南華大學(xué)機(jī)械工程材料考試真題習(xí)題集答案

1、機(jī)械工程材料試題姓名：                                                 成績:一、名詞解釋： 3×5分調(diào)質(zhì) :對鋼材作淬火+高溫回火處理，稱為調(diào)質(zhì)處理。 碳素鋼:含碳量2.11%的鐵碳合金。SPCD: 表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相?dāng)于中國08Al（13237）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。二、填空題：1

2、15;20分按腐蝕過程特點(diǎn)，金屬腐蝕可分為 化學(xué)腐蝕 _和電化學(xué)腐蝕_。2常用力學(xué)性能判據(jù)有_強(qiáng)度_、_韌性_、_延展性_和_彈性模量_。3.鋼中的硫元素引起熱脆，磷元素引起冷脆，氫元素引起白點(diǎn)，氮元素引起蘭脆。4.鋁合金的強(qiáng)化除了熱處理強(qiáng)化外，還可以進(jìn)行固溶時(shí)效強(qiáng)化。5.鋼在加熱過程中產(chǎn)生的過熱缺陷可以通過回火熱處理來消除。6常用的高分子材料有_塑料_、_橡膠_和_合成纖維_。7鑄造鋁合金分為_鋁銅合金_、_鋁鎂合金_、_鋁硅合金_和_鋁鋅合金。8合金工具鋼是指用于制造各種_刃具_(dá)、_模具_(dá)和_量具_(dá)用鋼的總合。9材料滲碳的目的是為了得到_較高的零件表層硬度與耐磨性_。1045鋼按用途分類屬

3、于_碳素結(jié)構(gòu)鋼_。三、判斷題： 1×20分1.( × )鋼的淬透性主要取決于冷卻速度。2. ( )實(shí)際的金屬晶體都呈各向異性。3. ( × )加工硬化、固溶強(qiáng)化均使材料強(qiáng)度、硬度顯著提高，塑性、韌性明顯降低，故可認(rèn)為它們有相同的強(qiáng)化機(jī)理。4. ( )金屬材料、陶瓷材料和高分子材料的本質(zhì)區(qū)別在于它們的化學(xué)鍵不同。5. ( )材料的強(qiáng)度、硬度越高，其塑性、韌性越差。6. ( )調(diào)質(zhì)和正火兩種熱處理工藝所獲得的組織分別為回火索氏體和索氏體，它們的區(qū)別在于碳化物的形態(tài)差異。7. (×)鋁合金人工時(shí)效比自然時(shí)效所獲得的硬度高，且效率也高，因此多數(shù)情況下采用人工時(shí)效

4、。8( × )硬質(zhì)合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。9( × )在熱處理中變形和開裂都是不可避免的。10( )球墨鑄鐵是鑄鐵中力學(xué)性能最好的。四、問答題 5×945分1、什么是金屬的力學(xué)性能？金屬的力學(xué)性能主要包括哪些方面？ 材料在一定溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力稱為材料的力學(xué)性能。材料的常規(guī)力學(xué)性能指標(biāo)主要包括強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等。2、什么是鋼的熱處理？常用熱處理方法有哪幾種？ 通過對鋼件作一定條件的加熱、保溫和冷卻，從而改變整體或表層的組織，獲得所需的性能。常用熱處理方法有：退火、正火、淬火和回火。3、鋼按化學(xué)成分可分為哪幾類？ 鋼按化

5、學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。其中，碳素鋼按含碳量的多少分低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼；合金鋼按合金元素種類分錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、硅錳鋼，按合金元素含量的多少分低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼。4、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵在組織上的根本區(qū)別是什么？ 四種材料的在組織上的根本區(qū)別是鑄鐵中的石墨的形態(tài)不同（形狀、大小、數(shù)量、分布等），灰鑄鐵的石墨是片狀，球墨鑄鐵的石墨是球狀，可鍛鑄鐵的石墨是團(tuán)狀，蠕墨鑄鐵的石墨是蟲狀。5、硬質(zhì)合金的主要組成是什么？常用硬質(zhì)合金分哪幾類？各有何主要應(yīng)用？ 硬質(zhì)合金的主要組成是難熔金屬碳化物和粘結(jié)金屬。常用硬質(zhì)合金分為鎢鈷類硬質(zhì)合金(代號YG)和鎢鈷鈦類硬

6、質(zhì)合金(代號YT) 兩種。YG合金多用于加工產(chǎn)生斷續(xù)切屑的的脆性材料(如鑄鐵)，YT合金多用于加工產(chǎn)生連續(xù)切屑的韌性材料，特別是高速切削鋼件。 工程材料試題一、名詞解釋題（每題3分，共30分）1、金屬化合物；與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相2、固溶強(qiáng)化；隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。3、 鐵素體；碳在a-Fe中的固溶體4、加工硬化；隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。5、球化退火；將工件加熱到Ac1以上3050攝氏度保溫一定時(shí)間后隨爐緩慢冷卻至600攝氏度后出爐空冷。6、金屬鍵；金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用就叫做金屬鍵。7、再結(jié)晶

7、；冷變形組織在加熱時(shí)重新徹底改組的過程.8、枝晶偏析；在一個(gè)枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。 9、正火；是將工件加熱至Ac3或Accm以上3050,保溫一段時(shí)間后,從爐中取出在空氣中冷卻的金屬熱處理工藝。 10、固溶體。合金在固態(tài)時(shí)組元間會相互溶解，形成一種在某一組元晶格中包含有其他組元的新相，這種新相稱為固溶體二、簡答題（每題8分，共48分）1、金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？P16l 結(jié)晶的基本過程晶核形成與晶核長大結(jié)晶時(shí)的冷卻速度（即過冷度）隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快，同時(shí)液體金屬中難熔雜質(zhì)以

8、及振動和攪拌的方法也會增大形核率2、手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸分別用何種碳鋼制造？手鋸鋸條：它要求有較高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A普通螺釘：它要保證有一定的機(jī)械性能，用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，如Q195,Q215,Q235車床主軸：它要求有較高的綜合機(jī)械性能，用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如30，35，40，45，503、金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？1晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等。2晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，3織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)

9、生，即隨著變形的發(fā)生不僅金屬中晶粒會被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動結(jié)果金屬中每個(gè)晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象，4冷壓力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會引起零件尺寸不穩(wěn)定。4、固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別？在結(jié)構(gòu)上：固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元，它是以分子式來表示其組成。在性能上：形成固溶體和金屬件化合物都能強(qiáng)化合金，但固溶體的強(qiáng)度，硬度比金屬間化合物低，塑性，韌性比金屬間化合物

10、好，也就是固溶體有更好的綜合機(jī)械性能。5、實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？如果金屬中無晶體缺陷時(shí)，通過理論計(jì)算具有極高的強(qiáng)度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強(qiáng)度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，金屬的強(qiáng)度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格畸變，從而使晶體強(qiáng)度增加。同時(shí)晶體缺陷的存在還會增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。6、比較退火的狀態(tài)下的45鋼、T8鋼、T12鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性的高低，簡述原因。三、綜合分析題（共22分）1、（12分）有兩個(gè)含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780和860并保溫相同時(shí)間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)，然后以

11、大于VK的冷卻速度至室溫。試問：（1）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？因?yàn)?60攝氏度加熱溫度高，加熱時(shí)形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒叫粗大（2）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，而奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多。（3）哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的Ms和Mf點(diǎn)，卒火后殘余奧氏體增多。（4）哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了Accm，

12、此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，因?yàn)榧訜嶙浠鸷笪慈芴蓟镙^少（5）你認(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火后合適？為什么？780加熱卒火后合適。因?yàn)楹剂繛?.2%的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳鋼卒火加熱溫度Ac1+(30_50攝氏度)，而780在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，這時(shí)卒火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織，使鋼具有高的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，而且也具有較高的韌性。2、（10分）說明45鋼試樣（10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織：700，760，840，1100。700：因?yàn)樗鼪]有達(dá)到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。760：它的加熱溫度在Ac1_Ac3之

13、間，因此組織為鐵素體，馬氏體和少量殘余奧氏體。840：它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。1100：因?yàn)樗募訜釡囟冗^高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗化，卒火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體齒輪：20CrMnTi滲碳鋼；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti<1.5%；滲碳淬火低溫回火；組織為回火馬氏體。（3分） 連桿：40Cr調(diào)質(zhì)鋼；C%=0.4%,Cr<1.5%；調(diào)質(zhì)處理（淬火高溫回火）；組織為回火索氏體。（2分） 彈簧：65Mn彈簧鋼；C%=0.65%,Mn<1.5%；淬火中溫回火；組織為回火托氏體。（2分） 冷沖壓模具：Cr12M

14、oV冷變形模具鋼；C%>1%,Cr=12%,Mo,V<1.5%；淬火低溫回火；組織為回火馬氏體。（2分） 滾動軸承：GCr15Mo軸承鋼；C%1%,Cr=1.5%,Mo<1.5%；球化退火淬火低溫回火；組織為回火馬氏體。（2分） 車刀：W6Mo5Cr4V2高速鋼；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；淬火560三次回火；組織為回火馬氏體碳化物。（3分） 銼刀：T10碳素工具鋼；C%1%；淬火低溫回火；組織為回火馬氏體碳化物。（2分） 熱鍛模具：5CrMnMo熱變形模具鋼；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo<1.5%；淬火高溫回火；組織為回火索氏體。（2分）

15、機(jī)床床身：HT300灰口鐵；無需熱處理。（2分）2007年本科工程材料試題標(biāo)準(zhǔn)答案一、分析題 （分析下列材料強(qiáng)化方法的主要機(jī)理）（25分） 1、細(xì)晶強(qiáng)化： 金屬組織中晶界大量增加 2、彌散強(qiáng)化： 金屬組織中第二相細(xì)小均勻分布 3、固溶強(qiáng)化：固溶體的晶格畸變 4、二次硬化：包括二次淬火（過冷奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體）和二次相析出（過冷奧氏體和馬氏體中析出彌散碳化物）使得材料回火后硬度提高。 5、加工硬化：位錯(cuò)數(shù)量急劇增加使得材料強(qiáng)度硬度提高 二、填空題(25分)1、 馬氏體是碳在-Fe過飽和固溶體，其形態(tài)主要有板條狀、針片狀 。其中， 針片狀馬氏體硬度高、塑性差。2、W18Cr4V鋼的淬火加熱溫度為1

16、2701280 ，回火加熱溫度為560 ，回火次數(shù)3 ，W的主要作用 提高紅硬性 ，Cr的主要作用提高淬透性 ，V的主要作用提高硬度和韌性。3、材料選擇的三個(gè)主要原則使用性原則， 工藝性原則，經(jīng)濟(jì)性原則。4、合金結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，其突出優(yōu)點(diǎn)是淬透性好，強(qiáng)度高 。5. 在工程圖學(xué)中,零件的力學(xué)性能通常用硬度表示。HBS測量范圍是450HBS ，HBW測量范圍是650HBW ，HRC測量范圍是 2067HRC 。 6. 共析鋼淬火形成M+A'后，在低溫、中溫、高溫回火后的產(chǎn)物分別為 回火馬氏體 ，回火托氏體 ，回火索氏體 。7. 鋼在淬火時(shí)，鋼的淬硬性取決于 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，轉(zhuǎn)鋼的淬

17、透性取決于合金元素的含量 。8. 45鋼正火后滲碳體呈片狀，調(diào)質(zhì)處理后滲碳體呈 粒狀。三、簡答題（10分） 由T12材料制成的絲錐，硬度要求為HRC6064。生產(chǎn)中混入了Q235鋼料，如果按T12鋼進(jìn)行淬火低溫回火處理，問其中Q235鋼制成的絲錐的性能能否達(dá)到要求？為什么？ 不能達(dá)到要求。 Q235屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，一般在0、10、17C，按照T12淬火溫度淬火（760780），鋼中只有少量珠光體轉(zhuǎn)變成馬氏體，大量鐵素體未發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此淬火后的硬度很低，不能使用。四、下面材料所屬類別，常用熱處理工藝和應(yīng)用實(shí)例(15分)材料排號 類別 典型熱處理工藝 應(yīng)用舉例QT600 球墨

18、鑄鐵 等溫淬火 高溫回火 曲軸 ，齒輪箱 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼 固溶處理 耐蝕罐體，爐條5CrMnMo 熱作模具鋼 淬火中溫回火 熱鍛模 熱擠壓模 65Mn 碳素鋼 淬火中溫回火 彈簧 發(fā)條 GCr15 滾動軸承鋼 淬火低溫回火 滾珠 套圈 五、分析題（25分）車床主軸要求軸頸部位硬度為5458HRC，其余地方為2025HRC，其加工路線為： 下料 鍛造 正火 機(jī)加工 調(diào)質(zhì) 機(jī)加工（精） 軸頸表面淬火 低溫回火 磨加工指出：1、主軸應(yīng)用的材料：45鋼 2、正火的目的，去除應(yīng)力，細(xì)化晶粒 3、調(diào)質(zhì)目的和大致熱處理工藝 獲得回火索氏體，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性良好配合。 加熱 82084

19、0，保溫一段時(shí)間，淬入鹽水中，隨后加熱到600回火11、5小 時(shí)出爐空冷。 4、表面淬火目的 提高軸頸表面硬度，提高耐磨性。 5、低溫回火目的及工藝 消除主軸高頻淬火應(yīng)力和脆性。 一般再回火爐中加熱到150180，保溫12小時(shí)出爐空冷。工程材料試題答案 一、 （15分）名詞解釋（每小題3分）1. 過冷度 2.正火 3.奧氏體 4.熱加工 5.調(diào)質(zhì)處理答案：1.過冷度 理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差2. 正火 將鋼件加熱到Ac3或Accm以上30-50，保溫適當(dāng)時(shí)間后在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝，稱為正火。3. 奧氏體 碳固溶于-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用或A表示。4. 熱加工 高于

20、再結(jié)晶溫度的塑性變形。5. 調(diào)質(zhì)處理 將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。對于上述名詞解釋,如學(xué)生用自己的語言回答,考慮其對概念或名詞含義理解程度酌情給分。二、 利用鐵碳相圖回答下列問題（15分）（1） 寫出Fe-Fe3C相圖上-區(qū)的組織組成物，標(biāo)明A，E，C，S，P，K各點(diǎn)的含碳量。區(qū)：_F+P_ 區(qū)：_P_區(qū)： P+Fe3C_區(qū)：P+ Fe3C+Ld 區(qū)：_ Ld_區(qū)：_Fe3C+LdA點(diǎn)：_0_ E點(diǎn)：_2.14%_ C點(diǎn)：_4.3%_S點(diǎn)：_0.8%_ P點(diǎn)：_0.02%_ K點(diǎn)：_6.69%_ （2） 計(jì)算室溫下含碳0.6%的鋼中珠光體和鐵素體各占多少？（3） 說明含碳量1.

21、0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼的硬度高。答：(1) 空格中斜體部分為答案。（6分，每空格0.5分）（2）（5分）由杠桿定律得：室溫下含碳0.6%的鋼中珠光體為：（0.6-0.02）/（0.8-0.02）*100%=74.4室溫下含碳0.6%的鋼中鐵素體為：100%-74.4%=25.6%（3）含碳量1.0%的鋼中含有硬度高的滲碳體，而含碳量為0.5%的含有較硬度較低的鐵素體，故含碳量1.0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼的硬度高。（4分）三、簡答（24分）（每小題4分）1.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施獲得細(xì)晶粒組織？2.說明實(shí)際金屬晶體缺陷種類及特征。 3.石墨的形態(tài)對鑄鐵都有哪些影響？4.常見的熱

22、處理方法有哪些？5.什么是鋁合金的固溶處理和時(shí)效處理。6.回火的目的是什么，常用的回火操作有哪幾種？ 答案：1.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施獲得細(xì)晶粒組織？答：(1) 增加過冷度（2）進(jìn)行變質(zhì)處理 (3) 附加振動2.說明實(shí)際金屬晶體缺陷種類及特征。答：根據(jù)晶體缺陷的幾何尺寸大小可分為三類：點(diǎn)缺陷，線缺陷，面缺陷。點(diǎn)缺陷的主要類型有空位和間隙原子。晶體中的線缺陷就是位錯(cuò)。面缺陷包括晶界、亞晶界和孿晶界。2. 簡述石墨形態(tài)對鑄鐵的影響？答：根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài),鑄鐵可分為: (1)灰鑄鐵它是以片狀石墨形式存在。(2)球墨鑄鐵它是鐵液經(jīng)過球化處理,使石墨呈球狀的鑄鐵。(3)可鍛鑄鐵它是白口鑄鐵通過可鍛

23、化退火,使石墨呈團(tuán)絮狀的鑄鐵灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和塑性就越低。球墨鑄鐵中石墨呈球狀使球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性、疲勞強(qiáng)度不僅高于其它鑄鐵,而且可以與相應(yīng)組織的鑄鋼相比?？慑戣T鐵的石墨呈團(tuán)絮狀，因此它不但比普通灰鑄鐵具有較高強(qiáng)度，而且有較高的塑性和韌性。4.常見的熱處理方法有哪些？答：退火、正火、淬火、回火、表面熱處理、化學(xué)熱處理。5.什么是鋁合金的固溶處理和時(shí)效處理。答：當(dāng)鋁合金加熱到相區(qū),保溫后在水中快冷,其強(qiáng)度和硬度并沒有明顯升高,而塑性卻得到改善,這種熱處理稱為固溶處理。固溶處理后鋁合金的強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間而發(fā)生顯著提高的現(xiàn)象,稱為時(shí)效處理。6.回火的目的是什么，常用的回火操作有哪幾種？答

24、：回火的目的：1 獲得工件所需的組織。2 穩(wěn)定尺寸。3消除淬火內(nèi)應(yīng)力?；鼗鸬姆N類：低溫回火；中溫回火；高溫回火對于上述簡答,如學(xué)生用自己的語言回答,考慮其對含義理解程度酌情給分。四、指出下列金屬材料的類別（12分） （每空格0.5分）(1)H68黃銅(2)W18Cr4V 高速鋼(3)Q235-A.F普通碳鋼(4)1Cr18Ni9Ti不銹鋼(5)GCr15滾動軸承鋼(6)QT600-02球墨鑄鐵(7)45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(8)HT200灰口鑄鐵(9)55Si2Mn合金彈簧鋼(10)KTH350-06可鍛鑄鐵(11)T10A優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼(12)40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼(13)20優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(14)C

25、hSnSb11-6軸承合金(15)Q235C普通碳鋼(16)QSn4-3錫青銅(17)QAl7鋁青銅(17)08優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(19)T12碳素工具鋼(20)Y30易切削鋼(21)HT150灰口鑄鐵(22)35優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(23)16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼(24)20Cr合金滲碳鋼答案：表格中斜體部分為答案, 上述填空如果按大類回答酌情給分。五、綜合應(yīng)用題（14分）（每小題7分）(1) 某機(jī)床主軸選用45鋼鍛造毛坯,要求有良好的綜合機(jī)械性能且軸徑部分要耐磨(HRC 50-55),試為其編寫簡明的工藝路線，并說明各熱處理工序的作用。(2) 一批45鋼小軸因組織不均勻，需采用退火處理。擬采用以下幾種退

26、火工藝： 緩慢加熱至700，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫； 緩慢加熱至840，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫； 緩慢加熱至1100，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫； 試說明上述三種工藝會導(dǎo)致小軸組織發(fā)生何變化？若要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選何種工藝最合適？答案：(1) 主軸的工藝路線：下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精、精加工表面淬火、低溫回火精加工。正火處理是為了得到合適的硬度，以便機(jī)械加工，同時(shí)為調(diào)質(zhì)處理做好組織準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)處理是為了使主軸得到高的綜合機(jī)械性能和疲勞強(qiáng)度，為了更好地發(fā)揮調(diào)質(zhì)效果，將它安排在粗加工后進(jìn)行。表面淬火是為了使軸徑部分得到所需硬度，以保證裝配精度和不易磨損。(2) 緩慢加熱至700，經(jīng)

27、長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫，小軸的組織無變化。 緩慢加熱至840，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫，小軸的晶粒得到細(xì)化且比較均勻。 緩慢加熱至1100，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫，由于加熱溫度高、加熱時(shí)間長，會使奧氏體晶粒粗化。所以，為了要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選用第二種方法，即緩慢加熱至840，經(jīng)長時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫。得分：2007 2008 學(xué)年第2學(xué)期工程材料課程期末考試試卷（A卷）答案本試卷共 六 道大題，滿分100 分。一、 填空題（本大題20分，每空1分） 1、共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物都屬于 兩 相混合物。2、塑性變形后的金屬經(jīng)加熱將發(fā)生回復(fù)、 再結(jié)晶 、晶粒長大的變化。3、共析鋼的

28、含碳量為 0.77 。4、Q235鋼的含義是為屈服點(diǎn)數(shù)值（屈服強(qiáng)度）為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼 。5、單晶體塑性變形中滑移的實(shí)質(zhì)是 在切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)沿滑移面的運(yùn)動 。6、體心立方晶格的致密度為 68 。7、根據(jù)鋼的成分、退火的工藝與目的不同，退火常分為 完全退火 、 等溫退火 、均勻化退火 、 球化退火 、去應(yīng)力退火 等幾種。8、鋼在奧氏體化后，冷卻的方式通常有 等溫冷卻 和 連續(xù)冷卻 兩種。9、在鐵碳合金的室溫平衡組織中，強(qiáng)度最高的合金含碳量約為 0.9 %。10、工具鋼按用途可分為 刃具鋼 鋼、 模具鋼 鋼、 量具鋼 鋼。11、常用測定硬度的方法有 布氏硬度 、 洛氏硬度 和 維氏硬度

29、 測試法。二、判斷題（本大題10分，每小題1分） （在括號里正確的劃“”，錯(cuò)誤的劃“×”）1、單晶體具有各向同性，多晶體具有各向異性。 （ × ）2、物質(zhì)從液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的過程稱為結(jié)晶。 （ ）3、共晶轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)行的。 （ ）4、鐵素體是碳溶解在-Fe中所形成的間隙固溶體。 （ × ）5、熱處理選用的鋼一般為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。 （ ）6、熱處理的加熱，其目的是使鋼件獲得表層和心部溫度均勻一致。 （ × ） 7、彈簧在熱處理后再進(jìn)行噴丸處理，目的是在表面形成殘余壓應(yīng)力。 （ ）8、熔點(diǎn)為232的錫在室溫下的塑性變形是冷加工。 （ × ）

30、9、金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度愈大，則結(jié)晶后金屬的晶粒愈粗大。 （ × ） 10、鑄鐵經(jīng)過熱處理，改變了基體和石墨形態(tài)，從而提高了性能。 （ × ）三、單選題（本大題20分，每小題1分） （不選、錯(cuò)選或多選答案者，該小題不得分) 1、在晶體缺陷中，屬于面缺陷的有 。 （ ）   間隙原子   位錯(cuò)   晶界      2、建立相圖時(shí)采用的冷卻速度應(yīng)為 。 （） 快速 中速 極緩慢3、在發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變L+時(shí)，L、三相的成分為 。 （） 相同 確定不變 不斷變化4、對

31、板料進(jìn)行多次拉伸時(shí)，為了消除形變強(qiáng)化，中途應(yīng)進(jìn)行 。 （） 完全退火 再結(jié)晶退火 正火 5、正火是將工件加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后采用的冷卻方式是 。 （） 隨爐冷卻  在油中冷卻 在空氣中冷卻 6、合金固溶強(qiáng)化的基本原因是 。 （）晶粒變細(xì) 晶格發(fā)生畸變 晶格類型發(fā)生了改變7、大多數(shù)合金元素均在不同程度上有細(xì)化晶粒的作用，其中細(xì)化晶粒作用最為顯著的有 。 （）  Mn,P Mn,Ti Ti,V8、分級淬火的目的是 。 （） 使工件在介質(zhì)停留期間完成組織轉(zhuǎn)變 使工件內(nèi)外溫差較為均勻并減小工件與介質(zhì)間的溫差 使奧氏體成分趨于均勻9、一個(gè)合金的室溫組織為+二次

32、+(+)，它由 組成。 （)二相 三相 四相 10、制造普通螺母的鋼應(yīng)選用 。 （） Q235 65Mn T1211、滲碳體的性能特點(diǎn)是 。 （） 強(qiáng)度和硬度不高，塑性良好 硬度高，極脆，塑性幾乎等于零 強(qiáng)度較高，硬度適中，有一定的塑性12、一個(gè)理想的淬火冷卻介質(zhì)應(yīng)具有的冷卻特性是 。 （） 在約550以上高溫區(qū)冷速應(yīng)盡可能緩慢，在低于約250的低溫區(qū)應(yīng)具有足夠快的冷速 在約550以上高溫區(qū)冷速應(yīng)具有足夠快的冷速，在低于約250的低溫區(qū)應(yīng)盡可能緩慢 從高溫至低溫一直保持足夠快的冷卻速度13、將變形金屬加熱發(fā)生再結(jié)晶轉(zhuǎn)變時(shí) 。 （） 只有晶格類型發(fā)生變化 只有晶粒大小、形狀發(fā)生變化晶格

33、類型、晶粒大小、形狀都發(fā)生變化14、挖掘機(jī)鏟齒、坦克和拖拉機(jī)履帶宜采用 。 （ ） 可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵 高錳鋼ZGMn1315、除 元素外，其它合金元素溶于奧氏體后，均能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性。 （）  Co     Cr   Mn   16、屬于體心立方晶格的金屬有 。 （） -Fe、鋁   -Fe、鉻   -Fe、鋁 17、每個(gè)體心立方晶胞中包含有 個(gè)原子。 （）1 2 3 18、在以下晶體中，滑移系數(shù)目最多的晶格類型是 。 ( ) 密排六方 體心立方 簡單立方19、欲要提高188型鉻鎳不銹

34、鋼的強(qiáng)度，主要是通過 。 （）時(shí)效強(qiáng)化方法 固溶強(qiáng)化方法 冷加工硬化方法20、在Fe-Fe3C相圖中，共析線也稱為 。 （）   A1線    ECF線    Acm線    四、簡答題（共25分） 1、奧氏體形成的四個(gè)步驟是什么？（4分）答：（1）奧氏體晶核的形成；（1分）（2）奧氏體晶核的長大；（1分）（3）殘余滲碳體的溶解；（1分）（4）奧氏體成分的均勻化。（1分） 2、按回火溫度高低，回火可分為哪幾類？主要的溫度區(qū)間、回火后的得到的組織、性能和用途是什么？（6分）答：、低溫回火(150250)回火后的組織為

35、回火馬氏體。這種回火主要保持鋼在淬后所得到的高強(qiáng)度、硬度和耐磨性（1分）。在生產(chǎn)中低溫回火被廣泛應(yīng)用于工具、量具、滾動軸承、滲碳工件以及表面淬火工件等。（1分）、中溫回火(350500)回火后的組織為回火屈氏體。經(jīng)中溫回火后，工件的內(nèi)應(yīng)力基本消除，其力學(xué)性能特點(diǎn)是具有極高的彈性極限和良好的韌性（1分）。中溫回火主要用于各種彈簧零件及熱鍛模具的處理。（1分）、高溫回火(500650)高溫回火后的組織是回火索氏體。鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性具有良好的配合，即具有較高的綜合機(jī)械性能（1分）。因而，調(diào)質(zhì)處理被廣泛應(yīng)用于中碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金經(jīng)構(gòu)鋼制造的各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變載荷下工作的連桿、螺栓以及軸

36、類等。（1分）3、高分子材料的主要性能特點(diǎn)是什么？（6分）答：高分子材料性能特點(diǎn)：具有高彈性和粘彈性；（1分）強(qiáng)度低，比強(qiáng)度高；（1分）耐磨、減磨性能好；（1分）絕緣、絕熱、絕聲；（1分）耐熱性不高，耐蝕性能好；（1分）存在老化問題。（1分）4、提高金屬耐蝕性的途徑是什么？不銹鋼中最主要的合金元素是哪一個(gè)元素？ （4分）答：（1）提高金屬的電極電位； （1分）（2）使金屬易于鈍化，形成致密、完整、穩(wěn)定的與鋼基體結(jié)合牢固的鈍化膜；（1分）（3）形成單相組織。 （1分）不銹鋼中最主要的合金元素是Cr。 （1分）5、說明下列符號各是什么指標(biāo)？各代表什么意思？（5分）(1) E （2） s （3） （

37、4） k (5)HRC答：（1）E：彈性模量；剛度指標(biāo) （1分）（2）s：屈服點(diǎn)（強(qiáng)度） ；強(qiáng)度指標(biāo) （1分）（3）：斷面收縮率； 塑性指標(biāo) （1分）（4）k ：沖擊韌度；韌性指標(biāo) （1分）（5）HRC：洛氏硬度；硬度指標(biāo) （1分）五、選材題（本大題10分，每空1分） 從下列鋼號中選取合適的鋼號填入表中，并說明其熱處理工藝。65Mn、20CrMnTi、GCr9、45、Q345零件名稱鋼號熱處理汽車變速齒輪20CrMnTi滲碳+淬火+低溫回火彈簧65Mn淬火+中溫回火滾動軸承GCr9球化退火+淬火+低溫回火壓力容器Q345熱軋狀態(tài)或正火狀態(tài)機(jī)床主軸45淬火+高溫回火六、作圖題(本大題共15分)

38、試畫出Fe-Fe3C相圖中鋼的部分(包晶部分可省略)(4分)，并完成下列各題： 1、標(biāo)明各特征點(diǎn)的成分、溫度，按相組成填充各相區(qū)；(4分) 2、寫出共析反應(yīng)式，分析含碳量為0.4%的鋼的平衡結(jié)晶過程；(4分) 3、一種合金的顯微組織為珠光體占 94% ，二次滲碳體占 6% ，這種合金屬于那一類合金 ? 其含碳量為多少 ? (3分)答：1、如下圖 （8分）2、A0.77F0.02Fe3C （2分） L L LA LA A AF AP FP (2分)3、過共析鋼 （1分）w（C）= 6（6.690.77）0.771.125 (2分) 第1章 材料的性能一、選擇題1.表示金屬材料屈服強(qiáng)度的符號是（

39、B） A. B.s C.b D.-12.表示金屬材料彈性極限的符號是（ A） A.e B.s C.b D.-13.在測量薄片工件的硬度時(shí)，常用的硬度測試方法的表示符號是（ B）A.HB B.HRC C.HV D.HS4.金屬材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力叫（A ）  A.強(qiáng)度 B.硬度 C.塑性 D.彈性二、填空1.金屬材料的機(jī)械性能是指在載荷作用下其抵抗（變形 ）或（破壞 ）的能力。2.金屬塑性的指標(biāo)主要有（伸長率）和（斷面收縮率）兩種。3.低碳鋼拉伸試驗(yàn)的過程可以分為彈性變形、（塑性變形）和（斷裂）三個(gè)階段。4.常用測定硬度的方法有（布氏硬度測試法）、（洛氏硬度測試法）和維

40、氏硬度測試法。5.疲勞強(qiáng)度是表示材料經(jīng)（無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)）作用而（不發(fā)生斷裂時(shí)）的最大應(yīng)力值。三、是非題1.用布氏硬度測量硬度時(shí)，壓頭為鋼球，用符號HBS表示。 是2.用布氏硬度測量硬度時(shí)，壓頭為硬質(zhì)合金球，用符號HBW表示。 是3.金屬材料的機(jī)械性能可以理解為金屬材料的失效抗力。四、改正題1. 疲勞強(qiáng)度是表示在沖擊載荷作用下而不致引起斷裂的最大應(yīng)力。 將沖擊載荷改成交變載荷2. 滲碳件經(jīng)淬火處理后用HB硬度計(jì)測量表層硬度 。 將HB改成HR3. 受沖擊載荷作用的工件，考慮機(jī)械性能的指標(biāo)主要是疲勞強(qiáng)度。 將疲勞強(qiáng)度改成沖擊韌性4. 衡量材料的塑性的指標(biāo)主要有伸長率和沖擊韌性。 將沖擊韌性改成斷面

41、收縮率5. 沖擊韌性是指金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的能力。 將載荷改成沖擊載荷五、簡答題1.說明下列機(jī)械性能指標(biāo)符合所表示的意思：s、0.2、HRC、-1、b、5、HBS。s: 屈服強(qiáng)度 0.2：條件屈服強(qiáng)度HRC：洛氏硬度（壓頭為金剛石圓錐） -1: 疲勞極限b: 抗拉強(qiáng)度 5：l0=5d0時(shí)的伸長率（l0=5.65s01/2）HBS:布氏硬度（壓頭為鋼球）第2章 材料的結(jié)構(gòu)一、選擇題1. 每個(gè)體心立方晶胞中包含有（B）個(gè)原子 A.1 B.2 C.3 D.4 2. 每個(gè)面心立方晶胞中包含有（C）個(gè)原子 A.1 B.2 C.3 D.4 3. 屬于面心立方晶格的金屬有（C） A.-Fe,銅B.

42、-Fe,釩 C.-Fe,銅 D.-Fe,釩4. 屬于體心立方晶格的金屬有（B） A.-Fe,鋁B.-Fe,鉻 C.-Fe,鋁 D.-Fe,鉻5. 在晶體缺陷中，屬于點(diǎn)缺陷的有（A） A. 間隙原子 B.位錯(cuò) C.晶界 D.縮孔  6. 在立方晶系中,指數(shù)相同的晶面和晶向(B)A.相互平行 B.相互垂直 C.相互重疊 D.毫無關(guān)聯(lián)7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)A.(100) B.(110) C.(111) D.(122) 二、是非題1. 金屬或合金中,凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其他部分有界面分開的均勻組成部分稱為相。 是 2. 在體心立方晶格中，

43、原子排列最密的方向111垂直于原子排列最密的晶面（110）。 非（指數(shù)相同才會相互垂直）3. 單晶體具有各向同性，多晶體具有各向異性。 非（晶體具有各向異性，非晶體具有各向同性）4晶體的配位數(shù)越大，其致密度也越高。 是三、填空題1. 一切固態(tài)物質(zhì)可以分為（晶體 ）與（非晶體）兩大類。2. 晶體缺陷主要可分為（點(diǎn)缺陷）,（線缺陷）和面缺陷三類。3. 晶體缺陷中的點(diǎn)缺陷除了置換原子還有（間隙原子）和（空位）。4. 面缺陷主要指的是（晶界）和（亞晶界）；最常見的線缺陷有（刃型位錯(cuò)）和（螺型位錯(cuò)）。5. 每個(gè)面心立方晶胞在晶核中實(shí)際含有（ 4）原子，致密度為（ 0.74），原子半徑為（2½a

44、/4）。6. 每個(gè)體心立方晶胞在晶核中實(shí)際含有（ 2）原子，致密度為（ 0.68），原子半徑為（3½a/4）。7. 每個(gè)密排六方晶胞在晶核中實(shí)際含有（ 6）原子，致密度為（ 0.74），原子半徑為（ a/2 ）。四、解釋下列現(xiàn)象1. 金屬一般都是良導(dǎo)體，而非金屬一般為絕緣體。2實(shí)際金屬都是多晶體結(jié)構(gòu)。第3章 材料的凝固A 純金屬的結(jié)晶一、 是非題1. 物質(zhì)從液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的過程稱為結(jié)晶。 非(稱為凝固)2. 金屬結(jié)晶后晶體結(jié)構(gòu)不再發(fā)生變化。 非3. 在金屬的結(jié)晶中，隨著過冷度的增大，晶核的形核率N和長大率G都增大，在N/G增大的情況下晶粒細(xì)化。 是4. 液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)的冷卻速

45、度越快，過冷度就越大，形核率和長大率都增大，故晶粒就粗大。非（晶粒都會細(xì)化）5. 液態(tài)金屬冷卻到結(jié)晶溫度時(shí)，液態(tài)金屬中立即就有固態(tài)金屬結(jié)晶出來。非（要到理論結(jié)晶溫度以下才會有）二、 填空題1.隨著過冷度的增大，晶核形核率N（增大），長大率G（增大）。2.細(xì)化晶粒的主要方法有（a、控制過冷度 b、變質(zhì)處理 c、振動、攪拌）。3.純鐵在1200時(shí)晶體結(jié)構(gòu)為（-Fe），在800時(shí)晶體結(jié)構(gòu)為（-Fe）。三、改正題1.金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同樣是通過金屬原子的重新排列來完成的，故稱其為再結(jié)晶。2.在一般情況下，金屬結(jié)晶后晶粒越細(xì)小，則其強(qiáng)度越好，而塑性和韌性越差。 將差改成好四、簡答題 1.影響金屬結(jié)晶過程

46、的主要因素是什么？答：晶核形核率和長大率2.何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？并以純鐵來說明。答：有些物質(zhì)在固態(tài)下其晶格類型會隨溫度變化而發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鐵在固態(tài)下的冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化：d-Fe g-Fe a-Fed-Fe、-Fe、-Fe是鐵在不同溫度下的同素異構(gòu)體，其中d-Fe和-Fe都是體心立方晶格，分別存在于熔點(diǎn)到1394之間及912以下，-Fe是面心立方晶格，存在于1394到912之間。3.試述晶粒大小對其機(jī)械性能有何影響？答：常溫下，晶粒越細(xì)，晶界面積越大，因而金屬強(qiáng)度、硬度越高，同時(shí)塑性、韌性越好。 高溫下，晶界呈黏滯狀態(tài)，在外力作用下易產(chǎn)生滑動和遷移，因而細(xì)

47、晶粒無益，但晶粒太粗，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。因而高溫下晶粒過粗、過細(xì)都不好。B 合金的結(jié)晶一、 填空題1. 根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中分布情況的不同，可將固溶體分為（置換固溶體）和（間隙固溶體）。2. 相是指合金中（成分相同）與（結(jié)構(gòu)相同）均勻一致的組成部分。3. 合金的晶體結(jié)構(gòu)大致可以有三種類型：（固溶體），金屬化合物和（ ）。4. 組成合金的（最簡單），（最基本），（能夠獨(dú)立存在）的物質(zhì)稱為組元。5兩種元素組成固溶體，則固溶體的晶體結(jié)構(gòu)（與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同）。二、改正題1.合金中各組成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一種新的具有金屬特性的物質(zhì)稱為固溶體。 將固溶體改成金屬化合物2.合

48、金元素在固態(tài)下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均勻的固態(tài)合金稱為金屬化合物。 將金屬化合物改成固溶體3.固溶體的強(qiáng)度和硬度比溶劑金屬的強(qiáng)度和硬度高。4.間隙固溶體和置換固溶體均可形成無限固溶體。間隙固溶體可形成有限固溶體，置換固溶體可形成無限固溶體三 、簡答題 1.試述金屬中固溶體與金屬化合物的機(jī)械性能有何特點(diǎn)。答：固溶體的強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性低；金屬化合物具有較高的熔點(diǎn)、硬度和較大的脆性。2.合金中固溶體和金屬化合物的晶體結(jié)構(gòu)有何不同？C 鐵碳合金相圖 一、選擇題1. 鐵素體是碳溶解在（A ）中所形成的間隙固溶體。   A-Fe B-Fe C-Fe D-Fe2.奧氏體是碳溶解在（ B）中所形成的間隙固溶體。   A-Fe B-Fe C-Fe D-Fe3.滲碳體是一種（C）。