工程材料试题及答案.doc

课程名称: 工程材料与成形工艺 （A卷 闭卷）适用专业年级 : 机械类专业10级 考试时间 100 分钟题号一二三四五六七八九十总分统分人 签名题分2010302020100得分一、填空题（20x1=20分）1. 金属的结晶过程主要由(晶核形成)和(长大)两个基本过程组成。2. 在金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有( 增大过冷度)、(变质处理 )和(震动和搅拌)。3. (理论结晶温度)与(实际结晶温度)之差称为过冷度，过冷度同(冷却速度)有关，其数值越大，过冷度也越大。4. 硫存在钢中，会使钢产生(热脆)，磷存在钢中会使钢产生( 冷脆)。5. 晶体与非晶体最根本的区别是( 原子排列是否规则 )。 6. 某钢材淬火后存在较大的残余应力，可采用( 低温回火)加以消除。 7. 焊接方法的种类很多，按焊接过程特点可分为三大类(熔焊)、(压焊)、( 钎焊)。8. 在铁碳相图中，F的晶体结构是( 体心立方晶格)，A的晶体结构是(面心立方晶格)。 9. 中温回火主要用于处理(弹性元件)。回火后得到( 回火托氏体)。 10. 钢中马氏体是碳在a-Fe中的过饱和(间隙固溶体)。二、判断题（101=10分）1 置换固溶体和间隙固溶体均可形成无限固溶体。( 错 )2 可锻铸铁可以进行锻造。 (错 )3 钢经过淬火后是处于硬脆状态。( 错 )4 杠杆定律只适合两相区。(对 )5 钢的铸造性比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。(错 ) 6 热加工是指在室温以上的塑性变形加工。(错 ) 7 室温下，金属的晶粒越细。则强度越高，塑性越低。(错 ) 8 调质钢加入合金元素主要是考虑提高其红硬性。(错 ) 9 所有的合金元素均使Ms、Mf下降。(错 ) 10 滚动轴承钢GCrl5的含铬量为15。(错 )三、 简答题（6530分）1.钢材的退火、正火的热处理有什么区别？答：正火与退火的主要区别是冷却速度不同、冷却方法有差异，前者是空冷，后者是随炉冷却然后再空冷。对于不同的性能要求采用不同的方式，正火通常是消除网状渗碳体，改善低碳钢的切削性能，而退火通常是消除残余内应力，改善高碳钢的切削性能。2.什么是顺序凝固原则？什么是同时凝固原则？上述两种凝固原则各适用于哪些场合？答：顺序凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过增设冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部分先凝固，而后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。顺序凝固原则主要用于收缩大或壁厚差别大，易产生缩孔的合金铸件，如铸钢、可锻铸铁、铝硅合金和铝青铜合金等。同时凝固原则是使采取工艺措施使铸件各个部分没有大的温度差，而同时凝固。同时凝固原则主要用于普通灰铸铁、锡青铜。3.什么是过冷度？过冷度与冷却速度有什么关系？答：过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之间的温度差。过冷度越大，则冷却速度越快，从而可以获得较细的晶粒，较好的综合性能，但过冷度超过了某一临界冷却速度，则不宜再过大，对晶粒的细化作用不明显，同时会产生较大的残余应力，需要采用热处理消除。4.什么是固溶强化，有何用途？ 答：由于溶质原子的溶入造成固溶体晶格产生畸变，使合金的强度与硬度提高，而塑性和韧性略有下降，这种通过溶入原子，使合金强度和硬度提高的方法称为固溶强化。在合金铸造的过程中，加入少量其它合金元素既有利于形成自发形核，促进晶粒细化，同时产生固溶强化，调节材料的性能，提高综合性价比。5.什么是加工硬化，有何用途以及如何消除？答：加工硬化则是金属在成形的过程中，由于滑移面上的碎晶块和附近的晶格的强烈扭曲，增大了滑移阻力，使继续滑移难于进行，这种随变形程度增大，强度和硬度上升而塑性下降的现象。有时利用加工硬化来提高材料的强度，但由于加工硬化的存在不便于后续成形，通常采用再结晶退火消除。6. 简述低碳钢在拉伸试验时的变形过程，并画图说明。答：答题要点，弹性变形阶段、塑性变形与屈服、断裂的过程。四、计算题（21020分，3题中任选2题）1 铅（熔点为327 C ）在20 C 、钨（熔点为3380 C ）在1100 C 时的塑性变形各属于哪种变形？为什么？答：答题要点：金属的再结晶温度概念运用，另外就是温度单位的注意，绝对温度T再0.4T熔 T回0.3T熔（2分）T再（Pb）04.（327273）27324027343C（2分）T再（W）0.4（3380273）27314612731188C（2分）T回（W）0.3（3380273）2731095273822.9C（2分）是热加工还是冷加工是以再结晶温度来判定的，高于再结晶温度的加工为热成形，低于再结晶温度又高于回复温度的是温成形，低于回复温度的加工为冷成形。（判断依据）由此可以判定，铅（熔点为327 C ）在20 C 是热成形，钨（熔点为3380 C ）在1100 C 时的塑性变形是温成形（2分），由于该概念书上未提及，上课讲解过。若仅以现选教科书再结晶温度成形分为热加工和冷加工，则Pb的成形为热加工，W的成形为冷加工。则相应各部分分值加1分。2 有一低碳钢拉伸试样，d0=10mm，L0=50mm，拉伸试验时测得Fs=20.5KN，Fb=31.5KN，d1=6.25mm，L1=66mm，试确定此钢材的、。答：答题要点：已知又由 分别代入可得：，3 有碳含量为1.15%的奥氏体10Kg，缓慢冷却至727C以下，问：（1）铁素体和渗碳体相各多少Kg？（2）珠光体和先共析渗碳体各多少Kg？（精确到0.001）答：由铁碳相图可知：当缓慢冷却至727C以下时，其组织为珠光体和先共析渗碳（PFe3C）。P100%100%93.6 Fe3C193.6%6.4%P是铁素体与渗碳体的共析混合物。F100%83%也可以从珠光体中进行提取（100%P100%93.6%83%）Fe3C1F%17%该题可以先算组织组成物，也可先算相对量。第1问是求相对量，第2问是求组织相对量。然后再将质量分数与总质量10Kg相乘，得：（1）F相有8.3Kg，Fe3C有1.7Kg（2）珠光体有9.36Kg，先共析渗碳体有0.64Kg。五、思考题（21020分）1. 某工厂的以20CrMnTi制造汽车齿轮，其生产过程的工艺路线如下：下料锻造正火机械加工渗碳、淬火、低温回火磨削加工开槽开口。 试述工艺路线中的热处理工艺的目的及工艺。答：答题要点：正火目的：使组织均匀化、细化、改善加工性能，作为预备热处理工艺正火工艺：加热至AC33050，保温一段时间，然后在空气中冷却。（2.5分）渗碳是提高齿轮表面的含碳量，为淬火做准备。渗碳工艺在900950范围进行。淬火目的：使渗碳层获得最好的性能，即获得高的齿面硬度、耐磨性及疲劳强度，并操持心部的强度和韧性。淬火工艺：渗碳后，预冷至870880然后油冷。（2.5分）低温回火：减少或消除淬火后应力，并提高韧性。待冷却完毕后，又将工件加热到150250进行回火处理， 其目的是在保证淬火后工作的高硬度和耐磨性的基础上，降低淬火应力，提高工作韧性。（2.5分）2. 根据下图所示铁碳相图