河北工程大学工程材料题库Word文件下载.docx
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淬火+中温回火
淬火+高温回火三次
退火
3、有一个45号和15号钢制的变速箱齿轮,试说明其中各热处理工序的工艺、目的及使用状态下的组织。
45钢加工工序为:
下料→锻造→正火→粗机加工→调质→精机加工→高频表面淬火+低温回火→磨加工→成品
目的
工艺
组织
正火
作为预先热处理
改善切削加工性能
加热到AC3+(30~50℃)+保温+空冷
S或P(F+Fe3C)
调质
在保持较高的强度同时,具有良好的塑性和韧性。
S回
高频表面淬火
提高表面硬度与高耐磨性,心部具有足够塑、韧性。
感应加热+水、乳化液喷射淬火+低温回火。
淬火后表面为细隐晶马氏体(极细马氏体),心部为原始组织。
低温回火
降低钢的淬火内应力和脆性,同时保持钢在淬火后的高硬度(一般为HRC58~64)和耐磨性。
加热150~250℃+保温+冷却
M回
15钢加工工序为:
下料→锻造→正火→粗机加工→渗碳→精机加工→淬火+低温回火→磨加工→成品
渗碳
增加表层的碳含量
表层P+Fe3CⅡ,
心部为原始组织
淬火
提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度,心部仍保持良好的塑、韧性。
表面为细隐晶马氏体(极细马氏体),心部为原始组织。
表层为高碳回火马氏体+碳化物+残余奥氏体,
心部为低碳回火马氏体(或含铁素体、屈氏体)
4、有一载重汽车变速箱齿轮,使用中受一定冲击,负载较重,齿面要求耐磨,硬度为58~63HRC,齿心部硬度33~45HRC,其余力学性能要求为Rm≥1000MPA,σ-1≥440MPA,αk≥95J/Cm2。
试从材料:
35、T10、20CrMnTi中合理选用一种,制定工艺流程,分析每步热处理的目的及其组织。
20CrMnTi:
下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火→磨削
1.正火
目的:
调整硬度,改善切削加工性能
组织:
珠光体+铁素体
2.渗碳
目的:
使工件在热处理后表面具有高硬度和耐磨性,而心部仍保持一定强度以及较高的韧性和塑性。
表层,珠光体+二次渗碳体,心部,珠光体+铁素体
3.淬火+低温回火
表面获得高硬度和高耐磨性,消除淬火应力并提高韧性。
表层,回火马氏体+碳化物+残余奥氏体,心部,低碳回火马氏体(或含铁素体+屈氏体)
5、什么叫石墨化,影响铸铁的石墨化的因素有哪些?
①结晶时形成石墨化的过程叫铸铁的石墨化。
②影响铸铁的石墨化的因素主要有:
成分碳硅含量;
冷却速度。
6、画出共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线说明炉冷、空冷、水冷分别获得什么组织?
(15分)
炉冷获得珠光体。
空冷获得索氏体。
水冷获得马氏体加残余奥氏体。
7、简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
奥氏体晶粒细小时,冷却后转变产物的组织也细小,其强度与塑性韧性都较高,冷脆转变温度也较低;
反之,粗大的奥氏体晶粒,冷却转变后仍获得粗晶粒组织,使钢的力学性能(特别是冲击韧性)降低,甚至在淬火时发生变形、开裂。
8、简述回火的目的。
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。
9、何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体?
他们的力学性能各有何特点?
铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体,软而韧。
渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物,硬而脆。
珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物,良好的综合力学性能。
10、什么是退火?
退火的目的是什么?
答:
退火:
将钢加热到一定温度,经一定时间保温后缓慢冷却,以达到改善组织、提高加工性能的热处理工艺
目的:
调整硬度,便于切削加工;
为最终热处理做组织准备;
消除内应力。
四、画出Fe-Fe3C相图,标明重要的点、线、成份及温度。
回答下列问题:
(共25分,每小题5分)
1、填写各相区相组成;
2填写室温下Fe-C合金的组织组成;
2、
指出上述相及组织中的固溶体、化合物、及机械混合物;
3、分析含碳0.4%合金结晶过程,画出室温组织示意图;
4、简述Fe-Fe3C相图的应用。
在铸造应用:
确定浇注温度确定铸造合金成分;
在冲压应用:
确定再结晶温度;
在锻造应用:
确定锻造温度;
在热处理应用:
确定热处理温度;
五、画出共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线回答下列问题:
1、什么是高温转变、扩散型转变,转变的组织有哪些?
2、什么是低温转变、非扩散型转变,转变的组织是什么?
3、在图中标出并解释,什么是退火?
4、在图中标出并解释,什么是正火?
5、在图中标出并解释,什么是淬火?
奥氏体在高温转变成珠光体的转变,在高温下碳原子和铁原子都能发生扩散的转变转变的组织是珠光体
奥氏体在大的过冷度下生成马氏体的转变,在转变过程中碳原子和铁原子都不能发生扩散的转变。
转变的组织是马氏体。
退火:
将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上或以下,保温一定时间后,使其缓慢冷却,以获得接近平衡组织,称为退火。
正火:
是将钢加热到Ac3或Accm以上一定温度,保温后空冷的热处理工艺。
淬火:
是将钢加热到Ac3或Accm以上一定温度,保温后大于临界冷却速度急冷,获得马氏体的热处理工艺。
六、拖拉机齿轮要求有高的耐磨性和疲劳强度,心部有足够的强度和冲击韧性,试为其选材并确定加工工艺,,操作方法,心部和表面的组织。
选择20钢或20CrMnTi钢渗碳处理
齿表面:
回火马氏体、残余奥氏体及粒状碳化物
心部:
铁素体、细珠光体及少量低碳回火马氏体
7、用45钢制造机床齿轮,要求齿表面具有高的硬度和耐磨性,心部具有良好的韧性。
试安排其工艺路线,说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。
调质,表面淬火+低温回火
调质目的是获得综合的力学性能,获得回火索氏体组织
表面淬火+低温回火的目的是获得表面高硬度,获得回火马氏体组织。
8、用15钢制作一要求耐磨的小轴(直径20mm),其工艺路线为:
下料-锻造-正火-机加工-气体渗碳缓冷-淬火-低温回火-磨加工。
说明各热处理工序的目的,操作方法及使用状态下的组织。
⑴正火目的,操作和生成组织
调整硬度,便于加工;
细化晶粒,为最终热处理做组织准备;
消除内应力,防止加工中的变形
操作:
将钢加热到AC3以上30-50℃,保温后空冷;
生成组织:
F+S;
⑵气体渗碳目的、操作、生成组织
提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳强度,保持心部良好的韧性;
将工件放入密封炉内,在高温渗碳气体中渗碳(900-950℃);
表面:
M回+A’+少量颗粒状渗碳体;
心部:
M回+F;
⑶淬火操作,目的,生成组织。
提高钢的硬度综合力学性能、一定的物理化学性能;
将钢加热到AC3以上30-50℃保温,以大于Vk速度冷却;
M;
⑷回火目的、操作、生成组织
减少或消除淬火时的内应力,防止变形,稳定尺寸,调整硬度、韧性;
加热到AC1以下某温度,空冷至室温;
M回。
五、简答题:
(共10分)
如图所示,在共析钢等温冷却的转变曲线上估计连续冷却时的转变情况。
写出冷却速度V1、V2、V3、V4分别相当于哪一种热处理工艺,并写出各自冷却速度下的产物。
六、问答题(15分)
一根直径6mm的45钢圆棒,先经8400C加热淬火后,硬度为HRC55(未回火),然后从一端加热,依靠热传导使圆棒各点达到图示的温度,试问?
(1)各点处的组织是什么?
(2)整个圆棒自图示温度缓冷至室温,各点处的组织是什么?
(3)整个圆棒自图示温度水冷至室温,各点处的组织是什么?
(1)AAA+FS回M回
(2)P+FP+FP+FS回M回
(3)MMM+FS回M回
七、综合题(共10分,每个空1分)
提供材料牌号为:
45、W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti、20CrMnTi、60Si2Mn、T12。
填充下表:
、
零件
性能要求
选材
最终热处理
使用状态的组织
机床较小的轴
齿部表面有较高硬度和耐磨性,心部有较好的强韧性
45
调质、表面淬火+低温回火
汽车动力齿轮
齿部表面高硬度和疲劳强度,心部高的强韧性
20CrMTi
渗碳、淬火+低温回火
M回+粒状碳化物+少量A’
M回+F
耐酸容器
耐酸性腐蚀介质侵蚀
Cr18Ni9Ti
氮化、淬火+低温回火
单相A
汽车板弹簧
高的屈服强度,高的疲劳强度
60Si2Mn
淬火+中温回火
T回
锉刀
高的硬度和耐磨性
T12
淬火+低温回火
盘形铣刀
高硬度耐磨性良好的热硬性
W18Cr4V
淬火+三次回火
名词解释
1、组织:
材料在显微镜下观察的形貌。
2、相图:
描述不同成分合金在不同温度所处状态的图解。
3、时效处理:
使过饱和固溶体分解的处理过程称为时效处理
4、合金:
由两种或两种以上金属或金属与非金属组成的具有金属特性的物质
5、相:
材料中化学成分相同,结构相同并有界面分开的物质
6、晶体缺陷:
晶体的不完整性称为晶体缺陷
7、合金钢——在碳钢的基础上加入合金元素构成的钢。
8、再结晶——经冷塑性变形的金属加热到一定温度,组织中破碎晶粒变成等轴晶粒的过程。
9、加工硬化——经冷塑性变形的金属其强度、硬度增加;
塑性、韧性降低的现象。
10、过冷度:
理论结晶温度与实际结晶温度的差。
11、固溶强化:
随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。
12、钢的热处理:
是将钢加热、保温、冷却,以改变钢的内部或表面组织,从而获得所需材料性能的工艺方法。
13、固溶体:
与组成元素之一的晶体结构相同的固相.
14、铁素体:
碳在α-Fe中的固溶体。
15、奥氏体:
碳在γ-Fe中的固溶体。
16、马氏体:
碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
17、自然时效:
自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料,于室温下发生性能随时间而变化的现象。
填空题
1、晶体缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷三种。
2、碳钢中马氏体组织形态主要有板条、片状两种,其中板条强韧性较好。
3、牌号QT500-5中,QT表示球墨铸铁,第一组数字表示抗拉强度.第二组数字表示延伸率。
4、共析钢加热时,奥氏体的形成是由奥氏体形核、长大、碳化物分解、和奥氏体均匀化等四个阶段。
5、合金钢按用途可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
6、常见的晶体结构有体心立方、面心立方和密排六方三种。
7、典型铸锭结构的三个晶区分别为表层细晶区、柱状晶区和粗大等轴。
8、碳钢按含碳量可分为亚共析、共析和过共析。
9、石墨为片状的灰口铸铁称为
普通灰口 铸铁,石墨为团絮状的灰口铸铁称为 可锻 铸铁,石墨为球状的灰口铸铁称为
球墨 铸铁。
其中 可锻 铸铁的韧性最高,因而可以锻造。
10、金属材料的强化方法有细晶、弥散、相变、加工硬化、固溶强化。
11、机械零件选材的基本原则是使用性、经济性、加工性。
12、铸铁的基体有铁素体、珠光体、铁素体加珠光体三种。
13、钢中马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,具有体心正方点阵。
14、实际金属中存在有点缺陷、线缺陷和面缺陷三类缺陷。
15、金属再结晶后晶粒度的大小取决于金属预先变形程度和加热条件。
16、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时,原奥氏体中含碳量越高,则Ms点越低,转变后的残余奥氏体量越多。
17、按照溶质原子在溶剂晶格中的分布情况,可将固溶体分为间隙固溶体和置换固溶体。
单晶体的塑性变形方式主要有滑移和孪生。
18、为了提高材料的表面耐磨性能,常见的两种化学热处理方法是渗碳、氮化。
19、珠光体类型组织按照片层间距的大小分为三类:
粗珠光体、珠光体、索氏体。
20、牌号HT300中,字母HT表示灰铸铁,数字300表示抗拉强度。
21、若共晶铸铁的两个阶段石墨化均未进行,此时的室温组织为低温莱氏体。
22、根据采用的渗碳剂的不同,将渗碳分为真空渗碳、固体渗碳、
气体渗碳
23、工程中常用的特殊性能钢有不锈钢
耐热钢
耐磨刚等。
24、金属元素在钢中形成的碳化物可分为合金渗碳体
特殊碳化物两类。
25、金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性和耐蚀性等。
26、T12钢按用途分类属碳素工具钢,按碳含量分类属于过共析钢,按质量分类属于优质钢钢。
27、在过冷奥氏体转变为马氏体时的过程中,只有相改组,而不发生晶格类型转变,马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
28、在铁碳合金的基本组织中,属于固溶体的是铁素体和奥氏体,属于金属化合物的是Fe3C,属于混合物的是珠光体和莱氏体。
29、Q235-A.F表示最低屈服强度为235MPa,质量等级为A的碳素结构沸腾钢。
选择题
1.布氏硬度的表示符号是(D)(A)HRC(B)HV(C)HRA(D)HBS
2.钢的回火处理是在___C______。
(A)退火后进行(B)正火后进行(C)淬火后进行
3.可用做弹簧的钢是:
(C)(A)20(B)9SiCr(C)60Si2Mn(D)20CrMnMo
4.经塑性变形后金属的强度、硬度提高,这主要是由于(A)造成。
(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
5.调质处理后可获得综合力学性能好的组织是(C )
(A)回火马氏体(B)回火托氏体(C)回火索氏体(D)索氏体
6.机架和机床床身应选用___B___。
(A)白口铸铁(B)灰铸铁(C)麻口铸铁
7.马氏体的硬度取决于___C___。
(A)冷却速度(B)转变温度(C)含碳量
8、铸铁石墨化的几个阶段完全进行,其显微组织为__A__。
(A)F+G(B)F+P+G(C)P+G
9.拖拉机和坦克履带板受到严重的磨损及强烈的冲击,应选择用____B______。
(A)45钢调质处理(B)ZGMn13—水韧处理(C)W18Cr4V淬火低温回火
10.钢的淬透性主要取决于(C)。
(A)碳含量(B)冷却介质(C)合金元素。
11.T10钢的碳的质量分数为(B)A.0.1%B.1.0%C.10%
12.铁素体的力学性能特点是(C)
A.强度高、塑性好、硬度低B强度低、塑性差、硬度低C强度低、塑性好、硬度低
13.两组元组成固溶体,则固溶体的结构(A)A.与溶剂相同B与溶质相同C与溶剂和溶质都不相同
14.位错属于(B)缺陷A.点缺陷B线缺陷C面缺陷
15.制造医疗手术的刀具用(C)A.GCr15BCr12MoVC1Cr18Ni9Ti
16、多晶体的晶粒越细,则其(A)
(A)强度越高,塑性越好(B)强度越高,塑性越差
(C)强度越低,塑性越好(D)强度越低,塑性越差
1.拉伸试验时,试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的(B)。
A.屈服强度B.抗拉强度C.弹性极限D.规定残余延伸强度
2.金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为(C)。
A.塑性B.硬度C.强度D.韧性
3.金属材料的伸长率和断面收缩率的数值越大,表明材料的(A)越好。
4.金属材料的伸长率用符号(D)表示,断面收缩率用符号(C)表示。
A.ReLB.AC.ZD.Rm
5.ReL符号表示金属材料的(D)指标。
A.布氏硬度B.维氏硬度C.疲劳强度D.屈服强度
6.金属材料受外力作用产生塑性变形而不断裂的能力称为(B)。
A.弹性B.塑性C.韧性D.强度
7.HBW符号表示金属材料的(A)指标。
A.硬度B.塑性C.屈服点D.疲劳强度
8.洛氏硬度C标尺所用的压头是(B)。
A.淬硬钢球B.金刚石圆锥体C.硬质合金球D.钢球
9.HRC符号表示金属材料的(C)指标。
A.布氏硬度B.维氏硬度C.洛氏硬度D.疲劳强度
10.为改善20钢的切削加工性能,通常采用(C);
为改善T10钢的切削加工性能,通常采用(B)。
A.完全退火B.球化退火C.正火D.去应力退火
11.普通、优质和高级优质钢是按钢的(B)进行划分的。
A.力学性能的高低B.S、P含量的多少C.Si含量多少D.碳含量
12.试选择制造下列零件的材料牌号:
冷冲压件(B);
齿轮(D);
弹簧(C)。
A.08FB.T10C.65MnD.45
1.40钢钢锭在1000℃左右轧制,有时会发生开裂,最可能的原因是(
D
)
A.温度过低;
B.温度过高;
C.钢锭含磷量过高;
D.钢锭含硫量过高
2.下列碳钢中,淬透性最高的是(
C
A.20钢;
B.40钢;
C.T8钢;
D.T12钢
3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是(
A.提高淬透性;
B.固溶强化;
C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区;
D.细化晶粒;
4.W18Cr4V钢锻造后,在机械加工之前应进行(
B)
A.完全退火;
B.球化退火;
C.去应力退火;
D.再结晶退火
5.下列材料中,最适合制造机床床身的是(
A.40钢;
B.T12钢;
C.HT300;
D.KTH300-06
6.下列材料中,最适合制造气轮机叶片的是A
A.1Cr13钢;
B.1Cr17钢;
C.3Cr13钢;
D.4Cr13钢
7.下列材料中,最适合制造飞机蒙皮的是(
D)
A.ZAlSi12;
B.2A50(旧牌号LD5);
C.ZAlMg10;
D.2A12(旧牌号LY12)
8.下列材料中,最适合制造盛放氢氟酸容器的是(
C)
A.1Cr17;
B.1Cr18Ni9Ti;
C.聚四氟乙烯;
D.SiO2
9.下列材料中,最适合制造汽车板弹簧的是(
A)
A.60Si2Mn;
B.5CrNiMo;
C.Cr12MoV;
D.GCr15
10.下列材料中,最适合制造汽车火花塞绝缘体的是(
A.Al2O3;
B.聚苯乙烯;
C.聚丙烯;
D.饱和聚酯
11.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(
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
12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和(
A.铁素体-奥氏体不锈钢;
B.马氏体-奥氏体不锈钢;
C.莱氏体不锈钢;
D.贝氏体不锈钢
13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色?
(
A.马口铁;
B.白口铸铁;
C.麻口铸铁;
D.灰铸铁
14.用于制造渗碳零件的钢称为(
C)。
A.结构钢;
B.合金钢;
C.渗碳钢;
D.工具钢
15.马氏体组织有两种形态(
B)。
A.板条、树状;
B.板条、针状;
C.树状、针状;
D.索状、树状
16.实际生产中,金属冷却时(
C)。
A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度;
B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度;
C.理论结晶温度总是大于实际结晶温度;
D.实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17.零件渗碳后,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
18.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
19.机械制造中,T10钢常用来制造(
A.容器;
B.刀具;
C.轴承;
D.齿轮
20.钢经表面淬火后将获得(
A)。
A.一定深度的马氏体;
B.全部马氏体;
C.下贝氏体;
D.上贝氏体
21.GCrl5SiMn钢的含铬量是:
B)
A.15%;
B.1.5%;
C.0.15%;
D.0.015%
22.铅在常温下的变形属:
A.冷变形;
B.弹性变形;
C.热变形;
D.既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以(
)为主加元素的铜合金。
A.铅
B.铁
C.锡
D.锌
24、在Fe-Fe3C和图中,奥氏体冷却到ES线时开始析出(
)。
A.铁素体
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