17．共析钢加热至AC1+30℃~50℃时，按图4－4中（a）（b）（c）（d）（e）（f）路线冷却，试写出各冷却路线的转变产物。
18．将20和60号同时加热到860℃，保温相同的时间，问哪种钢的晶粒粗大？为什么？ 19．将粗晶粒的工业纯铁、粗晶粒45钢和经过25％冷变形的45钢制成式样，并分别加热600℃、830℃、930℃，经保温后还冷至室温，试比较各试样晶粒的粗细程度.
20．将直径为5mm的T8钢试样加热到780℃，适当保温，问采用什么样的冷却工艺方可得到以下组织？并在CCT曲线上绘出冷却曲线。
珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体、屈氏体＋马氏体＋少量的残余奥氏体、马氏体＋少量的残余奥氏体 表4－2 比较类别 种类 退火 正火 淬火 回火 表4－3
转变产物 钢 亚共析钢 共析钢 过共析钢 加热温度 AC1+30℃~50℃ AC1+30℃~50℃ AC1+30℃~50℃ 转变产物（320℃） （a） (b) (c) 基本分类 加热温度 冷却方式 室温组织 主要功用 21． 确定下列钢件的退火方式： （1）经冷轧后的15钢钢板； （2）ZG35的铸造齿轮毛坯； （3）锻造过热的60钢锻坯
（4）改善T12钢的切削加工性能； （5）20钢焊接件。
22．下列零件的锻造毛坯进行正火的目的及其显微组织是什么？ （1）20钢齿轮； （2）45钢小轴 （3）T12钢锉刀
23．说明45钢、T12钢（尺寸小、可淬透）经下列温度：700℃、760℃、840℃、1100℃加热、保温和水冷后的室温组织是什么？
24．两个碳含量均为1.2％的碳钢薄试样，分别加热至780℃和900℃，保温相同的时间奥氏体化后，以大于临界冷却速度淬火冷却至室温，试分析: （1）哪个温度加热后奥氏体晶粒尺寸大？ （2）哪个温度加热后奥氏体的稳定性高？ （3）哪个温度加热淬火后马氏体的晶粒大？ （4）哪个温度加热淬火后马氏体的含碳量高？ （5）哪个温度加热淬火后残余奥氏体度？ （6）哪个温度加热后淬火后未溶碳化物多？ （7）哪个温度加热后淬火时的孕育期长？ （8）你认为合适的淬火加热温度是哪个？
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25．指出下列工件的淬火及回火温度，并说明回火后的组织及大致硬度： （1）45钢小轴（要求综合性能）； （2）60钢弹簧； （3）T12钢锉刀。
26．比较下列钢材经不同热处理后的组织和硬度，并定性地将硬度由高到低进行排列，并解释原因。
（1）45钢加热到710℃水中冷却；组织： 、硬度 ； （2）45钢加热到750℃水中冷却；组织： 、硬度 ； （3）45钢加热到830℃水中冷却；组织： 、硬度 ； （4）T12钢加热到750℃水中冷却；组织： 、硬度 ； （5）T12钢加热到710℃水中冷却；组织： 、硬度 ； （6）T12钢加热到910℃水中冷却。组织： 、硬度 ； 27．钳工用錾子地热处理工艺是把已加热到淬火温度的錾子刃部浸入水中急冷，然后出水停留一段时间，再整体进入水中冷却，试分析两次水冷的作用是什么？
28．甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220HB~250HB，甲厂采用正火、乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析甲乙两厂产品的成本、组织和性能的差别。 29．一直径为6mm的45钢圆棒，先经840℃加热淬火，硬度为55HRC（未回火），然后从一段加热至1000℃，依靠热传导使圆棒上各点的温度如图所示，试分析：
A B C D E
950℃ 840℃ 750℃ 550℃ 150℃
（1）各点部位的组织是什么？
（2）整个圆棒自图示各温度，缓冷至室温后各点部位的组织是什么？若自图示各温度水淬至室温后各点部位的组织又是什么？
（3）若该试样是从退火态进行端部加热的（也是1000℃），此时，（1）和（2）的结果又如何？ 30．写出下列各工艺路线中的预热处理和终热处理的名称与作用，制定各热处理的工艺规范（加热温度和冷却介质），写出各最终热处理后的组织及其硬度的大概范围。 （1）15渗碳钢制备齿轮时的工艺路线如下：
下料→锻造→预热处理→机加工→渗碳→终热处理→后序加工； （2）45调质钢制备轴的工艺路线如下：
下料→锻造→预热处理→机加工→终热处理→轴颈部位进行表面淬火＋低温回火→后序加工；
（3）T12钢制备锉刀的工艺路线是：
下料→锻造→预热处理→机加工→终热处理→后序加工； 31．某型号柴油机的凸轮表面有高硬度（HRC>50），而心部具有良好的韧性（Ak>40J），原来用45钢调质处理后，再将表面进行高频淬火＋低温回火，现因工厂库存的45钢用完，拟用15钢取代，试说明：
（1）原45钢各热处理工序的作用；
（2）改用15钢后，若仍采用原45钢的热处理工序，能否满足性能要求？此时的室温组织是什么？
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（3）改用15钢后，为达到性能要求，应采用何种热处理工艺？为什么？ 32．判断下列说法是否正确：
（1）共析钢加热至奥氏体化后，冷却转变产物的组织主要取决于钢的加热温度； （2）钢的回火温度不能超过AC1；
（3）高碳钢（如T12）为了便于机械加工，可预先进行球化退火；低碳钢为了便于机加工也常预先进行球化退火；
（4）钢的实际晶粒度主要取决于钢在奥氏体化后冷却转变时的冷却速度；
（5）同一种钢材在相同的条件下，水淬的淬透性比油淬的好，小尺寸的比大尺寸的好； （6）钢中合金元素愈多，则其淬硬性就愈高； （7）钢经淬火后都处于硬脆状态。
（8）气相沉积技术是从气相物质中析出固相并沉积在基材表面的一种表面镀膜技术。 33．45钢经调质处理后的硬度为24HRC，若在进行200℃回火是否可使其硬度提高？为什么？又45钢经淬火后硬度为52HRC，若再进行600℃回火，是否可使其硬度降低？为什么？ 34．下列工件在选材和热处理技术要求上有不合理之处，请加以改正并说明原因。 （1）凸轮 45钢，淬硬60 HRC～64HRC （2）小轴 45钢，调质45 HRC～50HRC （3）丝锥 20钢，淬硬58 HRC～62HRC （4）齿轮 45钢，渗碳56 HRC～63HRC （5）弹簧 65钢，调质35 HRC～45HRC
35．某厂用T8钢制成尺寸为95mm×60mm×17mm的冷冲模一批，要求硬度为57HRC~62HRC，原先采用双液淬火，经常发生变形和开裂，现拟改用以下热处理工艺后，就减少了工件的变形和开裂。
（1）快速加热：冲模直接放入炉温为960℃～980℃炉中，待冲模一定深度的表层达到淬火温度后就出炉。
（2）空气预冷：出炉后在空气中预冷几秒钟。 （3）盐水冷却：冲模预冷后淬入8％盐水中急冷。 （4）碱裕保温：在盐水中冷却到200℃左右，立即投入160℃～180℃的碱浴槽中保持30min～60min，然后取出。 （5）空冷至室温。
（6）及时进行回火，请分析：
①在CCT曲线上绘出这种热处理工艺曲线及写出热处理后的组织。 ②这种工艺能减少冲模变形防止开裂的原因。
③为什么不能在冲模加热后直接放入碱槽中进行分级淬火？ 36．渗碳的目的是什么？渗碳时为何要加热到单相奥氏体区？渗氮的目的是什么？渗氮温度为何只需550℃～570℃即可？渗氮前为何一般要进行调质处理？ 37．比较气相沉结与离子注入的区别？
38．比较铝合金的固溶时效强化与钢的淬火处理的异同点？ 39．高聚物的改性和强化的方法有哪些？各有什么特点？ 40．简述常用材料的表面热处理技术有哪些？其应用范围如何
第五章 金属材料
一、名词解释
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黑色金属、有色金属；二次硬化；回火稳定性；碳素钢；合金钢；奥氏体钢；铁素体钢；马氏体钢；高速钢；红硬性；石墨化；石墨化退火；形变铝合金；铸造铝合金；硅铝明；黄铜；白铜；青铜；形变镁合金；铸造镁合金；α钛合金；β钛合金；（α＋β）钛合金；轴承合金。
二、填空
1．工业上通常将金属及其合金分为 和 两大类。按用途有可分为 、 、 三类。
2．铸铁根据石墨的形态可分为 、 、 、 等四种。 3．有色金属根据其密度和储量的大小可分为 、 、 等三种。 4．铁碳合金中的常存元素除了Fe、C外，还有 、 、 、 等四种， 其中有害元素为 和 ；分别使钢产生不利特性： 和 。 5．合金元素中强碳化物形成元素不溶于 ，易与碳结合生成简单结构的 ， 当碳化物溶于奥氏体时，则可提高奥氏体的 ，延长过冷奥氏体的孕育期，提高钢的 ；非碳化物形成元素一般不与碳结合生成碳化物，而是溶入 和 ，形成合金 和 。
6．能使奥氏体区域扩大的合金元素主要有 、 等，奥氏体区域扩大意味着A3、A1、ES线 移动，当S点移至室温下时，可获得 钢。反之，合金元素 、 、 等可使奥氏体区域缩小，A3、A1、ES线 移动，当含量足够高时，可获得 钢。
7．大多数合金元素能形成碳化物，阻碍碳原子的扩散， （阻止、促进）奥氏体化；稳定碳化物一般难熔于奥氏体，以弥散质点分布于奥氏体中， （阻止、促进）奥氏体晶粒长大；合金钢奥氏体化的温度和保温时间需比碳钢 和 ；合金钢（Mn钢外）热处理时不易 。
8．溶入奥氏体的合金元素（Co外），提高了过冷A奥氏体的 ，降低了获取马氏体的 ，从而提高了钢的 。
9．二次硬化是指 的现象；主要是由于 和 所致。
10．一些含有合金元素 、 、 、 的合金钢中，易产生第二类回火脆性，为降低这种回火脆性，可在钢中加入适量的 、 。
11．除 、 合金元素外，几乎所有的合金元素都使Ms、Mf线下降，因此淬火后相同含碳量合金钢比碳钢的残余奥氏体 ，使钢的硬度 。
12．Q235-A.F中，Q： ，235： ，A： F： 。 13．20CrMnTi、GCr15、GCr06、3Cr18Ni25Si2中，含Cr量分别为： ％、 ％、 ％、 ％。 14．20CrMnTi是 钢，Cr、Mn的主要作用 ， 热处理工艺是 ，热处理后的室温组织 。
15．低合金工程用钢的主加元素 ，使用状态 ，室温组织 。
16．渗碳钢的含碳量一般范围： ，热处理 ，室温组织淬透时：表面 、心部 ；未透时表面 ，心部 。 17．调质钢的含碳量范围 ，热处理 ，室温组织 。 18．弹簧钢的含碳量范围 ，热处理 ，室温组织 。 19．滚动轴承钢的含碳量范围 ，热处理 ，室温组织 。
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20．低合金刀具钢的含碳量范围 ，热处理 ，室温组织 ，使用温度 。
21．W18Cr4V是 钢，碳含量 ％，W的主要作用 ， Cr的主要作用 ，V的主要作用 ， 热处理工艺 ，室温组织 。 22．0Cr18Ni9Ti是 钢，Cr、Ni、Ti的作用分别是 ， 和 。 23．影响铸铁石墨化的主要因素 、 和 。铸铁可以看成钢基体上分布不同形态的石墨，钢基体主要有 、 、 三种，而石墨形态主要有四种，因此，分别有以下四种铸铁：
（1）灰口铸铁，石墨的形态 ，牌号 ，可用于制造 ； （2）可锻铸铁，石墨的形态 ，牌号 ，可用于制造 ； （3）球墨铸铁，石墨的形态 ，牌号 ，可用于制造 ； （4）蠕墨铸铁，石墨的形态 ，牌号 ，可用于制造 ； 24．铁碳合金中，碳的存在方式有 、 、 三种。
25．铁素体、奥氏体、马氏体、渗碳体、石墨的晶体结构分别是 、 、 、 、 。
26．铸铁石墨化第一、第二阶段完全进行，而第三阶段没有进行、部分进行、充分进行时，显微组织分别是 、 、 。
27．为改善灰口铸铁的组织和力学性能，常在浇注前向铁水中加入 ，处理后石墨片 （粗化、细化），石墨对基体的割裂作用 （减轻、加重），铸铁的强度 （提高、降低），塑性 （改善、恶化）。球铁是在铁水中加入 和 浇注后获得；可锻铁是通过先产生 后再进行 退火获得的；蠕墨铸铁是通过向铁水中添加 和 浇注后获得的。
28．铝合金根据其成分和相图特点可分为形变铝合金和铸造铝合金。形变铝合金可分为： 、 、 、 四种，代号分别为 、 、 、 ；铸造铝合金中根据合金元素的不同分为 、 、 、 ，其代号分别为 、 、 、 。 29．铜合金根据合金元素的种类分为 、 、 三种，其主要合金元素分别为 、 、 ；代号分别为 、 、 。 30．镁合金根据其生产工艺、合金成分和性能特点分为 、 两大类；其代号分别为 、 。
31．钛的同素异构转变点温度是 ，低温钛的结构为 ，代号为 ；高温钛的结构 、代号是 ；钛合金根据退火组织的不同可分为 、 、 三种，其代号分别为 、 、 。 32．根据其轴承的工作特点，轴承材料要求为硬基体中分布软质点，或软基体中分布硬质点，常见的软基体中分布硬质点的轴承合金有 、 、 等，其中前两种又称为 。
三、选择
1．给定元素在钢种的主要作用 （1）16Mn（Mn）（ ）（2）20CrMnTi（Ti）（ ） （3）40MnB（Mn）（ ）（4）ZGMn13（Mn）（ ）
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