贵州大学机械工程材料及其成型技术基础复习资料 (2)

贵州大学20062007学年第二学期考试试卷D卷机械工程材料及成形技术基础班级学号姓名,注意事项1请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。2请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。3不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。4满分100分，考试时间为120分钟。题号一二三四五六总分统分人得分一、填空题（共40分,每空1分）1、间隙原子为缺陷，目前生产中一般采用位错密度的方法来提高强度。晶粒越细，晶界面积越，强度越。2、只有应力才能使晶体发生滑移变形，滑移系数目越多，金属的塑性越。三种常见金属晶体结构的塑性由好到差为。AI的塑性比FE的塑性。3、金属结晶必须，冷却速度越快，则T。F，结晶的晶粒越。4、生产中细化晶粒的方法有，。5、铸造工艺参数主要有、拔模斜度、最小铸出孔和槽。6、金属的铸造性能（可锻性）常用金属的（）和（）来综合衡量。7、线型无定型高聚物在三种力学状态为（）态、（）态、（）态，塑料的使用状态为（）态，加工成形的工艺状态为（）。8、马氏体的显微组织形态主要有（）、（），其中（）的韧性较好，马氏体转变为（）扩散型转变。淬火方法有（）淬火，（）淬火，双介质淬火、分级淬火等。9、机械零件选材的三项基本原则是（）、（）、（）。10、钢按用途分为（）钢、（）钢、（）钢三类。钢按含碳量分（）钢、（）钢和中碳钢。得分评分人二、单项选择题（共20分，每小题2分）1、40钢的正火加热温度为AC13050AC33050ACCM3050A330502、铁碳合金在发生AFFE3C共析转变时，其相组成是液相单一固相两相共存三相共存3、制造高速切削刀具的钢常选用T12A9SICRW18CR4VCRWMN4、两组元组成固溶体，则固溶体的结构与溶剂相同与溶质相同与两组元都不相同与两组元都相同5、钢的回火处理是在退火后进行正火后进行淬火后进行淬火前进行6、钢调质处理是在回火马氏体回火屈氏体回火索氏体贝氏体7、QT6003中的石墨形态为球状片状团絮状蠕虫状8、常用于制造内燃机活塞的铝硅合金是ZL102ZL201ZL301ZL4019、滑动轴承合金应选用HPB591QAL94ZCHSNSB116H8010、判定下列哪种说法不正确陶瓷材料的抗拉强度较低，而抗压强度较高；陶瓷材料可以制作刃具材料，也可以制作保温材料；陶瓷材料可以制作高温材料，也可以制作耐磨材料；陶瓷材料可以制作绝缘材料，但不能制作半导体材料；三、判断题（共10分，每小题1分）1、一块纯铁在912发生转变时，体积将膨胀。（）2、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（）3、间隙固溶体不能形成无限固溶体。（）4、二元合金中，铸造性能最好的合金是共晶合金。（）5、钢的表面淬火可使表面的化学成分和组织发生变化。（）6、碳钢中常存杂质元素锰、硅、硫、磷都是有益元素。（）7、碳钢随含碳量的增加，铸造性能和焊接性能愈好。（）得分评分人得分评分人8、为改善金属的可锻性，对金属加热的温度越高越好。（）9、陶瓷材料的抗拉强度和抗压强度都较低。（）10、碳钢随含碳量增加而渗碳体量增加，硬度增加。（）四、填表分析钢号的意义（共10分，每空05分）钢号平均含碳量平均合金元素含量按含碳量分类按用途分类40CRNI钢0402中碳钢结构钢30CRMNSIT109SICR5CRNIMO1CR17五、简答题共10分，每题5分1、何谓钢的热处理常用的热处理工艺有哪些2、手工电弧焊电焊条的组成和作用。六、分析计算题本题共10分1、在显微镜中观察到某碳钢平衡组织为60的珠光体，40的铁素体，试问该钢的含碳量为多少3分2、试计算45钢的强度和硬度。已知铁素体B200MPA，HB100，珠光体B800MPA，HB1807分得分评分人得分评分人工程材料试题一、名词解释题（每题3分，共30分）1、金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相2、固溶强化；随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。3、铁素体；碳在AFE中的固溶体4、加工硬化；随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。5、球化退火；将工件加热到AC1以上3050摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉空冷。6、金属键；金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。7、再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程8、枝晶偏析；在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。9、正火；是将工件加热至AC3或ACCM以上3050,保温一段时间后,从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。10、固溶体。合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这种新相称为固溶体二、简答题（每题8分，共48分）1、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P16L结晶的基本过程晶核形成与晶核长大结晶时的冷却速度（即过冷度）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，同时液体金属中难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率2、手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造手锯锯条它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A普通螺钉它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195,Q215,Q235车床主轴它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30，35，40，45，503、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化1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。2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，3织构现象的产生，即随着变形的发生不仅金属中晶粒会被破碎拉长，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，4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。4、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别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件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。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畸变，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、比较退火的状态下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。三、综合分析题（共22分）1、（12分）有两个含碳量为12的碳钢薄试样，分别加热到780和860并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于VK的冷却速度至室温。试问（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大因为860摄氏度加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的马氏体晶粒叫粗大（2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多因为加热温度860已经超过了ACCM，此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳量较多。（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多因为加热温度860已经超过了ACCM，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，降低钢的MS和MF点，卒火后残余奥氏体增多。（4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少因为加热温度860已经超过了ACCM，此时碳化物全部溶于奥氏体中，因为加热卒火后未溶碳化物较少（5）你认为哪个温度加热淬火后合适为什么780加热卒火后合适。因为含碳量为12的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢卒火加热温度AC130_50摄氏度，而780在这个温度范围内，这时卒火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度，硬度和耐磨性，而且也具有较高的韧性。2、（10分）说明45钢试样（10MM）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织700，760，840，1100。700因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。760它的加热温度在AC1_AC3之间，因此组织为铁素体，马氏体和少量残余奥氏体。840它的加热温度在AC3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。1100因为它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，卒火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体齿轮20CRMNTI渗碳钢；C02,CR,MN,TI1,CR12,MO,V15；淬火低温回火；组织为回火马氏体。（2分）滚动轴承GCR15MO轴承钢；C1,CR15,MO15；球化退火淬火低温回火；组织为回火马氏体。（2分）车刀W6MO5CR4V2高速钢；W6,MO5,CR4,V2；淬火560三次回火；组织为回火马氏体碳化物。（3分）锉刀T10碳素工具钢；C1；淬火低温回火；组织为回火马氏体碳化物。（2分）热锻模具5CRMNMO热变形模具钢；C05,CR,MN,MO15；淬火高温回火；组织为回火索氏体。（2分）机床床身HT300灰口铁；无需热处理。（2分）2007年本科工程材料试题标准答案一、分析题（分析下列材料强化方法的主要机理）（25分）1、细晶强化金属组织中晶界大量增加2、弥散强化金属组织中第二相细小均匀分布3、固溶强化固溶体的晶格畸变4、二次硬化包括二次淬火（过冷奥氏体转变成马氏体）和二次相析出（过冷奥氏体和马氏体中析出弥散碳化物）使得材料回火后硬度提高。5、加工硬化位错数量急剧增加使得材料强度硬度提高二、填空题25分1、马氏体是碳在FE过饱和固溶体，其形态主要有板条状、针片状。其中，针片状马氏体硬度高、塑性差。2、W18CR4V钢的淬火加热温度为12701280，回火加热温度为560，回火次数3，W的主要作用提高红硬性，CR的主要作用提高淬透性，V的主要作用提高硬度和韧性。3、材料选择的三个主要原则使用性原则，工艺性原则，经济性原则。4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是淬透性好，强度高。5在工程图学中,零件的力学性能通常用硬度表示。HBS测量范围是450HBS，HBW测量范围是650HBW，HRC测量范围是2067HRC。6共析钢淬火形成MA后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为回火马氏体，回火托氏体，回火索氏体。7钢在淬火时，钢的淬硬性取决于碳的质量分数，转钢的淬透性取决于合金元素的含量。845钢正火后渗碳体呈片状，调质处理后渗碳体呈粒状。三、简答题（10分）由T12材料制成的丝锥，硬度要求为HRC6064。生产中混入了Q235钢料，如果按T12钢进行淬火低温回火处理，问其中Q235钢制成的丝锥的性能能否达到要求为什么不能达到要求。Q235属于普通碳素结构钢，碳的质量分数很低，一般在0、10、17C，按照T12淬火温度淬火（760780），钢中只有少量珠光体转变成马氏体，大量铁素体未发生转变。因此淬火后的硬度很低，不能使用。四、下面材料所属类别，常用热处理工艺和应用实例15分材料排号类别典型热处理工艺应用举例QT600球墨铸铁等温淬火高温回火曲轴，齿轮箱1CR18NI9TI不锈钢固溶处理耐蚀罐体，炉条5CRMNMO热作模具钢淬火中温回火热锻模热挤压模65MN碳素钢淬火中温回火弹簧发条GCR15滚动轴承钢淬火低温回火滚珠套圈五、分析题（25分）车床主轴要求轴颈部位硬度为5458HRC，其余地方为2025HRC，其加工路线为下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出1、主轴应用的材料45钢2、正火的目的，去除应力，细化晶粒3、调质目的和大致热处理工艺获得回火索氏体，实现强度、硬度、塑性、韧性良好配合。加热820840，保温一段时间，淬入盐水中，随后加热到600回火11、5小时出炉空冷。4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度，提高耐磨性。5、低温回火目的及工艺消除主轴高频淬火应力和脆性。一般再回火炉中加热到150180，保温12小时出炉空冷。工程材料试题答案一、（15分）名词解释（每小题3分）1过冷度2正火3奥氏体4热加工5调质处理答案1过冷度理论结晶温度与实际结晶温度之差2正火将钢件加热到AC3或ACCM以上3050，保温适当时间后在静止的空气中冷却的热处理工艺，称为正火。3奥氏体碳固溶于FE中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用或A表示。4热加工高于再结晶温度的塑性变形。5调质处理将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。对于上述名词解释,如学生用自己的语言回答,考虑其对概念或名词含义理解程度酌情给分。二、利用铁碳相图回答下列问题（15分）（1）写出FEFE3C相图上区的组织组成物，标明A，E，C，S，P，K各点的含碳量。区_FP_区_P_区PFE3C_区PFE3CLD区_LD_区_FE3CLDA点_0_E点_214_C点_43_S点_08_P点_002_K点_669_（2）计算室温下含碳06的钢中珠光体和铁素体各占多少（3）说明含碳量10的钢比含碳量为05的钢的硬度高。答1空格中斜体部分为答案。（6分，每空格05分）（2）（5分）由杠杆定律得室温下含碳06的钢中珠光体为（06002）/（08002）100744室温下含碳06的钢中铁素体为100744256（3）含碳量10的钢中含有硬度高的渗碳体，而含碳量为05的含有较硬度较低的铁素体，故含碳量10的钢比含碳量为05的钢的硬度高。（4分）三、简答（24分）（每小题4分）1在铸造生产中，采用哪些措施获得细晶粒组织2说明实际金属晶体缺陷种类及特征。3石墨的形态对铸铁都有哪些影响4常见的热处理方法有哪些5什么是铝合金的固溶处理和时效处理。6回火的目的是什么，常用的回火操作有哪几种答案1在铸造生产中，采用哪些措施获得细晶粒组织答1增加过冷度（2）进行变质处理3附加振动2说明实际金属晶体缺陷种类及特征。答根据晶体缺陷的几何尺寸大小可分为三类点缺陷，线缺陷，面缺陷。点缺陷的主要类型有空位和间隙原子。晶体中的线缺陷就是位错。面缺陷包括晶界、亚晶界和孪晶界。2简述石墨形态对铸铁的影响答根据铸铁中石墨形态,铸铁可分为1灰铸铁它是以片状石墨形式存在。2球墨铸铁它是铁液经过球化处理,使石墨呈球状的铸铁。3可锻铸铁它是白口铸铁通过可锻化退火,使石墨呈团絮状的铸铁灰铸铁的抗拉强度和塑性就越低。球墨铸铁中石墨呈球状使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度不仅高于其它铸铁,而且可以与相应组织的铸钢相比。可锻铸铁的石墨呈团絮状，因此它不但比普通灰铸铁具有较高强度，而且有较高的塑性和韧性。4常见的热处理方法有哪些答退火、正火、淬火、回火、表面热处理、化学热处理。5什么是铝合金的固溶处理和时效处理。答当铝合金加热到相区,保温后在水中快冷,其强度和硬度并没有明显升高,而塑性却得到改善,这种热处理称为固溶处理。固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象,称为时效处理。6回火的目的是什么，常用的回火操作有哪几种答回火的目的1获得工件所需的组织。2稳定尺寸。3消除淬火内应力。回火的种类低温回火；中温回火；高温回火对于上述简答,如学生用自己的语言回答,考虑其对含义理解程度酌情给分。四、指出下列金属材料的类别（12分）（每空格05分）1H68黄铜2W18CR4V高速钢3Q235AF普通碳钢41CR18NI9TI不锈钢5GCR15滚动轴承钢6QT60002球墨铸铁745优质碳素结构钢8HT200灰口铸铁955SI2MN合金弹簧钢10KTH35006可锻铸铁11T10A优质碳素工具钢1240CR合金调质钢1320优质碳素结构钢14CHSNSB116轴承合金15Q235C普通碳钢16QSN43锡青铜17QAL7铝青铜1708优质碳素结构钢19T12碳素工具钢20Y30易切削钢21HT150灰口铸铁2235优质碳素结构钢2316MN低合金结构钢2420CR合金渗碳钢答案表格中斜体部分为答案,上述填空如果按大类回答酌情给分。五、综合应用题（14分）（每小题7分）1某机床主轴选用45钢锻造毛坯,要求有良好的综合机械性能且轴径部分要耐磨HRC5055,试为其编写简明的工艺路线，并说明各热处理工序的作用。2一批45钢小轴因组织不均匀，需采用退火处理。拟采用以下几种退火工艺缓慢加热至700，经长时间保温后随炉冷至室温；缓慢加热至840，经长时间保温后随炉冷至室温；缓慢加热至1100，经长时间保温后随炉冷至室温；试说明上述三种工艺会导致小轴组织发生何变化若要得到大小均匀的细小晶粒，选何种工艺最合适答案1主轴的工艺路线下料锻造正火粗加工调质半精、精加工表面淬火、低温回火精加工。正火处理是为了得到合适的硬度，以便机械加工，同时为调质处理做好组织准备。调质处理是为了使主轴得到高的综合机械性能和疲劳强度，为了更好地发挥调质效果，将它安排在粗加工后进行。表面淬火是为了使轴径部分得到所需硬度，以保证装配精度和不易磨损。2缓慢加热至700，经长时间保温后随炉冷至室温，小轴的组织无变化。缓慢加热至840，经长时间保温后随炉冷至室温，小轴的晶粒得到细化且比较均匀。缓慢加热至1100，经长时间保温后随炉冷至室温，由于加热温度高、加热时间长，会使奥氏体晶粒粗化。所以，为了要得到大小均匀的细小晶粒，选用第二种方法，即缓慢加热至840，经长时间保温后随炉冷至室温。20072008学年第2学期工程材料课程期末考试试卷（A卷）答案本试卷共六道大题，满分100分。一、填空题（本大题20分，每空1分）1、共晶转变和共析转变的产物都属于两相混合物。2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、再结晶、晶粒长大的变化。3、共析钢的含碳量为077。4、Q235钢的含义是为屈服点数值（屈服强度）为235MPA的碳素结构钢。5、单晶体塑性变形中滑移的实质是在切应力作用下，位错沿滑移面的运动。6、体心立方晶格的致密度为68。7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，退火常分为完全退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去应力退火等几种。8、钢在奥氏体化后，冷却的方式通常有等温冷却和连续冷却两种。9、在铁碳合金的室温平衡组织中，强度最高的合金含碳量约为09。10、工具钢按用途可分为刃具钢钢、模具钢钢、量具钢钢。11、常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。二、判断题（本大题10分，每小题1分）（在括号里正确的划“”，错误的划“”）1、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。（）2、物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。（）3、共晶转变是在恒温下进行的。（）4、铁素体是碳溶解在FE中所形成的间隙固溶体。（）5、热处理选用的钢一般为本质细晶粒钢。（）6、热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。（）得分7、弹簧在热处理后再进行喷丸处理，目的是在表面形成残余压应力。（）8、熔点为232的锡在室温下的塑性变形是冷加工。（）9、金属结晶时，冷却速度愈大，则结晶后金属的晶粒愈粗大。（）10、铸铁经过热处理，改变了基体和石墨形态，从而提高了性能。（）三、单选题（本大题20分，每小题1分）（不选、错选或多选答案者，该小题不得分1、在晶体缺陷中，属于面缺陷的有。（）间隙原子位错晶界2、建立相图时采用的冷却速度应为。（）快速中速极缓慢3、在发生共晶转变L时，L、三相的成分为。（）相同确定不变不断变化4、对板料进行多次拉伸时，为了消除形变强化，中途应进行。（）完全退火再结晶退火正火5、正火是将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。（）随炉冷却在油中冷却在空气中冷却6、合金固溶强化的基本原因是。（）晶粒变细晶格发生畸变晶格类型发生了改变7、大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有。（）MN,PMN,TITI,V8、分级淬火的目的是。（）使工件在介质停留期间完成组织转变使工件内外温差较为均匀并减小工件与介质间的温差使奥氏体成分趋于均匀9、一个合金的室温组织为二次，它由组成。（二相三相四相10、制造普通螺母的钢应选用。（）Q23565MNT1211、渗碳体的性能特点是。（）强度和硬度不高，塑性良好硬度高，极脆，塑性几乎等于零强度较高，硬度适中，有一定的塑性12、一个理想的淬火冷却介质应具有的冷却特性是。（）在约550以上高温区冷速应尽可能缓慢，在低于约250的低温区应具有足够快的冷速在约550以上高温区冷速应具有足够快的冷速，在低于约250的低温区应尽可能缓慢从高温至低温一直保持足够快的冷却速度13、将变形金属加热发生再结晶转变时。（）只有晶格类型发生变化只有晶粒大小、形状发生变化晶格类型、晶粒大小、形状都发生变化14、挖掘机铲齿、坦克和拖拉机履带宜采用。（）可锻铸铁球墨铸铁高锰钢ZGMN1315、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。（）COCRMN16、属于体心立方晶格的金属有。（）FE、铝FE、铬FE、铝17、每个体心立方晶胞中包含有个原子。（）12318、在以下晶体中，滑移系数目最多的晶格类型是。密排六方体心立方简单立方19、欲要提高188型铬镍不锈钢的强度，主要是通过。（）时效强化方法固溶强化方法冷加工硬化方法20、在FEFE3C相图中，共析线也称为。（）A1线ECF线ACM线四、简答题（共25分）1、奥氏体形成的四个步骤是什么（4分）答（1）奥氏体晶核的形成；（1分）（2）奥氏体晶核的长大；（1分）（3）残余渗碳体的溶解；（1分）（4）奥氏体成分的均匀化。（1分）2、按回火温度高低，回火可分为哪几类主要的温度区间、回火后的得到的组织、性能和用途是什么答、低温回火150250回火后的组织为回火马氏体。这种回火主要保持钢在淬后所得到的高强度、硬度和耐磨性（1分）。在生产中低温回火被广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件以及表面淬火工件等。（1分）、中温回火350500回火后的组织为回火屈氏体。经中温回火后，工件的内应力基本消除，其力学性能特点是具有极高的弹性极限和良好的韧性（1分）。中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具的处理。、高温回火500650高温回火后的组织是回火索氏体。钢的强度、塑性和韧性具有良好的配合，即具有较高的综合机械性能（1分）。因而，调质处理被广泛应用于中碳结构钢和低合金经构钢制造的各种重要的结构零件，特别是在交变载荷下工作的连杆、螺栓以及轴类等。（1分）3、高分子材料的主要性能特点是什么（6分）答高分子材料性能特点具有高弹性和粘弹性；（1分）强度低，比强度高；（1分）耐磨、减磨性能好；（1分）绝缘、绝热、绝声；（1分）耐热性不高，耐蚀性能好；（1分）存在老化问题。（1分）4、提高金属耐蚀性的途径是什么不锈钢中最主要的合金元素是哪一个元素（4分）答（1）提高金属的电极电位；（1分）（2）使金属易于钝化，形成致密、完整、稳定的与钢基体结合牢固的钝化膜；（1分）（3）形成单相组织。（1分）不锈钢中最主要的合金元素是CR。5、说明下列符号各是什么指标各代表什么意思（5分）1E（2）S（3）（4）K5HRC答（1）E弹性模量；刚度指标（1分）（2）S屈服点（强度）；强度指标（1分）（3）断面收缩率；塑性指标（1分）（4）K冲击韧度；韧性指标（1分）（5）HRC洛氏硬度；硬度指标（1分）五、选材题（本大题10分，每空1分）从下列钢号中选取合适的钢号填入表中，并说明其热处理工艺。65MN、20CRMNTI、GCR9、45、Q345零件名称钢号热处理汽车变速齿轮20CRMNTI渗碳淬火低温回火弹簧65MN淬火中温回火滚动轴承GCR9球化退火淬火低温回火压力容器Q345热轧状态或正火状态机床主轴45淬火高温回火六、作图题本大题共15分试画出FEFE3C相图中钢的部分包晶部分可省略4分，并完成下列各题1、标明各特征点的成分、温度，按相组成填充各相区；4分2、写出共析反应式，分析含碳量为04的钢的平衡结晶过程；4分3、一种合金的显微组织为珠光体占94，二次渗碳体占6，这种合金属于那一类合金其含碳量为多少3分答1、如下图（8分）2、A077F002FE3C（2分）LLLALAAAFAPFP2分3、过共析钢（1分）W（C）6（669077）07711252分机械工程材料试题姓名成绩一、名词解释35分调质对钢材作淬火高温回火处理，称为调质处理。碳素钢含碳量211的铁碳合金。SPCD表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（13237）优质碳素结构钢。二、填空题120分按腐蚀过程特点，金属腐蚀可分为化学腐蚀_和电化学腐蚀_。2常用力学性能判据有_强度_、_韧性_、_延展性_和_弹性模量_。3钢中的硫元素引起热脆，磷元素引起冷脆，氢元素引起白点，氮元素引起兰脆。4铝合金的强化除了热处理强化外，还可以进行固溶时效强化。5钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过回火热处理来消除。6常用的高分子材料有_塑料_、_橡胶_和_合成纤维_。7铸造铝合金分为_铝铜合金_、_铝镁合金_、_铝硅合金_和_铝锌合金。8合金工具钢是指用于制造各种_刃具_、_模具_和_量具_用钢的总合。9材料渗碳的目的是为了得到_较高的零件表层硬度与耐磨性_。1045钢按用途分类属于_碳素结构钢_。三、判断题120分1钢的淬透性主要取决于冷却速度。2实际的金属晶体都呈各向异性。3加工硬化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高，塑性、韧性明显降低，故可认为它们有相同的强化机理。4金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的化学键不同。5材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。6调质和正火两种热处理工艺所获得的组织分别为回火索氏体和索氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。7铝合金人工时效比自然时效所获得的硬度高，且效率也高，因此多数情况下采用人工时效。8硬质合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。9在热处理中变形和开裂都是不可避免的。10球墨铸铁是铸铁中力学性能最好的。四、问答题5945分1、什么是金属的力学性能金属的力学性能主要包括哪些方面材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和韧性等。2、什么是钢的热处理常用热处理方法有哪几种通过对钢件作一定条件的加热、保温和冷却，从而改变整体或表层的组织，获得所需的性能。常用热处理方法有退火、正火、淬火和回火。3、钢按化学成分可分为哪几类钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。其中，碳素钢按含碳量的多少分低碳钢、中碳钢、高碳钢；合金钢按合金元素种类分锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢，按合金元素含量的多少分低合金钢、中合金钢、高合金钢。4、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁在组织上的根本区别是什么四种材料的在组织上的根本区别是铸铁中的石墨的形态不同（形状、大小、数量、分布等），灰铸铁的石墨是片状，球墨铸铁的石墨是球状，可锻铸铁的石墨是团状，蠕墨铸铁的石墨是虫状。5、硬质合金的主要组成是什么常用硬质合金分哪几类各有何主要应用硬质合金的主要组成是难熔金属碳化物和粘结金属。常用硬质合金分为钨钴类硬质合金代号YG和钨钴钛类硬质合金代号YT两种。YG合金多用于加工产生断续切屑的的脆性材料如铸铁，YT合金多用于加工产生连续切屑的韧性材料，特别是高速切削钢件。二、填空题（共20分，每空1分）1石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为_铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。其中铸铁的韧性最高，因而可以锻造。2陶瓷材料中的气相是指，在程中形成的，它了陶瓷的强度。3根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为_、_和_三种。4工程中常用的特殊性能钢有_、_、_等。5金属的断裂形式有_和_两种。6金属元素在钢中形成的碳化物可分为_、_两类。7常见的金属晶体结构有_、_和_三种。三、选择题（共25分，每小题1分）140钢钢锭在1000左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是A温度过低；B温度过高；C钢锭含磷量过高；D钢锭含硫量过高2下列碳钢中，淬透性最高的是A20钢；B40钢；CT8钢；DT12钢3NI在1CR18NI9TI钢中的主要作用是A提高淬透性；B固溶强化；C扩大FEFE3C相图中的相区；D细化晶粒；4W18CR4V钢锻造后，在机械加工之前应进行A完全退火；B球化退火；C去应力退火；D再结晶退火5下列材料中，最适合制造机床床身的是A40钢；BT12钢；CHT300；DKTH300066下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是A1CR13钢；B1CR17钢；C3CR13钢；D4CR13钢7下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是AZALSI12；B2A50旧牌号LD5；CZALMG10；D2A12旧牌号LY128下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是A1CR17；B1CR18NI9TI；C聚四氟乙烯；DSIO29下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是A60SI2MN；B5CRNIMO；CCR12MOV；DGCR1510下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是AAL2O3；B聚苯乙烯；C聚丙烯；D饱和聚酯11铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是A铁总是存在加工硬化，而铜没有；B铜有加工硬化现象，而铁没有；C铁在固态下有同素异构转变；而铜没有D铁和铜的再结晶温度不同12常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和A铁素体奥氏体不锈钢；B马氏体奥氏体不锈钢；C莱氏体不锈钢；D贝氏体不锈钢13以下哪种铸铁的断口呈灰黑色A马口铁；B白口铸铁；C麻口铸铁；D灰铸铁14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15马氏体组织有两种形态。A板条、树状；B板条、针状；C树状、针状；D索状、树状16实际生产中，金属冷却时。A理论结晶温度总是低于实际结晶温度；B理论结晶温度总是等于实际结晶温度；C理论结晶温度总是大于实际结晶温度；D实际结晶温度和理论结晶温度没有关系17零件渗碳后，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18C曲线右移使淬火临界冷却速度，淬透性。A减小、增大；B减小、减小；C增大、减小；D增大、增大19机械制造中，T10钢常用来制造。A容器；B刀具；C轴承；D齿轮20钢经表面淬火后将获得。A一定深度的马氏体；B全部马氏体；C下贝氏体；D上贝氏体21GCRL5SIMN钢的含铬量是A15；B15；C015；D001522铅在常温下的变形属A冷变形；B弹性变形；C热变形；D既有冷变形也有热变形23、黄铜是以（）为主加元素的铜合金。A铅B铁C锡D锌24、在FEFE3C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25、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（）温度为界限区分的。A结晶B再结晶C相变D25四、判断题（共10分，每小题1分）1回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成，因而其性能相同。2冷却速度越快，钢的淬透性越高。3钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。4铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。5所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。6可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。7一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。8所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。9铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。10弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。五、简答题（共30分，每题10分）1简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。2简述回火的目的。3何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体他们的力学性能各有何特点参考答案一、名词解释1奥氏体（A）C在FE中的间隙固溶体，常用A或表示，是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。3固溶体组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。4自然时效自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。5加工硬化金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。二、填空题1、普通灰口；可锻；球墨；2、气孔；烧结；降低。3、固体渗碳气体渗碳4、不锈钢耐热钢耐磨刚5、延性断裂6、合金渗碳体特殊碳化物7、体心立方晶格密排六方晶格三、选择1D2C3C5C6A7D8C10A11C13D14C15B17A18A19B20A21B23D24C4、判断题1；2；3；4；5；6；7；9；10。五、简答题1、答奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。2、答回火的目的是（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；（2）获得所要求的力学性能；（3）稳定尺寸；（4）改善加工性。3、答铁素体碳在FE中的间隙固溶体，软而韧。渗碳体碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。珠光体铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。111001378061234099100036603234109级工程材料及成形技术基础课复习资料零部件对材料性能的要求第1章零件在工作条件下所受力学负荷、热负荷和环境介质的作用。力学负荷分静载荷（拉、压、弯、扭等）和动载荷（交变载荷与冲击载荷）。力学负荷使零件产生变形或断裂；热负荷使零件产生热应力，交变热应力引起材料的热疲劳，温度升高材料的强度硬度下降、塑性韧性升高，高温使材料产生氧化，温度超过03TM时产生高温蠕变；环境介质使金属产生腐蚀和摩擦磨损、使高分子材料产生老化。在弹性变形范围内，LPL0/EA0，E或A0L，即提高材料的弹性模量E或增加零件的横截面积A0均能减少弹性变形。E主要取决于材料的本性，与显微组织关系较小，加工处理对它的影响很小。强度材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。强度是应力值（MPA），应力极限。强度与组织的关系密切，用于零件的设计计算。常用的强度指标有屈服强度S（适用于塑性好材料）、条件屈服强度02（适用于塑性差的材料）、抗拉强度B等。比刚度（比模量）E/；比强度B/。比刚度、比强度大的材料能减轻零件的重量。屈强比S/B,表征材料强度的利用程度和工作的安全程度，屈强比高材料强度利用程度高但工作安全程度低。塑性材料在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。指标有延伸率（5）、断面收缩率。同一材料的5值大于值（5），因颈缩而能较真实地反映材料的塑性好坏。塑性指标不能直接用于设计计算，塑性能降低应力集中，有利于压力加工，提高零件使用的可靠性。冲击韧性在一定温度下材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力（K），强度和塑性的综合指标。冲击韧性对材料的夹杂物等缺陷及晶粒大小十分敏感。一般把冲击韧性值低的材料称为脆性材料，冲击韧性值高的材料称为韧性材料。冲击韧性值随温度的降低而降低。冷脆或韧脆转变温度TK冲击韧性值急剧下降时的温度。冲击韧性值不能直接用于零件的设计计算。硬度材料表面局部抵抗塑性变形或破裂的能力，是反映材料软硬程度的指标，是一种综合性指标。生产中常用的有洛氏硬度（HR）和布氏硬度（HB）。硬度试验简单方便且非破坏性，用于零件的设计和检验。硬度与材料的强度、塑性、韧性有关，对耐磨性和切削加工性有直接关系。从定义出发，强度高硬度高，塑性韧性就低。提高塑性韧性就要降低强度硬度。硬度对组织不敏感。疲劳强度当应力低于一定值时，试样在交变应力作用下经无限周期循环而不破坏的应力值（1）。工程材料的分类分金属材料、有机高分子材料、陶瓷材料和复合材料。各类材料特征金属材料（金属键）的特征良好的导电性、导热性、塑性、金属光泽、正的电阻温度系数。有机高分子材料（主链间强共价键及大分子链间弱分子键）的特征密度小，强度低（比强度高），E低，弹性较高，电绝缘性好，优良的减摩、耐磨和自润滑性能，优良的耐腐蚀性能，优良的透光性和隔热、隔音性，可加工性好。但不耐热（300），可燃，易老化。陶瓷材料（强离子键或共价键化合物）的特征熔点高、硬度高、化学稳定性高，极高的弹性模量，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘、热膨胀系数小等优点。部分陶瓷具有特殊功能，作压电材料、磁性材料、生物陶瓷等功能材料。但抗压不抗拉、脆性大、不易加工成形。复合材料的特征性能优于组成材料，成分、性能可人为调整设计，材料合成与产品成形大多一次完成。第2章材料的内部结构、组织与性能固态物质的晶体与非晶体晶体具有固定熔点和各向异性（单晶体）；非晶体无固定熔点和各向同性。晶体与非晶体在一定条件下可以互相转化。金属的三种晶体结构体心立方晶格，大多具有较高的熔点、硬度及强度，塑性、韧性较低并具有冷脆性。面心立方晶格，大多具有较高的韧性并且无冷脆性。密排六方晶格，大多无冷脆性，但机械性能不突出。晶体缺陷点缺陷空位、间隙原子和置换原子，破坏晶格的规则性，引起晶格发生畸变，导致金属的强度、硬度、电阻等增加，塑性下降，是内部原子扩散和固溶强化的主要原因。线缺陷位错，金属在退火态时强度硬度最低，塑性高，在此基础上增加或减少位错密度，均使强度升高，位错密度升高是导致加工硬化的主要原因。面缺陷晶界和亚晶界，晶粒越细，晶界数量越多，晶界对塑性变形的抗力越大，晶粒的变形越均匀，致使强度、硬度越高，塑性、韧性越好。在常温下晶粒越细力学性能越好，在高温下晶界稳定性差而晶粒越细高温性能越差。晶界增加是细晶强化的主要原因，位错密度增加亚晶细化是加工硬化的主要原因。合金的相结构固溶体和金属化合物。合金、组元、相、组织的概念。固溶体分间隙固溶体和置换固溶体，保持溶剂的晶体结构，间隙固溶体由过渡族金属元素与原子半径很小的非金属元素（H、B、C、N、O等）组成，为有限固溶体；置换固溶体可形成有限固溶体和无限固溶体。固溶强化溶质原子溶入引起晶格畸变，使强度、硬度提高、塑性、韧性降低的现象。固溶体是合金的基本组成相（基体相），可单独使用。金属化合物（有金属键结合，具有金属特性）分正常价化合物、电子化合物（前两种仅出现在有色金属中）、间隙化合物。金属化合物一般具有很高的熔点、高的硬度和较大的脆性，不能单独使用（强化相）。在固溶体基体上弥散分布适当的金属化合物，可提高材料的强度、硬度和耐磨性，即弥散强化（或沉淀强化）。机械混合物由固溶体或金属化合物混合在一起形成的多相固体组织，性能介于组成相之间（与组元种类、数量、形态、大小和分布有关）。有机高分子材料的结构单体、链节、聚合度、聚合反应。单个大分子链的形状分线型分子结构、支链型分子结构和体型分子结构。线型高分子的聚集状态分晶态、部分晶态和非晶态，体型聚合物只能为非晶态（玻璃态）。陶瓷材料的结构组成相有晶体相、玻璃相和气相，晶体相常为硅酸盐、氧化物和非氧化物，主要决定陶瓷的性能；玻璃相的主要作用是起粘结作用、填充孔隙作用和降低烧结温度；气相（气孔）越少越好，一般为510，特种陶瓷5。大多数氧化物结构氧离子排列成简单立方、面心立方和密排六方的晶体结构，正离子位于其间隙中。硅酸盐结构以硅氧四面体（共价键）为基本结构单元组成。纯金属结晶是在恒温下进行的，结晶必须过冷（低于理论结晶温度T0），过冷度TT0T1，冷却速度越快，过冷度越大。结晶的基本规律为形核和核长大，一个晶核长大成一个晶粒。结晶的速度取决于形核率和晶体长大速度，过冷度增加形核率和晶体长大速度增加。形核分自发形核和非自发形核（异质形核），非自发形核所需过冷度比自发形核小得多，晶体的长大方式主要是枝晶长大。金属的同素异构（或异晶）转变金属在固态下由一种晶格转变成另一种晶格。纯铁的同素异构转变为FE（体心立方）FE（面心立方）FE（体心立方）。具有同素异构转变和溶解度显著变化是进行热处理强化的先决条件。二元合金相图有匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图等。二元合金相图的一般分析方法特性点（成分、温度、意义），熔点共晶点共析点包晶点同素异构转变点溶解度点特性线（起点、终点），液相线固相线共晶线共析线包晶线溶解度曲线金属化合物垂线相区单相区A液相区B固溶体区C纯组元或化合物垂线两相区两个单相区之间必夹一个由这两个单相组成的两相区三相（区）等温线A共晶线B共析线C包晶线典型成分结晶过程分析铁碳合金相图与铁碳合金组成相固溶体铁素体碳溶在体心立方晶格FE中的间隙固溶体，用符号“F”或“”表示。室温下溶碳量为00008，727溶碳量为00218。碳溶在体心立方晶格FE中的间隙固溶体称为高温铁素体。铁素体的强度硬度较低，塑性韧性较好。奥氏体碳溶在面心立方晶格FE中的间隙固溶体，用符号“A”或“”表示。1148时溶碳量最高为211。韧性极好。化合物渗碳体铁和碳的复杂晶格间隙化合物，用“FE3C”表示。硬度高，脆性大，强度塑性韧性均很低，是强化相。分共晶渗碳体、共析渗碳体、FE3C、FE3C、FE3C五种渗碳体。铁碳合金分类组织工业纯铁C00218,室温组织为FFE3C；钢亚共析钢00218C077，FP；共析钢C077，P；过共析钢077C211，PFE3C。白口铸铁亚共晶铸铁C43,LE；过共晶白口铸铁43C669，LEFE3C。含碳量与钢的相、组织、性能之间的关系C，铁素体相，渗碳体相；组织FPPPFE3C；硬度（与渗碳体相数量多少有关，数量增加硬度增加），塑性、韧性（与铁素体相数量多少有关，数量增加而增加），强度对组织敏感，当组织均匀分布时随C而强度，当过共析钢中形成网状二次渗碳体时强度。（见图2