机械工程材料及热加工工艺试题及答案.doc

一、名词解释：、 固溶强化： 固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。、加工硬化： 金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。、 合金强化： 在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度与硬度、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。 、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法名称候选材料选用材料热处理方法最终组织机床床身T10A, KTZ450-06, HT200HT200时效PFG片汽车后桥齿轮40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn20CrMnTi渗碳淬火低温回火表面CmMA心部 FM滚动轴承GCr15, Cr12, QT600-2GCr15球化退火淬火低温回火CmMA锉刀9SiCr, T12, W18Cr4VT12球化退火淬火低温回火CmMA汽车板簧45, 60Si2Mn, T1060Si2Mn淬火中温回火T回钻头W18Cr4V，65Mn, 20W18Cr4V 淬火低温回火CmMA桥梁1Cr13, 16Mn, Q19516Mn,不热处理FP滑动轴承H70, ZSnSb11Cu6, T8ZSnSb11Cu6不热处理a+SnSb耐酸容器Q235, 1Cr18Ni9Ti, ZGMn131Cr18Ni9Ti固溶处理A发动机曲轴QT600-3, 45, ZL101QT600-3等温淬火高温回火S回G球三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC5458，其余地方为HRC2025，其加工路线为： 下料 锻造 正火 机加工 调质 机加工（精） 轴颈表面淬火 低温回火 磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的与大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；加热到Ac350保温一段时间空冷3、调质目的与大致热处理工艺 强度硬度塑性韧性达到良好配合 淬火高温回火 4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度5低温回火目的与轴颈表面与心部组织。去除表面淬火热应力，表面MA心部S回四、选择填空（20分） 合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（ d）（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大 （b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响 （d）上述说法都不全面 适合制造渗碳零件的钢有（ c）。（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理 （b）60Si2Mn经淬火与中温回火 （c）40Cr钢经调质处理4制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火与低温回火 （b）Cr12Mo钢经淬火与低温回火 （c）65钢淬火后中温回火5高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少 （b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量 （c）钢中的碳含量6汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60钢渗碳淬火后低温回火 （b）40Cr淬火后高温回火 （c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火765、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火 （b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火 （c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（ d）（a）固溶强化 （b）细晶强化 （c）位错强化 （d）第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（ b）（a） 获得单一的马氏体组织，提高硬度与耐磨性（b） 获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀 （c）降低硬度，便于切削加工.推土机铲与坦克履带板受到严重的磨损与强烈冲击，应选择用（b ）（a）20Cr渗碳淬火后低温回火 （b）ZGMn133经水韧处理 （c）W18Cr4V淬火后低温回火五、填空题(20分)1、马氏体是 碳在a-相中的过饱与固溶体，其形态主要有板条马氏体 、 片状马氏体。其中， 片状马氏体硬度高、塑性差2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为12701280，回火加热温度为 560 ，回火次数 3次。3、材料选择的三原则 一般原则，工艺性原则， 经济性原则。4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是 强度高，淬透性好 。5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是 P B M。6. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为 M回A T回 S回 。7. 45钢正火后渗碳体呈 片 状，调质处理后渗碳体呈 球 状。第一章 材料的性能1、解释名词：强度*、塑性*、硬度、冲击韧性*、疲劳极限。*2、掌握s、 的含义、单位与计算方法。*3、掌握HBS、HRC、HV、Ak、ak、­1 等符号的含义。*4、为什么相同材料进行拉伸试验时5>10？5、课本P3536，习题1、3、4、6、13*。第二章 碳钢1、解释名词：晶体与非晶体*、晶格与晶胞、晶粒、晶界、合金、相、组织、固溶体*、固溶强化、结晶、同素异构转变*、相图、杠杆定律、铁素体*、奥氏体*、渗碳体、珠光体*、莱氏体*、冷加工*、热加工、回复、再结晶*、加工硬化*。2、常见的金属晶格类型有哪三种？*3、固溶体有哪几种*？它们有何特性？*4、实际金属的晶体缺陷有哪些？它们对晶体的性能有何影响？5、什么叫过冷度*？影响过冷度大小的因素是什么？*6、晶粒大小对金属的性能有什么影响*？细化晶粒的方法有哪两种？*7、共晶转变与共析转变有何异同？它们的产物是什么？8、默写铁渗碳体相图，说明A、C、D、E、G、S、P、Q点与GS、SE、PQ、ECF、PSK线的意义。9、默写出铁渗碳体相图中各相区的相组成物与组织组成物。*10、掌握各种典型的铁碳合金（工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁）的结晶过程与其室温组织*。会用杠杆定律求各组织的相对量。*11、课本P7677，习题6*、7*、10、11、16。第三章 钢的热处理1、解释名词：热处理*、退火*、正火、淬火*、回火*、过冷奥氏体*、残余奥氏体、马氏体*、淬透性*、淬硬性*、调质处理*。2、马氏体转变有何特点？其组织形态有哪几种*？它们的特性如何*？3、熟悉共析钢的奥氏体等温转变曲线（C曲线），以与等温转变的组织与性能，并能用该曲线说明奥氏体连续冷却转变产物与性能。*4、钢的淬火目的是什么？淬火方法有哪几种*？淬火温度是如何选择的*？5、有两个大小相同的T12钢件，分别加热至780°C与860°C保温后以大于临界冷却速度冷至室温，问：*（1）淬火后哪个工件的马氏体晶粒较粗大？哪个马氏体的今碳量较多？（2）淬火后哪个工件的残余奥氏体较多？（3）淬火后哪个工件的未溶碳化物较多？（4）哪个温度淬火合适？为什么？6、何谓表面淬火？有哪几种常用方法？7、何谓渗碳、氮化*？它们的目的是什么*？8、课本P103，习题7、8、12、14。第四章 合金钢1、什么叫合金钢？常用的合金元素有哪些？有哪几方面的基本作用？2、掌握钢的几种分类方法，按碳含量、合金元素含量、质量、用途是怎样分类的。*3、解释名词：回火稳定性、回火脆性、二次硬化、红硬性*。4、指出下列牌号中，哪些是结构钢（分出碳素结构钢、低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚珠轴承钢）*？哪些是工具钢（分出碳素工具钢、髙炭低合金工具钢、高速钢、冷模具钢、热模具钢）*？哪些是特殊性能钢（分出不锈钢、耐热钢、耐磨钢）*？并指出各种钢的大致成分与常用来做什么零件或构件*。Q235A*，Q390A*，20Cr，45*，40Cr*，60Si2Mn*，GCr15*，T8， 9SiCr*，W18Cr4V*，9Mn2V， 5CrNiMo，Cr12MoV，4Cr13，0Cr19Ni9*，4Cr9Si2，ZGMn13。5、课本P147，习题4、8。第五章 铸铁1、何谓铸铁*？铸铁如何分类*？与钢相比在化学成分、组织与性能方面有何特点？2、影响石墨化的因素是什么？作用如何？3、灰铸铁哪些性能优于钢？为什么？4、可锻铸铁是如何获得的？与灰铸铁相比，有何优缺点？可锻铸铁是否可以锻造？5、灰铸铁为什么一般不进行整体淬火与回火？而球墨铸铁可以进行这类热处理？6、指出下列铸铁牌号中的符号与数字的意义：*HT200，KTH35004，QT40015。 7、课本P158159，习题1、3、7。*第六章 有色金属与其合金1、纯铝有何性能特点？*2、铝合金热处理机理与钢有何不同？什么叫固溶处理、自然时效、人工时效？3、形变铝合金按用途与性能不同可分为哪几种？*4、纯铜有何性能特点？*5、铜合金是如何分类的？有哪几类？*6、课本P190，习题2、5、14、15、16。*第七章 高分子材料1、解释名词：高聚物、单体、加聚反应、缩聚反应。 2、什么是高分子合成材料？如何分类？*3、请阐述聚合物的老化机理与防老化措施。3、简述橡胶硫化的目的与原理。4、课本P216，习题2、7、8。*第十二章 零件的选材与工艺路线1、试述选择材料的一般原则与步骤。*2、课本P292，习题1、5、6*。第部分 材料成形部分第一章 铸造1. 何谓铸造*？铸造有哪些特点？试从铸造的特点分析说明铸造是生产毛坯的主要方法？2. 铸件的凝固方式依照什么来划分？哪些合金倾向于逐层凝固？3. 从FeFe3C相图分析，什么样的合金成分具有较好的流动性*？为什么*？4. 缩孔与缩松是怎样形成的？可采用什么措施防止？5. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？各适用于哪种场合？6. 铸造应力有哪几种？如何形成的？如何防止铸造应力、变形与裂纹？7. 为什么要规定铸件的最小壁厚值*？如何确定最小壁厚*？8. 何谓合金的铸造性能*?它可以用哪些性能指标来衡量*？铸造性能不好，会引起哪些缺陷？9. 手工造型与机器造型各有何特点？应用范围如何？各有哪些常用造型方法？10. 模样、铸件、零件三者之间在尺寸上有什么关系？11. 为什么铸件的重要加工面与主要工作面在铸件中应朝下？*12. 为什么尽量使铸件全部或大部位于同一砂箱内？*13. 何谓铸造工艺图*？有何用途？14. 试比较灰铸铁、碳钢与铝合金的铸造性能特点。15. 金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造与砂型铸造比较各有何主要特点*？它们各有何应用的局限性？16. 下列铸件在大批量生产时，采用什么铸造方法为宜？铝活塞；缝纫机头；汽轮机叶片；铸铁污水管；摩托车汽缸体；大模数齿轮滚刀；汽缸套；车床床身。17. 课本P6671，复习题 9、15、24、30、31。第二章 锻压1. 什么叫锻压加工？锻压加工的主要生产方式有哪些？为什么对某些重要的机械零件要进行锻压？2. 何谓加工硬化*？在热加工过程中是否也有加工硬化现象产生？3. 何谓再结晶*？它对工件的性能有何影响*？4. 区别冷变形与热变形的界限是什么*？钢在400温度下进行加工，是热变形还是冷变形？5. 可锻性良好的金属应具有哪些力学性能与组织状态？哪些工艺条件影响金属的可锻性？如何影响？6. 钢料加热温度不当时，易产生哪些缺陷？如何防止？7. 确定碳钢始锻温度与终锻温度的依据是什么？8. 什么叫锻造比？锻粗与拔长时的锻造比如何计算？9. 什么叫自由锻*？其基本工序有哪些*？10. 常用自由锻设备有哪几种？其工作原理与应用场合有何不同？11. 什么叫模锻*？与自由锻相比有何优缺点？12. 板料冲压与锻造相比有何异同？13. 板料冲压有哪些基本工序？7、课本P139141，复习题 8、15、19、20、25、29。第三章 焊接1. 什么是焊接*？焊接方法有哪些？各具有什么特点？2. 什么是焊接电弧？其形成特点如何？3. 焊条的作用是什么？焊条药皮有何功用？4. 下列焊条型号或牌号的含义是什么？ E4303；J422；J507。5. 什么是金属的焊接性*？钢材的焊接性主要决定于什么因素*？6. 下列金属材料焊接时主要问题是什么？常用什么焊接方法与焊接材料？普通低合金钢；中碳钢；珠光体耐热钢；奥氏体不锈钢；铝与铝合金；铜与铜合金；钛与钛合金。7. 课本P199200，复习题5、9、14。*第五章 毛坯的选择1. 什么是毛坯？合理选择毛坯有何重要性？毛坯选择包括什么内容？2. 常用零件毛坯类型有哪几种*？其选择原则有哪些*？3. 为什么轴杆类零件一般采用锻件，而机架类零件多采用铸件？*4. 为什么齿轮多用锻件？而带轮、飞轮多用铸件？*5. 课本P241，复习题1、2。 一、名词解释（共15分，每小题 3分）1. 奥氏体（A）        5.加工硬化二、填空题（共20分，每空1 分） 1.石墨为片状的灰口铸铁称为  铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为 _ 铸铁，石 墨为球状的灰口铸铁称为  铸铁。其中铸铁的韧性最高，因而可以锻造。2. 陶瓷材料中的气相是指     ，在       程中形成的，它      1000左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是(   )   A.温度过低； B.温度过高； C.钢锭含磷量过高； D.钢锭含硫量过高2.下列碳钢中，淬透性最高的是(   )A.20钢；   B.40钢；   C.T8钢；    D.T12钢3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是(   )A.提高淬透性；   B.固溶强化；  3C相图中的相区；   D.细化晶粒；4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行(   )A.完全退火；  B.球化退火；  C.去应力退火；  D.再结晶退火5.下列材料中，最适合制造机床床身的是(   )A.40钢；     B.T12钢；    C.HT300；      D.KTH300-066.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是A.1Cr13钢；   B.1Cr17钢；   C.3Cr13钢；    D.4Cr13钢7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是(   )A.ZAlSi12； B.2A50(旧牌号LD5)； C.ZAlMg10； D.2A12(旧牌号LY12)8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是(   )A.1Cr17；    B.1Cr18Ni9Ti； C.聚四氟乙烯；  D.SiO29.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是(   )A.60Si2Mn；   B.5CrNiMo；     C.Cr12MoV；     D.GCr1510.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是(   )A.Al2O3；   B.聚苯乙烯；    C.聚丙烯；      D.饱与聚酯11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是(   )A.铁总是存在加工硬化，而铜没有；    B.铜有加工硬化现象，而铁没有；  C.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有 D.铁与铜的再结晶温度不同12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢与(   )A.铁素体-奥氏体不锈钢；  B.马氏体-奥氏体不锈钢；C.莱氏体不锈钢；     D.贝氏体不锈钢13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？(   )A.马口铁；      B.白口铸铁；      C.麻口铸铁；      D.灰铸铁14.用于制造渗碳零件的钢称为(   )。   A.结构钢；      B.合金钢；     C.渗碳钢；        D.工具钢15.马氏体组织有两种形态(   )。   A.板条、树状；  B.板条、针状；  C.树状、针状；   D.索状、树状16.实际生产中，金属冷却时(   )。A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度；    B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度；  C.理论结晶温度总是大于实际结晶温度；   D.实际结晶温度与理论结晶温度没有关系17.零件渗碳后，一般需经过(   )才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。A.淬火+低温回火；     B.正火；     C.调质；     D.淬火+高温回火18.C曲线右移使淬火临界冷却速度(   )，淬透性(   )。   A.减小、增大；   B.减小、减小；   C.增大、减小；  D.增大、增大19.机械制造中，T10钢常用来制造(   )。   A.容器；     B.刀具；      C.轴承；      D.齿轮20.钢经表面淬火后将获得(   )。   A.一定深度的马氏体；   B.全部马氏体；   C.下贝氏体；   D.上贝氏体21.GCrl5SiMn钢的含铬量是：(   )A.15；    B.15；     C.0. 15；     D.0.01522.铅在常温下的变形属：(   )    A.冷变形；   B.弹性变形；    C.热变形；     D.既有冷变形也有热变形23、黄铜是以（   ）为主加元素的铜合金。                              D.锌24、在Fe-Fe3C与图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（    ）。              D.莱氏体25、从金属学的观点来看，冷加工与热加工是以（                      D.25四、判断题（共10 分，每小题 1 分）1.回火托氏体与托氏体皆由铁素体与渗碳体两个相构成，因而其性能相同。(   )2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。(   )3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。(   )4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。(   )5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。(   )6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。(   )7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。(   )8.所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。(   )9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。(   )10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。(   )五、简答题（共 30分，每题10分）1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织与性能的影响。2.简述回火的目的。3.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？参考答案一、名词解释1奥氏体（A）：C在Fe中的间隙固溶体，常用A或表示，是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。3固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。4自然时效：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。5加工硬化：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度与硬度逐渐升高，塑性与韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。二、填空题1、普通灰口；可锻；球墨；2、气孔；烧结；降低。3、固体渗碳  气体渗碳4、不锈钢  耐热钢  耐磨刚5、延性断裂6、合金渗碳体  特殊碳化物7、体心立方晶格  密排六方晶格三、选择题1.D; 2.C; 3.C; ; 5.C; 6.A; 7.D; 8.C; 10.A; 11.C; 13.D;  14.C; 15.B; 17.A; 18.A; 19.B; 20.A; 21.B 23.D; 24.C四、判断题1.×； 2.×； 3.； 4.×； 5.×；6.×； 7.； 9.×； 10.×。五、简答题1、答：奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。2、答：回火的目的是：（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；（2）获得所要求的力学性能；（3）稳定尺寸；（4）改善加工性。 3、答：铁素体碳在-Fe中的间隙固溶体，软而韧。                      渗碳体碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。                        珠光体铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。第 20 页