工程材料试题资料

工程材料试题资料工程材料试题资料 一 名词解释 5个 2分 1 加工硬化2 枝晶偏析3 固溶强化4 渗 碳5 淬透性 二 单项选择题 25个 1分 1 金属材料在载荷作用下抵抗变形和 破坏的能力叫 A 强度B 硬度C 塑性D 弹性2 每个体心立方晶胞中包含有 个原 子 A 1B 2C 3D 43 在晶体缺陷中 属于点缺陷的有 A 间隙原子B 位错C 晶界D 缩孔4 铁素体是碳溶解在 中所形成 的间隙固溶体 A Fe B Fe C Fe D Fe5 通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成 其晶粒区从表面 到中心的排列顺序为 A 细晶粒区 柱状晶粒区 等轴晶粒区B 细晶粒区 等轴晶粒区 柱状晶粒区C 等轴晶粒区 细晶粒区 柱状晶粒区D 等轴晶粒 区 柱状晶粒区 细晶粒区6 加热是钢进行热处理的第一步 其目 的是使钢获得 A 基体组织B A体组织C P体组织D M体组织7 碳钢的淬火工艺是 将其工件加热到一定温度 保温一段时间 然后采用的冷却方式是 A 随炉冷却B 在风中冷却C 在空气中冷却D 在水中冷却8 完全 退火主要用于 A 亚共析钢B 共析钢C 过共析钢D 所有钢种9 除 元素外 其它合金元素溶于奥氏体后 均能增加过冷奥氏体的稳定性 A Co B Cr C Mn D Ti10 在Fe Fe3C相图中 钢与铁的分界点的含碳量为 A 2 B 2 06 C 2 11 D 2 2 11 珠光体是一种 A 固溶体B 金属化合物C 机械混合物D 单相组织金属12 具有共 晶反应的二元合金 其中共晶成分的合金具有 A 铸造性能好B 锻造性能好C 焊接性能好D 热处理性能好13 共晶 成分的铁碳合金发生共晶反应时 其反应式为 A L F A BA F Fe3C CL A Fe3C DA P14 金属结晶时 冷却速度越快 其实际结晶温度将 A越高B越 低C越接近理论结晶温度D不变15 在金属结晶时 向液体金属中加入 某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒 以达到改善其机械性能的目 的 这种细化晶粒的方法叫做 A时效处理B变质处理C加工硬化D调 质16金属铸造时 为细化晶粒 可采用 A快速浇注B时效处理C以砂 型代替金属型D以金属型代替砂型17 钢在淬火后获得的马氏体组织 的粗细主要取决于 a 奥氏体的本质晶粒度 b 奥氏体的实际晶粒 度 c 奥氏体的起始晶粒度 18 过共析钢的正常淬火加热温度是 a Ac1 30 50 b Am 30 50 c Ac3 30 50 19 马氏体的硬度取决于a 冷却速度 b 转变温度 c 碳含量 20 对形状复杂 截面变化大的零件进行淬火时 应选用a 高淬透性 钢 b 中淬透性钢 c 低淬透性钢 21 扩散退火的目的是a 消除和改善晶内偏析 b 消除冷塑性变形后 产生的加工硬化 c 降低硬度以便于加工 22 主要用于各种弹簧淬火后的处理 A低温回火B中温回火C高温回火D调质23 制造手用锯条应当选用 a T12钢经淬火和低温回火 b Cr12Mo钢经淬火低温回火 c 65钢淬火 后中温回火 24 高速钢的红硬性取决于 a 马氏体的多少b 淬火加热时溶于奥氏 体中的合金元素的量 c 钢中的碳含量 25 二次硬化属于 a 固溶强化 b 细晶强化 c 位错强化 d 第 二相强化 三 判断对错题15个 2分 错误的填 F 1分 并说明理由 1 分 总计每题2分 正确的填 T 2分 可不说明理由 1 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程 2 在实际金属的结晶过程中 自发形核比非自发形核更重要 往往 起优先的主导的作用 3 一般情况下 晶粒愈大 金属的强度 塑性愈好 4 碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体 5 在平衡结晶条件下 含10 Ni的Cu Ni合金 比含40 Ni的Cu Ni合金的硬度和强度要高 6 在平衡结晶条件下 由于匀晶转变在整个结晶过程中 固相的成 分沿着固相线变化 因此 结晶完成后 得到固体的成分是不均匀 的 7 表面淬火既能改变钢的表面化学成分 也能改善心部的组织和性 能 8 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性 9 碳素工具钢的牌号 如T8 T12 该数字表示钢的最低冲击韧性 值 10 钢的热处理是通过加热 保温和冷却 以改变钢的形状 尺寸 从而改善钢的性能的一种工艺方法 11 在过共析钢中含碳量越多 则其组织中的珠光体量减少 而铁 素体量在增多 12 亚共析钢缓冷到室温时 其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组 成 13 灰口铸铁一般不可以锻造 14 铁素体是碳溶解在 Fe中所形成的置换固溶体 15 调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体 四 综合题1 二块钢样 退火后经显微组织分析 其组织组成物的 相对含量如下第一块珠光体占40 铁素体60 第二块珠光体占95 二次渗碳体占5 试问它们的含碳量约为多少 并且分别画出其显微组织图 铁素体中含碳量可忽略不计 10分 2 淬火钢为什么要进行回 火处理 5分 3 选材设计一个车床主轴 要求该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力 载荷和转速均不高 冲 击载荷也不大 请选材 45钢 T 8 20CrMnTi 并设计热处理工序 10分 4 识别下列各钢的种类 并指明有下划线的数字和符号的含 义 65Mn 1Cr18Ni9Ti GCr15 T10 20CrMnTi 9SiCr W18Cr4V ZG15 8分 5 二元合金相图如图示 计算成分为10 的合金在室 温时先共晶 相及 共晶体的相对重量 5分 6 将 5mm的T8钢加热至760 并保温 后经不同冷却方式得 到P S B下 B下 M 少量残余A M 少量残余A 在C曲线上描写工艺曲线示意图 5分 7 有Q235AF 65 20CrMnTi 60Si2Mn T12 ZG45 W18Cr4V等 钢材 请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮 高速重载受冲击 并写出工艺路线 说明各热处理工序的作用 12分 加工硬化金属发生塑性变形 随着变形度的增大 金属的 强度和硬度显著提高 塑性和韧性明显下降 这种现象叫加工硬化 1 枝晶偏析晶粒内部出现的成份不均匀现象 可通过扩散退火或均 匀化退火 使异类原子互相充分扩散均匀 可消除晶内偏析 2 固溶强化由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点 使晶格发生畸 变 使固溶体硬度和强度升高 这种现象叫固溶强化现象 渗碳在增碳的活性气氛中 将低碳钢或低碳合金钢加热到高温 一般为900 950 使活性碳原子进入钢的表面 以获得高碳渗层 的工艺方法称为气体渗碳 5 淬透性所谓钢的淬透性就是指钢在淬火时能够获得马氏体的能力 可用淬透层深度来衡量 二 单项选择题 25个 1分 选择题答案填写处题号解答题号解答 题号解答题号解答题号解答1A6B11C16D21A2B7D12A17B22B3A8A13C18 A23A4A9A14B19C24B5A10C15B20A25D 三 判断对错题15个 2分 错误的填 F 1分 并说明理由 1 分 总计每题2分 正确的填 T 2分 可不说明理由 1 F由液体凝固成固体的过程不一定是结晶过程 2 F非自发形核比自发形核更重要3 F一般情况下 晶粒愈小 金 属的强度 塑性愈好 4 T5 F在平衡结晶条件下 含10 Ni的Cu Ni合金 比含40 Ni的Cu Ni合金的硬度和强度要低 6 F得到固体的成分是均匀的 7 F不能改善心部的组织和性能8 F衡量材料的塑性的指标主要有 伸长率和延伸率9 F碳素工具钢的牌号 如T8 T12 该数字表示钢 的含碳值10 F钢的热处理是通过加热 保温和冷却 以改变钢的组 织 从而改善钢的性能的一种工艺方法 11 F在过共析钢中含碳量越多 则其组织中的珠光体量减少 而渗 碳体量在增多 12 F亚共析钢缓冷到室温时 其平衡组织由铁素体和珠光体组成 13 T14 F铁素体是碳溶解在 Fe中所形成的间隙固溶体 15 F调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火索氏体 四 综合题 总计55分 5 二块钢样 退火后经显微组织分析 其 组织组成物的相对含量如下第一块珠光体占40 铁素体60 第二块珠光体占95 二次渗碳体占5 试问它们的含碳量约为多少 并且分别画出其显微组织图 铁素体中含碳量可忽略不计 10分 答在忽略三次渗碳体的情 况下 珠光体的碳含量为0 77 铁素体为0 0218 渗碳体为6 69 第 一块为C 40 0 77 60 0 218 第二块为C 95 0 77 5 6 69 显微组织 略 6 淬火钢为什么要进行回火处理 5分 答 淬火钢不经回火一般不能直接使用 回火是为了降低脆性 减少或消除内应力 防止工件变形和开裂 获得工艺所要求的力学性能 稳定工件尺寸 对某些高淬透性的合 金钢 高温回火可降低硬度 以利切削加工 7 选材设计一个车床主轴 要求该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力 载荷和转速均不高 冲 击载荷也不大 请选材 45钢 T 8 20CrMnTi 并设计热处理工序 10分 答选择45号钢 调质处理 加工路线为正火 调质 高频淬火及低温回火8 识别下列各钢的种类 并指明有下划线的数字 和符号的含义 65Mn 1Cr18Ni9Ti GCr15 T10 20CrMnTi 9SiCr W18Cr4V ZG15a 弹簧钢 b 1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢碳含量 0 1 9 的镍 c GCr15滚动轴承钢 1 5 铬d T10碳素工具钢 T 工具 英文 e 20CrMnTi合金渗碳钢 0 2 的碳 f 9SiCr低合金刃 具钢0 9的碳 g W18Cr4V高速钢 18 钨h ZG15铸钢ZG 铸钢 拼音 5 二元合金相图如图示 计算成分为10 的合金在室温 时先共晶 相及 共晶体的相对重量 5分 答根据标杆定律 30 10 30 1 6 将 5mm的T8钢加热至760 并保温 后经不同冷却方式得到P S B下 B下 M 少量残余A M 少量残余A 在C曲线上描写工艺曲线示意图 5分 答退火 或随炉冷 时获得P 正火 或空冷 时获得S 等 温淬火获得B下 等温淬火B下转变未完成 随后淬入水中获得B下 M 少量残余A 淬火 水冷 获得M 少量残余A 图 略 7 有Q235AF 65 20CrMnTi 60Si2Mn T12 ZG45 W18Cr4V等钢 材 请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮 高速重载受冲击 并 写出工艺路线 说明各热处理工序的作用 12分 答选20CrMnTi加工路线下料其 锻造 正火 机械加工 渗碳 淬火 低温回火 喷丸 磨齿正火为预备热处理为进一步机械加工和热处理作组织上的准备 渗碳 淬火 低温回火为最终热处理 为得到表硬 M 高碳 里韧 M 低碳 的组织性能特点 一 填空题 每空1分 共计30分 1 Fe是 立方晶格 Fe是 立方晶格 2 含碳量处于0 0218 2 11 的铁碳合金称为 含碳量为2 11 6 69 的铁碳合金称为 3 45钢的淬火加热温度是 T10钢的淬火加热温度是 20钢的正火加热温度为 4 焊接电弧由 三个区域组成 5 常见碳素钢按含碳量分为 6 通常把铸造分为 两大类 7 焊条电弧焊常用的引弧方法有 和 8 是材料抵抗变形和断裂的能力 9 冲击韧度随温度的降低而 在某一温度范围时材料的冲 击韧度值急剧下降 这个温度称为 10 分别填出下列铁碳合金组织的符号 奥氏体 铁素体 珠光体 11 在钢的普通热处理里 其中 和 属于预先热处理 12 马氏体是碳在 fe中形成的 其硬度主要取决于 13 常用的淬火冷却介质有 和 14 静拉伸强度的主要判据有 和 15 实际金属晶体中存在大量缺陷 根据几何特征可分为 16 铁碳相图中 特征点C称作 点 该点的碳的质量分 数 含碳量 为 17 铁素体是碳溶于 中形成的间隙固溶体 时铁素 体含碳量达到最大值 18 某钢进行显微组织观察时 若其中铁素体含量约占50 其含碳 量约为 19 常用的退火方法有 和 等 20 自由锻分为和两种 21 工具钢按用途可分 和 22 铸铁中常见的石墨形态有 及蠕虫状 四种 23 板料冲压的基本工序可分为 和 两大类 24 浇注系统通常由 和内浇道四部分组成 25 按照钎料的熔点不同 可以将钎焊分为和两类 26 金属材料的力学性能主要包括强度 和疲劳极限等 27 强度和 可以用拉伸试验来测定 测量硬度最常用的实验方法有 和 28 铁碳相图中 特征点S称作 点 该点的碳的质量分数 含碳量 为 29 奥氏体是碳溶于 中形成的间隙固溶体 时奥氏 体含碳量达到最大值 30 金属的结晶是一个 和 的过程 二 单项选择题 每小题1 5分 共计15分 1 金属材料表现出是力 学性能的是 A 导电性B 抗氧化性C 导热性D 硬度2 常用金 属的塑性判断依据是断后伸长率和 A 硬度B 强度C 断面收缩 率D 屈服极限3 金属的韧性通常随温度降低 A 变好B 变差C 不变D 都不对4 铁碳合金相图中 ECF线是 A 液相线B 共 析线C 固相线D 共晶线5 钢是以铁为主要元素的铁碳合金 一般 含碳量小于 A 0 77 B 2 11 C 4 3 D 6 69 6 碳钢中常有杂 质存在 其中有害元素是 A 硅B 锰C 硫D 碳7 钢号45的优 质碳素结构钢 其平均含碳量是 A 45 B 4 5 C 0 45 D 0 0 45 8 对铸钢ZG200 400说法正确的是 A 200是屈服点的最低值B 200是抗拉强度最 低值C 400是屈服点最低值D 400是抗拉强度最高值9 淬火后主要 获得的室温组织为 A 奥氏体B 渗碳体C 贝氏体D 马氏体或 贝氏体10 铁碳合金相图中PSK线为共析线 其共析产物是 A 铁 素体B 珠光体C 奥氏体D 莱氏体11 实际晶体的线缺陷表现为 A 空位和间隙原子B 位错C 晶界D 亚晶界12 淬硬性好的钢具 有 A 高的合金元素含量B 高的含碳量C 低的含碳量D 低的 合金元素含量13 40Cr钢中Cr的主要作用是 A 提高淬透性B 提 高淬硬性C 提高耐磨性D 固溶强化铁素体14 T12中含碳量平均为1 5 淬透性好的钢具有 A 高的合金元素含量B 高的含碳量C 低 的含碳量D 低的合金元素含量16 实际晶体的点缺陷表现为 A 空位和间隙原子B 位错C 晶界D 亚晶界17 终锻模膛的尺寸形状 与锻件相近 但比锻件放大一个 A 加工余量B 收缩率C 氧化 皮量D 毛边量18 石墨呈片状分布在钢的基体上是 的组织特征 A 球墨铸铁B 可锻铸铁C 蠕墨铸铁D 灰铸铁19 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20 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21 过冷奥氏体高温转变产物为 A 珠光体 上贝氏体B 上贝氏体 下贝氏体C 珠光体 索氏体 铁 素体D 珠光体 索氏体 托氏体22 45钢加热到Ac3以上30度 保温 后空冷得到的组织是 A P F B B F C M D F A23 表示金属材料弹性极限的符号是 A e B s C b D p24 马氏体组织有两种形态 A 板条 树状B 板条 片状 C 树状 针状D 索状 树状25 65 65Mn 50CrV等属于哪类钢 其热处理特点是 A 工具钢 淬火 低温回火B 轴承钢 渗碳 淬火 低温回火C 弹簧钢 淬火 中温回火D 弹簧钢 淬火 中温回火26 制造手用锯条应当选用 A T12钢经淬火和低温回火B Cr12Mo钢经淬火和低温回火C 65钢 淬火后中温回火D 45钢调质27 亚共析钢的正确淬火加热温度为 A Ac3 30 50 B ACcm 30 50 C Ac1 30 50 D A3 30 50 28 合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是 A 均强烈 阻止奥氏体晶粒长大B 均强烈促进奥氏体晶粒长大C 无影响D 上 述说法都不全面29 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 三 判断题 每小题1分 共计10分 1 共析钢的Wc 2 11 2 亚共析钢结晶的过程是L L A A A Fe3C P Fe3C 3 灰铸铁中碳主要以片状石墨的形态存在 4 淬火与退火的主要区别是冷却速度的不同 5 合金钢的力学性能低于非合金钢 且价格也低于非合金钢 6 淬火 低温回火为调质处理 7 含碳量越低 钢的塑性 韧性就越好 8 渗碳体硬而不脆 性能好 9 淬硬层深度越深 淬透性越好 10 含碳量为0 0218 至6 69 的铁碳合金在结晶过程中都能发生 共晶转变 11 在焊接的四种位置中 横焊是最容易操作的 12 低碳钢的焊接性比高碳钢差 13 一般金属都有同素异构转变现象 14 碳素工具钢都是优质或高级优质钢 15 钢的含碳量越高 选择淬火加热温度就越高 16 可锻铸铁比灰铸铁有高得多的塑性 因而可以进行锻打 17 回火温度是决定淬火钢件回火后硬度的主要因素 与冷却速 度无关 18 GCr15是滚动轴承钢 钢中含Cr15 19 淬透性好的钢淬火后硬度一定高 20 物质从液体状态转变为固体状态的过程成为结晶 21 与上贝氏体相比 下贝氏体的强度 韧性均较差 22 在亚共析钢平衡组织中 随含碳量的增加 则珠光体量增加 而二次渗碳体量在减少 23 弹簧经淬火和中温回火后的组织是回火索氏体 24 T12钢的碳的质量分数为1 0 25 同一金属 结晶时冷却速度愈大 则过冷度愈大 金属的实 际结晶温度愈低 26 过共析钢结晶的过程是L L A A A Fe3C P Fe3C 27 压焊都不需要加热 28 用布氏硬度测量硬度时 压头为钢球 用符号HBS表示 29 化学热处理既改变工件表面的化学成分又改变其表面的组织 30 45MN表示合金钢 四 简答题 第1小题6分 第2小题10分 第3小题7分 共计23分 1 铸铁的石墨化的影响因素是什么 如何影响 6分 2 铁碳合金 中基本相有哪些 其机械性能如何 6分 3 指出下列牌号所代表 材料的类别 并分别指出各符号及数字所代表的含义 10分 60 40Cr T12GCr99SiCr4 退火的主要目的是什么 7分 5 指出下列牌号所代 表材料的类别 并分别指出各符号及数字所代表的含义 6分 Q345T9HT200Cr1240MnB6 锤上模锻的模膛中 预锻模膛起什 么作用 为什么终锻模膛四周要开设飞边槽 7分 7 影响合金流动 性的因素有哪些 6分 8 指出下列牌号所代表材料的类别 并分别 指出各符号及数字所代表的含义 10分 HT250GCr15SiMn5CrMnMo60Si2CrA409 铁碳合金中的杂质主 要有哪些 对合金有何影响 7分 10 金属的晶粒大小对其力学 性能有何影响 如何控制液态金属的结晶过程 以获得细小晶粒 6分 11 在下列表格中填出各钢号的类别 各符号及数字的含义 10分 12 什么是金属材料的焊接性 如何评价钢的焊接性 6 分 13 指出下列牌号所代表材料的类别 并分别指出各符号及数字 所代表的含义 10分 HT2502Cr1320CrMnTi T109SiCr14 对T12钢试样进行了一系列热处理操作 将数据填入下 表中 7分 热处理工艺加热温度 冷却方式热处理后组织退火Ac1 30 50 随炉冷却正火淬火15 什么是金属的锻造性能 其主要影响 因素有哪些 6分 16 指出下列牌号所代表材料的类别 并分别 指出各符号及数字所代表的含义 10分 45W18Cr4V1Cr18Ni9T8GCr1517 对45钢试样进行了一系列热 处理操作 将数据填入下表中 7分 热处理工艺加热温度 冷却方式热处理后组织退火Ac3 30 50 随炉冷却正火淬火18 阐述产生焊接应力和变形的原因 如何防止和减小焊接变形 7分 六 综合分析题 每小题6分 共计12分 1 画出简化的铁碳合金状 态图 并分析40钢由液态缓慢冷却至室温时所得到的平衡组织 6分 4 下图是铁碳相图 1 指出图中C S P点的含义及AECF ECF PSK ES GS的含义 4分 2 40Cr钢的结晶过程是什么 2分 5 车床主轴是传递力的重 要零件 它承受一般载荷 轴颈处要求耐磨 一般车床主轴选用中碳结构钢 如45钢 制造 热处理技术条件为整体调质处理 轴颈及锥孔表面淬火 它的制造工艺过程是锻造 热处理 粗加工 热处理 半精加工 热处理 磨削 问选择各热处理工序 并分析其目的 6分 6 下图是铁碳相图 1 指出图中A D G E点的含义及共晶转变和共析转变的转变方 程式 4分 2 T12的结晶过程是什么 2分 7 汽车传动齿轮担负传递动力 改变运动速度和方向的任务 齿面要求耐磨 同时心部要有足够 的强韧性 现选择45钢采用如下加工工艺进行加工 下料 锻造 热处理 粗加工 热处理 精加工 热处理 精磨 问选择各热处理工序 并分析其目的 6分 8 车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54 58 其余地方为HRC20 25 其加工路线为下料锻造正火机加工调质机加工 精 钢号类别 数字及符号含义20CrMnTi合金渗碳钢60Si2Mn40Cr GCr150Cr19Ni9T1216Mn45轴颈表面淬火低温回火磨加工 1 说明主轴选择的材料 2分 2 每种热处理的目的 4分 10 下图是铁碳相图 1 指出图中Q E及ACD和线的含义 4分 2 T10的结晶过程是什么 2分 机械工程材料思考题参考答案 第一章金属的晶体结构与结晶1 解释下列名词点缺陷 线缺陷 面 缺陷 亚晶粒 亚晶界 刃型位错 单晶体 多晶体 过冷度 自 发形核 非自发形核 变质处理 变质剂 答点缺陷原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小 主要 指空位间隙原子 置换原子等 线缺陷原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大 而在 其余两个方向上的尺寸很小 如位错 面缺陷原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大 而另 一方向上的尺寸很小 如晶界和亚晶界 亚晶粒在多晶体的每一个晶粒内 晶格位向也并非完全一致 而是 存在着许多尺寸很小 位向差很小的小晶块 它们相互镶嵌而成晶 粒 称亚晶粒 亚晶界两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界 刃型位错位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局 部滑移而造成 滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线 如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面 多余半原子面的边 缘好像插入晶体中的一把刀的刃口 故称 刃型位错 单晶体如果一块晶体 其内部的晶格位向完全一致 则称这块晶体 为单晶体 多晶体由多种晶粒组成的晶体结构称为 多晶体 过冷度实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度 自发形核在一定条件下 从液态金属中直接产生 原子呈规则排列 的结晶核心 非自发形核是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核 变质处理在液态金属结晶前 特意加入某些难熔固态颗粒 造成大 量可以成为非自发晶核的固态质点 使结晶时的晶核数目大大增加 从而提高了形核率 细化晶粒 这种处理方法即为变质处理 变质剂在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂 2 常见的金属晶体结构有哪几种 Fe Fe Al Cu Ni Pb Cr V Mg Zn各属何种晶体结构 答常见金 属晶体结构体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 Fe Cr V属于体心立方晶格 Fe Al Cu Ni Pb属于面心立方 晶格 Mg Zn属于密排六方晶格 3 配位数和致密度可以用来说明 哪些问题 答用来说明晶体中原子排列的紧密程度 晶体中配位数和致密度越大 则晶体中原子排列越紧密 4 晶面指数和晶向指数有什么不同 答晶向是指晶格中各种原子列 的位向 用晶向指数来表示 形式为 uvw 晶面是指晶格中不同方 位上的原子面 用晶面指数来表示 形式为 hkl 5 实际晶体中的点缺陷 线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响 答 如果金属中无晶体缺陷时 通过理论计算具有极高的强度 随着晶 体中缺陷的增加 金属的强度迅速下降 当缺陷增加到一定值后 金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加 因此 无论点缺陷 线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变 从而使晶 体强度增加 同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻 降低金属的抗腐蚀性能 6 为何单晶体具有各向异性 而多晶体在一般情况下不显示出各向 异性 答因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同 造成原子间 结合力不同 因而表现出各向异性 而多晶体是由很多个单晶体所 组成 它在各个方向上的力相互抵消平衡 因而表现各向同性 7 过冷度与冷却速度有何关系 它对金属结晶过程有何影响 对铸 件晶粒大小有何影响 答 冷却速度越大 则过冷度也越大 随着冷却速度的增大 则晶体内形核率和长大速度都加快 加速 结晶过程的进行 但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢 因 为这时原子的扩散能力减弱 过冷度增大 F大 结晶驱动力大 形核率和长大速度都大 且 N的增加比G增加得快 提高了N与G的比值 晶粒变细 但过冷度过 大 对晶粒细化不利 结晶发生困难 8 金属结晶的基本规律是什么 晶核的形成率和成长率受到哪些因 素的影响 答 金属结晶的基本规律是形核和核长大 受到过冷度的影响 随着过冷度的增大 晶核的形成率和成长率 都增大 但形成率的增长比成长率的增长快 同时外来难熔杂质以 及振动和搅拌的方法也会增大形核率 9 在铸造生产中 采用哪些措施控制晶粒大小 在生产中如何应用 变质处理 答 采用的方法变质处理 钢模铸造以及在砂模中加冷 铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小 变质处理在液态金属结晶前 特意加入某些难熔固态颗粒 造成 大量可以成为非自发晶核的固态质点 使结晶时的晶核数目大大增 加 从而提高了形核率 细化晶粒 机械振动 搅拌 第二章金属的塑性变形与再结晶1 解释下列名词加工硬化 回复 再结晶 热加工 冷加工 答加工硬化随着塑性变形的增加 金属的强度 硬度迅速增加 塑 性 韧性迅速下降的现象 回复为了消除金属的加工硬化现象 将变形金属加热到某一温度 以使其组织和性能发生变化 在加热温度较低时 原子的活动能力不大 这时金属的晶粒大小和 形状没有明显的变化 只是在晶内发生点缺陷的消失以及位错的迁 移等变化 因此 这时金属的强度 硬度和塑性等机械性能变化不 大 而只是使内应力及电阻率等性能显著降低 此阶段为回复阶段 再结晶被加热到较高的温度时 原子也具有较大的活动能力 使晶 粒的外形开始变化 从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒 和变形前的晶粒形状相似 晶格类型相同 把这一阶段称为 再结 晶 热加工将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工 冷加工在再结晶温度以下进行的压力加工 2 产生加工硬化的原因是什么 加工硬化在金属加工中有什么利弊 答 随着变形的增加 晶粒逐渐被拉长 直至破碎 这样使各晶 粒都破碎成细碎的亚晶粒 变形愈大 晶粒破碎的程度愈大 这样 使位错密度显著增加 同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉 长 因此 随着变形量的增加 由于晶粒破碎和位错密度的增加 金属 的塑性变形抗力将迅速增大 即强度和硬度显著提高 而塑性和韧 性下降产生所谓 加工硬化 现象 金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难 如钢板在 冷轧过程中会越轧越硬 以致最后轧不动 另一方面人们可以利用加工硬化现象 来提高金属强度和硬度 如 冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的 强度的 加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素 如冷拉钢丝拉过模孔的部分 由于发生了加工硬化 不再继续变形 而使变形转移到尚未拉过模孔的部分 这样钢丝才可以继续通过模 孔而成形 3 划分冷加工和热加工的主要条件是什么 答主要是再结晶温度 在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工 产生加工硬化现象 反之为热加工 产生的加工硬化现象被再结晶所消除 4 与冷加工比较 热加工给金属件带来的益处有哪些 答 1 通过热加工 可使铸态金属中的气孔焊合 从而使其致密度得 以提高 2 通过热加工 可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎 从而使晶 粒细化 机械性能提高 3 通过热加工 可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发 生改变 使它们沿着变形的方向细碎拉长 形成热压力加工 纤维 组织 流线 使纵向的强度 塑性和韧性显著大于横向 如果合理利用热加工流线 尽量使流线与零件工作时承受的最大拉 应力方向一致 而与外加切应力或冲击力相垂直 可提高零件使用 寿命 5 为什么细晶粒钢强度高 塑性 韧性也好 答晶界是阻碍位错运 动的 而各晶粒位向不同 互相约束 也阻碍晶粒的变形 因此 金属的晶粒愈细 其晶界总面积愈大 每个晶粒周围不同取 向的晶粒数便愈多 对塑性变形的抗力也愈大 因此 金属的晶粒愈细强度愈高 同时晶粒愈细 金属单位体积中的晶粒数便越多 变形时同样的变 形量便可分散在更多的晶粒中发生 产生较均匀的变形 而不致造 成局部的应力集中 引起裂纹的过早产生和发展 因此 塑性 韧性也越好 6 金属经冷塑性变形后 组织和性能发生什么变化 答 晶粒沿变 形方向拉长 性能趋于各向异性 如纵向的强度和塑性远大于横向 等 晶粒破碎 位错密度增加 产生加工硬化 即随着变形量的 增加 强度和硬度显著提高 而塑性和韧性下降 织构现象的产 生 即随着变形的发生 不仅金属中的晶粒会被破碎拉长 而且各 晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动 转动结果金属 中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致 产生织构现象 冷压力加 工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒间 的变形不均匀 金属内部会形成残余的内应力 这在一般情况下都 是不利的 会引起零件尺寸不稳定 析 比重偏析 固溶强化 弥散强化 7 分析加工硬化对金属材料的强化作用 答随着塑性变形的进行 位错密度不断增加 因此位错在运动时的相互交割 位错缠结加剧 使位错运动的阻力增大 引起变形抗力的增加 这样 金属的塑性变形就变得困难 要继续变形就必须增大外力 因此提高了金属的强度 8 已知金属钨 铁 铅 锡的熔点分别为3380 1538 327 232 试计算这些金属的最低再结晶温度 并分析钨和铁在1100 下的加工 铅和锡在室温 20 下的加工各为何种加工 答T再 0 4T熔 钨T再 0 4 3380 273 273 1188 2 铁T再 0 4 1538 273 273 451 4 铅T再 0 4 327 273 273 33 锡T再 0 4 232 273 273 71 由于钨T再为1188 2 1100 因此属于热加工 铁T再为45 1 4 1100 因此属于冷加工 铅T再为 33 20 属于冷加工 锡T再为 71 20 属于冷加工 9 在制造齿轮时 有时采用喷丸法 即将金属丸喷射到零件表面上 使齿面得以强化 试分析强化原因 答高速金属丸喷射到零件表面上 使工件表面层产生塑性变形 形 成一定厚度的加工硬化层 使齿面的强度 硬度升高 第三章合金的结构与二元状态图1 解释下列名词合金 组元 相 相图 固溶体 金属间化合物 机械混合物 枝晶偏答合金通过熔 炼 烧结或其它方法 将一种金属元素同一种或几种其它元素结合 在一起所形成的具有金属特性的新物质 称为合金 组元组成合金的最基本的 独立的物质称为组元 相在金属或合金中 凡成分相同 结构相同并与其它部分有界面分 开的均匀组成部分 均称之为相 相图用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图 固溶体合金的组元之间以不同的比例混合 混合后形成的固相的晶 格结构与组成合金的某一组元的相同 这种相称为固溶体 金属间化合物合金的组元间发生相互作用形成的一种具有金属性质 的新相 称为金属间化合物 它的晶体结构不同于任一组元 用分子式来表示其组成 机械混合物合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起 称机械混合物 枝晶偏析实际生产中 合金冷却速度快 原子扩散不充分 使得先 结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多 后结晶含低熔点组元较 多 这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析 比重偏析比重偏析是由组成相与溶液之间的密度差别所引起的 如果先共晶相与溶液之间的密度差别较大 则在缓慢冷却条件下凝 固时 先共晶相便会在液体中上浮或下沉 从而导致结晶后铸件上 下部分的化学成分不一致 产生比重偏析 固溶强化通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度 硬度 升高的现象称为固溶强化 弥散强化合金中以固溶体为主再有适量的金属间化合物弥散分布 会提高合金的强度 硬度及耐磨性 这种强化方式为弥散强化 2 指出下列名词的主要区别1 置换固溶体与间隙固溶体 答置换 固溶体溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固溶体 称置换固溶体 间隙固溶体溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体 即间 隙固溶体 2 相组成物与组织组成物 相组成物合金的基本组成相 组织组成物合金显微组织中的独立组成部分 3 下列元素在 Fe中形成哪几种固溶体 Si C N Cr Mn答Si Cr Mn形成置换固 溶体 C N形成间隙固溶体 4 试述固溶强化 加工强化和弥散强化的强化原理 并说明三者的 区别 答固溶强化溶质原子溶入后 要引起溶剂金属的晶格产生畸变 进而位错运动时受到阻力增大 弥散强化金属化合物本身有很高的硬度 因此合金中以固溶体为基 体再有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时 会提高合金的强 度 硬度及耐磨性 这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化 加工强化通过产生塑性变形来增大位错密度 从而增大位错运动阻 力 引起塑性变形抗力的增加 提高合金的强度和硬度 区别固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金 固溶 强化是通过产生晶格畸变 使位错运动阻力增大来强化合金 弥散 强化是利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金 而加工强 化是通过力的作用产生塑性变形 增大位错密度以增大位错运动阻 力来强化合金 三者相比 通过固溶强化得到的强度 硬度最低 但塑性 韧性最好 加工强化得到的强度 硬度最高 但塑韧性最 差 弥散强化介于两者之间 5 固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别 答在结 构上固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同 而金属间化合物的晶体 结构不同于组成它的任一组元 它是以分子式来表示其组成 在性能上形成固溶体和金属间化合物都能强化合金 但固溶体的强 度 硬度比金属间化合物低 塑性 韧性比金属间化合物好 也就 是固溶体有更好的综合机械性能 6 何谓共晶反应 包晶反应和共析反应 试比较这三种反应的异同点 答共晶反应指一定成分的液体合金 在一定温度下 同时结晶出成 分和晶格均不相同的两种晶体的反应 包晶反应指一定成分的