的钢硬度高。

2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；

答：因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。

3）在 1100℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造；

答：在 1100℃时，含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。 4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）；

答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。

5）钳工锯 T8 ， T10，T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝；

答：T8 ， T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。

6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。

答：因为钢的含碳量范围在0.02%~2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。

1.指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织。 （1）20CrMnTi制造传动齿轮 （2）T12钢制造铣刀

答：⑴调整硬度，便于切削加工；细化晶粒，为淬火作准备；消除残余内应力。正火后组织为F和S.⑵正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备，同时正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和塑性，并作为最终热处理。正火后组织为索氏体。

2.用45钢制造主轴，其加工工艺的路线为：下料——锻造——退火——粗加工——调质处理 试问：（1）调质处理的作用。（2）调质处理加热温度范围。

答：⑴调制处理可以使材料具有良好的综合力学性能，在保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。⑵500～650℃

3.热处理的目是什么？有哪些基本类型？

答：目的是改变钢的组织结构，从而获得所需要的性能。

根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点的不同，可分为下面几类： ⑴普通热处理。退火、正火、淬火和回火。 ⑵表面热处理。表面淬火和化学热处理。 6.什么叫退火？其主要目的是什么？

答：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。

其主要目的有：①调整硬度，便于切削加工；②消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形或开裂；③细化晶粒，提高力学性能，或未最终热处理作组织准备。 7.什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？

答：回火是将淬火钢加热到A1以下某温度保温后再冷却的热处理工艺。 为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。

8.什么叫淬火？其主要目的是什么？

答：淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于VK的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。 其目的就是为了获得马氏体，提高钢的力学性能。

12.用10钢制作一要求耐磨的小轴(直径为20 mm),其工艺路线为:下料---锻造---正火---机加工---渗碳---淬火---低温回火---磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。

答：正火是为了调整工件硬度，便于切削加工，同时可以细化晶粒，为淬火作准备，还可以消除残余内应力；

渗碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时可以保持心部良好的韧性和塑性； 淬火是为了提高钢的力学性能；

低温回火则可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力，提高韧性。

2.用45钢制造主轴，其加工工艺的路线为：下料——锻造——退火——粗加工——调质处理，试问：（1）调质处理的作用。（2）调质处理加热温度范围。

答案：1）调质处理的作用：获得回火索氏体，使主轴具有良好的综合力学性能，满足使用要求。（2）调质处理加热温度范围：淬火：840±10℃，高温回火：580-640℃

3.什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？ 本题答案：回火：将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。 钢淬火后获得的组织是马氏体和残余奥氏体，马氏体和残余奥氏体是不稳定的组织，它们有向较稳定组织转变的趋势，这将影响着零件的尺寸精度及性能稳定；淬火钢的性能特点是硬度高，脆性大，内应力大，直接使用很容易破断损坏。因此，淬火后要进行适当的回火处理，以稳定组织，稳定尺寸，消除或减小钢的残余应力，提高韧性。

4.什么叫淬火？其主要目的是什么？

答案：淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体的一种操作。

淬火的目主要是为了使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体组织，并配以不同温度回火获得各种需要的性能。

5.淬火钢采用低温、中温和高温回火各获得什么组织？其主要应用在什么场合？

答案：（1）低温回火得到的组织是回火马氏体。内应力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。这种回火主要应用于高碳钢或高碳合金钢制造的工、模具、滚动轴承及渗碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般为58-64HRC。

（2）中温回火后的组织为回火屈氏体，硬度35-45HRC，具有一定的韧性和高的弹性极限及屈服极限。这种回火主要应用于含碳0.5-0.7%的碳钢和合金钢制造的各类弹簧。

（3）高温回火后的组织为回火索氏体，其硬度25-35HRC，具有适当的强度和足够的塑性和韧性。这种回火主要应用于含碳0.3-0.5% 的碳钢和合金钢制造的各类连接和传动的结构零件，如轴、连杆、螺栓等。 1.45钢淬火后硬度为55HRC(约为538HBS），经高温回火后的硬度下降为240HBS，若再进行200℃低温回火，能否使其硬度升高？为什么？淬火后进行低温回火，硬度为53HRC（约为515HBS），若再进行400℃中温回火，能否使其硬度降低？为什么？ 答案：（1）不能，因为组织决定性能。45钢淬火后硬度为55HRC(538HBS)，经高温回火后的硬度下降为240HBS，其组织为回火索氏体，是稳定的组织，若再进行200℃低温回火，组织不会发生改变,所以硬度不会升高。

（2）能，因为组织决定性能。45钢淬火后进行低温回火，硬度为53HRC（515HBS），其组织为回火马氏体和残余奥氏体，不是稳定的组织，当温度升高时组织会发生转变。所以，再进行400℃中温回火，组织

会转变为回火托氏体，硬度会降低。

2.分析45钢得到下列组织的热处理工艺 （1）粗片状珠光体+铁素体； （2）细片状珠光体+少量铁素体； （3）细小的粒状索氏体；

（4）表面是回火马氏体，心部是回火索氏体。 答案：（1）因为粗片状珠光体是奥氏体缓慢冷却转变中获得的，所以采用完全退火；（2）细片状珠光体是奥氏体较快的冷却转变中获得的，所以采用正火；（3）粒状索氏体是淬火加高温回火获得，所以采用调质处理；（4）调质处理可获得回火索氏体，而表面淬火只改变表面的组织，使表面成为马氏体，再进行低温回火即可获得表面的回火马氏体。所以采用调质处理+表面淬火+低温回火。 4.拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为： 锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工

（1） 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用； （2） 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度； （3） 制定最终热处理工艺规范（温度、冷却介质）。

答案：（1）工艺路线为：锻造—球化退火—机加工—淬火后低温回火—磨加工。球化退火可细化组织，降低硬度，改善切削加工性并为淬火做组织准备；淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力。 （2）最终热处理后的显微组织为回火马氏体 ，大致的硬度60HRC。

（3）T10车刀的淬火温度为780℃左右，冷却介质为水；回火温度为160℃～180℃，保温时间1～2小时，硬度为61～63HRC。

1.指出下列牌号是哪种钢？其含碳量约多少？ 20、9siCr、40Cr、5CrMnMo 牌号 20 9siCr 40Cr 5CrMnMo 类型 优质碳素结构钢 高碳低合金工具钢 低淬性调质钢 模具钢 含碳量 0.2% 0.9% 0.4% 0.5% 参考答案

一、判断题（１）：

1-10.××√×√×√××√ 11-20.×√×√×√××√× 21-30.√√××√××√×× 31-40.××××√×××√× 41-45.×√××× 二、填空题（１）：

1.体心立方，面心立方；2.增大过冷度.加入变质剂；3.结晶.同素异构转变；4.珠光体.铁素体.渗碳体；5.表面细晶粒区.中间柱状晶区.内部粗大等轴晶；6.晶界和亚晶界，位错；7.62%；8.冷.热；9.右；10.灰口铸铁.最低抗拉强度；11.羽毛状.针状；12.理论结晶温度.实际结晶温度.大；13.C在γ-Fe.C在α-Fe；14.淬透性.降低；15.低碳钢，中碳钢，高碳钢；16.球墨铸铁，最低抗拉强度，延伸率；17.板条状，针状，板条状；18.伸长率.断面收缩率；19.Fe和C具有复杂结构.铁素体和渗碳体的机械混合物；20.片状.蠕虫状；21.莱氏体.奥氏体.渗碳体；22.滑移，孪生；23.板条状，阵状，板条状；24.体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格；25. 合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢；26. 合金渗碳钢、齿轮。

三、单项选择题（１）：

1-5.cabcb, 6-10.abccb, 11-15.cdcac，16-20.babca。 四、名词解释：

1.固溶强化：在合金中，随溶质原子的加入发生晶格畸变，形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。 2.热硬性（红硬性）：钢在高温下保持高硬度的能力。 3.调质处理：淬火加高温回火。

4.加工硬化：金属塑性变形时，随变形度的增加，强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象。 5.马氏体：碳原子在α-Fe中的过饱和固溶体。

6.变质处理：在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的处理方法。 7.冷加工：在再结晶温度以下的塑性变形加工方式。

8.相：化学成分相同，晶体结构相同并有界面与其他部分分开的均匀组成部分。 9.残余奥氏体：过冷奥氏体向马氏体转变时，马氏体转变结束后剩余的奥氏体。