2022年机械工程材料期末试题 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工程材料模拟练习题一、填空题（每空 0.5 分）1. 常 用 测 定 硬 度 的 方 法 有 布 氏 硬 度 、 洛 氏 硬 度 和 维 氏 硬 度 测 试 法 ；2. 金属材料的力学性能主要包括强度、硬度 、弹性 、塑性 等；强度的主要判据有 屈服强度 和抗拉强度 ,强度和 塑性 可以用拉伸试验来测定；压入法 测量方法简便、不破坏试样,并且能综合反映其它性能,在生产中最常用；3. 铁碳合金在室温下平稳组织组成物的基本相是铁素体 和渗碳体 ,随着碳的质量分数的增加,渗碳体 相的相对量增多, 铁素体 相的相对量却削减；P 表示；wc=0.02

2、18%-4. 珠光体是一种复相组织,它由铁素体 和渗碳体 按肯定比例组成；珠光体用符号5. 铁碳合金中,共析钢的wc=0.77 %,室温平稳组织为珠光体 ；亚共析钢的0.77 %,室温平稳组织为 铁素体和珠光体 ；过共析钢的 体和二次渗碳体 ；6. 铁碳合金结晶过程中,从液体中析出的渗碳体称为wc=0.77%-2.11 %,室温平稳组织为 珠光 一次 渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为 二次渗碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为 三次渗碳体；7. 低碳钢的碳质量分数范畴是：Wc0.25%、中碳钢： Wc=0.25%-0.6%、高碳钢： Wc0.6%；8. 金属的晶粒越细,强度、硬度越高,塑性、韧性

3、越好；实际生产中可通过 增加过冷度、变质处理 和附加振动 来细化晶粒；9. 常用金属中, -Fe、Al 、Cu 等金属具有 面心立方 晶格, -Fe 具有 体心立方 晶格；10. 金属的结晶是在过冷的情形下结晶的 , 冷却速度越快 , 过冷度 越大,金属结晶后的晶粒越细小, 力学性能越 好；11. 钢的热处理工艺是由（ 加热 ）、（ 保温 ）和（ 冷却）三个步骤组成的；热处理基本不改变钢件的（ 外形和尺寸 ）,只能转变钢件的（ 结构组织 ）和（ 力学性能 ）；12. 完全退火适用于（ 亚共析碳 ）钢,其加热温度为（ Ac3 以上 30-50 C）,冷却速度（ 缓慢）,得到（ 铁素体和珠光体 ）

4、组织；13. 球化退火又称为（匀称化 ）退火,其加热温度在（Ac1） 20-30,保温后（ 随炉缓慢）冷却,获得（ 球状珠光体 ）组织；这种退火常用于高碳工具钢等；14. 中碳钢淬火后,再经低温回火后的组织为（回火马氏体 ）,经中温回火后的组织为（回火托氏体 ）,经高温回火后的组织为（回火索氏体 ）；淬火高温回火后具有（综合力学 ）性能；15. 钢的高温回火的温度范畴在（500-650 C）,回火后的组织为（ 回火索氏体 ）；这里开头！ 16. 按化学成份分类,就含碳量而言,渗碳钢属 低碳 钢, 调质钢属 中碳钢 , 滚动轴承钢属 高碳 钢；17. 高速钢 W18Cr4V 中合金元素 W 的作

5、用是 提高钢的红硬性和回火稳固性； Cr 的作用是提高钢的淬透性； V 的作用是 与C形成稳固的 VC,具有极高的硬度和耐磨性； 高速钢的锻造不仅是为了成型 , 而且是为了 使莱氏体中呈粗大鱼骨状的共晶合金碳化物匀称分布在基体上；高速钢淬火后需经 560三次 回火, 回火后其组织由 隐针马氏体、粒状碳化物 及少量 残余奥氏体构成, 其性能具有 高硬度 18. 按用途分,合金钢可分为（、高强度、高耐磨性 ；合金结构 ）钢、（ 合金工具 ）钢、（ 特殊性能 ）钢；19. 40Cr 钢中铬的平均含量约为（Wcr0.5%时为 Mn+A 过共析钢淬火温度为 Ac1+3050 C,温度高于 Accm,就奥

6、氏体晶粒粗大,含碳量高,淬火 后马氏体晶体粗大,A%增大,硬度、耐磨性下降,脆性、变形裂开倾向增加；组织物为 M+Fe3（颗粒 +A,这种组织不仅具有高强度、高耐磨性 3. 晶粒大小对金属的性能有什么影响？细化晶粒的方法有哪几种？常温下,晶粒越细,晶界面积越大,因而金属的强度、硬度越高,同时塑性、韧性也好 高温下,晶界呈粘滞状态,在帮助作用下易产生滑动,因而细晶粒无益,但晶粒太粗易产生 应力集中,因而高温下晶粒过大过小都不好 方法： 1：增大过冷度 2 ：变质处理 3 ：附加振动 4. 为什么一般情形下亚共析钢采纳完全（奥氏体化）淬火,过共析钢采纳不完全淬火？1：亚共析钢才用完全淬火是由于假如

7、加热温度过低（Ac3）,在淬火钢中将显现铁素体组织,造成淬火硬度不足,假如加热温度过高（Ac3）,将引起奥氏体晶粒粗大,淬火后得到粗大的马氏体组织,韧性降低 2：过共析钢才用不完全淬火是由于假如加热温度高于Acm,就奥氏体晶粒粗大,含碳量高,淬火后马氏体晶粒粗大,残余奥氏体增多,使刚硬度、耐磨性下降,脆性变形裂开倾向 增加 5. 为削减钢件的淬火变形、防止开裂,从淬火方法上应实行哪些措施？挑选合适的淬火方法可以在获得所要求的淬火组织和性能条件下,尽量减小淬火应力,从而 减小工件变形和开裂的倾向名师归纳总结 措施：单液淬火法,双液淬火法,分级淬火法,等温淬火法,局部淬火法,冷处理第 6 页,共

8、29 页6. 45钢（Ac1=730, Ac3=780 ）分别加热至760,830,1040时的组织以及在水- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 中冷却后的组织；7. . 45（Ac1=730, Ac3=780 ）钢制造的连杆,要求具有良好的综合机械性能,试确定淬火、回火加热温度及淬火、回火后的组织；淬火温度： 810-830 C 列高温回火： 500-650 C 淬火组织： M 回火组织：回火索氏体合金钢的名称及其主要用途；8.试说明下W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti 高速钢,是合金工具钢中的重要钢种奥氏体不锈钢,用于化工设备和管道9. 指出一般灰口

9、铸铁与球墨铸铁在石墨外形、机械性能和应用方面的主要区分；石墨外形：前者为片层状,后者为球状球墨铸铁与灰铸铁相比,有高的强度和良好的塑性和韧性,屈服点比碳素结构钢高,疲惫强度接近中碳钢,同时,它具有灰铸铁的减震性,减磨性和小的缺口敏锐性等优良性能,球墨铸铁中的石墨球的圆管度越好,球径越小,分布约匀称,就球墨铸铁的力学性能就越好（高强度,塑性、韧性好）10. 拟用 T10制造外形简洁的车刀,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定（温度、冷却介质）1：锻造：自由锻 热处理

10、：退火,改善切削性能 机加工：切削热处理：淬火,增加硬度及耐磨性,低温回火,细小的马氏体削减淬火应力,防止裂纹磨加工 : 锉削2：细小回火马氏体,粒状合金碳化物,少量的残余奥氏体3：温度： Ac1+30-50 C,冷却介质为油（空气、水选一 ）11. 下图为 T8 钢的等温转变曲线（C 曲线）,如使该钢在 620 进行等温转变,并经不同时间等温后,按图中 1、 2、 3 速度冷至室温,试问各获得什么组织？ 700 A1 550 Ms 1 2 3 Mf 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1： M+残余 A 2：残余A

11、+M+S 3： M+S 12. 何谓再结晶？它对工件的性能有何影响？金属的组织和性能又重新回到冷却变形前的状态,而且结晶出的经受与变形前完全一样,成为再结晶过程；影响：强度、硬度降低,塑性、韧性上升,排除了加工硬化机械工程材料（于永泗 齐民 第七版）课后习题答案第一章1-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量：不能,弹性模量的大小主要取决于材料的本性,除随温度上升而逐步降低外,其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小；所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量；1-2、工程上的伸长率与选取的样品长度有关,为什么：伸长率等于,当试样d 不变时,增加,就伸长率 下降,只有当 /

12、为常数时,不同材料的伸长率才有可比性；所以伸长率与样品长度有关；1-3、和两者有什么关系？在什么情形下两者相等？为应力强度因子,为平面应变断裂韧度,为的一个临界值,当增加到肯定值时,裂纹便失稳扩展,材料发生断裂,此时,两者相等；1-4、如何用材料的应力-应变曲线判定材料的韧性？所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量,即拉伸曲线（应力-应变曲线）与横坐标所包围的面积；其次章2-1、从原子结构上说明晶体与非晶体的区分；原子在三维空间出现规章排列的固体称为晶体,而原子在空间呈无序排列的固体称为非晶体；晶体长程有序,非晶体短程有序；2-2、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？相互

13、垂直；2-4、合金肯定是单相的吗？固溶体肯定是单相的吗？合金不肯定是单相的,也可以由多相组成,固溶体肯定是单相的；第三章3-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系；在业态经书中存在很多有序排列飞小原子团,这些小原子团或大或小,时聚时散,称为晶胚；在以上,由于液相自由能低,晶胚不会长大,而当液态金属冷却到以下后,经过孕育期,达到肯定尺寸的晶胚将开头长大,这些能够连续长大的晶胚称为晶核；3-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？不属于；同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化,而不是晶化过程；3-3、依据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的缘由；枝晶偏析：在一个枝晶范畴

14、内或一个晶粒范畴内,成分不匀称的现象叫做枝晶偏析；结合二元匀晶转变相图可知,枝晶偏析产生的缘由是固溶体合金的结晶只有在“ 充分缓慢冷却” 的条件下才能得到成分匀称的固溶体组织；然而在实际生产中,由于冷速较快,合金在结晶过程中,固相和液相中的原子来不及扩散,使得先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素,而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元素；冷速越快,液固相间距越大,枝晶偏析越严峻；3-4、结合相图分析含 0.45% C、1.2% C 和 3.0% C 的 Fe-C 合金在缓慢冷却过程中的转变及室温下的组织； 0.45% C: L L+ L+ + L+ +eP+ + ；室温组织：P+ 1.2%C：LL+

15、 +二次渗碳体二次渗碳体；室温组织：P+二次渗碳体； 3.0%C：L L+ L+ +Le + Le+ 二次渗碳体 P+ +二次渗碳体 +一次渗碳体 Le+二次渗碳体 +P；室温组织： Le+二次渗碳体 +P；3-6、说明 Fe-C 合金中 5 种类型渗碳体的形成和外形特点；一次渗碳名师归纳总结 - - - - - - -体：由液相直接析出,黑色的片层；二次渗碳体：含碳量超过0.77% 的铁碳合金自1148冷却至727时,会从奥氏体中析出二次渗碳体；沿奥氏体晶界呈网状排列；三次渗碳体：铁碳合金自727向室温冷却的过程中,从铁素体析出的为三次渗碳体；不连续网状成片状分布于铁素体晶界；共晶渗碳体：共

16、晶白口铸铁由液态冷却到1148是发生共晶反应,产生共晶奥氏体和共第 8 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 晶渗碳体；为白色基体；共析渗碳体：共析钢液体在发生共析转变时,由奥氏体相析出铁素体和共析渗碳体；为黑色的片层；3-7、说明金属实际凝固时,铸锭的3 中宏观组织的形成机制；铸锭的宏观组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区 3 个晶区组成；表层细晶区：当高温的液体金属被浇注到铸型中时,液体金属第一与 铸型的模壁接触,一般来说,铸型的温度较低,产生很大的过冷度,形成大量晶核,再加上模壁的非均 匀形核作用,在铸锭表面形成一层厚度较薄、晶粒很细的等轴晶区；柱状晶区：

17、表层细晶区形成以 后,由于液态金属的加热及凝固时结晶潜热的放出,使得模壁的温度逐步上升,冷却速度下降,结晶前 沿过冷度减小,难以形成新的结晶核心,结晶只能通过已有晶体的连续生长来进行；由于散热方向垂直 于模壁,因此晶体沿着与散热方向相反的方向择优生长而形成柱状晶区；中心等轴晶区：当柱状晶区 长大到肯定程度,由于冷却速度进一步下降及结晶潜热的不断放出,使结晶前沿的温度梯度消逝,导致 柱 晶的长大停止；当心部液体全部冷却至实际结晶温度一下时,以杂志和被冲下的晶枝碎片为结晶核心均 匀长大,形成粗大的等轴晶区；第四章 4-1、为什么室温下金属的晶粒越细,强度、硬度越高,塑型、韧性也越好？由于金属的晶粒

18、越细,晶界 总面积越大,位错障碍越多,需要和谐的具有不同位向的晶粒越多,金属塑性变形的抗力越高；从而导 致金属强度和硬度越高；金属的晶粒越细,单位体积内晶粒数目越多,同时参加变形的晶粒数目也越 多,变形越匀称,推迟了裂纹的形成于扩展使得在断裂前发生了较大的塑性变形,在强度和塑型同时增 加的情形下,其塑型和韧性越好；4-2、黄铜铸件上的数码不慎搓掉如何识别数码？用加热使它再结晶的方法可以使原先的数码再出现；因 为打字时会使铸件打字处产生塑性变形,有预变形存在,通过加热再结晶可使晶粒复原到预变形之前的 状态,使之显现出数码；4-3、金属铸件的晶粒往往粗大,能否通过再结晶退火来细化其晶粒？为什么？不

19、能,由于铸件没有产生预变形,故不能采纳再结晶的方法；4-4、铜只是通过冷加工及随后加热来细化晶粒,而铁就不需要冷加工,只需加热到肯定温度便可使晶粒细化,为什么？由于铜不存在同素异构的现象,加热时晶体的结构 不发生变形,所以采纳冷加工破裂晶粒,产生预变形,从而来排除应力,而铁存在同素异构的现象,固态变相组织要比晶粒组织细,只需加热到肯定温度便能使晶粒细化；4-5、以下齿轮饼坯的加工方法中,哪种方法正确？为什么？（1）从热轧厚钢板上切下圆饼；（2）从热轧粗钢棒上切下圆饼；（3）由热轧钢棒镦成圆饼；挑选由热轧钢棒镦成圆饼,由于这样可以掌握铜的纤维素的走向与受力方向一样；4-6、用冷拉铜丝绳（承担才能

20、远超过工件质量）吊送刚出炉热处理工件去淬火,但在此工程中,铜丝发生断裂；为什么？缘由是：冷拉钢丝绳经冷塑加工强度提高,强度大于载荷,但吊运热工件时其温度升高,使原子扩散才能上升,从而使其产生回复再结晶,晶粒复原到以前的状态,强度降低,最终发生断裂；4-7、钨在 1100下的变形加工和锡在室温下的变形加工是冷加工仍是热加工？为什么？再结晶温度 =熔化温度0.4,钨的熔点为 3380,其再结晶温度为 3380+273 0.4273=1187,加工温度小于再结晶温度,所以属于冷加工；锡的熔点为 232,其再结晶温度为 232+237 0.4273=71,室温 25大于再结晶温度,所以属于热加工；4-

21、8、在冷拔钢丝经常进行中间退火,缘由？如何挑选中间退火的温度？冷拔过程中产生很大应力 ,在使用过程中要把这种应力排除 ,使用中间退火会细化晶粒 ,产生预变形 ,使强度和硬度提升 ,排除应力 ,选取的温度应当小于再结晶温度；4-9、用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧,最终要进行何热处理,缘由是？进行去应力退火 ,冷拔过程中产生很大应力 ,退火保证弹簧不会由于应力不确定而复原原形 ,同时对弹簧的定型处理可以保证弹簧的弹力；4-10、反复弯折退火钢丝时,会感到越弯越硬,最终断裂,为什么？反复弯折会使晶粒变细 ,因而硬度提高 ,同时产生应力 ,使塑性降低 ,从而会被折断第五章名师归纳总结 - - - - -

22、- -第 9 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5-3、判定以下说法正误,并说明缘由；1.马氏体是硬而脆的相；错,马氏体是硬的相,渗碳体才是脆的相； 2.过冷奥氏体的冷却速度大于Vk 时,就冷速越大 ,所得马氏体的硬度越高；错,马氏体硬度取决于含碳量 ,与冷却速度无关；3.钢中的合金元素含碳量越高 ,其淬火后的硬度也越高；错 ,合金元素对淬透性的影响大 ,但对硬度影响小；4.本质细晶粒钢的晶粒总是比本质粗晶粒钢的晶粒细；错 ,晶粒的大小与加热温度和保温时间有关 .本质细晶粒钢只是加热时长大的趋向比本质粗晶粒钢小 ,但不代表本身比本质粗晶粒钢的晶粒细； 5.同种钢

23、材在同样的加热条件下 ,总是水冷的比油冷的淬透性好 ,小件的比大件的淬透性好；错,钢的淬透性取决于其临界冷却速度,与工件尺寸和冷却介质无关；5-4、生产中常把加热到淬火温度的钳工扁铲的刃部蘸入水中急冷后 ,出水停留一会 ,再整体投入水中冷却 ,两次水冷的作用及水冷后的组织；刃部入水急冷淬火 ,得马氏体 ,出水停留一段时间为回火得回火马氏体 ,再整体入水 ,抑制连续回火 ,保留回火组织；5-5、用 20 钢进行表面淬火和用 45 钢进行渗碳处理是否合适？为什么？20 钢不适合表面淬火 ,含碳量低会降低硬度和耐磨性；45 钢不适合渗碳处理 ,碳含量足够 ,渗碳使低碳钢工件表面获得较高碳浓度；5-6

24、、钢经表面淬火或渗碳后 ,表层的残余应力是拉应力仍是压应力？缘由？压应力 ,因表面低温 ,收缩后心部的高温区产生塑性变形 ,冷却后内部部分弹性变形复原；5-7、一批 45 钢零件进行热处理时,不慎将淬火件和调质件弄混,如何区分开？为什么？用锯片试锯 ,淬火件比调质件难锯 ,由于淬火后工件硬度提高 ,二调质会降低硬度；5-8、将两个 T12 钢小试样分别加热到 780和 860,保温后以大于的速度冷却至室温 ,试回答疑题 ,并说明缘由； 1.哪个温度淬火后马氏体晶粒粗大？860,温度越高 ,奥氏体晶粒成长越快；2.哪个淬火后残余奥氏体量多？ 860,温度高,奥氏体含碳量高 ,转化充分 ,冷却时奥

25、氏体越多；3.哪个淬火后末溶碳化物量多？780,溶碳才能较小；4.哪个淬火适合？780,因淬火加热温度以得到匀称细小奥氏体为原就 ,以便淬火后获得细小马氏体组织 ,高温下奥氏体易长大形成粗大奥氏体组织 ,故 780 加热好；5-9、分别用 45 钢和 15 钢制造机床齿轮 ,要求齿表面具有高的硬度和耐磨性 ,心部具有良好的韧性 .支配工艺路线 ,热处理工序目的及使用状态下的组织； 45:下料 ,锻造 ,退火 调整硬度 ,机加工 ,调质 得到颗粒状渗碳体,精加工 ,表面淬火加低温回火 加强强度和韧性 ,精加工 ,表层回火马氏体 ,心部回火索氏体；15:下料 ,锻造 ,正火 调整硬度 ,机加工 ,渗碳 提高表面硬度耐磨性 ,淬火加回火 加强强度和韧性 ,磨削 ,表层回火马氏体碳化物 ,心部回火索氏体；5-10 硬度与含碳量关系如何？（1）两种,板条马氏体和片状马氏体；（2）奥氏体转变后,所产生的 M 的外形取决于奥氏体中的含