金属工艺学试题及答案

1、一、简答题1 将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判别它的变形性质？2 下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？ob、 cs、 §.2、 °-1、 & a、 HRC、HBS、HBW3什么是同素异构转变 ？试画岀纯铁的冷却曲线，分析曲线中岀现 平台”的原因。室温和1100 C时的纯铁晶格有什么不同？4 金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？5常用的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？aFe、YFe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？6什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？

2、7 将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图所示温度T1，求此时：(1) 两相的成分；(2)两相的重量比；-60S解：(1)两相的成分円相：TV：il%=80%；(2)相的相对重量(3 )各相的相对重量(4)各相的重量。徒相：W 'Iiia=45%(1)两相的质童比 固相/液相=»TVi= ( 80- 60) / ( 80- 45 ) =4/71 (切各相的重童:*: Ql -4/7 x 50 - 28. 57kg(60-I5 ) / ( 80- 45 ) -3/7*(60-45)/(80-60)=5/4 固相:Q, =3/7* 50=* 11.43kg8. 某合金如

3、下图所示:cr + 厲I * 廿 * 閃*9标岀(1) - (3)区域中存在的相；(2) 标岀(4)、( 5)区域中的组织;(3) 相图中包括哪几种转变？写岀它们的反应式。9. 今有两个形状相同的铜镍合金铸件，一个含Ni90 %，个含Ni50 %，铸后自然冷却，问凝固后哪个铸件的偏析较为严重？如何消除偏析？T C14001.300120011000204050 6080 90 100Ni10. 按下面所设条件，示意地绘岀合金的相图，并填岀各区域的相组分和组织组分，以及画岀合金的力学性能与该相图的关系曲线。设C、D两组元在液态时能互相溶解，D组元熔点是 C组元的4/5，在固态时能形成共晶，共晶温

4、度是C组元熔点的2/5,共晶成分为coD= 30%; C组元在D组元中有限固溶，形成a固溶体。溶解度在共晶温度时为coC= 25%，室温时coC= 10%，D组元在C组元中不能溶解；C组元的硬度比D组元高。计算coD = 40%合金刚完成共晶转变时，组织组成物及其百分含量。V1+(c+ a) +cT"(c+a)+ a 75-40XWtc*a)-75_3O -A-77.8c 10103050607BD£X + Cn11 分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温的相组成和组织组成。并计算室温下组织的相对量。12试比较索氏体和回火索氏体，托氏体和回火托氏体，马氏体和

5、回火马氏体之间在形成条件、 组织形态、性能上的主要区别。索氏体回火索氏体形成条件650600C淬火后高温回火 500650 C组织形态细片状珠光体由已再结晶的铁素体和均匀分布的细粒状渗碳体所组成。F失去原M形态，成为多边形颗粒状，同时渗碳体聚集长大性能强度和硬度较咼(2530HRC),塑性和韧性较 好保持较高的强度和硬度(2535HRC) 同时具有更好的塑性和韧性。屈氏体回火屈氏体形成条件600550C淬火后中温回火(350500C)组织形态极细片状珠光体由尚未发生再结晶的针状铁素体和弥散分布的极细小的片状 或粒状渗碳体所组成。形态仍为淬火M的片状或板条状性能强度和硬度高(3040HRC),塑

6、性和韧性好获得较高的屈强比，硬度(3545HRC) 高的弹性极限，高的韧性。马氏体回火马氏体形成条件230 50 C淬火后低温回火150250 C以上组织形态碳在a Fe中过饱和的 固溶体，形态为片状或板 条状由过饱和的a相与其共格的& Fe2.4C组成，形态保留原 M 形状性能高碳片状M ,硬度(64 66HRC )、脆性大，塑性、 韧性差。低碳板条状 M , 硬度(3050HRC ),塑 性韧性较高由于需低温淬火的都为高碳钢，故保持淬火M的高硬度(58 62HRC)咼耐磨性，降低淬火应力和脆性。13. C曲线分析：(1)直径为10mm的某钢小试样过冷奥氏体连续冷却转变动力学曲线如下

7、图所示，用图中所示 的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织。(2)直径为10mm的某钢小试样的过冷奥氏体等温转变动力学曲线如下图所示，用图中所示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织。14.现有45号钢材料，(1) 请根据铁碳合金相图，画岀合金从液态冷却到室温的温度-时间曲线，并写岀各个阶段的组 织转变过程；(2) 请分别选择大批或小批生产小轴零件两种合适的热处理方案；(3) 在TTT曲线上画岀这两种热处理方案的工艺曲线，并分别标岀其室温时的组织状态；显褫虻旣GFF/P a S5&45钢结晶过程时血(2 )力学性能要求一般的小轴零件，采用正火热处理方案；力学性能要求较高的小轴零件采用

8、调质热处理方案。因为正火索氏体呈片状，高温回火得到的回火索氏体呈颗粒状，力学性能比正火索氏体好。(3) V为正火热处理方案，其室温组织为F+SV2为调质热处理中的淬火，然后高温回火；其室温组织为回火索氏体。15 确定下列钢件的退火方法，并指岀退火的目的及退火的组织。(1) 经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；(2) ZG35的铸造齿轮；(3) 铸造过热的60钢锻坯；(4) 改善T12钢的切削加工性能。16 .说明直径为10mm的45钢试样分别经下列温度加热：700 C、760C、850 C、1100 C,保温后在水中冷却得到的室温组织。17指出下列工件淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织：(

9、1) 45钢小轴(要求综合力学性能好);(2) 60钢弹簧；(3) T12钢锂刀。18试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。1 9有两种高强度螺栓，一种直径为1 0mm ，另一种直径为 30mm ，都要求有较高的综合力学性能：(Tb> 800MPa a > 600KJ/m2试问应选择什么材料及热处理工艺。20为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？21 什么是钢的回火脆性？如何避免？ 22简述高速钢的成分，热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。23合金元素提高钢的回火稳定性的原因何在？ 24不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？二、改错题1.材 料 的

10、 抗 拉 强 度 是 指 材 料 达 到 允 许 变 形 程 度 前 的 最 大 应 力)当外力超过塑性材料的弹性极限后，材料将产生屈服变形，该弹性极限也是材料的屈服极3.HRA 是 测 定 硬 质 合 金 、淬火钢、表面淬()4.低应力脆断是材料在低温的。(5.结晶时成核速率愈小，生长速率愈小， 则()6.置换固溶体中溶质原子和溶剂原子半()7.球化退火为了得到在珠光体基体体。(8.水 淬 后 ， 过 共析钢得到织。(利用合金元素产生细晶粒钢，既减少晶界的面积，2.限)火层的洛氏硬度测试方法下发生脆性所引)结晶后合金的力学性能愈好径相差愈小则上均匀分布)的是板状溶解度愈小的球状渗马氏体9.变

11、能)又提高晶界的强度，可提高钢的抗高温蠕三、单项选择题1. 金属材料的冲击韧度用符号ak 表示，其计算单位为()2 2 2 2(1) N/mm 2(2) J/cm 2(3) kgf?m/mm 2(4) Pa/mm 22. 金属在疲劳试验时，试样承受的载荷为()(1) 静载荷(2) 动载荷 (3) 冲击载荷 (4) 交变载荷3. 固溶强化的基本原因是()(1) 晶格类型发生变化 (2) 晶粒变细 (3) 晶格发生滑移 (4) 晶格发生畸变4. 碳的质量分数为1.2%的碳钢，当加热至 Ac1Accm时，其组织应为()(1) F+A(2) P+A (3) A+Fe 3Cii(4) P+ Fe3Cii

12、5. Ai、Ar!、Ad、A3之间的关系为()(1) A1 >A ri >A ci >A 3 A ri <A 1 <A ci <A 3(3) A ri >A i>A ci>A 3(4) A 3<Aci<A i<A ri6. 过冷奥氏体转变前所停留的时间称为()(1)孕育期 (2)转变期 (3)过渡期 (4)停留期7. 与钢相比，铸铁工艺性能的突出特点是()(1)焊接性能好锻造性能好吸振性能好 热处理性能好8. T12钢做锂刀，其最终热处理一般为()(1)淬火(2)淬火+高温回火(3)中温淬火 (4)淬火+低温回火9.60钢

13、可以制造下列工件( )(1)游标卡尺(2)齿轮(3)塞规(4)锂刀四、多项选择题1.硬度指标包括以下几种()()()()()(1) HBW (2) HBS(3) HRD (4) HRC (5) HV2.工具钢包括()()()()()(1)模具钢(2)刃具钢耐热钢(4)量具钢(5)高速钢3.高速钢具有()()()()()(1)淬透性 (2)高塑性(3)导电性(4)红硬性(5)回火稳定性4.钢的淬透性主要取决于过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，显著提高钢的淬透性的合金元素有()()()()()(1) Mn(2) NiCo(4) Cr(5) V5.钢正火的目的是()()()()()(1)提高硬度、强

14、度(2)消除网状二次渗碳体(3)降低硬度以利切削加工(4)提高钢综合力学性能(5)消除内应力6.按石墨形态分，铸铁可分为()()()()()(1)普通灰口铸铁(2)孕育铸铁(3)可锻铸铁(4)1球墨铸铁(5) 1白口铸铁五、综合题1 附图所示为四种不同材料的应力-应变曲线(14),试比较这四种材料的抗拉强度、屈服强度(屈服点)、刚度和塑性 答：1） bb 2>1>3>42）bS:1>3>2>43）E:1>3>2>44）S:3>2>4>12. 有A、B两元合金，在液态下能无限互溶，在固态中也能无限互溶而形成均匀固溶体，A组元

15、熔点1090 C, B组元熔点1450 C。在1200 C时，3 b为30%的试样液态质量分数 w l为52.63%, 固态质量分数w s为47.37%，固态的浓度为w b=40 %。而w b=70%温度为1360 C时，液相成分为 w b=64%，固相成分为 w b=76% 请：1）说明该合金相图为何类相图？2）绘岀该二元合金相图，其中相界线上必须有六个点的位置正确。800L7丄哆I11X厂1111II111a11111111 j"I11111» t11i1500140013001200110010009000A10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

16、B解：« s= (30-x) / (40-x)30-40 x 0. 4737=0. 5263kx=lk 052/0. 4737-20. 9993. 画岀T8钢的过冷奥氏体等温转变曲线。 为获得以下组织，应采用什么冷却方式：并在等温转 变曲线上画岀冷却曲线示意图。（ 1）索氏体（2）屈氏体+马氏体+残余奥氏体（3）全部下贝氏体（4）屈氏残余奥氏体 （5）马600体+马氏体+下贝氏体+氏体+残余奥氏0. 5 110102 IO3 ltf4. 某型号机床齿轮，要求齿轮表面有高的硬度（HRC>50 ），而心部具有良好的韧性（Ak>40J）, 原采用40Cr钢调质后再在齿轮表面进行高频淬火 +低温回火，现因工厂库存的 40Cr钢已经用 完，只剩下20Cr钢，拟用20Cr钢代替。请说明：1）原40Cr钢各热处理工序的作用；2）改用20Cr钢后，仍按原来的热处理工序进行能否满