单项选择题

单项选择题 (共20小题，每小题1分，共20分)

1.金属材料拉断前所承受最大载荷时的应力称为 A 。

A.抗拉强度

B.冲击韧性

C.屈服强度

D.疲劳强度

2.实际晶体的线缺陷表现为 B 。

A. 空位和间隙原子

B. 位错

C. 晶界

D. 亚晶界

3．钢的热处理加热温度越高，则热处理后钢的 D 。

A.晶粒越细，强韧性越高

B.晶粒越粗，强韧性越高

C.晶粒越细，强韧性越低

D.晶粒越粗，强韧性越低

4．淬火钢经过高温回火以后，获得的组织是 C

A.回火马氏体；

B.回火托氏体；

C.回火索氏体；

D.回火珠光体；

5. 为了改善工具钢的切削性能，最合适的热处理是 B 。

A.完全退火

B.球化退火

C.再结晶退火

D.去应力退火

6. 从力学性能比较，高聚物的 C 比金属材料的高。

A.刚度

B.强度

C.比强度

D.冲击韧性

7．在铸铁材料中，碳除少量溶于铁素体中，其余大部分以Fe3C形式存在的铸铁材料称为 B 。

A.灰口铸铁

B.白口铸铁

D.蠕墨铸铁

E.可锻铸铁

8. 一弹簧要求具有较高的弹性极限，合适的材料及热处理是 C

A.65Mn调质；

B.40Cr淬火+中温回火；

C.65Mn淬火+中温回火；

D.40Cr调质

9. 机床的床身要求有良好的消振性，通常选用 C 。

A.铸钢

B. 低碳钢

C. 灰铸铁

D.可锻铸铁

10. 缩孔和缩松等铸造缺陷发生在 B 阶段。

A.液态收缩

B.凝固收缩

C.固态收缩

D.线性收缩

11. 终锻温度是停止锻造的温度，如果终锻温度过高，会使锻件出现

C 。

A.裂纹

B. 晶粒粗大

C. 表面斑痕

D.过烧

12．汽车变速齿轮要求具有很高的硬度和冲击韧性，应选用 B 。

A.20CrMnTi表面淬火+回火

B.20CrMnTi渗碳淬火+回火

C.40Cr表面淬火+回火

D.40Cr渗碳淬火+回火

13．模样的作用是形成铸件的 D 。

A. 浇注系统

B. 冒口

C. 内腔

D.外形

14．拔长时的锻造比等于坯料拔长前与拔长后的 C 之比。

A.长度

B.表面积

C.截面积

D.体积

15. 热变形是指金属材料在 B 以上的塑性变形。

A.相变温度

B.再结晶温度

C.回复温度

D.A1温度

16．自行车钢圈用 B 方法焊接成形比较合适。

A.电阻点焊

B.闪光对焊

C.手工电弧焊

D.电阻缝焊

17．焊条直径的选择主要取决于 D 。

A.焊接电流

B.焊缝位置

C.焊接层数

D.工件厚度

18. 冲裁工艺中，冲孔模的凸模刃口尺寸为 D 。

A.等于冲孔件的尺寸

B.接近于孔的公差范围的最大尺寸

C.等于冲孔件的尺寸加上间隙

D.等于冲孔件的尺寸减去间隙

19.浇注时铸件的重要表面朝下，主要是为了避免出现 D 缺陷。

A.缩孔

B. 气孔

C. 浇不足

D. A和B

20．钎焊接头的主要缺点是 D 。

A.焊接变形大

B.热影响区大

C. 应力大

D. 强度低

三、填空题（共10小题每小题2分共20分）

21．溶质原子溶入固溶体中，会使溶剂晶格产生畸变，使金属的强度、硬度提高，这种现象称为固溶强化。

22．淬火钢的回火按温度高低可分为低温回火、中温回火

（和）高温回火三种。习惯上把钢的淬火+ 高温回火称

为调质。

23．灰口铸铁的性能主要取决于石墨的形态和分布，工业上把片

状石墨的铸铁成为灰铸铁。

24．黄铜是铜与锌（熔合而成）的合金，牌号H90的含铜量为 90% 。

25．工程塑料的主要成分是树脂，其主要作用是保证塑料的基

本属性和起粘结剂的作用。

26．承受动载荷的重要零件采用锻造毛坯，其主要原因是锻件晶粒细，组织致密，有纤维组织（流绒）。

27．铸造过程的液态收缩、凝固收缩是产生缩孔和疏松缺陷的

主要原因。

28．对金属加热可以提高其塑性，降低其形变抗力，从而改善

它的锻造性。

29．根据焊条选择的原则，焊接低碳钢应选用相似强度焊条，焊接有色金属应选用相似成分焊条。

30．影响钢的焊接性能的主要因素是化学成分，所以，常用

钢的碳当量来评价钢的焊接性能的好坏。

四. 多项选择题（共10小题每小题2分共20分，

错选不得分，少选按正确比例得分。）

31．下列钢号中，适合制造弹簧的有 B、C、E 。

A．5CrNiMo B、60Si2Mn C、50CrD、 D、42CrMo E、75

钢

32．5CrNiMo钢按不同的分类方法属于 B、C、D 。

A. 合金结构钢

B. 合金工具钢

C. 中碳合金钢

D. 合金模具钢

E. 合金弹簧钢

33．在下列零件中，需要进行淬火+低温回火的有 A、B、C 。

A. 变速齿轮

B. 滚动轴承

C. 冷作模具

D. 热作模具

E. 推土机铲刀

34．热处理温度过高，会造成金属零件 A、B、D 。

A. 氧化脱碳严重

B. 晶粒粗大

C. 可塑性增大

D. 热应力增大

E. 晶粒破碎

35．传统陶瓷包括 A、B、D、E 等。

A.水泥；

B.耐火材料；

C.碳化硅；

D.日用陶瓷；

E.玻璃；36．与砂型铸造相比，金属型铸造的主要优点是 A、C、D 。

A. 金属型可重复使用，简化生产工序；

B. 金属型耐热性高，可铸造熔点高的合金；

C. 金属型冷却速度快，铸件晶粒细化；

D. 金属型尺寸精度高，因而铸件尺寸精度高；

E. 设备简单，投资少。

37．铸件内腔设计应力求 A、B、C、E 。

A. 型芯形状简单

B. 型芯数量少

C.便于安装型芯

D. 应尽量使用吊芯

E.要便于落砂清理

38．与自由锻相比，金属模型锻造具有 B、C、D、E 的优点。

A. 变形力大，可生产大型零件

B. 可生产形状复杂锻件

C. 锻

件尺寸精确

D. 操作方便

E.生产效率高

39．铜合金焊接比低碳钢困难.原因有 A、B、C、D

A、导热性高，散热快

B、铜易氧化

C、吸气性大、气孔多

D、电阻小，不适合电阻焊

E、焊接头硬度高，脆性大

40．酸性焊条比碱性焊条用得多的原因有 B、C、D、E 。

A、焊缝抗裂性好

B、焊接工艺性好

C、交直流两用

D、焊接头清理要求低

E、电弧较稳定

五、简答题（共5小题每小题4分共20分）

41．试分析T12钢结晶过程，并计算其组织相对量。

T12钢的结晶过程：

L——L+A——A——A+Fe3CⅡ——

P+Fe3CⅡ（2分）

组织相对量：

P=(6.69-1.2)/( 6.69-0.2)×100%=84.59%

Fe3CⅡ=(1.2-0.77)/(6.69-1.2)×100%

=7.832% (2分)

42．指出退火和正火的主要区别，并说明正火热处理的主要应用场合。

退火是加热——保温——炉冷，正火是加热——保温——空冷，正火比退火的冷却速度快。（2分）

正火主要应用

消除零件应力，细化晶粒，改善低碳钢的切削性能（1分）；

②用于工具钢球化退火前消除网状渗碳体；（0.5分）

③用于一般性能要求的零件的最终热处理。（0.5分）

43．简述复合材料的基本概念及性能特点。

由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，经人工合成的材料称为复合材料。（2分）

主要性能特点：

优良性能：比强度和比模量高，疲劳强度高，减振性好，断裂安全性也较好；（1分）

缺点：抗冲击性较差，横向强度较低（成分较高）。（1分）44．如何提高金属锻造性能（可锻性）？

金属的锻造性能常用金属的塑性和形变抗力来衡量。塑性高、形变抗力低、可锻性就好。（2分）

降低金属中合金元素的含量，减少组织中的第二相相对量，适当提高变形温度，都有利于提高金属的锻造性能。（2分）

45．顺序凝固原则和同时凝固原则适用的场合有何不同？

顺序凝固主要用于减少缩孔和缩松的场合，合金的液态流动性好，浇注系统有利于补缩的场合；（2分）

同时凝固主要用于减小铸造应力的场合，收缩率小的合金，如灰铸铁，结晶温区大的合金，如锡青铜等。（2分）

六．综合分析题：（共3小题，第46题8分，其余各6分，共20分）46．某汽车变速箱齿轮要求表面硬度58-62HRC,心部硬度35-

42HRC，请按下列要求作答：

（1）在45、40Cr、20CrMnTi、60Si2Mn钢中选择制造上述齿轮的合适材料；

（2）根据所选材料制定加工工艺路线；

（3）说明每一道热处理工序的作用。

（1）适合上述齿轮的材料是20CrMnTi；（2分）

（2）加工工艺路线：锻造——正火——机加工——渗碳——淬火+低温回火——精磨…… （3分各0.5分）

（3）正火的作用是消除应力，细化晶粒，改善切削性能

渗碳：提高齿轮表层含碳量；

淬火+低温回火：提高齿轮表层的硬度和耐磨性。（3分各1分）47．缩孔和缩松影响了铸件的质量，试从合金成分、铸造工艺和铸件结构三方面分析，如何防止缩孔和缩松？

为了减少和防止缩孔和缩松可以采取以下措施：

合金成分选择共晶成分和接近共晶成分的合金。有利于提高滚动性，还可选择灰铸铁等低收缩率合金；

铸造工艺上可采用顺序凝固，设备口补缩；

铸件设计可考虑倒锥状结构和内壁薄，外壁厚结构。

（每项2分）

48．中压容器外形图如图1所示。

材料：Q235 （原材料尺寸1200mm×6000mm，厚度12mm）生产量：小批生产。要求：

①布置焊缝，并确定焊接顺序（可直接在图上布置）；

②选择焊接方法和接头形式。

注：封头热压成型，与简身连接处有50mm的直段以使焊接避开转角处的应力集中位置。

①焊接布置及焊接顺序见上图。（3分，布置2分，顺序1分）

（焊缝分布避免十字交叉，焊接先后顺序有利于自由收缩）

②Ⅰ筒身接缝用埋弧自动焊。

Ⅱ进出口接头用手工电弧焊。

Ⅲ接头形式可用Y形接头（3分，各1分）

第九章 钢的热处理原理

(一)填空题

1 起始晶粒度的大小决定于 及 。

2 在钢的各种组织中，马氏体的比容 ，而且随着w(C)的增加而 。

3．热处理后零件的力学性能决定于奥氏体在不同过冷度下的 及其 。

4．板条状马氏体具有高的 及一定的 与 。它的

强度与奥氏体 有关， 越细则强度越高。

5. 淬火钢低温回火后的组织是 和 ；中温回火后的组织是 ，一般用于高 的结构件；高温回火后的组织

是 ，用于要求足够高的 及高的 的零件。

6．钢在加热时，只有珠光体中出现了 和 时，才有了转变成奥氏体的条件，奥氏体晶核才能形成。

7．马氏体的三个强化包括 强化、 强化、 强化。

8．第二类回火脆性主要产生于含 、 、 等合金元素的钢中，其产生的原因是钢中晶粒边界的 增加的结果，这种脆性可用 冷来防止，此外在钢中加入 和Mo

及 热处理等方法也能防止回火脆性。

9．共析钢加热至稍高于727℃时将发生 的转变，其形成过程包括 、 、 等几个步骤。

10 根据共析钢转变产物的不同，可将C曲线分为 、

、 三个转变区。

11 根据共析钢相变过程中原子的扩散情况，珠光体转变属

于 转变，贝氏体转变属于 转变，马氏体转变属于 转变。

12．马氏体按其组织形态主要分为 和 两种。

13．马氏体按其亚结构主要分为 和 两种。

14．贝氏体按其形成温度和组织形态，主要分为 和 两种。

15．珠光体按其组织形态可分为 珠光体和 珠光体；按片间距的大小又可分为 体、 体和 体。16 描述过冷奥氏体在A1点以下相转变产物规律的曲线有

和 两种；对比这两种曲线可看出，前者指示的转变温度比后

者 ，转变所需的时间前者比后者 ，临界冷却速度前者比后者 。

17 当钢发生奥氏体向马氏体组织的转变时，原奥氏体中w(c)越高，则Ms点越 ，转变后的残余奥氏体量越 。

18 钢的淬透性越高，则临界冷却速度越 ；其C曲线的位置

越 。

（二)判断题

1．相变时新相的晶核之所以易在母相的晶界上首先形成，是因为晶界处能量高。（ ）

2．随奥氏体中W (C)的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。（ ）

3．合金元素使钢的过冷奥氏体转变延慢的原因是合金元素在奥氏体中扩散很慢，另一原因是合金元素的存在使碳的扩散速度减慢。 （ ）

4．第一类回火脆性是可逆的，第二类回火脆性是不可逆的。（ ） 5．马氏体降温形成时，马氏体量的不断增加不是依靠原有的马氏体长大，而是不断形成新的马氏体。（ ）

6．钢经加热奥氏体化后，奥氏体中碳与合金元素的含量与钢中碳及合金元素的含量是相等的。（ ）

7．所谓本质细晶粒钢，就是一种在任何加热条件下晶粒均不粗化的钢。（ ）

8．当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体与奥氏体构成的两组织，在平衡条件下，其中奥氏体的w(C)总是大于钢的w(C)。 （ ）

9．马氏体是C在a-Fe中所形成的过饱和固溶体，当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。 （ ）

10 钢在奥氏体化时，若奥氏体化温度愈高，保温时间愈长，则过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左。 ( )

(三)选择题

1 钢在淬火后所获得马氏体组织的粗细主要取决于 。

A．奥氏体的本质晶粒度 B．奥氏体的实际晶粒度

C奥氏体的起始晶粒度 D．珠光体和铁素体的原始晶粒度2．高碳片状马氏体脆性较大的原因是 。

A．有显微裂纹存在 B．固溶度太高

C 残余奥氏体存在于马氏体片间界处 D．转变不完全

3．低碳板条马氏体中板条群的大小决定于 。

A．冷却速度的大小 B．奥氏体w(C)多少

C 奥氏体晶粒的大小 D．以上都不是

4 在淬火钢中w(C)增加到0．6％以后，随w(C)增加硬度不再继续增加，这是因为

A 随w(C)的增加残余奥氏体的量增多的关系

B．随w(C)增加片状马氏体的量增多的关系

C 随w (C)增加淬火内应力增大的关系

D．随w(C)增加非马氏体量减少的关系

5．若钢中加入合金元素能使C曲线左移，则将使淬透性

A．提高 B．降低 C不改变 D．对小试样提高，对大试

样则降低

6 在过冷奥氏体等温转变图的鼻尖处，孕育期最短，故

A．过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最快

B 过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最快

C 过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最慢

D 过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最慢

7 钢进行奥氏体化的温度愈高，保温时间愈长则

A．过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左

B．过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠右

C 过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠左

D．过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠右

8 上贝氏体和下贝氏体的机械性能相比较，

A．两者具有较高的强度和韧性

B．两者具有很低的强度和韧性

C 上贝氏体具有较高强度和韧性

D．下贝氏体具有较高强度和韧性

9．过共析钢加热到A c1一A ccm之间时，则

A．奥氏体的w(C)小于钢的w(C) B 奥氏体的w (C)大于钢的w(C)

C 奥氏体的w(C)等于钢的w(C) D．无法判断两者w (C)的关系

(四) 改错题

1 低碳板条状马氏体的强化主要是固溶强化和孪晶强化。

2 低碳板条状马氏体又称为孪晶马氏体和位错马氏体。

3共析钢上贝氏体在电镜观察下的典型形态是成一束束相互间大致平行，含碳量稍微过饱和的铁素体条，并在诸板条内部分布着沿板条长轴防线顺着排列的碳化物短棒或小片。

4 片状珠光体的力学性能，主要决定于珠光体的W(C)。

5 碳素钢的马氏体点Ms和Mf与奥氏体的w(C)有关，随着w(C)增加，Ms 逐渐升高而Mf逐渐降低。

6．珠光体的形成过程是铁素体和渗碳体同时生核和长大的过程。

7 加热到奥氏体的共析钢迅速冷到230℃时，过冷奥氏体发生马氏体转变，这时只发生铁原子的扩散而无碳的析出。

8 共析碳钢上贝氏体组织在光学显微镜下呈黑色针状或竹叶状；下贝氏体组织在光学显微镜下具有羽毛状特征。

9 共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，只有贝氏体型和马氏体型转变，而没有珠光体型转变。

10．低碳钢淬火后，只有经高温回火才可获得较为优良的力学性能。

(五)问答题

1.珠光体类型组织有哪几种?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同?

2.贝氏体类型组织有哪几种?它们在形式条件、组织形态和性能方面有何不同?

3.马氏体组织有哪几种基本类型?它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能方面有何不同?

4．马氏体的硬度与W(C)之间存在着什么样的关系?马氏体中的W(C)是否代表钢中的W(C)?为什么?

5.试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。

6.将T8钢小试样加热到760℃经保温后，采用什么样的冷却方式才能得到下列组织：

①珠光体；②索氏体；③ 屈氏体；④上贝氏体；⑤下贝氏体；

⑥屈氏体+马氏体；

⑦马氏体十残余奥氏体(少量)；⑧下贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体。在C曲线上描出工艺曲线示意图。

7.钢经淬火后为什么一定要回火?回火存在哪些过程？回火温度与钢的性能关系怎样?

8．指出φ10mm的45钢经下列温度加热并水冷后所获得的组织：

700C、760C、840C、1100℃

9．将共析钢加热到760℃，保温足够长时间以获得均匀的奥氏体组织，然后以下述不同的方法冷却，试根据奥氏体等温转变曲线分析各获得什么组织：

①很快冷到630℃，保持10s后淬至室温；

②很快冷到630℃，保持10s后淬至300C，保温10h，淬至室温；

③很快冷到630℃，保温10h，淬至室温；

④很快冷到350℃，保温1h，淬至室温；

10.生产热轧低碳钢板，有时因W(C)偏低强度不够而不合标准，为了提高强度，可在热轧后采用吹风甚至喷雾冷却。试解释其原因。

(六)作图题

1．画出共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线，并标出三种转变中各种产物的转变温度范围。

复习自测题

(一)填空题

1 热处理的冷却方式有 和 两种。

2．碳素调质钢的淬火加热温度为 。

3．热处理后零件的力学性能决定于奥氏体在不同过冷度下的 及其 。

4 共析钢的奥氏体过冷到珠光体转变区等温停留，或以缓慢速度冷却时，将发生 ，

形成 。

5 共析钢过冷奥氏体等温转变时，根据 的不同，贝氏体

有 和 之分。

6．除钴以外的合金元素都增加 的稳定性，使合金钢的等温转变曲线 ，故合金钢的临界冷却速度比碳素钢 。

(二)判断题

1．只要采用本质细晶粒钢，就可保证在热处理加热时得到细小的奥氏体晶粒。 ( )

2．马氏体转变时的体积胀大，是淬火钢件容易产生变形和开裂的主要原因之一。( )

3.由于钢回火时的加热温度在Acl以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。( )

4.在钢中加入Cr、Mn、B的目的之一，是为了提高钢的淬透性。( )

5.高速工具钢刃具在淬火加热前，常采用二次或三次预热来减少加热变形和氧化脱碳。( )

6.铸铁件经正火处理的主要目的是为了降低硬度和改善切削加工性能。 ( )

7.钢件淬火后发现裂纹，如果裂纹两侧有氧化脱碳现象，则说明这种裂纹在淬火之前就已经存在。 ( )

8.由于马氏体转变的温度太低，原子失去了扩散能力，因此马氏体的形成过程不遵守形核和长大这个普遍规律。 ( )

9.淬透性好的钢，淬火后的硬度也一定高。( )

10.钢的回火硬度除了取决于回火温度和保温时间外，还与回火的冷却速度有关，冷却速度越大，钢的回火硬度越高。( )

11.精密轴承件淬火后为防止变形，应该进行冷处理。( )

12.马氏体降温形成时，马氏体量的增加不是依靠原有马氏体的长大，而是不断形成新的马氏体。( )

13.回火屈氏体和过冷奥氏体分解时所形成的屈氏体，两者只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。( )

（三）选择题

1 在淬火钢中W(C)增加到0．6％以后，随W(C)增加硬度不再继续增

加，这是因为

A．随W(C)增加残余奥氏体的量增多的关系

B．随W(C)增加片状马氏体的量增多的关系

C 随w(C)增加淬大内应力增大的关系

D．随W(C)增加条状马氏体的量增多的关系

2．有裂纹零件其断口呈黑色氧化色或呈粗纤维状时，是由于

A．淬火冷却产生的 B 设计不良造成的

C 锻造裂纹 D．钢材本身缺陷造成的

3．马氏体转变时，晶体结构的改组是依靠 进行的。

A．滑移方式 B 切变方式

C 扩散方式 D．扭转方式

4．等温转变图和连续转变图适用于

A．所有成分的碳钢 B．所有成分的合金钢

C 一定成分范围内的钢

D 一定成分的钢

5.对加热冷却后钢的力学性能有着重大影响的奥氏体晶粒度是

A 奥氏体的本质晶粒度

B 奥氏体的起始晶粒度

C 奥氏体的实际晶粒度 D．奥氏体的平均晶粒度

6.生产中采用等温淬火是为了获得 组织。

A．马氏体 B．珠光体 C 下贝氏体 D．上贝氏体

(四)改错题

1.下贝氏体的形成过程是在晶界处生成α—Fe晶核，并且向晶内成排生长。

2．等温淬火与分级淬火的主要区别是：分级淬火等温的温度较低，等温过程中发生马氏体转变；等温淬火等温的温度较高，等温过程中发生下贝氏体转变。

3．双液淬火时，如果双液转换的时刻过早，工件容易产生变形和裂纹，如果转换过迟，则工件容易造成硬度过高。

4．共析钢上贝氏体组织在光学显微镜下呈黑色针状或竹叶状，下贝氏体组织在光学显微镜下具有羽毛状特征。

5．为消除铸造应力，改善组织，提高力学性能，对铸造青铜应进行再结晶退火。

6．低碳钢淬火后，只有经高温回火才能获得较为优良的力学性能。(五) 问答题

1．有两个T10钢小试样A和B，A试样加热到750℃，B试样加热到850℃，均充分保温后在水中冷却，哪个试样的硬度高?为什么?

2．某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路线为：

下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→喷

丸→磨削。

请说明①、②、③、④四项热处理工艺的目的及大致工艺参数。3．什么叫回火脆性? 第一类回火脆性产生的原因是什么? 如何防止?

(六) 作图题

1．在T8钢C曲线上画出获得下列组织的冷却工艺曲线。

① 珠光体；

② 马氏体十残余奥氏体；

③ 马氏体+下贝氏体+残余奥氏体；

④ 马氏体+屈氏体+残余奥氏体；

⑤ 下贝氏体。

2．在铁碳相图中标出普通热处理的加热温度区间，并加以简要说明。