金属材料答案

第一章

6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？

答：点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。

线缺陷：位错。位错的存在极大地影响金属的机械性能。当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。当进行形变加工时，为错密度增加，σs将会增高。

面缺陷：晶界、亚晶界。亚晶界由位错垂直排列成位错墙而构成。亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。

在晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位置，晶格畸变较大，位错密度较大（可达1016m-2以上）。原子处于较高的能量状态，原子的活性较大，所以对金属中的许多过程的进行，具有极为重要的作用。晶界和亚晶界均可提高金属的强度。晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。

8、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？

答：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。

固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。

9、间隔固溶体和间隔相有什么不同？

答：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同。

第二章

1、金属结晶的条件和动力是什么?

答：液态金属结晶的条件是金属必须过冷，要有一定的过冷度。液体金属结晶的动力是金属在液态和固态之间存在的自由能差(ΔF)。

2、金属结晶的基本规律是什么?

答：液态金属结晶是由生核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。液态金属结晶时，首先在液体中形成一些极微小的晶体(称为晶核)，然后再以它们为核心不断地长大。在这些晶体长大的同时，又出现新的品核并逐渐长大，直至液体金属消失。

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，细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施有哪些？

答：（1）提高液态金属的冷却速度，增大金属的过冷度。（2）进行变质处理。在液态金属中加入孕育剂或变质剂，增加晶核的数量或者阻碍晶核的长大，以细化晶粒和改善组织。（3）在金属结晶的过程中采用机械振动、超声波振动等方法。（4）电磁搅拌。将正在结晶的金属置于一个交变的电磁场中，由于电磁感应现象，液态金属会翻滚起来，冲断正在结晶的树枝状晶体的晶枝，增加了结晶的核心，从而可细化晶粒。

4、如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小。

（1）金属模浇注与砂模浇注；（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。

答：（1）金属模浇注比砂模浇注，铸件晶粒小；（2）变质处理比不变质处理，铸件晶粒小；（3）铸成薄件比铸成厚件，铸件晶粒小；（4）浇注时采用震动比不采用震动，铸件晶粒小。

5、为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区?

答：柱状是由外往里顺序结晶的，品质较致密。但柱状品的接触面由于常有非金属夹杂或低熔点杂质而为弱面，在热轧、锻造时容易开裂，所以对于熔点高和杂质多的金届，例如铁、镍及其合金，不希望生成柱状晶。

6、将20kg纯铜与30 kg纯镍熔化后慢冷至如图l—6温度T1，求此时：①两相的化学成分；

②两相的质量比；③各相的质量分数；④各相的质量。

解：①两相的化学成分L相成分：ω(Ni)；50％ω(Cu)＝50％

②两相质量比：合金成分：ω(Ni)=80% ω(Cu)=20%

二相的质量比：Qα/Qβ=(60-50)/(80-60)=0.5

③各相的质量分数

二相的质量分数：ω（α）=（60-50）/（80-50）=33.3%

ω（L）=1-33.3%=66.7%

④各相的质量。

二相质量：Qα＝(20十30)×33.3％＝16.65(kg)

Q L＝50一16.65＝33.35(kg)

7、求碳质量分数为3.5％的质量为10kg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)时所剩下的液体的碳质量分数及液体的质量。

解：L中的碳质量分数：w(C)＝4.3％

L中的质量分数: w (L)=(3.5-2.11)/(4.3-2.11)=63.5％

L的质量：Q L＝10×63.5％＝6.35(kg)

8、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。

答：硬度：45钢最低，T8钢较高，T12钢最高。因为退火状态下的45钢组织是铁素体+珠光体，T8钢组织是珠光体，T12钢组织是珠光体+二次渗碳体。因为铁素体硬度低，因此45钢硬度最低。因为二次渗碳体硬度高，因此T12钢硬度最高。

强度：因为铁素体强度低，因此45钢强度最低。T8钢组织是珠光体，强度最高。T12钢中含有脆性的网状二次渗碳体，隔断了珠光体之间的结合，所以T12钢的强度比T8钢要低。但T12钢中网状二次渗碳体不多，强度降低不大，因此T12钢的强度比45钢强度要高。

塑性：因为铁素体塑性好，因此45钢塑性最好。T12钢中含有脆性的网状二次渗碳体，因此T12钢塑性最差。T8钢无二次渗碳体，所以T8钢塑性较高。

9、同样形状的两块铁碳合金，其中一块石退火状态的15钢，一块是白口铸铁，用什么简便方法可迅速区分它们？

答：因为退火状态的15钢硬度很低，白口铸铁硬度很高。因此可以用下列方法迅速区分：（1）两块材料互相敲打一下，有印痕的是退火状态的15钢，没有印痕的是白口铸铁。（2）用锉刀锉两块材料，容易锉掉的是退火状态的15钢，不容易锉掉的是白口铸铁。（3）用硬度计测试，硬度低的是退火状态的15钢，硬度高的是白口铸铁。

10、为什么碳钢进行热锻、热轧时都要加热到奥氏体区？

答：因为奥氏体是面心立方晶格，其滑移变形能力大，钢处于奥氏体状态时强度较低，塑性较好，因此锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行。

11、下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯钢条、普通螺钉、车床主轴。

答：手锯锯条用T10钢制造。普通螺钉用Q195钢、Q215钢制造。车床主轴用45钢制造。

12、为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？

答：多晶体中，由于晶界上原子排列不很规则，阻碍位错的运动，使变形抗力增大。金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大。

多晶体中每个晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切应力方向（称晶粒处于软位向），另一些晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大（称晶粒处于硬位向）。在发生滑移时，软位向晶粒先开始。当位错在晶界受阻逐渐堆积时，其他晶粒发生滑移。因此多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形，变形分散在材料各处。晶粒越细，金属的变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，从而使金属的塑性提高。

由于细晶粒金属的强度较高、塑性较好，所以断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好。因此细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。

13、与单晶体的塑性变形相比较，说明多晶体塑性变形的特点。

答：①多晶体中，由于晶界上原子排列不很规则，阻碍位错的运动，使变形抗力增大。金属晶粒越细，品界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大。

②多晶体中每个晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切应力方向(称晶粒处于软位向)，另一些晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大(称晶粒处于硬位向)。在发生滑移时，软位向晶粒先开始。当位错在晶界受阻逐渐堆积时，其他晶粒发生滑移。因此多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形，变形分散在材料各处。晶粒越细，金属的变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，因此使金属的塑性提高。

14、金属塑性变形后组织和性能会有什么变化?

答：金属发生塑性变形后，晶粒发生变形，沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒变成细条状(拉伸时)，金属中的夹杂物也被拉长，形成纤维组织。金属经大的塑性变形时，由于位错的密度增大和发生交互作用，大量位错堆积在局部地区，并相互缠结，形成不均匀的分布，使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块，而在晶粒内产生亚晶粒。金属塑性变形到很大程度(70％以上)时，由于晶粒发生转动，使备品粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向，这种有序化的结构叫做形变织构。

金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高。塑性和韧性明显下降。这种现象称为加工硬化，也叫形变强化。另外，由于纤维组织和形变织构的形成，使金属的性能产生各向异性。

15、在图1—7所示的晶面、晶向中，哪些是滑移面?哪些是滑移方向?图中情况能否构成滑移系?

答：(a)FCC：(101) 晶面不是滑移面，[110]晶向是滑移方向，但两者不能构成滑移系。

(b)FCC：(111)晶面是滑移面，其上的[110]晶向也是滑移方向，两者能构成滑移系。

(c)BCC：(111)晶面不是滑移面，其上的[101]晶向不是滑移方向，两者不能构成滑移系。

(d)BCC：(110)晶面是滑移面，晶向也是滑移方向，但不在(110)晶面上，故两者不能构成滑移系。

16、用低碳钢钢板冷冲压成形的零件，冲压后发现各部位的硬度不同，为什么?

答：主要是由于冷冲压成形时，钢板形成零件的不同部位所需发生的塑性变形量不同，因而加工硬化程度不同所造成。

17、已知金属钨、铅的熔点分别为3380℃和327℃，试计算它们的最低再结晶温度，并分析钨在9000C加丁、铅在室温加丁时各为何种加工?

答：金属的最低再结晶温度为：T再＝(0.35～0.4)T熔点

对金属钨：T熔点＝273十3380＝3653K

T再＝(0.35～0.4)T熔点＝l 279～146l K＝1006～l188℃

在900℃对金属钨进行加工，略低于其最低再结晶温度，应属冷加工。

对金属铅：T熔点＝273十327＝600 K

T再＝(0.35～0.4)T熔点＝210～240 K＝－63～－33℃

在室温(如23℃)对金属铅进行加工，明显高于其最低再结晶温度的上限－33℃，应属热加工。

18、何谓临界变形度?分析造成临界变形度的原因。

答：塑性变形后的金属再进行加热发生再结晶，再结晶后晶粒大小与预先变形度有关。使品粒发生异常长大的预先变形度称做临界变形度。金属变形度很小时，因不足以引起再结晶，晶粒不变。当变形度达到2％～10％时，金属中少数晶粒变形，变形分布很不均匀，所以再结晶时生成的晶核少，晶粒大小相差极大，非常有利于晶粒发生吞并过程而很快长大，结果得到极粗大的晶粒。

19、在制造齿轮时，有时采用喷丸处理(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。

答：喷丸处理时，大量的微细金属丸被喷射到零件表面上，使零件表层发生一定的塑性变形，因而对零件表面产生了加工硬化效应，同时也在表面形成残余压应力，有助于提高零件的疲劳强度。

20、再结晶和重结晶有何不同？

答：再结晶是指冷变形（冷加工）的金属加热到最低再结晶温度以上，通过原子扩散，使被拉长（或压扁）、破碎的晶粒通过重新形核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶，同时消除加工硬化现象，使金属的强度和硬度、塑性和韧性恢复至变形前的水平。对钢而言，再结晶

温度低于共析温度727℃，因此不会发生晶体结构类型的转变。

有些金属在固态下，存在两种或两种以上的晶格形式，如铁、钴、钛等。这类金属在冷却或加热过程中，其晶格形式会发生变化。金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变，也叫做重结晶。重结晶也是一个通过原子扩散进行的形核、长大过程，但同时发生晶格结构类型的转变。

21、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? 答：热轧空冷的45钢在室温时组织为铁素体十索氏体。重新加热到临界点以上，组织转变为奥氏体。奥氏体在铁素体和渗碳体的界面处形核。由于索氏体中铁素体、渗碳体的层片细、薄，因此奥氏体形核数目多，奥氏体晶粒细小。奥氏体再空冷下来时，细小的奥氏体晶粒通过重结晶又转变成铁素体十索氏体，此时的组织就比热轧空冷的45钢组织细，达到细化和均匀组织的目的。

23、试述马氏体转变的基本特点。

答：过冷A转变为马氏体是低温转变过程，转变温度在M S～M f，之间，其基本特点如下：（1）过冷A转变为马氏体是一种非扩散型转变。铁和碳原子都不进行扩散。马氏体就是碳α-Fe中的过饱和固溶体。过饱和碳使α-Fe的晶格发生很大畸变，产生很强的固溶强化。（2）马氏体的形成速度很快。奥氏体冷却到M S以下后，无孕育期，瞬时转变为马氏体。（3）马氏体转变是不彻底的。总要残留少量奥氏体。奥氏体中的碳质量分数越高，则M S、M f和越低，残余A质量分数越高。M S、M f越低，残余A质量分数越高。

（4）马氏体形成时体积膨胀，在钢中造成很大的内应力，严重时导致开裂。

24、试比较索氏体和回火索氏体、马氏体和回火马氏体之间的形成条件、组织形态与性能上的主要区别。

答：索氏体是钢的过冷奥氏体在高温转变温度(620℃左右)等温转变或在正火条件下形成的主要组织。索氏体为层片状组织，即片状渗碳体平行分布在铁素体基体上。回火索氏体是钢经调质处理(淬火+高温回火)后形成的，淬火马氏体在高温回火条件下过饱和的碳原子全部脱溶析出为粒状渗碳体、自身转变为铁索体，即回火索氏体是细小的粒状渗碳体弥散的分布在铁素体基体上。由于粒状渗碳体比片状渗碳体对于阻止断裂过程的发展有利，所以在碳及合金元素质量分数相同时，索氏体和回火索氏体两者硬度相近，但是回火索氏体的强度、韧性、塑性要好得多。

马氏体是钢淬火后的主要组织，低碳马氏体为板条状、高碳马氏体为针状。马氏体存在有内应力，容易产生变形和开裂。马氏体是不稳定的，在工作中会发生分解，导致零件尺寸发生变化。高碳马氏体硬而脆，韧性很低。回火马氏体是淬火马氏体经低温回火形成的。回火马氏体由极细的ε碳化物和低过饱和度的α固溶体组成，低碳回火马氏体是暗板条状，高碳回火马氏体是黑针状。回火马氏体和马氏体相比，内应力小、韧性提高，同时保持了马氏体的高硬度和高耐磨性。

25、马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？为什么高碳马氏体的脆性大？

答：马氏体的本质：马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

由于过饱和的间隙碳原子造成晶格的严重畸变，形成强烈的应力场并与位错发生强烈的交互作用产生固溶强化。马氏体转变时在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构（板条状马氏体的高密度位错，片状马氏体的微细孪晶）阻碍位错运动，提高了马氏体的硬度（马氏体相变强化）。马氏体形成后，碳及合金元素向位错或其他缺陷扩散偏聚析出，钉扎位错，使位错

难以运动（马氏体时效强化）。因此马氏体的硬度很高。

高碳马氏体由于碳的过饱和度大，晶格严重畸变，淬火应力大，同时存在孪晶结构和高密度显微裂纹，所以脆性大，塑性、韧性极差。

26、为什么钢件淬火后一般不直接使用。需要进行回火?

答：钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，必须将其加热到Acl以下的某一温度，保温一定时间进行回火处理。这是因为：第一，淬火后得到的是性能很脆的马氏体组织，并存在内应力，容易产生变形和开裂；第二，淬火马氏体和残余奥氏体都是不稳定组织，在工作中会发生分解，会导致零件尺寸的变化，而这对精密零件是不允许；第三，为了获得要求的强度、硬度、塑性和韧性，以满足零件的使用要求。

27、直径为6mm的共析钢小试样加热到相变点Al以

上30℃，用图1—9所示的冷却曲线进行冷却，试分

析所得到的组织，说明各属于什么热处理方法。

答：a：马氏体十残余奥氏体，单介质淬火(水冷)。

b：马氏体十残余奥氏体，分级淬火。

c：屈氏体十马氏体十残余奥氏体，单介质淬火(油

冷)。

d：下贝氏体，等温淬火。

e：索氏体，正火。

f：珠光体，退火。

g：珠光体，等温退火。

28、调质处理后的40钢齿轮，经高频感应加热后的温度分布如图1-10所示。试分析高频感应加热水淬后，轮齿由表面到中心各区(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ)的组织。

答：加热到Ⅲ区的部分，加热温度丁低于相变临界点

温度Ac1，不发生相变。水冷后40钢齿轮仍保持调质

处理后的铁素体基体十粒状渗碳体(回火索氏体)组

织，但是高于原调质处理的回火温度的部分中，粒状

渗碳体变得较粗大。加热到Ⅲ区的部分组织为：回火

索氏体。

加热到Ⅱ区的部分，加热温度为人A c3＞T＞Ac1

“出现了部分奥氏体，所以加热时Ⅱ区部分的组织

为：铁素体十奥氏体。水冷后Ⅱ区部分的组织为：铁

素体+马氏体。

加热到I 区的部分，加热温度T＞Ac3，已经完

全奥氏体化，所以加热时I区部分的组织为：奥氏体。

水冷后I 区部分的组织为：马氏体。

29、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经冷轧后的钢板，要求降低硬度；⑵ ZG35的铸造齿轮；⑶改善T12钢的切削加工性能。答：⑴再结晶退火。退火目的：消除加工硬化现象，恢复钢板的韧性和塑性。再经晶退火后的组织：生成与钢板冷轧前晶格类型相同的细小、等轴晶。冷轧钢板一般为低碳钢，再结晶退火后的组织为铁素体+珠光体。

⑵完全退火。退火目的：通过完全重结晶，使铸造过程中生成的粗大、不均匀的组织细化，消除魏氏组织，以提高性能，同时消除内应力。退火后的组织：铁素体+珠光体。

⑶球化退火。退火目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬度，改善切削加工性能，并为以后的淬火做组织准备。退火后的组织：球化体（铁素体基体+球状渗碳体）。

30、说明直径为6mm的45钢退火试样分别经下列温度加热：700℃、760℃、840℃、1100℃，保温后在水中冷却得到的室温组织。

答：加热到1100℃保温后水冷的组织：粗大马氏体；

加热到840℃保温后水冷的组织：细小马氏体；

加热到760℃保温后水冷的组织：铁素体十马氏体；

加热到700℃保温后水冷的组织：铁素体十珠光体。

31、两个碳质量分数为1.2% 的碳钢薄试样，分别加热到780℃和900℃，保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却到室温。试分析：

（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？

（2）哪个温度加热淬火后马氏体中碳质量分数较少？

（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体量较多？

（4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物量较多？

答：（1）加热温度高者奥氏体粗大，粗大奥氏体冷却后转变组织也粗大，因此加热到900℃的试样淬火后马氏体晶粒较粗大。

（2）将试样加热到900℃时，其组织为单相奥氏体，奥氏体中的碳质量分数为1.2%。将试样加热到780℃时，其组织为奥氏体+渗碳体，由于有渗碳体，即一部分碳存在于渗碳体中，奥氏体中的碳质量分数必然降低（奥氏体中的碳质量分数可用铁碳相图确定：约为0.95% ），因此加热到780℃时的试样淬火后马氏体中的碳质量分数较少。

（3）奥氏体中碳质量分数越高，淬火后残余奥氏体量越多，因此加热到900℃的试样淬火后残余奥氏体量较多。

（4）将试样加热到900℃时，其组织为单相奥氏体，淬火后组织为马氏体+残余奥氏体。将试样加热到780℃时，其组织为奥氏体+渗碳体，淬火后组织为马氏体+渗碳体+残余奥氏体。故加热到780℃的试样淬火后未溶碳化物量较多。

32、指出下列工件的淬火温度及回火温度，并说明回火后获得的组织。

（1）45钢小轴（要求综合性能好）；（2）60钢弹簧；（3）T12钢锉刀

答：（1）45钢小轴经调质处理，综合性能好，其淬火温度为830～840℃（水冷），回火温度为580～600℃。回火后获得的组织为回火索氏体。

（2）60钢弹簧的淬火温度为840℃（油冷）回火温度为480℃。回火后获得的组织为回火屈氏体。

（3）T12钢锉刀的淬火温度为770～780℃（水冷），回火温度为160～180℃，回火后获得的组织为回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体。

33、两根45钢制造的轴，直径分别为l0 mm和100 mm，在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的?

答：45钢制造的轴，直径为10 mm时可认为基本淬透，横截面上外层为马氏体，中心为半马氏体(还有屈氏体十上贝氏体)。硬度基本均匀分布。直径为100 mm时，轴表面冷速大，

越靠近中心冷速越小。横截面上外层为马氏体，靠近外层为油淬火组织：马氏体十屈氏体十上贝氏体，中心广大区域为正火组织：索氏体。硬度不均匀，表面硬度高，越靠近中心硬度越低。

34、甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220～250HB，甲厂采用正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂的组织和性能差别。

答：选用45钢生产同一种零件，甲厂采用正火，其组织为铁素体+索氏体。乙厂采用调质处理，其组织为回火索氏体。索氏体为层片状组织，即片状渗碳体平行分布在铁素体基体上，回火索氏体是细小的粒状渗碳体弥散的分布在铁素体基体上。由于粒状渗碳体比片状渗碳体对于阻止断裂过程的发展有利，即两者强度、硬度相近，但是回火索氏体的韧性、塑性要好得多。所以乙厂生产的零件性能要更好。

35、试说明表面淬火、渗碳、氮化处理工艺在选用钢种、性能应用范围等方面的差别。答：表面淬火一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、40MnB钢等。这类钢经预先热处理（正火或调质）后表面淬火，心部保持较高的综合机械性能，而表面具有较高的硬度（50HRC）和耐磨性，主要用于轴肩部位、齿轮。高碳钢也可表面淬火，主要用于受较小冲击和交变载荷的工具、量具等。灰口铸铁制造的导轨、缸体内壁等常用表面淬火提高硬度和耐磨性。

渗碳一般用于低碳钢和合金渗碳钢。渗碳使低碳钢件表面获得高碳浓度（碳质量分数约为1），经过适当热处理后，可提高表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，而心部依然保持良好的塑性和韧性，因此渗碳主要用于同时受严重磨损和较大冲击的零件，如齿轮、活塞销、套筒等。

氮化钢中一般含有Al、Cr、Mo、W、V等合金元素，使生成的氮化物稳定，并在钢中均匀分布，提高钢表面的硬度，在也不降低，常用的氮化钢有35CrAlA、38CrMoAlA、38CrWV AlA等。碳钢及铸铁也可用氮化提高表面的硬度。氮化的目的在于更大地提高零件的表面硬度和耐磨性，提高疲劳强度和抗蚀性。由于氮化工艺复杂，时间长，成本高，一般只用于耐磨性和精度都要求较高的零件，或要求抗热、抗蚀的耐磨件，如发动机汽缸、排气阀、精密丝杠、镗床主轴汽轮机阀门、阀杆等。

36、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理。

答：金属材料的强度(主要指屈服强度)反映金属材料对塑性变形的抗力。金属材料塑性变形本质上大多数情况下是由材料内部位错运动引起的。凡是阻碍位错运动的因素都使金属材料强化。

固溶强化原理：固溶体随着溶质原子的溶人晶格发生畸变，品格畸变增大了位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。

加工硬化原理：金属发生塑性变形时，位错密度增加，位错间的交互作用增强，相互缠结，造成位错运动阻力的增大，引起塑性变形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎细化，晶界增多。由于晶界上原子排列不很规则，阻碍位错的运动，使变形抗力增大，从而使强度得以提高。金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降。这种现象称为加工硬化，也叫形变强化。

弥散强化原理：许多金属材料的组织由基体(常为固溶体)和第二相组成，第二相一般为金属化合物。当第二相以细小质点的形态均匀、弥散分布在合金中时，一方面由于第二相和基体之间的界面(相界)增加，造成相界周围基体品格畸变，使位错运动受阻，增加了滑移

抗力，从而强度得到提高。另一方面第二相质点本身就是位错运动的障碍物，位错移动时不能直接越过第二相质点。在外力作用下，位错可以环绕第二相质点发生弯曲，位错移过后，在第二相质点周围留下位错环。这增加了位错运动的阻力，也使滑移抗力增加。以上2个原因使金属材料得以强化。第二相以细小质点的形态均匀、弥散分布在合金中使合金显著强化的现象称为弥散强化。

37、合金元素提高钢的回火稳定性的原因何在？

答：合金元素在回火过程中推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才开始分解和转变）;提高铁元素的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度，因此提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。

38、什么是钢的回火脆性?如何避免?

答：钢在回火过程中出现的冲击韧性降低的现象标为回火脆性。回火后快冷(通常用油冷)，抑制杂质元素在晶界偏聚，可防止其发生。钢中加入适当Mo或W[ω(Mo)＝0.5％，ω(W)＝1％]，因强烈阻碍和延迟杂质元素等往晶界的扩散偏聚，也可基本上消除这类脆性。

39、为什么说得到马氏体随后回火处理是钢的最经济而又最有效的强韧化方法？

答：淬火形成马氏体时，马氏体中的位错密度增高，而屈服强度是与位错密度成正比的。马氏体形成时，被分割成许多较小的取向不同的区域（马氏体束），产生相当于晶粒细化的作用，马氏体中的合金元素也有固溶强化作用，马氏体是过饱和固溶体，回火分析出碳化物，使间隙固溶强化效应大大减小，但使韧性大大改善，同时析出的碳化物粒子能造成强烈的第二相强化。所以，获得马氏体并对其回火是钢的最经济和最有效的综合强化方法。

40、为什么碳质量分数为0.4%，铬质量分数为12%的铬钢属于过共析钢，而碳质量分数为1.0%、铬质量分数为12%的钢属于莱氏体钢？

答：因加入12%铬，使共析点S和E点碳质量分数降低，即S点和E点左移，使合金钢的平衡组织发生变化（不能完全用Fe-Fe3C来分析），碳质量分数为0.4%、铬质量分数为12%的铬钢出现了二次碳化物，因而属于过共析钢；而碳质量分数为1.0%、铬质量分数为12%的钢已具有莱氏体钢。

43、用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：

锻造一热处理一机加丁一热处理一磨加工。

①写出其中热处理工序的名称及作用。②制定最终热处理(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。

答：①锻造一正火一球化退火一机加工一淬火、低温回火一磨加工。

正火：得到S+二次渗碳体、细化组织，消除网状二次渗碳体，为球化退火做准备。

球化退火：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，得到球状珠光体。改善机加工性能，同时为淬火做组织准备。

淬火：得到马氏体十粒状渗碳体十残余奥氏体。提高硬度，提高车刀的耐磨性。

低温回火：得到回火马氏体十粒状渗碳体十残余奥氏体，降低淬火应力，提高工件韧性，同时保证淬火后的高硬度和高耐磨性。

②淬火：加热温度760℃，保温后水冷

低温回火：加热温度150—250℃，保温后(＜2h)炉冷或空冷。

成品组织：回火马氏体十碳化物十残余奥氏体；硬度：58—64HRC

第三章

1、说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的钢类、碳的质量分数，各举出一个应用实例。

2、为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素?

答：我国的低合金结构钢基本上不用贵重的Ni、Cr等元素，而以资源丰富的Mn为主要元素。锰除了产生较强的固溶强化效果外，因它大大降低奥氏体分解温度，细化了铁素体晶粒，并使珠光体片变细，消除了晶界上的粗大片状碳化物，提高了钢的强度和韧性，所以低合金高强钢用锰作为主要的合金元素。

3、试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

答：渗碳钢的合金化特点是加入提高淬透性的合金元素如Cr、Ni、Mn等，以提高热处理后心部的强度和韧性；加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素如Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物。并增加渗碳层的硬度，提高耐磨性。热处理特点是渗碳后直接淬火，再低温回火，得到的表面渗碳层组织由合金渗碳体与回火马氏体及少量残余奥氏体组成，心部多数情况为屈氏体、回火马氏体和少量铁素体。调质钢的合金化特点是加入提高淬透性的合金元素如Cr、Mn、Ni、Si、B等，并可提高钢的强度，加入防止第二类回火脆性的元素如Mo、W；热处理特点是淬火(油淬)后高温回火，得到的组织是回火索氏体。

4、有两种高强螺栓，一种直径为10mm，另一种直径30mm，都要求有较高的中和机械性能：σb≥800MPa，αk≥600KJ/m2。试问应选择什么材料及热处理工艺？

答：为满足机械性能要求，应考虑材料的淬透性能。对于直径为30mm的螺栓，选择40Cr，该钢有较好的渗透性。热处理工艺为850℃油淬，520℃回火；对于直径位为10mm的螺栓，选择45钢代替40Cr，可节约Cr且达到基本要求，热处理工艺为840℃水淬，600℃回火。

5、为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素?为什么要进行中温回火?

答：硅元素的主要作用在于提高合金的淬透性，同时提高屈强比。进行中温回火的目的在于获得回火屈氏体组织，具有很高的屈服强度，弹性极限高，并有一定的塑性和韧性。

6、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？

答：铬能提高淬透性，形成合金渗碳体（Fe, Cr）3C呈细密、均匀分布，提高钢的耐磨性，特别是疲劳强度，因此轴承钢以铬作为基本合金元素。轴承钢中非金属夹杂物和碳化物的不均匀性对钢的性能，尤其是对接触疲劳强度影响很大，因为夹杂物往往是接触疲劳破坏的发源点，因此，轴承钢对非金属夹杂物限制特别严格。

7、简述高速钢的成分、热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。

答：高速钢的成分特点是：（1）高碳，其碳质量分数在0.70%以上，最高可达1.50%左右，它一方面能保证与W、Cr、V等形成足够数量的碳化物；另一方面还要有一定数量的碳溶于奥氏体中，以保证马氏体的高硬度。（2）加入W、Cr、V、Mo等合金元素。加入Cr提高淬透性，几乎所有高速钢的铬质量分数均为4%。铬的碳化物Cr23C6在淬火加热时差不多全部溶于奥氏体中，增加过冷奥氏体的稳定性，大大提高钢的淬透性。铬还能提高钢的抗氧化、脱碳的能力。加入W、Mo保证高的热硬性，在退火状态下，W、Mo以型碳化物形式存在。这类碳化物在淬火加热时较难溶解，加热时，一部分碳化物溶于奥氏体，淬火后W、Mo存在于马氏体中，在随后的560℃回火时，形成W2C或Mo2C弥散分布，造成二次硬化。这种碳化物在500～600℃温度范围内非常稳定，不易聚集长大，从而使钢具有良好的热硬性；未溶得碳化物能起到阻止奥氏体晶粒长大及提高耐磨性的作用。V能形成VC（或V4C3），非常稳定，极难熔解，硬度极高（大大超过的硬度）且颗粒细小，分布均匀，能大大提高钢的硬度和耐磨性。同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。热处理特点是1220～1280℃淬火+550～570℃三次回火，得到的组织为回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体。性能特点是具有高硬度、高耐磨性、一定的塑性和韧性。其在高速切割中刃部温度达600℃时，其硬度无明显下降。

8、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？

答：若按照Ac1+（30～50）℃的常规方法来确定W18Cr4V钢淬火加热温度，淬火加热温度为850～870℃，不能达到高速切削刀具要求的性能。因为高速钢中含有大量的W、Mo、Cr、V的难溶碳化物，它们只有在1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中，以保证钢淬火、回火后获得高的热硬性，因此其淬火加热温度非常高，一般为1220～1280℃。

9、不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？

答：不锈钢固溶处理的目的是获得单相奥氏体组织，提高耐蚀性。稳定化处理的目的是使溶于奥氏体中的碳与钛以碳化钛的形式充分析出，而碳不再同铬形成碳化物，从而有效地消除了晶界贫铬的可能，避免了晶间腐蚀的产生。

10、试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用。

答：20CrMnTi钢种Ti的作用是阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度和提高耐磨性。1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用是优先与碳形成稳定化合物，避免晶界贫铬，防止晶间腐蚀，提高耐蚀性。

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

答：在40Cr中：提高淬透性，形成合金铁素体，提高钢的强度。

在GCr15中：提高淬透性，形成合金渗碳体（Fe, Cr）3C呈细密、均匀分布，提高钢的耐磨性，特别是疲劳强度。

在CrWMn中：提高淬透性。

在1Cr13中：提高钢基体的电极电位，使钢的耐蚀性提高。

在1Cr18Ni9Ti中：提高基体的电极电位，在氧化性介质中极易钝化，形成致密和稳定的氧化膜，提高耐蚀性、抗氧化性，并有利于热强性，提高淬透性。

在4Cr9Si2中：提高抗氧化性，并有利于热强性，提高淬透性。

12、试就下列四个钢号：20CrMnTi、65、T8、40Cr讨论下列问题。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；各种钢的用途、热处理工艺、最终的组织。答：(1) 加热温度相同的情况下，淬透性20CrMnTi>40Cr>T8>65，淬硬性T8>65>40Cr>20CrMnTi。决定淬透性的因素是碳质量分数和合金元素，Cr、Mn等能显著提高淬透性，合金钢的淬透性一般要好于碳钢。决定淬硬性的因素主要是马氏体的碳质量分数。

14、要使球墨铸铁的基本组织为铁素体、珠光体或下贝氏体，工艺上应如何控制?

答：要得到铁素体基体的球墨铸铁，应进行退火处理；要得到珠光体基体的球墨铸铁，应进行正火处理；要得到下贝氏体基体的球墨铸铁，则进行等温淬火。

15、有一灰口铸铁铸件，经检查发现石墨化不完全，尚有渗碳体存在。试分析其原因．并提出使这一铸件完全化的方法。

答：原因可能是铸铁结晶时冷却速度太快，碳原子不能充分扩散以石墨的形式析出，析出了渗碳体。要使该铸件完全石墨化，应进行高温退火，使渗碳体分解成石墨。如为共析渗碳体，可加热到550℃以上并长时间保温，将共析渗碳体分解为石墨和铁素体。

16、试述石墨形态对铸铁性能的影响。

答：石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。普通灰铸铁和孕育铸铁的石墨呈片状，对基体的严重割裂作用使其抗拉强度和塑性都很低。球墨铸铁的石墨呈球状，对基体的割裂作用显著降低，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，其综合机械性能接近于钢。蠕墨铸铁的石墨形态为蠕虫状，虽与灰铸铁的片状石墨类似，但石墨片的长厚比较小，端部较钝，对基体的割裂作用减小，它的强度接近于球墨铸铁，且有一定的韧性，较高的耐磨性。可锻铸铁的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小，具有较高的强度、一定的延伸率。

17、试比较各类铸铁之间性能的优劣顺序，与钢相比较铸铁性能有什么优缺点？

答：铸铁性能优劣排序为：球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、灰铸铁。与钢相比，铸铁具有以下性能特点：(1) 由于石墨的存在，造成脆性切削，铸铁的切削加工性能优异；(2) 钢铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减小了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力；(3) 石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有良好的耐磨性能；(4) 石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的抗震性能；(5) 大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。其主要缺点是韧性、塑性较低。

18、为什么一般机器的支架、机床的床身常用灰口铸铁制造?

答：铸铁的生产设备和工艺简单。价格便宜，并具有许多优良的使用性能和工艺性能，其中灰口铸铁是应用最广泛的，尽管其抗拉强度和塑性都较低，但其良好的减振性能，能够满足一般机器的支架、机床的床身等使用场合。

19、铝硅合金为什么要进行变质处理？

答：一般情况下，铝硅合金的共晶体由粗针状硅晶体和α固溶体组成，强度和塑性都较差；经变质处理后的组织是细小均匀的共晶体加初生α固溶体，合金的强度和塑性显著提高，因此，铝硅合金要进行变质处理。

20、指出下列铜合金的类别、用途：H80、H62、HPb63-3、HNi65-5、QSn6.5-0.1、QBe2。

第8章

1、机械零件正确选材的基本原则是什么?

答：机械零件选材的最基本原则有：

①使用性能原则：优异的使用性能，材料的使用性能应满足使用要求。

②工艺性能原则：保证零件便于加工制造，材料的工艺性能应满足生产工艺的要求。

③经济性原则：便宜的价格，采用便宜的材料，把总成本降至最低，取得最大的经济材效益。

第九章

1、机床变速齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，它的工艺路线为：下料－锻造－正火－粗加工－调质－精加工－轮齿高频淬火及低温回火－精磨，试分析正火处理、调质处理和高频淬火及低温回火的目的。

答：在采用中碳钢或中碳合金钢制造齿轮的工艺路线中，料坯在锻造后，首先经过正火处理，工件加热至Ac3以上30～50℃，这样可使正火后的组织为F+S。细化和均匀组织，改善切削性能。调质处理得到回火S，其综合机械性能（包括强度、塑性和韧性）好，这是由于回火S中的渗碳体为粒状，对阻止裂纹的扩展有利。精加工后轮齿还要经过高频淬火及低温回火处理，这是由于高频淬火后，表面组织为隐晶马氏体，提高了表面硬度，提高了耐磨性。心部仍为回火S组织，保持较高的综合机械性能。低温回火可以消除淬火引起的内应力，防止工件变形与开裂，以及保证工件的尺寸精度，同时保持所需的机械性能。

3、用20CrMnTi钢制造汽车齿轮，加工工艺路线为：下料－锻造－正火－切削加工－渗碳、淬火及低温回火－喷丸－磨削加工，分析渗碳、淬火及低温回火处理及喷丸处理的目的。答：汽车齿轮通常受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、心部强度及冲击韧度等性能指标均较高。为此，在切削加工后，工件还需要经过渗碳、淬火及低温回火处理。渗碳表面处理的目的是增加表面层的碳质量分数并获得一定的浓度梯度，通常表面的碳质量分数可以达到约1.0％，随后的淬火+低温回火，使得表面组织为高碳回火马氏体+碳化物+残余奥氏体，强度特别是疲劳强度、耐磨性和冲击韧度均能达到相当高的程度，而心部组织为低碳回火马氏体，具有良好的韧性和塑性。喷丸处理使表面微层加工硬化，同时使表面压应力增大，疲劳强度进一步提高。

4、高精度磨床主轴，要求变形小，表面硬度高（>900HV），心部强度高，并有一定韧性。问应选用什么材料？采用什么工艺路线？

答：由于高精度磨床主轴，要求变形小，表面硬度高（>900HV），且心部强度高，并有一定韧性，因此应选用中碳合金钢，采用38CrMoAl钢制造。考虑到对表面硬度的要求，可采用氮化处理。采用的工艺路线为：毛坯－预先热处理（正火）－粗加工－调质－精加工－氮化处理－精磨。

金属材料学基础试题及答案

金属材料的基本知识综合测试 一、判断题（正确的填√，错误的填×） 1、导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器等零件。（） 2、一般，金属材料导热性比非金属材料差。（） 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。（） 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。（） 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。（） 6、δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。（） 7、维氏硬度测试手续较繁，不宜用于成批生产的常规检验。（） 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。（） 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同，两种硬度没有换算关系。（） 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈大。（） 12、材料硬度越高，耐磨性越好，抵抗局部变形的能力也越强。（） 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 14、20钢比T12钢的含碳量高。（） 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性，焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。（） 16、金属材料愈硬愈好切削加工。（） 17、含碳量大于0.60%的钢为高碳钢，合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。（） 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。（） 19、一般来说低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢最差。（） 20、布氏硬度的代号为HV，而洛氏硬度的代号为HR。（） 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 22、某工人加工时，测量金属工件合格，交检验员后发现尺寸变动，其原因可能是金属材料有弹性变形。（） 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是（）。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是（）。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是（）。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是（）。 A、铸铁 B、灰口铸铁 C、铸造铝合金 D、铸造铝合金 5、锻压性最好的是（）。

金属材料与热处理教案

绪论 引入: 材料金属材料 机械行业本课程得重要性 主要内容：金属材料得基本知识(晶格结构及变性） 金属得性能(力学及工艺性能） 金属学基础知识（铁碳相图、组织） 热处理(退火、正火、淬火、回火) 学习方法：三个主线 重要概念 ①掌握 基本理论 ②成分 组织性能用途热处理 ③理论联系实际 引入：内部结构决定金属性能 内部结构？ 第一章:金属得结构与结晶 §1-１金属得晶体结构 ★学习目得:了解金属得晶体结构 ★重点：有关金属结构得基本概念:晶面、晶向、晶体、晶格、单晶

体、晶体,金属晶格得三种常见类型. ★难点：金属得晶体缺陷及其对金属性能得影响. 一、晶体与非晶体 1、晶体:原子在空间呈规则排列得固体物质称为“晶体"。（晶体内得原子之所以在空间就是规则排列，主要就是由于各原子之间得相互吸引力与排斥力相平衡得结晶。） 规则几何形状 性能特点: 熔点一定 各向异性 2、非晶体：非晶体得原子则就是无规则、无次序得堆积在一起得(如普通玻璃、松香、树脂等）。 二、金属晶格得类型 1、晶格与晶胞 晶格：把点阵中得结点假象用一序列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格. 晶胞:构成晶格得最基本单元 2、晶面与晶向 晶面：点阵中得结点所构成得平面。 晶向：点阵中得结点所组成得直线 由于晶体中原子排列得规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。(阵点(结点）:把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间得几何点,称为阵点或结点。点阵：阵点(或结点）在空间得排列方式称

晶体。) 晶胞晶面晶向 3、金属晶格得类型就是指金属中原子排列得规律。 7个晶系 1４种类型 最常见:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格 (1)、体心立方晶格:(体心立方晶格得晶胞就是由八个原子构成得立方体,并且在立方体得体中心还有一个原子）。 属于这种晶格得金属有：铬Cr、钒Ｖ、钨Ｗ、钼Ｍｏ、及α—铁α-Fe 所含原子数 1/8×8+1=2（个) (2）、面心立方晶格：面心立方晶格得晶胞也就是由八个原子构成得立方体,但在立方体得每个面上还各有一个原子。 属于这种晶格得金属有：Al、Cu、Ｎi、Pb(γ-Fｅ）等 所含原子数1／８×8+6×1/２=4（个） （3）、密排六方晶格：由1２个原子构成得简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。 属于这种晶格得金属有铍（Be）、Ｍg、Zｎ、镉(Ｃd)等。 所含原子数 1/6×6×2+1／2×2+3=6(个） 三、单晶体与多晶体 金属就是由很多大小、外形与晶格排列方向均不相同得小晶体组成得,

金属材料作业习题和答案

1．根据 Fe-Fe C 相图，说明产生下列现象的原因： 3 1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高； 答：钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高。 2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高； 答：因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。 3）在 1100℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造； 答：在 1100℃时，含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。 4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、75 等钢制成）； 答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。 这样在吊重物时不会断裂。 5）钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝； 答：T8 ， T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。 6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。 答：因为钢的含碳量范围在0.02%~2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。 2.钢中常存杂质有哪些？对钢的性能有何影响？ 答：钢中常存杂质有Si、Mn、S、P等。 Mn：大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化：另一部分Mn溶于Fe3C中，形成合金渗碳体，这都使钢的强度提高，Mn与S化合成MnS，能减轻S的有害作用。当Mn含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响并不明显。 Si：Si与Mn一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。当Si含量不多，在碳钢中仅作为少量夹杂存在时，它对钢的性能影响并不显著。 S：硫不溶于铁，而以FeS形成存在，FeS会与Fe形成共晶，并分布于奥氏体的晶界上，当钢材在1000℃~1200℃压力加工时，由于FeS-Fe共晶（熔点只有989℃）已经熔化，并使晶粒脱开，钢材将变得极脆。 P：磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所升高，使钢变脆。 3．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。 答：手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q215、Q235。 车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、35、40、45、50。 4.指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途： Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、20、T8、T10A、T12A 答：Q235-AF：普通碳素结构钢，屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。 Q235-C:屈服强度为235MPa的C级普通碳素结构钢， Q195-B: 屈服强度为195MPa的B级普通碳素结构钢， Q255-D: 屈服强度为255MPa的D级普通碳素结构钢， Q195、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。

金属材料与热处理课后习题答案

第1章金属的结构与结晶 一、填空： 1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。一般固态金属都属于。 2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。 3、常见的金属晶格类型有、和三种。铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。 4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和 等。晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。 5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。 6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。 7、与之差称为过冷度。过冷度的大小与有关， 越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。 8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。 9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。 10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为

同素异构转变。 二、判断： 1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。（） 2、非晶体具有各向同性的特点。（） 3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。（） 4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。（） 5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。（） 6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。（） 7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。（） 8、单晶体具有各向异性的特点。（） 9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。（） 10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（） 11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。（） 三、选择 1、α—Fe是具有（）晶格的铁。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为 （）晶格。A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。

金属材料学第二版戴起勋第二章课后题答案

第二章工程结构钢 1.叙述构件用钢一般的服役条件、加工特点和性能要求。 答：服役条件：①工程结构件长期受静载；②互相无相对运动受大气（海水）的侵蚀；③有些构件受疲劳冲击；④一般在-50~100℃范围内使用； 加工特点：焊接是构成金属结构的常用方法；一般都要经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺。 性能要求：①足够的强度与韧度（特别是低温韧度）；②良好的焊接性和成型工艺性； ③良好的耐腐蚀性； 2.低碳钢中淬火时效和应变时效的机理是什么对构件有何危害 答：构件用钢加热到Ac1以上淬火或塑性变形后，在放置过程中，强度、硬度上升，塑性、韧性下降，韧脆转变温度上升，这种现象分别称为淬火时效和应变时效。 产生的原因：C、N等间隙原子偏聚或内吸附于位错等晶体缺陷处。提高硬度、降低塑性和韧度。 危害：在生产中的弯角、卷边、冲孔、剪裁等过程中产生局部塑形变形的工艺操作，由于应变时效会使局部地区的断裂抗力降低，增加构件脆断的危险性。应变时效还给冷变形工艺造成困难，往往因为裁剪边出现裂缝而报废。 3.为什么普低钢中基本上都含有不大于%w(Mn) 答：加入Mn有固溶强化作用，每1%Mn能够使屈服强度增加33MPa。但是由于Mn能降低A3温度，使奥氏体在更低的温度下转变为铁素体而有轻微细化铁素体晶粒的作用。Mn的含量过多时，可大为降低塑韧性，所以Mn控制在<%。 4.为什么贝氏体型普低钢多采用%w(Mo)和微量B作为基本合金化元素 答：钢中的主要合金元素是保证在较宽的冷却速度范围内获得以贝氏体为主的组织。当Mo 大于%时，能显着推迟珠光体的转变，而微量的B在奥氏体晶界上有偏析作用，可有效推迟铁素体的转变，并且对贝氏体转变推迟较少。因此Mo、B是贝氏体钢中必不可少的元素。 5.什么是微合金化钢微合金化元素的主要作用是什么 答：微合金化钢是指化学成分规范上明确列入需加入一种或几种碳氮化物形成元素的钢中。作用：Nb、V、Ti单元或复合是常用的，其作用主要有细化晶粒组织和析出强化。微合金元素通过阻止加热时奥氏体晶粒长大和抑制奥氏体形变再结晶这两方面作用可使轧制后铁素体晶粒细化，从而具有较好的强韧度配合。 6.在汽车工业上广泛应用的双相钢，其成分、组织和性能特点是什么为什么能在汽车工业上得到大量应用，发展很快 答：主要成分：~%C，~%Si，~%Mn，~%Cr，~%Mo，少量V 、Nb、Ti。（质量分数） 组织：F+M组织，F基体上分布不连续岛状混合型M（<20%）。 F中非常干净，C、N等间隙原子很少；C和Me大部分在M中. 性能特点：低σs，且是连续屈服，无屈服平台和上、下屈服；均匀塑变能力强，总延伸率较大，冷加工性能好；加工硬化率n值大，成型后σs可达500~700MPa。 因为双相钢具有足够的冲压成型性，而且具备良好的塑性、韧度，一定的马氏体还可以保证提高钢的强度。 7.在低合金高强度工程结构钢中大多采用微合金元素（Nb、V、Ti等），它们的主要作用是什么 答：Nb、V、Ti单元或复合是常用的，其作用主要有细化晶粒组织和析出强化。微合金元素通过阻止加热时奥氏体晶粒长大和抑制奥氏体形变再结晶这两方面作用可使轧制后铁素体晶粒细化，从而具有较好的强韧度配合。 8.什么是热机械控制处理工艺为什么这种工艺比相同的成分普通热轧钢有更高的力学综合

金属和金属材料测试题及答案(word)

金属和金属材料测试题及答案（word） 一、金属和金属材料选择题 1．垃圾分类从我做起。金属饮料罐属于（） A．可回收物 B．有害垃圾C．厨余垃圾D．其他垃圾 【答案】A 【解析】 【详解】 A、可回收物是指各种废弃金属、金属制品、塑料等可回收的垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项正确。 B、有害垃圾是指造成环境污染或危害人体健康的物质，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 C、厨余垃圾用于回收各种厨房垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 D、其它垃圾是指可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾之外的其它垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 故选：A。 【点睛】 本题难度不大，了解垃圾物质的分类、各个标志所代表的含义是正确解答本题的关键。 2．有X、Y、Z三种金属，X在常温下就能与氧气反应，Y、Z在常温下几乎不与氧气反应；如果把Y与Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化，根据以上事实，判断X、Y、Z三种金属的活动性由弱到强的顺序正确的是 A．X Y Z B．X Z Y C．Z Y X D．Y Z X 【答案】B 【解析】 有X、Y、Z三种金属，X在常温下就能与氧气反应，Y、Z在常温下几乎不与氧气反应，说明X的金属活动性最强。把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化，说明Z的金属活动性比银强，Y的金属活动性比银弱，即Z>Ag>Y；则X、Y、Z三种金属的活动性由强至弱的顺序为X>Z>Y。故选B。 点睛：在金属活动性顺序中，位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，据此判断能否发生反应，进而可确定三种金属活动性由强到弱的顺序。 3．下列图像分别与选项中的操作相对应，其中合理的是（）

《金属材料学》考试真题及答案

一、选择题 1、细化晶粒对钢性能的贡献是强化同时韧化；提高钢淬透性的主要作用是使零件整个断面性能 趋于一致，能采用比较缓和的方式冷却。 2、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为 1.5% 。滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指碳化物液析、带状碳化物、网状碳化物。 3、选择零件材料的一般原则是使用性能要求、工艺性要求和经济性要求等。 4、凡是扩大丫区的元素均使Fe-C相图中S、E点向左下方移动，例Ni、Mn等元素；凡封闭Y区的元素使S、E点向左上方移动，例Cr、Si、Mo等元素。S点左移意味着共析碳含量减少，E点左移 意味着出现莱氏体的碳含量减少。 5、铝合金可分铸造铝合金和变形铝，变形铝又可分硬铝、超硬铝、锻铝和 防锈铝。 6、H62是表示压力加工黄铜的一个牌号，主要成份及名义含量是Cu62% Zn38% 。 7、在非调质钢中常用微合金化元素有Ti、V Nb N等，这些元素的主要作用是____________ 细化组织和相间沉淀析出强化。 8、球铁的力学性能高于灰铁是因为球铁中石墨的断面切割效应、石墨应力集中效应要比灰铁小 得多。 9、铝合金热处理包括固溶处理和时效硬化两过程,和钢的热处理最大区别是铝合金没有同 素异构相变。 1、钢的合金化基本原则是多元适量、复合加入。在钢中细化晶粒作用较大的合金元素有Ti、V Nb 等，细化晶粒对钢性能的作用是既强化又韧化。 2、在钢中，常见碳化物形成元素有Ti、Nb V Mo W Cr、（按强弱顺序排列，列举5个以上）。钢中二元碳化物分为两类：r c/r M < 0.59为简单点阵结构，有MC和M2C 型；r°/r M > 0.59为复杂点阵结构，有M23C6 、 M7C和M3C型。 3、选择零件材料的一般原则是使用性能要求、工艺性要求和经济性要求等。汽车变速箱齿轮常用20CrMnTi 钢制造，经渗碳和淬回火热处理。 4、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大，产生晶界腐蚀的主要原因是晶界析出Cr 23C6，导致晶界区贫Cr ，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要措施有降低碳量、加入Ti、V Nb强 碳化物元素。 5、影响铸铁石墨化的主要因素有碳当量、冷却速度。球墨铸铁在浇注时 要经过孕育处理和球化处理。 6、铁基固溶体的形成有一定规律，影响组元在置换固溶体中溶解情况的因素有：溶剂与溶质原子的点 阵结构、原子尺寸因素、电子结构。 7、对耐热钢最基本的性能要求是良好的高温强度和塑性、良好的化学稳定性。常用的抗氧化合金 元素是Cr 、Al 、Si 。 1、钢中二元碳化物分为二类：r c/ r M< 0.59，为简单点阵结构，有MC和 ______________ 型；r c/ 5> 0.59，为复杂点阵结构,有MC M7C3和M23C6 型。两者相比，前者的性能特点是硬度高、熔点高和 稳定性好。 2、凡能扩大丫区的元素使铁碳相图中S、E点向左下方移动，例Mn Ni_等元素（列岀2个）；使丫区缩小的元素使S、E点向左上方移动, 例Cr 、Mo W 等元素（列出3个）。 3、提高钢淬透性的作用是获得均匀的组织，满足力学性能要求_________ 、 能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向_______ 。 4、高锰耐磨钢（如ZGMn13经水韧处理后得到奥氏体组织。在高应力磨损条件下，硬度提高而耐 磨，其原因是加工硬化___________ 及________ 。

初中化学金属和金属材料单元测试题及标准答案

初中化学金属和金属材料单元测试题及答案

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人教版初中化学 第八单元金属和金属材料单元测试题(一) 可能用到的相对原子质量：H：1 O：16 C: 12 S：32 Cu: 64 Fe: 56 Ca: 40 Mg：24 Zn：65 Al：27 第Ⅰ卷（选择题共45分） 一.选择题：（每小题3分，15小题，共45分） 1. 下列说法不正确的是：( ) A．回收一个铝饮料罐比制造一个新饮料罐要贵 B．回收铝饮料罐可以节约金属资源 C．回收铝饮料罐可以节约能源 D．回收铝饮料罐可以减少对环境的污染 2. 下列物质中，铁元素化合价最低的是 ( ) A．Fe B．Fe 2O 3 C．FeO D．FeS 3. 铁钉放入稀盐酸中，一段时间后可能观察到 ( ) A．溶液由蓝色变成浅绿色 B．铁钉表面有气泡逸出 C．溶液由无色变成蓝色 D．溶液的质量增大 4. 下列物品或装饰品，不易受酸雨腐蚀的是：( ) A. 大理石华表 B. 铝合金窗框 C. 铁栏杆 D. 塑料制品 5. 芜湖铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩，至今已有三百多年的历史。 下列关于铁画生锈与防护的描述中不正确的是：( ) A．悬挂在干燥的环境中 B. 经常清扫表面的灰尘可以防 止生锈 C. 表面涂漆防止生锈 D. 生锈时主要生成四氧化三 铁 6. 如图所示是X 、Y、Z三种金属在容器中的反应现象，下列说法正确的是 ( ) A.X 、Y、Z三种金属均发生了置换反应 B.三种金属的活动性顺序是X＞Y＞Z C.若Z能从金属Y的盐溶液里置换出Y， 则三种金属的活动性顺序是X＞Z＞Y D.若X为金属镁，则Z可能是铁 7. (2008年南通市)若金属锰(Mn)在金属活动性顺序中位于铝和锌之间，则下列 反应不正确的是 A.Mn + H 2SO 4 = MnSO 4 + H 2 ↑ B.Mg + MnSO 4 = MgSO 4 + Mn C.Fe + MnSO 4 = FeSO 4 + Mn D.Mn + CuSO 4 = MnSO 4 + Cu 8. 国家建设部、化工部等有关部门规定，新建小区户外给水管必须使用塑料管，新建建筑不得再使用传统铸铁排水管。国家推广使用塑料建材的主要目的是( ) A．保护金属资源 B．金属易腐蚀，而塑料使用时间长C．塑料密度小，减少房屋的自身重量 D．降低成本

《金属材料与热处理》课程教学大纲

《金属材料与热处理》课程教学大纲 一、课程性质、目的和任务 属材料与热处理是一门技术基础课。其要紧内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。 二、教学差不多要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的差不多知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列差不多要求： (1)了解金属学的差不多知识。 (2)掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 (3)了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 (4)了解热处理的一般原理及其工艺。 (5)了解热处理工艺在实际生产中的应用。 三、教学内容及要求 绪论 教学要求： 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的差不多内容。 教学内容： 1、学习金属材料与热处理的目的 2、金属材料与热处理的差不多内容 3、金属材料与热处理的进展史

4、金属材料在工农业生产中的应用 教学建议： 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的进展前景。 第一章金属的性能 教学要求： 1、掌握金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳等概念及各力学性能的衡量指标。 2、了解金属的工艺性能。 教学内容： §1—1 金属的力学性能 一、强度 二、塑性 三、硬度 四、冲击韧性 五、疲劳强度 §1-2金属的工艺性能 一、铸造性能 二、锻造性能 三、焊接性能 四、切削加工性能

第二章金属的结构与结晶 教学要求： 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学内容： §2-1 金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 §2—2纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的阻碍 ＊四、金属晶体结构的缺陷 §2—3 金属的同素异构转变 教学建议： 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。 ＊第三章金属的塑性变形与再结晶 教学要求： 1、了解金属塑性变形的差不多原理。

金属材料学复习思考题及答案

第一章钢的合金化原理 1．名词解释 1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。(常用M来表示) 2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B， 0.001%；V，0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 3）奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 4）铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V， Nb, Ti 等。5）原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr： ε-Fe x C→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C6 6）离位析出:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使硬度和强度提高（二次硬化效应）。如 V，Nb, Ti等都属于此类型。 2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？ 答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al； 奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu； 能在α-Fe中形成无限固溶体：V、Cr； 能在γ-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni 3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？（1）扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素 分为两类：a.开启γ相区：Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶. b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。 （2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素 分为两类:a.封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb。 b.缩小γ相区：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等 （3）生产中的意义：(请补充)。 4．简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。 答：1）改变了奥氏体区的位置：（请补充） 2）改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降；如：（请补充）

最新金属和金属材料中考经典题型带答案经典

最新金属和金属材料中考经典题型带答案经典 一、金属和金属材料选择题 1．由两种金属组成的混合物共40g ，与足量稀盐酸充分反应后，共放出2g 氢气。则原混合物的组成不可能是（ ） A ．Zn 和Fe B ．Fe 和Mg C ．Zn 和Mg D ．Al 和Cu 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 根据与硫酸反应时铁、锌、镁、铝分别呈+2、+2、+2、+3价，与足量稀盐酸反应后生成了2g 氢气，所需要消耗金属的质量分别为：需要金属铁的质量=22g 56g 56÷ =；需要金属锌的质量=22g 65g 65÷ =；需要金属镁的质量=22g 24g 24÷=；需要金属铝的质量=32g 18g 27 ÷=；铜不与稀硫酸反应。根据金属混合物与酸反应产生气体质量为两种金属反应产生氢气质量和，由实际实验中两种金属混合物40g 与足量稀盐酸反应后生成了2 g 氢气，可判断混合物中两种金属可能为金属铁、锌两种金属其中之一与金属镁、铝两种金属其中之一所组成的混合物，如Zn 和Mg 、Fe 和Mg 、Al 和Cu 等的组合，而Zn 和Fe 、所组成的混合物不能满足条件，原混合物的组成不可能是这两个组合。 故选A 【点睛】 利用一定质量金属完全反应放出=?金属化合价氢气质量金属质量金属的相对原子质量 ，计算生成2g 氢气消耗选项所涉及金属铁、锌、镁、铝的质量；然后根据题设的条件：两种金属混合物40g ，与足量稀盐酸反应后生成了l2g 氢气，推断出两种金属混合物的可能组成。 2．为防止家中菜刀生锈，小风设计了如下方案： ①每天用汽油擦拭一遍 ②用完后保存在盐水中 ③擦干后用植物油涂抹 ④用干布把它擦干，悬挂 ⑤用食醋涂抹 ⑥用酱油涂抹。请选出你认为合理的方案（） A ．①②③④⑥⑦ B ．②③④ C ．③④ D ．⑤⑥⑦ 【答案】C 【解析】 【详解】 ①菜刀擦汽油，会导致菜刀无法使用，故①错误；

《金属材料与热处理》课程标准

《金属材料与热处理》课程标准 一、课程性质、定位与设计思路 （一）课程性质 本课程是机械制造及自动化专业高职学生的一门必修专业基础课，讲授金属材料与热处理相关理论知识的专业课。主要内容包括：金属材料的分类，金属材料的结构，金属材料的性能测试，铁碳合金组织，金属材料的常规热处理，金属材料的表面热处理，金属材料的工程选用等。使学生初步认识材料的性能、了解晶体结构、掌握铁碳合金相图、掌握常用材料的牌号及其用途，并能够合理选择热处理方法。 （二）课程定位 通过本课程的学习，学生具有处理简单的金属材料与热处理力学性能测试和硬度性能测试的能力，具有分析金属的晶体结构、二元合金相图和铁碳合金相图的基本能力，具有初步的钢热处理知识，并应用钢热处理知识完成钢的热处理能力，具有鉴别金属材料与的能力，具有选择热处理方式的能力，具有选择机械工程常用材料的能力。同时通过对典型机械材料的分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。 （三）课程设计思路

本课程是根据高职教育机械设计及制造专业人才培养目标，通过素质教育、金属材料与热处理知识提升、技能操作以及策略的制定与应用，充分体现素质、知识、能力“三位一体”的要求。本课程应用项目任务驱动和项目问题引入来激发学生的学习动机和兴趣，遵循以“校企合作，工学结合”的教学理念设计课程。 1.主要结构 课程教学内容根据高职学生对金属材料理论知识和应用能力的要求，精简学科理论知识，突出理论与实际的“前因后果”关系，按照“感性认识→理性认识→综合利用”对教学内容进行序化，使学生由浅入深，从具备金属材料的基本概念和初步鉴别能力，到掌握金属材料的本质和具备显微鉴别能力，再到具备金属材料及热处理的工程应用能力。 2.课程设计理念 （1）贴近生产岗位。本标准以企业需求为基本依据，加强实践性教学，以满足企业岗位对高技能人才的需求作为课程教学的出发点，使本书内容与相关岗位对从业人员的要求 相衔接。 （2）借鉴国内外先进职业教育教学模式，突出项目教学。 （3）工学结合。培养理论联系实际，学以致用，在“做中学”的优良学风。突出实践，立足于实际运用。 （4）充分应用多媒体教学的优势，很多的知识以图、表、视频、动画等方式进行展现。 （5）实施项目教学，项目制作课题的考评标准具体明确，直观实用，可操作性强。 （6）突出高职教育特点，重视实践教学环节，培养学生的创新能力和实践能力。 （四）本课程对应的职业岗位标准 本课程的学习内容，与机械加工类的职业岗位的要求是相符的，如：中高级

金属材料学第二版戴起勋课后题答案

第一章1.为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？ 答：S、P会导致钢的热脆和冷脆，并且容易在晶界偏聚，导致合金钢的第二类高温回火脆性，高温蠕变时的晶界脆断。 S能形成FeS，其熔点为989℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆； P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。 2.钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？ 答：简单点阵结构和复杂点阵结构 简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好； 复杂点阵结构的特点：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。 3.简述合金钢中碳化物形成规律。 答：①当r C/r M>0.59时，形成复杂点阵结构；当r C/r M<0.59时，形成简单点阵结构； ②相似者相溶：完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似；有限溶解：一般K 都能溶解其它元素，形成复合碳化物。 ③N M/N C比值决定了碳化物类型④碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难；⑤强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物。 4.合金元素对Fe-C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？ 答：A形成元素均使S、E点向_____移动，F形成元素使S、E点向_____移动。S点左移意味着_____减小，E点左移意味着出现_______降低。

（左下方；左上方）（共析碳量；莱氏体的C量） 5.试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况。答：退火态：非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中，而碳化物形成元素视C 和本身量多少而定。优先形成碳化物，余量溶入基体。 淬火态：合金元素的分布与淬火工艺有关。溶入A体的因素淬火后存在于M、B 中或残余A中，未溶者仍在K中。 回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布；>400℃，Me开始重新分布。非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度取决于回火温度和时间。 6.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么好处？ 答：Ti、Nb、V等强碳化物形成元素（好处）：能够细化晶粒，从而使钢具有良好的强韧度配合，提高了钢的综合力学性能。 7.哪些合金元素能显著提高钢的淬透性？提高钢的淬透性有何作用？ 答：在结构钢中，提高马氏体淬透性作用显著的元素从大到小排列：Mn、Mo、Cr、Si、Ni等。 作用：一方面可以使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求；另一方面，在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。 8.能明显提高回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？ 答：提高回火稳定性的合金元素：Cr、Mn 、Ni、Mo、W、V、Si 作用：提高钢的回火稳定性，可以使得合金钢在相同的温度下回火时，比同样

金属和金属材料专题(含答案)

金属和金属材料专题(含答案) 一、金属和金属材料选择题 1．在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定的镁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀盐酸，没有气泡产生。下列判断正确的是（） A．滤出的固体中一定含有铜，可能含有铁和镁 B．滤出的固体中一定含有铜，一定不含有铁和镁 C．滤液中一定含有氯化镁和氯化亚铁，一定没有氯化铜 D．滤液中一定含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A、加入一定量的镁粉时，镁首先和氯化铜反应生成铜和氯化镁，因此滤出的固体中一定含有铜，但是不可能含有铁和镁，因为向滤出的固体中滴加稀盐酸，没有气泡产生，故A 错误； B、滤出的固体一定含有铜，一定不含铁和镁，故B正确； C、滤液中一定含有氯化镁和氯化亚铁，如果不含有氯化亚铁，则氯化亚铁和镁反应能生成铁，加入稀盐酸时就会产生气泡了，这与没有气泡产生相矛盾，也可能含有氯化铜，如果镁很少，不足以和氯化铜完全反应，则滤液中含有氯化铜，故C错误； D、滤液中一定含有氯化镁、氯化亚铁，不一定含有氯化铜，如果镁和氯化铜恰好完全反应，则滤液中不含有氯化铜，故D错误。 故选B。 【点睛】 氢前边的金属会与稀硫酸、盐酸反应，但氢后边的金属不会与稀硫酸、盐酸反应，前边的金属会把后边的金属从其盐溶液中置换出来。 2．防止自行车钢圈锈蚀的方法中，错误的是（） A．保持钢圈的洁净干燥 B．钢圈外涂一层机油 C．被雨淋湿后立即用布擦干再涂上机油 D．被雨淋湿后立即涂上机油 【答案】D 【解析】 【分析】 金属在与氧气和水同时接触时容易生锈 【详解】 A、保持钢圈的洁净干燥，可以防止金属锈蚀，故A正确； B、钢圈外涂一层机油可以防止氧化，故B正确；

初三化学金属和金属材料测试卷(有答案)经典

初三化学金属和金属材料测试卷(有答案)经典 一、金属和金属材料选择题 1．锡（Sn）是五金之一，它的金属活动性顺序位于铁和铜之间，则下列反应不会发生的是（） A．Zn+Sn（NO3）2═Zn（NO3）2+Sn B．Sn+2HCl═SnCl2+H2↑ C．Sn+2AgNO3═Sn（NO3）2+2Ag D．Sn+MgSO4═SnSO4+Mg 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A、由于锌位于铁的前面，锡（Sn）位于铁的后面，所以锌能置换硝酸锡中的锡，故A能发生反应； B、锡（Sn）位于铁和铜之间，且锡位于氢的前面，能与酸反应，故B能发生反应； C、因为锡（Sn）位于铁和铜之间，银位于铜的后面，所以锡位于银的前面，故C能发生反应； D、因为镁位于铁的前面，锡（Sn）位于铁的后面，所以锡（Sn）位于镁的后面，所以该反应不能发生． 故选D． 【点睛】 只有排在前面的金属才能把排在它后面的金属从盐溶液中置换出来． 2．对甲、乙、丙三种金属活动性的实验研究过程如下： （1）取大小相等的三种金属片，分别放入硫酸铜溶液中，一段时间后，甲、丙表面出现红色物质，乙没有现象． （2）取大小相等的甲、丙两种金属片，分别放入相同的稀盐酸中，甲、丙表面都产生气泡，但甲产生气泡的速率明显比丙的快．则甲、乙、丙三种金属的活动性顺序是（）A．甲＞丙＞乙B．丙＞乙＞甲C．甲＞乙＞丙D．丙＞甲＞乙 【答案】A 【解析】 ①取大小相等的三种金属片，分别放入相同的CuSO4溶液中，一段时间后，X、Z表面出现红色物质，Y没有现象，可判断X、Z的活动性比Cu强而Y的活动性不如Cu强．②取大小相等的X、Z两种金属片，分别放入相同的稀盐酸中，X、Z表面都产生气泡，但X产生气泡的速度明显比Z的快，可判断在金属活动性顺序中，X、Z都位于氢之前且X的活动性比Z强．综合以上分析，则X、Y、Z三种金属的活动性顺序是X＞Z＞Y；故选A． 【点评】金属活动性顺序中位于氢之前的金属能从酸中置换出氢，活动性强的金属能将活

《金属材料与热处理》课程标准

《金属材料与热处理》课程标准 （一）课程的性质 本课程是中职教学课程中一门与生产实践联系比较密切的课程，是机械专业学生学习各专业工艺学与生产实习课的基础。通过这门课程的学习不仅可以帮助学生掌握常用钢材料的成分、组织、性能及热处理工艺间的相互关系，同时可以培养学生正确选择和合理使用材料、制定和掌握热处理工艺规范等多方面的能力。（小四号楷体，下同） （二）课程教学目标和基本要求 知识目标： （1）具有本专业必需的文化基础知识、工程技术必需的基础理论知识； （2）掌握使用计算机从事本专业工作的知识； （3）具有从事本专业所必备的英语知识； （4）掌握金属材料的冷热加工、材料分析和检测以及金属材料普通热处理、表面处理等生产工艺的基本知识； （5）掌握热处理设备的使用与保养的专门知识。 能力目标： （1）具备较强的自学能力； （2）具备使用计算机从事本专业工作的能力； （3）具备对金属材料进行合理冷热加工、正确选择、合理使用金属材料以及质量控制与实验分析的初步能力，具有熟练进行相关零件的热处理 及表面处理操作的能力； （4）具备使用和保养热处理设备的能力； （5）初步具备热处理、表面处理类产品生产管理、质量管理、市场营销的能力。 综合素质： （1）思想道德素质：具有正确的人生观、价值观和良好的职业操守； （2）文化素质：文化基础知识扎实，具有良好的文化素养和人文素质； （3）身心素质：具有健康的体魄和心理状态； （4）业务素质：具有本专业基础理论和应用实践的能力，具有继续学习和再提高的能力，具有开拓意识和创新精神。 （三）课程的重点和难点 本课程的讲授为一个学期，分为《金属的性能》、《金属学的基础知识》、《钢的热处理》和《常用金属材料》四部分。本课程重点是金属学的基础知识；掌握好这部分的基础知识可以起到承前启后、画龙点睛的作用；难点是铁碳合金相图的识读与应用。

(完整版)金属材料学复习答案(完整)

第一章答案 1、为什么说钢中的S、P杂质元素总是有害的？ 答：S容易和Fe结合成熔点为989℃的FeS相，会使钢产生热脆性；P和Fe结合形成硬脆的Fe3P相使钢在冷加工过程中产生冷脆性。 2、合金元素对Fe-C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？ 答：凡是扩大γ相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni; 凡是封闭γ相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo。E点左移意味着出现莱氏体的碳含量减小；S点左移意味着共析碳含量减小。 3、那些合金元素能够显著提高钢的淬透性？提高钢的淬透性有什么作用？ 答：B、Mn、Mo、Cr、Si、Ni等元素能够显著提高钢的淬透性。提高钢的淬透性一方面可以使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求;另一方面在淬火时，可以选用比较缓和的冷却介质以减小零件的变形和开裂的倾向。 4、为什么说合金化的基本原则是“复合加入”？举二例说明合金复合作用的机 理。 答：1.提高性能，如淬透性；2.扬长避短，合金元素能对某些方面起积极作用，但往往还有些副作用，为了克服不足，可以加入另一些合金元素弥补，如Si-Mn，Mn-V;3.改善碳化物的类型和分布，某些合金元素改变钢中碳化物的类型和分布或改变其他元素的存在形式和位置，从而提高钢的性能，如耐热钢中Cr-Mo-V,高速钢中V-Cr-W。 5、合金元素提高钢的韧度主要有哪些途径？ 答：1.细化A晶粒；2.提高钢的回火稳定性；3.改善机体韧度；4.细化碳化物；5.降低或消除钢的回火脆性；6.在保证强度水平下适当降低碳含量；7.提高冶金质量；8.通过合金化形成一定量的残余A，利用稳定的残余A提高钢的韧度。 6、钢的强化机制有那些？为什么一般的强化工艺都采用淬火-回火？ 答：固溶强化、细晶强化、位错强化、第二相强化。因为一般的钢的强化都要求它有一定的强度的同时又要保持一定的任性，淬火后钢中能够形成M,这给了钢足够的强度，但是带来的后果就是韧度不够，而回火能够在强度降低不大的情况下给淬火钢以足够的韧性，这样能够得到综合力学性能比较优良的材料，所以一般钢的强化工艺都采用淬火加回火。 7、铁置换固溶体的影响因素？ 答：1.溶剂与溶质的点阵结构；2.原子尺寸因素；3.电子结构。 第二章 1、叙述构件用钢一般的服役条件、加工特点、性能要求? 答：服役条件：工程结构件长期受静载荷；互相无相对运动；受大气（海水）侵蚀；

金属和金属材料练习题(含答案)(word)

金属和金属材料练习题(含答案)（word） 一、金属和金属材料选择题 1．人体内含量最高的金属元素是（） A．铁 B．锌 C．钾 D．钙 【答案】D 【解析】 人体内含量最高的金属元素是钙，故选D。 2．往AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，有气泡产生．根据上述现象分析，你认为下面结论错误的是 A．滤渣一定有Fe粉B．滤渣一定有Cu粉 C．滤液中一定有Fe2+D．滤液中一定有Ag+、Cu2+ 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 根据金属活动性顺序的应用：位于前面的金属能把位于后面的金属从化合物的溶液中置换出来。由于铁位于银和铜的前面，故铁能与硝酸银、硝酸铜发生置换反应，由于银的活动性比铜弱，故铁先与硝酸银反应，把硝酸银中的银完全置换出来以后再与硝酸铜发生置换反应。向反应的滤渣中加入稀盐酸，产生了大量的气泡，说明铁过量，即铁已经把硝酸银中的银和硝酸铜中的铜完全置换出来了，故滤渣的成分是银、铜、铁，滤液的成分是硝酸亚铁。故选D。 3．以下实验能比较出铜和银的金属活动性强弱的是（） A．测定两金属的密度 B．铜片放入硝酸银溶液中 C．将两种金属相互刻画 D．铜片、银片分别放入稀硫酸中 【答案】B 【解析】 试题分析：比较金属活动性强弱要通过化学变化且出明显现象才能表现出来，A．测定两金属的密度，不能比较出铜和银的金属活动性强弱；B．铜片放入硝酸银溶液中能比较出铜和银的金属活动性强弱，因为金属铜能置换出金属银；C．将两种金属相互刻画不能比较出铜和银的金属活动性强弱；D．铜片、银片分别放入稀硫酸中，二者多无明显现象，不能比较出铜和银的金属活动性强弱；故答案选择B 考点：金属活动性顺序