工程材料样题答案

模拟试卷二答案
一、填空题（共30分，每空1分）
1．F和A分别是碳在α-Fe、γ-Fe中所形成的间隙固溶体。

2．液态金属结晶时常用的细化晶粒的方法有增加过冷度、
加变质剂、增加液体的流动。

3.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。

4．在Fe-Fe3C相图中，钢与铸铁分界点的含碳量为 2.11% 。

5．完全退火主要用于亚共析钢，其加热温度为： Ac3 +（30～50）℃。

6．1Cr18Ni9Ti是不锈钢，其碳的质量分数是 0.1% 。

7. QT600-03中的“600”的含义是：σb≥600MPa 。

8．T8MnA是碳素工具钢，其中“A”的含义是高级优质。

9．40Cr是合金结构钢，其Cr的主要作用是提高淬透性、强化铁素体。

10．调质件应选中碳成分的钢，渗碳件应选低碳成分的钢。

11．化学热处理的基本过程包括：化学介质分解出渗入元素的活性原子，活性原子被工件表面吸附，原子由表层向内扩散形成渗层。

12．按冷却方式的不同，淬火可分为单介质淬火、双介质淬火、等温淬火、分级淬火等。

13．60钢（Ac1≈727℃，Ac3≈766℃）退火小试样经700 ℃、740 ℃、800 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+F ，F+M+Ar ，M+Ar 。

14．金属的冷加工与热加工是按再结晶温度来划分的。

15．制造形状简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具应选用 T10 钢，而制造形状复杂的大、中型精密塑料模具应选用 3Cr2Mo 钢。

（请从45、
T10、3Cr2Mo、Q235A中选择）
二．判断题（共10分，每小题1分）
1．碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。

(正确)
2．铁碳合金平衡结晶时，只有成分为 0.77%的共析钢才能发生共析反应。

(错误) 3．在1100℃，含碳0.4%的钢不能进行锻造，含碳4.0%的铸铁能进行锻造。

(错误) 4．细晶强化能同时提高钢的强度和韧性。

(正确)
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5．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：随着钢中碳的质量分数的增加，硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。

(错误)
6．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。

(正确)
7．淬火临界冷却速度是钢抑制非马氏体转变的最小冷却速度。

(正确)
8．可锻铸铁具有一定的塑性，可以进行锻造加工。

(错误)
9．高速钢铸造后需要反复锻造是因为硬度高不易成形。

(错误)
10．同一钢种，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透性好。

(正确)
三．单项选择题（共15分，每小题1分）
1．金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力叫：
a. 强度
b. 硬度
c. 塑性
2．晶体中的位错是一种：
a. 点缺陷
b. 线缺陷
c. 面缺陷
3．实际金属结晶时，形核和晶体长大的方式主要是：
a. 平面长大
b. 树枝状长大
c. 两者都不对
4．在铁碳合金平衡组织中，塑性最好的是：
a. F
b. A
c. P
5．加工硬化使金属：
a. 强度降低、塑性升高
b. 强度增大、塑性升高
c. 强度增大、塑性降低
6．下列钢淬透性高低排列顺序正确的是：
a.T8＞45＞20CrMnTi＞20
b. 20CrMnTi＞20＞45＞T8
c. 20CrMnTi＞T8＞45＞20
7．钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于：
a. A的本质晶粒度
b. A的实际晶粒度
c. A的起始晶粒度
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8．珠光体是一种：
a. 单相固溶体
b. 两相混合物
c. Fe与C的混合物
9．高速钢的红硬性取决于：
a. 钢的碳含量
b. 马氏体的多少
c. 淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量10．绑扎物件宜选用
a.低碳钢
b.中碳钢
c.高碳钢
11．灰铸铁的石墨形态是
a. 片状
b. 团絮状
c. 球状
12．下列零件与构件中选材不正确的是：
a.机床床身用HT150
b.桥梁用16Mn
c.热作模具用 Cr12MoV 13．不同成分的钢应采用不同的热处理工艺调整其硬度，以便于切削加工性能。

一般低碳钢宜采用：
a.正火
b.完全退火
c.球化退火
14．制造汽车板簧应采用：
a. T12，淬火+低温回火
b. 65Mn，淬火+中温回火
c. 45钢，淬火+高温回火15．下列说法错误的是：
a. 调质处理是淬火+中温回火。

b. 40Cr钢一种常用的合金结构钢，具有良好的综合力学性能好。

c. 灰口铸铁可通过表面淬火，提高其表面的硬度和耐磨性。

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四．综合分析题（共25分）
1．（4分）某钢的连续冷却转变曲线如图所示，指出该钢按图中(a)、(b)、(c)、(d)速度冷却后得到的室温组织。

2．（5分）淬火钢为什么要进行回火处理？
答：淬火钢的组织是：M+Ar ，属亚稳组织，硬度高脆性大，同时淬火钢具有较大的内应力，直接使用易造成工件的变形或开裂。

回火的目的：
1) 减少或消除内应力，降低钢的脆性； 2) 使M+Ar 分解，稳定组织 ； 3) 获得所需力学性能。

3．（6分）试为下列工具选材，并确定热处理方式。

（1）手用锯条；（2）板牙；（3）高速车刀。

备选材料： T12、40Cr 、9SiCr 、 65Mn 、W18Cr4V 、GCr15、Cr12MoV 。

答：
（1） 手用锯条： T12， 球化退火 → 淬火 + 低温回火 （2） 板牙：9SiCr ， 球化退火 → 淬火 + 低温回火 （3） 高速车刀：W18Cr4V ，
退火（完全退火或等温退火）→ 高温淬火 + 560℃三次回火
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4．（10分）选材设计一个车床主轴。

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，轴颈部要求耐磨。

请选材并设计热处理工序。

需说明各热处理工序的作用，画出工艺曲线，并指出热处理后的组织。

（备选材料45、T8、20CrMnTi）
答：
材料选择：45
热处理工序的作用、热处理后的组织：
1)正火（或完全退火）：消除锻造应力、调整硬度、细化晶粒；组织：S+F
2)调质（淬火+高温回火）：使钢获得综合性能好；组织：S回
3)表面淬火+低温回火：提高表面硬度和耐磨性；组织：表面M回心部S回
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五．（共20分）根据Fe —Fe 3C 亚稳平衡相图回答问题：
1．填写各相区组织（4分） 2． 填空：（10分） 1) （每空1分）
45钢在平衡结晶过程中冷却到共析温度时发生共析反应，A 、F 、Fe 3C 的碳含量分别为： 0.77% ， 0.02% ， 6.69% 。

2) （每空1分）
GS 、ES 、PSK 线的代号分别是： A 3 ， A cc m ， A 1 。

3）（每空2分）
铁碳合金的共析反应式为： 。

C Fe F A P ℃
S 3727+−−→←P
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铁碳合金的共晶反应式为： 。

3．（6分）分析40钢从液态缓冷至室温的平衡结晶过程，绘出室温平衡组织示意图
（标明组织组分），并用杠杆定律计算其室温平衡组织组织相对量。

答：
结晶过程： L →δ+L → L+A →A → A+F → P+F
室温平衡组织示意图：
室温平衡组织组织相对量：
　C Fe A L E
℃
C
3
1148
+−−→←
F 3
54
2
6
1~2
2'~33~4
4~55'~6
δ
δ
L
A
A A
A
F
A
F 间
2'5'
2~2'5~5'
L P P。