第四章金屬材料的基礎知識和熱處理的基本知識
第1部分：學習內容
1、鋼的分類 ：|（1）-碳鋼:含碳量低於2%的鐵碳合金;-合金鋼:
在鋼中特意加入一種或幾種其它合金元素組成的鋼;-生鐵:含碳量高於2%的鐵碳合金.,可通過鑄造方法製造零件,所以又稱鑄鐵.
（2）按化學成分分類：
碳鋼 -低碳鋼:含碳量小於0.25%;-中碳鋼:含碳量為0.25~0.55%;-高碳鋼:含碳量大於0.55%.
合金鋼 -低合金鋼:合金元素總含量小於3.5%;-中合金鋼:合金元素總含量3.5~10%;-高合金鋼:合金元素總含量大於10%;
2、洛氏硬度與布氏硬度值近似關係：
hrc≈1/10hb
3、熱處理及其常用工藝方法
熱處理的定義-利用鋼在固態下的組織轉變,通過加熱和冷卻獲得不同組織結構,從而得到所需效能的工藝方法統稱熱處理.
常用熱處理工藝方法：退火-將鋼加熱到一定溫度,保溫一段時間,然後隨爐一起緩慢冷卻下來,以期得到接近平衡狀態組織的一種熱處理方法.
4、完全退火:ac3以上30~50℃,用於消除鋼的某些組織缺陷和應力,改善切削加工效能;
等溫退火:加熱到ac3,以上30~50℃,較快的冷卻到略低於ar1的溫度,並在此溫度下等溫到奧氏體全部分解為止,然後出爐空冷.適用於亞共析鋼、共析鋼，尤其廣泛用於合金鋼的退火。
優點是周期短，組織和硬度均勻。
5、正火-正火和退火加熱方法相似，只是冷卻速度比退火稍快（空冷），得到的是細片狀珠光體（索氏體），強度、硬度比退火的高，與退火相比，工藝周期短，裝置利用率高。主要用於低碳鋼獲得滿意的機械效能和切削效能、過共析工具鋼消除網狀滲碳體、中碳鋼代替退火或作為淬火前的預先熱處理。
6、淬火-將鋼加熱到ac1以上30~50℃(共析鋼、過共析鋼）或ac3以上30~50℃（亞共析鋼），保溫一段時間，然後快冷得到高硬度的馬氏體組織的工藝方法。用以提高工件的耐磨性。
7、回火-將淬火後的工件加熱到a1以下某一溫度，保溫一段時間，然後以一定的方式冷卻（爐冷、空冷、油冷、水冷等）
-目的：1）降低淬火工件的脆性，消除內應力（熱應力和組織應力），使淬火組織趨於穩定， 同時也使工件尺寸趨於穩定；2）獲得所需的硬度和綜合機械效能。
8、焊後消除應力熱處理(pwht、isr):目的是消除應力、降低硬度 、改善組織 、穩定尺寸,避免製造和使用過程產生裂紋;
9、試述t8a的含義：含碳量為8‰的高階優質碳素工具鋼。
10、怎樣區別無螺紋的黑鐵管與直徑相似的無縫鋼管？
答：無縫鋼管是用優質碳鋼、普通低合金鋼、高強耐熱鋼、不鏽鋼等製成。不鍍鋅的瓦斯管習慣上稱為黑鐵管，從管子內壁有無焊縫和管子直徑來判斷。
11、何謂鋼的熱處理？
答：所謂鋼的熱處理就是在規定範圍內將鋼加熱到預定的溫度，並在這個溫度保持一定的時間，然後以預定的速度和方法冷下來的一種生產工藝。
12、試述t7的含義。
答：t7的含義為：含碳量為7‰的碳素工具鋼。
13，退火：將鋼加熱到一定的溫度，保溫一段時間，隨後由爐中緩慢冷卻的一種熱處理工序
。其作用是：消除內應力，提高強度和韌性，降低硬度，改善切削加工性。 應用： 高碳鋼採用退火，以降低硬度； 放在粗加工前，毛坯製造出來以後
14、正火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時間後從爐中取出，在空氣中冷卻的一種熱處理工序。 注：
加熱到的一定的溫度，其與鋼的含c量有關，一般低於固相線200度左右。其作用是：提高鋼的強度和硬度，使工件具有合適的硬度，改善切削加工性。
應用： 低碳鋼採用正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯製造出來以後
15、回火：將淬火後的鋼加熱到一定的溫度，保溫一段時間，然後置於空氣或水中冷卻的一種熱處理的方法。其作用是：穩定組織、消除內應力、降低脆性。
第二部分：練習題
一、選擇題
1、將鋼淬火後，再經高溫回火的熱處理方式叫（c）。
（a）回火；（b）淬火；（c）調質處理；（d）正火。
2、45鋼的含碳量為（c）%。
（a）45；（b）4.5；（c）0.45；（d）0.045。
3、通常將密度小於（c）g/cm3的金屬稱為輕金屬。
（a）2；（b）3；（c）4；（d）5。
4、金屬表面抵抗硬物壓入的能力稱為（a）。
（a）硬度；（b）強度；（c）塑性；（d）密度。
5、將鋼加熱至一定的溫度，保溫一段時間後在加熱爐或緩冷坑中緩慢冷卻的一種熱處理工藝叫做（d）。
（a）正火；（b）回火；（c）淬火；（d）退火。
6、布氏硬度（hb）和洛氏硬度（hrc）之間的近似關係是（a）。
（a）hb=10hrc；（b）hb=15hrc；（c）hb=20hrc；（d）hb=25hrc。
7、下列金屬材料中，一般無法淬硬的是（c）。
（a）合金鋼；（b）高碳鋼；（c）低碳鋼；（d）優質合金鋼。
8、磨削時，（a）是形成火花的元素。
（a）c；（b）fe；（c）mn；（d）si。
9、使用最廣泛的研具材料是（b）。
（a）高碳鋼；（b）鑄鐵；（c）低碳鋼；（d）中碳鋼。
10、鋼的熱處理是為了改善鋼的（d）。
（a）強度；（b）硬度；（c）剛度；（d）效能。
11、65mn是（a）。
（a）優質碳素結構鋼；（b）高階優質碳素工具鋼；（c）特殊合金鋼；（d）碳素工具鋼。
12、退火的主要目的是（a）。
（a）便於切削加工，消除內應力；（b）增加硬度，細化晶粒；（c）增加耐磨性；（d）消除不良組織。
13、碳素工具鋼的含碳量為（c）。
（a）0.25%；（b）0.25%～0.6%；（c）0.75%～1.3%；（d）1.25%～1.5%。
14、所有錐柄高速鋼麻花鑽頭的錐柄部分都是（a）。
（a）優質碳素鋼；（b）高速鋼；（c）合金鋼；（d）硬質合金。
15、鋼材在外力作用下產生變形，如果外力消除後仍能恢復原狀的特性稱為（a）。
（a）彈性；（b）塑性；（c）韌性；（d）剛性。
16、隨回火加熱溫度公升高，鋼的（a）提高。
（a）韌性；（b）綜合機械效能；（c）硬度；（d）耐磨性。
16、金屬加熱到一定溫度會由固態熔化成液態，開始轉化的溫度稱為（b）。
（a）沸騰點；（b）熔點；（c）可熔性；（d）熔解溫度。
17、強度是金屬材料的（b）效能之一。
（a）物理；（b）機械；（c）工藝；（d）化學。
18、隨著鋼的含碳量的增加，其強度也將隨著（b）。
（a）下降；（b）提高；（c）不變；（d）不一定變。
19、一般碳鋼的密度為（c）。
（a）7.20g/cm；（b）8.20g/cm；（c）7.85g/cm；（d）8.85g/cm。
20、焊接效能是金屬材料的（c）效能之一。
（a）物理和化學；（b）機械；（c）工藝；（d）化學。
21、含碳量（a）2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵。
（a）大於；（b）等於；（c）小於；（d）小於或等於。
22、布氏硬度用符號（c）表示。
（a）hr；（b）hr；（c）hb；（d）hs。
23、灰口鑄鐵用代號（d）表示。
（a）a；（b）b；（c）c；（d）ht。
24、普通碳素結構鋼焊縫金屬中的合金元素主要是從（c）中過渡來的。
（a）藥皮；（b）母材；（c）焊芯；（d）藥皮和母材。
25、當含碳量大於（a）時容易產生冷裂紋。
（a）0.45%～0.55%；（b）0.15%～0.25%；（c）0.35%～0.40%；（d）0.25%～0.35%。
二、判斷題
1、鋼隨含碳量的不斷提高，其強度也不斷提高。（×）
2、合金鋼是多種鋼混合而成的混合物。（×）
3、強度是金屬材料在動載荷作用下抵抗破壞的效能。（×）
4、碳素鋼按其用途可分為碳素結構鋼和碳素工具鋼。（√）
5、任何一種熱處理工藝都由加熱、冷卻兩個階段所組成。（×）
6、塑性是指金屬材料在載荷作用下，產生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。（√）
7、金屬材料的力學效能是由其內部組織結構決定的。（√）
8、鋼和生鐵都是鐵碳合金。（√）
9、調質鋼一般是指經過調質處理的合金結構鋼。（×）
10、材料的延伸率和斷面收縮率越大，表明其塑性越好。（√）
11、通常碳素工具鋼鑽頭，切削溫度不能超過200℃，否則將失去切削力。（√）
12、耐熱鋼具有良好的高溫效能、較高的化學穩定性、良好的組織穩定性。（√）
13、不鏽鋼的耐磨蝕效能比普通低碳鋼優良。（√）
14、16mn屬於普通合金結構鋼，其含碳量為0.16%左右，含錳1.30%～1.60%。（√）
15、零件經滲碳後，表面即可以得到很高的硬度和耐磨性。（×）
16、一般來說，晶粒越細小，金屬材料的力學效能越好。（√）
17、合金工具鋼都是高階優質鋼。（×）
18、鋼的鑄造效能比鐵好，故常用來鑄造形狀複雜的工件。（×）
19、鐵碳合金中含碳量增高時，組織中滲碳體相對質量減少。（×）
20、普通熱處理分為退火、正火、淬火、回火。（√）
21、金屬材料分黑色金屬材料和有色金屬材料兩大類。（√）
22、熱處理過程是使固態金屬加熱的工藝過程。（×）
23、金屬材料的效能一般分使用效能和工藝效能兩類。（√）
24、金屬材料的機械效能是衡量金屬材料的主要指標之一。（√）
25、工藝過程就是指金屬材料的加工製造過程。（×）
26、熱處理對充分發揮材料的潛在能力、節約材料、降低成本有著重要的意義。（√）
27、自然界中的化學元素分金屬和非金屬兩大類。（√）
28、根據密度大小，可將金屬分為輕金屬和重金屬兩類。（√）
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