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热处理原理与工艺习题及答案

热处理原理与工艺习题及答案
热处理原理与工艺习题及答案

1试对珠光体片层间距随温度的降低而减小作出定性的解释。

答:S与ΔT成反比,且,这一关系可定性解释如下:珠光体型相变为扩散型相变,是受碳、铁原子的扩散控制的。当珠光体的形成温度下下降时,ΔT增加,扩散变得较为困难,从而层片间距必然减小(以缩短原子的扩散距离),所以S与ΔT成反比关系。在一定的过冷度下,若S过大,为了达到相变对成分的要求,原子所需扩散的距离就要增大,这使转变发生困难;若S过小,则由于相界面面积增大,而使表面能增大,这时ΔGV不变,σS增加,必然使相变驱动力过小,而使相变不易进行。可见,S与ΔT必然存在一定的定量关系,但S与原奥氏体晶粒尺寸无关。

分析珠光体相变的领先相及珠光体的形成机理。

答:从热力学上讲,在奥氏体中优先形成α相或Fe3C相都是可能的,所以分析谁是领先相,必须从相变对成分、结构的要求着手,从成分上讲,由于钢的含碳量较低,产生低碳区更为有利,即有利于铁素体为领先相;但从结构上讲,在较高温度,特别在高碳钢中,往往出现先共析Fe3C相,或存在未溶Fe3C微粒,故一般认为过共析钢的领先相为Fe3C,而共析钢的领先相并不排除铁素体的可能性。

珠光体形成时,在奥氏体中的形核,符合一般的相变规律。即母相奥氏体成分均匀时,往往优先在原奥氏体相界面上形核,而当母相成分不均匀时,则可能在晶粒内的亚晶界或缺陷处形核。

珠光体依靠碳原子的扩散,满足相变对成分的要求,而铁原子的自扩散,则完成点阵的改组。而其生长的过程则是一个“互相促发,依次形核,逐渐伸展”的过程,若在奥氏体晶界上形成了一片渗碳体(领先相为片状,主要是由于片状的应变能较低,片状在形核过程中的相变阻力小),然后同时向纵横方向生长,由于横向生长,使周围碳原子在向渗碳体聚集的同时,产生贫碳区,当其C%下降到该温度下xα/k浓度时,铁素体即在Fe3C—γ相界面上形核并长成片状;随着F的横向生长,又促使渗碳体片的形核并生长;如此不断形核生长,从而形成铁素体、渗碳体相相同的片层。形成片状的原因,一般以为:片状可以大

面积获得碳原子,同时片状扩散距离短,有利于扩散。

当形成γ—α,γ—cem相界面以后,在γ的相界面上产生浓度差xγ/α>xγ/k从而引起碳原子由α前沿向Fe3C前沿扩散,扩散的结果破坏了相界面γ,C浓度的平衡(在γ—α相界面上,浓度低于平衡浓度xγ/α而γ—Fe3C相界面上,浓度则高于xγ/k,为了恢复碳浓度的平衡,在γ—α相界面上形成α,γ—cem相界面上形成Fe3C,从而P实现纵向生长。

铁素体的横向生长,由于其两例渗碳体片的形成而终止,渗碳体的横向生长亦然,故P片的横向生长很快停止,而纵向生长继续,直到与另一方向长来的P相遇为止。这就形成了层片状的珠咣体。随着温度的降低,碳原子的扩散能力下降,从而形成的铁素体、渗碳体片逐渐变薄缩短,片层间距缩短。由片状P→S→F。

4.分析珠光体相变的影响因素

复习思考题三马氏体相变

1.试述马氏体相变的主要特征,并作简要的分析说明。

2.分析马氏体的性能及其与马氏体结构的关系。

3.假设马氏体相变时原子半径不变,试计算45钢中发生马氏体相变时的体积变化。

4.试分析影响M S点的主要因素。

5.按形成方式分类,马氏体相变有哪几种类型,各有何特点?6.何为奥氏体稳定化现象?热稳定化和力学稳定化受哪些因素的影响?在生产上,如何利用奥氏体稳定化规律改善产品的性能。

试根据变形时的临界分切应力,分析位错型马氏体和孪晶型马

氏体的成因及其惯习面的变化规律。

7.试计算45(含0.45%C)钢淬火时由组织转变引起的体积相对膨胀量。(已知铁和碳的原子半径分别为1.25和0.77 ;铁和碳的原子量分别为55.847和12.011)

复习思考题四

1.试述贝氏体的形貌特征及其形成的条件。

2.试比较贝氏体、珠光体和马氏体相变的异同。

3.简述几种主要贝氏体的转变机理。

4.试分析影响贝氏体性能的因素

复习思考题五

1.试设计一种应用金相法测定某种钢的TTT曲线的试验。

2.大型钢件淬火时,为何会出现逆硬化现象?

3.如何应用TTT图估计钢的临界淬火速度?

复习思考题六

1.简述回火第一阶段发生的组织转变,电阻率在此阶段有何变化?

2.简述第三阶段所发生的组织转变,为什么淬回火马氏体的板条形态可以保持到较高温度?

3.简述合金元素对提高钢的回火抗力的作用。

4.综述钢的两次回火脆性对性能的影响,产生的机理,及其预防的措施。

复习思考题七

1.碳和合金元素对珠光体相变有何影响,如何影响?

2.综述先共析相的不同形态及其形成条件。

3.综述退火的目的及其种类。

4.说明球化退火的目的和用途,提出三种常用的球化退火工艺并解释之。

5.说明正火的目的及其应用范围。

6.已知某铸钢中的Mn发生偏析,要求经热处理后,Mn的偏析幅度降低到原来的1/3,请制定其扩散退火工艺。(Mn在900℃和1100℃的扩散系数分别为

cm/s和cm/s,枝晶

距离=0.01cm,且

复习思考题八

1.试比较各种淬火方法的优劣。

2.根据钢种的成分如何选择钢的淬火温度和淬火介质?

3.试说明钢件淬火冷却过程中热应力和组织应力的变化规律及其沿工件截面上的分布特征。

4.减少淬火变形和防止开裂可采取哪些措施?

5.简述低温回火、中温回火、高温回火在生产上的应用。

1.某厂拟用T10钢(含1.0%C,Ac1=730,Acm=800)制造形状简单的刀具,工艺路线为:锻造—热处理Ⅰ—机加工—热处理Ⅱ—磨加工

1)说明热处理工序Ⅰ和Ⅱ的名称及其作用;

2)制定各道热处理工艺规范;

6.说明该刀具使用状态的组织名称及其性能。

复习思考题九

1.高频感应加热时钢的相变有何特征?

2.为何钢经高频表面淬火后,其表面硬度一般要比普通淬火的高?

3.表面淬火用钢的成分有何特点?

复习思考题十

2.简述钢的气体渗碳原理。

3.钢的气体渗碳工艺参数的确定原则如何(按气氛碳势的选择、控制原理、渗碳温度的选择、渗碳时间的确定等几方面加以论

述)?

4.如何选择钢渗碳后的热处理方法?

5.某厂拟用20Cr钢(含0.2%C,1.0%Cr)制造齿轮,技术要求为:表面硬化层为0.8mm,硬度为HRC>60;其心部的硬度不超过

HRC22;工艺路线为:锻造—热处理Ⅰ—机加工—热处理Ⅱ—加

工非硬化表面—热处理Ⅲ—磨加工

1)说明热处理工序Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的名称及其作用;

2)制定各道热处理工艺规范;

3)说明该齿轮使用状态的组织名称及其性能。

6.试述Steckels淬火新工艺并分析这种新工艺使碳化物超细化的原理(试验钢种为GCr15)。

7.某厂生产的凸轮轴(心部要求优良的综合机械性能,凸轮要求高硬度)。原先采用45钢(含0.45%C)局部高频淬火后低温

回火。现改用15钢(含0.15%C)制造。

1)两种钢的工艺流程;

2)制定各道热处理工艺(凸轮轴的有效直径为200mm,凸轮部分的淬硬层深度为0.8mm)。

8.钢种的CCT曲线如图示,该钢的圆柱型试样经850℃加热油淬后,其表面(S)、R/2及心部(C)的冷却曲线亦示于图中。

1)写出淬火后圆柱体表面、R/2及心部的硬度值,作出该钢种的淬透性曲线;

2)写出上述三处显微组织中各组织组成物的相对量;

3)CCT曲线中Ms线右端向下倾斜的原因。

钢的热处理(原理及四把火)

钢的热处理 钢的热处理:是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材,提高机械零件的使用性能,而且还可以用于改善钢材的工艺性能。其共同点是:只改变内部组织结构,不改变表面形状与尺寸。 第一节钢的热处理原理 热处理的目的是改变钢的内部组织结构,以改善钢的性能,通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能,延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源,而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。 热处理工艺分类:(根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下) 1、整体热处理:包括退火、正火、淬火、回火和调质; 2、表面热处理:包括表面淬火、物理和化学气相沉积等; 3、化学热处理:渗碳、渗氮、碳氮共渗等。 热处理的三阶段:加热、保温、冷却

一、钢在加热时的转变 加热的目的:使钢奥氏体化 (一)奥氏体( A)的形成 奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c =0.0218%(体心立方晶格F)W c =6.69%(复杂斜方渗碳体)当T 上升到A c1 后W c =0.77%(面心立方的A)由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散,必须进行铁原子的晶格改组,即发生相变,A的形成过程。在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则,空位和位错密度高。 1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解,A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大,同时自身也不断形成长大。 2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解,还需一段时间才能全溶。(F比Fe 3 C先消失) 3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后,经一段时间保温,通过碳原子的扩散,使A成分逐步均匀化。 (二)奥氏体晶粒的长大 奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为 00,0,1,2…10等十二个等级,其中常用的1~10级,4级以下为粗晶粒,5-8级为细晶粒,8级以上为超细晶粒。影响 A晶粒粗大因素 1、加热温度越高,保温时间愈长,奥氏体晶粒越粗大。因此,合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。(930~950℃以下加热,晶粒长大的倾向小,便于热处理) 2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。

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()。

第四章 有色金属热处理原理与工艺

第四章有色金属热处理原理与工艺 一、概述 热处理是有色加工的重要组成部分 有色金属材料:黑色金属以外的所有金属及其合金。 分类:轻有色、重有色、稀有色、贵金属 作用:改善工艺性能,保证后续工序顺利进行;提高使用性能,充分发挥材料潜力。 类型:退火、淬火、时效、形变热处理 退火:加热到适当温度,保温一定时间,缓慢速度冷却。 有色中的退火:去应力退火、再结晶退火、均匀化退火 二、均匀化退火 对象:铸锭、铸件—→浇铸冷速大,造成成分偏析以及内应力 目的:提高铸件的性能,消除内应力,稳定尺寸与组织,消除偏析枝晶,改善性能。 非平衡铸态组织特征:晶内偏析or枝晶偏析;伪共晶or离异共晶;非平衡第二相;最大固溶度偏移。非平衡组织对性能的影响:枝晶偏析&非平衡脆性相—→塑性↓; 晶内偏析、浓度差微电池—→耐腐蚀性↓; 粗大的枝晶和严重的偏析—→各向异性&晶间断裂倾向↑; 非平衡针状组织—→性能不稳定。 固相线以下100~200℃长时间保温—→也称为扩散退火 组织变化:获得均匀的单相、晶粒长大、过饱和固溶体的分解、第二相聚集与球化 性能变化:塑性↑、改善冷变形的工艺性能、耐蚀性↑、尺寸形状稳定、消除残余应力 缺点:加热温度高,时间长,耗时耗能;高温长时间出现变形、氧化以及吸气缺陷;产品强度下降。制定均匀化推过规程的原则: (1)加热温度:温度越高,原子扩散越快,均匀化过程越快,但不宜过高,易发生过烧。一般为 0.90~0.95T m ①高温均匀化退火:在非平衡相线温度以上但在平衡固相线温度以下进行均匀化退火。 适用:大截面工件or铝合金 ②分级加热均匀化退火:现在低于非平衡固相线温度加热,待非平衡相部分溶解及固溶体 内成分不均匀部分降低,从而非平衡固相线温度升高后,再加热 至更高温度保温,在此温度下完成均匀化退火过程。 目的:均匀化更迅速、更彻底,且避免过烧 适用:镁合金 (2)保温时间:包括非平衡相溶解及消除晶内偏析所需的时间 取决于退火温度:T↑,D↑,时间↓; 铸锭原始组织特征:合金化程度、第二相分散度、尺寸 铸锭的致密程度 (3)加热速度与冷却速度 原则:铸锭不产生裂纹和大的变形,不能过快or过慢 主要采用均匀化退火的合金:Al合金、Mg合金、Cu合金中的锡磷青铜、白铜

“钢的热处理原理及工艺”作业题

“钢的热处理原理及工艺”作业题 第一章固态相变概论 1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点? 2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。 3、说明相界面和应变能在固态相变中的作用,并讨论它们对新相形状的影响。 4、固-固相变的等温转变动力学曲线是“C”形的原因是什么? 第二章奥氏体形成 1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存?亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段? 2、连续加热和等温加热时,奥氏体形成过程有何异同?加热速度对奥氏体形成过程有何影响? 3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。 4、试设计用金相-硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。 5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间,试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些? 6、有一结构钢,经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象,试分析可能原因。 第三章珠光体转变 1、珠光体形成的热力学特点有哪些?相变主要阻力是什么?试分析片间距S与过冷度△T的关系。 2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响?珠光体团直径大小对机械性能影响如何? 3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后,发现其组织中除有球状珠光体外,还有部分细片状珠光体,试分析其原因。 4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后,以同样冷却速度使之发生珠光体转变,它们的片层间距和硬度有无差异? 5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。 6、为达到下列目的,应分别采取何热处理方法? (1)为改善低、中、高碳钢的切削加工性; (2)经冷轧的低碳钢板要求提高塑性便于继续变形; (3)锻造过热的60钢毛坯为细化其晶粒; (4)要消除T12钢中的网状渗碳体; 第四章、马氏体转变

铝合金热处理原理

铝合金热处理原理 铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却,改变其合金的组织,其主要目的是提高合金的力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工型能,获得尺寸的稳定性。 铝合金热处理特点 众所周知,对于含碳量较高的钢,经淬火后立即获得很高的硬度,而塑性则很低。然而对铝合金并不然,铝合金刚淬火后,强度与硬度并不立即升高,至于塑性非但没有下降,反而有所上升。但这种淬火后的合金,放置一段时间(如4~6昼夜后),强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象,称为时效。时效可以在常温下发生,称自然时效,也可以在高于室温的某一温度范围(如100~200℃)内发生,称人工时效。 铝合金时效强化原理 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程,它不仅决定于合金的组成、时效工艺,还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷,特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。 铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位,在淬火时,由于冷却快,这些空位来不及移出,便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态,必然向平衡状态转变,空位的存在,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚。 硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高,空位浓度越大,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。 沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度-温度关系,可用铝铜系的Al-4Cu 合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3-1铝铜系富铝部分的二元相图,在548℃进行共晶转变L→α+θ(Al2Cu)。铜在α相中的极限溶解度5.65%(548℃),随着温度的下降,固溶度急剧减小,室温下约为0.05%。 在时效热处理过程中,该合金组织有以下几个变化过程: 形成溶质原子偏聚区-G·P(Ⅰ)区 在新淬火状态的过饱和固溶体中,铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期,即时效温度低或时效时间短时,铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集,形成溶质原子偏聚区,称G·P(Ⅰ)区。G·P(Ⅰ)区与基体α保持共格关系,这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区,故使合金的强度、硬度升高。 G·P区有序化-形成G·P(Ⅱ)区 随着时效温度升高或时效时间延长,铜原子继续偏聚并发生有序化,即形成G·P(Ⅱ)区。它与基体α仍保持共格关系,但尺寸较G·P(Ⅰ)区大。它可视为中间过渡相,常用θ”表示。它比G·P(Ⅰ)区周围的畸变更大,对位错运动的阻碍进一步增大,因此时效强化作用更大,θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。 形成过渡相θ′ 随着时效过程的进一步发展,铜原子在G·P(Ⅱ)区继续偏聚,当铜原子与铝原子比为1:2时,形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化,故当其形成时与基体共格关系开始破坏,即由完全共格变为局部共格,因此θ′相周围基体的共格畸变减弱,对位错运动的阻碍作用亦减小,表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见,共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。 形成稳定的θ相 过渡相从铝基固溶体中完全脱溶,形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu,称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏,并有自己独立的晶格,其畸变也随之消失,并随时效温度的提高或时间的

《钢的热处理》习题与思考题参考答案

《钢的热处理》习题与思考题参考答案 (一)填空题 1.板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与韧性。 2.淬火钢低温回火后的组织是 M回(+碳化物+Ar),其目的是使钢具有高的强度和硬度;中温回火后的组织是 T回,一般用于高σ e 的结构件;高温回火后的组织是S回,用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。 3.马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体两种。 4.珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体。 5.钢的淬透性越高,则临界冷却却速度越低;其C曲线的位置越右移。 6.钢球化退火的主要目的是降低硬度,改善切削性能和为淬火做组织准备;它主要适用于过共析(高碳钢)钢。 7.淬火钢进行回火的目的是消除内应力,稳定尺寸;改善塑性与韧性;使强度、硬度与塑性和韧性合理配合。 8.T8钢低温回火温度一般不超过 250℃,回火组织为 M回+碳化物+Ar ,其硬度大致不低于 58HRC 。(二)判断题 1.随奥氏体中碳含量的增高,马氏体转变后,其中片状马氏体减小,板条状马氏增多。(×) 2.马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体。当发生奥氏体向马氏体的转变时,体积发生收缩。(×) 3.高合金钢既具有良好的淬透性,又具有良好的淬硬性。(×) 4.低碳钢为了改善切削加工性,常用正火代替退火工艺。(√) 5.淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性,它常应用于处理各类弹簧。(×) 6.经加工硬化了的金属材料,为了基本恢复材料的原有性能,常进行再结晶退火处理。(√) (三)选择题 1.钢经调质处理后所获得的组织的是 B 。 A.淬火马氏体 B.回火索氏体 C.回火屈氏体 D.索氏体 2.若钢中加入合金元素能使C曲线右移,则将使淬透性 A 。 A.提高 B.降低 C.不改变 D.对小试样提高,对大试样则降代 3.为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火,其加热温度是 A 。 A.Accm+(30~50)℃ B.Accm-(30~50)℃ C.Ac1+(30~50)℃ D.Ac1-(30~50)℃ 4.钢丝在冷拉过程中必须经 B 退火。 A.扩散退火 B.去应力退火 C.再结晶退火 D.重结晶退火 5.工件焊接后应进行 B 。A.重结晶退火 B.去应力退火 C.再结晶退火 D.扩散退火 6.某钢的淬透性为J,其含义是 C 。 A.15钢的硬度为40HRC B.40钢的硬度为15HRC C.该钢离试样末端15mm处硬度为40HRC D.该钢离试样末端40mm处硬度为15HRC (四)指出下列钢件的热处理工艺,说明获得的组织和大致的硬度: ① 45钢的小轴(要求综合机械性能好); 答:调质处理(淬火+高温回火);回火索氏体;25~35HRC。 ② 60钢簧; 答:淬火+中温回火;回火托氏体;35~45HRC。 ③ T12钢锉刀。答:淬火+低温回火;回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体;58~62HRC。

金属热处理原理与工艺复习提纲精选版

金属热处理原理与工艺 复习提纲 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

一、名词解释 1.正火:把零件加热到临界温度以上30-50℃,保温一段时间,然后在空气中冷却的热处理工艺。 2.退火:将钢加热、保温后,随炉冷却后,获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 3.回火:将淬火钢重新加热到A1线以下某一温度,保温一定时间后再冷却到室温的热处理工艺。 4.淬火:将钢加热到AC1或AC3以上某一温度,保温一定时间,以大于临界冷却速度进行快速冷却,获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。 5.淬硬性:钢淬火后的硬化能力。 6.淬透性:钢淬火时获得马氏体的能力。 7.贝氏体:过冷奥氏体中温转变的产物。 8.马氏体:C原子溶入 -Fe形成的饱和间隙固溶体。 9.贝氏体转变:奥氏体中温转变得到贝氏体的过程。 10.马氏体转变:将奥氏体快速冷却到Ms点以下得到马氏体组织的过程。 11.脱溶:从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)、形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀,是一种扩散型相变。 12.固溶:将双相组织加热到固溶度线以上某一温度保温足够时间,获得均匀的单相固溶体的处理工艺。 13.固溶强化:当溶质原子溶入溶剂原子而形成固溶体时,使强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。 14.渗碳:向钢的表面渗入碳原子的过程。

15.渗氮:向钢的表面渗入氮原子的过程。 16.化学热处理:将零件放在特定的介质中加热、保温,以改变其表层化学成分和组织,从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。 17.表面淬火:在不改变钢的化学成分及心部组织情况下,利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、简答题 1.材料的强韧化机制及其应用 答:固溶强化; 位错强化; 第二相强化; ④细晶强化。 2.相变应力/组织应力是什么对组织性能有什么影响 3. 答:组织应力又称相变应力:金属制品在加热和冷却时发生相变,由于新旧相之间存在着结构和比容差异,制品各部分又难以同时发生相变,或者各部分的相变产物有所不同,也会引起应力,这种因组织结构转变不均均而产生的应力称为组织应力。 热应力:金属制品在加热和冷却过程中,由于各部分加热速度或冷却速度不同造成制品各部分温度差异,从而热胀冷缩不均匀所引起的内应力。4.奥氏体化的形成及控制(形成过程、机理、及控制措施)其中包含的化学反应有哪些? 答:奥氏体:C溶于γ–Fe的八面体间隙形成间隙式固溶体

金属热处理习题及答案

第五章 钢 的 热 处 理 1.何谓钢的热处理?钢的热处理操作有哪些基本类型?试说明热处理同其它工艺过程的关系及其在机械制造中的地位和作用。 答:(1)为了改变钢材内部的组织结构,以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所 施加的一种综合的热加工工艺过程。 (2)热处理包括普通热处理和表面热处理;普通热处理里面包括 退火、正火、淬火和回火,表面热处理包括表面淬火和化学热处理,表面淬 火包括火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火,化学热处理包括渗碳、渗氮 和碳氮共渗等。 (3)热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序。一个毛坯件经过预备热处理, 然后进行切削加工,再经过最终热处理,经过精加工,最后装配成为零件。热 处理在机械制造中具有重要的地位和作用,适当的热处理可以显著提高钢的机 械性能,延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分 挖掘材料潜力、降低结构重量、节省材料和能源,而且能够提高机械产品质量、 大幅度延长机器零件的使用寿命,做到一个顶几个、顶十几个。此外,通过热 处理还可使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能。 2.解释下列名词: 1)奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度; 答:(1)起始晶粒度:是指在临界温度以上,奥氏体形成刚刚完成,其晶粒边界刚刚接 触时的晶粒大小。 (2)实际晶粒度:是指在某一具体的热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸。 (3)本质晶粒度:根据标准试验方法,在930±10℃保温足够时间(3-8小时)后测定的钢中晶粒的大小。 2)珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体; 答:珠光体:铁素体和渗碳体的机械混合物。 索氏体:在650~600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。 屈氏体:在600~550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。 贝氏体:过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。 马氏体:碳在α-Fe 中的过饱和固溶体。 3)奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体; 答:奥氏体: 碳在Fe -γ中形成的间隙固溶体. 过冷奥氏体: 处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。 残余奥氏体:M 转变结束后剩余的奥氏体。 4)退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效处理(尺寸稳定处理); 答:退火:将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后,以十分 缓慢的冷却速度 进行冷却的一种操作。

金属热处理原理期末考试复习题

《金属热处理原理》复习题1 一、选择题(每空分,共分) 1.钢的低温回火的温度为()。 A.400℃ B.350℃ C.300℃ D.250℃ 2.可逆回火脆性的温度范围是()。 A.150℃~200℃ B.250℃~400℃ C.400℃~550℃ D.550℃~650℃ 3.不可逆回火脆性的温度范围是()。 A.150℃~200℃ B.250℃~400℃ C.400℃~550℃ D.550℃~650℃ 4.加热是钢进行热处理的第一步,其目的是使钢获得()。 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 5.钢的高温回火的温度为()。 A.500℃ B.450℃ C.400℃ D.350℃ 6.钢的中温回火的温度为()。 A.350℃ B.300℃ C.250℃ D.200℃ 7.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()。 A.随炉冷却 B.在风中冷却 C.在空气中冷却 D.在水中冷却 8.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()。A.随炉冷却 B.在油中冷却 C.在空气中冷却 D.在水中冷却

9.完全退火主要用于()。 A.亚共析钢 B.共析钢 C.过共析钢 D.所有钢种 10.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()。 A.P B.S C.B D.M 11.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.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. 共析钢中奥氏体的形成过程是:(),(),残余Fe3C溶解,奥氏体均匀化。 2. 氰化处理是将(),()同时渗入工件表面的一种化学热处理方法。 3. 化学热处理的基本过程,均由以下三个阶段组成,即(),(),活性原子继续向工件内部扩散。 4. 马氏体是碳在()中的()组织。 5. 在钢的热处理中,奥氏体的形成过程是由()和()两个基本过程来完成的。 6. 钢的中温回火的温度范围在(),回火后的组织为()。 7. 共析钢中奥氏体的形成过程是:奥氏体形核,奥氏体长大,(),()。 8. 钢的低温回火的温度范围在(),回火后的组织为()。 9. 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,(),()。 10. 钢的高温回火的温度范围在(),回火后的组织为()。 11. 根据共析钢的C曲线,过冷奥氏体在A1线以下等温转变所获得的组织产物是()和贝氏体型组织。 12. 常见钢的退火种类有:完全退火,()和()。 13. 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(),()和马氏体型组织。 14. 材料在一定的淬火剂中能被淬透的()越大,表示()越好。 15. 化学热处理的基本过程,均有以下三个阶段组成,即(),活性原子被工件表面吸收,()。

金属材料与热处理试题及答案

金属材料与热处理 一、填空题(30分,每空1分) 1、常见的金属晶体类型有_体心立方_晶格、__面心立方__晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括形核_____、___长大_______两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同,固溶体分为_间隙固溶体_与_置换固溶体_两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有_不锈钢__、_耐热钢_、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有___回火___、正火和淬火、__退火__。 6、随着回火加热温度的升高,钢的__强度__和硬度下降,而_塑性___和韧性提高。 7、根据工作条件不同,磨具钢又可分为_冷作模具钢_、__热作模具钢__和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为_合金渗碳体_、_特殊碳化物_和特殊性能钢三类。 9、合金常见的相图有__匀晶相图__、_共晶相图__、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属_碳化物__和金属粘结剂,通过_粉末冶金__工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于_基体的组织_的组织和石墨的基体、形态、_数量_以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同,铸铁可分为_灰口铸铁__、_白口铸铁_和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中,_青铜_是以锌为主加合金元素,_白铜_是以镍为主加合金元素。 14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有_铁素体_和_奥氏体_,属于金属化合物的有_渗碳体_,属于混合物的有_珠光体_和莱氏体。 二、选择题(30分,每题2分) 1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化,而铁则不需冷加工,只需加热到一定温度即使晶粒细化,其原因是( C ) A 铁总是存在加工硬化,而铜没有 B 铜有加工硬化现象,而铁没有 C 铁在固态下有同素异构转变,而铜没有 D 铁和铜的再结晶温度不同 α-是具有( A )晶格的铁。 2、Fe A 体心立方 B 面心立方 C密排六方 D 无规则几何形状

热处理原理与工艺课程试题

热处理原理与工艺课程试题 热处理原理与工艺课程试题,一, 一、术语解释(每题4分,共20分) 1(分级淬火: 2(淬透性: 3(TTT曲线: 4(Ms温度: 5(调质处理: 二、填空(每空1分,共20分) 1(大多数热处理工艺都需要将钢件加热到相变临界点以上。 2((在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为,其中低温,最初主要用于中碳钢的耐磨性及疲劳强度的提高,因为硬度提高不多,故又称为。 3(奥氏体中的碳浓度差是奥氏体在铁素体和渗碳体相界面上形核的必然结果,也是相界面推移的驱动力。 4(钢中产生珠光体转变产物的热处理工艺称为退火或正火。 5(马氏体相变区别于其他相变最基本的两个特点是: 相变以切变共格方式进行和无扩散性。 6(贝氏体相变时随着钢中碳含量的增加,贝氏体相变速度减慢,等温转变C曲线向右移。 7(回火第一阶段发生马氏体的分解。 8(钢件退火工艺种类很多,按加热温度可分为两大类,一类是在临界温度(Ac1或AC3)以上的退火,又称相变重结晶退火。 9(有物态的淬火介质淬火冷却过程可分为三个阶段: 蒸气膜阶段、沸腾阶段和对流阶段。

10. 几乎所有的合金元素(除(Co )、(Al)以外),都使Ms和M点( 降低 )。 f11.随着合金含量的增加(Co等个别元素除外),钢的等温转变曲线右移,淬透性( 提高 ),比碳钢更容易获得( 马氏体 )。 三、选择题(每题2分,共20分) 1、下面对“奥氏体”的描述中正确的是: ( ) A(奥氏体是碳在α,Fe中的过饱和固溶体 B(奥氏体是碳溶于α,Fe形成的固溶体 C(奥氏体是碳溶于γ,Fe所形成的固溶体 D(奥氏体是碳溶于γ,Fe所形成的过饱和固溶体 2、45钢经下列处理后所得组织中,最接近于平衡组织的是:( ) A(750?保温10h后空冷 B(750?保温10h后炉冷 C(800?保温10h后炉冷 D(800?保温10h后空冷 3、对奥氏体实际晶粒度的描述中不正确的是:( ) A(某一热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸 B(奥氏体实际晶粒度比起始晶粒度大 C(加热温度越高实际晶粒度也越大 D(奥氏体实际晶粒度与本质晶粒度无关 4、钢的淬硬性主要取决于() A(含碳量 B(含金元素含量 C(冷却速度 D(保温时间 5、防止或减小高温回火脆性的较为行之有效的方法是()

热处理习题及答案

第1章钢的热处理 一、填空题 1.整体热处理分为、、和等。 2.热处理工艺过程由、和三个阶段组成。 3.共析钢在等温转变过程中,其高温转变产物有:、和。 4.贝氏体分和两种。 5.淬火方法有:淬火、淬火、淬火和淬火等。 6.感应加热表面淬火,按电流频率的不同,可分为、和三种。而且感应加热电流频率越高,淬硬层越。 7.按回火温度范围可将回火分为:回火、回火和回火三种。 8.化学热处理是有、和三个基本过程组成。 9.根据渗碳时介质的物理状态不同,渗碳方法可分为渗碳、渗碳和渗碳三种。 10.除外,其它的合金元素溶入奥氏体中均使C曲线向移动,即使钢的临界冷却速度,淬透性。 11.淬火钢在回火时的组织转变大致包括,,,等四个阶段。 12.碳钢马氏体形态主要有和两种,其中以强韧性较好。 13、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时,原奥氏体中碳含量越高,则Ms点越,转变后的残余奥氏体量就越。 二、选择题 1.过冷奥氏体是温度下存在,尚未转变的奥氏体。 A.Ms B.M f C.A1 2.过共析钢的淬火加热温度应该选择在,亚共析钢则应该选择在。 C C A.Ac1+30~50B.Ac cm以上C.Ac3+30~50 3.调质处理就是。 A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.淬火+高温回火 4.化学热处理与其他热处理方法的基本区别是。 A.加热温度B.组织变化C.改变表面化学成分 5.零件渗碳后,一般需经处理,才能达到表面高硬度和耐磨的目的。 A.淬火+低温回火B.正火C.调质 6.马氏体的硬度主要取决于马氏体的() A.组织形态 B.合金成分 C.含碳量 7.直径为10mm的40钢其整体淬火温度大约为() A.750℃B.850℃C.920℃ 8.钢在具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒大小称为() A.起始晶粒度 B.实际晶粒度 C.理论晶粒度 D.本质晶粒度 9.钢渗碳的温度通常是()。 A.600~650℃ B.700~750℃ C.800~850℃ D.900~950℃ 10.贝氏体转变属于()。 A扩散型相变B.无扩散型相变C.半扩散型相变D.其它 11.T12钢消除网状渗碳体应采用()。 A. 正火 B. 球化退火 C. 去应力退火 D. 完全退火 三、判断题 1.淬火后的钢,随回火温度的增高,其强度和硬度也增高。() 2.本质细晶钢是指在任何加热条件下均不会粗化的钢。() 3.钢中碳的质量分数越高,其淬火加热温度越高。() 4.高碳钢中用正火代替退火,以改善其可加工性。() 5.过冷奥氏体发生马氏体转变时,若将温度降到M f点以下则可全部转变。() 6.45钢在水和油中冷却时,其相应临界淬透直径D0水和D0油的关系是D0水

热处理原理与工艺课后习题

热处理原理与工艺课后习题 第一章 一.填空题 1.奥氏体形成的热力条件()。只有在一定的()条件下才能转变为奥氏体。()越大,驱动力越大,奥氏体转变速度越快。 2.共析奥氏体形成过程包括()()()和()四个阶段。 3.( )钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向小,而()钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向小。 4.本质晶粒度是钢的热处理工艺性能之一,对于()钢可有较宽的热处理加工范围,对于()钢则必须严格控制加热温度,以免引起晶粒粗化而是性能变坏。 5.()晶粒度对钢件冷却后的组织和性能影响较大。 6.控制奥氏体晶粒长大的途径主要有()()( )( )和()。 7.()遗传对热处理工件危害很大,它强烈降低钢的强韧性,使之变脆,必须避免和消除。、 二、判断正误并简述原因 1.奥氏体晶核是在珠光体中各处均匀形成的。() 2.钢中碳含量越高,奥氏体转变速度越快,完全奥氏体化所需时间越

短。() 3.同一种钢,原始组织越细,奥氏体转变速度越慢。() 4.本质细晶粒钢的晶粒在任何加热条件下均比本质粗晶粒钢细小。() 5.在一定加热的温度下,随温度时间延长,晶粒将不断长大。() 6.所有合金元素都可阻止奥氏体晶粒长大,细化奥氏体晶粒。() 三、选择题 1.Ac1、A1、Ar1的关系是__________。 A..Ac1>A>1Ar1 B. Ar1>A1>Ac1 C.A1>Ar1>Ac1 D.A1>Ac1>Ar1 2. Ac1、Ac3、Ac cm是实际()时的临界点。 A. 冷却 B.加热 C.平衡 D.保温 3.本质晶粒度是指在规定的条件下测得的奥氏体晶粒() A.长大速度 B. 大小 C. 起始尺寸 D. 长大极限 4.实际上产中,在某一具体加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小称为() A. 起始晶粒度 B.本质晶粒度 C.实际晶粒度 D.名义晶粒度 四、简答题 1.以共析碳钢为例,说明:1.奥氏体的形成过程; 2. 奥氏体晶核为什

金属材料及热处理试题库和答案解析

金属材料与热处理习题及答案 第一章金属的结构与结晶 一、判断题 1、非晶体具有各同性的特点。( √) 2、金属结晶时,过冷度越大,结晶后晶粒越粗。(×) 3、一般情况下,金属的晶粒越细,其力学性能越差。( ×) 4、多晶体中,各晶粒的位向是完全相同的。( ×) 5、单晶体具有各向异性的特点。( √) 6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。( √) 7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体,就是同素异构体。 ( √) 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。( √) 10、非晶体具有各异性的特点。( ×) 11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。( √) 12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。( √) 13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。( √) 14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质。( √)

15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。( √) 16、金属材料是金属及其合金的总称。( √) 17、材料的成分和热处理决定组织,组织决定其性能,性能又决定其用途。( √) 18、金是属于面心立方晶格。( √) 19、银是属于面心立方晶格。( √) 20、铜是属于面心立方晶格。( √) 21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。( √) 22、晶粒间交接的地方称为晶界。( √) 23、晶界越多,金属材料的性能越好。( √) 24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。 ( √) 25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。( √) 26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。 ( √) 27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。( √) 28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。( √) 29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。( √) 30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。( √) 31、晶体有规则的几何图形。( √) 32、非晶体没有规则的几何图形。( √) 36、物质是由原子和分子构成的。( √)

《金属热处理原理与工艺》课程设计

2.1、什么是热处理 所谓钢的热处理,就是对于固态范围内的钢,给以不同的加热、保温和冷却,以改变它的性能的一种工艺。钢本身是一种铁炭合金,在固态范围内,随着加温和冷却速度的变化,不同含炭量的钢,其金相组织发生不同的变化。不同金相组织的钢具有不同的性能。因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构,便可得到不同性能的钢。例如,含炭量百分之0.8的钢称为共析钢,在723摄氏度以上十时为奥氏体,如果将它以缓慢的速度冷却下来,它便转变成为珠光体。但如果用很快的速度把它冷却下来,则奥氏体转变成为马氏体。马氏体和珠光体在组织上决然不同,它们的性能差别悬殊,如马氏体具有比珠光体高的多的硬度和耐磨性。因此,钢的热处理在钢的使用和加工中,占有十分重要的地位。 2.2、热处理的作用 机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。拒初步统计,在机床制造中,约60%~70%的零件要经过热处理,在汽车、拖拉机制造中,需要热处理的零件多达70%~80%,而工模具及滚动轴承,则要100%进行热处理。总之,凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。 材料的热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变,再施以冷却再发生相变的工艺过程。通过这个相变与再相变,材料的内部组织发生了变化,因而性能变化。例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC,作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC,这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。热处理工艺(或制度)选择要根据材料的成份,材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺,材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化,材料成份-加工工艺-组织结构-材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。

金属材料及热处理第六版习题册答案解析

金属材料与热处理习题册答案 绪论 一、填空题 1、成分、组织、热处理、性能之间。 2、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、 人工合成材料时代。3、成分、热处理、性能、性能。 二、选择题: 1、A 2、B 3、C 三、简答题 1、掌握金属材料与热处理的相关知识对机械加工有什么现实意义? 答:机械工人所使用的工具、刀夹、量具以及加工的零件大都是金属材料,所以了解金属材料与热处理后相关知识,对我们工作中正确合理地使用这些工具,根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数;选择适当的切削用量;正确选择改善零件工艺必能的方法都具有非常的现实意义。 2、如何学好《金属材料与热热处理》这门课程? 答:在学习过程中,只要认真掌握重要的概念和基本理论,按照材料的成分和热处理决定组织,组织决定其性能,性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆;注意理论联系实际,认真完成作业和实验等教学环节,是完全可以学好这门课程的。 第一章金属的结构和结晶 1-1金属的晶体结构 一、填空题 1、非晶体晶体晶体 2、体心立方面心立方密排立方体心立方面心立方密排立方 3、晶体缺陷点缺陷面缺陷 二、判断题 1、√ 2、√ 3、× 4、√ 三、选择题 1、A 2、C 3、C 四、名词解释 1、晶格与晶胞:P5 答:将原子简化为一个质点,再用假想的线将它们连接起来,这样就形成了一个能反映原子排列规律的空间格架,称为晶格;晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。 3、单晶体与多晶体 答:只由一个晶粒组成称为单晶格,多晶格是由很多大小,外形和晶格排列方向均不相同的小晶格组成的。 五、简答题书P6 □ 1-2纯金属的结晶 一、填空题

金属热处理考试试题及答案

1、画出直径为85 mm的40Cr钢圆棒油淬后端面硬度分布曲线 答:根据图,在纵坐标上找到直径85mm,通过此点作水平线,与标有“中心”(1/2半径、3/4半径、表面)的曲线相交,通过交点作横坐标的垂线,并与横坐标交于标有离水冷端距离···mm处。说明直径85mm圆棒油淬时,中心部位的冷却速度相当于端淬式样离水冷端···mm处的冷却速度。再在图··横坐标上找到离水冷端距离···mm处,作垂线,与端淬曲线带下限线相交,通过交点作水平线,与纵坐标交于····处,此即为可得到的硬度值。····· 2、20GrMnTi钢锻后和机械加工前应进行何种热处理,说明主要工艺参数。 答:锻后和机械加工前需要正火处理,这样可使同批毛坯具有相同的硬度(便于切削加工),可以细化晶粒,均匀组织,为后续的渗碳与淬火提供良好的组织状态;二则应该是把硬度调整到利于切削加工的硬度 正火工艺:正火加热温度为Ac3以上120~150(即在960℃左右),其原则是在不引起晶粒粗化的前提下尽量采用高的加热温度,以加速合金碳化物的溶解和奥氏体的均匀化,然后风冷5分钟左右,接着在640℃保温适当时间后空冷,硬度在HB180左右,利于切削加工。 3、那些措施可以减少淬火变形和开裂? 答:(1)尽量做到均匀加热及正确加热工件。(如使用特定的淬火夹具;工件在炉内加热时均匀放置;限制或降低加热速度;合理选择淬火加热温度)(2)正确选择冷却方法和冷却介质(如尽可能采用预冷;在满足性能要求的情况下,尽可能采用冷却缓慢的淬火介质;尽可能减慢在Ms点以下的冷却速度;合理选择和采用分级或等温淬火工艺)(3)正确选择淬火工件浸入淬火介质的方式和运行方式(如淬火时应尽量保证能得到最均匀的冷却;以最小阻力方向淬入)(4)进行及时,正确的回火 4、什么是钢的淬透性,那些因素会影响淬透性 答:钢的淬透性是指钢材被淬透的能力,或者说钢的淬透性是指表征钢材淬火时获得

《金属学及热处理》复习习题及答案

第一章金属及合金的晶体结构复习题一、名词解释 1.晶体:原子(分子、离子或原子集团)在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。 2.非晶体:指原子呈不规则排列的固态物质。 3.空间点阵:描述晶体中原子(离子、分子或原子集团)规律排列的空间格架称为空间点阵。 4.晶格:一个能反映原子排列规律的空间格架。 5.晶胞:构成晶格的最基本单元。 6.晶界:晶粒和晶粒之间的界面。 7.单晶体:只有一个晶粒组成的晶体。 8.多晶体:由许多取向不同,形状和大小甚至成分不同的单晶体(晶粒)通过晶界结合在一起的聚合体。 9.晶粒:组成多晶体的各个小单晶体的外形一般为不规则的颗粒状,故通常称之为晶粒。 10.合金:是以一种金属为基础,加入其他金属或非金属,经过熔合而获得的具有金属特性的材料。 11.组元:组成合金最基本的、独立的物质称为组元。 12.相:金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。 13.组织:用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。 14.固熔体:合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。

二、填空题 1.晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。 2.常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。3.实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。 4.根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同,固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。 5.置换固溶体按照溶解度不同,又分为无限固溶体和有限固溶体。 6.合金相的种类繁多,根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。 7.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。 8.晶体与非晶体最根本的区别是原子(分子、离子或原子集团)在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质,而非晶体则不是。 9.金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。 10.位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错,多余半原子面是刃型位错所特有的。 11.在立方晶系中,{120}晶面族包括(120)、(120)、(120)、(120)等晶面。12.点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种;属于面缺陷的小角度晶界可以用位错来描述。 三、判断题 1.固溶体具有与溶剂金属相同的晶体结构。(√) 2.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。(×) 3.金属多晶体是由许多位向相同的单晶体组成的。(×)

铝合金热处理原理及工艺

铝合金热处理原理及工艺 3.1铝合金热处理原理 铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却,改变其合金的组织,其主要目的是提高合金的力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工型能,获得尺寸的稳定性。 3.1.1铝合金热处理特点 众所周知,对于含碳量较高的钢,经淬火后立即获得很高的硬度,而塑性则很低。然而对铝合金并不然,铝合金刚淬火后,强度与硬度并不立即升高,至于塑性非但没有下降,反而有所上升。但这种淬火后的合金,放置一段时间(如4~6昼夜后),强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象,称为时效。时效可以在常温下发生,称自然时效,也可以在高于室温的某一温度范围(如100~200℃)内发生,称人工时效。 3.1.2铝合金时效强化原理 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程,它不仅决定于合金的组成、时效工艺,还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷,特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。 铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位,在淬火时,由于冷却快,这些空位来不及移出,便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态,必然向平衡状态转变,空位的存在,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚。 硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高,空位浓度越大,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。 沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度-温度关系,可用铝铜系的Al-4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3-1铝铜系富铝部分的二元相图,在548℃进行共晶转变L→α+θ(Al2Cu)。铜在α相中的极限溶解度5.65%(548℃),随着温度的下降,固溶度急剧减小,室温下约为0.05%。 在时效热处理过程中,该合金组织有以下几个变化过程: 3.1.2.1 形成溶质原子偏聚区-G·P(Ⅰ)区 在新淬火状态的过饱和固溶体中,铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期,即时效温度低或时效时间短时,铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集,形成溶质原子偏聚区,称G·P(Ⅰ)区。G·P(Ⅰ)区与基体α保持共格关系,这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区,故使合金的强度、硬度升高。 3.1.2.2 G·P区有序化-形成G·P(Ⅱ)区 随着时效温度升高或时效时间延长,铜原子继续偏聚并发生有序化,即形成G·P(Ⅱ)区。它与基体α仍保持共格关系,但尺寸较G·P(Ⅰ)区大。它可视为中间过渡相,常用θ”表示。它比G·P(Ⅰ)区周围的畸变更大,对位错运动的阻碍进一步增大,因此时效强化作用更大,θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。 3.1.2.3形成过渡相θ′ 随着时效过程的进一步发展,铜原子在G·P (Ⅱ)区继续偏聚,当铜原子与铝原子比为1:2时,形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化,故当其形成时与基体共格关系开始破坏,即由完全共格变为局部共格,因此θ′相周围基体的共格畸变减弱,对位错运动的阻碍作用亦减小,表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见,共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。 3.1.2.4 形成稳定的θ相 过渡相从铝基固溶体中完全脱溶,形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu,称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏,并有自己独立的晶格,其畸变也随之消失,并随时效温度的提高或时间的延长,θ相的质点聚集长大,合金的强度、硬度进一步下降,合金就软化并称为“过时效”。θ相聚集长大而变得粗大。 铝-铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同,形成的G·P区、过渡相以及最后析出的稳定性各不相同,时效强化效果也不一样。几种常见铝合金系的时效过程及其析出的稳定相列于表3-1。从表中可以看到,不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四个阶段,有的合金不经过G·P(Ⅱ)区,直接形成过渡相。就是同一合金因时效的温度和时

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