(七)计算题
1．铅的熔点为327℃，锡的熔点为232℃，它们分别在室温20℃下进行压力加工，此时有无加工硬化现象?为什么?
2．已知W的熔点为3410℃，Fe为1538℃，Cu为1083℃，Pb为327℃。 比较几种金属在室温下塑性变形的能力，并简述理由。 (八)思考题
1．用以下三种方法制成齿轮，哪种方法最好?为什么?
(1) 由厚钢板切出圆饼再加工成齿轮 (2) 由粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮 (3) 由圆钢棒热锻成圆饼再加工成齿轮 2．在纯铁板上冲一个孔，再将此板加热至200℃、400℃、600℃后保温1h, 试分析其孔边缘内部组织的变化。
第八章 扩散
(一） 填空
1.扩散系数D的物理意义是_____________________________。
2.菲克第一定律的数学表达式为___________________________。
3.菲克第二定律的数学表达式为_______________。
4.扩散系数与温度之间关系的表达式是_______________。
5.上坡扩散是指_______________。下坡扩散是指
______________________________
。反应扩散是
____________________________
原子扩散是_____________________________
6.扩散通量为____________________________________ (二)选择题
1．菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随( )变化
A 距离 B 时间 C 温度 2.原子扩散的驱动力是( )
A 组元的浓度梯度 B 组元的化学势梯度 C 温度梯度 （三）问答题
1 何谓扩散，固态扩散有哪些种类?
2 何谓上坡扩散和下坡扩散?试举几个实例说明之。
3 扩散系数的物理意义是什么?影响因素有哪些？
4 固态金属中要发生扩散必须满足哪些条件。 5 铸造合金均匀化退火前的冷塑性变形对均匀化过程有何影响?是加速还是减缓? 为什么。
6 巳知铜在铝中的扩散常数D2
0＝0.84×10-5
m
／s，Q＝136×103
J／mol，试计算在477℃和497℃时铜在铝中的扩散系数。
7 有一铝—铜合金铸锭，内部存在枝晶偏析，二次枝晶轴间距为0．01cm，试计算该铸锭在477℃和497℃均匀化退火时使成分偏析振幅降低到1％所需的保温时间。
8 可否用铅代替铅锡合金作对铁进行钎焊的材料，试分析说明之。
9 铜的熔点为1083℃，银的熔点为962℃，若将质量相同的一块纯铜板和一块纯银板紧密地压合在一起，置于900℃炉中长期加热，问将出现什么样的变化，冷至室温后会得到什么样的组织(图8-37为Cu-Ag相图)。
10 渗碳是将零件置于渗碳介质中使碳原子进入工件表面，然后以下坡扩散的方式使碳原子从表层向内部扩散的热处理方法。试问： (1) 温度高低对渗碳速度有何影响?
(2) 渗碳应当在r-Fe中进行还是应当在α-Fe中进行?
(3) 空位密度、位错密度和晶粒大小对渗碳速度有何影响？
11.试说明公式D＝d2
PΓ的物理意义；并比较间
隙扩散和空位扩散两者D表达式的区别。 12.含碳量为0.8％的碳钢，在900℃的脱碳气氛中保温，此时与气氛相平衡的表面碳浓度为0.2％,
13.已知在保温3小时后，脱碳层厚度为0.3mm，若保温时间改为7小时，试问脱碳层厚度应是多少？
14.有一块含碳量0.1％的碳钢，在930℃渗碳，渗到0.05cm处时，碳浓度为0.45％，且t >0的全部时间内，渗碳气氛始终保持表面成分含碳量为1％，今设D＝1.4×10－7
cm2
／s
① 试计算渗碳所需的时间。
② 计算渗碳层增加一倍所需的时间。 15.工业渗碳温度常选择在奥氏体相区（920～930℃），而不在铁素体相区（700～900℃），
16
这说明Dc> Dc。这一结论是否正确？为什么? γα
7．马氏体的三个强化包括___________________强化、
试分析工业渗碳常选择在奥氏体相区不在铁素体相区的原因。（工业渗碳是使含碳量0.1~0.2％的碳钢表面达到 0.8~1.0％C） 17.现对纯铁在540℃进行普通渗氮，炉内氮势足以形成ε相（Fe2~3N），试根据Fe－N相图，画出渗层的氮浓度分布曲线。并说明钢的渗N与钢的渗C在扩散类型上有何不同。
第九章 钢的热处理原理
(一)填空题
1 起始晶粒度的大小决定于_____________________及
_____________________
。 2 在钢的各种组织中，马氏体的比容
___________________
，而且随着w(C)的增加而
_______________
。
3．热处理后零件的力学性能决定于奥氏体在不同过冷度下的 及其 。
4．板条状马氏体具有高的___________________及一定的
___________________
与___________________ 。它的强度与奥氏体___________________
有关，___________________越细则强度越
高。
5. 淬火钢低温回火后的组织是___________________和
___________________
；中温回火后的组织是
___________________
，一般用于高___________________ 的结构
件；高温回火后的组织是___________________ ，用于要求足够高的___________________ 及高的___________________ 的零件。
6．钢在加热时，只有珠光体中出现了
___________________
和___________________ 时，才有了转变成
奥氏体的条件，奥氏体晶核才能形成。
___________________
强化、___________________强化。
8．第二类回火脆性主要产生于含___________________、
___________________
、___________________等合金元素的钢中，
其产生的原因是钢中晶粒边界的___________________ 增加的结果，这种脆性可用___________________冷来防止，此外在钢中加入 和Mo及 热处理等方法也能防止回火脆性。
9．共析钢加热至稍高于727℃时将发生
___________________
的转变，其形成过程包括
___________________
、___________________、___________________等几个
步骤。
10 根据共析钢转变产物的不同，可将C曲线分为___________________、___________________ 、___________________ 三个转变区。
11 根据共析钢相变过程中原子的扩散情况，珠光体转变属于 转变，贝氏体转变属于
___________________
转变，马氏体转变属于___________________
转变。
12．马氏体按其组织形态主要分为___________________和___________________ 两种。
13．马氏体按其亚结构主要分为___________________和
___________________
两种。
14．贝氏体按其形成温度和组织形态，主要分为___________________和___________________ 两种。 15．珠光体按其组织形态可分为___________________珠光体和___________________ 珠光体；按片间距的大小又可分为___________________体、___________________体和
17
___________________体。
16 描述过冷奥氏体在A1点以下相转变产物规律的曲线有___________________和___________________ 两种；对
比这两种曲线可看出，前者指示的转变温度比后者___________________ ，转变所需的时间前者比后者
___________________ ，临界冷却速度前者比后者___________________
。 17 当钢发生奥氏体向马氏体组织的转变时，原奥氏体中w(c)越高，则Ms点越___________________ ，
转变后的残余奥氏体量越___________________ 。
18 钢的淬透性越高，则临界冷却速度越___________________ ；其C曲线的位置越___________________
。 （二)判断题 1．相变时新相的晶核之所以易在母相的晶界上首先形成，是因为晶界处能量高。（ ） 2．随奥氏体中W (C)的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。（ ） 3．合金元素使钢的过冷奥氏体转变延慢的原因是合金元素在奥氏体中扩散很慢，另一原因是合金元素的存在使碳的扩散速度减慢。 （ ） 4．第一类回火脆性是可逆的，第二类回火脆性是不可逆的。（ ） 5．马氏体降温形成时，马氏体量的不断增加不是依靠原有的马氏体长大，而是不断形成新的马氏体。（ ） 6．钢经加热奥氏体化后，奥氏体中碳与合金元素的含量与钢中碳及合金元素的含量是相等的。（ ） 7．所谓本质细晶粒钢，就是一种在任何加热条件下晶粒均不粗化的钢。（ ） 8．当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体与奥氏体构成的两组织，在平衡条件下，其中奥氏体的w(C)总是大于钢的w(C)。 （ ） 9．马氏体是C在a-Fe中所形成的过饱和固溶体，当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发
生收缩。 （ ）
10 钢在奥氏体化时，若奥氏体化温度愈高，
保温时间愈长，则过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左。 ( )
(三)选择题
1 钢在淬火后所获得马氏体组织的粗细主要
取决于( )。
A．奥氏体的本质晶粒度 B．奥氏体的实际晶
粒度
C奥氏体的起始晶粒度 D．珠光体和铁素体的原始晶粒度
2．高碳片状马氏体脆性较大的原因是( )。
A．有显微裂纹存在 B．固溶度太高
C 残余奥氏体存在于马氏体片间界处 D．转变
不完全
3．低碳板条马氏体中板条群的大小决定于( )。
A．冷却速度的大小 B．奥氏体w(C)多少 C 奥氏体晶粒的大小 D．以上都不是
4 在淬火钢中w(C)增加到0．6％以后，随w(C)
增加硬度不再继续增加，这是因为( )
A 随w(C)的增加残余奥氏体的量增多的关系
B．随w(C)增加片状马氏体的量增多的关系
C 随w (C)增加淬火内应力增大的关系 D．随w(C)增加非马氏体量减少的关系 5．若钢中加入合金元素能使C曲线左移，则将使淬透性( ) A．提高 B．降低 C不改变 D．对小试样提高，对大试样则降低 6 在过冷奥氏体等温转变图的鼻尖处，孕育期最短，故( ) A．过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最快 B 过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最快 C 过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最慢 D 过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最慢 7 钢进行奥氏体化的温度愈高，保温时间愈长则( ) A．过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左 B．过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠右 C 过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠左 D．过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠右 8 上贝氏体和下贝氏体的机械性能相比较，( ) A．两者具有较高的强度和韧性 B．两者具有很低的强度和韧性 C 上贝氏体具有较高强度和韧性 D．下贝氏体具有较高强度和韧性 9．过共析钢加热到Ac1一Accm之间时，则( )
A．奥氏体的w(C)小于钢的w(C) B 奥氏体的w
18
(C)大于钢的w(C)
C 奥氏体的w(C)等于钢的w(C) D．无法判断两者w (C)的关系 (四) 改错题
1 低碳板条状马氏体的强化主要是固溶强化和孪晶强化。
2 低碳板条状马氏体又称为孪晶马氏体和位错马氏体。
3共析钢上贝氏体在电镜观察下的典型形态是成一束束相互间大致平行，含碳量稍微过饱和的铁素体条，并在诸板条内部分布着沿板条长轴防线顺着排列的碳化物短棒或小片。 4 片状珠光体的力学性能，主要决定于珠光体的W(C)。
5 碳素钢的马氏体点Ms和Mf与奥氏体的w(C)有关，随着w(C)增加，Ms逐渐升高而Mf逐渐降低。
6．珠光体的形成过程是铁素体和渗碳体同时生核和长大的过程。
7 加热到奥氏体的共析钢迅速冷到230℃时，过冷奥氏体发生马氏体转变，这时只发生铁原子的扩散而无碳的析出。
8 共析碳钢上贝氏体组织在光学显微镜下呈黑色针状或竹叶状；下贝氏体组织在光学显微镜下具有羽毛状特征。
9 共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，只有贝氏体型和马氏体型转变，而没有珠光体型转变。 10．低碳钢淬火后，只有经高温回火才可获得较为优良的力学性能。 (五)问答题
1.珠光体类型组织有哪几种?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同?
2.贝氏体类型组织有哪几种?它们在形式条件、组织形态和性能方面有何不同?
3.马氏体组织有哪几种基本类型?它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能方面有何不同?
4．马氏体的硬度与W(C)之间存在着什么样的关系?马氏体中的W(C)是否代表钢中的W(C)?为什么?
5.试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。
6.将T8钢小试样加热到760℃经保温后，采用什么样的冷却方式才能得到下列组织： ①珠光体；②索氏体；③ 屈氏体；④上贝氏体；⑤下贝氏体；⑥屈氏体+马氏体；
⑦马氏体十残余奥氏体(少量)；⑧下贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体。在C曲线上描出工艺曲线示意图。
7.钢经淬火后为什么一定要回火?回火存在哪些过程？回火温度与钢的性能关系怎样? 8．指出θ10mm的45钢经下列温度加热并水冷后所获得的组织：
700C、760C、840C、1100℃
9．将共析钢加热到760℃，保温足够长时间以获得均匀的奥氏体组织，然后以下述不同的方法冷却，试根据奥氏体等温转变曲线分析各获得什么组织：
①很快冷到630℃，保持10s后淬至室温； ②很快冷到630℃，保持10s后淬至300C，保温10h，淬至室温；
③很快冷到630℃，保温10h，淬至室温； ④很快冷到350℃，保温1h，淬至室温； 10.生产热轧低碳钢板，有时因W(C)偏低强度不够而不合标准，为了提高强度，可在热轧后采用吹风甚至喷雾冷却。试解释其原因。 (六)作图题
1．画出共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线，并标出三种转变中各种产物的转变温度范围。
复习自测题
(一)填空题
1 热处理的冷却方式有___________________和
___________________
两种。
2．碳素调质钢的淬火加热温度为___________________ 。 3．热处理后零件的力学性能决定于奥氏体在不同过冷度下的___________________ 及其
___________________
。
4 共析钢的奥氏体过冷到珠光体转变区等温停留，或以缓慢速度冷却时，将发生
___________________
，形成___________________ 。
5 共析钢过冷奥氏体等温转变时，根据 的不同，贝氏体有___________________ 和___________________ 之分。 6．除钴以外的合金元素都增加___________________ 的稳定性，使合金钢的等温转变曲线
19
___________________ ，故合金钢的临界冷却速度比碳素钢___________________ 。
(二)判断题
1．只要采用本质细晶粒钢，就可保证在热处理加热时得到细小的奥氏体晶粒。 ( ) 2．马氏体转变时的体积胀大，是淬火钢件容易产生变形和开裂的主要原因之一。( ) 3.由于钢回火时的加热温度在Acl以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。( )
4.在钢中加入Cr、Mn、B的目的之一，是为了提高钢的淬透性。( )
5.高速工具钢刃具在淬火加热前，常采用二次或三次预热来减少加热变形和氧化脱碳。( ) 6.铸铁件经正火处理的主要目的是为了降低硬度和改善切削加工性能。 ( ) 7.钢件淬火后发现裂纹，如果裂纹两侧有氧化脱碳现象，则说明这种裂纹在淬火之前就已经存在。 ( )
8.由于马氏体转变的温度太低，原子失去了扩散能力，因此马氏体的形成过程不遵守形核和长大这个普遍规律。 ( ) 9.淬透性好的钢，淬火后的硬度也一定高。( ) 10.钢的回火硬度除了取决于回火温度和保温时间外，还与回火的冷却速度有关，冷却速度越大，钢的回火硬度越高。( )
11.精密轴承件淬火后为防止变形，应该进行冷处理。( )
12.马氏体降温形成时，马氏体量的增加不是依靠原有马氏体的长大，而是不断形成新的马氏体。( )
13.回火屈氏体和过冷奥氏体分解时所形成的屈氏体，两者只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。( ) （三）选择题
1 在淬火钢中W(C)增加到0．6％以后，随W(C)
增加硬度不再继续增加，这是因为___________________ A．随W(C)增加残余奥氏体的量增多的关系 B．随W(C)增加片状马氏体的量增多的关系 C 随w(C)增加淬大内应力增大的关系 D．随W(C)增加条状马氏体的量增多的关系 2．有裂纹零件其断口呈黑色氧化色或呈粗纤维状时，是由于___________________
A．淬火冷却产生的 B 设计不良造成的 C 锻造裂纹 D．钢材本身缺陷造成的 3．马氏体转变时，晶体结构的改组是依靠
___________________
进行的。
A．滑移方式 B 切变方式 C 扩散方式 D．扭转方式
4．等温转变图和连续转变图适用于
A．所有成分的碳钢 B．所有成分的合金钢 C 一定成分范围内的钢 D 一定成分的钢 5.对加热冷却后钢的力学性能有着重大影响的奥氏体晶粒度是___________________
A 奥氏体的本质晶粒度 B 奥氏体的起始晶粒度
C 奥氏体的实际晶粒度 D．奥氏体的平均晶粒度
6.生产中采用等温淬火是为了获得___________________
组织。
A．马氏体 B．珠光体 C 下贝氏体 D．上贝氏体
(四)改错题
1.下贝氏体的形成过程是在晶界处生成α—Fe晶核，并且向晶内成排生长。
2．等温淬火与分级淬火的主要区别是：分级淬火等温的温度较低，等温过程中发生马氏体转变；等温淬火等温的温度较高，等温过程中发生下贝氏体转变。
3．双液淬火时，如果双液转换的时刻过早，工件容易产生变形和裂纹，如果转换过迟，则工件容易造成硬度过高。
4．共析钢上贝氏体组织在光学显微镜下呈黑色针状或竹叶状，下贝氏体组织在光学显微镜下具有羽毛状特征。
5．为消除铸造应力，改善组织，提高力学性能，对铸造青铜应进行再结晶退火。
6．低碳钢淬火后，只有经高温回火才能获得
较为优良的力学性能。
(五) 问答题 1．有两个T10钢小试样A和B，A试样加热到750℃，B试样加热到850℃，均充分保温后在水中冷却，哪个试样的硬度高?为什么? 2．某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路
线为：
下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②→
20