工程材料考试真题及答案.docx
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工程材料考试真题及答案
机械工程材料A卷标准答案
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、加工硬化:
金属塑性变形后,强度硬度提高的现象。
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
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。
5、细晶强化:
晶粒尺寸通过细化处理,使得金属强度提高的方法。
二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法(30分)
名称
候选材料
选用材料
热处理方法
最终组织
机床床身
T10A,KTZ450-06,HT200
HT200
时效
P+F+G片
汽车后桥齿轮
40Cr,20CrMnTi,60Si2Mn
20CrMnTi
渗碳+淬火+低温回火
表面Cm+M+A’
心部F+M
滚动轴承
GCr15,Cr12,QT600-2
GCr15
球化退火+淬火+低温回火
Cm+M+A’
锉刀
9SiCr,T12,W18Cr4V
T12
球化退火+淬火+低温回火
Cm+M+A’
汽车板簧
45,60Si2Mn,T10
60Si2Mn
淬火+中温回火
T回
钻头
W18Cr4V,65Mn,20
W18Cr4V
淬火+低温回火
Cm+M+A’
桥梁
1Cr13,16Mn,Q195
16Mn,
不热处理
F+P
滑动轴承
H70,ZSnSb11Cu6,T8
ZSnSb11Cu6
不热处理
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。
机械工程材料A卷评分标准
一、名词解释:
(10分)
3、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)
4、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)
名称
候选材料
选用材料
热处理方法
最终组织
机床床身
T10A,KTZ450-06,HT200
HT200
时效
P+F+G片
汽车后桥齿轮
40Cr,20CrMnTi,60Si2Mn
20CrMnTi
渗碳+淬火+低温回火
表面Cm+M+A’
心部F+M
滚动轴承
GCr15,Cr12,QT600-2
GCr15
球化退火+淬火+低温回火
Cm+M+A’
锉刀
9SiCr,T12,W18Cr4V
T12
球化退火+淬火+低温回火
Cm+M+A’
汽车板簧
45,60Si2Mn,T10
60Si2Mn
淬火+中温回火
T回
钻头
W18Cr4V,65Mn,20
W18Cr4V
淬火+低温回火
Cm+M+A’
桥梁
1Cr13,16Mn,Q195
16Mn,
不热处理
F+P
滑动轴承
H70,ZSnSb11Cu6,T8
ZSnSb11Cu6
不热处理
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(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)
4.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、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)
(c)获得单一的马氏体组织,提高硬度和耐磨性
(d)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。
作业练习一
一、判断题:
对的打√,错的打×
1.因为单晶体是各向异性的,所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同
的。
()
2.金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。
()
3.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
()
4.位错是实际金属晶体的一种面缺陷。
()
5.标识为100HBS的材料硬度大于标识为60HRC的材料硬度。
()
6.金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。
()
7.体心立方晶格的致密度为74%。
()
8.珠光体是铁碳合金中的一种典型相。
()
9.塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。
()
10.铸铁的锻造性能优于钢材。
()
二、选择题:
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,请把所选项前的字母填在题后的括号内。
1.晶体中的位错属于:
[]
a.体缺陷;b.面缺陷;c.线缺陷;d.点缺陷。
2.亚晶界是由:
[]
a.点缺陷堆积而成;b.位错垂直排列成位错墙而构成;c.晶界间的相互作用构成。
3.α-Fe和γ-Fe分别属于什么晶格类型:
[]
a.面心立方和体心立方;b.体心立方和面心立方;
c.均为面心立方;d.均为体心立方。
4.延伸率是用来表示金属材料的哪种性能?
[]
a.强度;b.塑性;
c.硬度;d.刚度
5.弹性模量的大小是用来衡量金属材料的哪种性能?
[]
a.强度;b.塑性;
c.硬度;d.刚度
6.固溶体的晶体结构与哪个相同?
[]
a.溶质;b.溶剂;c.与两者都不同。
三、填空题:
1.同非金属相比,金属的主要特征是。
2.晶体与非金属最根本的区别是。
3.金属晶体中最主要的面缺陷是和。
4.位错分两种,它们是和,多余半原子面
是位错所特有的。
5.点缺陷有和两种;面缺陷中存在大量的。
6.γ-Fe、α-Fe的一个晶胞内的原子数分别为和。
7.当原子在金属晶体中扩散时,它们在内、外表面上的扩散速度较在体内的扩散速度。
8.在金属或合金中,凡、并有界面与其他部分分开的均匀组成部分叫做相。
9.常见金属的晶体结构有、、三种。
10.按照几何特征,晶体缺陷可分为、、三类。
11.金属材料的工艺性能包括、、、
、五个方面。
四、名词解释题:
1.晶格-------
2.晶胞-------
3.各向异性-------
4.晶界-------
5.合金-------
6.固溶强化-------
7.组织-------
8.刃型位错-------
五、简答题:
1.试计算面心立方(FCC)晶体的晶格致密度。
2.实际晶体中的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响?
3.为何单晶体具有各向异性,而多晶体在一般情况下不显示出各向异性?
4.为什么γ-Fe和α-Fe的比容不同?
一块质量一定的铁发生(γ-Fe→α-Fe)转变时,其体积如何变化?
作业练习二
一、判断题:
对的打√,错的打×
1.室温下,金属晶粒越细,则强度越高,塑性越低。
()
2.在实际金属和合金中,自发生核常常起着优先和主导的作用。
()
3.纯金属结晶时,生核率随过冷度的增加而不断增加。
()
4.当晶核长大时,随过冷度增大,晶核的长大速度增大。
但当过冷度很大时,晶核长大的速度很快减小。
()
5.当过冷度较大时,纯金属晶体主要以平面状方式长大。
()
6.过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。
()
7.平衡结晶获得的20%Ni的Cu-Ni合金比40%Ni的Cu-Ni合金的硬度和强度
要高。
()
8.在共晶相图中,从L中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βⅡ晶粒具有相同的
晶体结构。
()
9.一个合金的室温组织为α+βⅡ+(α+β),它由三相组成。
()
10.铁素体的本质是碳在α-Fe中的间隙相。
()
11.20钢比T12钢的碳含量要高。
()
12.在退火状态(接近平衡组织),45钢比20钢的硬度和强度都高。
()
13.在铁碳合金平衡结晶过程中,只有成分为4.3%C的铁碳合金才能发生共晶反应.()
14.枝晶偏析可以通过淬火的热处理方法消除。
()
15.在金属结晶时采用振动处理是细化晶粒的一种方式。
()
二、选择题:
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,请把所选项前的字母填在题后的括号内。
1.金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将:
[]
a.越高;b.越低;c.越接近理论结晶温度。
2.为细化晶粒,可采用:
[]
a.快速浇注;b.加变质剂;c.以砂型代金属型。
3.实际金属结晶时,通过控制生核速率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小,在下列情
况下获得粗大晶粒:
[]
a.N/G很大时;b.N/G很小时;c.N/G居中时。
4.间隙相的性能特点是:
[]
a.熔点高,硬度低;b.硬度高,熔点低;c.硬度高,熔点高。
5.在发生L→α+β共晶反应时,三相的成分:
[]
a.相同;b.确定;c.不定。
6.共析成分的合金在共析反应γ→α+β刚结束时,其组成相为:
[]
a.γ+α+β;b.α+β;c.(α+β)
7.一个合金的组织为α+βⅡ+(α+β),其组织组成物为:
[]
a.α、β;b.α、βⅡ、(α+β);c.α、β、βⅡ。
8.奥氏体是:
[]
a.碳在γ-Fe中的间隙固溶体;b.碳在α-Fe中的间隙固溶体;c.碳在α-Fe中的
有限固溶体。
9.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。
10.铁素体的机械性能特点是:
[]
a.强度高、塑性好、硬度低;b.强度低、塑性差、硬度低;c.强度低、塑性好、硬度低。
三、填空题:
1.结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的,这两个过程是和。
2.在金属学中,通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为;而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为。
3.当对金属液体进行变质处理时,变质剂的作用是。
4.过冷度是指,其表示符号为。
5.细化晶粒可以通过和两种途径实现。
6.典型铸锭结构的三个晶区分别为:
、、
7.珠光体的本质是。
8.Fe3C的本质是。
9.一块纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变时,体积将。
10.F的晶体结构为;A的晶体结构为。
11.共析成分的铁碳合金室温平衡组织是,其组成相是。
12.用显微镜观察某亚共析钢,若估算其中的珠光体含量为80%,则此钢的碳含量
为。
四、名词解释题:
1.变质处理-------
2.枝晶偏析-------
3.同素异构转变-------
4.共晶反应-------
5.共析反应-------
五、简答题:
1.如果其它条件相同,试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小:
1)金属模浇注与砂型浇注;
2)变质处理与不变质处理;
3)铸成薄件与铸成厚件;
4)浇注时采用震动与不采用震动。
2.对某一碳钢(平衡状态)进行相分析,得知其组成相为80%F和20%Fe3C,求此钢的成分及其硬度。
3.同样状态的两块铁碳合金,其中一块是15钢,一块是白口铸铁,用什么简便方法可迅速区分它们?
4某合金相图如图所示。
1)试标注①—④空白区域中存在相的名称;
2)指出此相图包括哪几种转变类型;
3)说明合金Ⅰ的平衡结晶过程及室温下的显微组织。
5.1、在坐标图上填写状态左下角的全部内容;
2、分析T10A碳钢自1000℃缓冷至常温的组织转变过程;
3、绘出该钢常温下平衡显微组织示意图;
4、计算该钢平衡组织中渗碳体与珠光体的相对量。
T10A钢平衡显微组织示意图
作业练习三
一、判断题:
对的打√,错的打×
1.滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。
()
2.孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。
()
3.金属的预先变形度越大,其开始再结晶的温度越高。
()
4.变形金属的再结晶退火温度越高,退火后得到的晶粒越粗大。
()
5.金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。
()
6.热加工是指在室温以上的塑性变形加工。
()
7.再结晶能够消除加工硬化效果,是一种软化过程。
()
8.再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。
()
9.钢经加热奥氏体化后,在任何情况下,奥氏体中碳的含量均与钢中碳的含量相等。
()
10.所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。
()
11.马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,当奥氏体向马氏体转变时,体积要收缩。
()
12.当把亚共析钢加热到727度以上时,将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织,在平
衡条件下,其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含量。
()
13.当亚共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时,温度越低,其转变产物组织越粗。
()
14.贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物,在转变过程中,碳原子能进行扩散,而铁
原子不能进行扩散。
()
15.不论碳含量高低,马氏体的硬度都很高,脆性都很大。
()
16.高合金钢既具有良好的淬透性,也具有良好的淬硬性。
()
17.经退火后再高温回火的钢,能得到回火马氏体组织,具有良好的综合机械性能。
()
18.钢的淬透性高,则其淬透层的深度也越大。
()
19.在正常加热淬火条件下,亚共析钢的淬透性随碳的增高而增大,过共析钢的淬透性随碳
的增高而减小()
20.表面淬火既能改变钢的表面化学成分,也能改善心部的组织和性能。
()
二、选择题:
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,请把所选项前的字母填在题后的括号内。
1.能使单晶体产生塑性变形的应力为:
[]
a.正应力;b.切应力;c.复合应力。
3.变形金属再加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程,这种新晶粒的晶型是:
[]
a.与变形前的金属相同;b.与变形后的金属相同;c.形成新的晶型。
4.加工硬化使:
[]
a.强度增大,塑性降低;b.强度增大,塑性增大;c.强度减小,塑性增大;d.强度减小,塑性减小。
5.再结晶后:
[]
a.形成等轴晶,强度增大;b.形成柱状晶,塑性下降;c.形成柱状晶,强度升高;d.形成等轴晶,塑性升高。
6.奥氏体向珠光体的转变是:
[]
a.扩散型转变;b.非扩散型转变;c.半扩散型转变。
7.钢经调质处理后获得的组织是:
[]
a.回火马氏体;b.回火屈氏体;c.回火索氏体。
8.共析钢过冷奥氏体在550-350℃的温度区间等温转变时,所形成的组织是:
[]
a.索氏体;b.下贝氏体;c.上贝氏体;d.珠光体。
9.若合金元素能使C曲线右移,钢的淬透性将:
[]
a.降低;b.提高;c.不改变。
10.马氏体的硬度取决于:
[]
a.冷却速度;b.转变温度;c.碳含量。
11.淬硬性好的钢:
[]
a.具有高的合金元素含量;b.具有高的碳含量;c.具有低的碳含量。
12.完全退火主要适用与:
[]
a.亚共析钢;b.共析钢;c.过共析钢。
13.扩散退火的目的是:
[]
a.消除和改善晶内偏析;b.消除冷塑性变形后产生的加工硬化;c.降低硬度以便于加工。
14.钢的回火处理是在:
[]
a.退火后进行;b.正火后进行;c.淬火后进行。
15.对形状复杂,截面变化大的零件进行淬火时,应选用:
[]
a.高淬透性钢;b.中淬透性钢;c.低淬透性钢。
三、填空题:
1.金属塑性变形的基本方式是和。
滑移的实质是。
1钢在常温下的变形加工称为加工,而铅在常温下的变形加工称为加工。
3.再结晶后晶粒的大小主要取决于和。
4.影响再结晶开始温度的因素有、、、。
5.钢加热时奥氏体形成是由、、
、等四个基本过程所组成。
6.用光学显微镜观察,上贝氏体的组织特征呈状,而下贝氏体则呈状。
7.与共析钢相比,非共析钢C曲线的特征是。
8.马氏体的显微组织形态主要有和两种。
中的韧性较好。
9.钢的淬透性越高,则其C曲线的位置越,说明临界冷却速度
越。
10.钢的热处理工艺由、、
三个阶段所组成。
11.
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