金属材料组织和性能的控制2.2.填空题(1) 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的,这两个过程是( 形核 )和( 晶核长大 )。(2) 当对金属液体进行变质处理时,变质剂的作用是( 增加晶核数量,或阻碍晶粒长大 )。(3) 液态金属结晶时,结晶过程的推动力是( 能量差 ),阻力是( 表面能 )。(4) 过冷度是指(理论结晶温度 - 开始结晶温度),其表示符号为(△T)。(5) 典型铸锭结构的三个晶区分别为( 表面细晶区 )、( 柱状晶区 )和( 中心等轴晶 )。(6) 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( 高 )。(7) 固溶体出现枝晶偏析后,可用(扩散退火)加以消除。(8) 一合金发生共晶反应,液相L生成共晶体(△T)。共晶反应式为( L—(α+β)),共晶反应的特点是( 在恒温下进行,三相共存 )。(9) 一块纯铁在912℃发生△T→△T转变时,体积将( 收缩 )。(10) 珠光体的本质是( 铁素体与渗碳体机械混合物 )。(11) 在铁碳合金室温平衡组织中,含Fe3CⅡ最多的合金成分点为( 2.11%C ),含Le′最多的合金成分点为( 4.3%C )。(12) 用显微镜观察某亚共析钢,若估算其中的珠光体体积分数为80%,则此钢的碳的质量分数为( 0.62%C )。(13) 钢在常温下的变形加工称为( 冷 )加工,而铅在常温下的变形加工称为( 热 )加工(14) 造成加工硬化的根本原因是( 位错运动受阻,引起塑性变形抗力增加 )。(15) 滑移的本质是( 位错的运动 )。(16) 变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是( T再=(0.35~0.4)T熔 )。(17) 再结晶后晶粒度的大小主要取决于( 加热温度 )和( 预先变形度 )。(18)在过冷奥氏体等温转变产物中,珠光体和屈氏体的主要相同点是( F+Fe3C的两相混合物 ),不同点是 ( 屈氏体的片层间距小 )。(19) 用光学显微镜观察,上贝氏体呈( 羽毛 )状,下贝氏体呈( 黑色针状 )状。(20) 马氏体的显微组织形态主要有( 板条状 )、( 针状 )两种。其中( 板条马氏体 ) 的韧性较好。(21)钢的淬透性越高,则其C曲线的位置越( 靠右 ),说明临界冷却速度越( 小 )(22)马氏体是一种( 铁 )磁相,在磁场中呈现磁性;而奥氏体是一种( 顺 )磁相,在磁场中无磁性。(23) 球化退火加温温度略高于Ac1,以便保留较多的( 未溶碳化物粒子 )或较大的奥氏体中的( 碳浓度分布不均匀 ),促 进球状碳化物的形成。(24)球化退火的主要目的是( 降低硬度 ),它主要适用于( 过共析钢 )钢。(25) 亚共析钢的正常淬火温度范围是( AC3以上30+50℃ ),过共析钢的正常淬火温度范围是( AC1以上30+50℃ )。(26) 淬火钢进行回火的目的是( 消除应力 ),回火温度越高,钢的强度与硬度越( 低 )。(27) 合金元素中,碳化物形成元素有( Mo,W,V,Nb,Ti )。(28) 促进晶粒长大的合金元素有( Mn,P,B )。(29) 除( Co )、( Al )外,几乎所有的合金元素都使Ms、Mf,点下降,因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比,残余奥氏体( 多 ),使钢的硬度(下降)。(30)一些含有合金元素( Mn,Cr,Ni )的合金钢,容易产生第二类回火脆性,为了消除第二类回火脆性,可采用( 快冷 )和( 加入Mo元素 )。2.3.是非题(1) 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。 ( × )(2) 室温下,金属晶粒越细,则强度越高、塑性越低。 ( × )(3) 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。 ( × )(4) 当形成树枝状晶体时,枝晶的各次晶轴将具有不同的位向,故结晶后形成的枝晶是一个多晶体。 ( × )(5) 晶粒度级数的数值越大,晶粒越细。 (√ )(6) 平衡结晶获得的Ni质量分数为20%的Cu-Ni合金比Ni质量分数为40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。 ( × )(7)一个合金的室温组织为+(),它由三相组成。 ( × )(8)铁素体的本质是碳在-Fe中的间隙相。 ( × )(9)20钢比T12钢的碳质量分数要高。 ( × )(10)在退火状态(接近平衡组织)45钢比20钢的塑性和强度都高。 ( × )(11)在铁碳含金平衡结晶过程中,只有碳质量分数为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。( × )(12)滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。 (√ )(13)因为B.C.晶格与F.C.晶格具有相同数量的滑移系,所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。( × )(14)孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。 ( × )(15)金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。 ( × )(16)再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 ( × )(17)重结晶退火就是再结晶退火。 ( × )(18)渗碳体的形态不影响奥氏体化形成速度。 ( × )(19)马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时,体积要收缩。 ( × )(20)当把亚共析钢加热到A和A之间的温度时,将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织,在平衡条件下,其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。 ( × )(21)当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时,细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。 (√ )(22)当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时,温度越低,其转变产物组织越粗。( × )(23)在碳钢中,共析钢的淬透性最好。 (√ )(24)高合金钢既具有良好的淬透性,也具有良好的淬硬性。 ( × )(25)经退火后再高温回火的钢,能得到回火索氏体组织,具有良好的综合机械性能。 ( × )(26)调质得到的回火索氏体和正火得到的索氏体形貌相似,渗碳体形态一样。 ( × )(27)在同样淬火条件下,淬透层深度越大,则钢的淬透性越好。 (√ )(28)感应加热过程中,电流频率愈大,电流渗入深度愈小,加热层也愈薄。 (√ )(29)表面淬火既能改变钢的表面组织,也能改善心部的组织和性能。 ( × )(30)所有的合金元素都能提高钢的淬透性。 ( × )(31)合金元素Mn、Ni、N可以扩大奥氏体区。 (√ )(32)合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。 ( × )(33)60Si2Mn钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 ( × )(34)所有的合金元素均使M、M下降。 ( × )2.4.选择正确答案(1)金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将

金属材料组织和性能的控制

2.2.填空题

(1) 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的,这两个过程是( 形核 )和( 晶核长大 )。

(2) 当对金属液体进行变质处理时,变质剂的作用是( 增加晶核数量,或阻碍晶粒长大 )。

(3) 液态金属结晶时,结晶过程的推动力是( 能量差 ),阻力是( 表面能 )。

(4) 过冷度是指(理论结晶温度 - 开始结晶温度),其表示符号为()。

(5) 典型铸锭结构的三个晶区分别为( 表面细晶区 )、( 柱状晶区 )和( 中心等轴晶 )。

(6) 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( 高 )。

(7) 固溶体出现枝晶偏析后,可用(扩散退火)加以消除。

(8) 一合金发生共晶反应,液相L生成共晶体()。共晶反应式为( L—(α+β)),共晶反应的特点是( 在恒温下进行,三相共存 )。

(9) 一块纯铁在912℃发生→转变时,体积将( 收缩 )。

(10) 珠光体的本质是( 铁素体与渗碳体机械混合物 )。

(11) 在铁碳合金室温平衡组织中,含Fe3CⅡ最多的合金成分点为( 2.11%C ),含Le′最多的

合金成分点为( 4.3%C )。

(12) 用显微镜观察某亚共析钢,若估算其中的珠光体体积分数为80%,则此钢的碳的质量

分数为( 0.62%C )。

(13) 钢在常温下的变形加工称为( 冷 )加工,而铅在常温下的变形加工称为( 热 )加工

(14) 造成加工硬化的根本原因是( 位错运动受阻,引起塑性变形抗力增加 )。

(15) 滑移的本质是( 位错的运动 )。

(16) 变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是( T再=(0.35~0.4)T熔 )。

(17) 再结晶后晶粒度的大小主要取决于( 加热温度 )和( 预先变形度 )。

(18)在过冷奥氏体等温转变产物中,珠光体和屈氏体的主要相同点是( F+Fe3C的两相混合物 ),不同点是 ( 屈氏体的片层间距小 )。

(19) 用光学显微镜观察,上贝氏体呈( 羽毛 )状,下贝氏体呈( 黑色针状 )状。

(20) 马氏体的显微组织形态主要有( 板条状 )、( 针状 )两种。其中( 板条马氏体 ) 的

韧性较好。

(21)钢的淬透性越高,则其C曲线的位置越( 靠右 ),说明临界冷却速度越( 小 )

(22)马氏体是一种( 铁 )磁相,在磁场中呈现磁性;而奥氏体是一种( 顺 )磁相,在磁

场中无磁性。

(23) 球化退火加温温度略高于Ac1,以便保留较多的( 未溶碳化物粒子 )或较大的奥氏体中的( 碳浓度分布不均匀 ),促 进球状碳化物的形成。

(24)球化退火的主要目的是( 降低硬度 ),它主要适用于( 过共析钢 )钢。

(25) 亚共析钢的正常淬火温度范围是( AC3以上30+50℃ ),过共析钢的正常淬火温度范围是( AC1以上30+50℃ )。

(26) 淬火钢进行回火的目的是( 消除应力 ),回火温度越高,钢的强度与硬度越( 低 )。

(27) 合金元素中,碳化物形成元素有( Mo,W,V,Nb,Ti )。

(28) 促进晶粒长大的合金元素有( Mn,P,B )。

(29) 除( Co )、( Al )外,几乎所有的合金元素都使Ms、Mf,点下降,因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比,残余奥氏体( 多 ),使钢的硬度(下降)。

(30)一些含有合金元素( Mn,Cr,Ni )的合金钢,容易产生第二类回火脆性,为了消除第二类回火脆性,可采用( 快冷 )和( 加入Mo元素 )。

2.3.是非题

(1) 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。 ( × )

(2) 室温下,金属晶粒越细,则强度越高、塑性越低。 ( × )

(3) 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。 ( × )

(4) 当形成树枝状晶体时,枝晶的各次晶轴将具有不同的位向,故结晶后形成的枝晶是

一个多晶体。 ( × )

(5) 晶粒度级数的数值越大,晶粒越细。 (√ )

(6) 平衡结晶获得的Ni质量分数为20%的Cu-Ni合金比Ni质量分数为40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。 ( × )

(7)一个合金的室温组织为+(),它由三相组成。 ( × )

(8)铁素体的本质是碳在-Fe中的间隙相。 ( × )

(9)20钢比T12钢的碳质量分数要高。 ( × )

(10)在退火状态(接近平衡组织)45钢比20钢的塑性和强度都高。 ( × )

(11)在铁碳含金平衡结晶过程中,只有碳质量分数为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。

( × )

(12)滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。 (√ )

(13)因为B.C.晶格与F.C.晶格具有相同数量的滑移系,所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。

( × )

(14)孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。 ( × )

(15)金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。 ( × )

(16)再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 ( × )

(17)重结晶退火就是再结晶退火。 ( × )

(18)渗碳体的形态不影响奥氏体化形成速度。 ( × )

(19)马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时,体积要收缩。 ( × )

(20)当把亚共析钢加热到A和A之间的温度时,将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织,在平衡条件下,其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。 ( × )

(21)当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时,细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。 (√ )

(22)当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时,温度越低,其转变产物组织越粗。( × )

(23)在碳钢中,共析钢的淬透性最好。 (√ )

(24)高合金钢既具有良好的淬透性,也具有良好的淬硬性。 ( × )

(25)经退火后再高温回火的钢,能得到回火索氏体组织,具有良好的综合机械性能。 ( × )

(26)调质得到的回火索氏体和正火得到的索氏体形貌相似,渗碳体形态一样。 ( × )

(27)在同样淬火条件下,淬透层深度越大,则钢的淬透性越好。 (√ )

(28)感应加热过程中,电流频率愈大,电流渗入深度愈小,加热层也愈薄。 (√ )

(29)表面淬火既能改变钢的表面组织,也能改善心部的组织和性能。 ( × )

(30)所有的合金元素都能提高钢的淬透性。 ( × )

(31)合金元素Mn、Ni、N可以扩大奥氏体区。 (√ )

(32)合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。 ( × )

(33)60Si2Mn钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 ( × )

(34)所有的合金元素均使M、M下降。 ( × )

2.4.选择正确答案

(1)金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将

A. 越高
B. 越低
C. 越接近理论结晶温度
D. (2)为细化铸造金属的晶粒,可采用:
E. 快速浇注
F. 加变质剂
G. 以砂型代金属型
L→()共晶反应时,三相的成分:
相同
确定
不定
(4)共析成分的合金在共析反应→()刚结束时,其组成相为
+

()
(5)奥氏体是:
碳在中的间隙固溶体
碳在-Fe中的间隙固溶体
e中的有限固溶体
(6)珠光体是一种:
单相固溶体
两相混合物
Fe与C的化合物
T10钢的碳质量分数为:
0.1%
1.0%
10%
(8)铁素体的机械性能特点是
强度高、塑性好、硬度低
强度低、塑性差、硬度低
强度低、塑性好、硬度低
(9)面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是
﹛100﹜
﹛111﹜
﹛110﹜
(10)体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是
〈100〉
〈111〉
〈110〉
(11)变形金属再结晶后:
形成等轴晶,强度增大
形成柱状晶,塑性下降
形成柱状晶,强度升高 d.形成等轴晶,塑性升高
(12)奥氏体向珠光体的转变是:
扩散型转变
非扩散型转变
半扩散型转变
(13)钢经调质处理后获得的组织是:
回火马氏体
回火屈氏体 c.回火索氏体
的温度区间等温转变时,所形成的组织是
索氏体
下贝氏体
上贝氏体 d.珠光体
曲线右移,钢的淬透性将
降低
提高
不改变 d. 降低还是提高不确定
(16)马氏体的硬度取决于
冷却速度
转变温度
碳质量分数
(17)淬硬性好的钢:
具有高的合金元素质量分数
具有高的碳质量分数
具有低的碳质量分数
(18)对形状复杂,截面变化大的零件进行淬火时,应选用:
高淬透性钢
中淬透性钢
低淬透性钢
(19)直径为10mm的40钢的常规淬火温度大约为:
750°C
850°C
920°C
(20)直径为10mm的40钢在常规淬火温度加热后水淬后的显微组织为
马氏体
铁素体+马氏体
马氏体+珠光体
(21)完全退火主要适用于
亚共析钢
共析钢
过共析钢
(22)钢的回火处理是在:
退火后进行
正火后进行
淬火后进行
(23)20钢的渗碳温度范围是
600~650°C
800~820°C

1000~1050°C
(24)钢的淬透性主要取决于:
钢中碳质量分数
冷却介质
钢中合金元素种类和质量分数
(25)钢的淬硬性主要取决于:
钢中碳质量分数
冷却介质
钢中合金元素种类和质量分数
2.5综合分析题
(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?
(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砂模浇注与金属模浇注;
②变质处理与不变质处理;
③铸成厚件与铸成薄件;
④浇注时采用震动与不采用震动。
答:(1)金属模浇注晶粒尺寸小于砂模浇注,原因是金属模冷却速度大,过冷度大,核率高。
(2)变质处理晶粒细小,原因是变质处理增加了非自发形核率,促进形核;
(3)铸成薄件晶粒细小,原因是薄件散热速度大,增加形核率;
(4)采用振动晶粒细小,振动打碎粗大枝晶,促进非均匀形核。
(14)金属塑性变形后组织和性能会有什么变化?
(26)为什么钢件淬火后一般不直接使用,需要进行回火?
1以上30°C,用图1-4所示的冷却曲线进行冷却,试分析其所得到的组织,说明各属于什么热处理方法。
-单液淬火 M+A’
M+A’
T+M+A’

S
P
P
(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:
①经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度;
ZG35的铸造齿轮;
③锻造过热的60钢锻坯;
T12钢的切削加工性能。
答:(1)再结晶退火 (2)扩散退火 (3)完全退火 (4)球化退火
760°C、840°C、
,保温后在水中冷却得到的室温组织。
(32)指出下列工件的淬火温度及回火温度,并说出回火后获得的组织。
①45钢小轴(要求综合机械性能好);
②60钢弹簧;
T12钢锉刀。
C3+30~50 ℃ 高温回火 回火S
C3+30~50 ℃ 中温回火 回火T
C1+30~50 ℃ 低温回火 回火M
(36)试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理。
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工一热处理一磨加工
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) 热处理名称:球化退火
M+Fe3C+A’
3.2填空题
(1)20是( 碳素结构 )钢,可制造( 轴,销 )。
T12是( 碳素工具 )钢,可制造( 扳牙,丝锥 )。