一、填空題（15分）

1、實際金屬中存在有 、 和 三類晶體缺陷。

2、為了使金屬結晶過程得以進行，必須造成一定的 ，它是理論結晶溫度與 的差值。

【資料圖】

3、碳在α—Fe中的間隙固溶體稱為 ，它具有 晶體結構．在 ℃時碳的最大溶解度為 ％。

4、當鋼中發生奧氏體向馬氏體轉變時，原奧氏體中碳含量越高，則Ms點越 轉變后的殘余奧氏體量就越 。

5、除 處，其他的合金元素溶人A中均使C曲線向 移動，即使鋼的臨界冷卻速度 ，淬透性 。

二、名詞解釋（10分）

1、相； 2、熱處理； 3、置換固溶體； 4、加工硬化； 5、珠光體；

三、選擇題（12分）

1、當晶格常數相同時，FCC晶體比BCC晶體 ( )。

A．原子半徑大，但致密度小； B．原子半徑小，但致密度大；

C．原子半徑大，但致密度也大； D．原子半徑小．但致密度也小。

2、能使單晶體產生塑性變形的應力為( )。

A．正應力 B．切應力 c．原子活動力 D．復合應力

3、鋼在淬火后所獲得的馬氏體組織的粗細主要取決于( )

A．奧氏體的本質晶粒度 B．奧氏體的實際晶粒度

C．奧氏體的起始晶粒度 D．加熱前的原始組織

4、過共析鋼的正常淬火加熱溫度是( )。

A．Acm十(30—50℃) B．Ac3十(30—50℃)

C．Ac1十(30—50℃) D．Ac1一(30—50℃)

5、制造手工鋸條應采用( )。

A．45鋼淬火＋低溫回火 B．65Mn淬火＋中溫回火

C．T12鋼淬火＋低溫回火 D．9SiCr淬火＋低溫回火

6、LYl2的( )。

A．耐蝕性好 B．鑄造性能好

C．時效強化效果好 D．壓力加工性好

四、判斷題（5分）

1、固溶體的強度和硬度，比組成固溶體的溶劑金屬的強度和硬度高。 ( )

2、實際金屬是由許多結晶位向都完全相同的小晶粒組成的。 ( )

3、T10和T12鋼如其淬火溫度—樣，那么它們淬火后殘余奧氏體量也是一樣的。 ( )

4、高速鋼反復鍛造是為了打碎魚骨狀共晶萊氏體，使其均勻分布于基體中。 ( )

5、鑄鐵可以通過再結晶退火使晶粒細化，從而提高其力學性能。 ( )

五、問答題（36分）

1、分析純金屬生長形態與溫度梯度的關系? （8分）

2、何為超塑性?如何實現超塑性?（9分）

3、何謂回火脆性?說明回火脆性的類型、特點及其抑制方法。（9分）

4、為什么合金鋼比碳鋼的力學性能好?熱處理變形小?合金工具鋼的耐磨性熱硬性比碳鋼高?（10分）

六、綜合分析題（22分）

1、某汽車齒輪選用20CrMnTi材料制作，其工藝路線為：下料→鍛造→正火→切削加工→滲碳→淬火＋低溫回火→噴丸→磨削加工。請分別說明上述四項熱處理工藝的目的及工藝。（10分）

2、現有A、B兩種鐵碳合金。 A的顯微組織為珠光體的量占75％，鐵素體的量占25％；B的顯微組織為珠光體的量占92％，二次滲碳體的量占8％。請回答：①這兩種鐵碳合金按顯微組織的不同分屬于哪一類鋼? ②這兩種鋼鐵合金的含碳量各為多少? ③畫出這兩種材料在室溫下平衡狀態時的顯微組織示意圖，并標出各組織組成物的名稱。（12分）

金屬學及熱處理試卷B參考答案

一、填空題

1、點缺陷、線缺陷、面缺陷； 2、過冷度，實際結晶溫度；

3、鐵素體，BCC，727，0.0218； 4、低，多； 5、Co，右，減小，增加。

二、名詞解釋

1、相：結構相同、成分相同并以界面相互分的均勻組成部分。

2、熱處理：是指將鋼在固態下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結構，獲得所需要性能的一種工藝。

3、置換固溶體：溶質原子位于溶劑晶格的某些結點位置所形成固溶體。溶質原子與溶劑原子的尺寸差不同，都將引起晶格畸變，產生固溶強化。

4、隨冷塑性變形量增加，金屬的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現象稱加工硬化。

5、共析轉變的產物是F 與Fe3C的機械混合物，稱作珠光體，用P表示。

三、選擇題

1B，2B，3B，4C，5C，6C

四、判斷題

1√， 2×，3×，4√，5×

五、問答題

1、純金屬生長形態是指晶體長大時界面的形貌。界面形貌取決于界面前沿液體中的溫度分布。

(1)平面狀界面。當液體具有正溫度梯度時，晶體以平界面方式推移長大。此時，界面上任何偶然的小的凸起伸入液體時，都會使其過冷度減小，長大速率降低或停止長大，而被周圍部分趕上，因而能保持平界面的推移。長大中晶體沿平行溫度梯度的方向生長，或沿散熱的反方向生長，其他方向的生長則受到抑制；

(2)樹枝狀界面。當液體具行負溫度梯度時，在界面上若形成偶然的凸起伸入前沿液體時，由于前方液體有更大的過冷度，有利于晶體長大和凝固潛熱的散失，從而形成枝晶的一次軸。一個枝晶的形成，其潛熱使鄰近液體溫度升向，過冷區降低，因此，類似的枝晶只在相鄰一定間距的界面上形成．相互平行分布。在—次枝晶處的溫度比枝晶間溫度高，這種負溫度梯度使一次鈾上又長出二次軸分技，同樣，還會產生多次分枝。枝晶生長的最后階段，由于凝固潛熱放出使枝晶周圍的液體溫度升高至熔點以上。液體中出現正溫度梯度，此時晶體長大依靠平面方式推進，直至枝晶間隙全部被填滿為止。

2、金屬材料在一定條件下拉伸，其延伸率可以高達200％以上，甚至大于1000％。這種性能稱作超塑性。超塑性可以分成組織超塑性，相變超塑性和其他超塑性三大類。其中組織超塑性應該具備三個條件：

(1)晶粒超細化、等軸化、穩定化，一般不超過10 μm；

(2)變形溫度一般在(0.5—0.7)Tm，呈現超塑性；

(3)—定的應變速率，超塑性變形最佳的速率為10-4—10-5S-1或者10-3—10-2min-1。

3、有些鋼在某一溫度范圍內回火時，其沖擊韌性比在較低溫度回火時還顯者下降，這種脆化現象稱為回火脆性。

回火脆性類型主要有兩種，即低溫回火脆性與高溫回火脆性。低溫回火脆性亦稱第一類回大脆性，幾乎所有工業用鋼都存在程度不問的這類脆性、它與回火后的冷卻速度無關。因此又稱為不可逆回火脆性。高溫間火脆性亦稱第二類回火脆性，其特點是只出現在一些特定成分的鋼中，其回火脆性與否，與回火后冷卻速度有關，即回火緩沖出現，快冷不出現，因此亦稱可逆回火脆性。

抑制回火脆性的方法：對于第一類回火脆性由于其不可逆性，只能避免在脆化溫度范圍內回火；如果必須在該溫度回火，可采用等溫淬火；加Si使低溫回火脆化溫度移向高溫等措施。

抑制高溫回火脆性的方法：1)高溫間火后快速冷卻；2)降低鋼中雜質元素的含量；3)鋼中加人適量的Mo、W。

4、(1)合金元素加入后并經適當熱處理，可使鋼的力學性能提高或得以改善。(2)合金元素(除Co外)加入后使鋼的淬透性增加，因此獲得同樣組織時合金鋼可選擇較緩的冷卻介質，故熱處理變形小。(3)合金工具鋼出于含有—些合金元素，與鋼中的碳形成合金碳化物，而這些合金碳化物的硬度高、熔點高，所以合金工具鋼的耐磨性、熱硬性比碳鋼高。

六、綜合分析題

1、①正火目的：使組織均勻化、細化、改善加工性能。正火工藝：加熱至Ac3＋(30—50)℃，空冷。②滲碳目的：提高齒輪表面的含碳量，為淬火作難備。滲碳工藝；在900—950℃進行。③淬火目的：使滲碳層獲得最好的性能，即獲得高的齒面硬度，耐磨性及疲勞強度并保持心部的強度及韌性。淬火工藝：滲碳后，油冷。④低溫回火目的：減少或消除淬火后應力，并提高韌性。低溫回火工藝：加熱至(150-200)℃進行。

2、①A：亞共析鋼 B：過共析鋼

② 設A鋼的含碳量為：x1

x1=0.58% 故A鋼的含碳量為0.58％

設B鋼的含碳量為：x2

x2=1.24% B鋼的含碳量為1.24％

③組織示意圖：