工程材料试卷及答案

机械工程材料A卷评分标准一、名词解释：（１０分）１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

（2分）２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

（2分）２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度（2分）４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

（2分）５、细晶强化：通过细化晶粒处理，使得金属强度提高的方法。

（2分）二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）（每空1分）三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，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（4分）2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷（4分）3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火（4分）4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度（4分）１．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。

去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回。

（4分）四、选择填空（20分）（每空2分）1．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d ）（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响（d）上述说法都不全面2．适合制造渗碳零件的钢有（c）。

（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi3．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4．制造手用锯条应当选用（a ）（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火5．高速钢的红硬性取决于（b ）（a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）（a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（d）（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b）（a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性（b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ）（a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火五、填空题(20分) （每空1分）1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。

其中，片状马氏体硬度高、塑性差2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为1270－1280℃，回火加热温度为560℃，回火次数3次。

3、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。

4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是强度高，淬透性好。

5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是P B M。

6. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为M回＋A’T回S回。

7. 45钢正火后渗碳体呈片状，调质处理后渗碳体呈球状。

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------一、名词解释：（20分）合金同素异晶转变铁素体再结晶淬透性二、试计算面心立方（FCC）晶体的晶格致密度。

（5分）三、铁碳相图知识测验：（25分）1．默画出铁碳相图，并标注出所有温度和成分点；2．40、60、T12钢的室温平衡组织是什么？它们从高温液态平衡冷却到室温要经过哪些转变？3．画出纯铁、40钢、T12钢的室温平衡组织，并标注其中的组织。

四、钢的热处理知识测验：（10分）1．T8钢经淬火后得到什么组织？经退火后得到什么组织？2．T8钢淬火后分别在200℃、400℃、600℃回火又得到什么组织？五、要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锉刀、机床床身等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并叙述所选材料的名称、成分、热处理工艺和零件制成后的最终组织。

（20分）T10 65Mn HT300 W6Mo5Cr4V2 GCr15Mo 40Cr 20CrMnTi Cr12MoV 5CrMnMo六、叙述铸铁不同阶段石墨化程度与其最终组织的关系。

（10分）七、用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到1000℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。

（10分）重庆大学“工程材料”试卷参考答案一、（20分）每小题4分合金：由两种或两种以上金属元素；或金属与非金属元素熔炼、烧结或通过其方法由化学键组合而成的具有金属特性的物质。

同素异晶转变：在固态下，同一种元素由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变。

铁素体：碳溶解在α－Fe中形成的间隙固溶体。

再结晶：冷变形金属在加热时其组织和性能都恢复到变形前的软化状态的过程。

淬透性：一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。

二、（5分）三、（25分）1．（7分2．3．（每个图2分）四、（10分）1．答：淬火后组织为马氏体；（2分）退火后组织为珠光体。

（2分）2．200℃回火后为回火马氏体；（2分）400℃回火后为回火托氏体；（2分）600℃回火后为回火索氏体。

（2分）五、（20分）答：齿轮：20CrMnTi渗碳钢；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti<1.5%；渗碳＋淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。

（3分）连杆：40Cr调质钢；C%=0.4%,Cr<1.5%；调质处理（淬火＋高温回火）；组织为回火索氏体。

（2分）弹簧：65Mn弹簧钢；C%=0.65%,Mn<1.5%；淬火＋中温回火；组织为回火托氏体。

（2分）冷冲压模具：Cr12MoV冷变形模具钢；C%>1%,Cr=12%,Mo,V<1.5%；淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。

（2分）滚动轴承：GCr15Mo轴承钢；C%＝1%,Cr=1.5%,Mo<1.5%；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；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；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；C%＝1%；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；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo<1.5%；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）六、（10分）七、（10分）答：冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。

在1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。

在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。

习题1一、名词解释滑移、孪生、加工硬化、滑移系、形变织构、回复、再结晶、二次再结晶、热加工二、填空题1．常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（）和（）两种。

2．与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（）和（）。

3．在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（）来划分的．因此Cu（熔点为1084℃）在室温下变形加工称为（）加工，Sn（熔点为232℃）在室温的变形加工称为（）加工。

4．再结晶温度是指（），其数值与熔点间的大致关系为（）。

5．再结晶后晶粒度的大小取决于（）、（）、和（）。

6．a－Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为（）和（），滑够系为（）个。

7．强化金属材料的基本方法有（）、（）、（）和（）。

8．冷变形后的金属进行加热，当温度不太高时，金属内部的晶格畸变程度（），内应力（），这个阶段称为（）。

当加热到较高温度，晶粒内部晶格畸变（），金属的位错密度（），使变形的晶粒逐步变成（等轴晶粒），这一过程称为（）。

三、简答题1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？2．什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。

3．用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施？为什么？4．已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在1000℃、铁在800℃、铜在600℃时的加工变形是处于什么加工状态。

5．用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。

（2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。

（3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。

6．说明下列现象产生的原因。

（1）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向。

（2）晶界处滑落的阻力最大。

（3）Zn（密排六方）、a一Fe、Cu的塑性不同。

7．简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。

8．在图2－10中的晶面、晶向中，哪些是滑移面，哪单是滑移方向？就图中情况能否构成滑移系？四、判断题1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。

（）2．因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。

（）3．金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。

（）4．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。

（）5．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。

（）6．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。

（）7．热加工过程，实行上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。

（）8．孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得多。

（）五、选择填空1．体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的（）（a）滑移系数不同(b)滑移方向数不同（c）滑移面数不同（d）滑移面和滑移方向的指数不同2．随冷塑性变形量增加，金属的（）。

（a）强度下降，塑性提高(b) 强度和塑性都下降（c）强度和塑性都提高（d）强度提高，塑性下降3．冷变形金属再结晶后，则（）。