金屬材料及熱處理期末考試試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.45鋼淬火后硬度不足，最可能的原因是（）A.淬火溫度過(guò)低?B.回火溫度過(guò)高?C.冷卻速度過(guò)快?D.奧氏體化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)答案：A2.下列元素中，顯著提高鋼回火穩(wěn)定性的是（）A.Si?B.Mn?C.P?D.S答案：A3.共析鋼在730℃長(zhǎng)時(shí)間保溫后緩慢冷卻，室溫組織為（）A.馬氏體?B.珠光體+鐵素體?C.珠光體?D.貝氏體答案：C4.鋁合金時(shí)效硬化實(shí)質(zhì)是（）A.固溶強(qiáng)化?B.彌散析出強(qiáng)化?C.細(xì)晶強(qiáng)化?D.加工硬化答案：B5.高速鋼W18Cr4V二次硬化峰值溫度約為（）A.200℃?B.350℃?C.550℃?D.750℃答案：C6.感應(yīng)加熱表面淬火獲得的硬化層深度主要取決于（）A.電流頻率?B.冷卻介質(zhì)?C.鋼含碳量?D.原始組織答案：A7.下列退火工藝中，屬于不完全退火的是（）A.球化退火?B.去應(yīng)力退火?C.再結(jié)晶退火?D.等溫退火答案：A8.鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度Ms主要受（）影響最大A.碳含量?B.晶粒度?C.冷卻速度?D.保溫時(shí)間答案：A9.灰鑄鐵HT250中數(shù)字“250”代表（）A.最低抗拉強(qiáng)度250MPa?B.最低屈服強(qiáng)度250MPa?C.布氏硬度250?D.沖擊吸收能量250J答案：A10.下列材料中，最適合制造汽車板簧的是（）A.60Si2Mn?B.20CrMnTi?C.GCr15?D.1Cr18Ni9Ti答案：A11.銅合金中，能同時(shí)提高強(qiáng)度和導(dǎo)電性的有效方法是（）A.固溶強(qiáng)化?B.形變強(qiáng)化?C.時(shí)效強(qiáng)化?D.細(xì)晶強(qiáng)化答案：C12.滲碳件淬火后通常進(jìn)行（）A.高溫回火?B.中溫回火?C.低溫回火?D.不需要回火答案：C13.下列缺陷中，屬于淬火內(nèi)裂紋的是（）A.脫碳?B.網(wǎng)狀滲碳體?C.淬火龜裂?D.魏氏組織答案：C14.評(píng)定鋼晶粒度常用的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為（）A.GB/T228?B.GB/T229?C.GB/T6394?D.GB/T231答案：C15.下列熱作模具鋼中，含碳量最低的是（）A.5CrNiMo?B.3Cr2W8V?C.4Cr5MoSiV1?D.Cr12MoV答案：A16.奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的敏感溫度區(qū)為（）A.200～350℃?B.450～650℃?C.850～950℃?D.1050～1150℃答案：B17.下列淬火介質(zhì)中，冷卻能力最強(qiáng)的是（）A.20℃水?B.60℃水?C.20℃油?D.熔融鹽答案：A18.鋼的回火脆性主要與（）元素在晶界偏聚有關(guān)A.P、Sn?B.Cr、Mo?C.Mn、Si?D.V、Ti答案：A19.下列檢測(cè)方法中，可直接測(cè)定滲碳層深度的是（）A.洛氏硬度法?B.維氏硬度法?C.布氏硬度法?D.肖氏硬度法答案：B20.冷作模具鋼最終熱處理通常為（）A.淬火+低溫回火?B.淬火+中溫回火?C.淬火+高溫回火?D.調(diào)質(zhì)+滲氮答案：A二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共10分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）21.下列屬于鋼的化學(xué)熱處理的是（）A.滲碳?B.碳氮共滲?C.滲硼?D.感應(yīng)淬火答案：ABC22.影響CCT圖位置的因素有（）A.碳含量?B.合金元素?C.奧氏體化溫度?D.原始組織答案：ABCD23.下列屬于鋁合金熱處理缺陷的是（）A.過(guò)燒?B.包鋁層擴(kuò)散?C.時(shí)效不足?D.淬火變形答案：ABCD24.下列屬于球墨鑄鐵熱處理工藝的是（）A.退火?B.正火?C.調(diào)質(zhì)?D.等溫淬火答案：ABCD25.下列屬于二次硬化型超高強(qiáng)度鋼的是（）A.35CrMoV?B.40CrNi2MoA?C.0Cr16Ni4Cu4Nb?D.32Si2Mn2MoV答案：BC三、填空題（每空1分，共20分）26.共析鋼奧氏體化溫度一般為________℃以上，合金鋼常比碳鋼高_(dá)_______℃。答案：727，30～5027.鋼淬火后獲得馬氏體的必要條件是在________區(qū)以大于________的冷速冷卻。答案：鼻尖，臨界冷卻速度28.鋁合金固溶處理轉(zhuǎn)移時(shí)間越短，可抑制________析出，提高_(dá)_______。答案：平衡相，時(shí)效強(qiáng)化效果29.高速鋼淬火后需在________℃進(jìn)行三次回火，目的之一是消除________。答案：560，殘余奧氏體30.滲碳層碳濃度梯度太陡易導(dǎo)致淬火后________層剝落，可通過(guò)________工藝改善。答案：滲碳，擴(kuò)散退火31.灰鑄鐵石墨形態(tài)為________，而可鍛鑄鐵石墨呈________狀。答案：片狀，團(tuán)絮32.銅合金中鈹青銅經(jīng)________+________處理后σb可達(dá)1250MPa。答案：固溶，時(shí)效33.評(píng)定淬火介質(zhì)冷卻性能采用________試驗(yàn)，其特征值包括________速度和________速度。答案：銀探頭，最大，300℃34.鋼中貝氏體分為________貝氏體和________貝氏體兩類。答案：上，下35.熱作模具鋼回火需進(jìn)行________回火，以獲得________回火組織。答案：多次，馬氏體四、名詞解釋（每題3分，共15分）36.臨界淬火冷卻速度答案：使過(guò)冷奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而不出現(xiàn)非馬氏體產(chǎn)物的最低冷卻速度，用vk表示，是評(píng)定鋼淬透性的重要指標(biāo)。37.二次硬化答案：含強(qiáng)碳化物形成元素的高合金鋼，在500～600℃回火時(shí)，因合金碳化物彌散析出，硬度反而高于低溫回火的現(xiàn)象。38.時(shí)效曲線答案：合金經(jīng)固溶處理后于一定溫度時(shí)效，硬度（或強(qiáng)度）隨時(shí)效時(shí)間變化的曲線，分為欠時(shí)效、峰時(shí)效和過(guò)時(shí)效三階段。39.滲層有效硬化深度答案：從滲層表面至硬度為基體硬度+50HV處的垂直距離，用于表征滲碳或碳氮共滲件的承載能力。40.回火脆性答案：鋼在某一溫度區(qū)間回火后沖擊韌性顯著下降的現(xiàn)象，分為第一類（250～400℃）和第二類（450～650℃）回火脆性。五、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）41.簡(jiǎn)述影響鋼淬透性的主要因素。答案：1.碳含量：亞共析鋼隨C↑淬透性↑，過(guò)共析鋼隨C↑淬透性↓；2.合金元素：除Co外，固溶于奧氏體的合金元素均使C曲線右移，提高淬透性；3.奧氏體化溫度：溫度↑晶粒↑成分均勻↑淬透性↑；4.原始組織：調(diào)質(zhì)態(tài)比退火態(tài)淬透性好；5.冷卻介質(zhì)：介質(zhì)冷卻能力↑，表觀淬透性↑；6.工件尺寸：尺寸↑冷速↓淬透層↓。42.寫出鋁合金時(shí)效硬化機(jī)理并指出與鋼淬火強(qiáng)化的區(qū)別。答案：機(jī)理：過(guò)飽和固溶體→GP區(qū)→亞穩(wěn)相→穩(wěn)定相，共格/半共格彌散質(zhì)點(diǎn)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。區(qū)別：1.鋁合金時(shí)效是析出強(qiáng)化，鋼淬火是相變強(qiáng)化；2.鋁合金時(shí)效需先固溶淬火得到過(guò)飽和固溶體，鋼淬火得到馬氏體；3.鋁合金時(shí)效硬度峰值可隨時(shí)效溫度調(diào)整，鋼淬火硬度主要取決于碳含量；4.鋁合金可多次重溶時(shí)效，鋼淬火后重加熱則回火軟化。43.說(shuō)明球墨鑄鐵調(diào)質(zhì)處理工藝及目的。答案：工藝：870℃奧氏體化油淬+550～600℃回火。目的：獲得回火索氏體+球狀石墨，σb達(dá)900MPa，δ≥2%，αku≥30J，滿足曲軸、連桿等要求綜合性能件。44.為什么高速鋼淬火后需多次高溫回火？答案：1.560℃回火時(shí)發(fā)生二次硬化，彌散析出M2C、MC碳化物；2.每次回火冷卻中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，需再次回火消除新生馬氏體脆性；3.三次回火可使殘余奧氏體量<2%，硬度達(dá)HRC64以上；4.降低淬火內(nèi)應(yīng)力，提高紅硬性。45.簡(jiǎn)述防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的工藝措施。答案：1.固溶處理：1050℃水冷，使碳化物充分溶解；2.降低碳量：采用超低碳≤0.03%；3.加入穩(wěn)定化元素Ti、Nb并進(jìn)行穩(wěn)定化退火（850～900℃）；4.避免在敏化區(qū)（450～850℃）長(zhǎng)時(shí)間停留；5.采用含Mo的316L提高耐蝕性；6.表面噴丸引入壓應(yīng)力抑制裂紋萌生。六、計(jì)算與分析題（共35分）46.（10分）某40Cr鋼工件直徑60mm，在850℃奧氏體化后用20℃水淬火，已知該鋼理想臨界直徑DI=45mm，實(shí)際淬火強(qiáng)度H=0.4，求：(1)實(shí)際臨界直徑D0；(2)心部能否獲得90%馬氏體？答案：(1)D0=DI×H=45×0.4=18mm；(2)工件半徑30mm>18mm，故心部冷速<臨界冷速，不能獲得90%馬氏體，將獲得貝氏體+珠光體混合組織。47.（10分）某鋁合金成分（wt%）：Cu4.0，Mg0.5，Mn0.6，其余Al。固溶處理后時(shí)效硬化曲線顯示峰值硬度150HV出現(xiàn)在190℃×8h?，F(xiàn)因生產(chǎn)急需，擬改用210℃時(shí)效，求：(1)根據(jù)Arrhenius方程t2=t1exp[Q/R(1/T21/T1)]，若激活能Q=125kJ/mol，計(jì)算達(dá)到相同硬度所需時(shí)間；(2)分析溫度提高對(duì)析出相尺寸及性能的影響。答案：(1)T1=463K，T2=483K，t1=8h，代入得t2=8×exp[125000/8.314(1/4831/463)]=3.2h；(2)溫度↑，擴(kuò)散系數(shù)↑，析出相長(zhǎng)大速度↑，峰時(shí)效時(shí)間縮短，但析出相尺寸粗大，共格應(yīng)變↓，硬度峰值略降低，韌性提高。48.（15分）某汽車變速箱齒輪選用20CrMnTi鋼，技術(shù)要求：滲層深0.8～1.2mm，表面硬度HRC58～62，心部硬度HRC32～45，晶粒度≥7級(jí)。試制定完整熱處理工藝路線（溫度、時(shí)間、冷卻、回火），并說(shuō)明各工序目的及檢驗(yàn)項(xiàng)目。答案：工序1：正火950℃空冷，目的細(xì)化晶粒，改善切削性能，檢驗(yàn)：晶粒度≥7級(jí)，HB170～207。工序2：氣體滲碳930℃×4h，碳勢(shì)1.0%，爐冷至850℃，目的獲得深1.0mm、碳濃度0.8～1.0%的滲層，檢驗(yàn)：隨爐試棒滲層深（金相法）。工序3：淬火830℃油冷，目的使表面獲得高碳馬氏體，心部獲得低碳馬氏體+貝氏體，檢驗(yàn)：淬火變形≤0.05mm。工序4：低