金属材料及成型工艺_综合测试题二答案.doc

张彦杰 试卷一一、填空1. 铁素体 2. 0.9% 增加 3. 低合金刃具钢 高速钢 碳素工具钢 。4. 板条 5. 高温回火 回火索氏体 6. 淬火 热硬性 7. 低 韧性 二、判断题（在题号前作记号“”或“”） 1. 2. 3. 4. 5. 6. 三、选择题 1. C 2.C E 3. D A C 4. C A B D E 5. C 四、填表题钢号类别（按用途归类）最终热处理方法主要性能特点用途举例Q420低合金高强度钢 一般不用 高强度、良好塑性和焊接性 桥梁、船舶 40MnB合金调质钢 调质 良好综合力学性能 花键轴 20CrMnTi合金渗碳钢 渗碳淬火低温回火 表面硬耐磨 ， 心部韧性好 汽车齿轮 GCr15SiMn滾动轴承钢 淬火低温回火 高硬度、高耐磨性 滾动轴承元件 3Cr2W8V热作模具钢 回火 S或T 较高强度和韧性， 良好的导热性 热挤压模 T12碳素工具钢 淬火低温回火 硬度高、耐磨性高 ， 韧性差 锉刀 1Cr17 耐热钢 800度退火 高的抗氧化性 炉用部件 QT400-18 球墨铸铁 根据需要选用：退火、正火、淬火等 强度塑性和韧性比灰铸铁好，铸造性好、减振 曲轴 五、简答题1.正火、退火、调质 2. a.答题要点：弹性和强度不够 b.答题要点： 硬度和耐磨性不够 六、论述题1. 答：选择 45 钢 。 理由： 45 钢经 调质处理 具有优良的综合机械性能， 轴颈 经表面淬火后表面硬度能达到要求。2.答：加工工艺路线： 下料锻造正火粗加工调质精加工 表面淬火 +低温回火磨热处理的作用：1.正火能调整硬度便于机加工，为淬火作准备。 2.调质能获得优良的综合机械性能。 3.表面淬火 + 低温回火能提高表面硬度和耐磨性，同时消除淬火应力、提高抗冲能力。 试卷二一、填空1.洛氏硬度、 布氏硬度 、 维氏硬度 2. 加热 、 保温 、 冷却 3. 过饱和固溶体 含碳量 4. 0.9% 增加 降低5. 840 780 。6. 退火 正火 二、判断题（在题号前作记号“”或“”） 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 三、选择题 1. C A 2. A 3. D A C 4. A B C D 5.AC B 四、填表题钢号类别（按用途归类）最终热处理方法主要性能特点用途举例20C rMnTi 合金渗碳钢 渗碳淬火低温回火 表面硬耐磨，心部韧性好 汽车齿轮 60Si2Mn合金弹簧钢 淬火 +中温回火 高的弹性极限 汽车板簧 40Cr合金调质钢 调质 良好综合力学性能 机床主轴 GCr15滾动轴承钢 淬火低温回火 高硬度、高耐磨性 滾动轴承元件 0Cr19Ni9不锈钢 高温固溶处理品 优良的耐蚀性和好的塑性 贮槽 T12 碳素工具钢 淬火低温回火 硬度高、耐磨性高，韧性差 锉刀 16Mn 低合金高强度钢 一般不用 高强度、良好塑性和焊接性 桥梁、船舶 45优质碳素结构钢材 调质 良好综合力学性能 轴承 五、简答题1.答： 正火、退火、调质 2. 答： 强度不够六、论述题1. 答： 选用 20CrMnTi。该钢含碳量低，经渗碳后，可提高表面含碳量，经最终热处理后表面可达硬度要求，而心韧性很好。 2)加工工艺路线:下料锻造正火粗加工、半精加工 渗碳淬火低温回火磨 每步热处理的作用: (1)正火能 调整硬度便于机加工，为淬火作准备;(2)渗碳能提高表面含碳量;(3)淬火能使表层获得高碳马氏体和碳化物，从而达到硬度 5863HRC，心部获得低碳马氏体，具有高的强韧性;(4)低温回火能消除洋火应力、提高抗冲能力，防止产生磨削裂纹。 试卷三一、填空1. 塑性变形 断裂 2. 体心立方 面心立方 密排六方。 3. 化学成分 晶体结构 4. 加热 、 保温 冷却5. 靠右 小 6. 0.9 增大 下降 二、判断题（在题号前作记号“”或“”） 1. 2. 3. 4. 5. 三、选择题 1. B 2. C 3. D 4. D5. A 6. C 7. D 8. B 四、填表题 合金种类 牌号归类 碳素钢 Q295-A、T2、Q235-A、65Mn 合金结构钢 40MnB、55Si2Mn、38CrMoAlA 合金工具钢 Cr2、W6Mo5Cr4V2、CrW5 特殊性能钢 1Cr13、3Cr2W8V、Cr12、5CrMnMo、0Cr18Ni9 铝及铝合金 2A11、ZAlSi9Mg、7A04 铜及铜合金 ZCuA110Fe3Mn2、ZCuAl10Fe3、ZCuZn16MnSi4、H70 轴承钢及合金 GCr9SiMn、ZSnSb11Cu6、ZPbSb15Sn10 铸铁 RuT420、KTZ450-05、HT150、QT600-03 五、简答题1.1)答： 采用的退火方式为：完全退火完全退火的目的：降低钢的硬度、消除应力、稳定尺寸、防止变形和开裂、细化晶粒、改善组织 退火后的组织为：铁素体珠光体 2）答： 采用的退火方式为：去应力退火。去应力退火的目的：消除内应力、稳定工件尺寸、减少工件变形 。退火后的组织为：铁素体珠光体2.答： G纯铁的同素异晶转变点 S共析点 E碳在-F e 中的最大溶解度点 Q600 0 C时碳在-F E 中的溶解度点 GS奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线 ES碳在奥氏体中的溶解度曲线 PQ碳在铁素体中的溶解度曲线 六、论述题1. 1) 答： 选用40Cr。 理由：由于该齿轮表面硬度要求较高，而心部强度和韧性要求一般，故选中碳钢或中碳合金结构钢加表面淬火即可达到性能要求。选用40Cr是由于它比45钢具有更好的淬透性和淬火变形小的优点，比较适合机床变速箱齿轮的加工和使用要求。 2)加工工艺路线：本齿轮的加工工艺路线为：下料锻造正火粗加工调质精加工齿部表面淬火磨削 3)每步热处理的作用：正火的作用：消除锻造应力、细化晶粒、降低硬度、改善切削性能 调质的作用：获得均匀的索氏体组织，提高零件的综合力学性能，以便在齿轮表面淬火时得到均匀致密的硬化层，为淬火做好组织准备。 淬火的作用：提高齿面的硬度和耐磨性。正火的作用：消除锻造应力、降低硬度、改善切削加工性能，细化晶粒，为调质理作组织准备。 调质的作用：获得均匀的索氏体组织，使零件具有良好的综合力学性能。 试卷四一、填空1. 断后伸长率 断面收缩率 2. 增加过冷度 变质处理 附加振3. 间隙 置换 4. 珠光体 铁素体 渗碳体 5. 最高硬度 马氏体中碳的质量分数 6. 分解 吸收 扩散 二、判断题（在题号前作记号“”或“”） 1. 2. 3. 4. 5. 三、选择题 1. D 2. B 3. A 4. B 5. B 6. A 7. C 8. A 9. B 四、填表题 零件名称 所选牌号 牌号含义 热处理特点 机床床身 HT200 抗拉强度 b200MPa的灰铸铁 去应力退火 钻头 T12 平均含碳量为 1.2的碳素工具钢 球化退火淬火低温回火 高精度丝杠 9SiCr 含碳量为 0.9，含硅、铬量小于1.5的合金工具钢 球化退火淬火低温回火 汽车变速箱齿轮 20CrMnTi 含碳量为 0.20，含铬、锰、钛量小于1.5的合金渗碳钢 渗碳淬火低温回火 五、简答题1. 1)答：退火方式：完全退火；退火目的：消除应力，细化晶粒、改善组织、为最终热处理作准备 ；退火后的组织：铁素体珠光体 。2） 答：退火方式：球化退火；退火目的：使钢中渗碳体转变为球状渗碳体，降低硬度，便于切削加工 ；退火后的组织：球状珠光体。2. 答：各方框中的内容如图所示A点为液态纯铁的结晶点温度，最后得到体心立方晶格的-Fe ；G点发生同素异晶转变，由面心立方晶格的-Fe转变为体心立方晶格的-Fe 。 两者相同点：有一定的转变温度；转变时需要过冷；有潜热释放；转变过程都是通过形核和晶核长大完成。 不同点： 同素异晶转变比较容易过冷，且容易产生较大的内应力。 六、论述题4. 1) 答：选用 45钢。理由：由于该杆类零件受中等交变载荷作用，即要求有良好的综合力学性能，又要求零件沿截面性能均匀一致，因此应选用淬透性较高的中碳钢或中碳合金钢。但由于该杆类零件尺寸较小，故选用 45钢可满足要求。2)加工工艺路线：该杆类零件的加工工艺路线为：下料锻造正火粗加工调质精加工 正火的作用：消除锻造应力、降低硬度、改善切削加工性能，细化晶粒，为调质处理作组织准备。 调质的作用：获得均匀的索氏体组织，使零件具有良好的综合力学性能。 试卷五一、填空题1）洛氏硬度、 布氏硬度 、 维氏硬度2）铁素体3）材料的塑性越好，变形抗力越小。4）低合金刃具钢和高速钢， 碳素工具钢5）金属元素发生强烈的蒸发和烧损，各种化学反应难以充分进行6）塑性变形 断裂7）淬火， 热硬8）焊条接阳，阴9）体心立方、 面心立方、密排六方10）20钢， T8钢_。11）间隙、 置换12）好、好、差。13）断后伸长率 、断面收缩率14）热应力 , 机械应力 , 相变应力 同时凝固15）_薄16）最高硬度、马氏体中碳的质量分数17）敷料、加工余量 、 公差18）酸性焊条、碱性焊条19）点焊、缝焊 、对焊20）预热、退火处理21）下22）结构斜度23）离心铸造二、判断题1）（）2）（）3）（4）（）5）（）6）（）7）（）三、选择题1）C2）B3）C4）C5）B6）A7）C8）D9）B10）D11）C12）D13）B14）C15）D16）B17）B18）B19）C20）C21）D22）A23）A24）A，D四、名词解释1）分型面：砂箱之间能够互相分开的表面。或两半铸型相互接触的表面。2）拔模斜度：为了使模样(或型芯)易于从砂型(或芯盒)中取出，凡垂直于分型面的立壁，制造模样时必须留出一定的倾斜度，此倾斜度称为拔模斜度。3）碳当量：将钢中的合金元素(包括碳)的含量按其对焊接性影响程度换算成碳的影响，其总和称为碳当量。4）锻造纤维组织：在冷变形过程中，晶粒沿变形方向拉长而形成的组织通常称为纤维组织。 热锻后的金属组织具有一定的方向性，通常称之为锻造流线，又叫纤维组织。5）充型能力：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸的能力。6）流动性：液态合金的流动能力。7）缩孔；缩孔是集中在铸件上部或最后凝固部位，容积较大的孔洞。8）焊接性能；焊接后焊缝金属力学性能好坏，焊接工艺性好坏称为焊接性能。9）锻造性能；用来衡量压力加工工艺性好坏的主要工艺性能指标。10）酸性焊条；药皮中含有大量酸性氧化物(SiO2、MnO2等)的焊条酸性焊条。11）缩松：缩松是分散在铸件某些区域内的细小缩孔。12）收缩率：收缩率分体收缩率和线收缩率。体收缩是指单位体积的收缩量、线收缩率是指单位长度上的收缩量。13）结构斜度：开设在非加工表面上的斜度。14）锻造比：用锻造比(Y)来表示变形程度。拔长时，Y =A0/A；镦粗时：Y =H0/H。15）模锻斜度：为了使锻件易于从模膛中取出，锻件上与分模面垂直的部分需带一定斜度。16）碱性焊条：药皮中含大量碱性氧化物(如CaO等)和萤石(CaF2)的焊条叫做碱性焊条。五、简答题1）简述铸造中常用的手工造型方法有哪些?常用的手工造型方法有整模两箱造型、挖砂造型、假箱造型、分模造型、三箱造型、活块模造型及刮板造型等。2）简述手工电弧焊焊条药皮的主要作用？焊条药皮在焊接过程中被熔化，最后凝固成一层焊渣壳覆盖在焊缝表面，其主要作用是：（1）稳定电弧；（2）防止周围空气对焊缝金属的有害作用，从而保证焊缝具有较高的质量；（3）调节焊缝金属的合金成分，补充高温烧损的合金元素。3）简述切削用量三要素及其定义？（1）切削速度c：切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，单位m/s。（2）进给量f：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量。（3）背吃刀量p：在通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量mm。4）常见的焊接缺陷有哪些？焊缝外形、尺寸不符合要求，咬边、未焊透、夹渣、气孔和裂缝。5）简述离心铸造的优缺点？优点：1）铸件在离心力作用下结晶凝固，所以组织致密。无缩孔、气孔、渣眼等缺陷，机械性能良好； 2）铸造空心旋转体铸件不需要型芯，也不需要浇注系统； 3）可以铸造流动性差的金属。缺点：1）对某些合金，铸造时易出现比重偏析； 2）铸件内孔尺寸精度不高，表面质量较低，增加了内孔的切削加工余量。6）简述刀具材料应具有的基本性能？1）高的硬度，以便切入工件； 2）足够的强度和韧性，以便承受切削力和切削时的冲击； 3）高的耐磨性，以抵抗磨损，提高刀具寿命； 4）高的热硬性，以便高温下保持高的硬度和耐磨性； 此外，刀具材料还应具有良好的工艺性能，好的导热性、抗粘结性，以及好的热处理性能。7）为什么铸件要有结构圆角? 铸件壁之间的连接应有结构圆角。直角转弯处易形成冲砂、砂眼等缺陷，同时也容易在尖锐的棱角部分形成结晶薄弱区。此外，直角处还因热量积聚较多(热节)容易形成缩孔、缩松。8）电焊条的组织成分及其作用是什么？焊条是由焊芯和药皮两部分组成。焊芯作用： 作为电极传导电流，熔化后成为填充金属，与熔化母材共同组成焊缝金属，通过焊芯可以调整焊缝金属的化学成分。药皮作用：改善焊接工艺性，对焊接区起保护作用，起冶金处理作用。9）什么是纤维组织？锻压后的金属组织就具有一定的方向性，通常称为锻造流线，又叫纤维组织。 模锻件为何要有冲孔连皮？对于具有通孔的锻件，终锻后在孔内留有一薄层金属，称为冲孔连皮，可避免上下模膛刚性接触。10）重要的轴类锻件在锻造过程中常安排有墩粗工序，为什么? 棒料镦粗后纤微方向呈径向放射状，横向切应力方向均与纤微方向近似垂直，强度与寿命较高。六、作图题(1) 在下面图中标出液相线、固相线、包晶线、共晶线、共析线、固容体的同素异构转变线、溶解度曲线。并逐个解释其含义。ABCD线液相线，该线以上的合金为液态，合金冷却至该线以下便开始结晶。AHJECF线固相线，该线以下合金为固态。加热时温度达到该线后合金开始融化。HJB线包晶线，含碳量为0.09%0.53%的铁碳合金，在1 495的恒温下均发生包晶反应，（包晶反应是指由一种液相与一种固相在恒温下相互作用而转变为另一种固相的反应）即ECF线共晶线，碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金当冷却到该线时，液态合金均要发生共晶反应，（由一定成分的液相在恒定温度下同时结晶出两种一定成分的固相的反应称为共晶反应）即共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体(或共晶渗碳体)的机械混合物，即莱氏体(Ld)。PSK共析线。当奥氏体冷却到该线时发生共析反应，（在恒温【共析温度】下由一种固相同时析出两种固相的过程称为共析反应）即共析反应的产物是铁素体与渗碳体(或共析渗碳体)的机械混合物，即珠光体(P)。共晶反应所产生的莱氏体冷却至FSK线时，内部的奥氏体也要发生共析反应转变成为珠光体，这时的莱氏体叫低温莱氏体(或变态莱氏体)，用表示。PSK线又称A1线。NH、NJ和GS、GP线固溶体的同素异构转变线。在NH与NJ线之间发生-FeFe转变，NJ线又称线，在GS与GP之间发生-Fe -Fe转变，GS线又称A3线。ES和PQ线溶解度曲线，分别表示碳在奥氏体和铁素体中的极限溶解度随温度的变化线，ES线又称线。当奥氏体中碳的质量分数超过ES线时，就会从奥氏体中析出渗碳体，称为二次渗碳体，用Fe3C表示。同样，当铁素体中