考试复习题1. 画出常见的金属晶体三种晶格，在每种晶格中画出一个密排方向和一个密排面，写出晶向指数和晶面指数。

2. 金属根据溶质原子位臵分类的固溶体的基本类型，简述固溶强化的基本原理。

3．何谓金属间化物，其性能特点如何？4. 何谓金属的金相组织，一般的金相组织的组成是什么？5. 画出完整的铁-碳（6.69%）平衡相图，写出铁素体、钢、铸铁的成分范围。

40、60、T12钢的室温平衡组织是什么？它们从高温液态平衡冷却到室温要经过哪些转变？6．普通碳钢和合金钢相比，工程使用性能上存在哪些不足？7 .简述单晶体材料塑性变形的两种（滑移、孪生）机理，画出孪晶结构示意图。

8.简述金属在塑性变形过程中的组织结构变化，如何消除变形组织而形成均匀等轴组织？9.简述钢的退火处理种类及作用，正火处理作用。

10.简述钢的淬火处理目的和回火处理目的。

11．描述钢淬火形成马氏体后，在随后的回火过程中，随回火温度增加钢的组织转变结果。

12.如何提高钢的淬透性？13.简述渗碳钢的用途和热处理组织。

14.简述铝合金固溶和时效处理的作用和目的，简述第二相弥散强化机理。

15. 简述钛的性能特点、晶体结构和本课程中描述的钛合金的种类和用途。

16. 简述简单硅铝明系铸造铝合金变质处理的目的和方法。

17. 简述不锈钢成分组成及各组分作用。

18. 什么是热塑性塑料，什么是热固性塑料？19. 简述陶瓷的生产过程及制造质量评价指标。

20. 简述树脂基碳纤维增强复合材料的复合原则。

21. 画出双金属片温度开关（常闭）简图，说明工作原理。

22. 简述低碳钢无宏观缺陷的光滑拉伸试样断口形貌和形成原因。

23.要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锉刀、机床床身等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并叙述所选材料的名称、成分、热处理工艺和零件制成后的最终组织。

（20分）T10 65Mn HT300 W6Mo5Cr4V2 GCr15Mo 40Cr 20CrMnTi Cr12MoV 5CrMnMo2. 金属根据溶质原子位臵分类的固溶体的基本类型，简述固溶强化的基本原理。

答：金属根据溶质原子位臵分类的固溶体的基本类型为臵换固溶体和间隙固溶体，臵换固溶体中溶质原子部分取代溶剂原子位臵形成的固溶体；溶质原子进入溶剂原子的晶格间隙形成间隙固溶体。

固溶体中溶质原子的存在，形成晶格畸变，造成位错运动阻力增加，强化的结果为固溶体的强度提高，溶质原子的比例提高，强化效果提高。

3．何谓金属间化物，其性能特点如何？答：金属与金属、金属与准金属形成的化合物。

金属间化物的结构不同于组成它的组员结构，一般由离子键和共价键方式连接。

具有高硬度、高熔点、低韧性等性能特点。

4. 何谓金属的金相组织，一般的金相组织的组成是什么？答：将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光, 然后用侵蚀剂侵蚀, 即获得一块金相样品。

在金相显微镜下观察，可以看到金属材料内部的微观形貌。

这种微观形貌称做显微组织(简称组织)。

组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成。

5. 画出完整的铁-碳（6.69%）平衡相图，写出铁素体、钢、铸铁的成分范围。

0-0.0218 铁素体（铁） 0.0218-2.11 钢 2.11-6.69 铸铁6．普通碳钢和合金钢相比，工程使用性能上存在哪些不足？答：碳钢的在性能上主要有以下几方面的不足：(1) 淬透性低一般情况下，碳钢水淬的最大淬透直径只有10 mm～20 mm。

(2) 强度和屈强比较低如普通碳钢Q235钢的σs为235 MPa，而低合金结构钢Q345（16Mn）的σs则为360 MPa以上。

40钢的σs /σb仅为0.43, 而合金钢35CrNi3Mo的σs /σb高达0.74。

(3) 回火稳定性差碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回火温度，这样钢的韧性就偏低；为了保证较好的韧性，采用高的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。

(4) 不能满足特殊性能的要求碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。

7 .简述单晶体材料塑性变形的两种（滑移、孪生）机理，画出孪晶结构示意图。

答：滑移特点：（1）滑移只能在切应力作用下才会发生，不同金属产生滑移的最小切应力(称滑移临界切应力)大小不同。

钨、钼、铁的滑移临界切应力比铜、铝的要大。

（2）滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。

滑移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动,而是通过位错的运动来实现的。

（3）由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间距的变形量，因此晶体发生的总变形量一定是这个方向上的原子间距的整数倍。

（4）滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面(密排面)和其上密度最大的晶向(密排方向)进行。

2. 孪生在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)发生切变的变形过程称孪生。

孪生只在滑移很难进行的情况下才发生。

而滑移系较少的密排六方晶格金属如镁、锌、镉等, 则比较容易发生孪生。

8.简述金属在塑性变形过程中的组织结构变化，如何消除变形组织而形成均匀等轴组织？塑性变形对金属组织结构的影响（1）晶粒发生变形金属发生塑性变形后,晶粒沿形变方向被拉长或压扁。

当变形量很大时, 晶粒变成细条状(拉伸时), 金属中的夹杂物也被拉长, 形成纤维组织。

变形前后晶粒形状变化示意图（2）亚结构形成金属经大的塑性变形时, 由于位错的密度增大和发生交互作用, 大量位错堆积在局部地区, 并相互缠结, 形成不均匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块, 而在晶粒内产生亚晶粒。

金属经变形后的亚结构（3）形变织构产生金属塑性变形到很大程度(70%以上)时, 由于晶粒发生转动, 使各晶粒的位向趋近于一致, 形成特殊的择优取向, 这种有序化的结构叫做形变织构。

变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的晶粒通过重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。

这个过程称为再结晶。

9.简述钢的退火处理种类及作用，正火处理作用。

将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），以获得接近平衡状态组织的热处理工艺叫做退火。

钢的退火分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火等。

碳钢各种退火和正火工艺规范示意图1. 完全退火完全退火又称重结晶退火，是把钢加热至Ac3以上20 ℃～30 ℃, 保温一定时间后缓慢冷却(随炉冷却或埋入石灰和砂中冷却), 以获得接近平衡组织的热处理工艺。

完全退火一般用于亚共析钢。

完全退火的目的在于，通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化，以提高性能；或使中碳以上的碳钢和合金钢得到接近平衡状态的组织，以降低硬度，改善切削加工性能。

由于冷却速度缓慢，还可消除内应力。

2. 等温退火等温退火是将钢件加热到高于Ac3 (或Ac1 ) 的温度, 保温适当时间后, 较快地冷却到珠光体区的某一温度, 并等温保持, 使奥氏体等温转变，然后缓慢冷却的热处理工艺。

等温退火的目的与完全退火相同, 能获得均匀的预期组织; 对于奥氏体较稳定的合金钢, 可大大缩短退火时间。

3. 球化退火球化退火为使钢中碳化物球状化的热处理工艺。

目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火前正火将网状渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加工性能；并为以后的淬火作组织准备。

球化退火主要用于共析钢和过共析钢。

过共析钢球化退火后的显微组织为在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。

球化退火的加热温度略高于Ac1。

球化退火需要较长的保温时间来保证二次渗碳体的自发球化。

保温后随炉冷却。

4. 扩散退火为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线（固相线以下100 ℃～200 ℃）的温度，长时间保温（10 h～15 h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化退火。

扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此一般再进行完全退火或正火处理。

5. 去应力退火为消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变形等冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为去应力退火。

去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为500 ℃～650 ℃)，保温后随炉冷却, 这种处理可以消除约50%～80%的内应力, 不引起组织变化。

二、正火钢材或钢件加热到Ac3(对于亚共析钢)和Accm(对于过共析钢)以上30 ℃～50 ℃, 保温适当时间后, 在自由流动的空气中均匀冷却的热处理称为正火。

正火后的组织：亚共析钢为F+S, 共析钢为S, 过共析钢为S+Fe3CII。

正火的目的是使钢的组织正常化，亦称常化处理，一般应用于以下方面： 1．作为最终热处理正火可以细化晶粒，使组织均匀化，减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。

2．作为预先热处理截面较大的合金结构钢件，在淬火或调质处理（淬火加高温回火）前常进行正火，以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。

对于过共析钢可减少二次渗碳体量，并使其不形成连续网状，为球化退火作组织准备。

3. 改善切削加工性能10.简述钢的淬火处理目的和回火处理目的。

答：将钢加热到相变温度以上（亚共析钢为Ac3以上30 ℃～50 ℃；共析钢和过共析钢为Ac1以上30 ℃～50 ℃），保温一定时间后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。

回火：钢件淬火后, 为了消除内应力并获得所要求的组织和性能, 将其加热到Ac1以下某一温度, 保温一定时间, 然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火1．低温回火回火温度为150 ℃～250 ℃。

在低温回火时，从淬火马氏体内部会析出碳化物薄片（Fe2.4C), 马氏体的过饱和度减小。

部分残余奥氏体转变为下贝氏体, 但量不多可忽略。

所以亚共析钢低温回火后组织为回火马氏体(回火M)。

过共析钢低温回火后组织为回火马氏体＋碳化物＋残余奥氏体。

低温回火的目的是降低淬火应力，提高工件韧性，保证淬火后的高硬度(一般为58 HRC～64 HRC)和高耐磨性。

主要用于处理各种高碳钢工具、模具、滚动轴承以及渗碳和表面淬火的零件。

2．中温回火回火温度为350 ℃～500 ℃，得到铁素体基体与大量弥散分布的细粒状渗碳体的混合组织，叫做回火屈氏体(回火T)。

铁素体仍保留马氏体的形态，渗碳体比回火马氏体中的碳化物粗。

回火屈氏体具有高的弹性极限和屈服强度，同时也具有一定的韧性，硬度一般为35 HRC～45 HRC。

主要用于处理各类弹簧。

3. 高温回火回火温度为500 ℃～650 ℃, 得到粒状渗碳体和铁素体基体的混和组织, 称回火索氏体(回火S)。