貴州大學機械工程材料及其成型技術(shù)基礎復習資料

1、貴州大學2006-2007學年第二學期考試試卷 D卷機械工程材料及成形技術(shù)基礎班級: 學號: 姓名: , 注意事項：1. 請考生按要求在試卷裝訂線內(nèi)填寫姓名、學號和年級專業(yè)。2. 請仔細閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫答案。3. 不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內(nèi)填寫無關(guān)的內(nèi)容。4. 滿分100分，考試時間為120分鐘。題 號一二三四五六總 分統(tǒng)分人得 分得 分評分人一、填空題（共40分,每空1分）1、間隙原子為( )缺陷，目前生產(chǎn)中一般采用( )位錯密度的方法來提高強度。晶粒越細，晶界面積越( )，強度越( )。2、只有( )應力才能使晶體發(fā)生滑移變形，滑移系數(shù)目越多，金屬的塑性越

2、( )。三種常見金屬晶體結(jié)構(gòu)的塑性由好到差為( )( )( )。Ai的塑性比Fe的塑性( )。3、金屬結(jié)晶必須( )，冷卻速度越快，則T( )。F( )，結(jié)晶的晶粒越( )。4、生產(chǎn)中細化晶粒的方法有( )，( )，( )。5、鑄造工藝參數(shù)主要有( )、( )、拔模斜度、最小鑄出孔和槽。6、金屬的鑄造性能（可鍛性）常用金屬的（ ）和（ ）來綜合衡量。7、線型無定型高聚物在三種力學狀態(tài)為（ ）態(tài)、（ ）態(tài)、（ ）態(tài)，塑料的使用狀態(tài)為（ ）態(tài)，加工成形的工藝狀態(tài)為（ ）。8、馬氏體的顯微組織形態(tài)主要有（ ）、（ ），其中（ ）的韌性較好，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)椋?）擴散型轉(zhuǎn)變。淬火方法有（ ）淬火，（ ）淬

3、火，雙介質(zhì)淬火、分級淬火等。9、機械零件選材的三項基本原則是（ ）、（ ）、（ ）。10、鋼按用途分為（ ）鋼、（ ）鋼、（ ）鋼三類。鋼按含碳量分（ ）鋼、（ ）鋼和中碳鋼。得 分評分人二、單項選擇題（共20分，每小題2分）1、40鋼的正火加熱溫度為AC1+3050 AC3+3050 ACCM+3050 A3+30502、鐵碳合金在發(fā)生AF+Fe3C共析轉(zhuǎn)變時，其相組成是液相 單一固相 兩相共存 三相共存3、制造高速切削刀具的鋼常選用T12A 9SiCr W18Cr4V CrWMn4、兩組元組成固溶體，則固溶體的結(jié)構(gòu)與溶劑相同 與溶質(zhì)相同 與兩組元都不相同 與兩組元都相同5、鋼的回火處理是在

4、退火后進行 正火后進行 淬火后進行 淬火前進行6、鋼調(diào)質(zhì)處理是在回火馬氏體 回火屈氏體 回火索氏體 貝氏體7、QT6003中的石墨形態(tài)為球狀 片狀 團絮狀 蠕蟲狀8、常用于制造內(nèi)燃機活塞的鋁硅合金是ZL102 ZL201 ZL301 ZL4019、滑動軸承合金應選用HPb59-1 QAl9-4 ZChSnSb11-6   H8010、判定下列哪種說法不正確：陶瓷材料的抗拉強度較低，而抗壓強度較高；陶瓷材料可以整理刃具材料，也可以整理保溫材料；陶瓷材料可以整理高溫材料，也可以整理耐磨材料；陶瓷材料可以整理絕緣材料，但不能整理半導體材料；得 分評分人三、判斷題（共10分，每小題1分）1、

5、一塊純鐵在912發(fā)生轉(zhuǎn)變時，體積將膨脹。 （ ）2、凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。   （ ）3、間隙固溶體不能形成無限固溶體。 （ ）4、二元合金中，鑄造性能最好的合金是共晶合金。 （ ）5、鋼的表面淬火可使表面的化學成分和組織發(fā)生變化。 （ ）6、碳鋼中常存雜質(zhì)元素錳、硅、硫、磷都是有益元素。 （ ）7、碳鋼隨含碳量的增加，鑄造性能和焊接性能愈好。 （ ）8、為改善金屬的可鍛性，對金屬加熱的溫度越高越好。 （ ）9、陶瓷材料的抗拉強度和抗壓強度都較低。 （ ）10、碳鋼隨含碳量增加而滲碳體量增加，硬度增加。 （ ）得 分評分人四、填表分析鋼號的意義（共10分，每空0.5

6、分）鋼號平均含碳量(%)平均合金元素含量(%)按含碳量分類按用途分類40CrNi(鋼)0.402中碳鋼結(jié)構(gòu)鋼30CrMnSiT109SiCr5CrNiMo1Cr17五、簡答題 (共10分，每題5分)1、何謂鋼的熱處理？常用的熱處理工藝有哪些？2、手工電弧焊電焊條的組成和作用。得 分評分人六、分析計算題(本題共10分)1、在顯微鏡中觀察到某碳鋼平衡組織為60%的珠光體，40%的鐵素體，試問該鋼的含碳量為多少？(3分)2、試計算45鋼的強度和硬度。(已知鐵素體b=200MPa，HB=100，珠光體b=800MPa，HB=180)(7分) 工程材料試題一、名詞解釋題（每題3分，共30分）1、金屬化合

7、物；與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相2、固溶強化；隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強度、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作用就叫做金屬鍵。7、再結(jié)晶；冷變形組織在加熱時重新徹底改組的過程.8、枝晶偏析；在一個枝晶范圍內(nèi)或一個晶粒范圍內(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,保溫一段時間后,從爐中取出在空氣中冷卻的金屬

8、熱處理工藝。 10、固溶體。合金在固態(tài)時組元間會相互溶解，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，同時液體金屬中難熔雜質(zhì)以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：

9、它要保證有一定的機械性能，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，如縱向的強度和塑性遠大于橫向等。2晶粒破碎，位錯密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，3織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)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發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動結(jié)果金屬中每個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

10、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化合金，但固溶體的強度，硬度比金屬間化合物低，塑性，韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機械性能。5、實際晶體中的點缺陷，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，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當缺陷增加到一

11、定值后，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格畸變，從而使晶體強度增加。同時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并保溫相同時間，使之達到平衡狀態(tài)，然后以大于VK的冷卻速度至室溫。試問：（1）哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？因為860攝氏度加熱溫度高，加熱時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）哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？因為

12、加熱溫度860已經(jīng)超過了Accm，此時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)變是非擴散型轉(zhuǎn)變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多。（3）哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？因為加熱溫度860已經(jīng)超過了Accm，此時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，卒火后殘余奧氏體增多。（4）哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？因為加熱溫度860已經(jīng)超過了Accm，此時碳化物全部溶于奧氏體中，因為加熱卒火后未溶碳化物較少（5）你認為哪個溫度加熱淬火后合適？為什么？780加熱卒火后合適。因為含碳量為1.2%的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳鋼卒火加熱溫度Ac1+(30_50

13、攝氏度)，而780在這個溫度范圍內(nèi)，這時卒火后的組織為均勻而細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：因為它沒有達到相變溫度，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：因為它的加熱溫度過高，加熱時奧氏體晶粒粗化，卒火后得

14、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：Cr12MoV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

15、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） 機床床身：HT300灰口鐵；無需熱處理。（2分）2007年本科工程材料試題標準答案一、分析題 （分析下列材料強化方法的主要機理）（25分） 1、細晶強化： 金屬組織中晶界大量增加 2、彌散強化： 金屬組織

16、中第二相細小均勻分布 3、固溶強化：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：位錯數(shù)量急劇增加使得材料強度硬度提高 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12701280 ，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、材料選擇的三個主要原則使用性原則， 工藝性原則，經(jīng)濟性原則。

17、4、合金結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，其突出優(yōu)點是淬透性好，強度高 。5. 在工程圖學中,零件的力學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，鋼的淬硬性取決于 碳的質(zhì)量分數(shù) ，轉(zhuǎn)鋼的淬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鋼進行淬

18、火低溫回火處理，問其中Q235鋼制成的絲錐的性能能否達到要求？為什么？ 不能達到要求。 Q235屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳的質(zhì)量分數(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用實例(15分)材料排號 類別 典型熱處理工藝 應用舉例QT600 球墨鑄鐵 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 GC

19、r15 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 機加工 調(diào)質(zhì) 機加工（精） 軸頸表面淬火 低溫回火 磨加工指出：1、主軸應用的材料：45鋼 2、正火的目的，去除應力，細化晶粒 3、調(diào)質(zhì)目的和大致熱處理工藝 獲得回火索氏體，實現(xiàn)強度、硬度、塑性、韌性良好配合。 加熱 820840，保溫一段時間，淬入鹽水中，隨后加熱到600回火11、5小 時出爐空冷。 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力和脆性。 一般再回火爐中加熱到15

20、0180，保溫12小時出爐空冷。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，保溫適當時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）

21、（1） 寫出Fe-Fe3C相圖上-區(qū)的組織組成物，標明A，E，C，S，P，K各點的含碳量。區(qū)：_F+P_ 區(qū)：_P_區(qū)： P+Fe3C_區(qū)：P+ Fe3C+Ld 區(qū)：_ Ld_區(qū)：_Fe3C+LdA點：_0_ E點：_2.14%_ C點：_4.3%_S點：_0.8%_ P點：_0.02%_ K點：_6.69%_ （2） 計算室溫下含碳0.6%的鋼中珠光體和鐵素體各占多少？（3） 說明含碳量1.0%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）*

22、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晶粒組織？2.說明實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.常見的熱處理方法有哪些？5.什么是鋁合金的固溶處理和時效處理。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晶粒組織？答：(1) 增加過冷度（2）進行變質(zhì)處理 (3)

23、附加振動2.說明實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：點缺陷，線缺陷，面缺陷。點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。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化退火,使石墨呈團絮狀的鑄鐵灰鑄鐵的抗拉強度和塑性就越低。球墨鑄鐵中石墨呈球狀使球墨鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性、疲勞強度不僅高于其它鑄鐵,而且可以與相應組織的鑄鋼相比?？慑戣T鐵的石墨呈團絮狀，因此它不但比

24、普通灰鑄鐵具有較高強度，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、化學熱處理。5.什么是鋁合金的固溶處理和時效處理。答：當鋁合金加熱到相區(qū),保溫后在水中快冷,其強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度和硬度隨時間而發(fā)生顯著提高的現(xiàn)象,稱為時效處理。6.回火的目的是什么，常用的回火操作有哪幾種？答：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

25、（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)ChSnSb11-6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

26、)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、綜合應用題（14分）（每小題7分）(1) 某機床主軸選用45鋼鍛造毛坯,要求有良好的綜合機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。擬采用以下幾種退火工藝： 緩慢加熱至700，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫； 緩慢加熱至840，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫； 緩慢加熱至1100，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫； 試說明上述三種工藝會導致小軸組織發(fā)生何變化？若要

27、得到大小均勻的細小晶粒，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，以便機械加工，同時為調(diào)質(zhì)處理做好組織準備。調(diào)質(zhì)處理是為了使主軸得到高的綜合機械性能和疲勞強度，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)長時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)長時間保溫后隨爐冷至室溫，小軸的晶粒得到細化且比較均勻。 緩慢加熱至1100，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫，由于加熱溫度高、加熱時間長，會使

28、奧氏體晶粒粗化。所以，為了要得到大小均勻的細小晶粒，選用第二種方法，即緩慢加熱至840，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫。得分：2007 2008 學年第2學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、 再結(jié)晶 、晶粒長大的變化。3、共析鋼的含碳量為 0.77 。4、Q235鋼的含義是為屈服點數(shù)值（屈服強度）為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼 。5、單晶體塑性變形中滑移的實質(zhì)是 在切應力作用下，位錯沿滑移面的運動 。6、體心立方晶格的致密度為 68

29、。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 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

30、稱為結(jié)晶。 （ ）3、共晶轉(zhuǎn)變是在恒溫下進行的。 （ ）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行噴丸處理，目的是在表面形成殘余壓應力。 （ ）8、熔點為232的錫在室溫下的塑性變形是冷加工。 （ × ）9、金屬結(jié)晶時，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） （

31、不選、錯選或多選答案者，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   晶界      2、建立相圖時采用的冷卻速度應為 。 （） 快速 中速 極緩慢3、在發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變L+時，L、三相的成分為 。 （） 相同 確定不變 不斷變化4、對板料進行多次拉伸時，為了消除形變強化，中途應進行 。 （） 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，保溫一段時間，然后采用的冷卻方式是 。 （） 隨爐冷卻  在油中

32、冷卻 在空氣中冷卻 6、合金固溶強化的基本原因是 。 （）晶粒變細 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化晶粒的作用，其中細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、一個合金的室溫組織為+二次+(+)，它由 組成。 （)二相 三相 四相 10、制造普通螺母的鋼應選用 。 （） Q235 65Mn T1211、滲碳體的性能特點是 。 （） 強度和硬度不高，塑性良好 硬度高，極脆，塑性幾

33、乎等于零 強度較高，硬度適中，有一定的塑性12、一個理想的淬火冷卻介質(zhì)應具有的冷卻特性是 。 （） 在約550以上高溫區(qū)冷速應盡可能緩慢，在低于約250的低溫區(qū)應具有足夠快的冷速 在約550以上高溫區(qū)冷速應具有足夠快的冷速，在低于約250的低溫區(qū)應盡可能緩慢 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 。 （） 只有晶格類型發(fā)生變化 只有晶粒大小、形狀發(fā)生變化晶格類型、晶粒大小、形狀都發(fā)生變化14、挖掘機鏟齒、坦克和拖拉機履帶宜采用 。 （ ） 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。

34、 （）  Co     Cr   Mn   16、屬于體心立方晶格的金屬有 。 （） -Fe、鋁   -Fe、鉻   -Fe、鋁 17、每個體心立方晶胞中包含有 個原子。 （）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型鉻鎳不銹鋼的強度，主要是通過 。 （）時效強化方法 固溶強化方法 冷加工硬化方法20、在Fe-Fe3C相圖中，共析線也稱為 。 （）   A1線    ECF線  

35、;  Acm線    四、簡答題（共25分） 1、奧氏體形成的四個步驟是什么？（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？答：、低溫回火(150250)回火后的組織為回火馬氏體。這種回火主要保持鋼在淬后所得到的高強度、硬度和耐磨性（1分）。在生產(chǎn)中低溫回火被廣泛應用于工具、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。

36、經(jīng)中溫回火后，工件的內(nèi)應力基本消除，其力學性能特點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。、高溫回火(500650)高溫回火后的組織是回火索氏體。鋼的強度、塑性和韌性具有良好的配合，即具有較高的綜合機械性能（1分）。因而，調(diào)質(zhì)處理被廣泛應用于中碳結(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、螺栓以及軸類等。（1分）3、高分子材料的主要性能特點是什么？（6分）答：高分子材料性能特點：具有高彈性和粘彈性；（1分）強度低，比強度高；（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）

37、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。 5、說明下列符號各是什么指標？各代表什么意思？（5分）(1) E （2） s （3） （4） k (5)HRC答：（1）E：彈性模量；剛度指標 （1分）（2）s：屈服點（強度） ；強度指標 （1分）（3）：斷面收縮率； 塑性指標 （1分）（4）k ：沖擊韌度；韌性指標 （1分）（5）HRC：洛氏硬度；硬度指標 （1分）

38、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)機床主軸45淬火+高溫回火六、作圖題(本大題共15分) 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、標明各特征點的成分、溫度，按相組成填充各相區(qū)；(4分) 2、寫出共析反應式，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

39、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) 機械工程材料試題姓名：                                      

40、60;         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?，相當于中?8Al（13237）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。二、填空題：1×20分按腐蝕過程特點，金屬腐蝕可分為 化學腐蝕 _和電化學腐蝕_。2常用力學性能判據(jù)有_強度_、_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，氮元素引起蘭脆。4.鋁合金的強化除了熱處理強化外，還可以進行固溶時效強化。5.鋼在加熱過程中產(chǎn)生的過

41、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_、_模具_和_量具_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. ( )實際的金屬晶體都呈各向異性。3. ( × )加工硬化、固溶強化均使材料強度、硬度顯著提高，塑性、韌性明顯降低，故可認為它們有相同的強化機理。4. ( )金屬材料、陶瓷材

42、料和高分子材料的本質(zhì)區(qū)別在于它們的化學鍵不同。5. ( )材料的強度、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. (×)鋁合金人工時效比自然時效所獲得的硬度高，且效率也高，因此多數(shù)情況下采用人工時效。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性能最好的。四、問答題 5×945分1、什么是金屬的力學性能？金屬的力學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

43、抗變形和斷裂的能力稱為材料的力學性能。材料的常規(guī)力學性能指標主要包括強度、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、鋼按化學成分可分為哪幾類？ 鋼按化學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

44、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。二、填空題（共20分，每空1 分） 1.石墨為片狀的灰口鑄鐵稱為  鑄鐵，石墨為團絮狀的灰口鑄鐵稱為 _ 鑄鐵，石 墨為球狀的灰口鑄鐵

45、稱為  鑄鐵。其中鑄鐵的韌性最高，因而可以鍛造。2. 陶瓷材料中的氣相是指     ，在       程中形成的，它       了陶瓷的強度。3.根據(jù)采用的滲碳劑的不同，將滲碳分為_、_和_三種。4.工程中常用的特殊性能鋼有_、_、_等。5.金屬的斷裂形式有_和_兩種。6.金屬元素在鋼中形成的碳化物可分為_、_兩類。7.常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有_、_和_三種。三、選擇題（共 25分，每小題1分）1.40鋼鋼錠在1000

46、左右軋制，有時會發(fā)生開裂，最可能的原因是(   )   A.溫度過低； B.溫度過高； C.鋼錠含磷量過高； D.鋼錠含硫量過高2.下列碳鋼中，淬透性最高的是(   )A.20鋼；   B.40鋼；   C.T8鋼；    D.T12鋼3.Ni在1Cr18Ni9Ti鋼中的主要作用是(   )A.提高淬透性；   B.固溶強化；   C.擴大Fe-Fe3C相圖中的相區(qū)；   D.

47、細化晶粒；4.W18Cr4V鋼鍛造后，在機械加工之前應進行(   )A.完全退火；  B.球化退火；  C.去應力退火；  D.再結(jié)晶退火5.下列材料中，最適合制造機床床身的是(   )A.40鋼；     B.T12鋼；    C.HT300；      D.KTH300-066.下列材料中，最適合制造氣輪機葉片的是A.1Cr13鋼；  

48、; B.1Cr17鋼；   C.3Cr13鋼；    D.4Cr13鋼7.下列材料中，最適合制造飛機蒙皮的是(   )A.ZAlSi12； B.2A50(舊牌號LD5)； C.ZAlMg10； D.2A12(舊牌號LY12)8.下列材料中，最適合制造盛放氫氟酸容器的是(   )A.1Cr17；    B.1Cr18Ni9Ti； C.聚四氟乙烯；  D.SiO29.下列材料中，最適合制造汽車板彈簧的是(   )A.60

49、Si2Mn；   B.5CrNiMo；     C.Cr12MoV；     D.GCr1510.下列材料中，最適合制造汽車火花塞絕緣體的是(   )A.Al2O3；   B.聚苯乙烯；    C.聚丙烯；      D.飽和聚酯11.銅只有通過冷加工并經(jīng)隨后加熱才能使晶粒細化，而鐵則不需冷加工，只需加熱到一定溫度即使晶粒細化，其原因是( 

50、0; )A.鐵總是存在加工硬化，而銅沒有；    B.銅有加工硬化現(xiàn)象，而鐵沒有；  C.鐵在固態(tài)下有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；而銅沒有 D.鐵和銅的再結(jié)晶溫度不同12.常用不銹鋼有鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和(   )A.鐵素體-奧氏體不銹鋼；  B.馬氏體-奧氏體不銹鋼；C.萊氏體不銹鋼；     D.貝氏體不銹鋼13.以下哪種鑄鐵的斷口呈灰黑色？(   )A.馬口鐵；     &

51、#160;B.白口鑄鐵；      C.麻口鑄鐵；      D.灰鑄鐵14.用于制造滲碳零件的鋼稱為(   )。   A.結(jié)構(gòu)鋼；      B.合金鋼；     C.滲碳鋼；        D.工具鋼15.馬氏體組織有兩種形態(tài)(   )

52、。   A.板條、樹狀；  B.板條、針狀；  C.樹狀、針狀；   D.索狀、樹狀16.實際生產(chǎn)中，金屬冷卻時(   )。A.理論結(jié)晶溫度總是低于實際結(jié)晶溫度；    B.理論結(jié)晶溫度總是等于實際結(jié)晶溫度；  C.理論結(jié)晶溫度總是大于實際結(jié)晶溫度；   D.實際結(jié)晶溫度和理論結(jié)晶溫度沒有關(guān)系17.零件滲碳后，一般需經(jīng)過(   )才能達到表面硬度高而且耐磨的目的。A.淬火+低溫回火；     B.正火；     C