机械工程材料及热加工工艺设计试题卷及答案解析Word文件下载.docx
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a+SnSb
耐酸容器
Q235,1Cr18Ni9Ti,ZGMn13
1Cr18Ni9Ti
固溶处理
A
发动机曲轴
QT600-3,45,ZL101
QT600-3
等温淬火+高温回火
S回+G球
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
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
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、表面淬火目的提高轴颈表面硬度
5.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
四、选择填空(20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、20CrMnTi
3.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)
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PBM。
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。
第一章材料的性能
1、解释名词:
强度*、塑性*、硬度、冲击韧性*、疲劳极限。
*
2、掌握σs、σь、δ、ψ的含义、单位及计算方法。
3、掌握HBS、HRC、HV、Ak、ak、σ1等符号的含义。
4、为什么相同材料进行拉伸试验时δ5>
δ10?
5、课本P35~36,习题1、3、4、6、13*。
第二章碳钢
晶体与非晶体*、晶格与晶胞、晶粒、晶界、合金、相、组织、固溶体*、固溶强化、结晶、同素异构转变*、相图、杠杆定律、铁素体*、奥氏体*、渗碳体、珠光体*、莱氏体*、冷加工*、热加工、回复、再结晶*、加工硬化*。
2、常见的金属晶格类型有哪三种?
3、固溶体有哪几种*?
它们有何特性?
4、实际金属的晶体缺陷有哪些?
它们对晶体的性能有何影响?
5、什么叫过冷度*?
影响过冷度大小的因素是什么?
6、晶粒大小对金属的性能有什么影响*?
细化晶粒的方法有哪两种?
7、共晶转变与共析转变有何异同?
它们的产物是什么?
8、默写铁—渗碳体相图,说明A、C、D、E、G、S、P、Q点和GS、SE、PQ、ECF、PSK线的意义。
9、默写出铁—渗碳体相图中各相区的相组成物和组织组成物。
10、掌握各种典型的铁碳合金(工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁)的结晶过程及其室温组织*。
会用杠杆定律求各组织的相对量。
11、课本P76~77,习题6*、7*、10、11、16。
第三章钢的热处理
热处理*、退火*、正火、淬火*、回火*、过冷奥氏体*、残余奥氏体、马氏体*、淬透性*、淬硬性*、调质处理*。
2、马氏体转变有何特点?
其组织形态有哪几种*?
它们的特性如何*?
3、熟悉共析钢的奥氏体等温转变曲线(C曲线),以及等温转变的组织和性能,并能用该曲线说明奥氏体连续冷却转变产物和性能。
4、钢的淬火目的是什么?
淬火方法有哪几种*?
淬火温度是如何选择的*?
5、有两个大小相同的T12钢件,分别加热至780°
C和860°
C保温后以大于临界冷却速度冷至室温,问:
(1)淬火后哪个工件的马氏体晶粒较粗大?
哪个马氏体的今碳量较多?
(2)淬火后哪个工件的残余奥氏体较多?
(3)淬火后哪个工件的未溶碳化物较多?
(4)哪个温度淬火合适?
为什么?
6、何谓表面淬火?
有哪几种常用方法?
7、何谓渗碳、氮化*?
它们的目的是什么*?
8、课本P103,习题7、8、12、14。
第四章合金钢
1、什么叫合金钢?
常用的合金元素有哪些?
有哪几方面的基本作用?
2、掌握钢的几种分类方法,按碳含量、合金元素含量、质量、用途是怎样分类的。
3、解释名词:
回火稳定性、回火脆性、二次硬化、红硬性*。
4、指出下列牌号中,哪些是结构钢(分出碳素结构钢、低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚珠轴承钢)*?
哪些是工具钢(分出碳素工具钢、髙炭低合金工具钢、高速钢、冷模具钢、热模具钢)*?
哪些是特殊性能钢(分出不锈钢、耐热钢、耐磨钢)*?
并指出各种钢的大致成分和常用来做什么零件或构件*。
Q235A*,Q390A*,20Cr,45*,40Cr*,60Si2Mn*,GCr15*,T8,9SiCr*,W18Cr4V*,9Mn2V,5CrNiMo,Cr12MoV,4Cr13,0Cr19Ni9*,4Cr9Si2,ZGMn13。
5、课本P147,习题4、8。
第五章铸铁
1、何谓铸铁*?
铸铁如何分类*?
与钢相比在化学成分、组织和性能方面有何特点?
2、影响石墨化的因素是什么?
作用如何?
3、灰铸铁哪些性能优于钢?
4、可锻铸铁是如何获得的?
与灰铸铁相比,有何优缺点?
可锻铸铁是否可以锻造?
5、灰铸铁为什么一般不进行整体淬火和回火?
而球墨铸铁可以进行这类热处理?
6、指出下列铸铁牌号中的符号和数字的意义:
HT200,KTH350—04,QT400—15。
7、课本P158~159,习题1、3、7。
第六章有色金属及其合金
1、纯铝有何性能特点?
2、铝合金热处理机理与钢有何不同?
什么叫固溶处理、自然时效、人工时效?
3、形变铝合金按用途和性能不同可分为哪几种?
4、纯铜有何性能特点?
5、铜合金是如何分类的?
有哪几类?
6、课本P190,习题2、5、14、15、16。
**第七章高分子材料
高聚物、单体、加聚反应、缩聚反应。
2、什么是高分子合成材料?
如何分类?
3、请阐述聚合物的老化机理及防老化措施。
3、简述橡胶硫化的目的及原理。
4、课本P216,习题2、7、8。
**第十二章零件的选材及工艺路线
1、试述选择材料的一般原则与步骤。
2、课本P292,习题1、5、6*。
第Ⅱ部分《材料成形部分》
第一章铸造
1.何谓铸造*?
铸造有哪些特点?
试从铸造的特点分析说明铸造是生产毛坯的主要方法?
2.铸件的凝固方式依照什么来划分?
哪些合金倾向于逐层凝固?
3.从Fe-Fe3C相图分析,什么样的合金成分具有较好的流动性*?
为什么*?
4.缩孔和缩松是怎样形成的?
可采用什么措施防止?
5.什么是定向凝固原则?
什么是同时凝固原则?
各需采用什么措施来实现?
各适用于哪种场合?
6.铸造应力有哪几种?
如何形成的?
如何防止铸造应力、变形和裂纹?
7.为什么要规定铸件的最小壁厚值*?
如何确定最小壁厚*?
8.何谓合金的铸造性能*?
它可以用哪些性能指标来衡量*?
铸造性能不好,会引起哪些缺陷?
9.手工造型与机器造型各有何特点?
应用范围如何?
各有哪些常用造型方法?
10.模样、铸件、零件三者之间在尺寸上有什么关系?
11.为什么铸件的重要加工面和主要工作面在铸件中应朝下?
12.为什么尽量使铸件全部或大部位于同一砂箱内?
13.何谓铸造工艺图*?
有何用途?
14.试比较灰铸铁、碳钢和铝合金的铸造性能特点。
15.金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造与砂型铸造比较各有何主要特点*?
它们各有何应用的局限性?
16.下列铸件在大批量生产时,采用什么铸造方法为宜?
铝活塞;
缝纫机头;
汽轮机叶片;
铸铁污水管;
摩托车汽缸体;
大模数齿轮滚刀;
汽缸套;
车床床身。
17.课本P66~71,复习题9、15、24、30、31。
第二章锻压
1.什么叫锻压加工?
锻压加工的主要生产方式有哪些?
为什么对某些重要的机械零件要进行锻压?
2.何谓加工硬化*?
在热加工过程中是否也有加工硬化现象产生?
3.何谓再结晶*?
它对工件的性能有何影响*?
4.区别冷变形和热变形的界限是什么*?
钢在400℃温度下进行加工,是热变形还是冷变形?
5.可锻性良好的金属应具有哪些力学性能和组织状态?
哪些工艺条件影响金属的可锻性?
如何影响?
6.钢料加热温度不当时,易产生哪些缺陷?
如何防止?
7.确定碳钢始锻温度和终锻温度的依据是什么?
8.什么叫锻造比?
锻粗与拔长时的锻造比如何计算?
9.什么叫自由锻*?
其基本工序有哪些*?
10.常用自由锻设备有哪几种?
其工作原理与应用场合有何不同?
11.什么叫模锻*?
与自由锻相比有何优缺点?
12.板料冲压与锻造相比有何异同?
13.板料冲压有哪些基本工序?
7、课本P139~141,复习题8、15、19、20、25、29。
第三章焊接
1.什么是焊接*?
焊接方法有哪些?
各具有什么特点?
2.什么是焊接电弧?
其形成特点如何?
3.焊条的作用是什么?
焊条药皮有何功用?
4.下列焊条型号或牌号的含义是什么?
E4303;
J422;
J507。
5.什么是金属的焊接性*?
钢材的焊接性主要决定于什么因素*?
6.下列金属材料焊接时主要问题是什么?
常用什么焊接方法和焊接材料?
普通低合金钢;
中碳钢;
珠光体耐热钢;
奥氏体不锈钢;
铝及铝合金;
铜及铜合金;
钛及钛合金。
7.课本P199~200,复习题5、9、14。
**第五章毛坯的选择
1.什么是毛坯?
合理选择毛坯有何重要性?
毛坯选择包括什么内容?
2.常用零件毛坯类型有哪几种*?
其选择原则有哪些*?
3.为什么轴杆类零件一般采用锻件,而机架类零件多采用铸件?
4.为什么齿轮多用锻件?
而带轮、飞轮多用铸件?
5.课本P241,复习题1、2。
一、名词解释(共15分,每小题3分)
1.奥氏体(A)
2.回复
3.固溶体
4.自然时效
5.加工硬化
二、填空题(共20分,每空1分)
1.石墨为片状的灰口铸铁称为
铸铁,石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁,石墨为球状的灰口铸铁称为
铸铁。
其中 铸铁的韧性最高,因而可以锻造。
2.陶瓷材料中的气相是指
,在
程中形成的,它
了陶瓷的强度。
3.根据采用的渗碳剂的不同,将渗碳分为__________、__________和__________三种。
4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。
5.金属的断裂形式有__________和__________两种。
6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
三、选择题(共25分,每小题1分)
1.40钢钢锭在1000℃左右轧制,有时会发生开裂,最可能的原因是(
)
A.温度过低;
B.温度过高;
C.钢锭含磷量过高;
D.钢锭含硫量过高
2.下列碳钢中,淬透性最高的是(
A.20钢;
B.40钢;
C.T8钢;
D.T12钢
3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是(
A.提高淬透性;
B.固溶强化;
C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区;
D.细化晶粒;
4.W18Cr4V钢锻造后,在机械加工之前应进行(
A.完全退火;
B.球化退火;
C.去应力退火;
D.再结晶退火
5.下列材料中,最适合制造机床床身的是(
A.40钢;
B.T12钢;
C.HT300;
D.KTH300-06
6.下列材料中,最适合制造气轮机叶片的是
A.1Cr13钢;
B.1Cr17钢;
C.3Cr13钢;
D.4Cr13钢
7.下列材料中,最适合制造飞机蒙皮的是(
A.ZAlSi12;
B.2A50(旧牌号LD5);
C.ZAlMg10;
D.2A12(旧牌号LY12)
8.下列材料中,最适合制造盛放氢氟酸容器的是(
A.1Cr17;
B.1Cr18Ni9Ti;
C.聚四氟乙烯;
D.SiO2
9.下列材料中,最适合制造汽车板弹簧的是(
A.60Si2Mn;
B.5CrNiMo;
C.Cr12MoV;
D.GCr15
10.下列材料中,最适合制造汽车火花塞绝缘体的是(
A.Al2O3;
B.聚苯乙烯;
C.聚丙烯;
D.饱和聚酯
11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化,而铁则不需冷加工,只
需加热到一定温度即使晶粒细化,其原因是(
A.铁总是存在加工硬化,而铜没有;
B.铜有加工硬化现象,而铁没有;
C.铁在固态下有同素异构转变;
而铜没有D.铁和铜的再结晶温度不同
12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和(
A.铁素体-奥氏体不锈钢;
B.马氏体-奥氏体不锈钢;
C.莱氏体不锈钢;
D.贝氏体不锈钢
13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色?
(
A.马口铁;
B.白口铸铁;
C.麻口铸铁;
D.灰铸铁
14.用于制造渗碳零件的钢称为(
)。
A.结构钢;
B.合金钢;
C.渗碳钢;
D.工具钢
15.马氏体组织有两种形态(
A.板条、树状;
B.板条、针状;
C.树状、针状;
D.索状、树状
16.实际生产中,金属冷却时(
A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度;
B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度;
C.理论结晶温度总是大于实际结晶温度;
D.实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17.零件渗碳后,一般需经过(
)才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A.淬火+低温回火;
B.正火;
C.调质;
D.淬火+高温回火
18.C曲线右移使淬火临界冷却速度(
),淬透性(
A.减小、增大;
B.减小、减小;
C.增大、减小;
D.增大、增大
19.机械制造中,T10钢常用来制造(
A.容器;
B.刀具;
C.轴承;
D.齿轮
20.钢经表面淬火后将获得(
A.一定深度的马氏体;
B.全部马氏体;
C.下贝氏体;
D.上贝氏体
21.GCrl5SiMn钢的含铬量是:
A.15%;
B.1.5%;
C.0.15%;
D.0.015%
22.铅在常温下的变形属:
A.冷变形;
B.弹性变形;
C.热变形;
D.既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以(
)为主加元素的铜合金。
A.铅
B.铁
C.锡
D.锌
24、在Fe-Fe3C和图中,奥氏体冷却到ES线时开始析出(
)。
A.铁素体
B.珠光体
C.二次渗碳体
D.莱氏体
25、从金属学的观点来看,冷加工和热加工是以(
)温度为界限区分的。
A.结晶
B.再结晶
C.相变
D.25℃
四、判断题(共10分,每小题1分)
1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成,因而其性能相同。
2.冷却速度越快,钢的淬透性越高。
3.钢的淬透性越高,产生焊接裂纹的倾向越大。
4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。
5.所有强化金属的手段,都在提高强度的同时降低了韧性。
6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。
7.一定加热温度下,奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。
8.所谓过量弹性变形,是指零件发生了塑性变形。
9.铝极易氧化,故铝制品的抗氧化失效能力极差。
10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。
五、简答题(共30分,每题10分)
1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
2.简述回火的目的。
3.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体?
他们的力学性能各有何特点?
参考答案
一、名词解释
1.奥氏体(A):
C在γ-Fe中的间隙固溶体,常用A或γ表示,是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。
3.固溶体:
组成合金的组元,在固态时相互溶解,所形成的单一均匀的物质。
4.自然时效:
自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料,于室温下发生性能随时间而变化的现象。
5.加工硬化:
金属材料随着冷塑变形程度的增大,强度和硬度逐渐升高,塑性和韧性逐渐
降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。
二、填空题
1、普通灰口;
可锻;
球墨;
2、气孔;
烧结;
降低。
3、固体渗碳
气体渗碳
4、不锈钢
耐热钢
耐磨刚
5、延性断裂
6、合金渗碳体
特殊碳化物
7、体心立方晶格
密排六方晶格
三、选择题
1.D;
2.C;
3.C;
;
5.C;
6.A;
7.D;
8.C;
10.A;
11.C;
13.D;
14.C;
15.B;
17.A;
18.A;
19.B;
20.A;
21.B23.D;
24.C
四、判断题
1.×
;
2.×
3.√;
4.×
5.×
6.×
7.√;
9.×
10.×
。
五、简答题
1、答:
奥氏体晶粒细小时,冷却后转变产物的组织也细小,其强度与塑性韧性都较高,冷脆转变温度也较低;
反之,粗大的奥氏体晶粒,冷却转变后仍获得粗晶粒组织,使钢的力学性能(特别是冲击韧性)降低,甚至在淬火时发生变形、开裂。
2、答:
回火的目的是:
(1)降低零件脆性,消除或降低内应力;
(2)获得所要求的力学性能;
(3)稳定尺寸;
(4)改善加工性。
3、答:
铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体,软而韧。
渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物,硬而脆。
珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物,良好的综合力学性能。
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