考试科目：金属学与热处理 考试时间：120分钟 试卷总分100分

说明：本试卷分金属学和热处理原理两部分，其中金属学部分60分，热处理原理部分40分，合计100分。

金属学与热处理原理试题

2004-2005学年第一学期

第一部分金属学

一、解释下列名词并说明其性能特点（本大题共2小题，每小题3分，总计6分）

1、渗碳体2、铁素体

二、问答题（本大题共5小题，总计40分）

• 写出Fe-Fe3C相图中共析和共晶转变式，并说明含碳量及温度。（8分）
• 写出Fick第一定律和第二定律的表达式，并说明应用范围、区别及联系。（8分）
• 图示并说明什么是热过冷。（4分）
• 何谓加工硬化？产生原因是什么？有何利弊？（12分）
• 无论置换固溶体还是间隙固溶体都会引起强度升高，试分析其原因。（8分）

三、计算题（本大题共2小题，每小题5分，总计10分）

1、计算莱氏体中Fe3C的相对含量。

2、已知Cu的熔点为1083℃，试估算其再结晶温度。（δ≈0.35）

四、实验题（本大题共2小题，每小题3分，总计6分）

1、试画出含碳量为0.45%的铁碳合金金相显微组织示意图；

2、试分析含碳量分别为0.20%、0.45%、0.65%的铁碳合金在组织和力学性能上有何不同？

第二部分热处理原理（38分）

一、名词解释（本大题共3小题，每小题2分，总计6分）

1、热处理2、马氏体3、实际晶粒度

二、填空题（本大题共16个空，每空1分，总计16分）

1、马氏体的基本形态有和，此外还有、和。通常低碳钢所形成的马氏体为，高碳钢所形成的马氏体为.

2、按回火温度不同，通常将回火分为、和；

回火温度分别是、和；其回火组织分别为、和。

三、何谓奥氏体？简述奥氏体的转变的形成过程及影响奥氏体晶粒长大的因素。（本大题6分）

四、问答题：（本大题共2小题，每小题5分，总计10分）

将共析钢加热至780℃，经保温后，请回答：

1、若以图示的V1、V2、V3、V4、V5和V6的速度进行冷却，各得到什么组织？

2、如将V1冷却后的钢重新加热至530℃，经保温后冷却又将得到什么组织？力学性能有何变化？

答 案

第一部分 金 属 学 （62分）

一、

1.Fe3C为复杂晶体结构的间隙化合物，其硬度高，脆性大，塑性几乎等于零，硬脆相，是钢中主要强化相。

2. α-Fe中溶入溶质元素而构成的固溶体，铁素体仍保持α-Fe的体心立方晶格，由于间隙小，溶碳极少，力学性能与纯铁相同，强度、硬度不高，具有良好的塑性，770 oC以下为铁磁性。

二、

1.A0.77 (F0.0218+Fe3C)共析L4.3(A2.11+Fe3C)共晶；

2.　　　稳态

　非稳态

第一扩散定律是第二扩散定律的特例。

3.

ΔＴ=T0 - T1

过冷是由液固界面前沿实际温度分布与平衡凝固温度之差，称热过冷。

4. 冷加工变形后，金属材料强度、硬度升高而塑性下降的现象叫加工硬化。是由于塑变中产生了大量位错等晶体缺陷，相互交互作用，使位错运动阻力增大，变形抗力增加，加工硬化是强化金属材料重要方法，尤其是热处理不能强化材料更重要，使材料在加工中成为可能。但同时变形抗力增加，进一步变形必消耗动力，塑性大幅下降，会导致开裂，有时为继续变形必加中间再结晶退火，增加生产成本。

5. 一是溶质原子的溶入使晶格畸变，阻碍滑移面上位错运动。

二是位错线上偏聚的溶质原子对位错的钉扎作用，形成“柯氏气团”对位错起钉扎作用。

三、计算题

1.

2.T再＝δTm=0.35(1083+273)=474.6K，即201.6 oC

四、实验题

1、0.45%的铁碳合金金相显微组织示意图；

2、随含碳量↑，F↓，Fe3C↑。塑性、韧性下降，强度硬度↑

第二部分热处理原理（38分）

一、名词解释（本大题共3小题，每小题2分，总计6分）

1、热处理：将钢在固态下进行加热、保温，冷却，以改变其组织而得到所需性能的工艺方法。

2、马氏体：C在α－Fe中的过饱和固溶体。

3、实际晶粒度：在某一加热条件下（实际热处理）所得到的实际奥氏体晶粒大小。

二、填空题（本大题共16个空，每空1分，总计16分）

1、板条状、片状，此外还有蝶状、薄片状和ε马氏体。板条状，片状.

2、低温、中温、高温；150～250℃，350～500℃，500～650℃；回火M，回火T，回火S 。

三、

奥氏体：C溶解在γ－Fe中的固溶体。

形成过程：奥氏体生核、长大、残余渗碳体溶解、奥氏体均匀化。

影响因素：加热温度、保温时间，加热速度，含碳量，合金元素，冶炼方法，原始组织等。

四、

1、V1：M+A残余、V2：T+M、V3：S+T+M+A残余、V4：S+T、V5：S，V6：S。

2、S回火，硬度有所下降，塑性、韧性等上升，综合力学性能提高。