12． T8圆柱形试样水淬时，试样横截面上残余应力分布特点是＿＿＿。 A 表层为拉应力，心部为压应力（√）
B 表层为压应力，心部为拉应力
C 表层为拉应力，心部为拉应力 D 表层为压应力，心部为拉应力
13． 6-5-4-2钨钼系高速钢自约(1220-1240)℃盐炉加热淬油冷却后，基体中有多达30%的残留奥氏体，为了提高红硬性，需要在560℃进行 四
14．35CｒMｎSｉ钢在＿＿＿温度范围内保温，可以获得强韧性较好的贝氏体组织。 A 550℃-MS（√） B A1-550℃ C＜ MS D VK 15． 淬火钢回火脆性的特点是＿＿＿。 A 第一类回火脆性有可逆性 B 第二类回火脆性无可逆性
C 第二类回火脆性可通过重新加热到原来回火温度保温后快冷来消除（√） D 第二类回火脆性可通过重新加热到原来回火温度保温后慢冷来消除
16．根据国家标准化法规定，国家鼓励企业制定＿＿＿的企业标准。 A 严于行业标准 B 低于国家标准
C 严于行业标准和国家标准（√） D 适合于本企业产品技术水准
17． 由一种固体金属在恒温条件下，同时生成两种不同化学成分的新固相，这种转变称为＿＿＿转变。
A 共晶 B 共析（√） C 包晶 D 化合物分解
18． 按GB/T9450-2005（钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核），采用试验力为4.9-9.8N的维氏硬度测定淬硬层深度CHD，其方法是由试验件表面一直到＿＿＿HV1硬度値的距离。（√） A 420 B 450 C 500 D550
19． 钢中马氏体转变温度Mｆ的含义是马氏体转变＿＿温度。 A 完成 B 终了（√） C 开始 D停止
20． 钢材中的成分偏析通常是由＿＿＿工序引起的。 A铸造（√） B 锻造 C 拉拔 D热处理
21． 实际上铸铁是一种Fe-C-Si三元合金，其共析转变温度具有＿＿＿的特点。 A 727℃ B. 某一恒定 C 一个温度范围（√） D不恒定
问答题
1．什么是合金中的相？存在的形式有哪些？
答：合金中的相是这样一种物质部分：它具有相同的化学成分和物理化学性能，并与该系统的其他部分以界面隔开。相存在的形式有固溶体、金属化合物、纯金属和液态金属等。 2．力学性能指标σ-1的含义是什么？
答：σ-1为疲劳强度，即材料在无限次循环载荷作用下不发生破坏，所能忍受的最大应力値。
3．在实际生产中细化晶粒的方法有哪些？
答：生产中细化晶粒的方法有以下三种：一是增加过冷度，二是在浇铸前在液态金属中加入孕育剂，即变质处理以增加形核率，三是对液态金属采取附加机械振动或超声波振动等
措施，使晶粒碎化。
4．高速钢淬火温度选择原则是什么？
答：选择高速钢淬火温度要考虑两个方面:一是高速钢含高熔点的合金元素W、Mｏ、V和Cｒ等众多，高速钢中合金碳化物引起钢的硬度增加远大于碳的固溶强化引起硬度增加，为了充分发挥合金元素的作用，淬火加热温度要尽量高才能使尽量多的合金元素和碳元素溶入奥氏体；另外高速钢中合金碳化物不同的来由和形态对钢硬度贡献也不一样：回火析出的碳化物引起钢的硬度增加远大于退火后残余碳化物引起钢的硬度增加，所以淬火加热时应将尽可能多的残余碳化物溶解，以致在随后的回火时让尽可能多的碳化物析出，基于这两点，;只要不出现晶粒长大和晶界熔化，即不出现过热和过烧缺陷，从而获得尽可能高的硬度。高速钢淬火温度接近该钢的熔点温度，这是用经典高速钢W18Cｒ4V制作较大截面尺寸的刃具淬火温度高达1290℃的原因。
附注 高速钢淬火温度的选择的理论依据
高速钢是一种含有众多合金元素的高碳钢，为符合定比碳（Cs）规律，高速钢中的总碳量应达到下式规定：
Cs ＝0.033W＋0.063Mo＋0.200V＋0.036Cr
由此可知。高速钢中必须含有足够量的碳才能获得该钢设计的性能指标。淬火时晶界熔化温度又随着含碳量的增加而降低：试验证明每增加0.10%C，晶界出现熔化的温度下降11℃。根据50种高速钢的实验数据，得出晶界熔化温度Ts与钢中化学成分的经验关系式： Ts（°F）＝ 2310－200C＋40V＋8W＋5Mo
这个关系式适用于下列成分(%)范围的高速钢 ：
(0.70- 1.3) %C (3.5-4.5)% Cr (1-5)% V (0-18)%W ( 0-9)%Mo （ 0-15）%Co
5. 试分析淬透性较差（或未淬透）的工件经淬火后表层及心部的应力状态。
答：工件在淬火过程中由于发生了相变和热胀冷缩效应，在基体材料中产生组织应力（占绝大部分）和一小部分热应力。组织应力来自由奥氏体转变成马氏体相变，在淬火冷却初期，表层体积胀大，但表层是自由表面，体积胀大不受内层基体的束缚，这时表层基体对心部基体产生的是拉应力；在淬火冷却后期，心部基体由于发生马氏体相变体积开始胀大，这时表层基体相变完成，体积固定，其结果是心部基体对表层产生的是拉应力，而心部基体自身则处于压应力状态。
6．可控气氛多用炉的结构和使用特点有哪些？
答：多用炉由前室、加热室和装有推拉料机构的炉前装料台组成，炉膛两侧垂直装有电加热辐射管；炉底设有辊轮轨道，炉后装有拉料装置，炉顶装有循环风扇，前室设有淬火支架，下方有淬火油箱。工件在可控气氛多用炉中加热淬火，或渗碳淬火，既保证了质量，改善劳动条件，又降低环境污染，可实现机械化和自动化操作，便于与其它设备组成流水生产线。
7．GCｒ15铬轴承钢淬火温度如何制定，为什么？
答：GCｒ15铬轴承钢属于过共析钢，与一般的高碳工具钢(淬火温度AC1＋30-50℃)不同，GCｒ15的淬火温度要高于AC1＋（30-50）℃（即775-795℃），这是因为铬的碳化物不易溶入奥氏体，使奥氏体中固溶的碳、铬含量不足，淬火后硬度偏低，导致轴承件的强度和疲劳寿命过低。所以实际热处理时GCｒ15的淬火温度要上升到（835-840）℃左右。 8．如何从断口的宏观形态特征辨认高速钢淬火时产生的过热和过烧缺陷？
答：钢的过热的本质是晶粒粗大，从而导致力学性能下降，反映在高速钢宏观断口上出现
具有小块发亮的、断口周边没有明显塑性变形的萘状断口。过烧缺陷的本质是表层晶界氧化或局部熔化，零件表面具有烧毁特征，反映在高速钢宏观断口上出现粗大的、宏观形态类似冰糖状的石状断口。
9．某45钢板在冲压成型时开裂，经査该批钢材供货状态为正火态，入厂理化复验时强度和塑性指标都是合格的，试分析钢板冲裂的材料原因，从热处理工艺提出改进措施。 答：45亚共析钢经正火处理后其基体组织应为珠光体加铁素体，从基体硬度（约为220-250HBW,）来说能满足冲压成型
要求，但珠光体组织约占基体总体积的60%，由于珠光体组织具有各向异性特点，不利于塑性变形，所以冲压开裂与此有关。作为改进措施，可采用在保护气氛的炉膛中加热温度为AC1＋20℃保温一段时间后，炉冷至550℃，出炉空冷。使冲压性能明显提高。 10．材料进行淬火和固溶的目的是什么，这两种热处理方式各适用于哪类材料？
答：钢的淬火是为了从单一的高温奥氏体组织通过快冷、进行相变，获得马氏体组织，从而提高基体的强度、硬度等力学性能，主要适用于各类结构钢、工模具钢以及部分合金铸铁。
固溶处理仅适用于没有显著固态相变特征的奥氏体钢和铝合金等有色合金，加热和冷却方式虽与淬火类同，但目的完全不同：固溶处理加热为的是合金元素均匀化，使部分呈化合态的合金元素完全溶入基体成为单一的固溶体，冷却后基体仍然保持高温态的组织，硬度不高；基体硬度的升高由尔后的时效处理工序来实施。 11． 简述影响马氏体开始转变温度Mｓ的因素有哪些？
答：影响因素有三方面：一是化学成分，除Aｌ和Cｏ外钢中常见的合金元素都降低Mｓ点，随着碳量的升高Mｓ点降低；二是提高加热温度和延长保温时间均能提高Mｓ点；三是高的压应力可显著降低Mｓ点。
12．提高弹簧使用性能的非热处理方法有哪些？
答：提高弹簧使用性能的非热处理方法主要有三种：一是喷丸处理，即用高硬度的金属丸（钢丸直径一般为0.3-1.7ｍｍ）高压喷射打击弹簧表面，使其不但增加了表层硬度，使表面处于压应力状态，而且也消除或减轻了零件的表面缺陷。能有效提高弹簧的疲劳寿命。二是松弛（或称紧压）处理，方法是给弹簧施加一个超过材料弹性极限的载荷，保持较长一段时间，使弹簧表层产生塑性变形，卸去载荷后，处于弹性变形的心部力求反复到原来的形状，这给已经发生塑性变形的外层产生一个附加应力，该应力的作用方向与外载荷作用方向相反，因而使危险截面移至表层以下。三是相变热处理，即将弹簧的塑性变形强化和热处理强化结合在一起的综合强化方法。高温形变热处理和中温形变热处理两种方法已用于生产：前者是将汽车板簧在AC3以上温度（如60Sｉ2Mｎ在920-930℃）以一定的形变量（约18%）热轧，随后在1分钟内淬油，再经410℃中温回火，疲劳性能有明显的提高。中温形变热处理是指在再结晶温度与马氏体开始转变温度之间进行加工变形，然后迅速进行淬火、回火的一种强化方法，这种工艺要求变形量（25-90%）大于临界变形量，以抑制晶粒长大，这种方法处理的弹簧其强度和疲劳性能大大提高。 13．使用热电偶的注意事项有哪些？
答：﹙1﹚热电偶的工作端和补偿端要避开强磁场和强电场，以免干扰和损坏二次仪表，补偿导线要装入接地的铁管中； ﹙2 ﹚置入炉膛中的工作端的位置要能正确反映炉子温度，插入炉膛的深度要大于保护管直径的8-10倍； ﹙3﹚使用时避免激冷激热，防止保护管破裂； ﹙4﹚定期由法定计量单位校验，确保热电偶为合格状态，要有有效的合格证书； ﹙5﹚补偿导线和二次仪表正确配对，极性不能接错。 14． 热处理工艺文件在生产中有何意义？
答：热处理工艺文件是企业生产部门经一定程序批准、有关部门须严格执行的法规文本，
任何领导者和操作者均无权随意改动；该文件规定了操作、检查、管理和工艺技术等各类人员的工作职权和责任。由于热处理质量的好坏隐藏在零件内部，不易觉察，所以抓好工业管理、严格工艺纪律才能确保产品质量。
15．与冷加工相比，热加工的主要优缺点有哪些？
答：热加工优点有：加工过程中零件断裂的危险性小，不需要进行中间退火，若工艺正确，可确保晶粒细化，不易产生性能上导致各向异性的织构等。缺点有保持热加工温度较困难，热加工后表面尺寸和粗糙度不如冷加工精确光洁，有氧化皮，也可能脱碳，热加工后工件的组织和性能不如冷加工均匀。
16．简述热处理车间的安全技术有何要求？
答：首先，厂房建筑材料应用不易着火的材料，有良好的通风；车间内设备布局要合理，通道畅通，工装和零件定置摆放管理；操作者培训合格带证上岗；设备应有良好的通风装置，电器接地良好，强电磁场应有屏蔽装置，盐炉有炉罩；有毒物品专人管理、定量发放、造册纪录；严格执行三废按规定排放；还要做好操作者劳保防护工作。 17．什么是激光热处理？
答：激光热处理是一种新型的高能量密度的表面强化方法，用激光束照射材料表面，施加极高的能量，在极短时间内工件表面吸收其红外线而迅速达到相变温度以上，激光束离开后，工件表面的热量迅速向心部传递而造成极大的冷却速度，靠工件自冷却而淬硬，达到表面局部强化的目的。这种特殊的热处理方式称为激光热处理。 18．何谓非调质钢，有何工艺特点？
答：非调质钢选用中碳微合金化成分配方，加入一种或多种碳化物形成元素，如V、Nｂ和Tｉ等，常用非调质钢牌号有45MｎV、40MｎVTｉ、35MｎVNｂ和49MｎVS3等。工件可不经调质处理，零件所需的强度和韧性由控制锻造工艺获得，通常采用大的变形量锻造，以及控制较低的仃锻温度，以获得硬度较高的变形珠光体组织，替代调质形成的回火索氏体组织。非调质钢适用于受力条件不太恶劣的零件。
19． 简述用火花鉴别法分辨钢材化学成分的原理是什么？
答：钢样在高速旋转的砂轮接触时，磨削下来的钢末以极高的温度、极高的速度抛射出来，这些钢末在运行中与空气摩擦温度进一步上升，随之发生激烈的氧化反应又使温度上升，甚至达到钢的熔化温度，于是呈现一条一条光亮线条，即光束流线。另一方面，钢中的碳元素很容易与氧结合成CO，在这一过程中又将FｅO还原成铁，这种反应重复多次，于是在钢末中聚积了相当多的CO气体，当气体的压力足够冲破钢末表面氧化膜的约束时，CO气体将粉碎这层氧化膜而喷射出来，发生爆裂，形成爆花。流线和爆花的多少、色泽及强弱与钢的化学成分、元素含量及钢的导热性有关。不同的钢种具有特定的流线特征。所以工厂通常采用这种
方便易行的火花鉴别法将未知料名的钢按钢的牌号区分开 20． 铬轴承钢为何要进行的深冷处理？
答：铬轴承钢含碳量高，淬火后有较多的（10-15%）
残留奥氏体，因回火温度低（通常在200℃左右），回火后仍有一定量的残留奥氏体，这些奥氏体的存在不仅降低基体的硬度，而且在室温下也会不断地分解，导致零件尺寸变化。为此对精度高的零件需要放置到干冰酒精（－78℃）中保持1-1.5小时，进行深冷处理。对于形状复杂的零件，深冷处理前先在110-130℃保温30-40分的预回火处理。经过深冷处理的零件在温度升至室温后，应在4小时之内进行回火，以防止开裂。
21． 作为高温加热元件的硅碳棒使用注意事项有哪些？ 答：硅碳棒的化学成分是SｉC，可在1350℃高温的氧化气氛中长期工作。硅碳棒性脆易断，安装或更换时要十分小心；硅碳棒材料耐急速升、降温性能差，故加热、冷却速度不能过
快；硅碳棒使用（60-80ｈs）后发生老化，电阻値增加（15-20）%，故须用调压器经常调整端电压；使用时不能超过允许使用的温度范围上限，否则寿命极短。
22． 什么是热电偶，热处理测温中常用的热电偶有哪几种？
答：热电偶是测量温度的一次仪表，它与毫伏计和电子电位差计二次仪表配套使用，测量温度范围为0-1600℃。常用热电偶种类有铂铑10-铂（0-1300℃）、镍铬-镍铝（－50～1000℃）、镍铬-铜镍（亦称考铜）（0-600℃）等。
23． 什么是辐射高温计，常用于何种热处理炉测温？
答：辐射高温计是根据物体在整个波长范围内的辐射能量与其温度之间的函数关系而设计制成的。它用辐射感温器作一次仪表，用动圈仪表或电子电位差计作为二次仪表。另外还有一些辅助装置。辐射高温计与二次仪表配装常用于测量和控制高温盐浴炉的温度。
计算题 1．
变速箱里一个经渗碳处理完毕的低碳合金钢齿轮金相测定渗碳层总深度为1.40ｍｍ，已知黑色的共析层厚度占渗层总厚度的一半，而过渡层厚为0.50ｍｍ，求过共析层的厚度是多少？
解：低碳合金渗碳钢的渗碳层总深度为过共析层、共析层和过渡层厚度之和，根据题意，1.40ｍｍ－（1.40ｍｍ×50%）－0.50ｍｍ＝0.20ｍｍ 答：该齿轮渗碳层中的过共析层厚度为0.20ｍｍ。 2．
T12钢在具有保护气氛的箱式炉中加热至780℃，保持一段时间后缓冷到室温，试分别计算出基体组织中珠光体和渗碳体的含量是多少？（三次渗碳体量可以忽略不计）
解：根据Fｅ-Fｅ3C平衡相图中过共析钢部分的形状特征可知：基体组织中包含珠光体和渗碳体两个相，应用杠杆定律进行计算，其中珠光体含量应为：
珠光体的含量＝（6。69－1.2） ∕（6。69－0.77）%＝93% 三次渗碳体量＝1－0.93%＝7%
答：T12钢自两相区缓冷到室温后基体组织中的珠光体含量为93%；三次渗碳体含
量占7%。 3．
铸铁中硅、磷是促进石墨化的元素，生产实践中碳当量（CE）公式为
过共析层的厚度应为渗碳层总深度减去共析层和过渡层两者之和，即为：
CE＝C＋0.3(Sｉ＋P)
若Sｉ的质量分数为1.5%ｗsｉ，P的质量分数为0.14%ｗｐ，求共晶铸铁的碳当量
是多少？
解：根据Fｅ-Fｅ3C平衡相图中共晶生铁的碳含量为4.3%，加上已知条件，故 CE（%）＝C＋0.3(Sｉ＋P) ＝4.3＋0.3(1.5＋0.14) ＝4.8% 答：共晶铸铁的碳当量是4.8%
4．
试计算纯铁的最低再结晶温度。（已知）
解：纯铁的熔点为1538℃，因为纯金属的最低再结晶温度T再结晶与熔点之间的关系
式为
T再结晶＝（0.35～0.40）T熔点（oK） ＝（0.35～0.40）（1538＋273）（oK） ＝361～451℃ 答：纯铁的最低再结晶温度为361℃ 5．
经检测退火态的亚共析碳素钢基体组织中，珠光体和铁素体的质量分数各占一半，求该钢的牌号。
解：因为该钢中的总含碳量为珠光体和铁素体两种组织组成物中碳含量之和，所以该钢中的总含碳量为： C%＝Cp＋CF%＝0.77×50%＋0.0218×50%
＝0.396 %(Wc)≈0.40 %(Wc) 答：该钢的牌号为40钢。