《工程材料及热加工工艺基础》基础题.doc

一章、力学性能一、填空：1.材料的硬度分为 布氏 硬度、 洛氏 硬度和 维氏 硬度，其符号分别是 HBW 、 HR 和 HV 。2.金属抗拉强度的符号是 Rm ，塑性的指标主要有 断后伸长率 和断面收缩率。3.大小、方向或大小和方向都随时发生周期性变化的载荷称为 交变载荷 。（考证真题）二、选择：1.500HBW5/750表示直径为 5 mm的 硬质合金 压头、在 750 Kgf载荷作用下、保持 115 S测的硬度值为 500 。（考证真题）2.拉伸试验可测定材料的 AC 。A.强度 B.硬度 C.塑性 D.韧性3.下列力学性能中， C 适于成品零件的检验，可不破坏试样。A. B.Ak C.HRC4.疲劳实验时，试样承受的载荷为 B 。（考证真题）A.静载荷 B.交变载荷 C.冲击载荷 D.动载荷5.常用塑性的判断依据是 A 。（考证真题）A.断后伸长率和断面收缩率 B.塑性和韧性 C.断面收缩率和塑性 D.断后伸长率和塑性6.适于测试硬质合金、表面淬火钢及薄片金属硬度的方法是 C 。（考证真题）A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上都可以7.不适于成品与表面薄片层硬度测量的方法是 A 。（考证真题）A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上都不宜8.用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试 B 。（考证真题）A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上都可以9.表示金属抗拉强度的符号是 C 。A.ReL B.Rs C.Rm D. 10.金属在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力称为 C 。A.塑性 B.硬度 C.强度 D.弹性三、判断1.塑性变形能随载荷的去除而消失。（ 错 ）2.所有金属在拉伸实验时都会出现屈服现象。（ 错 ）3.一般情况下，硬度高的材料耐磨性好。（ 对 ）4.硬度测试时，压痕越大（深）,材料硬度越高。（ 错 ）5.材料在受力时，抵抗弹性变形的能力成为刚度。（ 对 ）四、计算某厂购入一批40钢，按标准规定其力学性能指标为：ReL340MPa，Rm540MPa，A19%，Z45%。验收时取样制成d0=10mm L0=100mm的短试样进行拉伸试验，测得FeL=31.4KN，Fm=41.7KN，L1=62mm，d1=7.3mm。请判断这批钢材是否合格。屈服强度ReL=4FeL/d02抗拉强度Rm=4Fm/d02断后伸长率A=（L0L1）/L0断面收缩率Z=(S0S1)/S0=(d02-d12)/d02二章、金属的晶体结构与结晶一、解释晶体： 晶格： 晶胞：二、填空、选择、1.金属常见的晶格有 体心立方 晶格、 面心立方 晶格、密排六方晶格三种类型。2.晶体的内部晶格位相完全一致的晶体称为 单晶体 。外形成多面体的小晶体称为 晶粒 ；晶粒与晶粒间的界面称为 晶界 ；由许多晶粒组成的晶体称为 多晶体 。3.实际属的金晶体缺陷有 点缺陷 、 线缺陷 与 面缺陷 三类。（考证真题）4.单位体积中包含位错线的总长度称为 位错密度 。（考证真题）5.金属结晶过程是一个 晶核形成 和 长大 的过程。6.金属晶粒越 细 ，其力学性能越 好 。7.常温下晶粒尺寸越大，金属的变形抗力 越差 。（考证真题）8.细化晶粒的办法有提高过冷度、 调质处理 、 附加振动 三种。9.实际生产中，金属冷却速度越快，过冷度 越大 ，实际结晶温度 越低 。（考证真题）10.金属铸锭的组织通常有 3 个晶区组成，即 表面细小晶粒组织 、 中间柱状晶粒组织 和中心部的等轴晶区。11.金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度的现象称为 过冷现象 ，其温差称之为 过冷度 。12.影响结晶时晶粒大小的因素有 形核率P 及 长大率G 。13.在晶体缺陷中属于点缺陷的有 AD ，属于面缺陷的有 CE 。A.间隙原子 B.刃型位错 C.晶界 D.空位 E.亚晶界14.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度越低，则 A 。A.过冷度越大晶粒越细 B. 过冷度越大晶粒越粗 C.过冷度越小晶粒越细 D.过冷度越小晶粒越粗三、判断1.晶体缺陷都能引起晶格畸变。（ 对 ）2.一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。（ 对 ）3.同一金属结晶时，过冷度为一恒定值。（ 错 ）合金的晶体结构与结晶一、概念合金；组元；合金系；相；固溶体；金属化合物；固溶强化；匀晶相图二、填空、选择合金的基本相有 固溶体 与 金属化合物 两种。固溶体的晶体结构是 与溶剂晶格相同 。大多数情况下，溶质在溶剂中的溶解度随着温度降低而 降低 。根据固溶体中溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置不同，可分为 置换 固溶体、 间隙 固溶体。（考证真题）固溶体的晶体结构 A 。A.与溶剂相同 B.与溶质相同 C.与溶剂和溶质都不同金属化合物的性能特点是 B 。A.熔点高、硬度低 B. 熔点高、硬度高 C熔点低、硬度高发生共晶转变时，二元合金的温度 C 。（考证真题）A.升高 B.降低 C.不变 D.不能确定在恒温条件下，从液态合金中同时结晶出两种晶体的转变为B 转变。（考证）A.共析反应 B.共晶反应 C.包晶反应 D.包析反应在恒温条件下，由一个固相中同时析出两个不同固相的转变为（ B ）转变。（考证） A.共晶转变 B .共析转变 C.再结晶转变 D.包晶转变液态合金在平衡状态下冷却时，结晶终止的温度线叫 B 。（考证真题）A.液相线 B.固相线 C.共晶线 D.共析线一个合金在室温时的组织为+（+）+，那么它的组成相为 B 。A.4个 B.3个 C.2个 D.1个三、简答什么是固溶强化？产生固溶强化的原因是什么？因形成固溶体致使合金强硬度升高的现象叫做固溶强化。原因：由于溶质原子的溶入，固溶体的晶格会发生畸变，变形抗力增大，使合金的强度、硬度升高。合金的冷却曲线与纯金属的冷却曲线有什么不同？合金的冷却曲线与纯金属的冷却曲线不同的是合金的结晶过程是在一个温度范围内进行的。什么是共晶转变？发生共晶转变时存在几个相？（考证真题）合金由一个液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程称为共晶转变。三个：一个液相两个固相三章、铁碳合金相图一、填空、选择1固态下铁在低于912时具有 体心立方 晶格，在9121394时具有 面心立方 晶格，在1394以上又为 体心立方 晶格。（考证真题）2铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、 莱氏体 、 珠光体 、渗碳体。3碳溶入中形成的固溶体叫 奥氏体 ，其符号是 A 。4碳溶入中形成的固溶体 铁素体 ，其性能是 强硬度低，塑韧性好 。5珠光体是 铁素体 和 渗碳体 的复合相，其含碳量为 0.77 %。6奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为 莱氏体 ，其碳的质量分数为 4.3% ，当温度低于727转变为珠光体和渗碳体，此时称为 低温莱氏体 。7碳在奥氏体中的溶解度随温度变化而变化，在1148时碳的质量分数可达 2.11 %，在727时碳的质量分数可达 0.77 %。8碳的质量分数为 0.77% 的铁碳合金称为共析钢，当加热后冷却到S点（727）时会发生 共析 转变，从奥氏体中同时析出 铁素体 和 渗碳体 的混合物，称为 珠光体 。9亚共析钢的碳的质量分数为 0.02180.77% ，其室温下的平衡组织为 铁素体和珠光体 。10过共析钢的碳的质量分数为 0.772.11% ，其室温下的平衡组织为 珠光体和渗碳体 。11铁碳合金相图最右端在碳的质量分数为6.69%处，也就是 渗碳体 的成分位置。12根据铁碳合金相图，常常把奥氏体的最大碳的质量分数2.11%作为 钢 和 铸铁 的分界线。13在铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体称为 一次渗碳体 ，从奥氏体中析出的渗碳体称为 二次渗碳体 ，从铁素体中析出的渗碳体称为 三次渗碳体 。14铁碳合金基本组织中属于基本相的有（ ABE ）。A.铁素体B.奥氏体C.珠光体D.莱氏体E.渗碳体15研究铁碳合金相图时，图中最大的碳的质量分数为 D 。A.0.77% B.2.11% C.4.3% D.6.69%16发生共晶转变的碳的质量分数范围是 C 。A.0.77%4.3% B. 2.11%4.3% C. 2.11%6.69% D.4.3%6.69%17铁碳合金共晶转变的产物是 C 。A.奥氏体 B.珠光体 C.莱氏体 D.渗碳体184.3%的铸铁称为 D 。A.共晶白口铸铁 B.共析白口铸铁 C.亚共晶白口铸铁 D.过共晶白口铸铁20在铁碳合金相图中，ACD线是 A 。A.液相线 B.固相线 C.共析线 D.共晶线21在铁碳合金相图中，S点是 C 。A.纯铁的熔点 B.共晶点 C.共析点 D.纯铁同素异构转变点22钢的碳的质量分数一般在 B 。A.0.77%以下 B.2.11% 以下 C.4.3%以下 D.6.69%以下23.共析钢在奥氏体的连续冷却转变物中，不可能出现的组织是（ C ）A. P B. S C. B D. M24. 下列组织中塑性最好的是（ C ）。 A.莱氏体 B.马氏体 C.铁素体 D.渗碳体二、判断1在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。（ 错 ）2金属化合物的性能是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆，故莱氏体属于金属化合。（ 错 ）3钢中碳的质量分数越高，其强度和硬度就越高。（ 错 ）4铁碳合金室温下的组成相有铁素体、奥氏体和渗碳体三个。（ 错 ）5.共析转变是在恒温下进行的。（ 对 ） 三、简答题1绘出简化铁碳合金相图，标出各点的符号、温度、成分，填出各相区的组织组成物，写出共析转变式。包晶转变式：LB+H=AJ共晶转变式：LC=AE+Fe3C共析转变式：AS=FP+Fe3C2随含碳量的增加，钢室温下其组织和性能有何变化？渗碳体的含量上升，塑韧性下降，硬度上升，强度在WC=0.9%时最高。非合金钢一、填空、选择1非合金钢按用途可分为 非合金结构 钢和 非合金工具 钢两类。2T10A钢按含碳量分类属于 高碳 钢，按冶炼质量分类属于 优质 钢，按用途分类属于 碳素工具钢 。3T20钢按含碳量分类属于 高碳 钢，按冶炼质量分类属于 普通 钢，按用途分类属于 碳素工具钢 。4Q235钢按用途质量分类属于 碳素结构 钢，按冶炼分类属于 普通质量钢 。545表示平均含碳量为0.45%的 优质碳素结构钢 钢。6T12A表示平均含碳量为 1.2% 、特殊质量的 碳素工具钢 钢。7Q235表示屈服强度为 235 MPa的 碳素结构 钢。808F牌号中，08表示其平均含碳量为 A 。 A.0.08% B.0.8% C.8%9在下列钢号中属于优质碳素结构钢的是 B ，属于工具钢的是 A 。 A.T10A B.45 C.Q235AF10在ZG310-570中，310表示钢的 B ，570表示钢的 A 。 A.抗力强度值 B.屈服强度值 C.疲劳强度值 D.布氏硬度值11在下列钢中， C 的弹性最好； E 的硬度最高； B 塑性最好。A.T10A B.20 C.65Mn D.45 E.T12A12钢中 C 元素引起钢的热脆， D 元素引起钢的冷脆。A. Si B. Mn C. S D. P二、判断1碳素工具钢的含碳量一般都大于0.6。（ 对 ）2T10的平均含碳量为10%。（ 错 ）3碳素工具钢都是优质或高级优质钢。（ 对 ）4高碳钢的质量优于中碳钢，中碳钢的质量优于低碳钢。（错）5铸钢可用于制造铸造生产形状复杂而力学性能要求较高的零件。（ 对 ）6.钢铆钉一般用低碳钢制作。 ( 对 ) 三、简答1工业中常用的非合金碳的质量分数一般不大于1.4%，为什么？因为WC1.4%时合金塑韧性差强度低五、热处理一、填空与选择1共析钢的过冷奥氏体转变的产物类型有 珠光体 型组织、 贝氏体 型组织和马氏体组织。2将钢加热到 Ac3或Ac3+(3050) ，经 保温 出炉后，在 空气中缓慢 冷却的热处理工艺称正火。3球化退火是将钢加热到 Ac1+(1020)，保温后 随炉 冷却至600以下出炉空冷。4过共析钢的淬火加热温度为 Ac1+(3050)以上，淬火后的组织是 马氏体和渗碳体 。5亚共析钢的淬火加热温度为 Ac3+(3050)以上。6常用的淬火介质有 水 和 油 两大类。7在表面淬火中，感应电流频率越高，淬硬层深度 越浅 。8钢经 等温 淬火后，获得贝氏体组织。9当奥氏体向马氏体转变时，体积要 膨胀 。10化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即 介质在高温下 ， 渗入元素 ，和活性原子继续向工件内部扩散。11材料在一定的淬火介质中能被淬透的深度尺寸 越大 ，表示材料的淬透性越好。12渗碳加热温度为 900950范围内。13渗氮加热温度是 500600 。14低温回火组织是 回火马氏体 、中温回火组织是 回火托氏体 、高温回火组织是 回火索氏体 。15马氏体是碳在 -Fe 中过饱和的固溶体。16用T12A制造锉刀，最终热处理为 A 。A.淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火17钢在一定的条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为 C 。A.淬硬性 B.耐磨性 C.淬透性18碳钢的低温回火的温度是 C 。A.100 B.100 - 200 C. 150 - 250 D. 350 - 50019碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一定时间，然后采用的冷却方法是 D 。 A.随炉冷却 B.在风中冷却 C.在空气中冷却 D.在水中冷却20正火是工件加热到一定温度，保温一定时间，然后采用 C 冷却的方法冷却。A.随炉 B.在油中 C.空气中 D.在水中21弹簧钢的热处理一般是 C 。A.调质B.淬火低温回火C.淬火中温回火 D.淬火+时效处理22工件渗碳后必须进行 D 处理。A.淬火B.高温回火 C.调质 D.淬火低温回火23贝氏体转变发生在 B 温度范围。A.A1550 B.550Ms C.550350 D.MsMf24为改善低碳钢的切削加工性，应采用 C 。A.完全退火 B.球化退火 C.正火 D.淬火25过冷奥氏体是指温度冷却到 C 下，尚未转变的奥氏体。A.Ms线 B.Mf线 C.A1线 D.Ac3线 26弹簧钢的热处理一般是（C）。A.调质B.淬火低温回火C.淬火中温回火27完全退火的加热温度一般规定为（ C ）。A.Ac1+(30-50) B.Accm+(30-50) C.Ac3+(30-50)28可作为T10钢预先热处理工艺的是（ A ）。A.球化退火 B.正火 C.淬火 D.回火29可用来渗碳的钢是（ B ）。A.45 B.20 C.T8 D.T12A30不需最终淬火回火的零件是（ C ）。A.弹性件 B.渗碳件 C.渗氮件 D.冷冲模31钢的普通热处理包括 退火 、 正火 、 淬火 、回火等。 工艺热处理中，钢加热以后，冷却方式通常有 连续_冷却和等温冷却两种。32. 调质是下列哪种方法（ C ）。A、淬火+低温回火 B、淬火+中温回火 C、淬火+高温回火 D、淬火+退火33. 淬火后的工件可以立即投入使用。（ 错 ）34.钢的含碳量越高，淬火加热温度也越高。（ 错 ）35.淬火钢回火时，出现韧性下降的现象称为回火脆性。（ 对 ）36.钢经调质（既淬火和高温回火）后的组织是回火托氏体。（ 错 ）37.马氏体含碳量增加，硬度也增加。（ 对 ）38、下列零件均选用锻造毛坯，选择热处理方法，并写出简明的加工工艺路线 1)某厂用20钢制造的汽车变速箱齿轮，要求齿面要硬而耐磨，心部要求有一定的强韧性。锻造正火粗加工半精加工渗碳淬火低温回火精加工2)机床主轴，要求良好的综合力学性能，轴颈部分要求硬度为5055HRC，选45钢。锻造正火粗加工调质半精加工表面淬火低温回火精加工39.用T10钢制造形状简单的刀具，其加工路线为：锻造预先热处理切削加工最终热处理磨削，试回答下列问题：（1）说明各热处理工序的名称及作用；预先热处理是球化退火-降低锻造内应力，增加金属的切削性，为淬火做准备 最终热处理是表面淬火+低温回火获得回火马氏体+渗碳体使金属具有较高的强硬度。 （2）制定最终热处理工艺规范（温度、冷却介质）；温度是AC1以上3050，冷却介质是水。（3）说明各热处理后的显微组织。球化退火后碳化合物球化，表面淬火+低温回火后获得回火马氏体+渗碳体六、合金钢一、填空、选择1.大多数合金元素都能溶入铁素体，产生固溶强化，使铁素体（A）。a.强度、硬度升高 b.塑性提高 c.脆性下降2.机床齿轮、轴、汽车半轴，常选用（B ）。 a.20 b.45 c.38CrMoAl 3.滚动轴承的锻件毛坯必须经（ C ）热处理。 a.正火 b.完全退火 c.球化退火4. Q345表示屈服点为 345MPa的低合金高强度结构钢。5常用特殊性能钢有 耐磨 钢、耐热钢和 不锈耐蚀 钢。6.20CrMnTi是应用最广泛的合金调质钢。（ 错 ） 合金渗碳钢 7.Q420属于碳素结构钢。（ 错 ） 低合金高强度结构 8.GCr15钢只能用来制作滚动轴承。 （ 错 ） 9.合金渗碳钢是典型的表面强化钢，所以钢中的含碳量应大于0.25%。 （ 错 ）10.在选择钢材的时候，首先应考虑选择合金钢，因为其性能优良。 （ 错 ）二、试填下表牌号钢的名称常用热处理用途举例(23个)T12A碳素工具钢球化退火、淬火低温回火20CrMnTi合金渗碳钢淬火低温回火38CrMoAl合金调质钢调质主轴60Si2Mn合金弹簧钢淬火中温回火GCr15滚动轴承钢淬火低温回火9SiCr合金工具钢淬火低温回火W18Cr4V高速工具钢淬火低温回火ZGMn13高锰耐磨钢水润处理Q345低合金高强度结构钢1Cr17不锈耐蚀钢淬火低温回火三、从下列材料中选择合适的钢号填表格中（注：答题纸上序号与所选钢号的序号一一对应） （1）40Cr (2) 9SiCr (3) ZGMn13 (4) Q420 (5) W18Cr4V ( 6 ) GCr15 (7) HT200 (8) T10A (9) 20CrMnTi (10) 60Si2Mn 零件名称所选钢号零件名称所选钢号1. 木工工具(8) T10A2.挖掘机铲齿(3) ZGMn133. 滚动轴承( 6 ) GCr154.车床床身(7) HT2005.车辆减震弹簧(10) 60Si2Mn 6.麻花钻头(5) W18Cr4V 7.大型桥梁钢结构(4) Q4208.大型冷冲模(2) 9SiCr 9. 载重汽车齿轮(9) 20CrMnTi 10.机床主轴（1）40Cr七章、铸铁1.灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁中的碳主要以（ A ）形式存在。a.石墨 b.渗碳体 c.铁素体 d.奥氏体2.灰铸铁的（ C ）性能与钢相当。a.抗拉强度 b.塑性 c.抗压强度 d.冲击韧性3.下列合金牌号中，（ B ）属于灰铸铁,( A )是球墨铸铁。a. QT600-3 b. HT250 c. HPb59-1 d. H594.白口铸铁硬而脆，不宜加工，很少直接制作机械零件，主要用作炼钢原料。（ 对 ）5关于影响铸铁石墨化的主要因素叙说不正确的是 C 。A 碳与硅是强烈促进石墨化的元素。 B 硫是阻碍石墨化的元素。 C 冷却速度慢，不利于石墨化的进行。6塑性比较好的球墨铸铁是 B 。A 珠光体基体球墨铸铁。 B 铁素体基体球墨铸铁。 C 贝氏体球墨铸铁。7.下列合金牌号中，（ CD ）属于可锻铸铁,( A )是蠕墨铸铁。a. RuT260 b. HT250 c. KTZ700-2 d. KTH350-108.球墨铸铁中石墨的形态是（ A ）。 A.球状 B.片状 C.团絮状 D.蠕虫状9.下列铁碳合金中，碳含量最高的是（ D ）。A.10钢 B.20钢 C.45钢 D.QT400-1510.工业生产中，用量最大的灰口铸铁是（ A ）。 A.灰铸铁 B.球墨铸铁 C.可锻铸铁 D.蠕墨铸铁八章、非铁合金1.下列合金牌号中，（ D ）属于普通黄铜。a. QT600-3 b. HT250 c. HPb59-1 d. H592.下列合金牌号中，( C )属于滑动轴承合金，（ B ）锡青铜。a. QBe2 b. QSn4-3 c. ZSnSb12Pb10Cu4 d.GCr153固溶处理后的铝合金，在室温下放置足够长的时间，其强度和硬度提高的现象称为（ B ）。 a.人工时效 b.自然时效 c.回火4.下列合金牌号中，（ CD ）是硬质合金，（ B ）是轴承合金。