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一、填空题（每空1分，共20分）
（ A ）6.完全退火主要适用于 。
A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．白口铸铁
1．常见的金属晶格类型有:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
（ A ）7.铸铁如果第一、第二阶段石墨化都完全进行，其组织为 。 2．空位属于____点__缺陷，晶界和亚晶界分别_____线_____ 缺陷，位错属于
________面_______缺陷。
3．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______。 4．原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为______间隙______固溶体和_____置换____ 固溶体。 5．室温下Fe－Fe3C合金中的4种基本组织是：铁素体、珠光体、渗碳体、莱氏体
6．常见的金属的塑性变形方式有_____滑移___和____孪生____两种类型。
7．钢的热处理工艺是：加热、保温、冷却 _三个步骤组成的。 8．铁碳合金为双重相图，即 铁－渗碳体 相图和 铁－渗碳体 相图。
二、单项选择题（每题2分，共20分）
（ B ）1.两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构 。
A．与溶质的相同 B．与溶剂的相同
C．与溶剂、溶质的都不相同 D．是两种元素各自结构的混合体
（ D ）2.铸造条件下，冷却速度越大，则 。
A．过冷度越小，晶粒越细 B．过冷度越小，晶粒越粗 C．过冷度越大，晶粒越粗 D．过冷度越大，晶粒越细 （ A ）3.金属多晶体的晶粒越细，则其 。
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 （ B ）4. 钢的淬透性主要取决于 。
A．冷却介质 B．碳含量 C．钢的临界冷却速度 D.其它合金元素 （ D ）5.汽车、拖拉机的齿轮要求表面具有高耐磨性，心部具有良好的强韧性，
应选用 。
A．45钢表面淬火+低温回火 B．45Cr调质
C．20钢渗碳、淬火+低温回火 D．20CrMnTi渗碳、淬火+低温回火
仅供学习与参考
A． F＋G B． F＋P＋G C． P＋G D.Le＋P＋G （ D ）8.对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为 。 A．淬火 + 低温回火 B．正火 C．水韧处理 D. 固溶处理 + 时效 （ C ）9. 马氏体的硬度主要取决于 。 A．过冷奥氏体的冷却速度 B．过冷奥氏体的转变温度
C．马氏体的含碳量 D．马氏体的亚结构
（ D ）10.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是 。
A．扩散退火 B．切削加工 C．喷丸处理 D．变质处理
三、判断题（每题1分，共10分）
（ 正确 ）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。
（ 错误 ）2.在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。 （ 错误 ）3.由于再结晶过程是一个形核和长大的过程，因而是相变过程。 （ 正确 ）4.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多，其强度愈高。
（ 错误 ）5. 回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。 （ 正确 ）6.球墨铸铁可通过热处理来提高其综合力学性能。 （ 错误 ）7.所有铝合金都可以通过热处理进行强化。
（ 错误 ）8.钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。 （ 正确 ）9. 滑移变形所需要的切应力要比孪生变形时所需的小得多。 （ 错误 ）10.奥氏体冷却时，只要温度达到Ms以下，马氏体的转变就能完成。
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四、名词解释题（每题3分，共15分）
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、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。
3、固溶强化： 通过溶入溶质元素形成固溶体，使材料的强度、硬度提高的现象。 4、钢的淬透性：在规定条件下，钢在淬火时获得淬硬层（淬透层）深度的能力。 5、调质处理： 把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为调质处理。
五、简答题（共15分）
1、在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？（6分）
答：① 增加过冷度：钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶
粒大小。（2分）
② 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。（3分） ③ 机械振动、搅拌。（1分）
2、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？（4分） 答：① 晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性。（1分）
② 晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化。（1分） ③织构现象的产生。（1分）
④金属内部会形成残余的内应力。（1分）
3. 说明下列牌号所属的种类、数字及字符的意义：（5分） ①Q235 ②45 ③T8A ④GCr15 ⑤HT200
答：① Q235：最低的屈服强度为235MPa的碳素结构钢。（1分）
② 45：为含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。（1分） ③ T8A：含碳量为0.8%左右的高级优质碳素工具钢。（1分） ④ GCr15：含Cr量为1.5%左右的滚动轴承。（1分） ⑤ HT200:为最低抗拉强度为200MPa的灰铁。（1分）
六、综述题（共20分）
1、直径为5mm的45钢三个试样，加热至830℃后水冷，然后再分别加热至200℃、400℃、600℃空冷，试说明这三个试样所经历的各热处理工艺名称、获得的室温组织及大致硬度。（8分） 答：45钢加热830℃后水冷称淬火。（1分）
①再经200℃加热后空冷称低温回火，室温组织为回M，硬度约HRC55。（2分） ②再经400℃加热后空冷称中温回火，室温组织为回T，硬度约HRC40（2分）
仅供学习与参考
③再经600℃加热后空冷称高温回火，即调质处理，室温组织为回S，硬度约HRC25。（3分）
2、如图是铁碳平衡相图。（12分） 1148℃
① 写出ECF线、PSK线发生的相变反应名称及反应式。
② A1线是指________线，A3线是指___________线，Acm线是指_______________线。 ③ 计算含碳为0.45%的铁碳合金室温组织组成物和相的相对质量。
答：① ECF线：共晶反应：LC AE+Fe3C(Ld或Le) （1.5分）
PSK线：共析反应：AS 727℃ FP+Fe3C (P) （1.5分）
② A1线—→PSK线 （1分） A3线—→GS线 （1分） Acm线—→ES线 （1分）
③ 室温下组织组成为：F+P （1分）
F的质量百分比：QF=(0.77-0.45)/(0.77-0.0218) ≈42.77% （1分） P的质量百分比 QP=1-42.77%=57.23% （1分）
室温下相的组成：F+ Fe3C （1分）
F的质量百分比：QF=(6.69-0.45)/6.69≈93.27% （1分） Fe3C的质量百分比：QFe3C=1- 93.27% =6.73% （1分）
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三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：
下料 锻造 正火 机加工 调质 机加工（精） 轴颈表面淬火 低温回火 磨加工
指出：1、主轴应用的材料：45钢
2、正火的目的和大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷
3、调质目的和大致热处理工艺 强度硬度塑性韧性达到良好配合 淬火＋高温回火
4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度
5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回
四、选择填空（20分）
１．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（ d）
（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大 （b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响 （d）上述说法都不全面
２．适合制造渗碳零件的钢有（ c）。
（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi
３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）
（a）45钢经正火处理 （b）60Si2Mn经淬火和中温回火 （c）40Cr钢经调质处理 4．制造手用锯条应当选用（a ）
（a）T12钢经淬火和低温回火 （b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火 （c）65钢淬火后中温回火 5．高速钢的红硬性取决于（b ）
（a）马氏体的多少 （b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量 （c）钢中的碳含量 6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）
（a）60钢渗碳淬火后低温回火 （b）40Cr淬火后高温回火 （c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火
7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）
（a）工具钢，淬火+低温回火 （b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火 （c）弹簧钢，淬火+中温回火 8. 二次硬化属于（ d）
（a）固溶强化 （b）细晶强化 （c）位错强化 （d）第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（ b） （a） 获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性
仅供学习与参考
（b） 获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀 （c）降低硬度，便于 切削加工
１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火 （b）ZGMn13—3经水韧处理 （c）W18Cr4V淬火后低温回火 五、填空题(20分)
1、马氏体是 a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体 、 片状马氏体。
其中， 片状马氏体硬度高、塑性差
2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为1270－1280℃，回火加热温度为 560℃ ，回火次数 3次。
3、材料选择的三原则 一般原则，工艺性原则， 经济性原则。
4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是 强度高，淬透性好 。 5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是 P B M。 6. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为 M回＋A’
T回 S回 。 7. 45钢正火后渗碳体呈 片 状，调质处理后渗碳体呈 球 状。 一、名词解释：（１０分） ３、固溶强化： 固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。（2分） ２、加工硬化： 金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。（2分） ４、合金强化： 在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度（2分） ４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。 （2分）
５、细晶强化：通过细化晶粒处理，使得金属强度提高的方法。（2分） 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）（每空1分） 名称 候选材料 选用材料 热处理方法 最终组织
机床床身 T10A, KTZ450-06, HT200 HT200 时效 P＋F＋G片 汽车后桥齿轮 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 20CrMnTi
渗碳＋淬火＋低温回火
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表面Cm＋M＋A’ 心部 F＋M 滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火＋淬火＋低温回火
Cm＋M＋A’ 锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火＋淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’ 汽车板簧 45, 60Si2Mn, T10 60Si2Mn 淬火＋中温回火 T回 钻头 W18Cr4V，65Mn, 20 W18Cr4V 淬火＋低温回火 Cm＋M＋A’ 桥梁 1Cr13, 16Mn, Q195 16Mn, 不热处理 F＋P 滑动轴承 H70, ZSnSb11Cu6, T8 ZSnSb11Cu6
不热处理 a+SnSb 耐酸容器 Q235, 1Cr18Ni9Ti, ZGMn13 1Cr18Ni9Ti 固溶处理 A
发动机曲轴
QT600-3, 45, ZL101 QT600-3
等温淬火＋高温回火 S回＋G球
三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：
下料 锻造 正火 机加工 调质 机加工（精） 轴颈表面淬火 低温回火 磨加工 指出：1、主轴应用的材料：45钢 （4分）
2、正火的目的和大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷（4分）
3、调质目的和大致热处理工艺 强度硬度塑性韧性达到良好配合 淬火＋高温回火（4分）
4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度（4分）
４．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回。 （4分） 四、选择填空（20分）（每空2分）
1．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（ d ）
（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大 （b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响 （d）上述说法都不全面 2．适合制造渗碳零件的钢有（ c）。
（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi
3．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）
仅供学习与参考
（a）45钢经正火处理 （b）60Si2Mn经淬火和中温回火 （c）40Cr钢经调质处理 4．制造手用锯条应当选用（a ）
（a）T12钢经淬火和低温回火 （b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火 （c）65钢淬火后中温回火 5．高速钢的红硬性取决于（b ）
（a）马氏体的多少 （b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量 （c）钢中的碳含量 6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）
（a）60钢渗碳淬火后低温回火 （b）40Cr淬火后高温回火 （c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火
7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）
（a）工具钢，淬火+低温回火 （b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火 （c）弹簧钢，淬火+中温回火
8. 二次硬化属于（ d）
（a）固溶强化 （b）细晶强化 （c）位错强化 （d）第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（ b） （c） 获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性
（d） 获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀 （c）降低硬度，便于 切削加工
１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火 （b）ZGMn13—3经水韧处理 （c）W18Cr4V淬火后低温回火
五、填空题(20分) （每空1分）
1、马氏体是 碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体 、 片状马氏体。
其中， 片状马氏体硬度高、塑性差
2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为1270－1280℃，回火加热温度为 560℃ ，回火次数 3次。
3、材料选择的三原则 一般原则，工艺性原则， 经济性原则。
4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是 强度高，淬透性好 。 5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是 P B M。 6. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为 M回＋A’
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T回 S回 。 7. 45钢正火后渗碳体呈 片 状，调质处理后渗碳体呈 球 状
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