工程材料基础答案-A卷

西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准（A）

课程名称：工程材料基础课时：48 考试时间：

一填空题（20分，每空0.5分）

1 （1）过量变形、（2）断裂、（3）腐蚀、（4）磨损。

2 （5）体心立方，（6）面心立方，（7）同素异构转变

3 （8）交变（9）裂纹源区、（10）疲劳裂纹扩展区、（11）最后断裂区。

4 （12）退火、（13）正火、（14）淬火、（15）回火；（16）表面淬火、（17）表面化学热处理

5（18）热脆，（19）冷脆，（20）氢脆。

6（21）回复、（22）再结晶、（23）晶粒长大。

7（24）片状，（25）球状，（26）团絮状，（27）蠕虫状。

8（28）变形强化（加工硬化）、（29）细晶强化（变质处理）、（30）时效强化。

9（31）线型、（32）枝化型、（33）体型。

10（34）晶相、（35）玻璃相、（36）气相（气孔），（37）晶相

12（38）零电阻、（39）抗磁性、（40）约瑟夫效应。

二名词解释(20分，每个2分)

1 固溶体：即固体溶液，溶质原子溶于溶剂原子中形成的晶体，仍保持溶剂原子晶体结构。

2 加工硬化：金属材料经过冷变形后强度、硬度增加、塑性韧性降低的现象。

3 缩聚反应：由含有两种或两种以上官能团的单体互相缩合聚合生成高聚物的反应称为缩聚反应。

4 时效强化：淬火后铝合金在室温或者低温下保温一段时间，随着时间延长其强度、硬度显著增加的现象。

5 断裂韧度：评定材料抵抗裂纹失稳扩展能力的力学性能指标。

6 韧性断裂：断裂前发生明显塑性变形的断裂。

7 淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力（钢在淬火时获得淬硬层深度大小能力）称为淬透性。

8 结晶度：聚合物中晶体部分所占的百分数。

9 老化：高分子材料在长期存储或者使用中由于受到氧、光、热、机械力和微生物等长期作用性能逐渐恶化而丧失使用价值的现象称为老化。

10 蠕变：材料在长时间的恒温、恒应力作用下缓慢地产生塑性变形的现象称为蠕变。

三判断题（10分，每个1分）正确的打√，错误的打?。

1 固溶体中溶质原子位于晶格的间隙位置。（?）

2玻璃钢是塑料和玻璃纤维复合成的复合材料。（√）

3 聚合物中高分子链之间的结合力为共价键。（?）

4 可锻铸铁可以代替中碳钢制造轴类零件。（?）

5 摩擦副采用异类材料配对可以显著降低粘着磨损。（√）

6 在Fe-Fe3C体系中，Fe3C I、Fe3C II和Fe3C III组织形态不同，晶体结构相同。（√）

7 Al-Cu合金不能用时效强化提高其强度。（?）

8 陶瓷材料抗压强度比抗拉强度高。（√）

9 软磁材料的磁滞回线窄、矫顽力高。（?）

10 钢的冷却速度越快，其淬透性越高。（?）

四简答题（20分）

1 以共析钢为例，简述过冷奥氏体等温转变类型、转变温度范围和转变产物组织特征。（6分）

答案要点：

过冷奥氏体的转变类型：

珠光体转变：转变温度为A1-560?C，转变产物为珠光体，层片状的铁素体和渗碳体混合而成，转变温度越低，层片越细。（2分）

贝氏体转变：转变温度在560 ?C–Ms之间，转变产物为贝氏体。贝氏体是过饱和铁素体和碳化物形成的混合物，其形态和转变温度有关。在560 -350?C形成的贝氏体为羽毛状的上贝氏体，在350?C-Ms之间形成针叶状的下贝氏体。（2分）

马氏体转变：转变温度为Ms-Mf之间，转变产物为马氏体，是碳在铁素体中形成过饱和固溶体。马氏体的形态与含碳量有关，低碳马氏体为板条状，高碳马氏体为片状。（2分）

2 简述生产中常用的回火工艺及相应的回火温度？T10钢制造车刀、汽车板黄和中碳钢制造的机床主轴淬火后用哪种回火工艺，回火后得到何种组织？（6分）答案要点：生产中常用的回火工艺为：

低温回火：回火温度为150-250?C；中温回火：回火温度为350-500?C；高温回火：500-650?C.（3分）

T10钢制造车刀采用低温回火，得到回火马氏体；（1分）

汽车板簧用中温回火，得到回火托氏体；（1分）

中碳钢制造的机床主轴用高温回火，得到回火马氏体。（1分）

3什么是钢的回火脆性？分为哪几类？生产中如何预防？（4分）

答案要点：钢淬火后在某一温度区间回火出现韧性降低的现象。（1分）

回火脆性分为2类：第一类回火脆性和第二类回火脆性。（1分）

第一类回火脆性的消除主要是避开其发生的温度（300?C），工件避免在300?C温

度下回火；（1分）

第二类回火脆性预防措施如下：

对于尺寸较小的工件，回火后采用快冷的方法避免第二类回火脆性；对于尺寸较大的工件，合金中加入W\Mo 元素消除回火脆性。（1分）

4简述热塑性塑料和热固性塑料的特点，并各举一例。（4分）

答案要点：

热塑性塑料：主要有聚合树脂制成。热塑性塑料加热可软化熔融，冷却后硬化成型，并可以反复使用。（2分）

热固性塑料：以缩聚树脂为基础制成。热固性塑料在一定的条件下会发生化学反应，经过一定时间固化为坚硬的制品，热固性塑料固化后加热后不会软化熔融，加热到一定温度分解。不能重复使用。（2分）

五 分析题（30分）

1 L+γ L+Fe 3C L+δ γ+Fe 3C γ+δ γ+α α+Fe3C （7分）

2 共析转变

C Fe s 3+→αγ 转变产物为珠光体（2分） 共晶转变

C Fe L c 3+→γ 转变产物为莱氏体（2分） 3 T12钢的含碳量为1.2%,从液相冷却到室温,冷却到温度T1时,从液相中析出奥

氏体( γ),温度降到T2点,体系晶界结束,为单相奥氏体.从T2-T3温度点为单相L+γ

L+Fe 3C γ+Fe 3C

α+Fe 3C

γ+α

γ+δ L+δ

727?C 1148?C 1

2

3 4

奥氏体的简单冷却,温度低于T3点,从奥氏体中结晶出二次Fe 3C ，温度降到

T4点(727?C)发生共析反应，生成珠光体。从T4降到室温，忽略铁素体中三

次渗碳体的析出，认为组织不变。（3分）

室温下的相：铁素体和渗碳体（1分）

室温下的组织组成物：网状二次渗碳体和珠光体（1分）

相组成：（2分）

%82%1000008

.069.62.169.6%=?--=α %18%1%3=-=αC Fe

组织组成物的组成：（2分）

%10077

.069.62.169.6%?--=P =92.7% %3.7%1%3=-=P C Fe

4 用45钢制造的机床主轴的工艺路线如下：

下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→轴颈处高频感应加热表面淬火+低温回火→精磨→成品 （4分）

正火：调整硬度，利于切削(2分)

调质：使主轴具有良好的综合力学性能(2分)

轴颈表面淬火+低温回火：提高轴颈表面硬度和耐磨性(2分)