金屬材料與熱處理試題+參考答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列金屬晶體結(jié)構(gòu)中，屬于面心立方晶格的是（）。A.αFe（912℃以下）B.γFe（912~1394℃）C.δFe（1394~1538℃）D.純鋁2.鐵碳合金中，硬度最高的基本相是（）。A.鐵素體（F）B.奧氏體（A）C.滲碳體（Fe?C）D.珠光體（P）3.下列熱處理工藝中，冷卻速度最快的是（）。A.退火B(yǎng).正火C.淬火D.回火4.45鋼的平均含碳量為（）。A.0.045%B.0.45%C.4.5%D.45%5.馬氏體的硬度主要取決于（）。A.合金元素含量B.含碳量C.冷卻速度D.加熱溫度6.下列材料中，適合進(jìn)行滲碳處理的是（）。A.T10鋼B.45鋼C.20CrMnTiD.Q2357.灰鑄鐵中石墨的形態(tài)為（）。A.片狀B.球狀C.團(tuán)絮狀D.蠕蟲狀8.為消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，通常采用的熱處理工藝是（）。A.完全退火B(yǎng).球化退火C.去應(yīng)力退火D.等溫退火9.下列合金元素中，能顯著提高鋼的淬透性的是（）。A.硅（Si）B.錳（Mn）C.鋁（Al）D.鈦（Ti）10.高溫回火后的組織為（）。A.回火馬氏體B.回火屈氏體C.回火索氏體D.珠光體二、填空題（每空1分，共20分）1.純鐵在912℃以下的晶體結(jié)構(gòu)為______，稱為αFe；在912~1394℃時(shí)的晶體結(jié)構(gòu)為______，稱為γFe。2.鐵碳合金的基本相包括鐵素體、奧氏體和______。3.金屬的結(jié)晶過程包括______和______兩個(gè)基本階段。4.常見的金屬晶格類型有體心立方、面心立方和______。5.熱處理的三個(gè)基本工藝參數(shù)是加熱溫度、______和冷卻速度。6.鋼的淬火目的是獲得______組織，以提高其______和耐磨性。7.回火可分為低溫回火、中溫回火和______，其中______回火可獲得良好的綜合機(jī)械性能。8.常用的淬火冷卻介質(zhì)有______和______，其中______的冷卻能力更強(qiáng)。9.球墨鑄鐵中石墨的形態(tài)為______，其機(jī)械性能接近______。10.合金元素在鋼中的主要作用包括固溶強(qiáng)化、細(xì)化晶粒、提高_(dá)_____和______。三、判斷題（每題1分，共10分）1.所有金屬都具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變特性。（）2.鐵素體的硬度和強(qiáng)度較低，但塑性和韌性較好。（）3.退火的冷卻速度比正火快。（）4.鋼的含碳量越高，其淬透性越好。（）5.馬氏體是一種硬而脆的組織，因此淬火后必須立即回火。（）6.滲碳處理的目的是提高鋼的表面硬度和耐磨性，同時(shí)保持心部的韌性。（）7.灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度高于抗拉強(qiáng)度。（）8.40Cr是一種合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造承受沖擊載荷的零件。（）9.去應(yīng)力退火的加熱溫度應(yīng)高于Ac1線，以消除內(nèi)應(yīng)力。（）10.鋁合金的時(shí)效處理可顯著提高其強(qiáng)度，其實(shí)質(zhì)是析出強(qiáng)化相。（）四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述過冷奧氏體的概念及其在熱處理中的意義。2.說明退火與正火的主要區(qū)別（從目的、工藝、組織和性能三方面回答）。3.分析“淬火+高溫回火”復(fù)合工藝（調(diào)質(zhì)處理）為何能使鋼獲得良好的綜合機(jī)械性能。4.闡述合金元素（如Cr、Ni、Mo）在合金鋼中的主要作用。5.比較灰鑄鐵與球墨鑄鐵的石墨形態(tài)對(duì)其機(jī)械性能的影響。五、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某汽車齒輪要求表面具有高硬度（58~62HRC）和耐磨性，心部具有良好的韌性（沖擊韌性≥50J/cm2）。請(qǐng)選擇合適的材料（寫出鋼號(hào)），并設(shè)計(jì)其熱處理工藝路線（包括各工序的名稱、溫度范圍及作用）。2.45鋼制造的軸類零件（如機(jī)床主軸）要求具有良好的綜合機(jī)械性能（抗拉強(qiáng)度≥650MPa，硬度200~280HBW）。請(qǐng)說明應(yīng)采用的熱處理工藝（名稱及具體步驟），并分析各階段的組織轉(zhuǎn)變過程（從原始組織到最終組織）。參考答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.B6.C7.A8.C9.B10.C二、填空題1.體心立方；面心立方2.滲碳體3.形核；長(zhǎng)大4.密排六方5.保溫時(shí)間6.馬氏體；硬度7.高溫回火；高溫8.水；油；水9.球狀；鋼10.淬透性；回火穩(wěn)定性三、判斷題1.×（只有部分金屬如Fe、Ti等具有）2.√（鐵素體含碳量極低，塑性好）3.×（正火冷卻速度更快，通常為空冷）4.×（淬透性主要取決于合金元素，含碳量過高可能降低淬透性）5.√（馬氏體脆性大，回火可消除應(yīng)力并調(diào)整性能）6.√（滲碳用于低碳鋼，表面高碳，心部低碳）7.√（石墨片狀削弱基體，抗壓時(shí)石墨對(duì)壓應(yīng)力不敏感）8.√（40Cr為合金調(diào)質(zhì)鋼，用于承受沖擊的零件）9.×（去應(yīng)力退火溫度低于Ac1，一般500~650℃）10.√（時(shí)效析出細(xì)小強(qiáng)化相，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)）四、簡(jiǎn)答題1.過冷奧氏體：在臨界溫度（Ar1）以下未發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體。意義：過冷奧氏體的穩(wěn)定性決定了其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（如珠光體、貝氏體、馬氏體），是制定淬火、回火等工藝的關(guān)鍵依據(jù)；通過控制冷卻速度（如使用C曲線）可獲得所需組織和性能。2.主要區(qū)別：目的：退火用于消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化組織、改善切削性能；正火用于提高強(qiáng)度和硬度，或作為預(yù)備熱處理。工藝：退火冷卻速度慢（爐冷），正火冷卻速度較快（空冷）。組織與性能：退火后組織為珠光體+鐵素體（亞共析鋼），硬度較低；正火后組織為細(xì)珠光體，硬度和強(qiáng)度高于退火。3.調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）：淬火使鋼獲得高硬度的馬氏體；高溫回火（500~650℃）使馬氏體分解為回火索氏體（細(xì)小的滲碳體顆粒均勻分布在鐵素體基體上）?；鼗鹚魇象w兼具較高的強(qiáng)度、硬度和良好的塑性、韌性，因此綜合機(jī)械性能優(yōu)異。4.合金元素作用：Cr：提高淬透性、耐腐蝕性，形成合金滲碳體，細(xì)化晶粒；Ni：改善韌性，提高淬透性和耐腐蝕性；Mo：提高淬透性和回火穩(wěn)定性，防止第二類回火脆性，細(xì)化晶粒。5.石墨形態(tài)影響：灰鑄鐵：石墨呈片狀，割裂基體嚴(yán)重，產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性低，但抗壓強(qiáng)度較高（壓應(yīng)力下石墨影響小）；球墨鑄鐵：石墨呈球狀，對(duì)基體割裂作用小，應(yīng)力集中顯著降低，因此抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性接近鋼，綜合性能更優(yōu)。五、綜合分析題1.材料選擇：20CrMnTi（低碳合金滲碳鋼）。熱處理工藝路線：預(yù)處理：正火（900~950℃空冷），細(xì)化晶粒，改善切削性能；滲碳：900~950℃氣體滲碳，使表面含碳量達(dá)0.8%~1.0%；淬火：830~860℃油淬，表面形成高碳馬氏體，心部形成低碳馬氏體（保持韌性）；低溫回火：180~200℃保溫2~3h，消除淬火應(yīng)力，提高表面韌性，穩(wěn)定組織。作用：滲碳提高表面含碳量，淬火獲得高硬度馬氏體，回火減少脆性，最終表面硬度58~62HRC，心部韌性≥50J/cm2。2.熱處理工藝：調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）。具體步驟：淬火：加熱至830~860℃（Ac3+30~50℃），保溫后水或油淬，原始組織（鐵素