贵州大学机械工程材料及其成型技术基础复习资料 .pdf

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1、贵州大学 2006-2007 学年第二学期考试试卷D 卷机械工程材料及成形技术基础班级班级:学号学号:姓名姓名:注意事项：1.请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。3.不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。4.满分 100 分，考试时间为 120 分钟。题号得分得分评分人一、一、填空题填空题（共 40 分,每空 1 分）一二三四五六总 分统分人1、间隙原子为()缺陷，目前生产中一般采用()位错密度的方法来提高强度。晶粒越细，晶界面积越()，强度越()。2、只有()应力才能使晶体发生滑移变形，滑移系数目越多，金属

2、的塑性越()。三种常见金属晶体结构的塑性由好到差为()()()。Ai的塑性比Fe 的塑性()。3、金属结晶必须()，冷却速度越快，则T()。F()，结晶的晶粒越()。4、生产中细化晶粒的方法有()，()，()。5、铸造工艺参数主要有()、()、拔模斜度、最小铸出孔和槽。6、金属的铸造性能（可锻性）常用金属的（）和（）来综合衡量。7、线型无定型高聚物在三种力学状态为（）态、（）态、（）态，塑料的使用状态为（）态，加工成形的工艺状态为（）。8、马氏体的显微组织形态主要有（）、（），其中（）的韧性较好，马氏体转变为（）扩散型转变。淬火方法有（）淬火，（）淬火，双介质淬火、分级淬火等。9、机械零件选材

3、的三项基本原则是（）、（）、（）。10、钢按用途分为（）钢、（）钢、（）钢三类。钢按含碳量分（）钢、（）钢和中碳钢。得分评分人1、40 钢的正火加热温度为AC1+3050AC3+3050ACCM+3050A3+30502、铁碳合金在发生 AF+Fe3C 共析转变时，其相组成是液相单一固相两相共存三相共存3、制造高速切削刀具的钢常选用T12A9SiCrW18Cr4VCrWMn4、两组元组成固溶体，则固溶体的结构与溶剂相同与溶质相同与两组元都不相同与两组元都相同5、钢的回火处理是在退火后进行正火后进行淬火后进行淬火前进行6、钢调质处理是在回火马氏体回火屈氏体回火索氏体贝氏体7、QT6003 中的石

4、墨形态为球状片状团絮状蠕虫状8、常用于制造内燃机活塞的铝硅合金是ZL102ZL201ZL301ZL4019、滑动轴承合金应选用HPb59-1QAl9-4ZChSnSb11-6H8010、判定下列哪种说法不正确：陶瓷材料的抗拉强度较低，而抗压强度较高；陶瓷材料可以制作刃具材料，也可以制作保温材料；陶瓷材料可以制作高温材料，也可以制作耐磨材料；陶瓷材料可以制作绝缘材料，但不能制作半导体材料；得分评分人二、单项选择题二、单项选择题（共 20 分，每小题 2 分）三、判断题三、判断题（共 10 分，每小题 1 分）1、一块纯铁在 912发生转变时，体积将膨胀。（）2、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶

5、过程。（）3、间隙固溶体不能形成无限固溶体。（）4、二元合金中，铸造性能最好的合金是共晶合金。（）5、钢的表面淬火可使表面的化学成分和组织发生变化。（）6、碳钢中常存杂质元素锰、硅、硫、磷都是有益元素。（）7、碳钢随含碳量的增加，铸造性能和焊接性能愈好。（）8、为改善金属的可锻性，对金属加热的温度越高越好。（）9、陶瓷材料的抗拉强度和抗压强度都较低。（）10、碳钢随含碳量增加而渗碳体量增加，硬度增加。（）得分四、填表分析钢号的意义四、填表分析钢号的意义（共 10 分，每空 0.5 分）评分人钢号平均含碳量(%)平均合金元素含量(%)按含碳量分类按用途分类40CrNi(钢)30CrMnSiT10

6、9SiCr5CrNiMo1Cr170.402中碳钢结构钢五、简答题五、简答题(共 10 分，每题 5 分)1、何谓钢的热处理？常用的热处理工艺有哪些？2、手工电弧焊电焊条的组成和作用。得分六、分析计算题(本题共 10 分)评分人1、在显微镜中观察到某碳钢平衡组织为 60%的珠光体，40%的铁素体，试问该钢的含碳量为多少？(3 分)2、试计算 45 钢的强度和硬度。(已知铁素体b=200MPa，HB=100，珠光体b=800MPa，HB=180)(7 分)工程材料试题工程材料试题一、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与组成元素晶体结构均不相同的固相2

7、、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。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；碳在碳在 a-Fea-Fe 中的固溶体中的固溶体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。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。5、球化退火；将工件加热到将工件加热到 Ac1Ac1以上以上30305050摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600600摄氏度后出炉空冷。摄氏度后出炉空冷。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。金属离子与自

8、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冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.8、枝晶偏析；在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。9、正火；是将工件加热至是将工件加热至 Ac3Ac3或或 AccmAccm 以上以上30503050,保温一段时间后保温一段时间后,从炉中取出在空气中冷却的金属热处理从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。工艺。10、固溶体。合金在固态时组元间会相互溶解，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，形成一种在某一组元晶格中包含有其他

9、组元的新相，这种新相称为固溶体这种新相称为固溶体二、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？P16l结晶的基本过程晶核形成与晶核长大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2、手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？手

10、锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。如手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。如 T9,T9A,T10,T10A,T11,T11AT9,T9A,T10,T10A,T11,T11A普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如 Q195,Q215,Q235Q195,Q215,Q235车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如3030，3535，4040，4545，50503、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生

11、什么变化？1 1晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等。晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等。2 2晶粒破碎，位错密晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降，度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降，3 3织构现象的织构现象的产生，即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发产生，即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的

12、晶格位向趋于大体一致，产生织构现象，生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象，4 4冷压力加工过程中由于材冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。4 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？、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

13、不同于组成它的任一组元，它在结构上：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。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，也就是固溶体有更好的综合机械性能。性比金属间化合物好，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

14、的强度迅速下降，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。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。6、比较退火的状态下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。三、综合分析题（共22分）1、（

15、12分）有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780和860并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于 VK 的冷却速度至室温。试问：（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？因为因为860860摄氏度加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒叫粗大摄氏度加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒叫粗大（2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？因为加热温度因为加热温度860860已经超过了已经超过了 AccmAccm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体向马氏而奥氏体向马氏体转

16、变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳量较多。体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳量较多。（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？因为加热温度因为加热温度860860已经超过了已经超过了 AccmAccm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的 MsMs和和 MfMf 点，卒火后残余奥氏体增多。点，卒火后残余奥氏体增多。（4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？因为加热温度因为加热温度860860已经超过了已经超过了 AccmAccm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，因为加热卒火后未溶碳化物较少，此时碳化物全部溶于

17、奥氏体中，因为加热卒火后未溶碳化物较少（5）你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？780780加热卒火后合适。因为含碳量为加热卒火后合适。因为含碳量为1.2%1.2%的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢卒火加热温度的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢卒火加热温度 Ac1Ac1+(30_50+(30_50摄氏度摄氏度)，而，而780780在这个温度范围内，这时卒火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余在这个温度范围内，这时卒火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度，硬度和耐磨性，而且也具有较高的韧性。奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度，硬度和耐磨性，而且

18、也具有较高的韧性。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。700700：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。：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。760760：它的加热温度在：它的加热温度在 Ac1_Ac3Ac1_Ac3之间，因此组织为铁素体，马氏体和少量残余奥氏体。之间，因此组织为铁素体，马氏体和少量残余奥氏体。840840：它的加热温度在：它的加热温度在 Ac3Ac3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。以上，加热时全部转变

19、为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。11001100：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：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齿轮：20CrMnTi 渗碳钢；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti1.5%；渗碳淬火低温回火；组织为回火马氏体。（3分）连杆：40Cr 调质钢；C%=0.4%,Cr1.5%；调质处理（淬火高温回火）；组织为回火索氏体。（2 分）弹簧：65Mn 弹簧钢；C%=0.65%,Mn1%,Cr=12%,Mo,V1.5%；淬火低温回火；组织为回火马氏体。（2 分）滚动轴承：GCr

20、15Mo 轴承钢；C%1%,Cr=1.5%,Mo1.5%；球化退火淬火低温回火；组织为回火马氏体。（2 分）车刀：W6Mo5Cr4V2 高速钢；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；淬火560三次回火；组织为回火马氏体碳化物。（3 分）锉刀：T10 碳素工具钢；C%1%；淬火低温回火；组织为回火马氏体碳化物。（2 分）热锻模具：5CrMnMo 热变形模具钢；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo1.5%；淬火高温回火；组织为回火索氏体。（2 分）机床床身：HT300 灰口铁；无需热处理。（2 分）20XX20XX 年本科工程材料试题标准答案年本科工程材料试题标准答案一、分析题（分析下列

21、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、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

22、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，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

23、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（760780），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

24、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（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

25、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

26、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+LdA 点：_0_ E 点：_2.14%_ C 点：_4.3%_S 点：_0.8%_ P 点：_0.02%_ K 点：_6.69%_（2）（3）计算室温下含碳 0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少？说明含碳量 1.0%的钢比含碳量为 0.5%的钢的硬度高。（2）（5 分）由杠杆定律得：答：(1)空格中斜体部分为答案。（6 分，每空格 0.5 分）室温下含碳 0.6%的钢中珠光体为

27、：（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%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

28、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

29、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,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

30、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黄铜不锈钢优质碳素结构钢可锻铸铁优质碳素结构钢锡青铜碳素工具钢优质碳素结构钢(2)W18Cr4V高速钢滚动轴承钢灰口铸铁优质碳素工具钢轴承合金铝青铜易切削钢低合金结构钢(3)Q235-A.F普通碳钢球墨铸铁合金弹簧钢合金调质钢普通碳钢优质碳素结构钢灰口铸铁合金渗碳钢(4)1Cr18Ni9Ti(5)GCr15(6)QT600-02(7)45(8)HT200(9)55Si2Mn(10)KTH350-06(11)T10A(12)40Cr(13)20(14)ChSnSb11-6(15)Q235C(16)Q

31、Sn4-3(17)QAl7(17)08(19)T12(20)Y30(21)HT150(22)35(23)16Mn(24)20Cr答案：表格中斜体部分为答案,上述填空如果按大类回答酌情给分。五、综合应用题（14 分）（每小题 7 分）(1)某机床主轴选用 45 钢锻造毛坯,要求有良好的综合机械性能且轴径部分要耐磨(HRC 50-55),试为其编写简明的工艺路线，并说明各热处理工序的作用。(2)一批 45 钢小轴因组织不均匀，需采用退火处理。拟采用以下几种退火工艺：缓慢加热至 700，经长时间保温后随炉冷至室温；缓慢加热至 840，经长时间保温后随炉冷至室温；缓慢加热至 1100，经长时间保温后随

32、炉冷至室温；试说明上述三种工艺会导致小轴组织发生何变化？若要得到大小均匀的细小晶粒，选何种工艺最合适？答案：(1)主轴的工艺路线：下料锻造正火粗加工调质半精、精加工表面淬火、低温回火精加工。正火处理是为了得到合适的硬度，以便机械加工，同时为调质处理做好组织准备。调质处理是为了使主轴得到高的综合机械性能和疲劳强度，为了更好地发挥调质效果，将它安排在粗加工后进行。表面淬火是为了使轴径部分得到所需硬度，以保证装配精度和不易磨损。(2)缓慢加热至 700，经长时间保温后随炉冷至室温，小轴的组织无变化。缓慢加热至 840，经长时间保温后随炉冷至室温，小轴的晶粒得到细化且比较均匀。缓慢加热至 1100，经

33、长时间保温后随炉冷至室温，由于加热温度高、加热时间长，会使奥氏体晶粒粗化。所以，为了要得到大小均匀的细小晶粒，选用第二种方法，即缓慢加热至840，经长时间保温后随炉冷至室温。2007 2008 学年第 2 学期工程材料课程期末考试试卷（A 卷）答案本试卷共本试卷共 六六 道大题，满分道大题，满分 100100 分。分。一、一、填空题（本大题填空题（本大题 2020 分，每空分，每空 1 1 分）分）1、共晶转变和共析转变的产物都属于两相混合物。2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、再结晶、晶粒长大的变化。3、共析钢的含碳量为0.77。4、Q235 钢的含义是为屈服点数值（屈服强度）为 235M

34、Pa 的碳素结构钢。5、单晶体塑性变形中滑移的实质是 在切应力作用下，位错沿滑移面的运动。6、体心立方晶格的致密度为 68。7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，退火常分为完全退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去应力退火等几种。8、钢在奥氏体化后，冷却的方式通常有等温冷却和连续冷却两种。9、在铁碳合金的室温平衡组织中，强度最高的合金含碳量约为0.9%。10、工具钢按用途可分为刃具钢钢、模具钢钢、量具钢钢。11、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。二、判断题（本大题二、判断题（本大题 1010 分，每小题分，每小题 1 1 分）分）（在括号里正确的划（在括号里正确的划“

35、”“”，错误的划，错误的划“”“”）1、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。（）2、物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。（）3、共晶转变是在恒温下进行的。（）4、铁素体是碳溶解在 -Fe 中所形成的间隙固溶体。（）5、热处理选用的钢一般为本质细晶粒钢。（）7、弹簧在热处理后再进行喷丸处理，目的是在表面形成残余压应力。（）8、熔点为 232的锡在室温下的塑性变形是冷加工。（）得分：得分：6、热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。（）9、金属结晶时，冷却速度愈大，则结晶后金属的晶粒愈粗大。（）10、铸铁经过热处理，改变了基体和石墨形态，从而提高了性能。（）三、单选题（

36、本大题三、单选题（本大题 2020 分，每小题分，每小题 1 1 分）分）（不选、错选或多选答案者，该小题不得分（不选、错选或多选答案者，该小题不得分)1、在晶体缺陷中，属于面缺陷的有。（）间隙原子 位错 晶界2、建立相图时采用的冷却速度应为。（）快速中速极缓慢3、在发生共晶转变 L+时，L、三相的成分为。（）相同 确定不变 不断变化4、对板料进行多次拉伸时，为了消除形变强化，中途应进行。（）完全退火再结晶退火正火5、正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是。（）随炉冷却 在油中冷却在空气中冷却6、合金固溶强化的基本原因是。（）晶粒变细晶格发生畸变晶格类型发生了改变7、大

37、多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有。（）Mn,PMn,TiTi,V8、分级淬火的目的是。（）使工件在介质停留期间完成组织转变使工件内外温差较为均匀并减小工件与介质间的温差使奥氏体成分趋于均匀9、一个合金的室温组织为+二次+(+)，它由 组成。（)二相三相四相10、制造普通螺母的钢应选用。（）Q23565MnT1211、渗碳体的性能特点是。（）强度和硬度不高，塑性良好硬度高，极脆，塑性几乎等于零强度较高，硬度适中，有一定的塑性12、一个理想的淬火冷却介质应具有的冷却特性是。（）在约 550以上高温区冷速应尽可能缓慢，在低于约 250的低温区应具有足够快的冷速

38、在约 550以上高温区冷速应具有足够快的冷速，在低于约 250的低温区应尽可能缓慢从高温至低温一直保持足够快的冷却速度13、将变形金属加热发生再结晶转变时。（）只有晶格类型发生变化只有晶粒大小、形状发生变化晶格类型、晶粒大小、形状都发生变化14、挖掘机铲齿、坦克和拖拉机履带宜采用。（）可锻铸铁球墨铸铁高锰钢 ZGMn1315、除元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。（）Co Cr Mn16、属于体心立方晶格的金属有（）-Fe、铝-Fe、铬-Fe、铝17、每个体心立方晶胞中包含有个原子（）12318、在 以 下 晶 体 中，滑 移 系 数 目 最 多 的 晶 格 类 型

39、是()密排六方体心立方简单立方19、欲 要 提 高18 8型 铬 镍 不 锈 钢 的 强 度，主 要 是 通 过（）时效强化方法固溶强化方法冷加工硬化方法20、在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（）A1线 ECF 线 Acm 线四、简答题（共四、简答题（共 2525 分）分）1、奥氏体形成的四个步骤是什么？（4 分）。答：（1）奥氏体晶核的形成；（1 分）（2）奥氏体晶核的长大；（1 分）（3）残余渗碳体的溶解；（1 分）（4）奥氏体成分的均匀化。（1 分）2、按回火温度高低，回火可分为哪几类？主要的温度区间、回火后的得到的组织、性能和用途是什么？答：、低温回火(150250)回火后的组织为

40、回火马氏体。这种回火主要保持钢在淬后所得到的高强度、硬度和耐磨性（1 分）。在生产中低温回火被广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件以及表面淬火工件等。（1 分）、中温回火(350500)回火后的组织为回火屈氏体。经中温回火后，工件的内应力基本消除，其力学性能特点是具有极高的弹性极限和良好的韧性（1 分）。中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具的处理。、高温回火(500650)高温回火后的组织是回火索氏体。钢的强度、塑性和韧性具有良好的配合，即具有较高的综合机械性能（1 分）。因而，调质处理被广泛应用于中碳结构钢和低合金经构钢制造的各种重要的结构零件，特别是在交变载荷下工作的连杆、螺栓以及轴

41、类等。（1 分）3、高分子材料的主要性能特点是什么？（6 分）答：高分子材料性能特点：具有高弹性和粘弹性；（1 分）强度低，比强度高；（1 分）耐磨、减磨性能好；（1 分）绝缘、绝热、绝声；（1 分）耐热性不高，耐蚀性能好；（1 分）存在老化问题。（1 分）4、提高金属耐蚀性的途径是什么？不锈钢中最主要的合金元素是哪一个元素？（4 分）答：（1）提高金属的电极电位；（1 分）（2）使金属易于钝化，形成致密、完整、稳定的与钢基体结合牢5、说明下列符号各是什么指标？各代表什么意思？（5 分）(1)E（2）s（3）（4）k(5)HRC答：（1）E：弹性模量；刚度指标（1 分）（2）s：屈服点（强度）

42、；强度指标（1 分）（3）：断面收缩率；塑性指标（1 分）（4）k：冲击韧度；韧性指标（1 分）（5）HRC：洛氏硬度；硬度指标（1 分）五、选材题（本大题五、选材题（本大题 1010 分，每空分，每空 1 1 分）分）从下列钢号中选取合适的钢号填入表中，并说明其热处理工艺。65Mn、20CrMnTi、GCr9、45、Q345零件名称钢号热处理固的钝化膜；（1 分）（3）形成单相组织。（1 分）不锈钢中最主要的合金元素是 Cr。汽车变速齿轮弹簧滚动轴承压力容器机床主轴六、作图题六、作图题(本大题共本大题共 1515 分分)20CrMnTi65MnGCr9Q34545渗碳+淬火+低温回火淬火+中

43、温回火球化退火+淬火+低温回火热轧状态或正火状态淬火+高温回火试画出 Fe-Fe3C 相图中钢的部分(包晶部分可省略)(4 分)，并完成下列各题：1、标明各特征点的成分、温度，按相组成填充各相区；(4 分)2、写出共析反应式，分析含碳量为 0.4%的钢的平衡结晶过程；(4 分)3、一种合金的显微组织为珠光体占 94%，二次渗碳体占 6%，这种合金属于那一类合金?其含碳量为多少?(3 分)答：1、如下图（8 分）2、A0.77F0.02Fe3C（2 分）LL L AL AAA FAPF P(2分)3、过 共 析 钢（1 分）w（C）=6（6.690.77）0.771.125(2 分)机械工程材料

44、试题姓名：成绩:一、名词解释：35分调质:对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。碳素钢:含碳量2.11%的铁碳合金。SPCD:表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国 08Al（13237）优质碳素结构钢。二、填空题：120 分按腐蚀过程特点，金属腐蚀可分为 化学腐蚀_和电化学腐蚀_。2常用力学性能判据有_强度_、_韧性_、_延展性_和_弹性模量_。3.钢中的硫元素引起热脆，磷元素引起冷脆，氢元素引起白点，氮元素引起兰脆。4.铝合金的强化除了热处理强化外，还可以进行固溶时效强化。5.钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过回火热处理来消除。6常用的高分子材料有_塑料_、_橡胶_和_合成纤维_

45、。7铸造铝合金分为_铝铜合金_、_铝镁合金_、_铝硅合金_和_铝锌合金。8合金工具钢是指用于制造各种_刃具_、_模具_和_量具_用钢的总合。9材料渗碳的目的是为了得到_较高的零件表层硬度与耐磨性_。1045 钢按用途分类属于_碳素结构钢_。三、判断题：120 分1.()钢的淬透性主要取决于冷却速度。2.()实际的金属晶体都呈各向异性。3.()加工硬化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高，塑性、韧性明显降低，故可认为它们有相同的强化机理。4.()金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的化学键不同。5.()材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。6.()调质和正火两种热处理工艺所获得的组

46、织分别为回火索氏体和索氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。7.()铝合金人工时效比自然时效所获得的硬度高，且效率也高，因此多数情况下采用人工时效。8()硬质合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。9()在热处理中变形和开裂都是不可避免的。10()球墨铸铁是铸铁中力学性能最好的。四、问答题5945 分1、什么是金属的力学性能？金属的力学性能主要包括哪些方面？材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和韧性等。2、什么是钢的热处理？常用热处理方法有哪几种？通过对钢件作一定条件的加热、保温和冷却，从而改变整体或表层的组织，

47、获得所需的性能。常用热处理方法有：退火、正火、淬火和回火。3、钢按化学成分可分为哪几类？钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。其中，碳素钢按含碳量的多少分低碳钢、中碳钢、高碳钢；合金钢按合金元素种类分锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢，按合金元素含量的多少分低合金钢、中合金钢、高合金钢。4、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁在组织上的根本区别是什么？四种材料的在组织上的根本区别是铸铁中的石墨的形态不同（形状、大小、数量、分布等），灰铸铁的石墨是片状，球墨铸铁的石墨是球状，可锻铸铁的石墨是团状，蠕墨铸铁的石墨是虫状。5、硬质合金的主要组成是什么？常用硬质合金分哪几类？各有何主要应用？硬质合金的

48、主要组成是难熔金属碳化物和粘结金属。常用硬质合金分为钨钴类硬质合金(代号 YG)和钨钴钛类硬质合金(代号 YT)两种。YG 合金多用于加工产生断续切屑的的脆性材料(如铸铁)，YT 合金多用于加工产生连续切屑的韧性材料，特别是高速切削钢件。二、填空题（共二、填空题（共 2020 分，每空分，每空 1 1 分）分）1 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。2.2.陶瓷材料中的气相是指，在程中形成的，它了陶瓷的强度。3 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为_、_和_三种。4 4.工程中常用的特殊性能钢有_

49、、_、_等。5 5.金属的断裂形式有_和_两种。6 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_、_两类。7 7.常见的金属晶体结构有_、_和_三种。三、选择题（共三、选择题（共 2525 分，每小题分，每小题1 1 分）分）1 1.40 钢钢锭在 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 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 3.Ni 在 1Cr18Ni9Ti 钢中的主要作用是()A.提高淬透性；B.固溶强化；C.扩大 Fe-Fe3C 相图中的 相区；D.细化晶粒

50、；4.4.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 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 6.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 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 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