工程材料及热处理期末模拟
一、填空题（20×1％=20％）
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 晶格三种。
2、常见的表面热处理可分为表面淬火和 表面化学热处理 。 3、铸铁是含碳量在大于2.11% 铁碳合金，单铸铁中的碳大部分不再以渗碳体的形式存在，而是以游离的 石墨 状态存在。
4、铸铁根据石墨形态不同可分为灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁四大类。它们在石墨的形态分别为_片状 、棉絮状、球状和蠕虫状。
5、常用的常规热处理方法有回火、正火和淬火、 退火 。 6、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。
7、实际金属中存在有点缺陷、线缺陷和 面缺陷 三类晶体缺陷。 8、过冷度是指 理论结晶温度与实际结晶温度之差；其表示符号 △T 。
9、钢的热处理工艺由 加热、保温、冷却 三个阶段所组成。 10、零件失效的形式有：变形失效、断裂失效及表面损伤失效。 12、根据晶胞的几何形状或自身的对称性，可把晶体结构分为七大晶系、十四种空间点阵 。
13、热滞 是由于过热和过冷现象的影响，加热时相变温度偏向高温，冷却时相变温度偏向低温的现象。
14、细化铸态金属晶粒主要采用下面两种方法为：增大金属的过冷度、变质处理。
15、合金钢按用途可分合金结构钢、合金工具钢、和特殊性能钢。 二、选择题（10×2％=20％）
1、化学热处理与其他热处理的主要区别是（ C ）
A 组织变化 B 加热温度 C 改变表面化学成分 D 添加剂不同
2、调质处理就是（ A ）的热处理。
A 淬火+高温火 B 淬火+中温回火 C 淬火+低温回火 D 淬火+低温退火
3、零件渗碳后，一般需经过（ A ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+高温回火 4、过共析钢的正常淬火加热温度是( C )。
A．Acm以上(30—50℃) B．Ac3以上(30—50℃) C．Ac1以上(30—50℃) D．Ac1以下(30—50℃) 5、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 6、淬火的目的是把奥氏体化的钢件淬成( A )。 A.马氏体 B.铁素体 C.莱氏体 D.渗碳体
7、刀具、量具淬火后，一般都要进行低温回火，使刀具、 量具达到( B )。
A.低硬度而耐磨的目的 B.高硬度而耐磨的目的
C.中硬度而弹性高的目的 D.高硬度而弹性高的目的
8、C曲线右移使淬火临界冷却速度（ A ），淬透性（ ）。 A 减小、增大 B 减小、减小 C 增大、减小 D、增大、增大
9、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（ ）。
A 铁素体 B 珠光体 C 二次渗碳体 D 莱氏体
10、GCrl5SiMn钢的含铬量是：（ B ） A 15％ B 1．5％ C 0. 15％ D 0.015％ 三、简答题（5×5％=25％） 1、奥氏体形成的四个步骤是什么？
答：（1）奥氏体晶核的形成；（2）奥氏体晶核的长大；（3）残余渗碳体的溶解；（4）奥氏体成分的均匀化。
2、正火与退火的主要区别是什么？简述回火的目的。
答：与退火的区别是①加热温度不同，对于过共析钢退火加热温度在Ac1以上30～50℃而正火加热温度在Accm以上30～50℃。②冷速快，组织细，强度和硬度有所提高。当钢件尺寸较小时，正火后组织：S，而退火后组织：P。
回火的目的是：（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；（2）获得所要求的力学性能；
（3）稳定尺寸；（4）改善加工性。
3、淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别？
答：淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层的能力。不同的钢在同样的条件下淬硬层深不同，说明不同的钢淬透性不同，淬硬层较深的钢淬透性较好。淬硬性：是指钢以大于临界冷却速度冷却时，获得的马氏体组织所能达到的最高硬度。钢的淬硬性主要决定于马氏体的含碳量，即取决于淬火前奥氏体的含碳量。
4、化学热处理包括哪几个基本过程？常用的化学热处理方法有哪几种？
答：化学热处理是把钢制工件放置于某种介质中，通过加热和保温，使化学介质中某些元素渗入到工件表层，从而改变表层的化学成分，
使心部与表层具有不同的组织与机械性能。 化学热处理的过程：
① 分解：化学介质要首先分解出具有活性的原子； ② 吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶体或化合物； ③扩散：被工件吸收的活性原子，从表面想内扩散形成一定厚度的扩散层。
常用的化学热处理方法有：渗碳、氮化、碳氮共渗、氮碳共渗。 5、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、20R、20G、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。通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。 40:含碳量为0.4%的优质碳素结构钢。 45含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。 四、计算题（13％）
1、根据Fe-Fe3C 相图，计算：
（1）55钢在室温时的相组成物和组织组成物个是什么？其相对质量百分数个是多少？
（2）T10钢的相组成物和组织组成物个是什么？个占的比例是多少？
（3）铁碳合金中，二次渗碳体的最大百分含量是多少？ 解：（1）①55钢的相组成物：α＋Fe3C ② 组织组成物：α＋P
①α％=(6.69－0.55) ／(6.69－0.0218) ×100％=92％ Fe3C％=1－92％=8％
②Wα%﹦(0.77－0.55) ／(0.77－0.0218) ×100％=29.3％ Wp％=1－29.3％=70.7％
(2) ①T10钢的相组成物：α＋Fe3C ②组织组成物：P＋Fe3CⅡ ①α％=(6.69－1.00) ／(6.69－0.0218) ×100％=85.3％ Fe3C％=1－85.3％=14.7％
②Wp％=(6.69－1.00) ／(6.69－0.77) ×100％=96.1％ Fe3CⅡ％=1－96.1％=3.9％
(3) 铁碳合金中，二次渗碳体的最大百分含量是在当Wc％=2.11％时，此时有：
Fe3CⅡ％=（2.11－0.77）／（6.69－0.77）×100％=22.6％ 五、综合题（10％＋12％=22％）
1、C620车床主轴。工作条件与性能要求：受交变弯曲和扭转复合应力，载荷和转速不高，冲击不大，一般综合机械性能即可；大端轴颈、锥孔与卡盘、顶尖间有摩擦，要求硬度和耐磨性高。
（图 C620车床主轴及热处理技术条件） 材料：45
热处理：整体调质，轴颈及锥孔表面淬火
性能要求：整体硬度220～240HB；轴颈及锥孔处52HRC 工艺路线：
锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈表面淬火＋低温回火→磨削
正火——消除锻造应力及组织不均匀性，调整硬度，便于切削加工。 调质——提高主轴的综合机械性能，以满足零件心部的强度要求。 表面淬火——使轴颈及锥孔获得高硬度和高耐磨性，得到均匀硬化层。
低温回火——消除淬火应力，减少脆性 最终组织：
心部：回火S 轴颈表面：回火M
2、汽车齿轮。载荷条件：汽车齿轮的工作条件远比机床齿轮恶劣，特别是主传动系统中的齿轮，它们受力较大，超载与受冲击频繁，因此对材料的要求更高。由于弯曲与接触应力都很大，用高频淬火强化表面不能保证要求，所以汽车的重要齿轮都用渗碳、淬火进行强化处理。
（后桥圆锥主动齿轮简图） 材料：20CrMnTi
热处理：渗碳、淬火、低温回火，渗碳层深1.2mm～1.6mm。 性能要求：齿面硬度58HRC～62HRC，心部硬度33HRC～48HRC。 工艺路线：
下料→锻造→正火→切削加工→渗碳+淬火+低温回火→磨削加工。
正火——均匀和细化组织，消除锻造应力，改善切削加工性能。 渗碳——渗碳层深1.2mm～1.6mm，保证齿面高含碳量，淬火后具有高硬度和高的耐磨性。
淬火——进一步增加齿轮表面硬度，提高心部强度，钢中加入的Cr、Mn元素提高钢的淬透性，淬火后心部为低碳马氏体，具有足够强韧性。
低温回火——消除淬火应力，减少脆性，确保齿面具有高的硬度和耐磨性。最终组织心部：低碳M回 齿面：M回+ 碳化物 + Ar
