金属工艺学试题和答案解析

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一、简答题

1.将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形?怎样判别它的变形性质?

2.下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么?

σb、σs、σ0.2、σ-1、δ、αk、 HRC、HBS、HBW

3.什么是同素异构转变?试画出纯铁的冷却曲线,分析曲线中出现“平台”的原因。室温和1100℃时的纯铁晶格有什么不同?

4.金属结晶的基本规律是什么?晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响?

5.常用的金属晶体结构有哪几种?它们的原子排列和晶格常数各有什么特点?α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构?

6.什么是固溶强化?造成固溶强化的原因是什么?

7.将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图所示温度T1,求此时:

(1)两相的成分;(2)两相的重量比;

(3)各相的相对重量(4)各相的重量。

8.某合金如下图所示:

标出(1)-(3)区域中存在的相;

(2)标出(4)、(5)区域中的组织;

(3)相图中包括哪几种转变?写出它们的反应式。

9. 今有两个形状相同的铜镍合金铸件,一个含Ni90%,一个含Ni50%,铸后自然冷却,问凝固后哪个铸件的偏析较为严重?如何消除偏析?

10. 按下面所设条件,示意地绘出合金的相图,并填出各区域的相组分和组织组分,以及画出合金的力学性能与该相图的关系曲线。

设C、D两组元在液态时能互相溶解,D组元熔点是C组元的4/5 ,在固态时能形成共晶,共晶温度是C组元熔点的2/5,共晶成分为ωD=30%;C组元在D组元中有限固溶,形成α固溶体。溶解度在共晶温度时为ωC=25%,室温时ωC=10%,D组元在C组元中不能溶解;C组元的硬度比D组元高。计算ωD=40%合金刚完成共晶转变时,组织组成物及其百分含量。

11.分析在缓慢冷却条件下,45钢和T10钢的结晶过程和室温的相组成和组织组成。并计算室温下组织的相对量。

12. 试比较索氏体和回火索氏体,托氏体和回火托氏体,马氏体和回火马氏体之间在形成条件、组织形态、性能上的主要区别。

却曲线进行冷却,分析其所得到的组织。

14. 现有45号钢材料,

(1)请根据铁碳合金相图,画出合金从液态冷却到室温的温度-时间曲线,并写出各个阶段的组织转变过程;

(2)请分别选择大批或小批生产小轴零件两种合适的热处理方案;

(3) 在TTT 曲线上画出这两种热处理方案的工艺曲线,并分别标出其室温时的组织状态;

(2)力学性能要求一般的小轴零件,采用正火热处理方案;力学性能要求较高的小轴零件采用调质热处理方案。 因为正火索氏体呈片状,高温回火得到的回火索氏体呈颗粒状,力学性能比正火索氏体好。

(3)V 1为正火热处理方案,其室温组织为F+S

V 2为调质热处理中的淬火,然后高温回火;其室温组织为回火索氏体。

15.确定下列钢件的退火方法,并指出退火的目的及退火的组织。 (1)经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度; (2)ZG35的铸造齿轮; (3)铸造过热的60钢锻坯; (4)改善T12钢的切削加工性能。

16.说明直径为10mm 的45钢试样分别经下列温度加热:700℃、760℃、850℃、1100℃,保温后在水中冷却得到的室温组织。

17.指出下列工件淬火及回火温度,并说明回火后获得的组织:

(1)45钢小轴(要求综合力学性能好);(2)60钢弹簧;(3)T12钢锉刀。

18.试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

19.有两种高强度螺栓,一种直径为10mm,另一种直径为30mm,都要求有较高的综合力学性能:σb≥800MPa,αk≥600KJ/m2。试问应选择什么材料及热处理工艺。

20.为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素?为什么要进行中温回火?

21.什么是钢的回火脆性?如何避免?

22.简述高速钢的成分,热处理和性能特点,并分析合金元素的作用。

23.合金元素提高钢的回火稳定性的原因何在?

24.不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么?

二、改错题

1. 材料的抗拉强度是指材料达到允许变形程度前的最大应力。()

2. 当外力超过塑性材料的弹性极限后,材料将产生屈服变形,该弹性极限也是材料的屈服极限。()

3. HRA是测定硬质合金、淬火钢、表面淬火层的洛氏硬度测试方法。()

4. 低应力脆断是材料在低温下发生脆性所引起的。()

5. 结晶时成核速率愈小,生长速率愈小,则结晶后合金的力学性能愈好。()

6. 置换固溶体中溶质原子和溶剂原子半径相差愈小则溶解度愈小。()

7. 球化退火为了得到在珠光体基体上均匀分布的球状渗碳体。()

8. 水淬后,过共析钢得到的是板状马氏体组织。()

9. 利用合金元素产生细晶粒钢,既减少晶界的面积,又提高晶界的强度,可提高钢的抗高温蠕变性能。()

三、单项选择题

1. 金属材料的冲击韧度用符号a k表示,其计算单位为()

(1) N/mm2 (2) J/cm2 (3) kgf•m/mm2 (4) Pa/mm2

2.金属在疲劳试验时,试样承受的载荷为()

(1) 静载荷 (2) 动载荷 (3) 冲击载荷 (4) 交变载荷

3. 固溶强化的基本原因是()

(1) 晶格类型发生变化 (2) 晶粒变细 (3) 晶格发生滑移 (4) 晶格发生畸变

4. 碳的质量分数为1.2% 的碳钢,当加热至A c1~A ccm时,其组织应为()

(1) F+A (2) P+A (3) A+Fe3C II (4) P+ Fe3C II

5. A1、A r1、A c1、A3之间的关系为()

(1) A1>A r1>A c1>A3 (2) A r1

(3) A r1>A1>A c1>A3 (4) A3

6. 过冷奥氏体转变前所停留的时间称为()

(1) 孕育期 (2) 转变期 (3) 过渡期 (4) 停留期

7. 与钢相比,铸铁工艺性能的突出特点是()

(1)焊接性能好 (2)锻造性能好 (3)吸振性能好 (4)热处理性能好

8. T12钢做锉刀,其最终热处理一般为()

(1)淬火 (2)淬火+高温回火 (3)中温淬火 (4)淬火+低温回火