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1、工 程 材 料 试 题 及 答 案判断题1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。（X）2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。（X）3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。（义）4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。（X）5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。（J）6、一个合金的室温组织为a+B“+（a+B）,则它由三相组成。（义）7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。（J）9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而
2、降低。（义）10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。（J）选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30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+F+G 片汽车后桥齿轮40Cr,20CrMnTi,60Si2Mn20CrMnTi渗碳+淬火+低温回火表面Cm+M+A心 部 F+M滚动轴GCrl5,Crl2,GCrl5球化退火Cm+M+承QT600-2+淬火+低温回火A铿刀9SiCr,T12,W18Cr4VT12球化退火+淬火+低温回火Cm+M+A汽车板簧45,60Si2Mn,T1060Si2Mn淬火+中温回火T 回钻头W18
3、Cr4V,65Mn,20W18Cr4V淬火+低温回火Cm+M+A桥梁lCrl3,16Mn,Q19516Mn,不热处理F+P滑动轴承H70,ZSnSbllCu6,T8ZSnSbllCu6不热处理a+SnSb耐酸容器Q235,lCrl8Ni9Ti,ZGMnl3lCrl8Ni9Ti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HRC545 8,其余地方为HRC2025,其加工路线为：2工 程 材 料 部 分 试 题下 科 一 银 强 二 亚 F加工 调质 机加工(精)轴颈,面淬火 低温回火 磨加工指出：1、主
4、轴应用的材料：4 5钢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A c 3+5 0 C保温一段时间空冷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、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5.低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M+A 心部S回选 择 填 空(2 0分)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)上述说法都不全面适合制造渗碳零件的钢有(C)o(a)1 6M n、1 5、20Cr、l Cr l 3 1 2Cr 2N i 4A (b)45、40Cr 65
5、M n、T 1 2(c)1 5、20Cr、1 8Cr 2N i 4W A 20Cr M n T i要制造直径1 6m m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)60S i 2M n经淬火和中温回火(c)40Cr钢经调质处理制造手用锯条应当选用(a )(a)T 1 2钢经淬火和低温回火(b)Cr l 2M o钢经淬火和低温回火(c)65钢淬火后中温回火高速钢的红硬性取决于(b )第3页 共7 0页马氏体的多少（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）6
6、0钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr 淬火后高温回火（c）20Cr M n T i渗碳淬火后低温回火7、65、65M n、50Cr V 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+中温回火二次硬化属于（d）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化9、l CH 8N i 9T i 奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性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1 0、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）2
7、0Cr 渗碳淬火后低温回火（b）Z G M n l 3-3经水韧处理（c）W 1 8Cr 4V淬火后低温回火1 1、位 错 是 一 种。（）线 缺 陷 点 缺 陷 面 缺 陷1 2、纯铁在850时为 晶格。（）体心立方面心立方密排六方1 3、有些金属在固态下会发生晶体结构的变化，这 种 变 化 可 以 称 为 o （）等温转变 变温转变 同素异构转变1 4、共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，有 如 下 转 变 o （）4工 程 材 料 部 分 试 题只有贝氏体和马氏体转变，而没有珠光体型转变只有珠光体型和马氏体转变，而没有贝氏体转变只有珠光体型和贝氏体转变，而没有马氏体转变1 5、当晶格常数相同时
8、，面心立方晶格 比 体 心 立 方 晶 格 的 致 密 度 o ()小 大 相等1 6、具有匀晶相图的合金在固态时的相结构属于 o ()化合物 固溶体 以上都不是1 7、密 排 六 方 晶 胞 的 原 子 数 为 o ()2 6 41 8、弹簧及一些要求具有较高屈服极限的热作模具等，常采用热处理工艺是()淬火+低温回火 淬火+中温回火 表面淬火1 9、亚共析钢中，随着含碳量的增加，C曲线的位置：()右移 左移 不变。2 0、在室温平衡状态下，当钢的含碳量超过0.9%后，钢中渗碳体的形态主要是。()粒状 片状 网状2 1、属 于 体 心 立 方 晶 格 的 金 属 有 o ()a-F e,铝 a
9、-F e,铭 y-F e,铝2 2、工程结 构 件 中 应 用 最 多 的 钢 种 是 o ()碳素结构钢 不锈钢 碳素工具钢2 3、奥氏体是碳溶解在中所形成的间隙固溶体。()a-F e y -F e 8 -F e第 5 页 共 7 0 页24、可 逆 回 火 脆 性 的 温 度 范 围 是 o ()150 200 250 400 400 550c25、完 全 退 火 主 要 用 于 o ()亚 共 析 钢 共析钢过共析钢26、退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然 后 采 用 的 冷 却 方 式 是 o()随炉冷却 在 油 中 冷 却 在空气中冷却27、马氏体转变是在 以下进行的。()
10、A1 Ms Mf28、珠 光 体 是 一 种 o ()固溶体金属化合物机械混合物29、在测量工件的表面层硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是 o ()H B H R H V30、表示金属材料弹性极限的符号是 o ()O e 优 O b31、在晶体缺陷中，属于面缺陷的有 o ()间隙原子 位错 晶界32、建立相图时采用的冷却速应为 o ()快 速 中 速 极 缓 慢33、在发生共晶转变L-a+B时，L、a、B三相的成分为。()相同 确定不变 不断变化34、对板料进行多次拉伸时，为了消除形变强化，中途应进行 o ()完全 退 火 再 结 晶 退 火 正 火6工 程 材 料 部 分 试 题3 5、
11、正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是 o()随 炉 冷 却 在 油 中 冷 却 在空气中冷却3 6、合金固溶强化的基本原因是 o ()晶粒变细 晶格发生畸变 晶格类型发生了改变3 7、大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有 o ()Mn,P M n,T i T i,V3 8、分级淬火的目的是 o ()使工件在介质停留期间完成组织转变使工件内外温差较为均匀并减小工件与介质间的温差使奥氏体成分趋于均匀3 9、一个合金的室温组织为a+二 次 B+(a+B),它由 组成。()二相 三相 四相4 0、制造普通螺母的钢应选用 o ()Q 2 3
12、 5 6 5 M n T 1 24 1、渗碳体的性能特点是 o ()强度和硬度不高，塑性良好硬度高，极脆，塑性几乎等于零强度较高，硬度适中，有一定的塑性4 2、一个理想的淬火冷却介质应具有的冷却特性是 o ()在约5 5 0 c 以上高温区冷速应尽可能缓慢，在低于约2 5 0 C 的低温区应具有足够快的冷速第 7 页 共 7 0 页在约5 5 0 c 以上高温区冷速应具有足够快的冷速，在低于约2 5 0 c 的低温区应尽可能缓慢从高温至低温一直保持足够快的冷却速度4 3、将变形金属加热发生再结晶转变时 o ()只有晶格类型发生变化只有晶粒大小、形状发生变化晶格类型、晶粒大小、形状都发生变化4
13、4、挖掘机铲齿、坦克和拖拉机履带宜采用 o ()可锻铸铁 球墨铸铁 高锦钢Z G M n l 34 5、除 元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。()C o C r M n4 6、属于体心立方晶格的金属有 o ()a-F e、铝 a-F e、倍 丫-F e、铝4 7、每个体心立方晶胞中包含有一个原子。()1 2 34 8、在以下晶体中，滑移系数目最多的晶格类型是 o ()密排六方体心立方简单立方4 9、欲要提高1 88 型铭银不锈钢的强度，主要是通过o ()时效强化方法 固溶强化方法 冷加工硬化方法5 0、在 F e-F e 3 c 相图中，共析线也称为。()A 1 线
14、 E C F 线 A c m 线简答题(共2 0 分)8工 程 材 料 部 分 试 题晶体有那些特性？（4分）答：1）一般具有规则的外形。（1分）；2）有固定的熔点。（1分）；3）有各向异性。（1分）；4）解理性。（1分）陶瓷材料的主要性能特点是什么？（5分）答：陶瓷材料性能特点：具有不可燃烧性；（1分）、高耐热性、高化学稳定性；（1分）不老化性；（1分）、高的硬度和良好的抗压能力；（1分），但脆性很高，温度急变抗力很低。简述珠光体、索氏体、屈氏体三者的异同点。（5分）答：珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体与渗碳体片层交替的机械混合物。（2分）不同的是片层间距由宽到细，强度、硬度由低变高。（3分
15、）铁碳合金中基本相是那些？其机械性能如何？（6分）答：基本相有：铁素体、奥氏体、渗 碳 体。铁素体强度和硬度不高，但具有良好的塑性和韧性；奥氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型；渗碳体硬度很高而塑性和韧性几乎为零，脆性大。金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？P16答:结晶的基本过程晶核形成与晶核长大结晶时的冷却速度（即过冷度）随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增长比成长率的增长快，同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？答：手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢
16、制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A第 9 页 共 7 0 页普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195,Q215,Q235车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30,35,40,45,50金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？答：1晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横向等。2晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降，3织构现象的产生，即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属
17、中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象，4冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？答：在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。在性能上：形成固溶体和金属件化合物都能强化合金，但固溶体的强度，硬度比金属间化合物低，塑性，韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机械性能。实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？答：如果金属中无晶体
18、缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。工 程 材 料 部 分 试 题简述铸造过程中缩孔形成的原因。答：金属液在铸模中冷却和凝固时，由于液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则会在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成尺寸较大而集中分布的孔洞。简述消除冲压制品表面出现吕德斯带的措施。答：利用应变时效理论解决这一问题。将薄板在冲压之前进行一道微量冷轧工序（12%的压下量），或
19、向钢中加入少量的Ti或Al,C,N等间隙原子形成化合物，以消除屈服点，随后再进行冷压成形，便可保证工件表面平滑光洁。说明本体聚合与悬浮聚合的异同？答：相同点：聚合都在单体相中进行不同点：悬浮聚合的单体分散为无数个小液滴，易散热陶瓷表面施釉的作用有那些？烧铀后釉面出现裂纹或陶瓷表面发生翘曲时，应如何解决？答：作用：在陶瓷上形成玻璃状物质使其表面具有光亮、美观、致密绝缘、不吸水、不透水及化学稳定性好等优良性能改变铀料成分，降低其热膨胀系数奥氏体形成的四个步骤是什么？（4分）答：（1）奥氏体晶核的形成；（1分）（2）奥氏体晶核的长大；（1分）（3）残余渗碳体的溶解；（1分）（4）奥氏体成分的均匀化。
20、（1分）高分子材料的主要性能特点是什么？（6分）答：高分子材料性能特点：具有高弹性和粘弹性；（1分）第 1 1 页 共 7 0 页强度低，比强度高；（1分）耐磨、减磨性能好；（1分）绝缘、绝热、绝声；（1分）耐热性不高，耐蚀性能好；（1分）存在老化问题。（1分）提高金属耐蚀性的途径是什么？不锈钢中最主要的合金元素是哪一个元素？（4分）答：（1）提高金属的电极电位；（1分）（2）使金属易于钝化，形成致密、完整、稳定的与钢基体结合牢固的钝化膜；（1分）（3）形成单相组织。（1分）不锈钢中最主要的合金元素是C r。（1分）说明下列符号各是什么指标？各代表什么意思？（5分）（1）E （2）o s （3
21、）巾 （4）a k（5）H R C答：（1）E:弹性模量；刚度指标（1分）（2）a s：屈 服 点（强度）；强度指标（1分）（3）i p：断面收缩率；塑 性 指 标（1分）（4）a k：冲击韧度；韧性指标（1分）（5）H R C：洛氏硬度；硬度指标（1分）综合分析题（共2 2分）1、（1 2分）有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到7 8 0 和8 6 0 并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于V K的冷却速度至室温。试问：哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？答：因为8 6 0摄氏度加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒叫粗大12工 程 材 料 部 分 试
22、 题哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？答：因为加热温度860已经超过了 Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳量较多。哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？答：因为加热温度860已经超过了 Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的Ms和Mf点，卒火后残余奥氏体增多。哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？答：因为加热温度860已经超过了 Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中，因为加热卒火后未溶碳化物较少你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？答：780加热卒火后合适。因为含碳量为1.2%的碳钢属于过共
23、析钢，过共析碳钢卒火加热温度Ac1+（30_50摄氏度），而780在这个温度范围内，这时卒火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度,硬度和耐磨性，而且也具有较高的韧性。要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、铿刀、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。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；0%=0.4%,Cr1.5%;调 质 处 理（淬火+高温回火）；
24、组织为回火索氏体。（2分）第 1 3 页 共 7 0 页弹 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）锂 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：5CrMnM
25、o热变形模具钢；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo V选 择（1 0 分）B 2、B 3、A 4、A 5、A填 表（2 0 分）材料名称性能特点用途W 1 8 Cr4V高速工具钢高的热硬性、红热性车刀、钻头2 0 CrMn Ti 合金渗碳钢表层高硬度、心部高韧性齿轮、轴Q 3 45低合金高强度钢塑性好，焊接性好锅炉、桥梁HT2 0 0灰铁2 0 0良好的减振性机床床身、机座60 Si 2 Mn合金弹簧钢高的弹性根限汽车板弹簧T1 2碳素工具钢高的耐磨性铿刀、丝锥45 结 构 钢调质后良好综合性能轴等四、（3 0 分）1、（1）选材：40 Cr（2）下料一一锻造一一正火一一粗加工一一调质一一半精加
26、工一一表面淬火+低温回火-检验.2、（1）选材：2 0 CrMn Ti（2）下料一一锻造一一正火一一粗加工一一渗碳一一淬火+低温回火一一精加工五、（1 5分）T8HT1 5052工 程 材 料 部 分 试 题K TZ 550 0 4Q T60 0 3T1 2G Crl 57、60 Si 2 MnQ 3 45W 1 8 Cr4V第三部分名词解释：（每小题2 分，共 3 0 分）屈服强度一一试样产生0.2%的残余伸长变形时所对应的应力为条件屈服强度，即屈服强度。断后伸长率一一试样拉断后标距的伸长量与原标准长度的百分比。疲劳强度一一材料在循环的应力作用下承受无数次循环而不断裂的最大应力值。晶胞一一从
27、晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的，最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律。这个最小的几何单元称为晶胞。过冷度一一理论结晶温度与实际结晶温度之差。固溶体一一溶质元子溶解在溶剂晶格中仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。等温转变一一钢经奥氏体化后冷却到相变点以下的温度区间内等温保持时，过冷奥氏体发生的转变。淬透性一一以在规定条件下钢试样淬硬温度和改变分布表征的材料特性称为淬透性。沸腾钢一一脱氧不完全，在冷却时C 0 气泡产生，钢液有明显的沸腾现象。第 5 3 页 共 7 0 页调质一一淬火后，紧接着进行高温回火的热处理方法。锻造一一对坯料施加压力，使其产生塑性变形，改变尺寸，形状及改善性能，用于制造
28、机械零件，工件或毛坯的成形加工方法。焊接一一通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。一次渗碳体-当W c=（4.3 6.6 9）%时，从液体里结晶的渗碳体。变质处理在浇铸前向液体金属中加入难溶质点（变溶质）结晶时这些质点将在液体中形成大量非自发晶核，使晶粒数目大大增加，从而达到晶粒细化的作用。铸造一一将熔化的金属液浇注到制造的铸型中，凝固后获得一定形状，尺寸和性能的毛坯成形方法。选 择 题（每小题2分，共2 0分）1、A、D 2、C 3、C 4、A 5、A6、A 7、B 8、B 9、B I O、B、C判 断 题（每小题2分，共2 0分）1、X 2、义
29、3、义4、X 5、义6、X 7、X 8、J 9、X 1 0 X填写下表：（每空一分，共1 5分）牌号名称各个符号表示的正文用途Q 2 3 5非合金结构钢Q 代表屈服点2 3 5 一屈服点数值制作小轴、拉杆、抑钉、垫块4 5优质非合金钢4 5 代表碳的含量齿轮、轴、活塞销等T 1 0非合金工具钢T 代表碳1 0平均碳的质量分数不受剧烈冲击，硬度高而耐磨的工具54工 程 材 料 部 分 试 题Q T 4 5 01 0球墨铸铁Q T 球铁第一组4 5 0为最低抗拉强度承受冲击振动的零件、农机具零件、齿轮G C r 6.5滚动轴承钢G 凑动轴承C r含C r l 5 含 C r 为 1.5%轴承的钢珠
30、请画出高速钢W 1 8 C r 4 V的热处理工艺曲线，并总结其热处理特点。（1 5分）热处理特点：高的淬火温度，多次的回火次数，即高淬多回。第 5 5 页 共 7 0 页例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为e40X 800mm,要求热处理后变形小，尺寸稳定,表面硬度为60 64HRC,用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料一球化退火一粗加工-*淬火、低温回火一精加工一时效一精磨。试分析：1.用CrWMn钢的原因。2.分析工艺安排能否达到要求，如何改进？丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳
31、定性、高的耐磨性。在加工处理过程中，每一工序都不能产生大的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少残余奥氏体量。丝杠受力不大，但转速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60 64 HRCo根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为合适。其原因如下：CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满足硬度和耐磨性的要求。CrWMn钢由于加入合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝杠的精度。目前，9Mn2V和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。对原工艺安排分析：原工艺
32、路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠的技术要求。所以原工艺路线应改为：下料一正火一球化退火一粗加工一去应力退火一淬火、低温回火一冷处理-*低温回火一精加工一时效一半精磨-*时效一精磨。例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为5862HRC齿心部硬度为3045HRC,其余力学性能要求为。b56工 程 材 料 部 分 试 题lOOOMPa,o OF600MPa,AK 48J。试从所给材料中选择制造该齿轮的合适钢种。35
33、、4 5、20CrMnTi、38CrMoAl、T12分析：从所列材料中可以看出35、4 5、T12钢不能满足要求。对剩余两个钢种的比较可见下表比较，20CrMnTi能全面满足齿轮的性能要求。其工艺流程如下：下料一锻造一正火一机加工一渗碳一淬火 低温回火一喷丸一磨齿。例 3：机械式计数器内部有一组计数齿轮，最高转速为350r/min,该齿轮用下列哪些材料制造合适，并简述理由。40Cr 20CrMnTi 尼龙 66。工作条件分析：计数器齿轮工作时，运转速度较低、承受的扭矩很小，齿轮间存在摩擦，因此要求摩擦系数小，耐磨性好。由于该结构特点要求选材时重量要轻，工作噪音要小，在无润滑条件下长时间工作，制
34、造工艺简单，价格便宜，很明显，40Cr,20CrMnTi等合金钢由于价格太贵、太重、加工复杂而不合适。而尼龙66工程塑料较为合适。其原因：有足够的抗弯强度(27090MPa)和冲击吸收功(1045J)。耐磨、减磨、消音、耐应力开裂。一40100可长期使用。有较好的弹性，吸震，防冲击，噪声小。重量轻。耐蚀性好。第 5 7 页 共 7 0 页可用注射法一次成型，制造工艺简单，生产率高，成本低。例 4：现有一碳钢制支架刚性不足，采用以下三种方法中的哪种方法可有效解决此问题？为什么？改用合金钢；进行热处理改性强化；改变该支架的截面与结构形状尺寸。答：选，改变该支架的截面与结构形状尺寸。因为金属材料的刚
35、度决定于基体金属的性质，当基体金属确定时，难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法使之改变。例 5：某一用45钢制造的零件，其加工路线如下：备料一锻造一正火-*粗机械加工 调质一精机械加工一高频感应加热淬火+低温回火一磨削，请说明各热处理工序的目的及热处理后的组织。答：正火目的:消除锻造应力，改善切削加工性,同时均匀组织，细化晶粒,为后续热处理作组织准备。组织：晶粒均匀细小的F 和 S。调质目的:提高塑性、韧性,使零件获得较好的综合力学性能。组织:S 回。高频感应加热淬火目的:提高工件表面的硬度和耐磨性，而心部仍保持良好的塑性和韧性。低温回火目的:降低内应力和脆性。表层组织:M 回，心部组织：S
36、 回。例 6：选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯,并且钢材具有足够的淬透性）：58工 程 材 料 部 分 试 题某机床变速箱齿轮(模数m=4),要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用4 5 钢；某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨(HRC 50-55),材料选用4 5 钢；镶床镶杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求键杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALAoM 12丝锥，要求刃部硬度为60 62HRC,柄部硬度为30 40HRC,材料选用T12A。答：4 5 钢机床变速箱齿轮：下料
37、 锻造一正火一粗加工一调质精加工-超音频感应加热淬火+低温回火-*精磨-*成品；4 5 钢机床主轴：下料一锻造一正火一粗加工一调质一精加工一表面淬火+低温回火-*精磨f成品；38CrMoAlA镶床链杆：下料一锻造一退火一粗加工一调质 精加工一氮化一研磨f成品；(4)T12A丝锥：锻造一球化退火一机加工一淬火+低温回火一柄部盐浴加热快速退火一精加工。例 7：确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织:经冷轧后的1 5 钢钢板，要求降低硬度；ZG35的铸造齿轮；锻造过热后的6 0 钢锻坯；改善T12钢的切削加工性能。第 5 9 页 共 7 0 页答：（1）再结晶退火，目的：细化晶粒，均匀
38、组织，使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加工硬化现象，降低了硬度，消除内应力。得 到P+F（P为等轴晶）；去应力退火，目的：消 除（铸造）内应力。得 到P+F；重结晶退火（完全退火、等温退火），目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。得到P+F；球化退火，目的：使片状渗碳体变为球状渗碳体，以降低硬度，均匀组织、改善切削加工性。得到颗粒状P+Fe3C。例8：选材设计一个车床主轴。该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力，载荷和转速均不高，冲击载荷也不大，轴颈部要求耐磨。请选材并设计热处理工序。需说明各热处理工序的作用，画出工艺曲线，并指出热处理后的组织。（备选材料45、T8、2
39、0CrMnTi）答：正 火（或完全退火）：消除锻造应力、调整硬度、细化晶粒；组织：S+F调 质（淬火+高温回火）：使钢获得综合性能好；组织：S回表面淬火+低温回火：提高表面硬度和耐磨性；组织：表面M回 心 部S回最新工程材料试题及答案解析工程材料试题名词解释题（每 题3分，共30分）金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相固溶强化；随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。铁素体；碳 在a-Fe中的固溶体60工 程 材 料 部 分 试 题加工硬化；随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。球化退火；将工件加热到A c l以上3050摄氏度保温一定时
40、间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉空冷。金属键；金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.枝晶偏析；在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。9、正火；是将工件加热至Ac3或 Accm以上3050,保温一段时间后,从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。10、固溶体。合金在固态时组元间会相互溶解,形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这种新相称为固溶体简 答 题（每 题 8 分，共 4 8 分）金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？P161 结晶的基本过程一一晶核形成与晶核长大结晶时的冷却速度（即过
41、冷度）随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增长比成长率的增长快，同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。如T9,T9 A,T 10,T 10A,T 11,T 11A普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如 Q195,Q215,Q235车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如 30,35,40,45,50金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？第 6 1 页 共 7 0 页晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如
42、纵向的强度和塑性远大于横向等。2 晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降，3 织构现象的产生，即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破碎拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象，4 冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任
43、一组元，它是以分子式来表示其组成。在性能上：形成固溶体和金属件化合物都能强化合金，但固溶体的强度，硬度比金属间化合物低，塑性，韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机械性能。实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加,金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。比较退火的状态下的4 5 钢、T8 钢、T1 2 钢的硬度、强度和塑性的高低，简述
44、原因。综合分析题（共 2 2 分）1、（1 2 分）有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到7 8 0 c 和 8 6 0 c 并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于VK的冷却速度至室温。试问：哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？62工 程 材 料 部 分 试 题因为860摄氏度加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒叫粗大哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？因为加热温度860已经超过了 Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳量较多。哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？因为加热温度860
45、已经超过了 Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的M s和M f点，卒火后残余奥氏体增多。哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？因为加热温度860已经超过了 Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中，因为加热卒火后未溶碳化物较少你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？780加热卒火后合适。因为含碳量为1.2%的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢卒火加热温度Acl+（30_50摄氏度），而780在这个温度范围内，这时卒火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度，硬度和耐磨性,而且也具有较高的韧性。2、（10分）说明45钢 试 样（中10mm
46、）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700C,760,840,1100o700：因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。760：它的加热温度在Acl_Ac3之间，因此组织为铁素体，马氏体和少量残余奥氏体。840：它的加热温度在Ac3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体第 6 3 页 共 7 0 页和少量残余奥氏体。1 1 0 0：因为它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，卒火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体64工 程 材 料 部 分 试 题工程材料试题答案（1 5分）名 词 解 释（每小题3分）过冷度 2.正火 3.奥氏体 4.热加工 5
47、.调质处理答案：过 冷 度 一理论结晶温度与实际结晶温度之差正 火 一 将钢件加热到A c s或A”以上3 0-5 0 C,保温适当时间后在静止的空气中冷却的热处理工艺，称为正火。奥 氏 体 一 碳 固 溶 于 厂F e中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用丫或A表示。热 加 工 一 高于再结晶温度的塑性变形。调 质 处 理 一 将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。对于上述名词解释，如学生用自己的语言回答，考虑其对概念或名词含义理解程度酌情给分。利用铁碳相图回答下列问题（1 5分）写出F e-F e 3 c相图上-区的组织组成物，标明A,E,C,S,P,K各点的含碳量。区：F+P 区：P 区
48、:P+Fe3cII 区：P+Fe3cli+Ld 区：La 区：Fe3c/+LdA 点：0 E 点：2.14%C 点:S 点：0.8%P 点：0.02%K 点：6.69%计算室温下含碳0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少?第 6 5 页 共 7 0 页说明含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。答：（1）空格中斜体部分为答案。（6分，每空格0.5分）（2）（5 分）由杠杆定律得：室温下含碳 0.6%的钢中珠光体为:（0.6-0.0 2）/（0.8-0.0 2）*1 0 0%=7 4.4%室温下含碳0.6%的钢中铁素体为：1 0 0%-7 4.4%=2 5.6%含碳量1.0%的钢中含有硬
49、度高的渗碳体，而含碳量为0.5%的含有较硬度较低的铁素体，故含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。（4分）简 答（2 4分）（每小题4分）在铸造生产中，采用哪些措施获得细晶粒组织？说明实际金属晶体缺陷种类及特征。石墨的形态对铸铁都有哪些影响？常见的热处理方法有哪些？什么是铝合金的固溶处理和时效处理。回火的目的是什么，常用的回火操作有哪几种？答案：在铸造生产中，采用哪些措施获得细晶粒组织？答：（1）增加过冷度（2）进行变质处理（3）附加振动说明实际金属晶体缺陷种类及特征。答：根据晶体缺陷的几何尺寸大小可分为三类：点缺陷，线缺陷，面缺陷。点缺陷的主要类型有空位和间隙原子。晶体中的线缺陷
50、就是位错。面缺陷包括晶界、亚晶界和李晶界。66工 程 材 料 部 分 试 题简述石墨形态对铸铁的影响？答：根据铸铁中石墨形态，铸铁可分为:（1）灰铸铁它是以片状石墨形式存在。（2）球墨铸铁它是铁液经过球化处理，使石墨呈球状的铸铁。（3）可锻铸铁它是白口铸铁通过可锻化退火，使石墨呈团絮状的铸铁灰铸铁的抗拉强度和塑性就越低。球墨铸铁中石墨呈球状使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度不仅高于其它铸铁，而且可以与相应组织的铸钢相比。可锻铸铁的石墨呈团絮状，因此它不但比普通灰铸铁具有较高强度，而且有较高的塑性和韧性。常见的热处理方法有哪些？答：退火、正火、淬火、回火、表面热处理、化学热处理。什么是铝