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1、工程材料学学期期末考试试题（A）及详解答案 共6页 第1页 一、名词解释：（每小题2 分，共 10 分） 珠光体：铁素体和渗碳体成片层相间的机械混合物 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值称为过冷度。 合金：一种金属元素与另外一种或几种金属或非金属元素相互熔合而形成的具有金属 特性的物质称为合金。 本质晶粒度：在一定的条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性。 调质：淬火后高温回火。 二、填空题：（每空0? 5 分，共 20 分） 1. 为了改善切削加工性能,20钢应进行业热处理 , T12 钢应进行球化退火热处 理。 2.ot?Fe是体心立方晶体结构，设a为晶格常数，其晶胞原子数为2,原子半径为

2、a,配位数是 8。 4 _ 3.晶体中的线缺陷是指各种类型的ms；面缺陷指晶界、亚晶界。 4.液态金属进行铸造时，为达到细化晶粒的目的而加入其它物质作为人工晶核的处 理方法称为变质处理。 5.金属材料的强化机制有固溶强化、弥散强化、细晶强化、和变形强化。 6.金属塑性变形的基本方式有和滑移和挛生两种。 7.冷变形金属经重新加热吋，根据组织与性能的变化，大体可以分为别冋复、再结品和晶粒长 大三个阶段。 8.La+ B 是共晶转变 , 而丫 一 a+ B 是共析转变。 9.铁碳合金中的基本相有铁素体、奥氏体，铁素体，渗碳体和液体五种。 10. 碳钢中常存的杂质元素中，有益的元素是硅（Si）和镒（M

3、n）；, 有害的元素是磷（P）和硫 （S）。 ?45 钢调质和正火两种热处理工艺所得到的组织分别为回火索氏体（S冋）和索氏体（或S）。 12. 20CrMnTi 钢和 T20 钢淬火后比较，淬透性好的钢是20CrMnT,而淬破性好的钢是 T10。 13. 16Mn 钢中的 Mn 元素主要作用是强化铁素体; GCrl5 钢中的 Cr 元素的主要作用是提高淬透 性。 14. HT300 中“HT”的含义是灰口铸铁 , “300”的含义是最低抗拉强度300MPa , 其基体组织是珠光体。 15.2A12 （L Y 1 2）材料的类别是硬铝合金；TC4 材料的类别是a+p型钛合金。 三、判断题：（在题

4、后括号内将正确的划“，错误的划 X。每小题 1 分，共 10 分） 1.工程中常用布氏硬度测量硬材料的硬度。（） 2.固溶体的晶体结构与组成它的溶剂元素的晶体结构相同。（） 3.晶体缺陷使晶格产生畸变，所以缺陷越多对材料的性能危害越大。（） 4.由液体冷却凝固成固体的过程都是结晶过程。（） 5.杠杆定律只适用于两相区。（） 6.金属晶体中，原子排列最紧密的晶面间的距离最小，结合力大，所以这些晶面间难以发生 （） 7.共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。（） 8.热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。（） 9.过共析钢为消除网状渗碳体应进行止火处理。（） 10.可锻铸铁能够进行

5、锻造。（） X, 2. J,3? X, 4? X, 5. J,6? X, 7?J,8? X, 9?J,10? X 四、简答题（每小题5 分，共 20 分） 1.在图 1 中分别画出纯铁的（ 011）、（1T1）晶面和 Oil、 1T1晶向。并指出在室温下对 纯铁 伸试验时，滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行？ 纯铁在室温下为体心立方晶体结构，滑移系为 110X, 所以应该沿上述（ 011）晶面的 11 滑移。 2.为什么钳工锯 T10, T12 等钢料时比锯 10, 20钢费力，锯条容易磨钝？ 答：T10.T12M 于碳素工具钢 , 含碳量为 1.0%, 1.2%,因而钢中渗碳体含量高 , 钢的

6、硬度较高 ; 而 10, 20钢为 优质碳索结构钢，属 于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯T10.T12 等钢料时比锯 10, 20钢费力，锯条容易磨钝。 3.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？如何防止？ 奥氏体不锈钢在约600 CT 作时，从 A 体晶界析 ll|Cr23C6碳化物，造成晶界附近基体贫馅，当贫馅区含馅量 低于 12%时，电位显著下降，造成晶间腐蚀。使钢的强度和塑性急剧下降。 防止晶间腐蚀的方法： 1）降低钢的含碳量，以尽可能少的形成Cr23C6o（1 分） 2）在钢中加入强碳化物形成元素钛、4E,使钢中的碳优先形成TiC 或 NbC,而不形成 Cr23C6。（1分） 4.

7、低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？温度选择的主要理由是什么？ 低碳钢渗碳处理的温度在900-950 eC （或 Acs 以上 5080 C）。（2分） 选择的主要理由是应在单相Y 区，因为丫的碳的溶解度大，而相的碳的溶解度最大仅0.0218。因此只有在单相丫区才能 获得较高的表而碳浓度 （2分）；但温度也不能太岛，否者易形成粗大的奥氏体晶粒而降低力学性能（1分）。 五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。（每小题2 分，共 10分） 材料牌号应用零件热处理工艺 六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中 一根，经金相分析后

8、，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80% ,回答以下问题： （每小题 4 分，共 12 分） 求该钢的含碳量；潼 七、车床主轴要求轴颈部位的硬度为5658HRC, 其余地方的硬度为 on. C/1UDC 生 I 心丁 66十 nTHT#败处丹口卞 . 锂雀 一 TT/Jz 一 知 十口丁一 柚亦主二 材料牌号应用零件热处理工艺 弹簧 调质+氮化 飞机起落架 7固溶+时效 机车曲轴 / 自然时效 冷冲模/ 淬火+中温回火 机床床身 / 淬火+低温回 火 00六? 二 00七 学年 第 1 学期工程材料学考试试题 考试 H 期：2006年 11月 10 R 试卷代号 A 考试班级学号姓名成

9、绩 一、名词解释：（每小题2 分，共 10 分） 珠光体 过冷度 合金 本质晶粒度 调质 二、填空题：（每空0? 5 分，共 20 分） 1. 为了改善切削加工性能,20钢应进行 _ 热处理 , T12 钢应进行 _ 热处理。 2.（x?Fe是 _ 晶体结构，设 a为晶格常数，其晶胞原子数为_ , 原子半径 为_ , 配位数是 _ o 3.晶体中的线缺陷是指各种类型的_ : 面缺陷指 _ 、 _ o 4.液态金属进行铸造时，为达到细化晶粒的目的而加入其它物质作为人工晶核的 处理方法称为 _ O 5.金属材料的强化机制有_ 、 _ 、 _ 、和 _o 6.金属塑性变形的基本方式有_ 和 _ 两种

10、。 7.冷变形金属经重新加热吋，根据组织与性能的变化，大体可以分为别_ 、 _ 和 _ 三个阶段。 8.L-a+卩是 _ 转变，而丫 a+卩是 _ 转变。 9.铁碳合金中的基本相有铁素体、_ 、 _ 、_ 和 _ 五种。 10. 碳钢中常存的杂质元素中，有益的元素是_ 和_ , 有害的元素是 _ 和 _ 0 11.45钢调质和正火两种热处理工艺所得到的组织分别为_ 和 _ o 12. 20CrMnTi 钢和 T20 钢淬火后比较，淬透性好的钢是_ , 而淬破性好的钢是 _ O 13. 16Mn 钢中的 Mn 元素主要作用是_ ； GCrl5 钢中的 Cr 元素的主要作用是 _ O 14. HT

11、300 中“HT”的含义是 _ , “300”的含义是 _ ，其基体组织是 _ O 15.2A12 （LY 1 2）材料的类别是_ ； TC4 材料的类别是_ 。 三、判断题：（在题后括号内将正确的划“ ，错误的划 X。每小题 1 分，共 10 分） 1.工程中常用布氏硬度测量硬材料的硬度。（） 2.固溶体的晶体结构与组成它的溶剂元素的晶体结构相同。（） 3.晶体缺陷使晶格产生畸变，所以缺陷越多对材料的性能危害越大。（） 4.由液体冷却凝固成固体的过程都是结晶过程。（） 5.杠杆定律只适用于两相区。（） 6.金属晶体中，原子排列最紧密的晶面间的距离最小，结合力大，所以这些晶面 间难以发生滑移。

12、（） 7.共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。（） 8.热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。（） 9.过共析钢为消除网状渗碳体应进行止火处理。 10.可锻铸铁能够进行锻造。 四、简答题（每小题5 分，共 20 分） 1.在图 1中分别画出纯铁的（011）、（iTi）晶面和 Oil、 1T1晶向。并指出在 室 温下对纯铁进行拉伸试验时，滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行？ / Z / 0 / 2.为什么钳工锯T10, T12 等钢料时比锯10, 20钢费力，锯条容易磨钝? 3.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？如何防止？ 4.低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？温度选择

13、的主要理由是什么？ 五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。（每小题2 分，共 10 分） 材料牌号应用零件热处理工艺 HT250弹簧调质+氮化 Crl2MoV飞机起落架固溶+时效 7A04 (LC9)机车曲轴 自然时效（退 火） 65Mn冷冲模淬火+屮温回火 38CrMoAI机床床身淬火+低温冋火 六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分, 现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占 80% ,回答以下问题：（每小题4 分，共 12 分） 求该钢的含碳量； 计算该钢组织中各相组分的和对百分含量； 画出其组织示意

14、图，并于图中标出各组织组分的 二 00 六? 二 00七学年第 1学期 课程名称：工程材料学参考答案及评分标准 命题教师：缪强试卷代号 : A 考试班级学号姓名成绩 一、 名词解释：（每小题2 分，共 10 分） 珠光体：铁素体和渗碳体成片层相间的机械混合物。 过冷度：金属的实际结晶温度低于其理论结晶温度，理论结晶温度与实际结晶温度的 差值称为过冷度。 合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一 起所形成的具有金属特性的新物质，称为合金。 木质晶粒度：在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性。 调质处理：淬火后的高温回火。 二、 填空题：（每空0? 5 分，共

15、 20 分） 1.正火，球化退火。 2.体心立方， 2, a, 8o 4 3.位错；晶界，亚晶界。 4.变质处理。 5.固溶强化，弥散强化，细晶强化，形变强化。 6.滑移，挛生。 7.冋复，再结晶，晶粒长大。 8.共晶转变，共析转变。 9.奥氏体，铁素体，渗碳体，液体。 10. 硅（Si）,猛（Mn）；磷（P）,硫（S）o 11?回火索氏体（或S回），索氏体（或S）。 12. 20CrMnT, TlOo 13?强化铁素体；提高淬透性。 14.灰口铸铁；最低抗拉强度300MPa,珠光体。 15.硕铝合金， a+B 型钛合金 三、 判断题：（每小题1 分，共 10 分） 1. X, 2? V, 3

16、. X, 4? X, 5? V, 6. X, 7? V, 8. X, 9. V, 10. X 。 四、 简答题（每小题 5 分，共 20 分） 1. 纯铁在室温下为体心立方晶体结构，滑移系为110X, 所以应该沿上述 （011）晶面的 1T1晶向滑移。（1 分，可不答理由）。晶面、晶向标注各1 分。 2.答：T10,T12 属于碳素工具钢，含碳量为1.0%, 1.2%,因而钢中渗碳体含量高, 钢的硬度较高；而10, 20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因 此钳工锯 T10,T12 等钢料时比锯10, 20钢费力，锯条容易磨钝。 3.奥氏体不锈钢在约600 C I 作时，从 A 体

17、晶界析 th Cr23C6 碳化物，造成晶界 附近基体贫銘，当贫銘区含銘量低于12%吋，电位显著下降，造成晶间腐蚀。使钢 共4页 第3页 的强度和塑性急剧下降。（3 分） 防止晶间腐蚀的方法： 1）降低钢的含碳量，以尽可能少的形成Cr23C6。（1 分） 2）在钢中加入强碳化物形成元素钛、錠，使钢中的碳优先形成TiC 或 NbC,而不 形 成 Cr23C6。（1 分） 4.低碳钢渗碳处理的温度在900950 C （或 Acs 以上 5080 C）。（2 分） 选择的主要理由是应在单相丫区，因为丫的碳的溶解度大，而a相的碳的溶解度最 大仅 0.0218。因此只有在单相Y 区才能获得较高的表而碳浓

18、度（2分）；但温度也不 能太高，否者易形成粗大的奥氏体晶粒而降低力学性能（1 分）。 五、（划对一道连线1 分，共 10 分） 六、解答：（每小题4 分，共 12 分） . 根据珠光体含量求出该碳钢室温下的含碳量： 室温下铁素体的含碳量可忽略不计，而珠光体的含碳量为0.77%,因此: 含碳量 C 二 0.77% X 20%二 0.154% ?该碳钢室温下的相组成为F+FqC F=（6.69-0.154）/6.69=97.7% Fey+Fe3C 是 _ 转变。 12. 钢的回火分为 _ 、 _ 、 _ 三种类型，其主要产物分别是_ 、 _ 、_ O 13?单晶体塑性变形的基本方式为_ 和挛晶。

19、三、判断题：（在题后括号内将正确的划“，错误的划 X。每小题 1 分，共 10 分） 1.洛氏硬度的表示符号为HB。（） 2.45 钢在淬火后出现屈氏体组织是由于加热温度不够高造成的。（） 3.铸铁不能进行热处理。（） 4.过冷是纯金属凝固的必要条件。（） 5?锡在室温下变形属于冷加工（锡熔点为232 C） o （） 6.杠杆定律只适用于两相区。（） 7.室温下，金属的晶粒越细小，其强度硬度越高，而塑性与韧性越差。（） 8.弹簧钢通常采用调质处理工艺以提高其性能。（） Q 四铝. 讎. 钛汨苴鮒仝仝球汨停合仝一（） 四、简答题 (每小题 5 分，共 20 分) 1. 在立方晶格中，画图表示出以

20、下晶面和晶向(5 分) (110)、(010). 111. 110 100 2. 为什么比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发 电机转子等都必须用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优点？ 共5页 第4页 3?现有低碳钢和中碳钢齿轮各一批，为了使表面具有高硕度和好的耐磨性，应各 怎样热处理？ 4.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 C 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。 五、计算、论述题（14 分） 1.画出 40、T8、T12 钢的室温平衡组织示意图，并标出相应的组织组成物（6 分） 2.指出 T8（共析

21、钢）从高温液态平衡冷却到室温要经过哪些转变？（2 分） 3.根据杠杆定律分别计算40 钢在室温下的组织组成物与相组成物的相对百分含量。 （6 分） 六、论述题（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？（4 分） 二 00六? 二 00 七学年第 1 学期 课程名称：工程材料学参考答案及评分标准 命题教师：张平则试卷代号 : B 考试班级学号姓名成绩 一、 名词解释：（每小题2 分，共 10 分） 1. 相：是指金属或合金中成分、结构和性能相同，并与其它部分有界面分开的均匀 组成部分 2. 加工硬化：在材料冷加工过程中，晶粒破碎，位错密度增加，使强度和硬度提高, 塑性和

22、韧性下降的现彖。 3. 调质：淬火加高温回火的热处理工艺 4. 马氏体：碳在a?Fe屮的过饱和固溶体。 5. 同素界晶性：同一元素或同一成分合金在不同温度下具有不同的晶体结构。 二、 填空题：（每空0? 5 分，共 20 分） 1. 金属材料，无机非金属材料（或陶瓷材料），有机非金属材料（或高分子材料）, 复合材料。 2. 体心立方，而心立方 3?点缺陷、线缺陷、面缺陷，线缺陷 4. 间隙固溶体，置换固溶体 5 .共析反应，铁素体，渗碳体 6. 0. 45%, 1. 0% 7. 回复，再结晶，晶粒长大 8. 体心立方， 2,面心立方， 4 9. 右移，降低，提高，高 10. 感应加热表面淬火，

23、火焰加热表面淬火，化学热处理 11?共析，共晶 12. 低温回火，中温回火，高温回火，回火马氏体，回火托氏体，回火索氏体 13. 滑移 三、判断题： (每小题 1 分，共 10分) 1. X, 2. X, 3. X, 4? V, 5X. , 6. V, 7. V, 8? X, 9. V, 10. V 。 四、简答题 ( 每小题 5 分，共 20 分) 1. ? 2. 碳钢制成的零件尺寸不能太大，否则淬不透， 出现内外性能不均， 对于一些比较重要 的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等都必须 用合金钢制造。 (1) 如上所述合金钢的淬透性高 (2) 合金钢回火抗力高

24、(3) 合金钢能满足一些特殊性能的要求：如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性等。 3.低碳钢：渗碳 +淬火+低温回火 中碳钢：调质 +表而淬火 +低温回火 4?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，处于加工便化状态。在1000 C 时保温，钢丝将发生冋复、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 丝的加工破化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性 变形，横截而积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。 五、（14分） 1.（6 分） 2.T8 钢：L丫，匀晶转变；丫一a+Fe3C,共析转变，室温组

25、织为P。（2 分） 3.40钢的室温组织为P+F,室温下铁素体的含碳量可计为0%,而珠光体的含碳量为 0.77%,因此： 根据杠杆定律： P 含量=0.4/0.77=52%, F 含量=48% （3 分） 40钢的室温下相为Fe3C+F,室温下铁素体的含碳量可计为0%,而 Fe3C的含碳量为 6.69%,因此： Fe3C 含量=0.4/6.69=6%, F 含量= 94% （3 分） 六、（10分） 1. 淬火后组织为马氏体；（2 分） 退火后组织为珠光体。（2分） 2. 200 C 回火后为回火马氏体；（2 分） 400 C 回火后为回火托氏体；（2 分） 600 C 回火后为回火索氏体。（

26、2分） 七、（16分） 齿轮： 20CrMnTi 渗碳钢；渗碳 +淬火+低温回火；组织为回火马氏体。（2 分） 连杆： 40Ci?调质钢；调质处理（淬火+高温回火）；组织为冋火索氏体。（2 分） 弹簧： 65Mn 弹簧钢；淬火 +中温回火；组织为回火托氏体。（2 分） 冷冲压模具： Crl2MoV 冷变形模具钢；淬火 +低温回火；组织为回火马氏体。（2 分） 滚动轴承： GCrl5Mo 轴承钢；球化退火 +淬火+低温回火；组织为回火马氏体。（2 分） 车刀:W18Cr4V 高速钢；淬火 + 560 C三次回火；组织为回火马氏体+碳化物 + 少量 残余奥氏体。（2 分） 锂刀： T10 碳素工具

27、钢；淬火 +低温回火；组织为回火马氏体+碳化物。（2 分） 机床床身： HT300 灰口铁；退火处理。（2分） 表面淬火：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥 氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、判断题 1. ( ) 合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。 错。根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。 2. ( ) 实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。 对。 3. ( ) 为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造 后都应采用正火处理。 对。对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即调整硬

28、度，便于切削加工， 细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发 生开裂或形变。对于过共析钢而言，正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。 对于普通话结构钢而言，正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和韧性，作为最终热 处理。 4. ( ) 在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金 元素少量多元化方向发展。 对。不同的元素对于钢有不同的效果。 5. ( ) 不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 错。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳增加，其硬度也随之提高。合金元素对马 氏体的硬度影响不大，马氏

29、体强化的主要原因是过饱和引起的固溶体强化。 6. ( ) 40Cr钢的淬透性与淬硬性都比T10钢要高。 緒。C曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。400为含碳量为0.4%,含Cr量为1.5% 左右的调 质钢。T10为含碳量为1%左右的碳素工具钢。但是淬火后45钢香到马氏体，T10 钢得到马氏体加 少量残余奥氏体，硬度比45钢高。 7. ( ) 马氏体是碳在a-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏 体与转变前的奥氏体含碳量相同。 对。当奥氏体过冷到Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变时，奥氏体中的 碳全部保留在马氏休中。马氏体转变的特点是高速长大、不扩散、共格切变

30、性、降温形成、转变 不完全。 8. ( ) 铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。 错。所有的铸铁都不可以进行锻造。 9. ( ) 45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性，韧性下降，强度, 硬度上 升。 错。钢是随回火温度上升，塑性，韧性上升，强度，硬度提高。 10. ( ) 淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。 错。淬硬层深度是指由工件表面到圭马氏体区(50%马氏体+50%非马氏体组织 ) 的深度。 11.( ) 钢的冋火温度应在Ac】以上。 错。回火是指将淬火钢加热到人以下保温后再冷却的热处理工艺。 12.( ) 热处理可改变铸铁中的石墨形态。 错。热处理只能改变铸铁的

31、基休组织，而不能改变石黑的状态和分布。 13.( ) 奥氏体是碳在a-Fe中的间隙式固溶体。 緒。奥氏体是碳在y-Fe中的间隙固溶体。用符号A或丫表示。 14. ( ) 高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。 对。高频表面淬火属于表面淬火的一种。表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的 情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 15. ( ) 过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。 错。过冷度 ( “是指理论结晶温度(To)与实际结晶温度(L)的差值，即厶T=T0-T1 o 但是冷却速度越大，则过冷度越大，。 16. ( )

32、 所谓的本质细晶粒钢，是说它在任何条件下晶粒均不粗化。 错。本质晶粒度是指钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为实际晶粒度，通常把钢加热到 940 10 C奥氏体化后，设法把奥氏体保留到室温来判断钢的本质晶粒度。 17. ( ) 因为单晶体是各项异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向 上的性能也是不同的。 错。 ( ) 钢中的杂质元素“硫”会引起钢的“冷脆”。 错。钢中硫会引起恐脆性，而磷有固溶强化作用，右提高强度硬度，但是却显著降低了 钢的韧性塑性 ( 叫冷脆性 ) 19.( ) 硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，根据测量的硬度值还可以估计近 似的强度值，因而是生产上常用的一种机械性能试验

33、方法。 对。 ) 含碳量低于0. 25%的碳钢，退火后破度低，切削时易粘刀并影响 刀具寿命，工件表面光洁度差，所以常采用正火。 对。 21. ( ) 三种金属晶格类型中，体心立方品格中原子排列最为紧密。 错。原子排列紧密度与晶包的致密度有关，致密度越高，原子排列越紧密。休心立方的 致密度为0. 68,而面心立方和密排六方的为0. 74o 22. ( ) 金属中的固溶体一般说塑性比较好，而金属化合物的硬度比较高。 对。与纯金属相比，固溶休的强度硬度高， 塑性韧性低，但与金属化全物相比其硬度要低得多， 而塑性韧性要高得多。 23. ( ) 高速钢反复锻造的目的是为了锻造成型。 错。高速工具钢是莱氏

34、体钢，其铸态组织为亚共晶组织，由鱼骨状的莱氏休与树枝状的马氏 体加托氏体组成。反复锻打是为了击碎鱼骨状碳化物，使其均匀的人布于基休中。 24. ( ) 金属发生多晶型转变时，不仅晶格要发生变化，组织与性能也要发生变化。 对。多晶型转变即同互异构转变，热处理的依据， 25. ( ) 发生过烧的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过热的工件 只能报废。 错。发生过越的工件可以通过重新加热后缓慢冷却使晶粒细化，而发生过烧的工件只能报 废。 26. ( ) 含皿。、W等合金元素的合金钢，其冋火脆性倾向较小。 对。在钢中加入W ( 约1%)、Mo ( 约0. 5%)可以有效的抑制回火脆性。

35、27. ( ) 铸钢的铸造性能比铸铁差，但常用于制造形状复杂，锻造有困难，要求有较高 强度和塑性并受冲击载荷，铸铁不易达到的零件。 对。 三、回答下列问题 1?零件设计吋图纸上为什么常以其硬度值来表示材料力学性能的要求？ 答：(1)硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力。 (2) 硬度试验操作简便，迅速，不会破坏零件，可用于成品件的检测， (3) 硬度是一个综合力学性能指数，根据测量的硬度值还可以估计近似的强度值等。 2说明WSn=25%的Pb-Sn合金在下列各温度时有哪些相组成物？有哪些组织组成物？(1) 高于 300 C；(2)刚冷却至180r,共品转变尚未开始；(3)在183 C共品转变刚完

36、； 20.( (4)室温。 答：（1）高于 3009:相：液相，组织为PbSn溶化物 （2）刚冷却至180 C,共晶转变尚未开始：相为液相+Q相，组织为Pb-Sn溶化物+u 回溶体 （3）在183 C共晶转变刚完：相为a相和0相，组织为（a+B）共晶组织 （4）室温：相为a相和B相, 组织为a+ （a+B）+乩。 3. 图2-2为简化的铁碳合金状态图。试回答下列问题： （1）以相组成物填写相图。（标注见课本P51） （2）填空： 碳在a -Fe中的固溶体称铁素体 , 其符号为F或a , 晶格类型 是体心立方晶格 , 性能特点是强度硬度低 , 塑性韧性好。 （3）碳在Y-Fe中的固溶体称奥氏体

37、, 其符号为A或丫，晶格类型是面心立 方晶格，性能特点是强度低, 塑性 好。 （4）渗碳体是铁与碳 的 间隙固溶体 , 含碳量为 6.69 %, 性能特点是硬度很高, 脆性 韧性几乎为“零”。 （5） ECF称 共晶线线, 所发生的反应称共晶反应, 其反应式是 I-4丫2.ii+Fe3C _ 得到的组织为莱氏体（Le）。 （6）PSK称共析线 , 所发生的反应称共析反应, 其反应式是 YosT aoss+FesC 得到的组织为珠光体（P）。 （7） E是 碳在中的a-Fe最大溶解度点,P是 碳在Y-Fe中的最大溶解度点, 即PSK 线，A：即GS 线，Am即ES 线。 4. 过共析钢的淬火温度

38、是多少？为什么要选择在这一温度？ 答：对于过共析钢而言，淬火温度为龟+ （30?50） C 5. 如下图所示，确定不同冷却速度下可能获得的组织，并比较其硬度值。 答：V1线是炉冷后空冷，得到的是珠光体（P） , V2是加热后空冷，得到的是索氏体 （S）或回火索氏体（Sw） ; V3得到的是下贝氏体、马氏体和过冷奥氏体（B下+M+A）; V4为水冷，得到的是马氏体和残余奥氏体（M+A）。 硬度值 :P830 C,即加热温度大于AC cm由于奥氏体晶 粒粗大，含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多，使钢的硬度、耐 磨性下降，脆性和变形开裂倾向增加。 (2) 780 C下未溶碳化物

39、较多， (3) ) 860 C下残余奥氏体量较多。 (4) 780 C更适合淬火。T12是含碳量为1.2%的碳素工具钢，是过共析钢，其淬火火 为Aci+ (30?50) CO 10 钢：Aci=730 C, Ac? =800 C) 答： 850 C水冷850 C空冷760 C水冷720 C水冷 45钢( 淬炎) 马氏体( 正火) 索氏体回炎索氏体组织不变 T10钢马氏体 +颗粒碳化 物 索氏体马氏体 +残余奥氏体 +颗 粒碳化物 组织不变 9 一根直径为6mm的45钢圆棒，先经过840 C加热淬火，硬度为HRC55 ( 未回火 ) 然后 从一端加热，依靠热传导使45钢圆棒上各点达到如图所示的温

40、度。试问： (1) 各点部位的组织是什么？(5分) (2) 整个圆棒自图示各温度保温后缓冷至室温后，问各点的组织是什么？若自图示各温 度保温后水淬至室温，问各点的组织又是什么？(10分) 答: AB CDE 各点部位的组 织 奧氏体奥氏体铁素体 +奥氏体 马氏体 +奥氏 体 马氏体 各温度保温后 缓冷至室温后 铁素体 +珠 光体 铁素体 +珠 光体 马氏体 +铁素体回火索氏体回火马氏体 各温度保温后 水淬至室温 淬火马氏体淬火马氏体马氏体 +铁索体回火索氏体回火马氏体 10.用45钢制造机床齿轮，其工艺路线为：锻造一正火一粗加工一调质一精加 工一高频感应加热表面淬火一低温回火一磨加工。说明各热

41、处理工序的目的及使 用状态下的组织。 答：正火：对于低、中碳的亚共析钢而言，正火的目的是调整硬度，便于切削加工，细 化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中 发生开裂或形变。使用组织为：铁素体加索氏体。 调质：提高力学性能，减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸。使用组织：回火索氏体。 高频感应加热表面淬火： 提高表面硬度、 強度、耐磨性和搞疲劳极限， 获得所需的力学性能， 使心部组织具有足够的塑韧性。使用组织：表面为回火马氏体或铁素体加索氏体。 低温回火：减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸，获得工艺所要的力学性能。使用组织： 回火马氏体。 11.某汽车齿轮

42、选用20CrMnTi材料制作，其工艺路线如下： 下料一一锻造一一正火切削加工一一渗碳淬火低温回火喷丸一一磨削加工。请分别 说明上述、和项热处理工艺的目的及组织。 答：1正火：对于低、中碳的亚共析钢而言，正火的目的是调整硬度，便于切削加工， 细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理 中发生开裂或形变。使用组织为：铁素体加索氏体。 2渗碳：提高工件表面硬度、耐磨性及其疲劳强度，同时保持工件心部良好的韧性和塑 性。使用组织：表层为高碳回火马氏体+颗粒碳化物 +少量残余奥氏体，心部为低碳回火马氏 体+铁素体。 3淬火：获得马氏体组织，提高工件的硬度，获得相应的力

43、学性能。使用组织：淬火马氏体。 4低温回火：减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸，获得工艺所要的力学性能。使用组织： 回火马氏体。 12. 合金钢与碳钢相比，为什么它的力学性能好？热处理变形小？ 答：(1)在钢中加入合金元素，溶于铁素体，起固溶强化作用；合金元素进入渗碳体中，形成 合金渗碳体； (2) 几乎所有合金元素都使E点和S点左移，在退火状态下，相同含碳量的合金钢组 织中的珠光体量比碳钢多，从而使钢的强度和硬度提高。 (3) 除Co外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C曲线右移，淬透性的提高，这有利于 减少零件的淬火变形和开裂倾向。 (4) 除Co、Al夕卜，所有溶于奥氏体的合金元素都使Ms、M

44、f点下降，使钢在淬火后的 残余奥氏体量增加。 (5) 合金钢的回火温度比相同含碳量的碳钢高，有利于消除内应力，有效的防止了工 件开裂与变形。 (6) 含有高W、Mo、Cr、V等元素的钢在淬火后回火加热时，产生二次硬化。二次硬 化使钢具有热硬性，这对于工具钢是非常重要的。 (7) 在钢中加入W、Mo可防止第二类回火脆性。 13. 按刃具钢的工作条件，其性能要求是什么？ 答：高硬度、高耐磨性、高热应性、足够的韧性。 14. 有人提出用高速钢制锂刀，用碳素工具钢制钻木材的e io的钻头，你认为合适吗？说明 理由. 答：不合理。挫刀是手用工具，其工作时的温度不高，速度不快，力学性能要求不高， 用碳素工

45、具钢就可以。而钻头是高速运转的工具，要求有高的热应性与硬度、耐磨性，要用低 合金工具钢或高速工具钢。 15. 画出W18Cr4V钢的淬火、回火工艺曲线，并标明温度；淬火温度为什么要选那么高？回 火温度为什么要选560 C?为什么要进行三回火？处理完的最后组织是什么？ 答:W18Cr4V高速工具钢，其导热性较差，淬火加热时应预热两次，以防止变形和开裂， 常委会火时选1280“C,以使更多的合金元素溶入奥氏体中，达到淬火后获得高合金元素含 量马氏体的目的。 回火时要进行三次，主要目的是减少残余奥氏体量，稳定组织，并产生二次硬化。 16. 说出下列钢号的含义？并举例说明每一钢号的典型用途。 Q235

46、, 20, 45, T8A, 40Cr, GCrl5, 60Si2Mn, W18Cr4V, ZG25, HT200 答：Q235为含碳量低的屈服强度为235的碳素结构钢，主要用于结构件、钢板、螺栓、 螺母、钾钉等 20为含碳量为0.2%的优质碳素结构钢，强度、硬度低，韧性塑性好，主要用来做冲压件、锻 造件、焊接件、和渗碳件，用做齿轮、销钉、小轴、螺母等。 45:为含碳量为0.45%的优质碳素结构钢综合力学性能好，主要用于制造齿轮轴件，如 曲轴，传动轴，连杆。 T8A：含碳量为0.8%左右的优质碳素工具钢 . 其承受冲击、韧性较好，硬度适当，可用作扁铲、 手钳、大锤、木工工肯等。 GCr15:为

47、含碳量为1.5%左右、含Cr量为1.5%左右的滚动轴承钢，主要用天各种滚动体， 壁厚12 mm,外径W250 mm的轴承套，模具，精密量具等。 60Si2Mn:含碳量为0.6%左右、含Si为2%左右、含Mn为1.5%左右的弹簧钢，主要用于汽车、 拖拉机、机车的板簧、螺旋弹簧、汽缸安全阀簧、等。 W18Cr4V:含W量为18%左右、含Cr量为4%左右含V量小于1.5%的高速工具钢。主要用 于高速切削车刀、钻头、铳刀、板牙、丝锥、等。 ZG25：含碳量为0.25%的铸钢。主要用承受严重磨损又承受强烈冲击的零件。如拖拉机、 坦克的履带板、挖扌屈机的铲齿等。 HT200最低搞拉强度为200MPa的灰铁

48、。 17、下列冬件应采用何种材料和最终热处理方法比较适合? 零件幺称锂刀沙发弹簧汽车变速箱齿轮机床床身桥梁 材料T12A60Si2Mn20CrMnTiHT2300Q345 最终热 处理 淬火加低温 回火 淬火+中温 回火 渗碳后淬火 +中温 回火 退火+表面淬 火 热扎空冷 18. 1） C618机床变速箱齿轮工作转速较高，性能要求：齿的表面硬度50?56HRC,齿心部硬度22 ?25HRC,整体强度a二760?800Mpa,整体韧性比二40?60J/cm 2,应选下列哪种钢，并进 行何种热处理 ? 35、45、20CrMnTi T12、W18Cr4V 2）从上述材料中，选择制造手工丝锥的合适钢种，并制订工艺流程。 答：1）选用20CrMnTi能达到力学司长能要求。下料T 锻造 T 正火 T 机加工 T渗碳 T 淬 火+低温回火 T磨削。 2）选用T12就可以，下料 T锻造 T球化退火 T机加工 T淬火+低温回火。 工程材料模拟题 2006级用 第一章材料的性能 一、填空题 1. _ ?材料常用