工程材料试卷及答案(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 机械工程材料 A卷评分标准一、名词解释：（分）、 固溶强化： 固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。（2分）、加工硬化： 金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。（2分）、 合金强化： 在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度（2分）、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。 （2分）、细晶强化：通过细化晶粒处理，使得金属强度提高的方法。（2分）二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）（每空1分）名称候选材料选用材料热处理方法最终组织机床床身T10A, KTZ450-06, HT200HT200时效P

2、FG片汽车后桥齿轮40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn20CrMnTi渗碳淬火低温回火表面CmMA心部 FM滚动轴承GCr15, Cr12, QT600-2GCr15球化退火淬火低温回火CmMA锉刀9SiCr, T12, W18Cr4VT12球化退火淬火低温回火CmMA汽车板簧45, 60Si2Mn, T1060Si2Mn淬火中温回火T回钻头W18Cr4V，65Mn, 20W18Cr4V 淬火低温回火CmMA桥梁1Cr13, 16Mn, Q19516Mn,不热处理FP滑动轴承H70, ZSnSb11Cu6, T8ZSnSb11Cu6不热处理a+SnSb耐酸容器Q235, 1Cr18N

3、i9Ti, ZGMn131Cr18Ni9Ti固溶处理A发动机曲轴QT600-3, 45, ZL101QT600-3等温淬火高温回火S回G球三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC5458，其余地方为HRC2025，其加工路线为： 下料 锻造 正火 机加工 调质 机加工（精） 轴颈表面淬火 低温回火 磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢 （4分） 2、正火的目的和大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；加热到Ac350保温一段时间空冷（4分） 3、调质目的和大致热处理工艺 强度硬度塑性韧性达到良好配合 淬火高温回火（4分） 4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度（4分） 低温回火目的和轴颈表面和

4、心部组织。去除表面淬火热应力，表面MA心部S回。（4分）四、选择填空（20分）（每空2分）1合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（ d ）（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大 （b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响 （d）上述说法都不全面2适合制造渗碳零件的钢有（ c）。（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi3要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理 （b）60Si2Mn经淬火和中温回火 （c）40Cr钢经调质处理4制

5、造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火 （b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火 （c）65钢淬火后中温回火5高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少 （b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量 （c）钢中的碳含量6汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60钢渗碳淬火后低温回火 （b）40Cr淬火后高温回火 （c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火765、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火 （b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火 （c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（ d）

6、（a）固溶强化 （b）细晶强化 （c）位错强化 （d）第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（ b）（a） 获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性（b） 获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀 （c）降低硬度，便于切削加工.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ）（a）20Cr渗碳淬火后低温回火 （b）ZGMn133经水韧处理 （c）W18Cr4V淬火后低温回火五、填空题(20分) （每空1分）1、马氏体是 碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体 、 片状马氏体。其中， 片状马氏体硬度高、塑性差2、W18Cr4V钢的

7、淬火加热温度为12701280，回火加热温度为 560 ，回火次数 3次。3、材料选择的三原则 一般原则，工艺性原则， 经济性原则。4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是 强度高，淬透性好 。5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是 P B M。6. 共析钢淬火形成M+A后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为 M回A T回 S回 。7. 45钢正火后渗碳体呈 片 状，调质处理后渗碳体呈 球 状。-一、名词解释：（20分） 合金 同素异晶转变 铁素体 再结晶 淬透性 二、试计算面心立方（FCC）晶体的晶格致密度。（5分） 三、铁碳相图知识测验：（25分） 1默画出铁碳相图

8、，并标注出所有温度和成分点； 240、60、T12钢的室温平衡组织是什么？它们从高温液态平衡冷却到室温要经过哪些转变？ 3画出纯铁、40钢、T12钢的室温平衡组织，并标注其中的组织。 四、钢的热处理知识测验：（10分） 1T8钢经淬火后得到什么组织？经退火后得到什么组织？ 2T8钢淬火后分别在200、400、600回火又得到什么组织？ 五、要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锉刀、机床床身等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并叙述所选材料的名称、成分、热处理工艺和零件制成后的最终组织。（20分） T10 65Mn HT300 W6Mo5Cr4V2 GCr15Mo

9、40Cr 20CrMnTi Cr12MoV 5CrMnMo 六、叙述铸铁不同阶段石墨化程度与其最终组织的关系。（10分） 七、用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到1000保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。（10分） 重庆大学“工程材料”试卷参考答案 一、（20分）每小题4分 合金：由两种或两种以上金属元素；或金属与非金属元素熔炼、烧结或通过其方法由化学键组合而成的具有金属特性的物质。 同素异晶转变：在固态下，同一种元素由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变。 铁素体：碳溶解在Fe中形成的间隙固溶体。 再结晶：冷变形金属在加热时其组织和性能都

10、恢复到变形前的软化状态的过程。 淬透性：一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。 二、（5分） 三、（25分） 1（7分 2 3（每个图2分） 四、（10分） 1 答： 淬火后组织为马氏体；（2分） 退火后组织为珠光体。（2分） 2 200回火后为回火马氏体；（2分） 400回火后为回火托氏体；（2分） 600回火后为回火索氏体。（2分） 五、（20分） 答： 齿轮：20CrMnTi渗碳钢；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti1.5%；渗碳淬火低温回火；组织为回火马氏体。（3分） 连杆：40Cr调质钢；C%=0.4%,Cr1.5%；调质处理（淬火高温回火）；组织为回火索氏体。（2

11、分） 弹簧：65Mn弹簧钢；C%=0.65%,Mn1%,Cr=12%,Mo,V1.5%；淬火低温回火；组织为回火马氏体。（2分） 滚动轴承：GCr15Mo轴承钢；C%1%,Cr=1.5%,Mo1.5%；球化退火淬火低温回火；组织为回火马氏体。（2分） 车刀：W6Mo5Cr4V2高速钢；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；淬火560三次回火；组织为回火马氏体碳化物。（3分） 锉刀：T10碳素工具钢；C%1%；淬火低温回火；组织为回火马氏体碳化物。（2分） 热锻模具：5CrMnMo热变形模具钢；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo1.5%；淬火高温回火；组织为回火索氏体。（2分） 机床

12、床身：HT300灰口铁；无需热处理。（2分） 六、（10分） 七、（10分） 答：冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。在1000时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。 习题1一、名词解释滑移、孪生、加工硬化、滑移系、形变织构、回复、再结晶、二次再结晶、热加工二、填空题1常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（ ）和（ ）两种。2与单晶体比较，影响多晶

13、体塑性变形的两个主要因素是（ ）和（ ）。3在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（ ）来划分的因此Cu（熔点为1084）在室温下变形加工称为（ ）加工，Sn（熔点为232）在室温的变形加工称为（ ）加工。4再结晶温度是指（ ），其数值与熔点间的大致关系为（ ）。5再结晶后晶粒度的大小取决于（ ）、（ ）、和（ ）。6aFe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为（ ）和（ ），滑够系为（ ）个。7强化金属材料的基本方法有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。8冷变形后的金属进行加热，当温度不太高时，金属内部的晶格畸变程度（ ），内应力（ ），这个阶段称为（）。当加热到较高温度，晶粒内部晶格畸变（ ）

14、，金属的位错密度（ ），使变形的晶粒逐步变成（等轴晶粒），这一过程称为（ ）。三、简答题1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？2什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。3用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施？为什么？4已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在 1000、铁在800、铜在600时的加工变形是处于什么加工状态。5用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。（2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。（3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。6说明下列现象产生的原因。（1）滑移面是原子密度最

15、大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向。（2）晶界处滑落的阻力最大。（3）Zn（密排六方）、a一Fe、Cu的塑性不同。7简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。8在图210中的晶面、晶向中，哪些是滑移面，哪单是滑移方向？就图中情况能否构成滑移系？四、判断题1由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。（ ）2因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。（）3金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。（ ）4滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（ ）5热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（ ）6为了保持冷变

16、形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（ ）7热加工过程，实行上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（ ）8孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得多。（ ）五、选择填空1体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的（ ）（a）滑移系数不同 (b)滑移方向数不同（c）滑移面数不同 （d）滑移面和滑移方向的指数不同 2随冷塑性变形量增加，金属的（ ）。（a）强度下降，塑性提高 (b) 强度和塑性都下降（c）强度和塑性都提高 （d）强度提高，塑性下降3冷变形金属再结晶后，则（ ）。，（a）形成等轴晶，强度增大 (b)形成柱状晶，塑性下降（c）形成柱状晶，强度升高 (d)形

17、成等轴晶，塑性升高4能使单晶体产生塑性变形的应力为（ ）。（a）正应力 （b）切应力 （c）复合应力5变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型是（ ）。（a）与变形前的金属相同 （b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型6再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（ ）改变。（a）温度（b）晶体结构 （c）应力状态。7冷热加工的区别在于加工后是否留下（ ）。（a）加工硬化 （b）晶格改变性 （c）纤维组织8钢只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（ ）（a）铁总是存在加工硬化，而铜没

18、有 （b）铜有加工硬化现象，而铁没有（c）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有 （d）铁和铜的再结晶温度不同=一、名词解释淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、曲线二、填空1本质晶粒度是根据标准实验方法，在（ ）保温（ ）小时后测定的奥氏体晶粒大小。2共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于 温度将形成（ ），为（ ）与（ ）的机械混合物，其典型形态为（ ）或（ ）。3中马氏体是碳在Fe中的过饱和（ ），具有（ ）点阵。4于过冷奥氏体等温转变图通常呈（），所以又称（），亦称为（）。5把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏

19、体组织的热处理工艺方法称为（ ）。6中温回火主要用于处理（ ）。因火后得到（ ）。7根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（ ）、（ ）和（）三种。8在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（ ），其中低温（ ）的硬度提高不多，故又称为（ ）。三、简答1什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。2什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具

20、有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力3何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。4试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。5T12钢加热到770后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。6用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制

21、定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。四、判断正误并改正1铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。2珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。3珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。4低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成

22、群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。5马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。7为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”8使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散

23、退火。五、选择填空1根据e一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（）或（）加（）或（）加（）。(a)珠光体(b)渗碳体（c）铁素体（d）马氏体2如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在8001500之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（ ）。（a）超细珠光体 (b)索氏体 （c） 屈氏体（d）马氏体3实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（ ）、（）和（ ）三大类。（a）重结晶、再结晶、去应力退火 （b）扩散、球化法应力退火（c）再结晶、完全、去应力退火 （d）去氢、扩散、重结晶退火4对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（ ），淬火后的组织为均匀的马氏体。(a)Ac1+3050 (b) Acm+3050 (c) Ac3+3050 (d) A0+30505当残余奥氏体比较稳定在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。(a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化6真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（）等热处理技术是当代发展起来的具有广泛应用前景的新技术。（a）表面淬火 （b）复合热处理 （c）化学热处理 （d）表面热处理专心-专注-专业