习题册参考《金属材料与热处理(第七版)习题册》A023671

金属资料与热办理（第七版）习题

册参照答案

绪论

一、填空题

1. 石器 青铜器 铁器 水泥 钢铁 硅 新资料

2.资料 能源

信息

3. 40

5% 金属资料

金属的性能 金属学基础知识

热办理的基本知

4.金属资料的基本知识

识 金属资料及其应用

5.成分 热办理

用途

二、选择题

三、思虑与练习

1.答：为了能够正确地认识和使用金属资料，合理地确定不相同金属资料的加

工方法，充分发挥它们的潜力， 就必定熟悉金属资料的牌号， 认识它们的性能和

变化规律。为此，需要比较深入地去学习和认识相关金属资料的知识。

2.答：

3. 答：要弄清楚重要的看法和基本理论，依照资料的成分和热办理决定其 性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆； 注意理论联系本质， 认真完成作业和试验等授课环节，是完满能够学好这门课程的。

第一章 金属的结构与结晶

§1— 1 金属的晶体结构

1

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一、填空题

1.非晶体

晶体 晶体

密排六方

2.体心立方

面心立方 密排六方 体心立方 面心立方 点弊端

线弊端

面弊端

3.晶体弊端

二、判断题

1．√ 2．√ 3．×

4．×

三、选择题

1．A 2．C 3．C

四、名词讲解

1．答：晶格是假想的反响原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完满地反

映晶体晶格特点的最小几何单元。

2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由好多大小、外形和晶格排

列方向均不相同的晶粒所组成的晶体称为多晶体。

五、思虑与练习

答：三种常有的金属晶格的晶胞名称分别为：

（体心立方晶格）

（面心立方晶格） （密排六方晶格）

§1— 2 纯金属的结晶

一、填空题

1.液体状态

固体状态

2.过冷度

3.冷却速度

冷却速度 低

4.形核 长大

5.强度 硬度

塑性

二、判断题

1．× 2．× 3．× 4．√ 5．√ 6．√

2

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三、选择题

1．CBA

2．B 3．A 4．A

四、名词讲解

1．答：结晶指金属从高温液体状态冷却凝固为原子有序排列的固体状态的

过程。在结晶的过程中放出的热量称为结晶潜热。

2．答：在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变成另一种晶格的现象

称为金属的同素异构转变。

五、思虑与练习

1.答：冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。结

晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转变的过程，

所以在结晶时

会放出必然的结晶潜热， 结晶潜热补偿了消失在空气中的热量， 使正在结晶的金

属处于一种动向的热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。

2．答：金属结晶后，一般是晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也愈

好，所以控制资料的晶粒大小拥有重要的本质意义。 生产中常用的细化晶粒的方

法有：增加过冷度、采用变质办理和采用振动办理等。其他，对于固态下晶粒粗

大的金属资料，可经过热办理的方法来细化晶粒。

3．答：（1）金属模浇铸的晶粒小于砂型浇铸的晶粒。

（ 2）铸成薄件的晶粒小于铸成厚件的晶粒。

（ 3）浇铸时采用振动的晶粒小于不采用振动的晶粒。

§1— 3 观察结晶过程（试验）

1.答：由于液态金属的结晶过程难以直接观察，而盐类也是晶体物质，其

溶液的结晶过程和金属很相似， 差异仅在于盐类是在室温下依靠溶剂蒸发使溶液

过饱和而结晶， 金属则主要依靠过冷， 故完满可经过观察破明盐类溶液的结晶过

程来认识金属的结晶过程。

2.答：

序号

结晶表示图 简述结晶过程

3

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第一阶段开始于液滴边缘，因

第一

为该处最薄，蒸发最快，易于形核， 故产生大量晶核而先形成一圈微小 的等轴晶

阶段

第二阶段形成较粗大的柱状

第二

晶。因液滴的饱和程序是由外向里， 故位向利于生长的等轴晶得以连续 长大，形成伸向中心的柱状晶

阶段

第三

第三阶段是在液滴中心形成杂

乱的树枝状晶，且枝晶有好多缝隙

阶段

3.答：观察氯化铵水溶液因溶剂蒸发而结晶的过程，能够发现：

（1）晶体按树枝状方式长大。在晶核开始成长的初期，因其内部原子规则

排列的特点， 其外形是比较规则的， 但随着晶核的成长， 形成了晶体的棱边和顶

角，由于棱边和顶角处的散热条件优于其他部位等原因， 晶粒在棱边和顶角处就

能优先成长，其生长方式像树枝相同，先长出枝干（称为一次晶轴）

，尔后再长

出分枝（称为二次晶轴），以此类推，这些晶轴互相交叉，如同枝条旺盛的树枝，

这种成长方式叫 “枝晶成长 ”。

（2）结晶包括晶核的形成和长大两个过程。

第二章 金属资料的性能

§2— 1 金属资料的损坏与塑性变形

一、填空题

1.使用性能 工艺性能

4

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2.变形 断裂

磨损 交变

塑性

3.静 冲击

4.弹性

塑性

5.外面形状 6.资料内部

内部的结构 外力相抗衡

二、判断题

1．√ 2．×

3．√ 4．√ 5．× 6．√

三、名词讲解

1.答：弹性变形是指外力除掉后，能够恢复的变形；塑性变形是指外力消

除后，无法恢复的永久性的变形。

2.答：工件或资料在碰到外面载荷作用时，为保持其不变形，在资料内部产

生的一种与外力相抗衡的力，称为内力。单位横截面积上的内力

—— 应力。

四、思虑与练习

1. 答：加工硬化又叫形变增强，是一种重要的金属增强手段，对那些不能够 用热办理增强的金属特别重要； 其他，它还可使金属拥有有时抗超载的能力。 塑性较好的金属资料在发生变形后， 由于形变增强的作用， 必定承受更大的外面载荷，才会发生损坏，这在必然程度上提高了金属构件在使用中的安全性。

2. 答：屡次弯折处逐渐变硬，弯折越来越困难直至断裂。原因是屡次弯折使铁丝局部塑性变形量增大，产生了变形增强的现象。

§2— 2 金属资料的力学性能

一、填空题

1.静 塑性变形

断裂

2.信服强度

抗拉强度 ReL Rm

3.信服强度（ ReL） 条件信服强度（ R） 4.3.14 10×6N 5.3 ×106N

5.塑性变形

断后伸长率（ A） 断面缩短率（ Z）

6.58% 76%

硬质合金 7355.25 10~15 布氏 500

8.冲击 不损坏

5

5 / 30

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7

108

eL

Rm HRC A Z K R－ 1

二、判断题

1. × 2. × 3. × 4.√ 5.√ 6.√ 7.√ 8.√ 9.√10.√ 11.√ 三、选择题

四、名词讲解

1．答：信服强度是指拉伸过程中发生塑性变形而力不增加时的应力点，

用

ReL 表示。

2．答：资料在断裂前所能承受的最大力的应力称为抗拉强度，

用 Rm 表示。

3. 答：资料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。五、思虑与练习

1．答：

低碳钢的力 —— 伸长曲线

弹性变形阶段 ：Fe 为发生最大弹性变形时的载荷。 外力一旦撤去， 则变形完满消失。

信服阶段 ：外力大于 Fe 后，试样发生塑性变形； 当外力等增加到 FeL 后，图

中为锯齿状，这种拉伸力不增加变形却连续增加的现象称为信服，

FeL 为信服载

荷。

增强阶段 ：外力大于 FeL 后，试样再连续伸长则必定不断增加拉伸力。随着

变形增大，变形抗力也逐渐增大，这种现象称为形变增强，

Fm 为试样在信服阶

段后所能抵抗的最大力。

6

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缩颈阶段 ：当外力达到最大力 Fm 后，试样的某素来径处发生局部缩短，称

为“缩颈”。此时截面减小，变形连续在此截面发生，所需外力也随之逐渐降低，

直至断裂。

2．答： 资料

铝合金半成品

一般淬火钢 铸铁

表面氮化层

常用硬度测量法

布氏硬度或洛氏硬度 B 标尺 洛氏硬度 C 标尺 布氏硬度 维氏硬度

硬度值符号 HBW 或 HRB HRC HBW HV

3．解：因是环形链条，故链条的截面积

S0=2（ πd2/4）=2×(3.14 ×202/4)=628(mm2)

Fm= RmS0=300×628=188400 (N)

由此可知该该链条能承受的最大载荷是

188400N。

4．答：自行车的中轴在工作时主要受扭转载荷和波折载荷，故所用资料需

要较高的硬度和强度； 而自行车的链盒需要经过冲压成形， 故所用资料需要较好

的塑性和韧性。

5．答：由于齿轮在工作时受交变载荷，而车床导轨所受为静载荷，故齿轮

简单发生疲倦损坏。

§2— 3 金属资料的物理性能与化学性能

一、填空题

1.密度 熔点 电性能 热性能

磁性能

2.固态 液态 固定

3. 导电性 电阻率 好 银

4.热导率

5.热膨胀性

热加工 热办理

6.磁性 铁磁性资料 7.耐蚀性

顺磁性资料 抗磁性资料

高温抗氧化性

二、判断题

1．× 2．× 3．√ 4.× 5.√ 6．√ 7．×

7

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三、选择题

四、名词讲解

1．热膨胀性： 金属资料随着温度变化而膨胀、 缩短的特点，称为热膨胀性。

2．磁性： 金属资料在磁场中被磁化的性能，称为磁性。

3．耐腐化性： 金属资料在常温下抵抗氧、 水及其他化学物质腐化损坏的能

力，称为耐腐化性。

五、思虑与练习

1.答：（略）

2.答：使资料在迅速氧化后能在表面形成一层连续而致密并与母体结合牢靠

的膜，从而阻拦进一步氧化。

§2— 4 金属资料的工艺性能

一、填空题

1. 铸造 锻压 焊接 切削加工 热办理 2. 流动性 缩短性 偏析倾向 3. 塑性 变形抗力 二、判断题

1. √ 2.√ 3. ×4.√ 三、选择题

四、名词讲解

1. 答：金属资料的工艺性能是指金属资料对不相同加工工艺方法的适应能力。 2. 答：热办理性能是金属资料在热办理过程中表现出来的各种性能，如淬透性、淬硬性、过热敏感性、变形开裂倾向等。

§2— 5 力学性能试验

试验 1

拉伸试验

1.答：经过拉伸试验可测量塑性资料（低碳钢）的强度衡量指标：信服强度

ReL，抗拉强度 Rm；塑性衡量指标：断后伸长率

A 和断面缩短率 Z，以及脆性材

料（高碳钢、铸铁）的条件信服强度

R。

8

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2.（略）

试验 2 硬度测试

1. （略）

2. 答：布氏硬度试验法的优点：压痕直径较大，能较正确地反响资料的平均性能。且由于强度和硬度间有必然的近似比率关系，所以在生产中较为常用。

布氏硬度试验法的弊端： 由于测压痕直径费时费力， 操作时间长， 不适于测

高硬度资料； 压痕较大，只适合毛坯和半成品的测试， 而不宜对成品及薄壁零件

测试。

洛氏硬度试验法的优点：操作简单、迅速， 可直接从表盘上读出硬度值；压痕

直径很小，能够测定成品及较薄工件；测试的硬度值范围较大，可测从很软到很硬

的金属资料，所以在生产中广为应用，其中 HRC 的应用特别广泛。

洛氏硬度试验的弊端：由于压痕小，当资料组织不平均时，测量值的代表性差。

一般需在不相同的部位测试几次，取读数的平均值代表资料的硬度。

第三章 铁碳合金

§3— 1 合金及其组织

一、填空题

1．金属

非金属 金属特点

2．相

3．固溶体

金属化合物 混杂物

4．缝隙固溶体 5．互相作用

置换固溶体

金属特点 熔点 硬度 脆性

二、判断题

1. × 2.√

3.√ 4.√ 5.√

三、选择题

1．B

2．A 3．C

四、名词讲解

1．答：经过溶入溶质元素形成固溶体，而使金属资料强度、硬度提高的现

象称为固溶增强。

2. 答：当溶质与溶剂之间能够任何比率无量互相溶解形成的固溶体，称为

9

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无量固溶体。溶质只幸亏溶剂中有限溶解的，称为有限固溶体。

§3— 2 铁碳合金的基本组织与性能

一、填空题

1.铁素体

奥氏体 渗碳体 珠光体

奥氏体 渗碳体 韧性 强度

硬度

莱氏体

2．铁素体

3．塑性

4．铁素体

奥氏体 渗碳体 珠光体

L ′d

莱氏体

5． F A Fe3C P Ld 6． 2.11%

0.77%

7. 奥氏体 渗碳体 奥氏体 珠光体 珠光体 渗碳体 低温莱氏体二、判断题

1. × 2.√ 3. ×4.× 5.√

6. ×7.×

三、选择题

1．BA

2．C 3．A

§3— 3 铁碳合金相图

一、填空题

1.成分 状态 组织

温度

2.0.0218% 2.11%

3.铁素体

珠光体 珠光体 渗碳体

珠光体

珠光体 二次渗碳体

4.铁素体

二、 判断题

1. ×2. ×3. √ 4. √

三、选择题

1．B 2．B 3．C 4．CAB

5．C 6．CDB 7．A 8．B

四、名词讲解

1. 答：在保持温度不变的条件下，从一个液相中同时结晶出两种固相，这种转变称为共晶转变 。

2. 答：在保持温度不变的条件下，从一个固相中同时析出两个固相，这种转变称为共析转变。

10

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五、思虑与练习

1. 答：简化后的 Fe— Fe3 C 相图。

2．答：依照 Fe—Fe3 C 相图填写下表。 特点点 A E

含义

温度（℃）

1538 1148

含碳量（%）

0

纯铁的熔点

碳在 γ—Fe 中的最大溶解

度点

G

纯铁的同素异构转变点

α—Fe

γ—Fe

912

0

C

S

共晶点， L C

（A+Fe3 ）

C

共析点

Ld

（

1148

727

S

3

A

P F+

D

Fe C）

渗碳体的熔点

1227

特点线

含义

液相线 —— 此线之上为液相地域，线上点为对应成分合

ACD

金结晶时的开始温度

共晶线， LC

Ld（A+Fe 3C）

11

ECF

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1线。AS

PSK AECF

共析线，亦称 A

（ 3 ） P F+ Fe C

固相线 —— 此线之下为固相地域，线上点为对应成分合

金的结晶终了温度

亦称 A3 线。冷却时从不相同含碳量的奥氏体中析出铁素体 的开始线。

GS

ES

亦称 cm 线。碳在 γ—Fe 中的溶解度曲线

A

3．答：

（1）由相图可知，随含碳量增加钢中的硬质相渗碳体的比率随之增加，所

以 1%的铁碳合金比含碳量 0.5 %的铁碳合金硬度高。

（2）由相图可知，当把钢加热到 1000～1250℃，其组织恰好处于单一的奥

氏体状态，此时钢材的塑性好，塑性抗力小，所以最适合进行锻轧加工。

（3）由相图可知，凑近共晶成分的铁碳合金的结晶温度区间较小，结晶温

度最低，所以流动性好，且结晶时不易出现偏析现象。

4．答：由于白口铸铁中的基实情主若是渗碳体，又硬又脆，很难进行切削

加工。所以一般不能够直接作为机加工零件的资料， 但铸造犁、铧等农具则能够很

好地利用其硬度高、耐用磨性好的这一优点。

§3— 4 观察铁碳合金的平衡组织（试验）

1. 答：（1）使用中不相同意有强烈震动，调焦时不要用力过大，省得损

坏物镜。装取目镜、物镜时要拿稳。

（2）镜头不能够用手、纸或布等擦拭，若有脏物应用脱脂纱布蘸少许二甲苯轻 轻擦拭。

（3）显微镜照明光源是低压灯泡，所以必定使用低压变压器，不得将其直接

插在 220V 电源上，省得烧坏灯泡。

2.（略）

第四章非合金钢

§4－ 1 杂质元素对非合金钢性能的影响

一、填空题

1. 非合金钢 低合金钢 合金钢

12

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2.平炉炼钢

转炉炼钢 电炉炼钢

3. 纯净程度 纯净程度 4. 锰铁硅铁铝 5. 铁碳硅锰硫磷 6. 4cm3 /100g 氢脆二、判断题

1.√ 2. √3. ×4. ×5. √6. √7. √8. √

三、选择题

四、名词讲解

1. 热脆性：硫是钢中的有害元素 ,常以 FeS 的形式存在。 FeS与 Fe 形成低熔点的共晶体 , 熔点为 985℃ ,分布在晶界 ,当钢材在 1000~1200℃进行压力加工时 ,

共晶体消融 ,使钢材变脆 ,这种现象称为热脆性。

2. 冷脆性：磷也是钢中的有害元素 ,它使钢在低温时变脆 ,这种现象称为冷脆

性。

3. 氢脆：当氢含量高出 4cm3 /100g 时，钢的塑性本质近乎完满丧失 ,这种现象常称为氢脆。

五、思虑与练习

1.答：主要有硅、锰、硫、磷、氧、氮、氢等元素。其中硅、锰是有益元素；

硫、磷、氧、氮、氢是有害元素。

2.答：目前生产中采用的炼钢方法有平炉炼钢、 转炉炼钢和电炉炼钢等几种；

相对来说 ,电炉钢的纯净度最高 ,所以其机械性能也最好。

§4－ 2 非合金钢的分类

一、填空题

1.低碳钢

中碳钢 高碳钢

2. 一般碳素钢 优异碳素钢 特别质量碳素钢 3. 碳素结构钢 碳素工具钢 4. 沸腾钢 沉着钢特别沉着钢 5. ≤ 0.25% 0.25%～0.6% ≥ 0.60%

13

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6. 碳素结构钢 碳素钢筋钢 铁道用钢

7. 机械结构用优异碳素钢 工程结构用碳素钢 冲压薄板的低碳结构钢造船用碳素钢 焊条用碳素钢 优异铸造碳素钢

8. 保证淬透性的碳素钢

航空和兵器等专用碳素钢 碳素弹簧钢 碳素工

具钢等

二、判断题

1. √2.√ 3.×4.√ 5.√6.× 三、名词讲解

1. 一般碳素钢：指生产过程中不需要特别控制质量的钢。

2. 优异碳素钢：指除一般碳素钢和特别质量碳素钢以外的碳素钢，在生产 过程中需要特别控制质量， 如控制晶粒度， 降低硫与磷的含量， 改进表面质量或增加工艺控制等。

3. 特别质量碳素钢：指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的碳素钢，如控制淬透性和贞洁度，钢中 S、P 杂质最少。

答：非合金钢的分类方法好多， 最常有的是按钢的含碳量、 质量和用途来分。

（1）依照非合金钢的含碳量可分为：低碳钢、中碳钢、高碳钢。 （2）按非合金钢的质量等级可分为：一般碳素钢、优异碳素钢、特别质量

四、思虑与练习

碳素钢。

（3）按非合金钢的用途可分为：碳素结构钢、碳素工具钢。

§4— 3 非合金钢的牌号与用途

一、填空题

1．汉语拼音

化学元素符号 阿拉伯数字

2．A D

3.沸腾钢

沉着钢

中碳 高碳

特别沉着钢 优异碳素 特别质量碳素

4.碳素结构

5.碳素工具

6. 碳素结构

一般碳素

二、判断题

14

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1.× 2.√ 3. × 4.√ 5. × 6. √ 7.√ 8.√ 9.× 10.√

三、选择题

四、名词讲解

1. 08—— 平均含碳量为 0.08% 的优异碳素结构钢。 2. 45—— 平均含碳量为 0.45% 的优异碳素结构钢。

3. 65Mn—— 平均含碳量为 0.65% 拥有较高含锰量的优异碳素结钢。 4．T12A—— 平均含碳量为 1.2%的高级优异碳素工具钢。

5．ZG340—0—— 信服强度不小于 340MPa，抗拉强度不小于 0MPa 的

铸造碳钢。

6．Q235AF—— 信服强度不小于 235MPa，质量等级为 A 级，脱氧状态不完

全（沸腾钢）的碳素结构钢。

五、思虑与练习

答：（略）

§4－ 4 低碳钢与高碳钢的冲击试验

1.答：试样严格按 GB/T 229—2007 制作，其尺寸和偏差应吻合规定要求。试样缺口底部圆滑， 没有与缺口轴线平行的明显划痕。 毛坯切取和试样加工过程中 ,不应产生加工硬化或受热影响而改变金属的冲击性能。

2.答：（1）试验数据最少应保留小数点后一位有效数字。

（2）若是试验的试样未被完满打断 ,则可能是由于试验机打击能量不足而引起的 ,所以 ,应在试验数据 KU 2 或 KU8,也许 AV2 或 AV8 前加 “>符”号；其他情况引起的则应注明 “未打断 ”字样。

（3）试验过程中遇有以下情况之一时 ,试验数据无效。 ①操作有误 ;②试样打断时有卡锤现象；③试样断口有明显淬火裂纹且试验数据明显偏低。

3.答：（略）

4.答：（略）

第五章 钢的热办理

§5— 1 热办理的原理与分类

15

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一、填空题

1.固态 加热 保温 冷却

组织结构

2.同素异构转变

3.整体 表面

化学 性能

4.形状 尺寸

二、思虑与练习

答：热办理工艺曲线以以下列图

§5— 2

钢在加热与冷却时的组织转变

一、填空题

1.形核

晶粒长大

2.加热温度 保温时间

3.珠光体型 贝氏体型 马氏体型

4.越细 强度 硬度

5.上贝氏体

下贝氏体 下贝氏体

Ms

碳 α-Fe 过饱和

韧性

6.临界冷却速度 Vk 7.铁的晶格

碳原子的扩散

8.针状 硬度高而脆性大 9.含碳量

板条状 强度

含碳量

二、判断题

1．× 2．√ 3．×

4．× 5．√ 6．×

三、选择题

1．C 2．B

16

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四、名词讲解

1．答：碳在 α－Fe 中的过饱和固溶体，称为马氏体。

2．答： Ms线是马氏体转变的开始温度线；

Mf 线是马氏体转变的终了温度线。

3. 答：过冷奥氏体在连续冷却时获得全部马氏体的最小冷却速度称为临界冷却速度。

§5— 3 热办理的基本方法

一、填空题

1.完满退火

球化退火 去应力退火

2.正火 球化退火

3. A1 组织 除掉内应力

4.油 水 盐水 碱水

双介质淬火

增加水油

5.单液淬火 6.马氏体

马氏体分级淬火 耐磨性

贝氏体等温淬火

强度 硬度

7.氧化与脱碳 8.回火办理 9.强度 硬度

过热和过烧 变形与开裂 牢固组织

除掉内应力

硬度不足

软点

塑性 韧性 低温回火

综合力学性能 球化退火

中温回火

高温回火

10.淬火及高温回火相结合 ～230HBW 正火 二、判断题

1. × 2. √3．× 4．√ 5．× 6．√ 7．√ 8．√ 9．√ 10．× 11．× 12．√

三、选择题

1. A 2.C A 3．C 4．B 5．A 6．A 7．B 8．C 9．B

四、名词讲解

1.答：退火是指将钢加热到适合温度，保持一准时间，尔后缓慢冷却（一

般随炉冷却）的热办理工艺。

正火是指将钢加热到 Ａc3 或Ａccm 以上 30～50℃，保温适合的时间后，在空

气中冷却的工艺方法。

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习题册参照《金属资料与热办理(第七版)习题册》A023671

2. 答：将钢件加热到 Ａc3 或Ａc1 以上的适合温度，经保温后迅速冷却（冷

却速度大于 v 临 ），以获得马氏体或下贝氏体组织的热办理工艺称为淬火；

将淬火后的钢重新加热到 Ａ c1 点以下的某一温度， 保温一准时间， 尔后冷却到室温的热办理工艺称为回火。

3.答：淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织深度的能

力；

淬硬性是指钢在理想的淬火条件下，获得马氏体后所能达到的最高硬度。

五、思虑与练习

1. 答：用工具钢制造的麻花钻平时是经过淬火加低温回火来达到其高硬度高耐磨性的，若刃磨时不及时冷却，当温度过高时就会失去硬度（退火） 。

2. 答：可经过完满退火改进其塑性后再进行成形工序，或边加热边弯折成形的方法，以防范因弯折成形时产生加工硬化而出现裂纹。

3.答：可采用完满退火的方法来除掉应力、降低硬度改进切削加工性能。

§ 5—4 钢的表面热办理与化学热办理

一、填空题

1.火焰加热表面淬火

感觉加热表面淬火 电接触表面加热淬火 激光加

热表面淬火

2.分解 吸取 扩散 渗碳 渗氮

碳氮共渗 气体渗碳

3.固体渗碳

盐浴渗碳 气体渗碳

离子渗氮

4.气体渗氮

二、判断题

1.× 2．√ 3．√ 4．√

三、选择题

、

四、名词讲解

1. 答：钢的渗碳是指将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使碳原子浸透工件表层的化学热办理工艺，其目的是提高钢件表层的含碳量。

2. 答：在必然温度下，使活性氮原子浸透工件表面的化学热办理工艺称为渗氮。渗氮的目的是提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蚀性及疲倦强度。

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§5—5 零件的热办理解析

一、填空题

1. 组织 力学性能 精度 工艺性能

2．硬度

渗碳层深度 力学性能

最后热办理

金相组织

3．为预备热办理 二、思虑与练习

1. 答：（1）轧制后对毛坯进行的热办理为预备热办理：先正火，除掉毛坯的轧制应力，细化晶粒，除掉网状渗碳体组织；再球化退火，降低资料硬度，改进切削加工性能，防范淬火加热时晶粒长大。

（2）机械加工后的热办理为最后热办理： 局部淬火 +低温回火。先将丝锥整

体加热后，刃部浸入淬火介质中冷却，获得足够高的硬度，经低温回火，刃部硬

度达 60HRC 以上；柄部淬火冷却时不浸入冷却介质，相当于空冷，以获得

35～

40HRC 的硬度和足够韧性的技术要求。

2. 答：（1） 铸造后进行的热办理是预备热办理，为正火 +调质。 正火：除掉毛坯的铸造应力；降低硬度，改进切削加工性能；平均组织、细 化晶粒，为今后的热办理作好组织上的准备。

调质：保证齿轮整体拥有较高的综合力学性能，进一步改进半精加工和精加工的切削性能，调质后硬度应为 220~250HBW。

（2）在半精加工此后和精加工以前进行的热办理是最后热办理， 是表面淬火 +低温回火。

表面淬火 +低温回火：采用高频淬火使齿轮齿廓表面获得针状马氏体， 经低温回火后硬度应为 48~53HRC；心部保持调质后获得的回火索氏体组织，拥有较高的强度和韧性。

*

§5—6 钢的热办理（试验）

1．（略）

2．（略）

3. 答：在回火加热过程中 ,随着组织的变化 ,钢的性能也随之发生改变。其变化规律是：随着加热温度的高升 ,钢的强度、硬度下降 ,而塑性、韧性提高。

*

§5－ 7 参观热办理车间

19

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答案（略）

第六章 低合金钢与合金钢

§6— 1 合金元素在钢中的主要作用

一、填空题

1. 增强铁素体 形成合金碳化物 细化晶粒 提高钢的淬透性 提高钢的回火牢固性

2. 钴 右 临界冷却速度 淬透性 3. 熔点 硬度 耐磨性 4. 钼 锰 铬 镍 (Ni) 硼 (B) 二、判断题

1．× 2．× 3．√ 4．√ 5．√

6．√

三、名词讲解

1. 淬火钢在回火时，抵抗消融的能力称为钢的回火牢固性。 2. 金属资料在高温下保持高硬度的能力称为红硬性。

§6—2

合金钢的分类和牌号

一、填空题

1. 一般质量低合金钢

优异低合金钢 特别质量低合金钢

2. 优异合金钢 特别质量合金钢 合金结构钢 合金工具钢 特别性能钢 3.含碳量

千分数

≥ 1.％0

4. 千分数 百分数 5.六个符号

拉丁字母 五位阿拉伯数字

二、判断题

1. √2. ×3. √4. √5. √6. ×7. ×8. √ 三、名词讲解

1．答：信服强度不低于 390MPa,质量等级为 E 级的低合金高强度结构钢。

2. 答：平均含碳量为 0.4%，含 Cr 量小于 1.5%的合金结构钢。

3．答：平均含碳量 1%以上，含 Cr 量为 1.5%的转动轴承钢。

4. 答：平均含碳量 1%以上，Cr、W 、 Mn 含量均小于 1.5%的合金工具钢。

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5. 答：平均含碳量 1%以上，平均含 Cr 量为 12%的合金工具钢。

6．答：表示含碳量不大于 0.15%，平均含铬量为 13%的铬不锈钢。

7．答：含碳量为％～％，平均含 W 为 18%、含 Cr 为 4%以及含 V

量小于 1.5%的高速钢。

8. 答：表示含碳量不大于 0.08%，平均含铬量为 18%、含镍量为 9%的铬镍不锈钢。

§ 6— 3

低合金钢

一、填空题

1. ≤ 0.20% 塑性 韧性 焊接性能 热轧

正火

2. 强度 韧性 耐腐化性 焊接性

3．Q500 Q550 Q620 Q690 Q295

4．铜

铬 镍 高耐候钢

生产工艺

焊接耐候钢 性能

耐氧化

5．化学成分 6．焊接

冷弯 高温强度 耐碱性腐化

二、判断题

1. √ 2．√ 3．√ 4．√ 5．√ 6．√三、选择题

1． A

2．B 3． B 4．A

四、思虑与练习

1. 答：常加入的合金元素有锰 (Mn) 、硅 (Si)、钛 (Ti) 、铌 (Nb) 、钒 (V) 、铝

(Al) 、铬 (Cr)、氮 (N)、镍 (Ni) 等。其中钒、钛、铝、铌元素是细化晶粒元素，其

主要作用是在钢中形成微小的碳化物和氮化物，在金属相变时沿奥氏体晶界析

出，形成微小弥散相，阻拦晶粒长大，有效地防范钢发生过热，改进钢的强度，

提高钢的韧性和抗层状撕破性。

2. 答：低合金耐候钢是在低碳非合金钢的基础上加入少许铜、铬、镍等合金元素，使钢表面形成一层保护膜。为了进一步改进耐候钢的性能，还可再增加微量的铌、钒、钛、钼、锆等其他能增加耐大气腐化性能的合金元素。

§6— 4 合金结构钢

一、填空题

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1. 合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 转动轴承钢

2．渗碳 +淬火 +低温回火 耐疲倦性

冲击载荷

3．受力复杂

优异综合力学性能

4．锰 硅 铬 5．工具

耐磨

淬火 +低温回火

6．球化退火 二、判断题

1. √ 2．√ 3．√ 4．× 5．× 6．√ 7．√ 8．×三、选择题

1．B 2．C

3．A 4．A 5．A 6．B 7. A D 、B C 8．B、A、C、

D

四、名词讲解

1. 答：平均含碳量为 0.20%，Cr、Mn 、Ti 平均含量均小于 1.5%的合金渗 碳钢。

2. 答：平均含碳量为 0.38%，Cr、Mo 、Al 平均含量均小于 1.5%的高级优异合金调质钢。

3. 答：平均含碳量为 0.5%， Cr、V 平均含量均小于 1.5%的高级优异合金弹簧钢。

4. 答：平均含碳量为 0.6%， Si 平均含量为 2%，Mn 平均含量小于 1.5%的合

金弹簧钢。

5. 答：平均含碳量 1%以上， Cr 平均含量为 1.5%，Si、Mn 平均含量均小于 1.5%的转动轴承钢。

§6— 5 合金工具钢

一、填空题

1. 合金刃具钢 合金模具钢 合金量具钢 2. CrWMn 低速刀具

3. 红硬性 耐磨性 切削速度较高 形状复杂 4. 冷作模具钢 热作模具钢 ℃

300℃ 600℃

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二、判断题

1．× 2．√ 3．× 4．×

5．√ 6．× 7．√ 8．× 9．× 10．√

三、选择题

1．A 2．C

3．B 4．C 5．ABC 、ABC 、C 6．A、E、B、D、C

§6—6 特别性能钢

一、填空题

1. 硬度

耐磨性 耐蚀性

2. 铬 铬镍 铬锰 奥氏体 马氏体 铁素体 3. 压力 冲击 硬化 二、判断题

1．√ 2．√ 3．√ 4．× 5．√ 6．× 7．× 8．√ 9．×

三、选择题

1．C 2．ABC、AB

3．C、B、A

四、名词讲解

1．答：其含碳量为 0.16%~0.25%，平均含铬量为 13%的铬不锈钢。

2．答：其含碳量为 0.9%～1.4%，含锰量为 11%～14%的耐磨钢。

3．答：表示含碳量不大于 0.12%，平均含铬量为 17%的铬不锈钢。

4．答：其含碳量为 0.36%~0.45%，平均含铬量为 13%的铬不锈钢。

5．答：表示含碳量不大于 0.12%，平均含铬量为 18%、含镍量为 9%、含

Ti 量小于 1.5%的铬镍不锈钢

五、思虑与练习

1．

类 别

含碳量

典型牌号 最后热处

理方法

主要用途

合金渗碳

％～

％

20CrMnTi 变速齿轮、

渗碳+淬

火+低温回火

淬火+高

温回火

钢

合金调质 钢

合金弹簧

凸轮

％～ ％

40Cr 主轴等复杂

受力件

％～ ％ 60Si2Mn

23

淬火+中 弹簧等弹性

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钢

转动轴承 钢

温回火

GCr15

淬火 +低温回 火

零件

转动轴承

％～％

铣刀、拉刀等

高温淬火 +多 次高温回火

高速钢

％～％

W18Cr4V

切削速度较高、

形状较复杂的刀

具

淬火 +中温回 火

热作模具 钢

％～％

5CrMnMo 制造热锻模

履带等在强烈

水韧办理

耐磨钢

0.9%～1.4%

ZGMn13

冲击载荷作用下

工作的零件

2．答： 10Cr18Ni9Ti 为奥氏体型不锈钢，拥有抗磁性，所以只用磁铁即可

简单地将两种不相同资料的零件分开。

*

§6－7 钢的火花鉴别（试验）

1．答：生产中常常经过分花来鉴别：钢号混杂的钢材、碳素钢的含碳量、

检查钢材表层的脱碳情况、鉴别资料中所含合金元素种类等。

2．答：在旋转着的砂轮上打磨钢试件，试件上零散下来的钢屑在惯性力作

用下飞溅出来，形成一道道或长或短、或连续或中止的火花射线（主流线）

，

依照试件与砂轮的接触压力不相同、钢的成分不相同，火花射线也各不相同。全部 射线组成火花束。飞溅钢屑达到高温时，钢和钢中伴生元素（特别是碳、硅和

锰）在空气中烧掉。由于碳的氧化物

CO 和 CO2 是气体，这些小的赤热微粒在

走开砂轮必然距离时产生近似于爆炸的现象，便爆裂成火花，以此可依照流线

和火花的特点，能够鉴别钢材的成分。

3．答：（1）在砂轮机上操作时，带上无色平光眼镜，人站在砂轮机侧面。

（2）试样与砂轮接触，其压力大小要适中，才能正确判断火花特点。

（3）鉴别时就防范其他光辉照射，要作多方面的辩识，才会获得较正确的

结论。

4．（略）

24

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第七章 铸 铁

§7— 1 铸铁的组织与分类

一、填空题

1．大于％

渗碳体 石墨

渗碳体

2．石墨化

奥氏体 渗碳体 形态 数量

大小

3．基体

4．石墨

连续性 铸造性能 切削加工性能

白口铸铁

麻口铸铁

消音 减震 耐压 耐磨

5．灰口铸铁 6．灰

可锻 球墨 蠕墨

二、判断题

1．× 2．× 3．√

三、思虑与练习

答：灰铸铁中含有大量片状的石墨， 这些柔嫩的石墨像微小的裂纹割裂了基

体，损坏了基体的连续性， 所以切削灰铸铁毛坯的工件时不会产生连续的带状或

节状切屑，而是产生崩碎切屑。 这样大大减少了切屑与刀具的磨擦，

减少了切削

热的产生。其他，切削时零散的石墨自己拥有很好的润滑作用；若加切削液，脱 落的石墨与切削液混在一起还会带入机床冷却系统和溅在机床导轨等运动表面

上，从而加剧运动副间的磨损、损坏机床自己的精度。

§7—2 常用铸铁

一、填空题

1．数量

大小 分布 珠光体 石墨化退火

分布

2．铸造成白口铸铁件

3．基体的组织 石墨 数量 形态 4．球墨铸铁 热办理

5．呈球状

割裂基体 应力集中

6．碳

硅

抗拉强度

伸长率

7．球墨铸铁 二、判断题

25

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习题册参照《金属资料与热办理(第七版)习题册》A023671

1．√ 2．√ 3．√ 4．√ 5．√ 6．× 7．×

三、选择题

1．B 2．B A C

3．A B C 4．A

四、名词讲解

1.答：最小抗拉强度数值为 250MPa 的灰铸铁。

2.答：最小抗拉强度数值为 350MPa，最小伸长率为 10%的黑心可锻铸铁。 3.答：最小抗拉强度数值为 500MPa，最小伸长率为 4%的珠光体可锻铸铁。 4.答：最小抗拉强度数值为 600MPa，最小伸长率为 2%的球墨铸铁。 五、思虑与练习

答：由于铸铁锅平时较薄， 铸后冷却较快， 这样新买的铸铁锅其组织常常为白口铸铁的组织，硬而脆，所以炒菜时声音特别刺耳；但用了一段时间后，由于

长时间在高温下加热保温， 其组织中的渗碳体逐渐分解析出团絮状石墨， 从而变成了可锻铸铁， 硬度降低了， 韧性提高了。 所以炒菜时的声音也就不再那么样刺耳了。

*

§ 7－ 3 铸铁的高温石墨化退火（试验）

1.答：将铸件加热到共析温度以上， 进行除掉白口的消融退火即石墨化退火。

2.答：影响铸铁石墨化的因素主若是铸铁的成分和冷却速度， 平时铸铁中碳、

硅含量越高，常常其内部析出的石墨量就越多， 石墨片也越大；冷却速度越缓慢，

就越有益于扩散，使石墨析出得越多、越充分。

3.（略）

第八章 有色金属及硬质合金

§8—1

铜与铜合金

一、填空题 1.有色金属 2.黄铜 3.单相 4.抗蚀性

非铁金属 铜 铝 钛 白铜

青铜 双相

白铜 黄铜 黄铜 白铜 青铜

单相 冷热变形 双相 热变形加工

仪器仪表 化工机械 医疗器械

二、判断题

26

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习题册参照《金属资料与热办理(第七版)习题册》A023671

1．√ 2．× 3．× 4. √ 5. √

三、选择题

ADBC

四、名词讲解

1．答： 2 号工业纯铜。

2．答：平均含铜量为 68%的一般压力加工黄铜。

3．答：平均含铅量为 1%，平均含铜量为 59%的压力加工铅黄铜。

4．答：平均含铅量为 1%，平均含锡量为 10%，余量为铜的铸造锡青铜。

§8—2 铝与铝合金

一、填空题

1．密度

熔点 导电性 导热性 低 抗大气腐化性能好

非铁磁

压力加工产品

好

2．磁化率

3．未压力加工产品 4．变形铝合金

铸造铝合金

5．Al — Si Al — Cu Al —Mg Al — Zn 二、判断题

1．√ 2．× 3．× 4 √ 5. √

三、选择题

1．ABCDE

2．BC

四、名词讲解

1.答：表示含铝量为 99.60%的原始纯铝。

2.答：表示以锌为主要合金元素的

4 号原始铝合金。

3.答：表示 1 号铝 —镁系铸造铝合金。 4.答：表示以铜为主要合金元素的

50 号原始铝合金。 12 号原始铝合金。 2 号原始铝合金。

5.答：表示以铜为主要合金元素的

6.答：表示以镁为主要合金元素的

*

§8—3 钛与钛合金

一、填空题

1. 同素异构转变

密排六方 体心立方

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2. 纯钛

3. α型 α +β型 β型 α +β型二、判断题

1．√ 2．√ 3．√

4． ×

三、选择题

、 A

四、思虑与练习

答：在人们生活中间使用的有色金属制品特别多，如铝壶、铝锅、铝型材门

窗、钛合金的眼镜子架及各种有色金属的装饰品等， 它们多半拥有耐蚀性好、 雅观、轻盈等特点。

§8— 4 滑动轴承合金

一、填空题

1. 轴颈 2. 硬质点

转动和摇动 轴承体

软质点

主要合金元素 铅基轴承合金

轴瓦

3. 基体金属元素 4.锡基轴承合金

名义百分含量 铜基轴承合金

铝基轴承合金 巴氏合

金

5.锑 铜 锡基轴承合金

二、判断题

1．× 2．√ 3．√ 4 √ 5. √

三、选择题

四、名词讲解

1.答：平均含锑量为 12%、含铅量为 10%、含铜量为 4%的锡基轴承合金。

2. 答：平均含锑量为 16%、含锡量为 16%、含铜量为 2%的铅基轴承合金。 3. 答：平均含锡量为 5%、含铅量为 5%、含锌量为 5%的铜基轴承合金。 4. 答：平均含锡量为 6%、含铜量为 1%、含镍量为 1%的铝基轴承合金。五、思虑与练习

1.答：（1）足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的压力；

28

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（2）足够的塑性和切性 ,较高的抗疲倦强度 ,以承受轴颈周期性载荷 ,并抵抗

冲击和振动。

（3）高的耐磨性和小的摩擦系数 ,并能储蓄润滑油。

（4）优异的磨合性 ,使其与轴能较快地亲密配合。

（5）优异的耐蚀性和耐热性 ,较小的膨胀系数 ,防范摩擦升温而发生咬合。

2.答：轴承在工作时 ,软的组织第一被磨损下凹 ,可储蓄润滑油 ,形成连续分布

的油膜 ,硬的组成部分则起着支承轴颈的作用。这样 ,轴承与轴颈的本质接触面积大大减少 ,从而使轴颈、轴承的摩擦减少。

§8— 5 硬质合金

一、填空题

1. 硬碳化物

黏结剂 粉末冶金 红硬性高 耐磨性好 抗压 抗弯 韧

性

2.切削工具用

地质矿山工具用 耐磨零件用

3.P M K N S H 二、判断题

1.× 2. ×

3.√ 4. ×

三、选择题

1.B 2. B、 E、

四、名词讲解

1. 答：表示含钴量为 8%的钨钴类硬质合金 ,。 2. 答：表示含钴量为 6%的细晶粒钨钴类硬质合金。 3．答：表示含钴量为 11%的粗晶粒钨钴类硬质合金。

4．答：表示 TiC 含量为 15%的钨钴钛类硬质合金。

5．答：表示 2 号通用硬质合金。

五、思虑与练习

答：不能够。由于硬质合金尽管红硬性很好，但它的导热性很差。若在刃磨时

剧冷，会造成内应力过大而以致开裂。

§8—6

比较常用有色金属及硬质合金的性能（试验）

答案（略）

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习题册参照《金属资料与热办理(第七版)习题册》A023671

* 第九章 外国资料牌号及新式工程资料简介

§ 9—1 外国常用金属资料的牌号

一、填空题

1.国际标准化组织（ ISO）

以字母符号

相关网页

2.中外金属资料牌号的比较手册 二、选择题

三、思虑与练习

答：经过盘问教材附录Ⅳ各国常用钢铁牌号比较表可知：

Ck60：是从德国进口的，与我国国家标准对应的牌号是

60Mn。

Cr12。

W18Cr4V 。 40Cr。

D3：是从美国进口的，与我国国家标准对应的牌号是

SKH2：是从日本进口的，与我国国家标准对应的牌号是

5140：是从美国进口的，与我国国家标准对应的牌号是

§9—2

新式工程资料

一、填空题

1．高聚物质料

陶瓷资料 复合资料

2．工艺性能 力学性能 3．基体

增强体

4. 金属 非金属

5. 强度 抗腐化性 抗疲倦性 延展性 6. 抗拉强度抗拉弹性模量 7．抗化学试剂损害性

抗老化性

高频声纳透过性

耐海水腐化性

二、选择题

30

30 / 30