工程材料試題與答案

1、號學(xué)名姓3、淬硬性4、纖維組織5、再結(jié)晶二、填空題（共 15 分，每空格 0.5 分）1、HB、a k、 0.2分別表示材料的力學(xué)性能是、 、。2、工程材料的結(jié)合鍵有、 、和。3、金屬的結(jié)晶過程主要由和兩個(gè)基本過程組成。4、常溫下，金屬單晶體的塑性變形方式為和兩種。其中主要的變形方式是。5、固溶體出現(xiàn)枝晶偏析后，可用加以消除。6、在緩慢冷卻條件下，含碳 0.8% 的鋼比含碳 1.2%的鋼硬度、強(qiáng)度。7、共析成分的鐵碳合金室溫平衡組織是，其組成相是和。8、利用 Fe-Fe3C 相圖確定鋼完全退火的正常溫度范圍是 ，它只適應(yīng)于 鋼。9、馬氏體的顯微組織中，高碳馬氏體呈狀，低碳馬氏體呈狀。其中 的韌

2、性較好。10、調(diào)質(zhì)鋼中加入 Cr 、Mn 等元素是為了提高，加入 W、 Mo 是為了。11、1Cr18Ni9Ti 是鋼， Cr、 Ni 的主要作用是， Ti 主要作用是，使用狀態(tài)下的組織是。12、鑄鐵中析出石墨的三個(gè)途徑是、 、 。13、QT500-05 牌號中， QT 表示 ，數(shù)字 500 表示 、數(shù)字 05 表示 。14、變形鋁合金按熱處理性質(zhì)可分為鋁合金和 鋁合金兩類。15、機(jī)器零件選材的三大基本原則是、和。三、判斷題（共 10 分，每小題 1 分）1、材料愈易產(chǎn)生彈性變形其剛度愈小。 （）2、室溫下，金屬的晶粒越細(xì)，則強(qiáng)度越高，塑性越低。（）3、滑移變形不會引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的變化。（）

3、4、凡組織組成物都是以單相狀態(tài)存在于合金系中。（）5、萊氏體的含碳量為 6.69。（）6、不論碳含量高低，馬氏體的硬度都很高，脆性都很大。（）7、表面淬火既能改變鋼的表面化學(xué)成分，也能改善心部的組織和性能。（）8、在碳鋼中具有共析成分的鋼，較之于亞共析鋼和過共析鋼有更好的淬透性。（）9、球墨鑄鐵可通過熱處理來提高其機(jī)械性能。（ ）10、表面耐磨的凸輪，材料用 20 鋼，熱處理技術(shù)條件：淬火 +低溫回火， HRC50 60。（）四、選擇題（共 15 分，每小題 1 分）1、拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣斷裂前所能承受的最大應(yīng)力稱為材料的（）。（a）屈服強(qiáng)度（b） 彈性極限 （c） 抗拉強(qiáng)度 （d） 疲勞強(qiáng)度2

4、、晶體中的位錯(cuò)屬于（） 。（a） 體缺陷 （b） 面缺陷 （c） 線缺陷（ d）點(diǎn)缺陷15、橋梁構(gòu)件選用（ ）3、鑄造條件下，冷卻速度越大，則（）（a）過冷度越大，晶粒越細(xì)（ b）過冷度越大，晶粒越粗（c）過冷度越小，晶粒越細(xì) （d） 過冷度越小，晶粒越粗4、冷變形金屬再結(jié)晶后，則（） 。（ a）形成等軸晶，強(qiáng)度增大；（b）形成柱狀晶，塑性下降；（c）形成柱狀晶，強(qiáng)度升高；（d）形成等軸晶，塑性升高（a）40 （ b）4Crl3 （c） 16Mn （d） 65Mn五、簡答題（共 16 分）1、（本題 5 分）常用的硬度方法有哪幾種？其應(yīng)用范圍如何？這些方法測出的硬度值能否進(jìn)行比較？5、合金固溶

5、強(qiáng)化的原因是 （）。（ a）晶格類型的改變；（b） 晶粒細(xì)化； （c） 晶格發(fā)生畸變； （d）發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)6、T12 鋼在室溫下，珠光體的相對重量百分?jǐn)?shù)為()。2.11 1.22.11 1.2(a) 100 % (b ) 100 %2.11 0.02182.11 0.77(c)6.69 1.26.69 0.77100 % (d )1.2 0.776 .69 0.77100 %7、珠光體是一種（）2、（本題 5 分）產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金屬加工中有什么利弊？（a）單相固溶體；（b） 兩相固溶體；（c）化合物；（d）機(jī)械混合物8、 45 鋼為得到回火索氏體組織，應(yīng)進(jìn)行：（a）淬火

6、+低溫回火；（b）等溫淬火；（c）淬火 +高溫回火。9、汽車、拖拉機(jī)變速箱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（）（a）20 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10、下列材料中，淬硬性高的是（）。（a）. 9SiCr （b）. 45 （c） 12Cr2Ni4W A 11、機(jī)架和機(jī)床床身應(yīng)選用（）。（a） 白口鑄鐵； （b） 灰口鑄鐵 ； （c） 麻口鑄鐵 12、高速切削刀具選用（ ）（a） T8A ； （b）GCr15； （ C）W6Mo5Cr4V2 ；（d）9CrSi 13、 40Cr 鋼屬于（ ）：（a）耐熱鋼；（b

7、）調(diào)質(zhì)鋼；（c）滲碳鋼；（d）彈簧鋼 14、適合制作變速箱齒輪的鋼是（a）W18Cr4V ；（ b）Gr15；（c）20CrMnTi ；（ d）4Cr13d).38CrMoAl3、（本題 6 分）試總結(jié)馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)。OOO萊氏體中為連續(xù)的基體，有時(shí)呈魚骨狀。3、淬硬性：鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度。六、分析題（共 24 分）1、（本題 15 分）已知 A（熔點(diǎn) 600 ）與 B（500） 在液態(tài)無限互溶；在固態(tài) 300 時(shí) A 溶于 B 的 最大溶解度為 30% ，室溫時(shí)為 10%，但 B不溶于 A；在 300 時(shí)，含 40% B 的液態(tài)合金發(fā)生共晶反 應(yīng)。現(xiàn)要求：1）作出 A-B 合金

8、相圖；2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的結(jié)晶過程，并確定室溫下的組織組成物和相組成物的相對量。4、纖維組織：經(jīng)過一定塑性變形后，金屬組織（特別是晶界上存在的雜質(zhì)）沿變形方向 的流線分布叫纖維組織。5、再結(jié)晶：經(jīng)過塑性變形的金屬材料加熱到較高的溫度時(shí)，原子具有較大的活動(dòng)能力， 使晶粒的外形開始變化。從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相 似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶” 。二、填空題 （共 20 分，每空格 0.5 分）1、布氏硬度；沖擊韌性；條件屈服極限2、金屬鍵；共價(jià)鍵；離子鍵；分子鍵3、形核；晶核成長4、滑移；孿生；滑移5、熱處理（擴(kuò)散退火）6、高

9、；低7、珠光體；鐵素體；滲碳體8、A3 線 +30 50；亞共析鋼9、針葉；板條；低碳馬氏體10、淬透性；防止回火脆性紹興文理學(xué)院 2007學(xué)年 01 學(xué)期機(jī)自 專業(yè) 06 級機(jī)械工程材料期末試卷標(biāo)準(zhǔn)答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、名詞解釋 （共 15 分，每小題 3 分）1、過冷度：實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。2、滲碳體（ Fe3C）：鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在11、不銹鋼；提高鋼的抗腐蝕性能；防止晶間腐蝕；奧氏體12、從液體中直接結(jié)晶得到；從奧氏體中析出；從滲碳體分解得到13、球墨鑄

10、鐵；抗拉強(qiáng)度；延伸率14、可熱處理；不可熱處理15、使用性能；工藝性能；經(jīng)濟(jì)性三、判斷題（共 10 分，每小題 1 分）（打或 ）六、分析題（共 24 分）題號12345678910答案×××××××四、選擇題（共 10 分，每小題 1 分）題號12345678910答案CCADCCDCCA題號1112131415答案BCBCC四、簡答題（共 16 分）1、（5 分）答：實(shí)際常使用的硬度試驗(yàn)方法有：布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度三種。三 種硬度試驗(yàn)值有大致的換算關(guān)系，機(jī)械、機(jī)械工藝或金屬材料的手冊上面一般都有換 算關(guān)系表。（

11、2 分）布氏硬度：布氏硬度的使用上限是 HB450 ，適用于測定硬度較低的金屬材料，如退 火、正火、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。洛氏硬度：是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的硬度測量的方法，因?yàn)椴僮骱啽?、迅速，可以直?讀出硬度值，缺點(diǎn)是因壓痕小， 對材料有偏析及組織不均勻的情況， 測量結(jié)果分離度 大，再現(xiàn)性較差。洛氏硬度有 A、B、C 等幾種標(biāo)尺，其中 C 標(biāo)尺（即 HRC ）用的 最多，該硬度有效范圍是 20-67（ 相當(dāng)于 HB230-700） ，適用于測定硬度較高的金 屬材料，如淬火鋼及調(diào)質(zhì)鋼。維氏硬度：試驗(yàn)時(shí)加載的壓力小，壓入深度淺，對工件損傷小。特別適用于測量零件 的表面淬硬層及經(jīng)過表面化學(xué)處理

12、的硬度， 精度比布氏、洛氏硬度精確。 但是維氏硬 度的試驗(yàn)操作較麻煩，一般在生產(chǎn)上很少使用，多用于實(shí)驗(yàn)室及科研方面。 （3 分）2、（ 5 分）答：隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎 成細(xì)碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯(cuò)密度顯著增加；同 時(shí)細(xì)碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。 因此， 隨著變形量的增加， 由于晶粒 破碎和位錯(cuò)密度的增加， 金屬的塑性變形抗力將迅速增大， 即強(qiáng)度和硬度顯著提高， 而塑性和韌性下降產(chǎn)生所謂“加工硬化”現(xiàn)象。 （ 3 分）金屬的加工硬化現(xiàn)象會 給金屬的進(jìn)一步加工帶來困難， 如鋼板在冷軋過程中會越軋?jiān)接玻?以致最后軋不動(dòng)。

13、 另一方面人們可以利用加工硬化現(xiàn)象， 來提高金屬強(qiáng)度和硬度， 如冷拔高強(qiáng)度鋼絲 就是利用冷加工變形產(chǎn)生的加工硬化來提高鋼絲的強(qiáng)度的。 加工硬化也是某些壓力 加工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的重要因素。 如冷拉鋼絲拉過模孔的部分， 由于發(fā)生了加工硬化， 不再繼續(xù)變形而使變形轉(zhuǎn)移到尚未拉過模孔的部分， 這樣鋼絲才可以繼續(xù)通過?？?而成形。（2 分）3、（6 分） 答：與珠光體型轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變相比，馬氏體轉(zhuǎn)變有以下特點(diǎn)：屬于無擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。由于溫度過低，鐵和碳原子均不擴(kuò)散。 （ 1.5 分） 馬氏體轉(zhuǎn)變的速度極快。馬氏體形成一般不需要孕育期，馬氏體量的增加不是靠 已經(jīng)形成的馬氏體片的不斷長大，而是靠新的馬氏體片的不

14、斷形成。 （1.5 分） 在不斷降溫的過程中形成。 即過冷奧氏體只有在 Ms 至 Mf 溫度間連續(xù)冷卻時(shí)， 馬 氏體轉(zhuǎn)變才能進(jìn)行，如在 Ms與 Mf 之間某一溫度等溫，馬氏體轉(zhuǎn)變將停止，此時(shí)組 織中有一部分奧氏體被殘留下來，這部分奧氏體稱為殘余奧氏體，殘余奧氏體的存 在會改變鋼的性能，并使工件尺寸發(fā)生變化，因此，生產(chǎn)中，對一些高精度的工件 （如精密量具、精密絲杠、精密軸承等），為了保證它們在使用期間的精度，可將 淬火工件冷卻到室溫后， 又隨即放到零下溫度的冷卻介質(zhì)中冷卻 （如干冰 +酒精可冷 卻到- 78，液態(tài)氧可冷卻到 - 183），以最大限度地消除殘余奧氏體，達(dá)到增加硬 度，耐磨性與穩(wěn)定尺

15、寸的目的，這種處理稱為“冷處理”。 （ 1.5 分） 轉(zhuǎn)變過程伴隨有體積的膨脹。與鐵素體和奧氏體相比，馬氏體的比容最大，由奧 氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)，鋼的體積有所膨脹，因此會產(chǎn)生應(yīng)力（叫組織應(yīng)力），它是 造成淬火變形和開裂的原因之一。 （1.5 分）1（15 分）答：（ 1）相：A%=（90-55）/90*100%=39%=1-A%=61% （ 3 分）6 分）2）20%A合金：合金在 1點(diǎn)以上全部為液相，當(dāng)冷至 1 點(diǎn)時(shí)，開始從液相中析出 固溶體，至 2 點(diǎn)結(jié)束， 2 3 點(diǎn)之間合金全部由 固溶體所組成，但當(dāng)合金冷到 3 點(diǎn)以下，由 于固溶體 的濃度超過了它的溶解度限度， 于是從固溶體 中析出二

16、次相 A，因 此最終顯微組織： +A相組成物 : +AA%=（90-80/90 ）*100%=11%=1-A%=89% （ 3 分）45%A 合金：合金在 1 點(diǎn)以上全部為液相， 冷至 1 點(diǎn)時(shí)開始從液相中析出 固溶體， 此時(shí)液 相線成分沿線 BE變化，固相線成分沿 BD線變化，當(dāng)冷至 2 點(diǎn)時(shí)，液相線成分 到達(dá) E點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成（ A+）共晶體，合金自 2 點(diǎn)冷至室溫過程中， 自 固溶體中析出二次相 A，因而合金室溫組織：A+（A+ ）相組成物 :A+ 組織：（A+）%=（70-55）/（70-40）*100%=50%A%=（55-40）/ （70-40 ）*20/90*100%=1

17、1%=（55-40）/（70-40）*70/90*100%=39% 或 =50%-11%=39%80%A合金如圖：合金在 1點(diǎn)以上全部為液相，冷至 1 點(diǎn)時(shí)開始從液相中析出 A，此時(shí)液相線成 分沿 AE線變化，冷至 2 點(diǎn)時(shí)，液相線成分到達(dá)點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成 （A+） 共晶體，因而合金的室溫組織： A+ （A+ ）相組成物： A+組織： A%=（40-20）/40*100%=50%（A+）%=1-A%=50%相： A%=（90-20 ） /90*100%=78%=1-A%=22% （ 3 分）2、（9 分）答：（1）因其未達(dá)到相變溫度，加熱時(shí)組織未變化，故冷卻后依然是原來的晶 粒大小不均勻的組織。 （2 分）（2）因其在退火溫度范圍內(nèi)， 加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)化為晶粒細(xì)小的奧氏體， 故冷卻后得到 組織、晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體。 （2 分