机械工程材料考试复习题.doc
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1、 一、名词解释题(每题3分,共30分)1、金属化合物;与组成元素晶体结构均不相同的固相2、固溶强化;随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。3、 铁素体;碳在a-Fe中的固溶体4、加工硬化;随冷塑性变形量增加,金属的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。6、金属键;金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。7、再结晶;冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.9、正火;是将工件加热至Ac3或Accm以上3050,保温一段时间后,从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。 10、固溶体。合金在固态时组元间会相互溶解,形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相,这种新相称为固
2、溶体。二、简答题(每题8分,共48分)1、金属结晶的基本规律是什么?晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响?P16 结晶的基本过程晶核形成与晶核长大。结晶时的冷却速度(即过冷度)随着过冷度的增大,晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增长比成长率的增长快,同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。4、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别?在结构上:固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同,而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元,它是以分子式来表示其组成。在性能上:形成固溶体和金属件化合物都能强化合金,但固溶体的强度,硬度比金属间化合物低,塑性,韧性比金属间化合物好,
3、也就是固溶体有更好的综合机械性能。5、实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响?如果金属中无晶体缺陷时,通过理论计算具有极高的强度,随着晶体中缺陷的增加,金属的强度迅速下降,当缺陷增加到一定值后,金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此,无论点缺陷,线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变,从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻,降低金属的抗腐蚀性能。三、综合分析题(共22分)2、(10分)说明45钢试样(10mm)经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织:700,760,840,1100。700:因为它没有达到相变温度,因此没有发生相变,组织为铁素体和珠光体。760
4、:它的加热温度在Ac1_Ac3之间,因此组织为铁素体,马氏体和少量残余奥氏体。840:它的加热温度在Ac3以上,加热时全部转变为奥氏体,冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。1100:因为它的加热温度过高,加热时奥氏体晶粒粗化,卒火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体2007年本科工程材料试题标准答案一、分析题 (分析下列材料强化方法的主要机理)(25分) 1、细晶强化: 金属组织中晶界大量增加 2、弥散强化: 金属组织中第二相细小均匀分布 3、固溶强化:固溶体的晶格畸变 4、二次硬化:包括二次淬火(过冷奥氏体转变成马氏体)和二次相析出(过冷奥氏体和马氏体中析出弥散碳化物)使得材料回火后硬度提高
5、。 5、加工硬化:位错数量急剧增加使得材料强度硬度提高 二、填空题(25分)1、 马氏体是碳在-Fe过饱和固溶体,其形态主要有板条状、针片状 。其中, 针片状马氏体硬度高、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 ,W的主要作用 提高红硬性 ,Cr的主要作用提高淬透性 ,V的主要作用提高硬度和韧性。3、材料选择的三个主要原则使用性原则, 工艺性原则,经济性原则。4、合金结构钢与碳素结构钢相比,其突出优点是淬透性好,强度高 。5. 在工程图学中,零件的力学性能通常用硬度表示。HBS测量范围是450HBS ,HBW测量范围是650HBW ,
6、HRC测量范围是 2067HRC 。 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 回火马氏体 ,回火托氏体 ,回火索氏体 。7. 钢在淬火时,钢的淬硬性取决于 碳的质量分数 ,转钢的淬透性取决于合金元素的含量 。8. 45钢正火后渗碳体呈片状,调质处理后渗碳体呈 粒状。三、简答题(10分) 由T12材料制成的丝锥,硬度要求为HRC6064。生产中混入了Q235钢料,如果按T12钢进行淬火低温回火处理,问其中Q235钢制成的丝锥的性能能否达到要求?为什么? 不能达到要求。 Q235属于普通碳素结构钢,碳的质量分数很低,一般在0、10、17C,按照T12淬火温度淬火(760
7、780),钢中只有少量珠光体转变成马氏体,大量铁素体未发生转变。因此淬火后的硬度很低,不能使用。四、下面材料所属类别,常用热处理工艺和应用实例(15分)材料排号 类别 典型热处理工艺 应用举例QT600 球墨铸铁 等温淬火 高温回火 曲轴 ,齿轮箱 1Cr18Ni9Ti 不锈钢 固溶处理 耐蚀罐体,炉条5CrMnMo 热作模具钢 淬火中温回火 热锻模 热挤压模 65Mn 碳素钢 淬火中温回火 弹簧 发条 GCr15 滚动轴承钢 淬火低温回火 滚珠 套圈 五、分析题(25分)车床主轴要求轴颈部位硬度为5458HRC,其余地方为2025HRC,其加工路线为: 下料 锻造 正火 机加工 调质 机加工
8、(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,去除应力,细化晶粒 3、调质目的和大致热处理工艺 获得回火索氏体,实现强度、硬度、塑性、韧性良好配合。 加热 820840,保温一段时间,淬入盐水中,随后加热到600回火11、5小时出炉空冷。 4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度,提高耐磨性。 5、低温回火目的及工艺 消除主轴高频淬火应力和脆性。 一般再回火炉中加热到150180,保温12小时出炉空冷。工程材料试题答案 一、 (15分)名词解释(每小题3分)1. 过冷度 2.正火 3.奥氏体 4.热加工 5.调质处理答案:1.过冷度 理论结晶温度与实际结晶温
9、度之差2. 正火 将钢件加热到Ac3或Accm以上30-50,保温适当时间后在静止的空气中冷却的热处理工艺,称为正火。3. 奥氏体 碳固溶于-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体,用或A表示。4. 热加工 高于再结晶温度的塑性变形。5. 调质处理 将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。对于上述名词解释,如学生用自己的语言回答,考虑其对概念或名词含义理解程度酌情给分。二、 利用铁碳相图回答下列问题(15分)(1) 写出Fe-Fe3C相图上-区的组织组成物,标明A,E,C,S,P,K各点的含碳量。区:_F+P_ 区:_P_区: P+Fe3C_区:P+ Fe3C+Ld 区:_ Ld_区:_Fe3C
10、+LdA点:_0_ E点:_2.14%_ C点:_4.3%_S点:_0.8%_ P点:_0.02%_ K点:_6.69%_ (2) 计算室温下含碳0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少?(3) 说明含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。答:(1) 空格中斜体部分为答案。(6分,每空格0.5分)(2)(5分)由杠杆定律得:室温下含碳0.6%的钢中珠光体为:(0.6-0.02)/(0.8-0.02)*100%=74.4室温下含碳0.6%的钢中铁素体为:100%-74.4%=25.6%(3)含碳量1.0%的钢中含有硬度高的渗碳体,而含碳量为0.5%的含有较硬度较低的铁素体,故含碳量1.0%
11、的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。(4分)三、简答(24分)(每小题4分)1.在铸造生产中,采用哪些措施获得细晶粒组织?2.说明实际金属晶体缺陷种类及特征。 3.石墨的形态对铸铁都有哪些影响?4.常见的热处理方法有哪些?5.什么是铝合金的固溶处理和时效处理。6.回火的目的是什么,常用的回火操作有哪几种? 答案:1.在铸造生产中,采用哪些措施获得细晶粒组织?答:(1) 增加过冷度(2)进行变质处理 (3) 附加振动2.说明实际金属晶体缺陷种类及特征。答:根据晶体缺陷的几何尺寸大小可分为三类:点缺陷,线缺陷,面缺陷。点缺陷的主要类型有空位和间隙原子。晶体中的线缺陷就是位错。面缺陷包括晶界、亚晶界
12、和孪晶界。2. 简述石墨形态对铸铁的影响?答:根据铸铁中石墨形态,铸铁可分为: (1)灰铸铁它是以片状石墨形式存在。(2)球墨铸铁它是铁液经过球化处理,使石墨呈球状的铸铁。(3)可锻铸铁它是白口铸铁通过可锻化退火,使石墨呈团絮状的铸铁灰铸铁的抗拉强度和塑性就越低。球墨铸铁中石墨呈球状使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度不仅高于其它铸铁,而且可以与相应组织的铸钢相比。可锻铸铁的石墨呈团絮状,因此它不但比普通灰铸铁具有较高强度,而且有较高的塑性和韧性。4.常见的热处理方法有哪些?答:退火、正火、淬火、回火、表面热处理、化学热处理。5.什么是铝合金的固溶处理和时效处理。答:当铝合金加热到相区,
13、保温后在水中快冷,其强度和硬度并没有明显升高,而塑性却得到改善,这种热处理称为固溶处理。固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象,称为时效处理。6.回火的目的是什么,常用的回火操作有哪几种?答:回火的目的:1 获得工件所需的组织。2 稳定尺寸。3消除淬火内应力。回火的种类:低温回火;中温回火;高温回火对于上述简答,如学生用自己的语言回答,考虑其对含义理解程度酌情给分。四、指出下列金属材料的类别(12分) (每空格0.5分)(1)H68黄铜(2)W18Cr4V 高速钢(3)Q235-A.F普通碳钢(4)1Cr18Ni9Ti不锈钢(5)GCr15滚动轴承钢(6)QT600-02球墨铸
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