工程材料复习思考题2017.06.doc

第 1 页共 12 页 工程材料工程材料 复习思考题复习思考题 一 名词解释 一 名词解释 MCMC 淬火 将亚共析钢加热到 Ac3以上 共析钢与过共析钢加热到 Ac1以上 低于 Accm 的温度 保温后以 大于的速度快速冷却 使奥氏体转变为马氏体 或下贝氏体 的热处理工艺叫淬火 c v 过冷度通常把实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象 理论结晶温度与实际结晶温 度的差T 称为过冷度 过冷度T T0 T1 回火脆性淬火钢在 250 400 和 450 600 温度区间回火 出现冲击韧性显著下降的现象 这种脆化现象称 为钢的回火脆性 回火稳定性钢回火时抵抗软化的能力 莱氏体莱氏体是由奥氏体 或珠光体 和渗碳体组成的机械混合物 常用符号 Ld 表示 碳的质 量分数为 4 3 菜氏体中的渗碳体较多 脆性大 硬度高 塑性很差 马氏体解释 1 碳在 Fe 中的过饱和固溶体 解释 2 碳的过饱和固溶体 以上 2 种解释答对任何一个均可得分 热处理解释 1 热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热 保温和冷却 以改变其整体或表面组 织 从而获得所需性能的一种工艺 热处理是改善金属材料的性能的一种非常重要的工艺方法 解释 2 钢的热处理是将钢在固态下加热到预定的温度 保温一定时间 然后以预定的方式冷 却到室温 来改变其内部组织结构 以获得所需性能的一种热加工工艺 以上 2 种解释答对任何一个均可得分 石墨碳的单质体 简单六方结构 铁素体碳溶于 Fe 形成的间隙固溶体称为铁素体 常用符号 F 表示 正火钢材或钢件加热到 Ac3 对于亚共析钢 和 Accm 对于过共析钢 以上 30 50 保温适 当时间后 使之完全奥氏体化 然后在自由流动的空气中均匀冷却 以得到珠光体类型组织的 热处理工艺称为正火 正火后组织以 S 为主 二 填空二 填空题 题 TKTK 题干题干答案答案 45 钢缓冷至室温下的组织为 相为 F P F Fe3C T12 钢坯采用 退火 HT200 床身采用 退火 球化 去应力 Fe 的晶体结构为 晶格 一个晶胞中的原子数为 个 面心立方 4 白口铁中碳主要以 形式存在 石墨 白口铸铁中碳主要以 形式存在 灰铸铁中碳主要以 形式存在 生产 铸铁采用消除白口化退火 渗碳体 石墨 可锻 纯铁在冷却时 由 Fe 晶格 在 1394 转变为 Fe 晶格 在 912 转变为 Fe 晶格 这种现象称为 体心立方 面心立方 体心立方 同素 异构转变 调质处理指的是 得到 组织 钢调质后力学性能的特点是 淬火 高温回火工艺 回火索氏体 综 合性能好 锻造过热的 60 钢坯齿轮采用 退火 降低冷轧钢板硬度采用 退火 完全 再结晶 钢的表面淬火 只能改变表面层的 而化学热处理既能改变表面层 的 又能改变表面层的 组织和性能 成分 组织和性能 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度 高 固态合金中的相结构主要有 和 两种类型 固溶体 化合物 化学热处理的三个基本过程是 和 分解 吸收 扩散 第 2 页共 12 页 三 单项选择题 三 单项选择题 DXDX 回火通常包括 和 三类 低温回火 中温回火 高温回火 金属的工艺性能包括 和 铸造性能 锻造性能 焊接性能 热处 理性能 机加工性能 马氏体的显微形态主要有 两种 其中 韧性较好 板条状 针状 板条状 塑性变形后的金属 重新加热会发生回复和 再结晶 在常规加热条件下 亚共析钢随着含碳量的增加 其 C 曲线 移 过共析钢随着含碳量的增加 其 C 曲线 移 因此碳钢中以 钢的 C 曲线最靠右 欲获得马氏体组织 必须以 临界冷却速度的 方式进行冷却 右 左 共析 大于 在缓慢冷却条件下 含碳 0 8 的钢比含碳 1 2 的钢的硬度 塑性 低 好 在金属结晶过程中 细化晶粒的主要方法有 提高冷却速度 变质处理 题干答案 共析钢过冷奥氏体在 550 350 的温度区间等温转变时 所形成的组织是 A 索氏体 B 下贝氏体 C 上贝氏体 D 珠光体 c 65 钢中碳的平均含量约为 A 65 B 6 5 C 0 65 D 0 065 c ZGMn13 要进行的热处理是 A 调质处理 B 去应力退火 C 水韧处理 D 正火处理 c 低碳钢的渗碳温度范围是 A 600 650 B 800 850 C 900 950 D 1000 1050 c 调质钢的合金化主要是考虑 A 提高红硬性 B 提高淬透性 C 提高切削加工性 D 提高其疲劳性能 b 在下列铸铁中 中的石墨是片状的 A 球墨铸铁 B 普通灰口铸铁 C 可锻铸铁 D 白口铸铁 b 对于可热处理强化的铝合金 其热处理方法为 A 淬火 低温回火 B 完全退火 C 水韧处理 D 固溶 时效 d 二元合金在发生 L 共晶转变时 三相的成分 A 相同 B 确定 C 不确定 D 很难说 b 汽车板弹簧材料一般选用 钢 A 45 B 60Si2Mn C 16Mn D 2Cr13 b 钢的淬硬性主要取决于 A 合金元素 B 含碳量 C 冷却介质 D 工件尺寸 b 钢的回火处理是在 A 正火后进行 B 退火后进行 C 淬火后进行 D 渗碳前进行 c 合金钢 40Cr 经调质处理后可以制造 A CA1091 汽车连杆 B 切削刀具 C EQ1090 汽车钢板弹簧 D 滚动轴承滚柱 a 金属材料的加工硬化 使得材料 A 强度增大 塑性降低 B 强度增大 塑性增大 C 强度减小 塑性增大 D 强度减小 塑性减小 a 第 3 页共 12 页 四 判断题 四 判断题 PD PD 正确的填 T 错误的填 F 金属晶体材料在受力时的滑移方向为 A 密排方向 B Z 轴方向 C 任意方向 D 相反方向 a 晶体中的位错属于 A 体缺陷 B 面缺陷 C 线缺陷 D 点缺陷 c 莱氏体是一种 A 单相固溶体 B 两相混合物 C Fe 与 C 的化合物 D 合金碳化物 b 零件要求表面硬 心部韧 可采用 A 中碳钢 渗碳 淬火 低温回火 B 低碳钢 表面淬火 低温回火 C 低碳钢 渗碳 淬火 高温回火 D 中碳钢 表面淬火 低温回火 d 热处理强化铝合金的方法为 A 淬火 低温回火 B 淬火 高温回火 C 水韧处理 D 固溶 时效 d 溶质原子溶入固溶体的晶格之中时 会使合金的强度 硬度有所增加 这种强化称为 A 固溶强化 B 弥散强化 C 加工硬化 D 晶粒细化 a 完全退火主要适用于 A 亚共析钢 B 共析钢 C 过共析钢 D 灰口铸铁 a 下列钢中 以球化退火作为预备热处理的钢是 A 40Cr B 9Mn2V C 16Mn D 20 Cr b 形状复杂 截面尺寸大的工件淬火时 应选用 A 高淬透性钢 B 中淬透性 C 低淬透性 D 高碳钢 a 影响钢的淬透性的决定因素是 A 淬火介质 B 冷却方法 C 合金元素 D A 和 B 的共同作用 c 影响合金钢淬透性的主要因素是 A 淬火介质 B 冷却方法 C 合金元素 D 含碳量 c 细化铸件晶粒可采用 A 变质处理 B 时效处理 C 调质处理 D 再结晶处理 a 在 Fe 晶格中 原子密度最大的晶向是 A B C D b 在下列铸铁中 哪一种铸铁中的石墨是团絮状的 A 球墨铸铁 B 普通灰口铸铁 C 可锻铸铁 D 白口铸铁 c 直径为 10mm 的 45 钢 Ac3 785 加热到 750 水淬火的组织为 A M B M F C F P D M T 残余奥氏体 b 下列四种钢中 室温平衡组织中珠光体的百分含量最多的是 A 20 钢 B 45 钢 C T8 钢 D T12 c 制造手用锯条应选用 A T12 钢经淬火 低温回火 B 65 钢经淬火 中温回火 C 45 钢经淬火 高温回火 D Cr12MoV 经淬火 低温回火 a 铸铁石墨化过程第一 二 三阶段完全进行 其显微组织是 A F G B P G C F P G D P G Fe3C a 不能进行锻造的铁碳合金有 A 亚共析钢 B 共析钢 C 亚共晶白口铸铁 D 过共析钢 c 题干题干答案答案 第 4 页共 12 页 五 五 综合题综合题 45 钢制造的 10mm 和 80 mm 的两根轴 经调质处理后使用 轴的表面组织都是 因此 这两 回 S 根轴的允许承受设计应力应相同 F 4Cr13 钢的硬度不如 1Cr13 钢 但耐腐蚀性优于 1Cr13 钢 F 铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态 F GGr15SiMn 钢中 Gr 元素的平均含量约为 15 F T8 钢比 45 钢和 20 钢有更好的淬透性和淬硬性 T 并不是所有的铝合金都可以通过热处理予以强化的 T 采用热处理的方法 不能使灰铸铁中的片状石墨细化 T 调质钢的合金化主要是考虑提高其淬透性 T 钢经过低温退火后 其组织与原始组织相同 T 钢中合金元素含量越高 其淬透性一般情况下越高 T 高速钢的合金化主要是考虑提高其红硬性 T 高速钢中的粗大碳化物可以通过热处理使之细化 F 奥氏体型不锈钢主要采用加工硬化来提高强度 T 固溶体的结构与溶剂和溶质的结构都不相同 F 过冷奥氏体的冷却速度大于临界冷却速度时 则冷却速度越快 冷却后钢的硬度越高 k V F 滑动轴承合金要求硬度高 耐磨性好 F 黄铜指的是 Cu Sn 合金 F 间隙固溶体和置换固溶体均可形成无限固溶体 F 金属结晶时 冷却速度越大 晶粒越细 强度越高 韧性越差 F 锯条 T10 钢 的正常淬火温度是 然后进行 200 的低温回火 最终得到的组织CAc 5030 1 为回火马氏体和残余奥氏体 F 冷塑性变形金属加热发生再结晶后 其晶格类型改变了 F 普通灰铸铁可通过热处理来提高其综合力学性能 F 球墨铸铁可通过热处理来提高其综合力学性能 T 为了提高丝锥 9SiCr 钢 的硬度 可进行渗碳处理后淬火及低温回火热处理 F 用 45 钢制造的 10mm 和 80 mm 的两根轴 都经调质热处理 轴的表面组织都是回火索氏体 但是 心部组织不同 T 再结晶能够消除加工硬化效果 是一种软化过程 T 在缓慢冷至室温条件下 45 钢比 20 钢的强度和硬度都高 T 二次 Fe3C 与共析 Fe3C 的形态与晶体结构均不相同 F 题干题干答案答案 第 5 页共 12 页 用冷却曲线表示纯铁冷却过程中的同 素异构转变 并指出每一种产物的名 称及晶体结构 根据铁碳合金相图 分析含碳量为 0 45 0 77 1 2 4 3 5 铁碳合金平衡冷却过程的组织变化 过程 平衡结晶过程 并分析含碳 量对铁碳合金室温下硬度 塑性的影 响规律并简述理由 0 45 C L L A A A F P F 0 77 C L L A A P 1 2 C L L A A A 二次 Fe3C P 二次 Fe3C 4 3 C L Ld Ld 5 C L L 一次 Fe3C Ld 一次 Fe3C Ld 一次 Fe3C 含碳量越高 合金的硬度越高 塑性越低 因为含碳量越高 硬脆的 Fe3C 量越多 塑韧的 F 量越少 根据共析钢的连续和等温冷却曲线 指出其奥氏体化后 分别进行退火 正 火 油淬火 水淬火及 280 盐浴等温 淬火后的室温组织 退火 正火 油淬火 水淬火及 280 盐浴等温淬火后的室温组织分别 为 珠光体 索氏体 托氏体 马氏体 残余奥氏体 马氏体 残余奥氏体 下贝氏体 分析下列工件在使用状态下要求的 主要力学性能特点是什么 为其在 所给的材料中选择一个合适的材料 并说出使用状态的组织 所给材料 为 45 钢 Q235 钢 60 钢 ZGMn13 T12 钢 1 小轴 2 弹簧 3 锉刀 1 小轴 要求综合性能好 选用 45 钢 使用组织为回火索氏体 2 弹簧 要求高的强度 尤其高的弹性极限 选用 60 钢 使用组 织为回火托氏体 3 锉刀 要求高的硬度和耐磨性 选用 T12 钢 使用组织为回火 马氏体为主 机床主轴选用 45 钢制造 其加工工 艺路线为 下料 锻造 正火 粗机加 工 调质 精机加工 高频表面淬火 低温回火 精磨 1 说明加工工艺路线中涉及到的 各热处理工艺的主要目的 2 制定各热处理工艺 加热温度 范围 冷却方式 3 分析该轴最终热处理后表面及 心部的组织 1 正火目的 去应力 提高硬度便于加工 细化组织 调质处理 心部综合性能好 表面感应淬火 提高表面的硬度和耐磨性 低温回火 保持表面的高硬度和耐磨性 降低应力 稳定组织 2 热处理工艺 正火 840 860 加热保温后空冷 调质 840 860 加热保温后水冷 然后 600 左右保温半小时空冷 回火 高频表面淬火 880 900 感应加热水冷淬火 低温回火 180 220 保温半小时空冷 3 表面组织 回火马氏体 心部组织 回火索氏体 汽车变速箱齿轮主要承受复杂的弯曲 变速箱齿轮 1 选择 20CrMnTi 第 6 页共 12 页 疲劳载荷 摩擦磨损和冲击载荷 要求 表面 HRC58 64 其余 HRC38 42 请完 成下列工作 共 13 分 1 为该齿轮选择材料并制定其加 工工艺路线 5 分 2 指出加工工艺路线中涉及到的 各项热处理工艺的主要目的 4 分 3 分析该齿轮热处理后表面和心 部的最终组织 4 分 加工路线 成型 正火 机加工 渗碳淬火 低温回火 精 加工入库 2 正火 去应力 提高硬度便于加工 细化组织 渗碳处理 表面获得高碳成分 提高硬度和耐磨性 淬火 获得高碳马氏体 提高表面的硬度和耐磨性 低温回火 保持表面的高硬度和耐磨性 降低应力 稳定组织 3 表面组织 高碳回火马氏体 残余奥氏体 心部组织 低碳回火马氏体 淬透时 汽车变速箱齿轮选用 20CrMnTi 钢制造 其加工工艺路线为 下料 锻造 正 火 机加工 渗碳处理 淬火 低温 回火 精磨 共 10 分 1 说明加工工艺路线中涉及到的各 热处理工艺的主要目的 4 分 2 制定各热处理工艺 加热温度范 围 冷却方式 4 分 3 分析该轴最终热处理后表面及心 部的组织 2 分 1 各热处理工艺的主要目的如下 正火 去应力 提高硬度便于加工 细化组织 渗碳处理 增加表面碳的含量 提高硬度 淬火 提高硬度和耐磨性 低温回火 保持表面的高硬度和耐磨性 降低应力 稳定组织 2 热处理工艺 正火 920 940 加热保温后空冷 表面渗碳 920 940 加热 低温回火 180 220 保温半小时空冷 3 表面组织 高碳回火马氏体 心部组织 低碳回火马氏体 汽车半轴 如图所示 根据它的工作 条件 现选择 35CrMo材料制造 请为 其制订加工路线 写出相关热处理工 艺参数 加热温度 冷却方式 并分 析使用状态下的组织 1 加工工艺路线主要为 锻造 正火或完全退火 粗机加工 调质或 淬火 高温回火 精机加工 表面淬火 低温回火 2 热处理工艺参数 正火 退火 840 860 加热保温后空冷 缓慢炉冷 调质 840 860 加热保温后快冷 然后 600 左右保温半小时空 冷 回火 高频表面淬火 880 900 感应加热水冷淬火 低温回火 180 220 保温半小时空冷 3 表面组织 回火马氏体 心部组织 回火索氏体 根据铁碳合金相图 填写下列表格 8 分 每空 1 分 并指出室温下随着含碳量的增加 合金的性能 强度 塑性 韧性和硬度 的变化规律 5 分 水平线水平线 合金 合金 温度温度 反应式反应式产物名称产物名称 组织 组织 共晶线 第 7 页共 12 页 共析线 727 0 45 碳的合金 840 1 0 碳的合金室温下 3 5 碳的合金 700 答案 答案 水平线水平线 合金 合金 温度温度 反应式反应式产物名称产物名称 组织 组织 共晶线1148L Ld A Fe3C 莱氏体 Ld 共析线727A P F Fe3C 珠光体 P 0 45 碳的合金840 奥氏体 1 0 碳的合金室温下 珠光体 二次 Fe3C 3 5 碳的合金700 珠光体 二次 Fe3C 莱氏体 变化规律 随着含碳量的增加 合金的强度先增加 碳含量达到 0 9 左右时达到最高点 随后开始下降 塑性 韧性下降 硬度升高 填写下表 以共析钢 T8 为例 每空 0 5 分 共 15 分 转变类 型 转变产物名称转变温度范 围 显微组织 特征 大致 HRC 获得工艺名称 珠光体 类 贝氏体 类 马氏体 答案 答案 转变类 型 转变产物名称转变温度范 围 显微组织 特征 大致 HRC 获得工艺名称 珠光体 P Ar1 650 粗片25 以下退火 索氏体 S 650 600 较细片 25 33 正火 珠光体 类 托氏体 T 600 550 细片 33 40 分冷 上贝氏体 550 350 羽毛 40 45 等温淬火贝氏体 类 下贝氏体 350 230 竹叶 50 55 等温淬火 马氏体 类 马氏体 Ms230 Mf 针状大于 55水淬火 将表 1 所列的材料按主要用途进行分类 每一种材料列举其中一 二种用途 并指出在此种用途下最常用的一 种热处理方法 结果填入表 1 每一空 1 分 共 24 分 材料牌号材料牌号按用途分类按用途分类应用举例应用举例常用最终热处理方法常用最终热处理方法 Q235 65Mn 42CrMo 9SiCr Cr12MoV 4Cr9Si2 ZGMn13 第 8 页共 12 页 QT600 3 答案 答案 材料牌号材料牌号按用途分类按用途分类应用举例应用举例常用最终热处理方法常用最终热处理方法 Q235 普通碳素结构钢钢筋热轧空冷 正火 65Mn 弹簧钢弹簧淬火 中温回火 42CrMo 合金调质钢连杆调质 淬火 高温回火 9SiCr 低合金刃具钢丝锥淬火 低温回火 Cr12MoV 冷作模具钢冷轧辊淬火 低温回火 4Cr9Si2 耐热钢汽轮机叶片淬火 高温回火 ZGMn13 高锰钢 耐磨刚 履带水韧处理 QT600 3 球墨铸铁曲轴调质 表面淬火 低温回火 填写下表 表中所示材料按主要用途分类 应用举一 二例 并指出在此种用途下最常用的一种最终热处理 方法 每空 1 分 共 27 分 材 料 分类 按用途分类 应用举例热处理方法 65Mn T8 15MnV 20Cr W6Mo5Cr4V3 HT200 ZGMn13 1Cr18Ni9 5CrMnMo 答案 答案 填写下表 表中所示材料按主要用途分类 应用举一 二例 并指出在此种用途下最常用的一种最终热处理 方法 每空 1 分 共 27 分 材 料 分类 按用途分类 应用举例热处理方法 65Mn合金弹簧钢弹簧淬火 中温回火 T8碳素工具钢锉刀淬火 低温回火 15MnV低合金高强度钢桥梁正火或热扎空冷 20CrMnTi合金渗碳钢汽车变速箱齿轮渗碳淬火 低温回火 W6Mo5Cr4V3高速钢铣刀淬火 三次 560 回火 HT200灰铁床身去应力退火 第 9 页共 12 页 ZGMn13高锰钢道岔 磨球水韧处理 1Cr18Ni9不锈钢化工容器固溶处理 5CrNiMo热作模具钢锻造模具 调质处理 淬火 高温回火 将表 1 所列的材料按主要用途进行分类 每一种材料列举其中一种用途 并指出在此种用途下最常用的一种 热处理方法 结果填入表 1 材 料分类 按用途分类 应用举例热处理方法 60Si2Mn 40MnB T12 20CrMnTi GCr15 Cr12MoV W18Cr4V ZGMn13 HT250 答案 答案 材 料 分类 按用途分类 应用举例热处理方法 60Si2Mn 合金弹簧钢弹簧淬火 中温回火 40MnB 合金调质钢连杆 调质处理 淬火 高温 回火 T12 碳素工具钢锉刀淬火 低温回火 20CrMnTi 合金渗碳钢汽车变速箱齿轮渗碳淬火 低温回火 GCr15 滚动轴承钢滚动轴承淬火 低温回火 Cr12MoV 冷作模具钢冷冲头淬火 低温回火 W18Cr4V 高速钢铣刀淬火 三次 560 回火 ZGMn13 高锰钢铲齿 磨球水韧处理 HT250 普通灰口铁机床床身去应力退火 分别指出下列钢种按用途分类的名称 以及可以制造的典型工件 20 分 3Cr2W8V 是 钢 可制造 40MnB 是 钢 可制造 Crl2MoV 是 钢 可制造 T12 是 钢 可制造 16Mn 是 钢 可制造 第 10 页共 12 页 40Cr 是 钢 可制造 ZG45 是 钢 可制造 20Cr 是 钢 可制造 60Si2Mn 是 钢 可制造 GCrl5 是 钢 可制造 答案 3Cr2W8V 是 热作模具钢 钢 可制造 压铸模具 40MnB 是 合金调质钢 钢 可制造 连杆 Crl2MoV 是 冷作模具钢 钢 可制造 冲模 T12 是 碳素工具钢 钢 可制造 锉刀 16Mn 是 低合金高强度钢 钢 可制造 桥梁 40Cr 是 合金调质钢 钢 可制造 主轴 ZG45 是 铸钢 钢 可制造 车轮 20Cr 是 合金渗碳钢 钢 可制造 承载齿轮 60Si2Mn 是 合金弹簧钢 钢 可制造 板簧 GCrl5 是 滚动轴承钢 钢 可制造 滚动轴承 综合分析并填写表格中内容 每空 1 分 共 14 分 材料牌号名称 按用途分类 常用最终热处理工艺名称实用举例 65Mn T13A 20Cr W6Mo5Cr4V3 KT400 17 去除白口化退火 答案 材料牌号 名称 按用途分类 常用最终热处理工艺名称实用举例 65Mn 合金弹簧钢淬火 中温回火弹簧 第 11 页共 12 页 T13A 高级优质