工程材料复习应考指南

工程材料复习应考指南工程材料复习应考指南 四 期末综合练习题 一 填空题1 绝大多数金属的晶体结构都属于体心立方 面心立方 和密排六方三种典型的紧密结构 2 强度极限b 是表征材料抵抗断裂的能力的力学性能指标 3 结晶的两个基本过程是生核和长大 4 Fe 金刚石 32OAl晶体内原子间的结合键分别属于金属键 离 子键和共价键 5 W18Cr4V钢的 C 0 7 0 8 W的主要作用是提高钢的红硬 性 Cr的主要作用是提高钢的淬透性 V的主要作用是提高钢的耐磨 性 6 黄铜是铜和锌的合金 8 铝合金中最主要的强化方法是时效处理 9 共析钢奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物分别为珠光体 贝氏体和马氏体 10 机器零件的三种主要失效方式是变形失效 断裂失效和表面损 伤失效 11 固体材料主要包括金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材 料等四大类材料 12 共析钢淬火形成马氏体后 在低温 中温 高温回火后的产物 分别为回火马氏体 回火屈氏体和回火索氏体 13 在低碳钢的静拉伸曲线上 填出图中应力值的名称及其字母的表 达形式 1 弹性极限 P 2 屈服极限 s 3 拉伸强度 b 14 欲消除过共析钢中的网状二次渗碳体 应采用球化退火工艺处 理 其加热温度应为稍高于AC1线 保温后应在随炉冷却 15 加工硬化现象是指金属在发生塑性变形后 其强度和硬度提高 塑性和韧性下降的现象 届时 金属内部晶粒的形状和大小发生 变化而晶格类型保持不变 二 选择题1 共析碳钢加热为奥氏体后 冷却时所形成的组织主要 决定于 B A 奥氏体加热时的温度 B 奥氏体冷却时的转变温度 C 奥氏体 在加热时的均匀化程度 2 T12钢与18CrNiW钢相比 B A 淬透性高 淬硬性也高些 B 淬透性高而淬硬性低些 C 淬透性 低而淬硬性高些 D 淬透性低 淬硬性也低些3 为使45钢得到回 火索氏体 应进行 B A 淬火 中温回火 B 淬火 高温回火 C 等温淬火4 当晶格常 数相同时 面心立方晶体比体心立方晶体 D A 原子半径大 但 致密度小 B 原子半径小 致密度也小 C 原子半径大 致密度 也大 D 原子半径小 但致密度大 5 T10钢与20CrMnTi钢相比较 T10钢的 B A 淬透性好 但淬硬 性低 B 淬透性差 但淬硬性高 C 淬透性差 淬硬性也低 D 淬透性好 淬硬性也高 6 汽轮机叶片所用材料应是 A A 1Crl3 B 40Cr C 65Mn D W18Cr4V7 冷变形时随形变量的增加 金属中的位错密度 D A 先增加后降低B 降低C 无变化D 增加8 化学热处理 C A 改变工件的化学成分B 改变工件的组织C 既改变工件表面的化学 成分又改变其表面组织9 结构的刚度与下列因素有关 A A 弹性 模量B 屈服强度C 抗拉强度10 HT200中石墨存在的形式是 B A 球状B 片状C 团絮状11 钢的本质晶粒度 C A 是指钢加热过程 中刚完成奥氏体转变时的奥氏体的晶粒度 B 是指钢在各种具体热 加工后的奥氏体晶粒度 C 是指钢在规定的加热条件下奥氏体的晶 粒度 它反映奥氏体晶粒长大的倾向性12 为使高碳钢便于机械加 工 可预先进行 C A 淬火 B 正火 C 球化退火 D 回火13 工程上使用的金属材料一般都是 D A 各向异性的 B 各向同性的 c 伪各向异性的 D 伪各向同性的14 为了改善工具钢的切削 加工性能可进行 C A 完全退火 B 正火 c 球化退火 D 扩散 退火15 65Mn制作弹簧 当获得较高的弹性极限 应进行下述热处 理 B A 淬火 高温回火B 淬火 中温回火c 淬火 低温回火16 表 征材料在弹性变形阶段 应力与应变成正比关系的物理量是 C A 强度极限B 屈服极限c 弹性模量D 弹性极限17 体心立方晶格中 原子的最密面是 B A 111 B 1l0 C 102 D 112 18 用低 碳钢制造在工作中受较大冲击载荷和表面磨损较大的零件 应该 B A 采用表面淬火处理 B 采用渗碳处理 C 采用氮化处理19 晶体中的晶界属于 C A 点缺陷 B 线缺陷 C 面缺陷 D 体缺陷 20 金属结晶时 冷却速度越快 其实际结晶温度 B A 越高 B 越 低 C 越接近理论结晶温度 D不受影响 21 机床床身材料应选用 D A 球墨铸铁 B 麻口铸铁 C 白口铸铁 D 灰口铸铁 22 钢的热处理一般涉及 C A CFe3 B 相 C 相 D 相的分 解 23 为使65钢得到回火屈氏体 应进行 A A 淬火 中温回火 B 淬火 高温回火 C 淬火 低温回火 D 直接油冷24 10的40钢 其常规整体淬火温度大约为 B B 850C 25 马氏体是 B A 7 50C C 920C A 碳在a Fe中的固溶体 B 碳在a Fe中的过饱和固溶体 C 碳在Y Fe中的固溶体 D 碳在Y Fe中的过饱和固溶体 三 判断题1 室温下使用的碳钢的晶粒越细 则其强度和韧性越好 2 在含有Cr Nil Ni等元素的合金结构钢中 只有当合金元 素溶入奥氏体中 才可提高钢的淬透性 3 金属和合金的晶体结构大多属于立方晶系和六方晶系 4 金属的加工硬化是指金属冷变形后强度和塑性提高的现象 5 马氏体是碳在 Fe中的过饱和固溶体 由奥氏体直接转变 而来 因此 马氏体与转变前的奥氏体的含碳量相同 6 合金的基本相包括固溶体 金属化合物和这二者的机械混合 物三大类 7 白口铸铁在高温时可以进行锻造加工 8 金属的理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多 9 钢中合金元素含量越多 则淬火后钢的硬度越高 10 淬火加高温回火处理称为调质处理 处理后获得回火索氏体组织 具有综合机械明好的特点 11 当固溶体析出次生相时 它的综合机械性能总是得到提高 的 12 固溶体的晶格类型与其溶质相同 13 玻璃是非晶态固体材料 没有各向异性现象 14 在铸造生产中 为使铸件的晶粒细化 我们可通过降低金 属型的预热温度 提高金属的浇注温度等措施来实现 15 65Mn是低合金结构钢 16 不论含碳量高低 马氏体的硬度都很高 脆性都很大 17 金属晶体各向异性的产生 与不同晶面和晶向上原子排列 的方式和密度不同 致使原子间的结合力大小不同等因素密切相关 18 某钢材加热条件相同时 小件比大件的淬透性好 19 实际金属在不同的方向上性能是不一样的 20 橡胶具有高弹态 是由于其大分子链中链段热运动的结果 21 合金元素能提高a固溶体的再结晶温度 使钢的回火稳定性 增大 22 65Mn和45号钢是低合金结构钢 四 填图题1 在共析钢C曲线图中按给定顺序填出各区域组织名称 1 奥氏体 2 奥氏体 珠光体 3 珠光体 4 奥氏体 索氏体 5 索氏体 6 奥氏体 屈氏体 7 屈氏体 8 奥氏体 上贝氏体 9 上贝氏体 10 奥氏体 下贝氏体 11 下贝氏体 12 马氏体2 画出铁碳相图碳钢部分图示相区的组织示意图 见下 图 标出组织组成物的名称 并计算20和T1O两种钢在室温下的平 衡组织中各组织组成物的相对量和两种钢的大致硬度 已知铁素体的 硬度为80HB 珠光体为200HB 渗碳体为800HB 左边是题目 右边是答案 1 20钢组织组成物为铁素体F 珠光体 P 其含量为WF 74 WP 26 硬度 111HB2 T10钢组织组成物为 珠光体P 渗碳体Fe3C 其含量为WP 96 WFe3C 4 硬度 224HB 3 填写出Fe Fe3C相图中PSK线以下各种钢和白口铸铁区域的组织 共六种情况 用符号表示即可 答案4 标出共析钢C曲线图上各区域的组织和冷却速度为V1和V2时 共析钢自高温冷却至室温时的组织 10分 奥氏体 过冷奥氏体 奥氏体 珠光体 珠光体 奥氏体 屈氏体 屈氏体 奥氏体 马氏体 珠光体 冷却速度为V1时 马氏 体 冷却速度为V2时 5 在下图所示的铁碳相图中按所给顺序写出各 区的组织 答 1 高温铁素体 2 高温铁素体 液相 3 液相 4 高温铁素体 奥氏体 5 液相 奥氏体 6 液相 渗碳体 7 奥氏体 8 铁素体 9 奥氏体 铁素体 10 奥氏体 二次渗碳体 11 奥氏体 二次渗碳体 莱氏体 12 莱氏体 一次渗碳体 13 铁素体 珠光体 三次渗碳体 14 珠光体 15 珠光体 二次渗碳体 16 低温莱氏体 珠光体 渗碳体 17 低温莱氏体 18 低温莱氏体 一次渗碳体 五 计算题1 现有A B两种铁碳合金 A的显微组织为珠光体量占75 铁素体量占25 B的显微组织为 珠光体量占92 二次渗碳体量占8 请计算并回答 1 这两种铁碳合金按显微组织的不同分属于哪一类钢 2 这两种铁碳合金的碳的质量分数各为多少 3 画出这两种材料在室温下平衡状态时的显微组织示意图 并标出 各组织组成物的名称 答 1 A亚共析钢 B过共析钢 2 设A亚共析钢碳的质量分数为X1WP X1 0 77 75 计算得X1 7 5 0 77 0 58 设B过共析钢碳的质量分数为X2WP 6 69 X2 6 69 0 77 92 计算得X2 1 24 2 简述优质碳素钢40 1 自高温 固态850 缓慢冷却至室温时的组织转变过程 说明室 温时的组织 并绘图表示之 且标出组织组成物 2 推算40钢的大致硬度 已知铁素体 珠光体和渗碳体的硬度分别 为80HB 200HB 800HB 答40钢850 时为奥氏体 冷却到GS线时开始由奥氏体中析出铁素体 冷却到PSK线时发生共析反应 奥氏体转变为珠光体 铁素体不变 从PSK线一直冷却到室温 合金组织保持不变 即使室温时的组织为 珠光体 铁素体 如下图所示 珠光体P和铁素体 的质量分数分别是WP 0 4 0 02 0 77 0 02 0 51 51 W 1 51 49 大致硬度 51 200HB 49 80HB 141HB3 已知一直径为1 1 28mm 标距为50mm的拉伸试样 加载为50000N时 试样的伸长为 0 04mm 撤去载荷 变形恢复 求该试样材料的弹性模量 答 50000 0 25 11 282 500Mpa 0 04 50 0 0008E 0 625 106Mpa4 某退火钢的硬度为150HB 试推算该钢的含碳量 已知铁素体 珠光体和渗碳体的硬度分别为80HB 200HB和800HB 答退火钢的组织看作是平衡组织 硬度由组成相铁素体和渗碳体决 定 假设渗碳体的质量分数为X 则铁素体的质量分数为 1 X 80 1 X 800 X 150计算得X 0 1钢的含碳量 0 1 6 69 0 669 5 按照下面给出的条件 示意画出二元合金的相图 并填出各区域 的相组成物或者组织组成物 只填一种即可 根据相图再画出合金的硬度与成分的关系曲线 已知A B组元在液态时无限溶解 在固态时能形成共晶 共晶成分 为 35 B A组兀在B组元中有限固溶 溶解度在共晶温度时为15 在室温时为10 B组元在A组元中不能溶解 B组元比A组元的硬度高 答正确相图与成分标注以及a相组织组成物如图 a 所示 b相组织 组成物见图 b c相组织组成物见图 c a b c 六 问答题1 一个把连杆和曲轴连接在一起的螺栓 选用40Cr材料 经下述工艺制成 下料 棒料 锻造 正火 粗加工 调质 精 加工 试说明各工序的目的及其工艺 说明加热温度的原则及冷却方式 不必说明具体温度 它最终的使用状态的组织是什么 答正火是加热到临界温度以上 保 温后空冷的热处理工艺 为了消除锻造应力 均匀组织 正火后得到的组织是铁素体 索氏体 调质处理是淬火 高温回火 淬火是将亚共析钢加热到Ac3以上 共析钢与过共析钢加热到Ac1以 上 低于Am 的温度 保温后快速冷却 使奥氏体转变为马氏体的 热处理工艺 淬火的目的就是为了获得马氏体 提高钢的机械性能 回火一般是紧接淬火以后的热处理工艺 回火是淬火后再将工件加 热到Ac1温度以下某一温度 保温后再冷却到室温的一种热处理工艺 淬火后的钢铁工件处于高的内应力状态 不能直接使用 必须即时 回火 否则会有工件断裂的危险 淬火后回火目的在于降低或消除内应力 以防止工件开裂和变形 减少或消除残余奥氏体 以稳定工件尺寸 调整工件的内部组织和 性能 以满足工件的使用要求 调质处理后得到回火马氏体 2 某汽车齿轮选用20CrMnTi材料制作 其工艺路线如下下料 锻造 正火 切削加工 渗碳 淬火 低温回火 喷丸 磨削 加工请分别说明上述 和 四项热处理工艺的目的及工艺 答 1 正火目的使组织均匀化 细化 改善加工性能 正火工艺加工至AC3以上 30 50 空气中冷却 2 渗碳目的提高齿轮表面的含碳量 为淬火作准备 渗碳工艺在 900 950 进行 3 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 磨性及疲劳硬度 并保持心部的强度及韧性 淬火工艺渗碳 油冷 4 低温回火目的减少或消除淬火后应力 并提高韧性 低温回火工艺加热到150 200 进行3 当选用材料为40Cr制作小车车轴时 为获得较好的综 合机械性能 说明应采用的热处理方法 目的及大致工艺和便用状 态的显微组织 答工艺路线为下料 锻造毛坯 正火 粗加工 调质 精加工 表面淬火 低温回火 精磨 正火目的使组织均匀化 细化 改善加工性能 正火工艺加工至AC3以上 30 50 空气中冷却 正火组织珠光体 铁素体 少量 调质目的获得良好的综合机械性能 为表面淬火做准备 调质工艺加工至AC3以上 30 50 油冷 调质组织回火索氏体 高频淬火目的表面获得硬化层 高频淬火工艺AC3以上 80 150 喷水 高频淬火组织表面为马氏体 心部为回火索氏体 低温回火目的减少或消除淬火后应力 并提高韧性