各学校工程材料试卷.doc

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，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 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。一、 填空题（3分/题）1、 在铸造生产中，为获得细晶粒，常用的方法有 。2、间隙固溶体与间隙相在相结构上的区别是 。3、60钢的塑性较30钢 （高、低），原因在于 。4、绘出45钢室温下平衡组织示意图，其中组织组成 物有 和 ；组成相有 和 。 5、回火索氏体比正火索氏体的-1高，、K好，是因为 。6、熔点为327的铅板，室温下进行拉拔后，其硬度上升，是因为 ；放置一段时间后，铅板又象塑性变形前一样柔软了，这是因为 。7、T8钢的强度较T13钢 （高、低），原因在于 。8、感应加热表面淬火，淬硬层深度取决于 。9、T12钢制丝锥预备热处理为正火+球化退火， 进行正火的目的是 ，进行球化退火的目的是 。10、GCr15是 ，其最终热处理方式是 和 。11、高速钢W18Cr4V最终热处理经淬火后需经560回火，是因为 。12、热处理过程包括 三个阶段。13、在硬度相同情况下，具有 的金属组织，耐磨性更好。14、机械零件选材的一般原则是 。15、ZGMn13既耐磨又耐冲击是因为 。16、利用手册按力学性能数值选材时，除了要综合考虑材料强度、塑性、韧性的合理配合外，还必须考虑相应的 方法和充分考虑 对零件力学性能的影响。二、 选择题：（2分/题）1、 合金的相结构分为（ ）A、 固溶体和金属化合物B、 间隙相和间隙固溶体C、 体心立方和面心立方2、合金钢淬火变形开裂的倾向比碳素钢小，是因为（ ） A、 合金元素提高了钢的淬透性，降低了淬火内应力。B、 合金元素提高了钢的回火稳定性。C、 合金元素提高了钢的马氏体转变温度。3、亚共晶白口铸铁1000时，组织中由哪些相组成（ ） A、Fe3C+A+Ld B、Fe3C+A C、Ld+A4、45钢Ac1=730, Ac3=780,加热到760充分保温后，奥氏体中含碳量（ ） A、等于0.45% B、大于0.45% C、小于0.45%5、钢的质量以 （ ） 划分A、 碳的含量多少。B、 合金元素的含量多少。C、 S、P的含量多少。6、35钢铸造成形齿轮毛坯切削加工前，适宜的预备热处理是（ ）A、退火 B、正火 C、球化退火7、淬火回火后，合金钢的强度和韧性比碳钢高，是因为（ ）A、 合金元素提高了钢的回火稳定性B、 合金元素的固溶强化作用C、 合金元素使E、S点左移8、屈氏体其本质是（ ）A、 过饱和的固溶体B、 碳在-Fe中的间隙固溶体C、 F与Fe3C层片状两相机械混合物9、起吊重物用的钢丝绳要求高的e，宜选用（ ）A、60钢 B、15钢 C、T12钢10. 形状复杂的齿轮铣刀要求高硬度，高耐磨性和热硬性，可选用（ ） A、T10钢 B、YT15 C、W18Cr4V11. 45钢经淬火回火后，硬度为HRC25，为提高其硬度可（ ）A、 提高回火时冷却速度 B、再进行200的回火 C、重新淬火回火12. 铝铜合金固溶处理后，在140人工时效的目的是（ ）A、 进行时效强化 B、去除内应力 C、稳定尺寸13. 45钢经淬火回火后，其硬度为HRC52，若再进行560回火，其硬度： A、没变 B、提高 C、下降 14、高速钢热硬性取决于： A、M中W或Mo的含量 B、M中Cr的含量 C、M中的含碳量15. GCr15钢制精密丝杠零件，为保证其使用过程中尺寸稳定性，须进行：A、冷处理+时效处理 B、氮化处理 C、淬火+低温回火16、 传动轴的硬度要求达到HRC25，轴颈在滑动轴承中工作，要求表层硬度HRC52，材料为45钢，其适宜的热处理为（ ）A、 淬火+高温回火B、 淬火+中温回火c、调质+局部高频感应加热表面淬火+低温回火17、铬不锈钢中加13%Cr是为了：A、 提高淬透性 B、提高电极电位，建立良好的钝化状态 C、提高钢的再结晶温度18、制造汽轮机轴瓦宜采用：A、LF5 B、H62 C、ZChSnSb11-6三、问答题：（16分）1、说明下列钢的牌号含义，及所含元素作用。（4）35CrMo16Mn2、现有车床变速齿轮，材料为40Cr，汽车差速器齿轮，材料为20CrMnTi，为使齿轮表面具有高硬度和高的耐磨性，问各应进行何种最终热处理？并比较处理后两齿轮表层组织和性能上的区别（6分）：2、按下列冷却速度曲线冷却后，请说明得到的组织（4分）： 1 回答下列各文字符号所表示的机械性能指标的正确名称：E_；s_；_；k_；-1_；KIC_；HRC_。2 通过GS线时，发生 转变，转变反应式为 ，生成的产物称为： 。3 液态金属转变为固态的过程称之为_。这个过程是在液体中先形成_，然后它再_而成。影响该过程的最主要因素是冷却时的_，它是_温度与_温度之差。4 金属在塑性变形后产生_、_提高；_、_下降的现象，称作_。塑性变形后的金属经加热将发生回复、_、晶粒长大的变化。5 铁碳相图中，合金冷却通过下列特征线时，（1） 通过PSK水平线时，发生_转变，转变反应式为_，生成_。（2） 通过ES线时，发生_的转变，折出的产物称作_。钢的C曲线是钢的 。1要消除碳素工具钢中网状的二次惨碳体应采用：（ ） A正火 B.淬火 C高温回火2.柴油机曲轴材料应采用下列材料制造：（ ） A灰口铸铁 B.可段铸铁 C球墨铸铁3共析钢过冷奥氏体在A1550oC的温度范围内发生等温转变，其转变产物为（ ）A珠光体 B.贝氏体C马氏体4共析钢过冷奥氏体在550oCMs（马氏体转变开始温度）范围内发生等温转变，其转变产物为（ ）A珠光体 B.贝氏体C马氏体5共析钢过冷奥氏体，当其冷却速度超过临界冷却速度时，在MsMf的温度范围内发生转变，其转变产物（ ）A珠光体 B.贝氏体C马氏体6轴承内的滚珠应选用材料（ ） AT10 B.GCr15 C9SiCr7上述滚珠应进行的热处理方法是（ ） A淬火+高温回火 B.淬火+中温回火 C淬火+低温回火8机床床身应采用下列材料制造（ ） A灰口铸铁 B.球墨铸佚 C可锻铸铁9影响钢的淬透性的主要因素是（ ） A碳的质量分数（含碳量） B合金元素的质量分数（合金元素含量） C淬火介质10影响钢的淬硬性的主要因素是（ ） A碳的质量分数 B.合金元素的质量分数 C淬火介质1 在下面共析钢C曲线图中按给定顺序填出各区域组织名称（共12分，每答1分） 2 T8材料制成的凿子，采用图示的温度T1加热，保温后水淬的方法进行处理，使用中常出现刃口脆断现象，试分析发生上述现象的原因，并说明较合理的热处理方法、目的及大致工艺，并将处理时的加热温度绘声绘色于图上。（15分） 3 计算碳的质量分数为1.0%的碳钢，室温时各组织组成物的质量分数及其大致硬度。 （已知铁素体、珠光体、渗碳体的硬度分别为80HB、200HB和800HB）（6分）某车床主轴的轴颈部位硬度需达到56HRC58HRC，其余部位达到20HRC24HRC即可，其加工工艺路线为：锻造正火机加工轴颈表面淬火低温回火磨削（1） 现有20、45、65Mn三种材料，请选用较适宜的材料；（2） 加工工艺中的正火、轴颈表面淬火工艺的目的及大致工艺如何。（工艺只需说明加热温度范围及冷却方式即可）2、普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为_、_、_和_。3、实际金属晶体的缺陷有_、_、_。4、工程中常用的特殊性能钢有_、_、_。5、金属的断裂形式有_和_两种。6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_、_、_和_。7、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_、_两类。8、常见的金属晶体结构有_、_和_三种。9、合金常见的相图有_、_、_和具有稳定化合物的二元相图。10、感应表面淬火的技术条件主要包括_、_及_。二、 选择题（30分，每题2分）1、铜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，而铜没有 B 铜有加工硬化现象，而铁没有 C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有 D 铁和铜的再结晶温度不同2、常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和（ ）A 铁素体-奥氏体不锈钢 B 马氏体-奥氏体不锈钢C 莱氏体不锈钢 D 贝氏体不锈钢3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（ ）A 马口铁 B 白口铸铁 C 麻口铸铁 D灰铸铁4、用于制造渗碳零件的钢称为（ ）。 A 结构钢 B 合金钢 C 渗碳钢 D 工具钢5、马氏体组织有两种形态（ ）。 A 板条、树状 B 板条、针状 C 树状、针状 D 索状、树状6、实际生产中，金属冷却时（ ）。A 理论结晶温度总是低于实际结晶温度 B 理论结晶温度总是等于实际结晶温度 C 理论结晶温度总是大于实际结晶温度 D 实际结晶温度和理论结晶温度没有关系7、零件渗碳后，一般需经过（ ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+高温回火8、C曲线右移使淬火临界冷却速度（ ），淬透性（ ）。 A 减小、增大 B 减小、减小 C 增大、减小 D、增大、增大9、机械制造中，T10钢常用来制造（ ） A 容器 B 刀具 C 轴承 D 齿轮10、钢经表面淬火后将获得：（ ） A 一定深度的马氏体 B全部马氏体 C 下贝氏体 D上贝氏体11、GCrl5SiMn钢的含铬量是：（ ）A 15 B 15 C 0. 15 D 0.01512、铅在常温下的变形属：( ) A 冷变形 B 弹性变形 C 热变形 D 既有冷变形也有热变形13、黄铜是以（ ）为主加元素的铜合金。 A 铅 B 铁 C 锡 D 锌14、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（ ）。 A 铁素体 B 珠光体 C 二次渗碳体 D 莱氏体15、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（ ）温度为界限区分的。 A 结晶 B 再结晶 C 相变 D 252、片状 棉絮状 球状 蠕虫状3、空位 间隙原子 位错4、不锈钢 耐热钢 耐磨刚5、脆性断裂 延性断裂6、沸腾钢 镇静钢 连铸坯 半镇静钢7、合金渗碳体 特殊碳化物8、体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格9、匀晶相图 共晶相图 包晶相图10、表面硬度 有效淬硬深度 淬硬区的分布二 选择题1 C 2 A 3 D 4 C 5 B 6 C 7 A 8 A 9 B 10 A 11 B 12 C 13 D 14 C 15 C 三 名词解释1、常见的金属晶格类型有_、_和_。2、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有_、_、_。衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有_和_。3、常用的回火方法有低温回火、_ 和 _ 。4、工程中常用的特殊性能钢有_、_、_。5、根据铝合金成分和工艺特点，可将铝合金分为_和_两大类。6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_、_、_和_。7、钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。淬透层通常以工件_到_的深度来表示。8、 冷塑性变形的内应力，按作用范围，可分为_、_、_ 。9、铸铁中_的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有_ 和 _。10、根据共析钢的“C”曲线，过冷奥氏体在A1温度以下等温转变的组织产物可分为三大类，即_型组织、_型组织和_型组织等。二、 选择题（30分，每题2分）1、拉伸试验时试样拉断前能承受的最大标拉应力称为材料的（ ）。 A 屈服点 B 抗拉强度 C 弹性极限 D 刚度2、金属的（ ）越好，其锻造性能就越好。A 硬度 B 塑性 C 弹性 D 强度3、根据金属铝的密度，它属于（ ）。A 贵金属 B 重金属 C 轻金属 D 稀有金属4、位错是一种（ ）。 A 线缺陷 B 点缺陷 C 面缺陷 D 不确定5、晶体中原子一定规则排列的空间几何图形称（ ）。A 晶粒 B 晶格 C 晶界 D 晶相6、实际生产中，金属冷却时（ ）。A 理论结晶温度总是低于实际结晶温度 B 理论结晶温度总是等于实际结晶温度 C 理论结晶温度总是大于实际结晶温度 D 实际结晶温度和理论结晶温度没有关系7、零件渗碳后，一般需经过（ ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+高温回火8、从灰铸铁的牌号可以看出它的（ ）指标。A 硬度 B 韧性 C 塑性 D 强度9、机械制造中，T10钢常用来制造（ ） A 容器 B 刀具 C 轴承 D 齿轮10、钢经表面淬火后将获得：（ ） A 一定深度的马氏体 B全部马氏体 C 下贝氏体 D上贝氏体11、GCrl5SiMn钢的含铬量是：（ ）A 15 B 15 C 0. 15 D 0.01512、铅在常温下的变形属：( ) A 冷变形 B 热变形 C 弹性变形 D 既有冷变形也有热变形13、黄铜、青铜和白铜的分类是根据：（ ） A合金元素 B密度 C颜色 D主加元素14、用于制造柴油机曲轴，减速箱齿轮及轧钢机轧辊的铸铁为（ ） A 可锻铸铁 B 球墨铸铁 C 灰口铸铁 D 白口铸铁15、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（ ）温度为界限区分的。 A 结晶 B 再结晶 C 相变 D 25三、 名词解释（12分，每题3分）1、加工硬化2、回复3、合金 4、热处理四、 简答题（20分，每题4分）1、铁碳合金中基本相是那些？其机械性能如何？3、提高零件疲劳寿命的方法有那些？4、试述正火的主要应用场合。5、试述热变形对金属组织和性能的影响。五 综述题 （8分）用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。参考答案：一 填空 1、体心立方晶格 面心立方晶格 密排立方晶格2、强度 硬度 塑性 疲劳强度 冲击韧性3、中温回火 高温回火4、不锈钢 耐热钢 耐磨刚5、变形铝合金 铸造铝合金6、沸腾钢 镇静钢 连铸坯 半镇静钢7、表面 半马氏体层8、宏观（第一类）内应力 晶间（第二类）内应力 晶格畸变（第三类）内应力9、碳以石墨形式析出 冷却速度 化学成分10、珠