素体 C,珠光体 D,马氏体
8.18-8型铬镍不锈钢，按空冷后的组织分，应该属于(A)类型的钢。 A,奥氏体 B，铁索体 C，珠光体 D，马氏体 9. ZGMn13的耐磨零件，水韧处理后的组织是(A)。 ，
A奥氏体 B，奥氏体十碳化物 C，马氏体 D，回火马氏体
17
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
10.适宜制造机床床身的材料是（B）
A，可锻铸铁 B灰口铸铁 C,白口铸铁 D,球墨铸铁
11．用40Cr钢制造的连杆，为获得良好的综合机械性能应进行（D）。 A淬火+低温回火 B淬火+中温回火 C调质 D正火 12.高速钢刀具使用状态的组织是(C)。．
A,回M B，回M+碳化物 C回M+碳化物+少量残余A， D，回M+渗碳体+少A'
13.白口铸铁与灰口铸铁要组织上的主要区别是(D)。 A，无珠光体 B无渗碳体 C．无铁素体 D无石墨 14．为了获得最佳机械性能，铸铁组织中的石墨应呈(D） A，粗片状 B，细片状 C团絮状 D球状 15.在机械制造中应用最广泛、戚本最低的铸铁是(B)
A，白口铸铁． B灰口铸铁 C可锻铸铁 D球墨铸铁 16.铸铁中的大部分碳以片状石墨存在，这种铸铁称为(C）
A，白口铸铁 B，麻口铸铁 C普通灰口铸铁 D， 可锻铸铁 17.铁素体+石墨的铸铁，它的结晶过程是按照（B）相图进行的。
A铁-渗碳体 B铁石墨 C先铁渗碳体后铁石墨 D先铁石墨后铁渗碳体
名词解释
一、性能
1．刚度：材料抵抗弹性变形的能力。
2．抗拉强度：材料抵抗最大均匀塑性变形的能力。
18
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
3．屈服强度：材料抵抗微量塑性变形的能力；或材料在屈服（开始产生明显塑性变形）时昀应力。
4．塑性：断裂前材料产生塑性变形的能力。
5．疲劳（疲劳断裂）：工件在交变应力作用下，其工作应力往往低予屈服强度，所产生的脆性断裂现象。
6．硬度：材料表面抵抗局部微量塑性变形的能力
二、晶体结构
1．晶胞：晶胞是能代表晶格中原子排列规律的最小几何单元。 2．晶格：晶格是描述晶体中原子排列规律的空间格磊。
3．致密度：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。
4．多晶体：多晶体是由许多晶格方位彼此不同的小晶体组成的晶体。
5.晶体各向异性：晶体中不同晶面或晶向上的原子密度不同而造成晶体不同方向上的性能不同的现象。 三、合金
1．同素异构转变：固态金属的晶格结构随温度改变而改变的现象。
2．过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差一。
3．相：在合金中，具有同一化学成分、同一晶体结构，且有界面与其它部分分开的均匀组成部分。
4．固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的固相。 5．间隙固溶体：溶质原予溶入溶剂晶格的间隙中形成的固溶体。
19
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
6．置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上的某些原子所形成的固溶体。 7．间隙：D非/D金小于0.59，具有简单品格的金属化合物。
8．晶内偏析（枝晶偏析）：固溶体合金冷速较快时，形成在一个晶粒内化学成分不均匀的现象。
9．相图（平衡图）：相图是表示不同成分的合金在不同温度下各相之间平衡存在的关系图解。
10.固溶强化：通过溶入溶质元素形成固溶体，从而使材料的强度、硬度提高的现象，称为固溶强化。
11.细晶强化：金属的晶粒愈细小，其强度、硬度愈高，这种现象称为细晶强化。
四、塑性变形
1．滑移：在切应力作用下，晶体中的一部分沿着一定晶面、品向相对于另一部分的滑动。
2．滑移系：晶体中的，一个滑移面及其上的一个滑移方向构成一个滑移系。 3．加工硬化：金属经冷塑性变形后，强度、硬度升高，塑性、韧性降低的现象。 4．再结晶：冷变形金属加热到再结晶温度以上，通过形核长大，使畸变晶粒变成无畸变等轴晶粒的过程。
5．形变织构：金属经大量塑性变形后，由于晶体转动造成各个晶粒中的某些位向大致趋向一致的现象。
6．热加工纤维组织：金属中的夹杂物及枝晶偏析经塑性变形后沿变形方向分布，呈纤维状，这种组织称纤维组织。
7．热（压力）加工：金属在再结晶温度以上进行的压力加工。
20
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
8．冷（压力）加工：金属在再结晶温度以下进行的压力加工。
五．铁碳相图
1．铁素体：碳溶于旺铁中形成的间陈圆容体 2．渗碳体：具有复杂晶格的间隙化合物。 3．奥氏体：碳溶于Y-Fe中的间隙图溶体。
4．珠光体：由铁索体与渗碳体两相组成的片层状机械混合物。 5．高温莱氏体：南奥氏体与渗碳体两相组成的机械混合物。
6．热脆性：在炼钢过程中会引入S，其主要以FeS形式存在，FeS与Fe形成的低熔点共晶体熔点低于材料加工的开始温度，在锻压时熔化而导致钢材沿晶界开裂的现象。 7．冷脆性：磷溶入铁索体中，产生固溶强化的同时急剧降低钢室温下的韧性和塑性的现象。
9．碳钢：含碳量小于2.11c70，并且含少量硅，锰，磷，硫等杂质元素的铁碳合金。
六、热处理
1．奥氏体的实际晶粒度：在集体加热条件下（温度、时间）奥氏体的晶粒大小。 2．过冷奥氏体：当奥氏体冷至临界点以下，尚未开始转变的不稳定的奥氏体。 3．残余奥氏体：过冷奥氏体向马氏体转变时，冷至室温或Mf点，尚未转变的奥氏体。 4．索氏体：是过冷奥氏体在A1—650℃之间形成的，由铁索体与渗碳体两相组成的细片状机械混合物。
5．属氏体：过冷奥氏体在650—600℃之间形成的，由铁素体与渗碳体两相组成的极
21
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
细片状机械混合物。
6．马氏体：由过冷奥氏体在Ms—Mf间形成的，碳在a-Fe中的过饱和固溶体。 7．退火：将钢加热至适当温度、保温后，缓慢冷至室温，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
8．正火：将钢加热至Ac3或Accm以上，保温后空冷的热处理工艺。
9．淬火：将钢加热至Ac3或Acl以上，保温后以>Vk的速度快冷，使过冷A转变成M的热处理工艺。
10．回火：将淬火钢加热至A1以下某一温度，保温后一般空冷至室漏的热处理工艺。 11．回火马氏体：淬火马氏体经低温网火形成的，由已分解的马氏体与分布其上的细小片状￡碳化物组成的混合物。
12．回火屈氏体：由马氏体经中温回火得到的铁索体与极细粒状碳化物组成的两相混合物。
13．回火索氏体：由马氏体经高温回火得到的铁素体与纲粒状碳化物组成的两相混合物。
14．调质处理：淬火十高温回火工艺的总称。
15．冷处理：淬火钢冷至室温后继续冷却至-70~-80℃或更低的温度，使更多的奥氏体转变成马氏体的热处理工艺。
16．时效硬化：经固溶处理（淬火）的台金在室温停留或低温加热时，随时间延长强度、硬度升离的现象。
17．钢的淬透性：在规定条件下，钢在淬火时获得淬硬层（或称淬透层）深度的能力。 18．钢的淬硬性：钢在淬火后（马氏体组织）所能达到的最高硬度。 19．临界（淬火）冷却速度：获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
22
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
20．表面淬火：仅将钢件表层快速加热至奥氏体化，然后迅速冷却不改变心部组织的淬火方法。
21．渗碳：向低碳钢表面渗入碳原子，增加其表层畲狱量的化学热处理工艺。
七、合金钢
1．合金钢：为了改善钢的某些性能，在炼钢时，有意加入合金元素所炼制的合金钢。 2.第二类回火脆性：对含有锰、铬、镍等元素的合金调质钢，淬火后在450—650；℃回火，保温后缓冷时钢的韧性下降的现象。
3．回火稳定性（回火抗力）：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力，或称抗回火软化的能力。
4．二次硬化：含有强碳化物形成元素的高合金钢，淬火后较高温度回火，嘲予析出弥散的特殊碳化物使其硬度升高的现象。
5．固溶处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的工艺。 八、铸铁
1．铸铁的孕育处理：浇注前往铁水中加入孕育剂，促进石墨化，细化石墨，以提高铸铁的机械性能。
2．可锻铸铁：白网铸铁通过石墨化（可锻化）退火，使渗碳体分解成团絮状石墨，而获得的铸铁。
23
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
简述
一、晶体结构、合金
1．何谓晶体缺陷？在工业金属中有哪些晶体缺陷？
晶体中原予排列不完整、不规则的微小区域称为晶体缺陷。工业金属中的晶体缺陷有点缺陷（空位、间隙原子），线缺陷．（位错），面缺陷（晶界、亚晶界’）。
2．简要说明金属结晶的必要条件及结晶过程。
金属结晶的必要条件是过冷，即实际结晶温度必须低于理论结晶温度。金属结晶过程是由形核、长大两个基本过程组成的，并且这两个过程是同时并进的。 3．指出在铸造生产中细化金属铸件晶粒的途径。
用加大冷却速度，变质处理和振动搅拌等方法，获得细晶小晶粒的铸件。 4．-般情况，铸钢锭-中一有几个晶区？各晶区中钧晶粒有何特征？
典型的铸锭组织有表层细晶区、柱状晶区和中心粗晶区三个晶区。表层细晶区的晶粒呈细小等轴状，柱状晶区的晶粒为平行排列的长条状，中心粗晶区的晶粒呈粗大的等轴状。 5．固态合金中的相有几类？举例说明。
固态合金中的相有固溶体和金属化合物两种，如铁碳合金中的铁素体为固溶体，渗碳体为金属化合物。
6．形成间隙固溶体的组元通常应具有哪些条件？举例说明。
形成间隙固溶体的两组元原子直径差要大，即d质／d剂<0. 59，所以间隙固溶体的溶质元素为原子直径小的碳、氮、硼；溶剂元素为过渡族金属元素。如铁碳两元素可形成间隙囤溶体。
7．置换固溶体的溶解度与哪些因素有关？
置换固溶体的溶解度与组元的晶体结构、原子直径差和负电性等因素有关。 ．
24
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
8．简要说明金属化合物在晶体结构和机械性能方面的特点。
金属化合物的晶体结构是与任一组元的均不相同，其性能特点是硬度高，塑性、韧性差。 ．
9．指出固溶体和金属化合物在晶体结构和机械性能方面的区别。
固溶体仍保持溶剂的品格类型。两金属化合物为新的晶格，它与任一组元均不相同。固溶体一般是塑性、韧性好，强度、硬度低；金属化合物是硬度高，塑性、韧性差。 10.简要说明共晶反应发生的条件。
共晶反应发生的条件是合金液体的化学成分二定，结晶温度一定。 1l。比较共晶反应与共析反应的异同点。
相同点：都是由一定成分的相在一定温度下同时结晶出两个成分不同的相。不同点：共晶反应前的相为液相，过冷度小，组织较粗；共析反应前的相为固相，过冷度大，组织较细。 12.简要说明合金相图与合金铸造性能之间韵关系。
合金相图中合金的熔点越高、结晶温度范围越大，合金的流动性越差，易形成分散缩孔，偏析严重，合金的铸造性能差；反之熔点越低、结晶范围越小，合金铸造性能越好。
二、塑性变形
13.比较具有体心立方晶格金属与具有面心立方品格金属的塑性。
体心立方晶格与面心立方晶格的滑移系数目相同(6×2=12，4X3=12，)，但面心立方品格的滑移方向要多，故塑性要好。
14.简述金属经过冷变形后组织和结构的变化。
金属经过冷塑性变形后，其组织结构变化是金属的晶粒发生变形，晶粒破碎亚晶粒细化，位错密度增加；变形程度严重时会出现织构现象：
25
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
15.指出冷塑性变形金属在加热过程中各阶段的组织和性能变化。
回复，晶体缺陷减少，内应力降低。再结晶，畸变的晶粒变成无畸变的等轴晶粒，亚晶粒数目减少、尺寸增大，位错密度下降；加工硬化消除。晶粒合并长大，机械性能下降。 16.金属再结晶后的晶粒度与哪些因素有关？
金属再结晶后的晶粒度与再结晶温度及预先变形程度有关。 17.简要说明加工硬化在工程中的应用。
加正硬化在工程中的应用：①强化金属；②提高零件的使用安全性；③使某些压力加工工序能顺利进行。
18．简要说明铸钢锭经热加工（轧制、锻造）后组织和机械性能的变化。
铸钢锭经热加工后组织：晶粒可细化，成分可均匀，缩松、微裂纹、气孔等可焊合，使组织致密，并形成纤维组织；其机械性能明显提高，并具有穷向性。
三、铁碳相图
19．从化学成分、晶体结构、形成条件及组织形态上分析共析渗碳体与共晶渗碳 体的异同点。
共晶渗碳体与共析渗碳体的化学成分、晶体结构是相同的。共晶渗碳体是由共晶成分的液体经共晶转变形成的，为莱氏体的基体。共析渗碳体是由共析成分的奥氏体经共析转变形成的，以片状分布在铁索体基体上。
20. 从化学成分、晶体结构、形成条件及组织形态上分析一次渗碳体与二渗碳体的异同点。
-次渗碳体与二次渗碳体的化学成分、晶体结构是相同的。一次渗碳体是从液体合金中结晶出来的，呈宽条状。二次渗碳体是由奥氏体中析出的，在钢中呈断续网状或网状在白日
26
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
铁电与共晶渗碳体连为一体
四、热处理
21．简述共析钢的奥氏体化过程。
当钢加热至Acl以上时，‘通过奥氏体的形核长大、未溶渗碳体的溶解及奥氏体成分均匀化四步完成奥氏体化．即F (0. 0218%C，体心立方晶格)+Fe3C (6. 6g%C，复杂正交晶格）一A (0. 77%C，面心立方品格)．
22．简述钢的含碳量和原始组织对钢的奥氏体化的影响。
钢的含碳量增加，原始组织中的珠光体变细，，都会使铁素体与渗碳体的相界面增多，加速奥氏化。球状珠光体的奥氏体化速度低于片状珠光体。
23.绘图说明共析钢的CCT曲线与共析钢的TTT曲线的差异。 CCT曲线在TTT蓝线的右下方，并且无贝氏体转变区。（图B-7）
24.从图示TTT曲线判断该钢可能属于哪几类碳钢，并写出各自按VI和V2冷速 冷至室温所褥到的组织及热处理工艺名称。图A-6①可是亚共析钢或是过共析钢：②按V1冷速冷至室温，亚共析钢为F+P，称完全退火；过共柝钢为P+Fe3CII，称完全退火；②按V2冷速冷至室温，亚共析钢为F+M，称亚温或欠热淬火；过共析钢为Fe3C I称为淬火或不完全淬火。
25.选择下列零件的退火方法：(1)用弹簧钢丝（强化的）经冷卷成弹簧后； (2)消除60钢锻件的过热组织。
(1)去应力退火：(2)扩散退火
26.选择下列零件的退火方法：(1)低碳钢钢丝多次冷拉之间；(2)T10钢车床顶尖锻造以
27
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
后。
(l)再结晶退火：(2)球化退火
27.为什么一般情况下亚共析钢采用完全（奥氏体化）淬火，过共析钢采用不完全淬火？ 亚共析钢完全淬火为M，硬度高；不完全淬火为F+M，F使钢的硬度不均匀且低。过共析钢完全淬火为粗大M+较多A’，不完全淬火为细小M+少量A’-F e 3 C粒。完全淬火由于Fe3C消失、A’增多、M粗大，不仅降低钢的硬度，‘而且增大变形、开裂的倾向。 28.为减少钢件的淬火变形、防止开裂，从淬火方法上应采取哪些措施？
(l)淬火加热前进行预热，严格控制加热温度和保温时间。(2)可采用双液淬火、分级淬火及等温淬火，并且注意淬火操作方式。
28.4 5钢(Acl=730℃，Ac3=780℃)分别加热至．760℃，830℃．1040℃时的组织以及在水中冷却后的组织。
45钢加热至7 6 0℃、8 3 0℃、1 0 4 0℃时的组级依次为奥氏体十铁素体、奥氏体、粗大的奥氏体；分别在水中冷却后的组织依次为马氏体十铁素体、马氏体、粗大马氏体。 31.判断TlO钢(Acl=730℃，Accm=800℃)分别加热至760℃，830℃时韵组 织和经水冷后的组织。 ．
TlO钢加热至760℃、830℃时的组织及在水中冷却后的组织：奥氏体+二次渗碳体、奥氏体；马氏体+三次渗碳体+少量残余奥氏体、马氏体+较多残余奥氏体。． 30．某4 5钢（钢料是合格的）零件，淬火后出现硬度不足，试分析产生原因。 其原因可能是：(1)淬火加热温度或保温时间不足，炉温不均匀，零徉表面脱碳。(2)冷却速度不足，如淬火介质冷却能力不够大或操作不当等。
32．20钢制造的活塞销，经渗碳淬火后应该采用什么温度回火？经回火后活塞 销表层是什么组织和性能（硬度）?
28
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
低温回火150-200℃。表层为回火马氏体十粒状渗碳体十少量残余奥氏体，HRC6 0左右。
33．45(Acl=7300C，Ac3=780℃)钢制造的连杆，要求具有良好的综合机械性能，试确定淬火、回火加热温度及淬火、回火后的组织。
淬火温度为820-840℃，淬火后组织为马氏体。回火温度为550-600摄氏度，回火后组织为回火索氏体。
34. T10（Acl=730℃，Accm=800℃）钢制造的手锯条，要求具有高的硬度、耐磨性。试确定淬火、回火加热温度及淬火、回火后的组织。
淬火温度为760-780℃，淬火后组织为马氏体十粒状渗碳体十少量残余奥氏体。回火温度为180-200℃，回火后组织为回火马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体。
35.简要说明4 5钢零件淬火后分别经过低温回火、中温回火及高温回火的组织与机械性能特点。．
45钢淬火后经低温回火组织为回M，硬度约为HRC5 5，耐磨性高、韧性较低；经中温回火组织为回T，硬度约为HRC4 0，具有高的oe、os及较好的韧性；经高温回火组织为回S，硬度约为HRC2 5，具有良好的综合机械性能。
36.从形成条件、组织形态及机械性能(HB、os、Ak)方面比较索氏体与 回火索氏体。 索氏体是由过冷奥氏体在600-650℃分解得到的，其中的渗碳体呈细片状；回火索氏体是由马氏体经高温回火得到的，其中的渗碳体呈细粒状。两者的硬度相近，为低硬度，但回火索氏体的Os、Ak值高于索氏体。
37.简述淬火钢在回火过程中的组织转变。
随回火温度的升高，淬火组织(M+A’)通过马氏体的分解，残余奥氏体的转变，碳化物的聚集长大和a相的回复、再结晶，并逐渐转变为回火马氏体、回火屈氏体和回火索氏体组
29
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
织。
38.从形成条件、，组织形态及机械性能(HB、os、Ak)方面比较屈氏体与回火屈氏体。 屈氏体是由过冷奥氏体在600-550℃分解得到的，呈极细片状；回火属氏体是由马氏体经中温回火得到的，呈极细粒状；两者的硬度相近，均为中等硬度，但回火屈氏体的屈服强度及韧性均高于屈氏体。
39.试分析比较在正常淬火条件下2 0、4 5、40Cr、T8、6 5等钢的淬透性和淬硬性高低。
淬透性由高到低的顺序为：40Cr、T8、6 5、4 5、2 0。因为铅提高淬透性；在亚共析碳钢中，随含碳量的提高，淬透性提高。淬硬性由高到低的顺序为；T8、6 5、‘4 5、40Cr、20。因为淬硬性主要取决于钢中的含碳量。 40.试分析影响钢的淬透性的因素。
影响钢的淬透性的因素有：(l)钢的化学成分主要是钢中的合金元素种类及其含量，其次是钢中的含碳量。(2)加热条件奥氏体化的温度及保温时间。即凡使C曲线右移，降低临界淬火速度的因素均提高钢的淬透性。
41．4 5钢零件在高频淬火以前为什么要进行预备热处理？常用预备热处理有哪，几种？
45钢件高频表面淬火前预备热处理的作用是：提高钢件心部的强韧性，并为表面淬火做组织准备。常用的预备热处理有：正火和调质。
42．以渗碳为例，简要说明化学热处理的三伞基本过程， …
化学热处理的基本过程有：分解、吸收（吸附）和扩散。以渗碳为例，分解：渗碳介质受热分解出活性碳原子；吸收}活性碳原予被钢件表面吸收，进入铁的品格，形成固溶体或碳化物；扩散：表层碳原子向工件内部扩散，形成一定厚度的渗碳层。
30
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
43．在易切削钢中，常加入硫，试说明其作用。
在易切钢中，硫与锰形成硫化锰，它能中断基体的连续性，使切屑短小（断屑），减小刀具磨损：从而有利于阵低零件的表面粗糙度。 44．简述强化金属材料的途径。
强化金属材料的途径有很多，例如细晶强化、合金化、加工硬化、淬火强化、时效强化等等。
五、合金钢
45.试述C rWMn低变形钢制精密量具（块规）所需要的热处理工艺。
CrWMn钢制造精密量具需要的热处理有：(1)毛坯（预备）热处理为球化退火；如有网状二次碳化物存在时为正火十球化退火。(2)量具热处理为淬火、冷处理、低温回火、人工时效。 ，‘
46.用Cr12MoV钢制冷作模具时，应如何进行热处理？
Crl2MoV钢冷作模具的热处理有：一次硬化法，即较低温度加热淬火、较低温度回火；-次硬化法，即较高温度加热淬火、较高温度回火。
47.为什么W18Cr4V钢锻造后经空冷能够获得马氏体组织？
WI8Cr4V钢中有大量的合金元素，它们均能提高钢的淬透性，使C曲线大大右移，因此在空冷时也可得到马氏体。
六、铸铁
48.说明普通灰口铸铁的使用性能和工艺性能特点。
普通灰口铸铁的使用性能特点是：抗拉强度低，塑性、韧性差，具有良好的减磨性、消
31
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
震性和低的缺口敏感性；其工艺性能特点是好铸、好切、难焊、不可锻。
49．指出普通灰口铸铁与球墨铸铁在石墨形态、机械性能和应用方面的主要区别。 普通灰口铸铁，石墨呈片状，强度低，’为脆性材料，常用于箱体、床身等要求具有减磨性、减震性的机器零件。球墨铸铁，石墨呈球状，强度高、塑性韧性较好，可代替铸钢件。
综述
1．画出F e-F e。C相图，标出各相区-中相的名称。计算一室温平衡组织为珠光体（占96%）+二次渗碳体的优质钢的含碳量；说明该钢的平衡结晶过程，并要求硒出冷却曲线。 设钢的含碳量为X Q - -p'=(6. 69-X)／(6. 69-0. 77) =96% X=l% ，该钢的平衡结晶过程：液体在液相线开始结晶出A，随温度降低L量减少、A量增加，L和A的成分分别沿着液相线和固相线变化；在匿相线结晶结束，为单相A;冷却至ES线开始析出二次渗碳体，随温度降低，A量减少、渗碳体量增如，A的成分沿着ES线变化；在PSK线A发生共析转变，形成p；从P S K线至室温组织基本不变。该钢室温平衡组织为P+Fe3C。图省略。
2．画出F e-F e3C相图，估计一室温平衡组织为铁索体十珠光体(其中珠光体占．77%)优质钢的钢号。用冷却曲线来表示该钢的平衡结晶过程，并且在该钢冷却曲线上标出各阶段的组织。
钢的含碳量为X， Qp=X—0. 0218/0.77-0.0218 -770h，X-0. 696C，60钢。该钢各阶段的组织：j L，L+A，A，A+F，F+P。图省略。
3．画出F e- F.e 3C相图，标出，S、C点及其含碳量和温度。计算一室温平衡组织为铁索体十珠光体（铁索体，珠光体为3-,/一1）优质钢的台碳量并估计钢号，画出该钢的室
32
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
温显微组织示意图。
设钢的禽碳量-为X; Q- -P'／Q、-F - -= (0. 77-X)／(X-O. 0218) =3/1；X=0. 21%；20钢。图省略。
4．分析4 5钢的平衡结晶过程，画出冷却曲线并标出各阶段的转变（反应），写出反应式。计算该钢室温组织组成物的重量百分比。
该钢适宜制造何种零件该钢室温平衡组织为P+F，设F和P的量分别为Qp、QF、Qp=O.45-0.018，n: 77_rj. 02 ?L8- 57%QF- IOOYo-57 %=4306r该钢适宜制造要求具有综合机械性能的零件，如机床主轴、齿轮。图省略。
5．画出F e-F e3C相图，按组织组成物填写各区。计算一室温平衡相铁素体占88.5%、渗碳体占11. 5%合金的含碳量。分析该合金的平衡结晶过程，并画出组织转变示意图。 设该钢的含碳量为X，Q - -F- -= (6. 69-X)／(6. 69-0) -88.5% X=O. 77%，该钢的平德结晶过程：液体L冷至液相线，开始结晶出A，随温度降低，L量减少、A量增加，L和A的成分分别沿着液相线和固相线变化，冷至固相线，结晶结束，工程材料题库获得单相A;A在PSK线发生共析转变，形成P;从PSK线至室温，组织基本不变；室漏组织为P。图省略。
6．分析65钢的平衡结晶过程，要求画出冷却曲线、标出各阶段的组织转变（反应），并画出室温组织示意图。计算该钢室温平衡组织中的珠光体相对量(%)。
65钢的平衡结晶过程：液体在液相线开始结晶出A，随温度降低，L量减少、A量增加，L和A的成分分别沿着液相线和固相线变化，在固相线结晶结束，获得单相A;冷至GS线，从A中开始析出F，‘随温度降低，A的量减少、F的量增加，A和F的成分分别沿着GS和GP线变化；在p S K线，剩余的A发生共析转变，形成P;从PSK线至室温组织基本不变。室温组织为F÷p。珠光体的量Q p= (0. 65-0. 0218) 1(0. 77-0. 0218) =84%。图省略。
33
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
7．写出按F e-F e3C相图冷至ECF、PSK、ES及GS线发生的转变（反应）名称和反应式；计算珠光体及莱氏体在其形成温度时相组成物的相对量。
ECF线发生共晶转变。其反应式为L一(A_{-F e。C)：P S K线发生共析转变，其反应式为A一(F+Fe3C); ES线发生二次结晶（次生相析出反应）转变，其一反应武为A—F e3C; GS线发生先共析转变，其反应式为A—Fe珠光体在其形成温度时相的相对量为：QF =89%:QFe。C=1I%。菜氏体在其形成温度时相的相对量为：Q A=5206，Q Fe3C-480h. 8．为区分三种混杂不清的优质钢A、B、C，经金相分析结果如下：三种钢都是平衡组织；A钢的组织组成物中铁索体占420.0;B钢的组织组成物中二次渗碳体+占79否;C钢的相组成物中渗碳体占1 1.5%；试求_、B、C钢的含碳量并估计其钢号。 ‘
A钢的含碳量设为Xa，Q F=O. 77-Xa/0. 77-0. 0018=42%：X8=0, 4090C;' 45钢。 B钢的含碳量设为Xb，Q Fe：，C II=Xb-0. 77/6. 69-0. 77=70t6：Xb='l.】．80/nC，T12钢，
℃钢的含碳量设为Xc，QFe。C=Xc-0/6. 69-0=11. 5%；X'c-0：77%C，T8钢．一 9．结合F e-F e。C相图，说明铁索体、奥氏体的最大、最小溶解度（含碳量）；计算含碳量为1．o%，1.496的合金室温平衡组织中二次渗碳体的相对量(%)，并说明碳钢的含碳量一般不超过l. 40ia的原因。
铁素体的最大、最小溶解度努别为0. 0218%和0.0008?/o或近似为O。奥氏体的最大，最小溶解度分别为2.11%和0.77%。 1?/oC的钢中Fe3CII量设为Q'Fe。CH，QFe3C=l. 0-0. 77/6. 69-0. 77=4%。1.4%C的钢中Fe3C II量设为Q F.e'aC Il， QFe。C-I. 4-0. 77/6. 69-0. 77=11%.因为，当含碳量大于1.40%以后，二次渗碳体呈严重连续网状分布在晶界上，破坏了基体的连续性，大大降低了钢的强韧性。
10.铁碳合金平衡组织中有几种渗碳体？试从化学成分、晶体结构、形成条件、存在范
34
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
围（含碳量）及显微组织形态等方面分析比较萁异同点。
铁碳合金平衡组织中有一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体和共析渗碳体五种。其化学成分相同，均为6。69'YoC;晶体结构相同，均为复杂正交晶格：一次渗碳体是由液体合金中1结晶出来的，‘呈宽片状，存在于‘4.4 3-6. 6g%C的合金中。二次渗碳体是由奥氏体中析出的，呈断网、网状或与基体连为一体，存在于0. 77～6. 6g%C．的合金中。三次渗碳体是由铁素体中析出的，呈细小粒状或条状，存在于工业纯铁中。共晶渗碳体是通过共晶转交生成的；为莱氏体的基体。共析渗碳体是由共析转变生成的，呈片状，存在于碳钢及白口铁中。
其他参考资料及试卷（附答案）
参考资料一
1、材料重要性能指标：强度、硬度、塑性、缩性、韧性、疲劳强度。 强度：金属材料在静力作用下，抵抗永久变形和断裂的性能。 塑性：金属材料在静力作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。
硬度：衡量金属材料软硬程度的指标。（包括布氏硬度HBW和洛氏硬度HR） 韧性：(包含冲击韧性和断裂韧性。)
疲劳强度：承受交变应力或重复应力的零件，在工作过程中，往往在工作应力低于其屈服 强 度的情况下发生断裂。
2、固溶体：合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相。
3、间隙固溶体：溶质院子处于容积晶格各结点间的空隙中，这种形成的固溶体。 4、置换固溶体：若溶质原子代替一部分溶剂原子，而占据着溶剂晶格中的某些结点位置。
35
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
5、固溶强化：通过融入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度硬度升高的现象。 6、提高强化硬度的原因：由于固溶体的晶格发生畸变，使塑性变形抗力增大，结果使金属材料的强度硬度提高。
7、结晶过程：金属于合金自也太冷却转变为固态的过程，是原子由不规则排列的液体状态逐步过渡到原子作规则排列的晶格状态的过程。 8、想变过程：包括结晶过程和重结晶过程。 9、结晶过程的一般规律：
10、结晶的两个过程：晶核的形成与长大。
11、金属的同素异构转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶格变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变，所得晶格为同素异构体。 12、铁碳合金的组织： 固溶体（铁素体F 奥氏体A） 金属化合物（渗碳体Fe3C)
机械混合物{珠光体P(F+Fe3C） 莱氏体Ld（A+Fe3C)} 13、F：碳溶于a-Fe中的间隙固溶体称铁素体。
F强度和硬度不高，但有良好的韧性。 A：碳溶于r-Fe中的间隙固溶体称为奥氏体。 A硬度低、塑性高。
14、铁渗碳体相同： 共晶转变： Lc ----1148。--- AE+Fe3C =莱氏体Ld （液相）
（恒温） 共析转变： As ---- 727。--- F + Fe3C =珠光体P （固相）
15、加工硬化：由于塑性变形的变形度增加使金属的强度、硬度提高，而塑性下降的现象
36
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
称为加工硬化。
16、加工硬化的影响：晶粒显著拉长称为纤维状（冷加工纤维组织），形成纤维组织后金属有明显的方向性。
17、低温退火（回复）：当加热温度较低时，冷变形金属的显微组织无明显变化，力学性能变化也不大，但残余应力显著降低，物理和化学性能部分恢复到变形前情况
18、再结晶：冷塑性变形后的金属在回复后继续升温时，由于原子扩散的能力增强，显微组织发生明显变化，使拉长成纤维状的晶粒又变成等轴晶粒，同时也使加工硬化和残余应力完全消除。
19、喷丸处理：消除或减轻表面缺陷的有害影响，并可以使表面产生硬化层，形成残余压应力，提高疲劳极限和弹簧的使用寿命。
20、脱火的分类：完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火、去应力退火。
21、退火或正火的主要目的：①调整钢件硬度以利于随后的切削加工。 ②消除残余应力以稳定钢件尺寸并防止其他变形和开裂。③使化学成分均匀，细化晶粒，改善组织，提高刚的力学性能和工艺性能。④为最终热处理做好组织上的准备。 22、非金属材料主要有：高分子材料和陶瓷材料。 23、高聚物结构的特点：分子间的作用力为范德华力 24、大分子链的形式：线型结构，网型结构 25、高聚物的物理状态：玻璃态，高弹态，粘流态
26、高聚物的分类：① 加聚聚合物和缩聚聚合物（按合成反应分为）
② 热固性和热塑性（按高聚物的热性能及成型工艺特点分为） ③ 塑料，橡胶，合成纤维，胶粘剂，涂料（按用途分为） 27、一般机械零件常见的失效形式有：①断裂失效，包括静载荷或冲击载荷断裂，疲劳破
37
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
坏以及应力腐蚀破裂等; ②磨损失效，包括过量的磨损，表面龟裂，麻点剥落等表面损伤失效；③变形失效，包括过量的弹性变形或塑性变形，高温蠕变等。对工程构件来说，常因腐蚀而影响使用也属失效。
28、选材的一般原则： 1.材料的使用性能应满足使用要求 2.材料的工艺性能应满足加工要求 3.材料的价格和总成本应经济，低廉 29、零件材料选择的步骤：
① 在分析零件的服役条件，形状尺寸与应力状态后，确定零件的技术条件。 ② 通过分析或试验，结合同类零件失效分析的结果，找出零件在实际使用中的主要和次要的失效抗力指标，以此作为选材的依据。
③ 根据力学计算，确定零件应具有的主要力学性能指标，通过比较选择合适材料。然后综合考虑所选材料是否满足失效抗力指标和工艺性的要求，以及在保证实现先进工艺和现代生产组织方面的可能性。
④ 审核所选材料的生产经济性（包括热处理的生产成本等）。 ⑤ 试验，投产。
30、按力学性能选材时，具体方法有以下三种： ① 以综合力学性能为主进行选材 ② 以疲劳强度为主进行选材 ③ 以磨损为主的选材
38
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
参考资料二 第1章 材料的性能 一、选择题
1.表示金属材料屈服强度的符号是（ B） A.σ B.σs C.σb D.σ-1 2.表示金属材料弹性极限的符号是（ A） A.σe B.σs C.σb D.σ-1
3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（ B）A.HB B.HRC C.HV D.HS
4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A ） A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性 二、填空
1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形 ）或（破坏 ）的能力。 2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。
3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。 4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。 5.疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。 三、是非题
1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。 是 2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。 是 3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。 四、改正题
1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。 将冲击载荷改成交变载荷
2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度 。 将HB改成HR 3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。 将疲劳强度改成冲击韧性
4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。 将冲击韧性改成断面收缩率
5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。 将载荷改成冲击载荷 五、简答题
1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。 σs: 屈服强度 σ0.2：条件屈服强度 HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥） σ-1: 疲劳极限
σb: 抗拉强度 σ5：l0=5d0时的伸长率（l0=5.65s01/2）
39
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
HBS:布氏硬度（压头为钢球） 第2章 材料的结构 一、选择题
1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4 2. 每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4
3. 属于面心立方晶格的金属有（C） A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒 C.γ-Fe,铜 D.γ-Fe,钒 4. 属于体心立方晶格的金属有（B） A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬 5. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A） A. 间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 6. 在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向(B) A.相互平行 B.相互垂直 C.相互重叠 D.毫无关联 7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C) A.(100) B.(110) C.(111) D.(122) 二、是非题
1. 金属或合金中,凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。 是
2. 在体心立方晶格中，原子排列最密的方向[111]垂直于原子排列最密的晶面（110）。 非
（指数相同才会相
互垂直）
3. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。 非（晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性）
4．晶体的配位数越大，其致密度也越高。 是 三、填空题
1. 一切固态物质可以分为（晶体 ）与（非晶体）两大类。 2. 晶体缺陷主要可分为（点缺陷）,（线缺陷）和面缺陷三类。 3. 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（间隙原子）和（空位）。
4. 面缺陷主要指的是（晶界）和（亚晶界）；最常见的线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）。 5. 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ 4）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（2?a/4）。
6. 每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（ 2）原子，致密度为（ 0.68），原子半径为（3?a/4）。
7. 每个密排六方晶胞在晶核中实际含有（ 6）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（ a/2 ）。 四、解释下列现象
1. 金属一般都是良导体，而非金属一般为绝缘体。 2．实际金属都是多晶体结构。
第3章 材料的凝固 A 纯金属的结晶 一、 是非题
40
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
1. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。 非(称为凝固) 2. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。 非
3. 在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。 是
4. 液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。非（晶粒都会细化）
5. 液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。非（要到理论结晶温度以下才会有） 二、 填空题
1.随着过冷度的增大，晶核形核率N（增大），长大率G（增大）。
2.细化晶粒的主要方法有（a、控制过冷度 b、变质处理 c、振动、搅拌）。 3.纯铁在1200℃时晶体结构为（γ-Fe），在800℃时晶体结构为（α-Fe）。 三、改正题
1.金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。 2.在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。 将差改成好 四、简答题
1.影响金属结晶过程的主要因素是什么？ 答：晶核形核率和长大率
2.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。
答：有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。
纯铁在固态下的冷却过程中有两次晶体结构变化：?-Fe ? ?-Fe ? ?-Fe ?-Fe、γ-Fe、α-Fe是铁在不同温度下的同素异构体，其中?-Fe和α-Fe都是体心立方晶格，分别存在于熔点到1394℃之间及912℃以下，γ-Fe是面心立方晶格，存在于1394℃到912℃之间。
3.试述晶粒大小对其机械性能有何影响？
答：常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好。 高温下，晶界呈黏滞状态，在外力作用下易产生滑动和迁移，因而细晶粒无益，但晶粒太粗，易产生应力集中。因而高温下晶粒过粗、过细都不好。
B 合金的结晶 一、 填空题
1. 根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为（置换固溶体）和（间隙固溶体）。
2. 相是指合金中（成分相同）与（结构相同）均匀一致的组成部分。
3. 合金的晶体结构大致可以有三种类型：（固溶体），金属化合物和（ ）。 4. 组成合金的（最简单），（最基本），（能够独立存在）的物质称为组元。
5．两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（与组成元素之一的晶体结构相同）。
41
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
二、改正题
1.合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶体。 将固溶体改成金属化合物
2.合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合物。 将金属化合物改成固溶体 3.固溶体的强度和硬度比溶剂金属的强度和硬度高。
4.间隙固溶体和置换固溶体均可形成无限固溶体。间隙固溶体可形成有限固溶体，置换固溶体可形成无限固溶体 三 、简答题
1.试述金属中固溶体与金属化合物的机械性能有何特点。
答：固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低；金属化合物具有较高的熔点、硬度和较大的脆性。
2.合金中固溶体和金属化合物的晶体结构有何不同？
C 铁碳合金相图 一、选择题
1. 铁素体是碳溶解在（A ）中所形成的间隙固溶体。 A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe 2.奥氏体是碳溶解在（ B）中所形成的间隙固溶体。 A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe 3.渗碳体是一种（C）。
A．稳定化合物 B．不稳定化合物 C．介稳定化合物 D．易转变化合物 4.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（C）。 A．2％ B．2.06％ C．2.11％ D．2.2％ 5.莱氏体是一种（C）。
A．固溶体B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属 6.在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（D）。 A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线 7.在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为（C）。 A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线 8. 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（A）。 A．A1线 B．ECF线 C．Acm线 D．PSK线 9.珠光体是一种（C）。
A．固溶体 B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属
10.在铁－碳合金中，当含碳量超过（B）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。
A．0.8％ B．0.9％ C．1.0％ D．1.1％
11.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（A）。
42
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
A．细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区 B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区 C．等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区 D．等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区 12.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（B）。 A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线 13.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。 A．724℃ B．725℃ C．726℃ D．727℃ 14.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（B）。 A．0.67％ B．0.77％ C．0.8％ D．0.87％ 二、填空题
1. 珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。 2. 碳溶解在（α-Fe）中所形成的（固溶体）称为铁素体。
3. 在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（4.3% ），共析点的含碳量为（ 0.77% ）。 4. 低温莱氏体是（ 珠光体 ）和（共晶渗碳体 ）组成的机械混合物。 5. 高温莱氏体是（共晶奥氏体 ）和（工晶渗碳体 ）组成的机械混合物。
6. 铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（ 表层细晶区 ），（柱状晶区 ）和心部等轴晶粒区。
7. 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（ 1148℃），共析转变温度是（ 727℃ ）。 三、改正题
1. 在Fe-Fe3C相图中,GS斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，称为A3线。冷却时铁素体从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线
2. 在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727℃），该线叫共晶线，通称A1线。 3. 过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。珠光体
4. 珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为0.77%。铁素体 5. 亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。珠光体 6. 在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。含碳量在0.0218%～0.77%范围内增加
7. 过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。一次渗碳体和低温莱氏体
8. 在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高。下降
9. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148℃时，溶碳能力可达4.3%。2.11%
10.碳溶解在α-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727℃时为0.0218%。铁素体
11.在铁碳合金相图中，铁素体在727℃时，溶碳能力可达2.11%。0.0218%
12.在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。二次渗碳体
13.碳溶解在γ-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727℃时为0.77%。奥氏体
43
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
14.亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。珠光体 15.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，其平衡组织为莱氏体。珠光体
16.在铁碳合金相图中，ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称A1线。γ-Fe Acm
四、简答题
1.铁碳合金中基本相有哪几相？室温下的基本相是什么？
答：基本相有液相L高温铁素体相δ、铁素体相α、奥氏体相γ和渗碳体相Fe3C
室温下的基本相是 2.试分析含碳量为0.6%。铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程。 答： 3.试分析含碳量为1.2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。
答：合金在1～2点转变为 ? , 到 3 点, 开始析出Fe3C。从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体, 用Fe3CⅡ表示,其沿晶界呈网状分布。温度下降, Fe3CⅡ量增加。到4点， ? 成分沿ES线变化到S点，余下的? 转变为P。P53
4.结合Fe-Fe3C相图指出A1、A3和Acm代表哪个线段，并说明该线段表示的意思。 答：A1为PSK水平线，即共析线，在该线温度（727℃）下发生共析转变
A3为GS线，即γ?α固溶体转变线 Acm为ES线，即碳在γ-Fe中的固溶线 5.简述碳钢中碳含量变化对机械性能的影响。
答：亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升高, 塑性、韧性下降.
0.77%C时, 组织为100% P, 钢的性能即P的性能。
＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界连续网状，强度下降, 但硬度仍上升。 ＞2.11%C，组织中有以Fe3C为基的Le’,合金太脆
6.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。
答：共晶:L4.3→γ2.11＋Fe3C,产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，即莱氏体。
共析：γ0.77→α0.0218+Fe3C,产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，即珠光体。 7.在Fe—Fe3C相图上空白处填写上组织。 8.简述Fe—Fe3C相图应用是在哪些方面？
答：铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织及性
能之间关系的理论基础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造工艺的依据。 五、计算题
1.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下： 第一块：珠光体占40%，铁素体60%。 第二块：珠光体占95%，二次渗碳体占5%。
试问它们的含碳量约为多少？（铁素体含碳量可忽略不计）
解：∵铁素体含碳量忽略不计∴第一块：C％=P面积％×0.77%=QP×0.77%=0.31%
44
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
第二块：C%=QP×0.77%+QFe3CⅡ×2.11%=0.84%
2.已知铁素体的σb=180-230MPa，δ=30%-50%，HB=50-80；珠光体的σb=770MPa，δ=20%-35%，HB=180；,试计算45钢的硬度,抗拉强度和伸长率。 解：由已知可得45钢中Qp=58.4%，Qα=41.6% ∵?混 = ??? Q? + ?β? Qβ
∴45钢的σb=σb(F)×Qα+Qp×σb（P）=230×41.6%+770×58.4%=545.36MPa δ=δF×Qα+Qp×δp= 0.5×41.6%+0.35×58.4%=41.24% HB=HB(F) ×Qα+ Qp×HB(p)=80×41.6%+180×58.4%=138.4 3.室温下45钢（含碳量0.45%）中铁素体和珠光体的相对重量百分比。 解：由杠杆定理有Qp=（0.45-0.0008）/(0.77-0.0008)×100%=58.4% 则Qα=100%-58.4%=41.6%
4.某锅炉钢板，图纸要求用20钢制作。显微组织观察发现，组织中珠光体的量占30%，问钢板是否符合图纸要求。（20钢含碳量范围为0.17-0.23%） 解：由已知可求的C%=Qp×0.77%=23%
又∵20钢含碳量范围为0.17-0.23% ∴钢板符合图纸要求
5. 用Pb-Sb合金制造轴瓦，要求其组织在共晶体上分布有10%Sb作硬质点，试求该合金的成分和硬度，（Pb-Sb合金相图如下所示，纯Pb的硬度为HB=3，纯Sb的硬度为HB=30）。
↑
252℃ ∵HB混 = HB? ? Q? +HBβ? Qβ ∴ HB=
Pb
11.1
Sb,% Pb-Sb 第5章 钢的热处理 一、 选择题
1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。
A．均匀的基体组织 B．均匀的A体组织 C．均匀的P体组织 D．均匀的M体组织 2.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（A ）（D ）（B ）。
45
温度℃ 解：由已知可得
Sb
→
合
金
相
图
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
A．500℃ B．200℃ C．400℃ D．350℃
3.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（D ）。
A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却
4.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（C ）。 A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却 5.完全退火主要用于（A ）。
A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种 6.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ C）。 A．P B．S C．B D．M
7.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（A ）。 A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却 二、是非题
1. 完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。√
2. 合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。×
3. 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。×
4. 马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。× 三、填空题
1. 共析钢中奥氏体形成的四个阶段是：（ 奥氏体晶核形成 ），（ 奥氏体晶核长大 ），残余Fe3C溶解，奥氏体均匀化。
2. 化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即（介质分解 ），（工件表面的吸收 ），活性原子继续向工件内部扩散。
3. 马氏体是碳在（ α-Fe ）中的（过饱和溶液 ）组织。
4. 在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（ 加热 ）和（ 保温 ）两个基本过程来完成的。
5. 钢的中温回火的温度范围在（350～500 ℃ ），回火后的组织为（回火托氏体 ）。
6. 钢的低温回火的温度范围在（ 150～250 ℃ ），回火后的组织为（回火马氏体 ）。
7. 在钢的回火时，随着回火温度的升高，淬火钢的组织转变可以归纳为以下四个阶段：马氏体的分解，残余奥氏体的转变，（ 铁素体中析出 Fe3C ），（铁素体多边形化 ）。 8. 钢的高温回火的温度范围在（ 500～ 650℃ ），回火后的组织为（ 回火索氏体 ）。
9. 常见钢的退火种类有：完全退火，（等温退火 ）和（ 球化退火 ）。 10. 根据共析钢的C曲线，过冷奥氏体在A1线以下转变的产物类型有（P型组织 ），（S型组织 ）和马氏体型组织。
46
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
11. 材料在一定的淬火剂中能被淬透的（ 淬硬层深度越大 ）越大，表示（ 淬透性 ）越好。 四、改正题
1. 临界冷却速度是指过冷奥氏体向马氏体转变的最快的冷却速度。 最小 2. 弹簧经淬火和中温回火后的组织是回火索氏体。 回火托氏体
3. 低碳钢和某些低碳合金钢，经球化退火后能适当提高硬度，改善切削加工。 降低 4. 完全退火主要应用于过共析钢。 亚共析钢
5. 去应力退火是将工件加热到Ac3线以上ˇ，保温后缓慢地冷却下来地热处理工艺。 30～50℃
6. 减低硬度的球化退火主要适用于亚共析钢。 共析钢和过共析钢
7. 在生产中，习惯把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为预备热处理。 调制处理 8. 除钴之外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线左移。右移
9. 马氏体硬度主要取决于马氏体中的合金含量。 含碳量 10.晶粒度是用来表示晶粒可承受最高温度的一种尺度。
11.钢的热处理后的最终性能，主要取决于该钢的化学成分。 组织结构
12.钢的热处理是通过加热，保温和冷却，以改变钢的形状，尺寸，从而改善钢的性能的一种工艺方法。 组织结构
13.热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。 奥氏体成分 14.过共析钢完全退火后能消除网状渗碳体。 球化退火 15.淬火钢随着ˇ回火温度的升高，钢的硬度值显著降低，这种现象称为回火脆性。 某些范围内 冲击韧性
16.调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。 回火索氏体 17.马氏体转变的Ms和Mf温度线，随奥氏体含碳量增加而上升。 下降 五、简答题
1.指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织。 （1）20CrMnTi制造传动齿轮 （2）T12钢制造铣刀
答：⑴调整硬度，便于切削加工；细化晶粒，为淬火作准备；消除残余内应力。正火后组织为F和S.⑵正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备，同时正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和塑性，并作为最终热处理。正火后组织为索氏体。 2.用45钢制造主轴，其加工工艺的路线为：下料——锻造——退火——粗加工——调质处理
试问：（1）调质处理的作用。（2）调质处理加热温度范围。
答：⑴调制处理可以使材料具有良好的综合力学性能，在保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。⑵500～650℃
3.热处理的目是什么？有哪些基本类型？
答：目的是改变钢的组织结构，从而获得所需要的性能。
根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点的不同，可分为下面几类：
47
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
⑴普通热处理。退火、正火、淬火和回火。 ⑵表面热处理。表面淬火和化学热处理。
⑶其他热处理。真空热处理、形变热处理、控制气氛热处理、激光热处理等。 根据零件生产过程中所处的位置和作用，又可分为预备热处理与最终热处理。 4.简述过冷奥氏体等温转变组织的名称及其性能。
答：随过冷度不同，过冷奥氏体将发生3种类型转变，即珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。⑴珠光体转变根据片层厚薄不同可细分为珠光体、索氏体和托氏体。片间距越小，钢的强度、硬度越高，同时塑性和韧性略有改善。
⑵贝氏体转变根据组织形态不同，分为上贝氏体和下贝氏体。上贝氏体强度与塑性都较低，而下贝氏体除了强度和硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能。 ⑶马氏体根据组织形态可分为板条状和针状两大类，高硬度是马氏体性能的主要特点，含碳量增加硬度也提高。
5.氮化处理与渗碳处理相比有哪些特点。 答：与渗碳相比，渗氮的特点是：
①渗氮件表面硬度高（1000～2000HV）,耐磨性高，具有高的热硬性。 ②渗氮件疲劳硬度高。 ③渗氮件变形小。 ④渗氮件耐蚀性好。
6.什么叫退火？其主要目的是什么？
答：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
其主要目的有：①调整硬度，便于切削加工；②消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形或开裂；③细化晶粒，提高力学性能，或未最终热处理作组织准备。 7.什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？
答：回火是将淬火钢加热到A1以下某温度保温后再冷却的热处理工艺。 为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。 8.什么叫淬火？其主要目的是什么？
答：淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于VK的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
其目的就是为了获得马氏体，提高钢的力学性能。
9.淬火钢采用低温或高温回火各获得什么组织？其主要应用在什么场合？
答：获得回火马氏体或回火索氏体。低温回火主要用于处理各种工具、模具、轴承及经渗碳和表面淬火的工件；高温回火可用于各种重要结构件如连杆、轴、齿轮等的处理，也可作为某些要求较高的精密零件、量具等的预备热处理。 10.指出过共析钢淬火加热温度的范围，并说明其理由。
答：温度范围是Ac1＋(30～60）℃。过共析钢由于退火前经过球化退火，因此淬火后组织为细马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。分散分布的颗粒状渗碳体对提高钢的硬度和耐磨性有利。如果将过共析钢加热到Ａｃｍ以上，则由于奥氏体晶粒粗大、含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多，这使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形
48
-----------重庆交通大学郎以墨整理 -----------
开裂倾向增加。
11.球化退火的目的是什么？主要应用在什么场合？
答：球化退火的目的在于降低硬度，改善切削加工性能，并为后续热处理作组织准备。 主要用于共析钢和过共析钢。
12.用10钢制作一要求耐磨的小轴(直径为20 mm),其工艺路线为:下料---锻造---正火---机加工---渗碳---淬火---低温回火---磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。 答：正火是为了调整工件硬度，便于切削加工，同时可以细化晶粒，为淬火作准备，还可以消除残余内应力；
渗碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时可以保持心部良好的韧性和塑性； 淬火是为了提高钢的力学性能；
低温回火则可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力，提高韧性。
第6章 工业用钢 一、选择题
1. 欲要提高18－8型铬镍不锈钢的强度，主要是通过（B ）。
A．时效强化方法 B．固溶强化方法 C．冷加工硬化方法 D．马氏体强化方法 2.20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（ A）使用。 A．合金渗碳钢 B．合金弹簧钢 C．合金调质钢 D．滚动轴承钢
3.大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有（C ）。
A．Mn,P B．Mn,Ti C．Ti,V D．V,P
4.除（A ）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 A．Co B．Cr C．Mn D．Ti 5.优质钢的含硫量应控制在下列（ C）范围内。
A．0.06％～0.05％ B．0.05％～0.035％ C．0.035％～0.02％ D．0.02％～0.015％ 6.优质钢的含磷量应控制在下列（ C）范围内。
A．0.055％～0.045％ B．0.045％～0.035％ C．0.035％～0.03％ D．0.03％～0.02％ 二、是非题
1.合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用。×
2.优质碳素结构钢的牌号用两位数字来表示，如45钢，该数字表示钢的1/10最低抗拉强度值。×
3.碳素工具钢的牌号，如T8，T12，该数字表示钢的最低冲击韧性值。× 4.钢中的含硫量增加，其钢的热脆性增加。√ 5.钢中的含磷量增加，其钢的热脆性增加。× 三、填空题
1.高速工具钢经高温淬火加多次回火后，具有很高的（强度、硬度）和较好的（ 塑性、韧性）。
2.不锈钢按其金相显微组织不同，常用的有以下三类：（ 马氏体不锈钢），（铁素体不锈钢），
49