工程材料學學期期末考試試題A及詳解答案

1、工程材料學學期期末考試試題(A)及詳解答案 一、名詞解釋： (每小題2分,共10分)珠光體過冷度合金本質晶粒度調(diào)質二、填空題：(每空0.5分，共20分)1. 為了改善切削加工性能,20鋼應進行 熱處理,T12鋼應進行熱處理。2. -Fe是晶體結構，設a為晶格常數(shù)，其晶胞原子數(shù)為，原子半徑為， 配位數(shù)是。3. 晶體中的線缺陷是指各種類型的；面缺陷指、。4. 液態(tài)金屬進行鑄造時，為達到細化晶粒的目的而加入其它物質作為人工晶核的處理方法稱為。5. 金屬材料的強化機制有、 、和。 共 5 頁 第 1 頁 共 5 頁 第 2 頁6. 金屬塑性變形的基本方式有 和 兩種。7. 冷變形金屬經(jīng)重新加熱時，根據(jù)

2、組織與性能的變化，大體可以分為別 、 和 三個階段。8. L是轉變，而 是轉變。9. 鐵碳合金中的基本相有鐵素體、 和 五種。10. 碳鋼中常存的雜質元素中，有益的元素是 和，有害的元素是 和。11. 45鋼調(diào)質和正火兩種熱處理工藝所得到的組織分別為 和。12. 20CrMnTi鋼和T10鋼淬火后比較，淬透性好的鋼是，而淬硬性好的鋼是。13. 16Mn鋼中的Mn元素主要作用是；GCr15鋼中的Cr元素的主要作用是。14. HT300中“HT”的含義是，“300” 的含義是 ，其基體組織是。15. 2A12（L Y 1 2）材料的類別是 ； TC4材料的類別是 。三、 判斷題： (在題后括號內(nèi)將

3、正確的劃，錯誤的劃×。每小題1分,共10分)1. 工程中常用布氏硬度測量硬材料的硬度。 ( )2. 固溶體的晶體結構與組成它的溶劑元素的晶體結構相同。 ( )3. 晶體缺陷使晶格產(chǎn)生畸變，所以缺陷越多對材料的性能危害越大。 ( )4. 由液體冷卻凝固成固體的過程都是結晶過程。 ( ) 共 5 頁 第 3 頁5. 杠桿定律只適用于兩相區(qū)。 ( )6. 金屬晶體中，原子排列最緊密的晶面間的距離最小，結合力大，所以這些晶面間難以發(fā)生滑移。 ( )7. 共析轉變時溫度不變，且三相的成分也是確定的。 ( )8. 熱加工與冷加工的主要區(qū)別在于是否對變形金屬加熱。 ( )9. 過共析鋼為消除網(wǎng)狀滲

4、碳體應進行正火處理。 ( )10. 可鍛鑄鐵能夠進行鍛造。 （ ）四、簡答題（每小題5分,共20分）1 在圖1中分別畫出純鐵的、晶面和、晶向。并指出在室溫下對純鐵進行拉伸試驗時，滑移將沿以上的哪個晶面及晶向進行？圖12為什么鉗工鋸 T10，T12 等鋼料時比鋸 10，20 鋼費力，鋸條容易磨鈍？ 共 5 頁 第 4 頁3奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是怎樣產(chǎn)生的？如何防止？ 4低碳鋼滲碳表面化學熱處理的溫度范圍是多少？溫度選擇的主要理由是什么？五、請用直線將下列材料牌號與典型應用零件及熱處理工藝連接起來。（每小題2分,共10分）材料牌號應用零件熱處理工藝HT250彈簧調(diào)質+氮化Cr12MoV飛機起落架

5、固溶+時效7A04（LC9）機車曲軸自然時效（退火）65Mn冷沖模淬火+中溫回火38CrMoAl機床床身淬火+低溫回火六、某工廠倉庫積壓了許多退火狀態(tài)的碳鋼，由于鋼材混雜，不知道鋼的化學成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占 80% ，回答以下問題：（每小題4分,共12分） 求該鋼的含碳量；      計算該鋼組織中各相組分的相對百分含量； 畫出其組織示意圖，并于圖中標出各組織組分的名稱。 共 5 頁 第 5 頁七、車床主軸要求軸頸部位的硬度為5658HRC，其余地方的硬度為2024HRC，制訂的加工工藝路線如下：鍛

6、造 正火 機加工 軸頸表面淬火 低溫回火 磨削。請說明：（每小題2分，共10分）（1）該主軸應選用何種材料；（2）正火的目的及其大致工藝；（3）表面淬火的目的及大致處理工藝；（4）低溫回火的目的及大致工藝；（5）軸頸部位的表面組織和其余地方的組織。 八.將¢5mm的T8鋼（共析鋼）加熱至760并保溫足夠時間，問采用什么樣的冷卻工藝可得到如下組織：珠光體，索氏體，下貝氏體，馬氏體+少量殘余奧氏體；在C曲線上畫出工藝曲線示意圖。（每小題2分，共8分） 一、名詞解釋： (每小題2分,共10分)珠光體：鐵素體和滲碳體成片層相間的機械混合物。過冷度：金屬的實際結晶溫度低于其理論結晶溫度，理論結

7、晶溫度與實際結晶溫度的差值稱為過冷度。合金：通過熔煉，燒結或其它方法，將一種金屬元素同一種或幾種其它元素結合在一起所形成的具有金屬特性的新物質，稱為合金。本質晶粒度：在規(guī)定的加熱條件下，奧氏體晶粒長大的傾向性。調(diào)質處理：淬火后的高溫回火。二、填空題：(每空0.5分，共20分)1正火，球化退火。2體心立方， 2， ， 8。3位錯；晶界，亞晶界。4 變質處理。5固溶強化，彌散強化，細晶強化，形變強化。6滑移，孿生。7回復，再結晶，晶粒長大。8共晶轉變，共析轉變。9奧氏體，鐵素體，滲碳體，液體。參考答案及評分標準 共 4 頁 第 2 頁10硅（Si），錳（Mn）；磷（P），硫（S）。11回火索氏體（

8、或S回），索氏體（或S）。1220CrMnT，T10。13強化鐵素體； 提高淬透性。14灰口鑄鐵；最低抗拉強度300MPa，珠光體。15硬鋁合金，a+b型鈦合金三、 判斷題：(每小題1分,共10分)1×， 2， 3×， 4×， 5， 6×， 7， 8×， 9， 10×。四、簡答題（每小題5分,共20分）1純鐵在室溫下為體心立方晶體結構，滑移系為110×111，所以應該沿上述晶面的晶向滑移。（1分，可不答理由）。晶面、晶向標注各1分。2答：T10,T12屬于碳素工具鋼，含碳量為1.0%，1.2%，因而鋼中滲碳體含量高，鋼的硬度

9、較高；而10,20鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，屬于低碳鋼，鋼的硬度較低，因此鉗工鋸T10,T12 等鋼料時比鋸 10,20 鋼費力，鋸條容易磨鈍。3 奧氏體不銹鋼在約600 ºC工作時，從A體晶界析出Cr23C6碳化物，造成晶界附近基體貧鉻，當貧鉻區(qū)含鉻量低于12%時，電位顯著下降，造成晶間腐蝕。使鋼 共 4 頁 第 3 頁的強度和塑性急劇下降。（3分）防止晶間腐蝕的方法：1）降低鋼的含碳量，以盡可能少的形成Cr23C6。（1分）2）在鋼中加入強碳化物形成元素鈦、鈮，使鋼中的碳優(yōu)先形成TiC或NbC，而不形成Cr23C6 。（1分）4低碳鋼滲碳處理的溫度在900950（或AC3以上5080）

10、。（2分）選擇的主要理由是應在單相區(qū)，因為的碳的溶解度大，而相的碳的溶解度最大僅0.0218。因此只有在單相區(qū)才能獲得較高的表面碳濃度（2分）；但溫度也不能太高，否者易形成粗大的奧氏體晶粒而降低力學性能（1分）。五、(劃對一道連線1分，共10分)六、解答：（每小題4分,共12分）. 根據(jù)珠光體含量求出該碳鋼室溫下的含碳量：室溫下鐵素體的含碳量可忽略不計，而珠光體的含碳量為0.77%，因此：含碳量C=0.77%×20%=0.154%. 該碳鋼室溫下的相組成為F+Fe3CF=(6.69-0.154)/6.69=97.7%Fe3C=1-F=2.3% 共 4 頁 第 4 頁. 七、（每小題2分，共10分）. 45鋼（或其它中碳合金鋼）；. 目的是為了獲得主軸整體所要求的硬度2024HRC及其他機械性能，并便于加工（1分）；工藝是：加熱到850左右保溫，然后空冷。（1分）. 目的是為了獲得軸頸部5658HRC的硬度要求（1分）；工藝是采用高頻感應加熱至830左右，然后迅速在水中冷卻（1分）。. 目的是降低淬火后工件的殘余應力（1分）；工藝是在170200加熱并保溫（1分）。. 軸頸部為回火馬氏體（1分），其余地方為珠光體或索氏體（1