《工程材料学》习题
一、解释下列名词
1．淬透性与淬硬性; 2．相与组织; 3．组织应力与热应力； 4．过热与过烧； 5. 回火脆性与回火稳定性 6. 马氏体与回火马氏体
7. 实际晶粒度与本质晶粒度 8.化学热处理与表面热处理
淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件
下的淬硬层深度来表示
淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力
相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的
均匀组成部分称为相
组织：显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小
和分布的组合。
组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体（γ或A）向马氏体（M）转
变时间不一致而产生的应力
热应力：由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力
过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象
过烧：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象
回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称为回
火脆性
回火稳定性：又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。
马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。
回火马氏体：在回火时，从马氏体中析出的ε-碳化物以细片状分布在马氏
体基础上的组织称为回火马氏体。
本质晶粒度：钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度
实际晶粒度：在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢
的性能。
化学热处理：将工件臵于待定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。
表面淬火：：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热
将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。
二、判断题
1. （ ）合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。 错。根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。
2. （ ）实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。
对。
3. （ ）为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造
后都应采用正火处理。
对。对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。对于过共析钢而言，正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。对于普通话结构钢而言，正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和韧性，作为最终热处理。 4.（ ）在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金
钢将向合金元素少量多元化方向发展。 对。不同的元素对于钢有不同的效果。
5. （ ）不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。
错。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳增加，其硬度也随之提高。合金元素对马氏体的硬度影响不大，马氏体强化的主要原因是过饱和引起的固溶体
强化。
6．（ ）40Cr钢的淬透性与淬硬性都比T10钢要高。
7．
错。C曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。40Cr为含碳量为0.4%，含Cr量为1.5%左右的调质钢。T10为含碳量为1%左右的碳素工具钢。但是淬火后45钢香到马氏体，T10钢得到马氏体加少量残余奥氏体，硬度比45钢高。 7．（ ）马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，
因此马氏体与转变前的奥氏体含碳量相同。
对。当奥氏体过冷到Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留在马氏休中。马氏体转变的特点是高速长大、不扩
散、共格切变性、降温形成、转变不完全。
8．（ ）铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。
错。所有的铸铁都不可以进行锻造。
9．（ ）45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性,韧性下降，
强度,硬度上升。
错。钢是随回火温度上升，塑性,韧性上升，强度,硬度提高。 10．（ ）淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。
错。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区（50%马氏体+50%非马氏体组
织）的深度。
11．（ ）钢的回火温度应在Ac1以上。
错。回火是指将淬火钢加热到A1以下保温后再冷却的热处理工艺。
12．（ ）热处理可改变铸铁中的石墨形态。
错。热处理只能改变铸铁的基休组织，而不能改变石黑的状态和分布。
13.（ ）奥氏体是碳在α-Fe中的间隙式固溶体。
错。奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体。用符号A或γ表示。
14．（ ）高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。 对。高频表面淬火属于表面淬火的一种。表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表
面的热处理方法。
15．（ ）过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。 错。过冷度（ΔT）是指理论结晶温度（T0）与实际结晶温度（T1）的差值，
即ΔT=T0-T1。但是冷却速度越大，则过冷度越大，。
16．（ ）所谓的本质细晶粒钢，是说它在任何条件下晶粒均不粗化。 错。本质晶粒度是指钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为实际晶粒度，通常把钢加热到940±10℃奥氏体化后，设法把奥氏体保留到室温来判断钢的本质
晶粒度。
17．（ ）因为单晶体是各项异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向
上的性能也是不同的。
错。
18．（ ）钢中的杂质元素“硫”会引起钢的“冷脆”。
错。钢中硫会引起热脆性，而磷有固溶强化作用，右提高强度硬度，但是却
显著降低了钢的韧性塑性（叫冷脆性）
19．（ ）硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，根据测量的硬度值还
可以估计近似的强度值，因而是生产上常用的一种机械性能试验方法。
对。
20．（ ）含碳量低于0.25%的碳钢，退火后硬度低，切削时易粘刀并影响
刀具寿命，工件表面光洁度差，所以常采用正火。
对。
21. （ ）三种金属晶格类型中，体心立方晶格中原子排列最为紧密。 错。原子排列紧密度与晶包的致密度有关，致密度越高，原子排列越紧密。
休心立方的致密度为0.68,而面心立方和密排六方的为0.74。
22. （ ） 金属中的固溶体一般说塑性比较好，而金属化合物的硬度比较高。 对。与纯金属相比，固溶休的强度硬度高，塑性韧性低，但与金属化全物相
比其硬度要低得多，而塑性韧性要高得多。
23. （ ）高速钢反复锻造的目的是为了锻造成型。
错。高速工具钢是莱氏体钢，其铸态组织为亚共晶组织，由鱼骨状的莱氏休与树枝状的马氏体加托氏体组成。反复锻打是为了击碎鱼骨状碳化物，使其均匀
的人布于基休中。
24. （ ）金属发生多晶型转变时，不仅晶格要发生变化，组织与性能也要发
生变化。
对。多晶型转变即同互异构转变，热处理的依据，
25. （ ）发生过烧的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生
过热的工件只能报废。
错。发生过热的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过烧的工件只能报废。
26 .（ ）含Mo、W等合金元素的合金钢，其回火脆性倾向较小。 对。在钢中加入W（约1%）、Mo（约0.5%）可以有效的抑制回火脆性。
27. （ ）铸钢的铸造性能比铸铁差，但常用于制造形状复杂，锻造有困难，要求有较高强度和塑性并受冲击载荷，铸铁不易达到的零件。 对。 三、回答下列问题 1.零件设计时图纸上为什么常以其硬度值来表示材料力学性能的要求？ 答：（1）硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力。 （2）硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，可用于成品件的检测， （3）硬度是一个综合力学性能指数，根据测量的硬度值还可以估计近似的强度值等。 2．说明WSn=25%的Pb—Sn合金在下列各温度时有哪些相组成物？有哪些组织组成物？（1）高于300℃； （2）刚冷却至180℃，共晶转变尚未开始； （3）在183℃共晶转变刚完； （4）室温。 答：（1）高于300℃：相：液相，组织为Pb—Sn溶化物 （2）刚冷却至180℃，共晶转变尚未开始：相为液相+α相，组织为Pb—Sn溶化物+α回溶体 （3）在183℃共晶转变刚完：相为α相和β相，组织为（α+β）共晶组织 （4）室温：相为α相和β相，组织为α+（α+β）+βII。 3.图2—2为简化的铁碳合金状态图。试回答下列问题： （1） 以相组成物填写相图。（标注见课本P51） （2） 填空： 碳在α-Fe中的固溶体 称铁素体，其符号为 F或α ，晶格类型是 体心立方晶格 ，性能特点是强度 硬度低 ，塑性 韧性好 。 （3） 碳在γ-Fe中的固溶体 称奥氏体，其符号为 A或γ ，晶格类型是 面心立方晶格 ，性能特点是强度 低 ，塑性 好 。 （4） 渗碳体是 铁 与 碳 的 间隙固溶体 ，含碳量为 6.69 %， 性能特点是硬度 很高 ，脆性 韧性几乎为“零” 。 （5）ECF称 共晶线 线，所发生的反应称 共晶 反应，其反应式是 L4.3→γ2.11+Fe3C 得到的组织为 莱氏体（Le） 。 （6）PSK称 共析 线，所发生的反应称 共析 反应，其反应式是