工程材料试题及答案

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1、工程材料 试题及答案一、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。 （）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。（）3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。（）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。（）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。（）6、一个合金的室温组织为+11 +（+），则它由三相组成。 （）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。（）9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。 （）10、金属

2、的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。 （）二、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PFG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, 20W18Cr

3、4V 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, 1Cr18Ni9Ti, 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2、正火的目的和大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；

4、加热到Ac350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MA心部S回四、选择填空（20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

5、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7、65、65Mn、50CrV等属于哪

6、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）（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10、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11、位错是一种 。

7、（ ）线缺陷 点缺陷 面缺陷 12、纯铁在850时为 晶格。 （）体心立方 面心立方 密排六方13、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 。 () 等温转变 变温转变 同素异构转变14、共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，有如下转变 。 () 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15、当晶格常数相同时，面心立方晶格比体心立方晶格的致密度 。 () 小 大 相等16、具有匀晶相图的合金在固态时的相结构属于 。 () 化合物 固溶体 以上都不是17、密排六方晶胞的原子数为 。（）2 6 4 1

8、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19、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。20、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21、属于体心立方晶格的金属有 。（）-Fe,铝 -Fe,铬 -Fe,铝 22、工程结构件中应用最多的钢种是 。 ()碳素结构钢 不锈钢 碳素工具钢23、奥氏体是碳溶解在 中所形成的间隙固溶体。（） -Fe -Fe -Fe 24、可逆回火脆性的温度范围是 。（）150200 250400 40055025

9、、完全退火主要用于 。（）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 。（） 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。（） A1 Ms Mf 28、珠光体是一种 。 （） 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 。（）HB HR HV30、表示金属材料弹性极限的符号是 。（） e s b 31、在晶体缺陷中，属于面缺陷的有 。 （） 间隙原子 位错 晶界 32、建立相图时采用的冷却速应为 。 （） 快速 中速 极缓慢33、在发生共晶转变L+时，L、三相的成分

10、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 。（） 完全退火 再结晶退火 正火 35、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 。（）随炉冷却 在油中冷却 在空气中冷却 36、合金固溶强化的基本原因是 。（）晶粒变细 晶格发生畸变 晶格类型发生了改变37、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 。（） Mn,P Mn,Ti Ti,V38、分级淬火的目的是 。（） 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39、一个合金的室温组织

11、为+二次+(+)，它由 组成。（)二相 三相 四相40、制造普通螺母的钢应选用 。（） Q235 65Mn T1241、渗碳体的性能特点是 。（） 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42、一个理想的淬火冷却介质应具有的冷却特性是 。（） 在约550以上高温区冷速应尽可能缓慢，在低于约250的低温区应具有足够快的冷速 在约550以上高温区冷速应具有足够快的冷速，在低于约250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43、将变形金属加热发生再结晶转变时 。（） 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

12、、形状都发生变化44、挖掘机铲齿、坦克和拖拉机履带宜采用 。（） 可锻铸铁 球墨铸铁 高锰钢ZGMn1345、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。（） Co Cr Mn 46、属于体心立方晶格的金属有 。（） -Fe、铝 -Fe、铬 -Fe、铝 47、每个体心立方晶胞中包含有 个原子。（）1 2 3 48、在以下晶体中，滑移系数目最多的晶格类型是 。 ( ) 密排六方 体心立方 简单立方49、欲要提高188型铬镍不锈钢的强度，主要是通过 。（）时效强化方法 固溶强化方法 冷加工硬化方法50、在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为 。（） A1线 ECF线 Acm线

13、五、简答题（共20分） 1、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）2、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。3、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）4、铁碳合金中基本相是那些？其机械性能如何？(6

14、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。5、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6、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，因此用碳素工具钢制造。如T9,T9A,T10,T10A,

15、T11,T11A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30，35，40，45，507、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

16、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。8、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。9、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

17、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。10、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。11、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

18、再进行冷压成形，便可保证工件表面平滑光洁。12、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13、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14、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。（1分）15、高分子材料的主要性能特点是什么？（6分）答

19、：高分子材料性能特点：具有高弹性和粘弹性；（1分）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）16、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Cr。（1分）17、说明下列符号各是什么指标？各代表什么意思？（5分）(1) E （2） s （3） （4） k (5)HRC答：（1）E：弹性模量；刚度指标 （1分

20、）（2）s：屈服点（强度） ；强度指标 （1分）（3）：断面收缩率； 塑性指标 （1分）（4）k ：冲击韧度；韧性指标 （1分）（5）HRC：洛氏硬度；硬度指标 （1分）六、综合分析题（共22分）1、（12分）有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780和860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：（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？答：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（2）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

21、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。（3）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。（4）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（5）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

22、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。七、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。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分） 弹簧：65Mn弹簧钢；C%=0.65%,Mn1%,Cr=12%,Mo,V1.5%；淬火低温回

23、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） 机床床身：HT300灰口铁；无需热处理。（2分）八、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）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。