工程材料試題與答案

紹興文理學(xué)院2007學(xué)年01學(xué)期機(jī)自專業(yè)06級(jí)《機(jī)械工程材料》期末試卷〔考試形式：閉卷〕題號(hào)〔型〕一二三四五六七八核分人得分總分評(píng)卷人一、名詞解釋〔共15分，每題3分〕1、過冷度2、滲碳體3、淬硬性4、纖維組織班級(jí)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：.O…………O…………O…………O裝………O訂………O線…………O…………O………O………5、再結(jié)晶二、填空題〔共15分，每空格0.5分〕1、HB、ak、б0.2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)根本過程組成。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___________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________的韌性較好。10、調(diào)質(zhì)鋼中參加Cr、Mn等元素是為了提高，參加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(hào)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)器零件選材的三大根本原那么是、和。三、判斷題〔共10分，每題1分〕1、材料愈易產(chǎn)生彈性變形其剛度愈小?！病?、室溫下，金屬的晶粒越細(xì)，那么強(qiáng)度越高，塑性越低?！病?、滑移變形不會(huì)引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的變化。〔〕4、凡組織組成物都是以單相狀態(tài)存在于合金系中?！病?、萊氏體的含碳量為6.69％?！病?、不管碳含量上下，馬氏體的硬度都很高，脆性都很大?！病?、外表淬火既能改變鋼的外表化學(xué)成分，也能改善心部的組織和性能?！病?、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?！病?、球墨鑄鐵可通過熱處理來提高其機(jī)械性能?！病?0、外表耐磨的凸輪，材料用20鋼，熱處理技術(shù)條件：淬火+低溫回火，HRC50～60?！病乘?、選擇題〔共15分，每題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、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3、鑄造條件下，冷卻速度越大，那么〔〕。(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，那么〔〕?！瞐〕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5、合金固溶強(qiáng)化的原因是()?！瞐〕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)反響6、T12鋼在室溫下，珠光體的相對(duì)重量百分?jǐn)?shù)為〔〕。7、珠光體是一種〔〕。(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+低溫回火；〔b〕．等溫淬火；〔c〕．淬火+高溫回火。9、汽車、拖拉機(jī)變速箱的齒輪要求外表高耐磨性，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、以下材料中，淬硬性高的是〔〕。(a).9SiCr (b).45 (c)12Cr2Ni4WA 〔d〕.38CrMoAl11、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〔〕班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：O…………O…………O…………O裝………O訂………O線…………O…………O………13、40Cr鋼屬于〔〕：〔a〕耐熱鋼；〔b〕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〕4Cr1315、橋梁構(gòu)件選用〔〕〔a〕40〔b〕4Crl3〔c〕16Mn〔d〕65Mn五、簡答題〔共16分〕1、〔此題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)行比擬？2、〔此題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？班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：.O…………O…………O…………O裝………O訂………O線…………O…………O………O………六、分析題〔共24分〕1、〔此題15分〕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1〕作出A-B合金相圖；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(duì)量。O…………O…………O…………O裝…………O………O訂………O…………O線…………O…………O…………OOO………機(jī)自專業(yè)06級(jí)《機(jī)械工程材料》期末試卷標(biāo)準(zhǔn)答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、名詞解釋〔共15分，每題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。在萊氏體3、淬硬性：鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度。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；低7、珠光體；鐵素體；滲碳體8、A3線+30～509、針葉；板條；低碳馬氏體10、淬透性；防止回火脆性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，每題1分〕〔打√或╳〕題號(hào)12345678910答案××√××××√√×四、選擇題〔共10分，每題1分〕題號(hào)12345678910答案CCADCCDCCA題號(hào)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(cè)上面一般都有換算關(guān)系表?！?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，可以直接讀出硬度值，缺點(diǎn)是因壓痕小，對(duì)材料有偏析及組織不均勻的情況，測量結(jié)果別離度大，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(duì)工件損傷小。特別適用于測量零件的外表淬硬層及經(jīng)過外表化學(xué)處理的硬度，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：①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〕②金屬的加工硬化現(xiàn)象會(huì)給金屬的進(jìn)一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會(huì)越軋?jiān)接玻灾伦詈筌埐粍?dòng)。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局部，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?？椎木植?，這樣鋼絲才可以繼續(xù)通過?？锥尚巍！?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)：=1\*GB3①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?！?.5分〕=2\*GB3②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斷形成?！?.5分〕=3\*GB3③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)組織中有一局部奧氏體被殘留下來，這局部奧氏體稱為剩余奧氏體，剩余奧氏體的存在會(huì)改變鋼的性能，并使工件尺寸發(fā)生變化，因此，生產(chǎn)中，對(duì)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?cè)谑褂闷陂g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℃〕，以最大限度地消除剩余奧氏體，到達(dá)增加硬度，耐磨性與穩(wěn)定尺寸的目的，這種處理稱為“冷處理〞。〔1.5分〕=4\*GB3④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(huì)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?！?.5分〕六、分析題〔共24分〕1〔15分〕答：〔1〕〔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α固溶體，至2點(diǎn)結(jié)束，2～3點(diǎn)之間合金全部由α固溶體所組成，但當(dāng)合金冷到3點(diǎn)以下，由于固溶體α的濃度超過了它的溶解度限度，于是從固溶體α中析出二次相A，因此最終顯微組織：α+AⅡ相組成物:α+AA%=〔90-80/90〕*100%=11%α%=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α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)生共晶反響，形成〔A+α〕共晶體，合金自2點(diǎn)冷至室溫過程中，自α固溶體中析出二次相AⅡ，因而合金②室溫組織：AⅡ+α+(A+α)相組成物:A+α組織：〔A+α〕%=〔70-55〕/(70-40〕*100%=50%AⅡ%={〔55-40〕/〔70-40〕}*{20/90}*100%=11%Α%={〔55-40〕/〔70-40〕}*{70/90}*100%=39%或α=50%-11%=39%相：A%=〔90-55〕/90*100%=39%α%=1-A%=61%〔3分〕80%A合金如圖③：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)生共晶反響，形成(A+α)共晶體，因而合金③的室溫組織：A+(A+α)相組成物：A+α組織：A%=〔40-20〕/40*100%=50%〔A+α〕%=1-A%=50%相：A%=〔90-20〕/90*100%=78%α%=1-A%=22%〔3分〕2、〔9分〕答：〔1〕因其未到達(dá)相變溫度，加熱時(shí)組織未變化，故冷卻后依然是原