工程材料试题及答案

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一、填空题（每空1分，共20分）
1.机械设计时常用抗拉强度和屈服强度两种强度指标。

2.若退火亚共析钢试样中先共析铁素体占41.6％，珠光体58.4％，则此钢的含碳量为约0.46％。

3.屈强比是屈服强度与，抗拉强度之比。

4.一般工程结构用金属是多晶体，在各个方向上的性能相同，这就是实际金属的各向同性现象。

5.实际金属存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种缺陷。

实际晶体的强度比理想晶体的强度低（高，低）得多。

6.根据组成合金的各组元之间的相互作用不同，合金的结构可分为两大类：
固溶体和金属化合物。

固溶体的晶格结构同溶剂，其强度硬度比纯金属的高。

7.共析钢加热至Ac1时将发生珠光体向奥氏体的转变，其形成过程包括四个阶段。

8.把两个45钢的退火态小试样分别加热到Ac1～Ac3之间和Ac3以上温度水冷淬火，所得到的组织前者为马氏体+铁素体+残余奥氏体，后者为马氏体＋残余奥氏体。

二、判断改错题（对打√，错打“×”并改错，每小题1分，共10分）
（）1.随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。

(×，片状马氏体增多，板条马氏体减少)
（）2.回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。

(×，组织形态和性能也不同)
（）3.退火工件常用HRC标出其硬度，淬火工件常用HBS标出其硬度。

(×，退火工件硬度用HBS标出，淬火工件硬度用HRC标出；)
（）4.马氏体是碳在α－Fe中所形成的过饱和固溶体；当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生膨胀。

√；
（）5.表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。

(5.×，表面淬火只能改变工件表面的组织与性能。

)
（√；）6.化学热处理既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。

（√）7.高碳钢淬火时，将获得高硬度的马氏体，但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下，故钢淬火后的组织中保留有少量的残余奥氏体。

（）8.为了消除加工硬化便于进一步加工，常对冷加工后的金属进行完全退火。

×，进行再结晶退火；
（）9.片状珠光体的机械性能主要决定于珠光体的含碳量。

×，取决于珠光体的片间距；（）10.由于钢回火的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。

×，尽管钢回火的加热温度在A1以下，但是淬火钢在回火时仍有组织变化。

三、选择题（每小题1分，共10分）
1.钢在淬火后所得的组织是（A ）
A.淬火马氏体
B.回火索氏体
C.回火屈氏体
D.索氏体
2.在淬火钢中，当含碳量增加到0.6％以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢，这是因
为（ A ）
A. 随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多
B. 随含碳量的增加，片状马氏体的量增多
C. 随含碳量的增加，淬火内应力增大
D. 随含碳量的增加，非马氏体的量减少
3.若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性（B ）
A.提高
B.降低
C.不改变
D.对小试样堤高，对大试样则降低
4.下列钢铁材料中切削性能较好的是（B ）
A.工业纯铁
B.45钢
C.白口铸铁
D.T12A钢
5.钢锭中的疏松可以能过下面哪种方法改善（B ）
A.完全退火
B.足够变形量的锻轧
C.扩散退火
D.正火
6.正火T8钢与完全退火T8钢相比（B）
A.前者珠光体更细密，故强度要低些
B. 前者珠光体更细密，故强度要高些
C.前者珠光体更粗大，故强度要低些
D. 前者珠光体更粗大，故强度要高些
7.退火亚共析钢，随含碳量的增加（B）
A.HBS、σb值减小，δ、a K值增加
B. HBS、σb值增加，δ、a K值减小
C. HBS、σb值增加，δ、a K值增加
D. HBS、σb值减小，δ、a K值减小
8.碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ D ）
A. 可锻性
B. 切削加工性能
C. 可焊性
D. 铸造性能
9.建筑用钢筋宜选用（ C ）
A. 高碳钢
B.中碳钢
C. 低碳钢
D.工具钢
10.下述退火态钢中强度最高的是（ D ）
A.T13钢
B.45钢
C.65钢
D.T8钢
四、简答题（30分）
1.某厂仓库有20钢、45钢、T12钢和白口铸铁，大小和形状都一样，根据所学知识，可用哪些简单方法把它们迅速区分开？请说明理由。

（5分）
答：方法一：硬度测试。

硬度值大小顺序是：白口铸铁>T12钢>45钢>20钢。

因为铁碳合金的硬度随含碳量的增加而升高；四种铁碳合金的含碳量是：白口铸铁（大于2.11%C）> T12钢（1.2%C）>45钢（0.45%）>20钢（0.2%C）。

方法二：分别制备四种材料的金相试样，在金相显微镜上进行显微组织观察。

亚共析钢组织为（F＋P），且亚共析钢中随含碳量增加铁素体减少，珠光体增多；过共析钢组织为（P＋Fe3CⅡ），且当Wc>0.9％时，Fe3CⅡ沿晶界呈网状分布；白口铸铁的组织中有莱氏体。

所以，组织为（F＋P）而铁素体少的为20钢、珠光体多的为45钢；组织中有Fe3CⅡ沿晶界呈网状分布的T12钢，有莱氏体组织存在的是白口铸铁。

2．60钢经正常淬火后得到什么组织？经退火后得到什么组织？60钢淬火后分别在200℃、400℃、600℃回火又得到什么组织？（5分）
答：60钢淬火后组织为马氏体；（1分）
退火组织为珠光体＋铁素体；（1分）
200℃回火后组织为回火马氏体；（1分）
400℃回火后为回火屈氏体；（1分）
600℃回火后为回火索氏体。

（1分）
3. 简述铸铁不同阶段石墨化程度与其最终组织的关系。

（10分）
4.指出下列牌号材料的类别和成分（或数字含义）（10分）
牌号类别成分或数字含义
Q235A A级碳素结构钢235表示钢的屈服点值为235MPa
Q345 低合金高强度结构钢345表示钢的屈服点值为345MPa
20Cr 渗碳钢Wc＝0.2％，Cr < 1.5%
HT200 灰铸铁200表示灰铸铁抗拉强度为200 MPa
T10A 高级优质碳素工具钢Wc＝0.1％
W6Mo5Cr4V2 高速钢W=6%, Mo＝5％, Cr=4%, V=2%
GCr15SiMn 滚动轴承钢Cr=1.5%, Si、Mn<1.5％,
5CrMnMo 热作模具钢Wc=0.5%, Cr、Mn、Mo<1.5%
Cr12MoV 冷作模具钢Wc>1.0%, Cr=12%, Mo、V<1.5%
1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢Wc=0.1%,Cr=18%, Ni=8%,Ti<1.5%
五、综合分析题（10分）
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。

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。

六、铁碳相图（20分）
1．默画出铁碳相图，并标注出共晶和共析成分点，以及A1、A3线和Acm线的位置；
2．40钢、60钢、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。