工程材料試卷, 答案

1、一、名詞解釋：（10分）1、 固溶強(qiáng)化： 固溶體溶入溶質(zhì)后強(qiáng)度、硬度提高，塑性韌性下降現(xiàn)象。2、加工硬化： 金屬塑性變形后，強(qiáng)度硬度提高的現(xiàn)象。2、 合金強(qiáng)化： 在鋼液中有選擇地加入合金元素，提高材料強(qiáng)度和硬度4、熱處理：鋼在固態(tài)下通過(guò)加熱、保溫、冷卻改變鋼的組織結(jié)構(gòu)從而獲得所需性能的一種工藝。 5、細(xì)晶強(qiáng)化：晶粒尺寸通過(guò)細(xì)化處理，使得金屬?gòu)?qiáng)度提高的方法。二、選擇適宜材料并說(shuō)明常用的熱處理方法（30分）名稱 候選材料 選用材料 熱處理方法 最終組織機(jī)床床身 T10A, KTZ450-06, HT200 HT200 時(shí)效 PFG片汽車后橋齒輪 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 20

2、CrMnTi 滲碳淬火低溫回火 表面CmMA 心部 FM滾動(dòng)軸承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火淬火低溫回火 CmMA銼刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火淬火低溫回火 CmMA汽車板簧 45, 60Si2Mn, T10 60Si2Mn 淬火中溫回火 T回鉆頭 W18Cr4V，65Mn, 20 W18Cr4V 淬火低溫回火 CmMA橋梁 1Cr13, 16Mn, Q195 16Mn, 不熱處理 FP滑動(dòng)軸承 H70, ZSnSb11Cu6, T8 ZSnSb11Cu6 不熱處理 a+SnSb耐酸容器 Q235, 1Cr18Ni9Ti, Z

3、GMn13 1Cr18Ni9Ti 固溶處理 A發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸 QT600-3, 45, ZL101 QT600-3 等溫淬火高溫回火 S回G球三、（20分）車床主軸要求軸頸部位硬度為HRC5458，其余地方為HRC2025，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、正火的目的和大致熱處理工藝 細(xì)化晶粒，消除應(yīng)力；加熱到Ac350保溫一段時(shí)間空冷 3、調(diào)質(zhì)目的和大致熱處理工藝 強(qiáng)度硬度塑性韌性達(dá)到良好配合 淬火高溫回火4、表面淬火目的 提高軸頸表面硬度5低溫回火目的和軸頸表面和心部組織。去除表面淬火熱應(yīng)力，表面M

4、A心部S回四、選擇填空（20分）1 合金元素對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的影響是（ d）（a）均強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大 （b）均強(qiáng)烈促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大（c）無(wú)影響 （d）上述說(shuō)法都不全面2 適合制造滲碳零件的鋼有（ c）。（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi3 要制造直徑16mm的螺栓，要求整個(gè)截面上具有良好的綜合機(jī)械性能，應(yīng)選用（c ）（a）45鋼經(jīng)正火處理 （b）60Si2Mn經(jīng)淬火和中溫回火 （c）40Cr鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理4制造手用鋸條應(yīng)當(dāng)選用（a ） （a）T12鋼經(jīng)淬火和低溫

5、回火 （b）Cr12Mo鋼經(jīng)淬火和低溫回火 （c）65鋼淬火后中溫回火5高速鋼的紅硬性取決于（b ） （a）馬氏體的多少 （b）淬火加熱時(shí)溶入奧氏體中的合金元素的量 （c）鋼中的碳含量6汽車、拖拉機(jī)的齒輪要求表面高耐磨性，中心有良好的強(qiáng)韌性，應(yīng)選用（c ） （a）60鋼滲碳淬火后低溫回火 （b）40Cr淬火后高溫回火 （c）20CrMnTi滲碳淬火后低溫回火765、65Mn、50CrV等屬于哪類鋼，其熱處理特點(diǎn)是（c ） （a）工具鋼，淬火+低溫回火 （b）軸承鋼，滲碳+淬火+低溫回火 （c）彈簧鋼，淬火+中溫回火8. 二次硬化屬于（ d）（a）固溶強(qiáng)化 （b）細(xì)晶強(qiáng)化 （c）位錯(cuò)強(qiáng)化 （d）

6、第二相強(qiáng)化9. 1Cr18Ni9Ti奧氏體型不銹鋼，進(jìn)行固溶處理的目的是（ b）（a） 獲得單一的馬氏體組織，提高硬度和耐磨性（b） 獲得單一的奧氏體組織，提高抗腐蝕性，防止晶間腐蝕 （c）降低硬度，便于切削加工10.推土機(jī)鏟和坦克履帶板受到嚴(yán)重的磨損及強(qiáng)烈沖擊，應(yīng)選擇用（b ）（a）20Cr滲碳淬火后低溫回火 （b）ZGMn133經(jīng)水韌處理 （c）W18Cr4V淬火后低溫回火五、填空題(20分)1、馬氏體是 碳在a-相中的過(guò)飽和固溶體，其形態(tài)主要有板條馬氏體 、 片狀馬氏體。其中， 片狀馬氏體硬度高、塑性差2、W18Cr4V鋼的淬火加熱溫度為12701280，回火加熱溫度為 560 ，回火次

7、數(shù) 3次。3、材料選擇的三原則 一般原則，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 強(qiáng)度高，淬透性好 。5. 共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線三個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是 P B M。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 M回A T回 S回 。7. 45鋼正火后滲碳體呈 片 狀，調(diào)質(zhì)處理后滲碳體呈 球 狀。3、由奧氏體和滲碳體組成的共晶體，稱為（ ）A、奧氏體 B、滲碳體 C、鐵素體 D、萊氏體4、HT150是（ ）A、灰鑄鐵 B、球墨鑄鐵 C、可鍛鑄鐵 D、蠕墨鑄鐵5、將鋼件完全奧氏體化后，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火工藝，稱為（ ）

8、A、完全退火 B、球化退火 C、均勻化退火 D、去應(yīng)力退火6、在共析溫度下暫存的、不穩(wěn)定的奧氏體稱為（ ）。A、奧氏體 B、過(guò)冷奧氏體 C、本質(zhì)奧氏體 D、殘存奧氏體7、H62是（ ）。A、普通黃銅 B、鑄造黃銅 C、鋁青銅 D、鈹青銅8、鑄造條件下，冷卻速度越大，則（ ）A、過(guò)冷度越大，晶粒越細(xì) B、過(guò)冷度越大，晶粒越粗C、過(guò)冷度越小，晶粒越細(xì) D、過(guò)冷度越小，晶粒越粗9、T10鋼的含碳量為（ ）A、0.01 B、0.1 C、1.0 D、1010、共晶轉(zhuǎn)變是在（ ）下進(jìn)行的，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的溫度稱為共晶溫度。A、一定溫度 B、恒溫 C、800 D、1000三、判斷題（每小2分，共20分）1、各

9、種晶體由于其晶格類型和晶格常數(shù)不同，故呈現(xiàn)出不同的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。（ ）2、一般金屬材料都是單晶體。（ ）3、滲碳體是鐵和碳形成的一種具有復(fù)雜晶格的金屬化合物，是鋼鐵中常見(jiàn)的液相。（ ）4、在多晶體金屬中其滑移抗力比單晶體大，即單晶體金屬?gòu)?qiáng)度高。（ ）5、可鍛鑄鐵是可以鍛造的鑄鐵。（ ）6、完全退火可提高鋼的硬度，以利于切削加工。（ ）7、淬透性好的鋼，其淬硬性一定高。（ ）8、60Si2Mn是合金調(diào)質(zhì)鋼。（ ）9、淬火加高溫回火就是調(diào)質(zhì)。（ ）10、合金元素可以提高鋼的耐回火性。（ ）四、名詞解釋（共20分）1、晶體（2分）2、加工硬化（3分）3、淬火（3分）4、說(shuō)明下列牌號(hào)屬于哪種鋼

10、，并說(shuō)明其數(shù)字和符號(hào)含義（每個(gè)2分，共12分）T12、ZG310570、20CrMnTi、GCr15、W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti四、綜合題（每題10分，共20分）1、某柴油機(jī)凸輪軸，要求表面有高硬度(50HRC),心部有良好韌性(AK40J)。原來(lái)采用45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后，再在凸輪表面進(jìn)行高頻淬火、低溫回火。現(xiàn)擬改用20鋼代替45鋼，試問(wèn)：原45鋼各熱處理工序的作用（5分）；改用20鋼后，其熱處理工序是否應(yīng)進(jìn)行修改?應(yīng)采用何種熱處理工藝最合適？（5分）2、默畫簡(jiǎn)化的FeFe3C相圖中碳鋼部分，并填寫各區(qū)域的平衡組織。（10分）一、名詞解釋：（20分） 合金 同素異晶轉(zhuǎn)變 鐵素體 再結(jié)晶 淬

11、透性 二、試計(jì)算面心立方（FCC）晶體的晶格致密度。（5分） 三、鐵碳相圖知識(shí)測(cè)驗(yàn)：（25分） 1默畫出鐵碳相圖，并標(biāo)注出所有溫度和成分點(diǎn)； 240、60、T12鋼的室溫平衡組織是什么？它們從高溫液態(tài)平衡冷卻到室溫要經(jīng)過(guò)哪些轉(zhuǎn)變？ 3畫出純鐵、40鋼、T12鋼的室溫平衡組織，并標(biāo)注其中的組織。 四、鋼的熱處理知識(shí)測(cè)驗(yàn)：（10分） 1T8鋼經(jīng)淬火后得到什么組織？經(jīng)退火后得到什么組織？ 2T8鋼淬火后分別在200、400、600回火又得到什么組織？ 五、要制造齒輪、連桿、熱鍛模具、彈簧、冷沖壓模具、滾動(dòng)軸承、車刀、銼刀、機(jī)床床身等零件，試從下列牌號(hào)中分別選出合適的材料并敘述所選材料的名稱、成分、熱

12、處理工藝和零件制成后的最終組織。（20分） T10 65Mn HT300 W6Mo5Cr4V2 GCr15Mo 40Cr 20CrMnTi Cr12MoV 5CrMnMo 六、敘述鑄鐵不同階段石墨化程度與其最終組織的關(guān)系。（10分） 七、用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進(jìn)入熱處理爐，并隨工件一起加熱到1000保溫，當(dāng)出爐后再次吊裝工件時(shí)，鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析其原因。（10分） 一、（20分）每小題4分 合金：由兩種或兩種以上金屬元素；或金屬與非金屬元素熔煉、燒結(jié)或通過(guò)其方法由化學(xué)鍵組合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 同素異晶轉(zhuǎn)變：在固態(tài)下，同一種元素由一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。 鐵素

13、體：碳溶解在Fe中形成的間隙固溶體。 再結(jié)晶：冷變形金屬在加熱時(shí)其組織和性能都恢復(fù)到變形前的軟化狀態(tài)的過(guò)程。 淬透性：一種熱處理工藝性能，表示材料在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。 1 答： 淬火后組織為馬氏體；（2分） 退火后組織為珠光體。（2分） 2 200回火后為回火馬氏體；（2分） 400回火后為回火托氏體；（2分） 600回火后為回火索氏體。（2分） 五、（20分） 答： 齒輪：20CrMnTi滲碳鋼；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti1.5%；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%,Cr1.5%；調(diào)質(zhì)處理（淬火高溫回火）；組織為回火索氏體。（2

14、分） 彈簧：65Mn彈簧鋼；C%=0.65%,Mn1%,Cr=12%,Mo,V1.5%；淬火低溫回火；組織為回火馬氏體。（2分） 滾動(dòng)軸承：GCr15Mo軸承鋼；C%1%,Cr=1.5%,Mo1.5%；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,Mo1.5%；淬火高溫回火；組織為回火索氏體。（2分） 機(jī)床

15、床身：HT300灰口鐵；無(wú)需熱處理。（2分） 答：冷拉鋼絲繩是利用加工硬化效應(yīng)提高其強(qiáng)度的，在這種狀態(tài)下的鋼絲中晶體缺陷密度增大，強(qiáng)度增加，處于加工硬化狀態(tài)。在1000時(shí)保溫，鋼絲將發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，組織和結(jié)構(gòu)恢復(fù)到軟化狀態(tài)。在這一系列變化中，冷拉鋼絲的加工硬化效果將消失，強(qiáng)度下降，在再次起吊時(shí)，鋼絲將被拉長(zhǎng)，發(fā)生塑性變形，橫截面積減小，強(qiáng)度將比保溫前低，所以發(fā)生斷裂。得分評(píng)閱人一：名詞解釋（共5小題，每小題3分，共15分）1 過(guò)冷度2變質(zhì)處理2 再結(jié)晶4馬氏體5球化退火得分評(píng)閱人二：是非題（共10小題，每題1分，共10分）1室溫下，金屬晶粒越細(xì)，則強(qiáng)度越高、塑性越高。( )2因

16、為體心立方晶格與面心立方晶格具有相同數(shù)量的滑移系，所以兩種晶體的塑性變形能力完全相同。( )3間隙固溶體一定是無(wú)限固溶體。( )4鐵素體的本質(zhì)是碳在a-Fe中的間隙相。( )5在鐵碳合金平衡結(jié)晶過(guò)程中，只有碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43的鐵碳合金才能發(fā)生共晶反應(yīng)。( )6高合金鋼既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。( )7鋼的淬透性高，則其淬透層的深度也越大。( )8T8鋼比T12和40鋼有更好的淬透性。( )9灰鑄鐵可以經(jīng)過(guò)熱處理改變基體組織和石墨形態(tài)。( )10齒輪滲碳用鋼常采用低碳鋼。( )得分評(píng)閱人三：選擇（共20小題，每題2分，共40分）1.金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快，其實(shí)際結(jié)晶溫度將 a越高；

17、 b越低； c越接近理論結(jié)晶溫度2Fe是實(shí)際原子數(shù)為 。a2； b4； c6 3固溶體的晶體結(jié)構(gòu) 。 a與溶劑相同； b與溶質(zhì)相同； c為其他晶型4間隙相的性能特點(diǎn)是 。a熔點(diǎn)高、硬度低； b硬度高、熔點(diǎn)低；c硬度高、熔點(diǎn)高5. 金屬的加工硬化現(xiàn)象將導(dǎo)致 。 a. 強(qiáng)度降低,塑性提高； b. 強(qiáng)度提高,塑性降低； c強(qiáng)度降低,塑性降低 6用下述三種方法制成齒輪， 種方法較為理想。a. 用厚鋼板切出圓餅，再加工成齒輪； b. 由粗鋼棒切下圓餅，再加工成齒輪； c. 由圓棒鍛成圓餅，再加工成齒輪7. 鋼中含硫量過(guò)高的最大危害是造成 。a. 熱脆； b. 冷脆； c. 氫脆8奧氏體是 。 a碳在-F

18、e中的間隙固溶體 b碳在-Fe中的間隙固溶體；c. 碳在-Fe中的無(wú)限固溶體9珠光體是一種 。 a單相固溶體； b兩相混和物； cFe與C的化合物10鐵素體的機(jī)械性能特點(diǎn)是 。 a強(qiáng)度高、塑性好、硬度低； b強(qiáng)度低、塑性差、硬度低； c. 強(qiáng)度低、塑性好、硬度低11. 奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變是 。 a.擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變； b非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變； c.半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變12. 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后獲得的組織是 。 a，回火馬氏體； b回火屈氏體； c.回火索氏體13. 共析鋼的過(guò)冷奧氏體在550350的溫度區(qū)間等溫轉(zhuǎn)變時(shí)，所形成的組織是 。 a索氏體 b下貝氏體； c上貝氏體 14. 若合金元素能使C曲線右移，鋼的淬透性

19、將 。 a降低； b提高； c不改變15. 淬硬性好的鋼 。 a.具有高的合金元素含量； b具有高的碳含量； c.具有低的碳含量16. 鋼的回火處理是在 。a退火后進(jìn)行； b正火后進(jìn)行； c.淬火后進(jìn)行17滲碳鋼 后性能最好。a. 直接淬火； b. 一次淬火； c. 二次淬火18. 量具鋼加工工藝中，在切削加工之后淬火處理之前可能的熱處理工序?yàn)?。a. 退火； b. 調(diào)質(zhì)； c. 回火 19. 灰口鑄鐵鑄件薄壁處出現(xiàn)白口組織，造成切削加工困難采取的熱處理措施為 。a. 高溫退火； b. 調(diào)質(zhì)； c. 回火20在下列牌號(hào)中屬于球墨鑄鐵的是 。a. HT100； b. KT30-6； c. QT4

20、0-7 得分評(píng)閱人四：簡(jiǎn)答（共7小題，每題5分，共35分）1 晶粒大小對(duì)金屬性能有何影響？如何細(xì)化晶粒？2 一個(gè)二元共晶反應(yīng)為： L(75%B) (15%B) + (95%B)。若顯微組織中測(cè)出 初晶與( + )共晶各占一半，求該合金成分。3 什么是熱處理？常見(jiàn)的熱處理方法有幾種？其目的是什么？3 淬火鋼回火時(shí)，組織發(fā)生哪幾個(gè)階段的變化？4 已知某軸的材料為45鋼，其生產(chǎn)工藝路線為：下料 鍛造 預(yù)備熱處理 切削加工最終熱處理精加工裝配請(qǐng)說(shuō)明各道熱處理工序的名稱及作用。5 不銹鋼的固溶處理與穩(wěn)定化處理的目的各是什么？7. 為什么一般機(jī)器的支架、機(jī)床的床身常用灰口鑄鐵制造？ 機(jī)械工程材料 試卷答案

21、 一：名詞解釋1 過(guò)冷度：理想結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值。2 變質(zhì)處理：向液體中加入固態(tài)元素或化合物作為非均質(zhì)形核的核心，從而提高了形核率，細(xì)化了晶粒。3 再結(jié)晶：當(dāng)變形金屬加熱到某一溫度，破碎拉長(zhǎng)的晶粒長(zhǎng)大為等軸晶粒。4馬氏體：C在Fe中形成的過(guò)飽和間隙固溶體。5球化退火：過(guò)共析鋼加熱到不完全奧氏體化退火，使?jié)B碳體由片狀轉(zhuǎn)為球狀，提高了塑性和切削加工能力。二：是非題1() 2 () 3() 4() 5() 6() 7() 8() 9 () 10()三：選擇1.b 2a 3a 4c 5.b 6.c 7.a 8.a 9.b 10.c 11.a 12.c 13.c 14.b 15.b 16.c 17.c 18.b 19.a 20.c四：簡(jiǎn)答1解：晶粒越細(xì)