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工程材料考试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 金属材料的塑性通常用()来衡量。
A. 硬度B. 弹性C. 韧性D. 延伸率答案:D2. 钢的淬火处理是为了提高其()。
A. 硬度B. 韧性C. 塑性D. 强度答案:A3. 非金属材料中,()具有很好的绝缘性能。
A. 陶瓷B. 橡胶C. 玻璃D. 石墨答案:C4. 以下哪种材料是复合材料?A. 铝合金B. 钢筋混凝土C. 不锈钢D. 纯铜答案:B5. 金属材料的疲劳破坏属于()。
A. 塑性破坏B. 脆性破坏C. 疲劳破坏D. 腐蚀破坏答案:C6. 以下哪种材料是有机高分子材料?A. 聚乙烯B. 硅酸盐C. 不锈钢D. 钛合金答案:A7. 金属材料的抗拉强度是指材料在()状态下的最大应力。
A. 拉伸C. 剪切D. 扭转答案:A8. 金属材料的屈服强度是指材料在()状态下的最大应力。
A. 拉伸B. 压缩C. 屈服D. 断裂答案:C9. 以下哪种材料是陶瓷材料?A. 氧化铝B. 聚丙烯C. 镁合金答案:A10. 金属材料的硬度是指材料()的能力。
A. 抵抗变形B. 抵抗磨损C. 抵抗压缩D. 抵抗拉伸答案:B二、多项选择题(每题3分,共15分)11. 金属材料的热处理方法包括()。
A. 退火B. 淬火C. 正火答案:ABCD12. 以下哪些是金属材料的力学性能指标?A. 硬度B. 弹性模量C. 屈服强度D. 疲劳强度答案:ACD13. 以下哪些是非金属材料的特点?A. 良好的绝缘性B. 低密度C. 良好的耐腐蚀性D. 高熔点答案:ABC14. 以下哪些是复合材料的优点?A. 高强度B. 高刚度C. 良好的耐腐蚀性D. 良好的隔热性答案:ABCD15. 以下哪些是金属材料的加工方法?A. 铸造B. 锻造C. 焊接D. 切削加工答案:ABCD三、判断题(每题2分,共20分)16. 金属材料的塑性越好,其韧性也越好。
()答案:√17. 金属材料的硬度越高,其强度也越高。
工程材料考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 金属材料的塑性变形主要通过哪种方式进行?A. 滑移B. 孪生C. 扩散D. 相变答案:A2. 以下哪种材料不属于金属材料?A. 钢B. 铝C. 塑料D. 铜答案:C3. 陶瓷材料的主要特性是什么?A. 高塑性B. 高韧性C. 高硬度D. 高延展性答案:C4. 以下哪种合金具有最好的耐腐蚀性能?A. 铝合金B. 不锈钢C. 黄铜D. 铅锡合金答案:B5. 玻璃材料通常属于哪种材料类别?A. 金属材料B. 无机非金属材料C. 有机高分子材料D. 复合材料答案:B6. 以下哪种材料的热导率最高?A. 铜B. 铝C. 钢D. 塑料答案:A7. 金属材料的疲劳破坏是由于什么原因引起的?A. 腐蚀B. 过载C. 反复加载D. 温度变化答案:C8. 以下哪种材料的电绝缘性能最好?A. 橡胶B. 陶瓷C. 铁D. 银答案:A9. 复合材料通常由哪些材料组成?A. 金属材料和无机非金属材料B. 金属材料和有机高分子材料C. 有机高分子材料和无机非金属材料D. 所有上述材料答案:D10. 以下哪种材料的抗拉强度最高?A. 铝合金B. 不锈钢C. 碳纤维增强塑料D. 玻璃纤维增强塑料答案:C二、填空题(每空2分,共20分)11. 金属材料的强度是指材料在________时能承受的最大压力。
答案:拉伸12. 材料的硬度是指材料________的能力。
答案:抵抗硬物压入表面13. 金属材料的弹性模量是指材料在________时的应力与应变比值。
答案:弹性变形14. 材料的疲劳寿命与加载________成正比。
答案:次数15. 材料的冲击韧性是指材料在________下吸收能量的能力。
答案:冲击载荷16. 金属材料的热处理通常包括________、正火、回火等过程。
答案:退火17. 材料的蠕变是指材料在________作用下发生的缓慢变形。
答案:恒定应力18. 材料的断裂韧性是指材料在________条件下抵抗裂纹扩展的能力。
工程材料试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 金属材料的塑性变形主要发生在哪个晶体结构中?A. 体心立方晶体B. 面心立方晶体C. 六角密堆积晶体D. 简单立方晶体2. 以下哪个不是金属材料的强化机制?A. 固溶强化B. 细晶强化C. 形变强化D. 热处理强化3. 陶瓷材料的主要特性是什么?A. 高塑性B. 高韧性C. 高硬度D. 高弹性4. 聚合物材料的分子链结构通常分为哪几种类型?A. 线性结构和支链结构B. 线性结构和网状结构C. 支链结构和网状结构D. 线性结构和环状结构5. 以下哪种材料不属于复合材料?A. 碳纤维增强塑料B. 金属基复合材料C. 陶瓷基复合材料D. 纯金属6. 金属材料的疲劳强度通常与什么因素有关?A. 材料的硬度B. 材料的韧性C. 材料的塑性D. 材料的弹性模量7. 材料的热处理通常包括哪些过程?A. 淬火和回火B. 淬火和正火C. 正火和退火D. 退火和回火8. 以下哪种腐蚀类型属于化学腐蚀?A. 点蚀B. 应力腐蚀C. 氢腐蚀D. 氧气腐蚀9. 材料的断裂韧性通常与什么有关?A. 材料的强度B. 材料的硬度C. 材料的韧性D. 材料的塑性10. 材料的疲劳寿命与什么因素有关?A. 应力幅B. 应力集中C. 材料的疲劳极限D. 所有上述因素答案:1. B2. D3. C4. A5. D6. B7. A8. C9. C10. D二、简答题(每题10分,共30分)1. 简述金属材料的热处理过程及其目的。
2. 解释什么是材料的疲劳现象,并说明如何提高材料的疲劳寿命。
3. 描述聚合物材料的热塑性和热固性的区别。
三、计算题(每题25分,共50分)1. 已知某金属材料的屈服强度为300 MPa,弹性模量为200 GPa,求该材料在拉伸过程中的弹性阶段的应力-应变关系。
2. 假设有一金属棒,其直径为20 mm,长度为1 m,材料的屈服强度为200 MPa,若要使其产生塑性变形,需要施加多大的力?四、论述题(共30分)1. 论述复合材料在现代工程中的应用及其优势。
机械工程材料A卷评分标准一、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分)2、加工硬化:金属塑性变形后,强度硬度提高的现象。
(2分)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(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)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)1.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、20CrMnTi3.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) (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。
《工程材料》复习思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1.解释下列名词点缺陷,线缺陷,面缺陷,亚晶粒,亚晶界,刃型位错,单晶体,多晶体,过冷度,自发形核,非自发形核,变质处理,变质剂。
答:点缺陷:原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷:原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大,而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷:原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒:在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并非完全一致,而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块,它们相互镶嵌而成晶粒,称亚晶粒。
亚晶界:两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错:位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面,多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口,故称“刃型位错”。
单晶体:如果一块晶体,其内部的晶格位向完全一致,则称这块晶体为单晶体。
多晶体:由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度:实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核:在一定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核:是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理:在液态金属结晶前,特意加入某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为变质处理。
变质剂:在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种?α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构?答:常见金属晶体结构:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格;α-Fe、Cr、V属于体心立方晶格;γ-Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格;Mg、Zn属于密排六方晶格;3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题?答:用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
华侨大学09级《工程材料》试卷(A)院别考试日期2011 年12 月20 日姓名班级学号一、填空(20分,每空1分)1.许多机械零件如弹簧、轴、齿轮等,在工作时承受交变载荷,其应力低于屈服强度,但经过一定循环周期后,即发生断裂,这就是疲劳断裂现象。
2.刚度是指零(构)件在受力时抵抗弹性变形的能力,它等于材料的弹性模量与零构件的横截面积或者面积的乘积。
3.金属中的晶格缺陷,按照几何形式分为_点缺陷__、线缺陷和__面缺陷____三种。
4.金属的塑性变形量在临界变形范围以内,其随后的再结晶晶粒将(异常)长大。
5.Fe—Fe3C相图中的P点表示__碳在a-Fe中的最大溶解度___;其对应含碳量为_0.0218_%,温度为_727_℃。
6.铁碳合金相图表述了在平衡条件下,温度,_碳的质量分数或含碳量和相或组织之间的关系。
7.滚动轴承钢中加入合金元素Cr,主要是为了提高__钢的淬透性_,并在热处理后形成细小均匀分布的碳化物,以提高钢的__耐磨性__、_硬度(或弹性极限)和接触疲劳极限。
8.提高铝及铝合金强度的主要途径有:变质处理(细晶强化)、冷变形(加工硬化)和热处理(时效强化)。
二、指出左列牌号各属于右列哪一类材料(连线并标出右列序号)(10分,每个1分)40CrMnMo ⑽⑴普通黄铜H59 ⑴⑵合金弹簧钢Q235 ⑺⑶硬质合金YW2 ⑶⑷合金渗碳钢W12Cr4V5Co5 ⑿⑸马氏体型不锈钢1Cr13 ⑸⑹高碳低合金工具钢20MnTiB ⑷⑺普通碳素结构钢CrWMn ⑹⑻高铬轴承钢60Si2CrA ⑵⑼球墨铸铁QT400-18 ⑼⑽合金调质钢⑾灰铸铁⑿高速钢三、选择及判断题(15分,每个1分)1、用40Cr钢和40钢制造相同尺寸的零件,要求相同硬度时,淬火后两者的回火温度是:(C)A、相同;B、40Cr钢的较低;C、40Cr钢的较高;2、从一个固相中同时析出成分和晶体结构不同的两种新固相的转变过程,称为:( C )A、共晶转变;B、包晶转变;C、共析转变;D、匀晶转变;3、溶质原子的溶入,提高了固溶体塑性变形的:(B )A、能力;B、抗力;C、速度;4、用于制造凿子宜选用下列钢号中的:(B )A、45钢;B、T7;C、T12;D、08F5、高锰钢ZGMn13 具有高耐磨性的原因是:( C )A、热处理提高了硬度和耐磨性;B、因有较多的Fe3C存在;C、表面产生强烈的加工硬化,并有马氏体相变发生。
工程材料试卷及答案1复习要点一、名词解释:晶格(空间点阵)P15,同素异构现象(多形性)/同素异构转变(多形性转变)P33,单晶体P19,多晶体,过冷现象/过冷度P28,自发形核P30,非自发形核P30,变质处理P31,合金P22,固溶体P23(置换固溶体,间隙固溶体,金属化合物/中间相),固溶强化P24,铁碳合金,铁素体P43,奥素体P43,渗碳体,莱氏体,珠光体,热处理P65(完全退火,球化退火,正火,淬火,回火P70),加工硬化。
二、比较异同点:晶体—非晶体,凝固与结晶,相—组织组成物,共晶反应—共析反应,淬透性/可淬性—淬硬性/可硬性,表面淬火—化学热处理,结晶—再结晶三、单一选择题1. T10A 钢室温下的平衡组织为 B。
(a) F+ Fe3C (b) P+ Fe3CII(c)F+P (d) P+Fe3C2. 下列材料中不能锻造的材料是( A);(a)灰口铸铁; (b)钢材; (c)铜合金; (d)铝合金3. 形变铝合金的强韧化措施是( D)。
(a) 淬火+回火 (b) 钠盐变质处理 (c) 固溶处理 (d) 淬火+时效4. 可选择( b )材料制造化工管道。
(a) 尼龙 (b) 聚四氟乙烯 (c) 聚碳酸脂 (d) 聚苯乙烯5. 比较45、40Cr 和40CrNi 三种牌号结构钢淬透性时,下列说法有误的是( C)。
(a) 40CrNi 钢淬透性最好 (b) 45 钢淬透性最差(c) 40CrNi 钢淬透性最差 (d) 40CrNi 钢淬透性优于40Cr 钢6. 卧式铣床加工齿轮时,分度手柄转一周,则工件转(B )(a)40 周; (b)1/40 周; (c)1 周; (d) 10 周7. 车床钻孔时,其主运动是( A);(a)工件的旋转;(b)钻头的旋转;(c)钻头的纵向运动;(d) 工件的纵向运动8. 普通车床C6136 中数字36 表示(A );(a) 最大车削直径的1/10; (b) 最大车削半径的1/10;(c) 最大车削长度的1/10; (d) 最大车削直径9.减速机壳体是灰口铸铁制造的,它的毛坯生产方式是( A);(a)砂型铸造; (b)自由锻造; (c)模锻; (d)冲压10.用10mm 厚度的钢板焊接一个压力容器,应选择( B);(a)氧-乙炔焊; (b)交流弧焊; (c)钎焊; (d)缝焊11. 关于低碳钢正火目的说法错误的是 D。
⼯程材料试题(含答案)1.F和A分别是碳在α-Fe、γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
2.液态⾦属结晶时常⽤的细化晶粒的⽅法有增加过冷度、加变质剂、增加液体的流动。
3.加热是钢进⾏热处理的第⼀步,其⽬的是使钢获得奥⽒体组织。
4.在Fe-Fe3C相图中,钢与铸铁分界点的含碳量为 2.11% 。
5.完全退⽕主要⽤于亚共析钢,其加热温度为: Ac3 +(30~50)℃。
6.1Cr18Ni9Ti是不锈钢,其碳的质量分数是 0.1% 。
7. QT600-03中的“600”的含义是:σb≥600MPa 。
8.T8MnA是碳素⼯具钢,其中“A”的含义是⾼级优质。
9.40Cr是合⾦结构钢,其Cr的主要作⽤是提⾼淬透性、强化铁素体。
10.调质件应选中碳成分的钢,渗碳件应选低碳成分的钢。
11.化学热处理的基本过程包括:化学介质分解出渗⼊元素的活性原⼦,活性原⼦被⼯件表⾯吸附,原⼦由表层向内扩散形成渗层。
12.按冷却⽅式的不同,淬⽕可分为单介质淬⽕、双介质淬⽕、等温淬⽕、分级淬⽕等。
13.60钢(Ac1≈727℃,Ac3≈766℃)退⽕⼩试样经700 ℃、740 ℃、800 ℃加热保温,并在⽔中冷却得到的组织分别是:P+F ,F+M+Ar ,M+Ar 。
14.⾦属的冷加⼯与热加⼯是按再结晶温度来划分的。
15.制造形状简单、⼩型、耐磨性要求较⾼的热固性塑料模具应选⽤ T10 钢,⽽制造形状复杂的⼤、中型精密塑料模具应选⽤ 3Cr2Mo 钢。
(请从45、T10、3Cr2Mo、Q235A中选择)1.碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。
2.铁碳合⾦平衡结晶时,只有成分为 0.77%的共析钢才能发⽣共析反应。
3.在1100℃,含碳0.4%的钢不能进⾏锻造,含碳4.0%的铸铁能进⾏锻造。
4.细晶强化能同时提⾼钢的强度和韧性。
5.碳的质量分数对碳钢⼒学性能的影响是:随着钢中碳的质量分数的增加,硬度、强度增加,塑性、韧性也随着增加。
工程材料考试题和答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 金属材料的塑性通常用()来衡量。
A. 硬度B. 弹性C. 抗拉强度D. 延伸率答案:D2. 钢的碳含量在()范围内时,其强度和硬度随着碳含量的增加而增加。
A. 0.03%-0.25%B. 0.25%-0.60%C. 0.60%-1.70%D. 1.70%-2.11%答案:B3. 以下哪种材料属于非金属材料?A. 钢B. 铜C. 玻璃D. 铝答案:C4. 陶瓷材料的特点是()。
A. 导热性好B. 导电性好C. 绝缘性好D. 磁性强答案:C5. 金属材料的疲劳是指在()作用下,材料发生断裂的现象。
A. 静载荷B. 冲击载荷C. 循环载荷D. 拉伸载荷答案:C6. 以下哪种材料是高分子材料?A. 橡胶B. 玻璃C. 陶瓷D. 金属答案:A7. 金属材料的硬度是指()。
A. 材料的强度B. 材料的塑性C. 材料的脆性D. 材料抵抗硬物压入的能力答案:D8. 以下哪种焊接方法属于熔化焊接?A. 电弧焊B. 电阻焊C. 摩擦焊D. 冷压焊答案:A9. 金属材料的韧性是指材料在()过程中吸收能量的能力。
A. 弹性变形B. 塑性变形D. 疲劳答案:B10. 以下哪种材料是复合材料?A. 木材B. 塑料C. 玻璃钢D. 金属答案:C二、多项选择题(每题3分,共15分)11. 金属材料的力学性能包括()。
A. 强度B. 硬度D. 韧性E. 疲劳答案:ACDE12. 以下哪些因素会影响材料的疲劳强度?()A. 材料的表面粗糙度B. 材料的硬度C. 材料的内部缺陷D. 材料的热处理状态E. 材料的化学成分答案:ACDE13. 以下哪些是非金属材料的特点?()A. 密度小B. 硬度高C. 绝缘性好D. 耐腐蚀性好E. 导热性好答案:ACD14. 以下哪些是高分子材料的加工方法?()A. 注塑B. 挤出C. 吹塑D. 热压E. 冷压答案:ABC15. 以下哪些是金属材料的热处理方法?()A. 退火B. 正火D. 回火E. 渗碳答案:ABCDE三、判断题(每题2分,共20分)16. 金属材料的屈服强度是指材料在受到外力作用下,从弹性变形转变为塑性变形时的应力值。
《工程材料学》考试题一、填空题:(每小题1分,共15分)1、组成物质的质点(原子、离子或分子)间的相互作用力称为结合键,主要有共价键、离子键、金属键和分子键四种。
2、距液固界面距离越远,液相的温度越高的温度分布是正温度梯度;距液固界面距离越远,液相的温度越低的温度分布是负温度梯度。
3、随着变形量的增加,晶体的强度、硬度提高,塑性、韧性下降,这种现象称为加工硬化。
4、根据石墨的形态分类,铸铁可分为灰铸铁(石墨为片状)、可锻铸铁(石墨为团絮状)、球墨铸铁(石墨为球状)、蠕墨铸铁(石墨为蠕虫状)5、按照含碳量高低,钢可以分为低碳钢(Wc≤0.3%)、中碳钢(0.3%<Wc<0.6%)、高碳钢(Wc≥0.6%);根据合金元素总量的多少,钢可以分为低合金钢(Wme≤5%)、中合金钢(5%<Wme<10%)、高合金钢(Wme≥10%)。
6、随着回火温度的升高,钢的强度、硬度不断降低,塑性、韧性不断提高。
7、钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力,钢的淬透性大小用规定条件下淬火获得的淬透层深度来表示,淬透层越深,其淬透性越好。
8、钢在固态加热、保温和冷却过程中,会发生一系列组织结构的转变,这种发生组织转变所对应的温度称为相变温度或临界点。
9、冷变形金属在加热时,回复和再结晶的驱动力是储存能或畸变能,晶粒长大的驱动力是界面能。
10、面心立方的原子密排面为(111),密排方向为[110]。
11、任何一种物质的结晶过程都是由晶核形成和晶核长大两个基本过程组成。
12、合金组元通过相互溶解形成的一种成分及性能均匀、结构与组元之一相同的固相,称为固溶体。
合金组元相互作用形成晶格类型和特征完全不同于任一组元的新相,称为中间相或金属化合物。
13、金属的塑性变形主要是由位错运动引起的,因此,阻碍位错运动是强化金属的主要途径。
14、晶体的物理性质表现为各向异性,有固定的熔点;非晶体的物理性质表现为各向同性,没有固定的熔点。
华侨大学09级《工程材料》试卷( A)
院别考试日期年12 月20 日
姓名班级学号
一、填空( 20分, 每空1分)
1.许多机械零件如弹簧、轴、齿轮等, 在工作时承受交变载荷, 其应力低于屈服强度, 但经过一定循环周期后, 即发生断裂, 这就是
疲劳断裂现象。
2.刚度是指零( 构) 件在受力时抵抗弹性变形的能力, 它等于材料的弹性模量与零构件的横截面积或者面积的乘积。
3.金属中的晶格缺陷, 按照几何形式分为_点缺陷__、线缺陷和__面缺陷____三种。
4.金属的塑性变形量在临界变形范围以内, 其随后的再结晶晶粒将( 异常) 长大。
5.Fe—Fe3C相图中的P点表示__碳在a-Fe中的最大溶解度___; 其对应含碳量为_0.0218_%, 温度为_727_℃。
6.铁碳合金相图表述了在平衡条件下, 温度, _碳的质量分数或含碳量和相或组织之间的关系。
7.滚动轴承钢中加入合金元素Cr, 主要是为了提高__钢的淬透性_, 并在热处理后形成细小均匀分布的碳化物, 以提高钢的__耐磨性__、_硬度( 或弹性极限) 和接触疲劳极限。
8.提高铝及铝合金强度的主要途径有: 变质处理( 细晶强化) 、冷变形( 加工硬化) 和热处理( 时效强化) 。
二、指出左列牌号各属于右列哪一类材料( 连线并标出右列序号) ( 10分, 每个1分)
40CrMnMo ⑽⑴普通黄铜
H59 ⑴⑵合金弹簧钢
Q235 ⑺⑶硬质合金
YW2 ⑶⑷合金渗碳钢
W12Cr4V5Co5 ⑿⑸马氏体型不锈钢
1Cr13 ⑸⑹高碳低合金工具钢
20MnTiB ⑷⑺普通碳素结构钢CrWMn ⑹⑻高铬轴承钢
60Si2CrA ⑵⑼球墨铸铁
QT400-18 ⑼⑽合金调质钢
⑾灰铸铁
⑿高速钢
三、选择及判断题( 15分, 每个1分)
1、用40Cr钢和40钢制造相同尺寸的零件, 要求相同硬度时, 淬火后两者的回火温度是: ( C )
A、相同;
B、40Cr钢的较低;
C、40Cr钢的较高;
2、从一个固相中同时析出成分和晶体结构不同的两种新固相的转变过程, 称为: ( C )
A、共晶转变;
B、包晶转变;
C、共析转变;
D、匀晶转变;
3、溶质原子的溶入, 提高了固溶体塑性变形的: ( B )
A、能力;
B、抗力;
C、速度;
4、用于制造凿子宜选用下列钢号中的: ( B )
A、45钢;
B、T7;
C、T12;
D、08F
5、高锰钢ZGMn13 具有高耐磨性的原因是: ( C )
A、热处理提高了硬度和耐磨性;
B、因有较多的Fe3C存在;
C、表面产生强烈的加工硬化, 并有马氏体相变发生。
6、为了改进45钢的切削性能, 其毛坯的热处理方法是: ( A )
A、完全退火;
B、球化退火;
C、回火;
D、正火;
7、钢的淬透性取决于: ( B )
A、淬火冷却速度;
B、钢的临界冷却速度;
C、工件的尺寸、形状;
8、由两种或两种以上的金属元素和非金属元素组成的物质, 称为合金。
( ×)
9、钢材锻造时, 一般要加热到奥氏体状态。
( √)
10、珠光体的含碳量与形成温度无关。
( √)
11、在工业生产中用硅锰脱氧的钢为本质细晶粒钢, 用铝脱氧的钢为本质粗晶粒钢。
( ×)
12、高碳高合金钢如高速钢、高铬钢的冷压力加工性能较差。
( √)
13、弹簧在热处理后再进行喷丸处理, 目的是在表面形成残余压应力( √)
14、钢的本质晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。
( ×)
15、含碳量大于一定值以后, 碳钢的强度随含碳量的增加而下降。
( √)
四、给下列零件从括号内选择一种材料, 并写出决定其性能的热处理工艺。
( 10分, 每题2分)
1.坐标镗床主轴( W18Cr4V、38CrMoAlA 、65Mn ) 38CrMoAlA 调质渗氮。
2.板牙( CrWMn、45、20Cr) CrWMn 淬火+低温回火。
3.内燃机曲轴( YW2、40Cr 、QT600-3 ) QT600-3, 调质/ 40Cr 调质表面淬火+低温回火。
4.汽车变速箱齿轮( 40MnB、GCr15 、20MnTiB) 20MnTiB 渗碳表面淬火+低温回火。
5.高速切削的铣刀( W18Cr4V、CrWMn 、ZGMn13) W18Cr4V 高温淬火+三次回火。
五、简答题: ( 25分, 每题5分)
1. 金属铸件的晶粒粗大时, 能否经过再结晶退火来细化? 为什么?
答: 不能经过再结晶退火来细化, 再结晶退火是针对冷变形后晶粒被拉长压扁破碎的不稳定的变形组织, 经过加热到一定的再结晶温度以上, 原子活动能力增强, 重新形核长大。
而金属铸件经过浇铸、冷却成形, 组织相对稳定。
要实现细化晶粒, 主要经过冷却过程中采取增大过冷度、增加晶核数量( 变质处理) 、振动打碎晶粒等方式; 或者经过退火或正火使其进行重结晶。
2. 高速钢淬火后为什么会有大量的残余奥氏体? 如何消除? 为什么选择在570℃进行回火? , 其回火后的组织是什么?
答: 高速钢含合金元素较多, 淬火加热时大部分碳化物溶于奥氏体中, 这种含合金元素较多的奥氏体, Ms 点较低, 淬火后马氏体转换不完全还保留一部分( 约30%) 残余奥氏体, 没有转变成马氏体, 影响了高速钢的性能。
为使残余奥氏体转变, 进一步提高硬度和耐磨性, 一般要进行2~3次回火, 回火温度570℃, 每次保温一小时。
由于淬火马氏体和残余奥氏体合金含量高, 回火稳定性高, 在570°℃回火不但不会降低硬度, 还因析出弥散细小的碳化物而产生
二次硬化。
回火组织为细针状马氏体+粒状碳化物+少量奥氏体。
3.含碳量为0.4%的亚共析钢的室温组织为何? 并求组织组成物和相组成物的质量分数。
答: 该钢的室温平衡组织为铁素体+珠光体
其组织组成物: 铁素体=( 0.77-0.4/(0.77-0.0218)X100%=49.5%, 珠光体=1-49.5%=50.5%; 其相组成物: 铁素体=( 0.77-0.4/(6.69-0.0008)X100%=94.3%, 渗碳体=5.7%。
(此题应列式计算)
4.有一根直径30mm的轴, 要求摩擦部位的硬度为53~55HRC。
现采用30钢制造, 经调质处理后表面高频淬火和低温回火, 使用过程中发现摩擦部位严重磨损。
试分析失效原因, 并提出再生产时的解决办法。
答: 30钢含碳量为0.3% , 含碳量较低, 经过表面高频淬火和低温回火, 表面是低碳马氏体, 因此耐磨损性能较差, 能够先渗碳再表面高频淬火和低温回火。
或选用其它中碳钢如40Cr, 经调质处理后表面高频淬火和低温回火。
5. 简述灰口铸铁和白口铸铁的区别, 以及影响铸铁石墨化的主要因素。
铸铁中的碳除了少量固溶于铁素体和奥氏体外, 大部分以游离态的石墨的形式存在, 断口处呈灰黑色, 称为灰口铸铁; 而白口铸铁中的碳大部分以化合态的渗碳体的形式存在, 断口呈白色。
由于铁的晶体结构与石墨的晶体结构差异很大, 而铁与渗碳体的晶体
结构要接近一些, 因此普通铸铁在一般铸造条件下只能得到白口铸铁, 而不易获得灰口铸铁。
白口铸铁硬而脆, 很少直接作为机械零件使用。
影响铸铁石墨化的主要因素:
(1) 化学成分: 铸铁中的常存元素碳、硅、锰、磷、硫对其石墨化的影响是不同的。
( 1分) 碳、硅、磷会促进其石墨化, 锰和硫则起着相反的作用。
由于磷和硫应是严格控制的杂质, 因此在铸铁生产中, 锰的含量也不能过高并应严格控制, 而调整碳和硅的含量就成为控制铸铁组织和性能的基本措施之一。
(2) 冷却速度: 铸件在高温慢冷的条件下, 过冷度较小, 由于碳原子能充分扩散, 有利于按Fe-G相图进行转变, 即有利于石墨化过程的进行( 1分) ; 否则, 有利于按Fe-Fe3C相图进行转变, 即易出现渗碳体。
六、论述题: ( 20分, 每题10分)
1. 一根直径6mm的T12钢圆棒, 球化退火后, 先经780℃加热淬火, 450℃回火。
然后从圆棒的一端加热, 依靠热传导使圆棒各点达到如图所示的温度, 试问:
(1)圆棒由图中所示温度缓慢冷却至室温后, 各点的组织是什么?
( 2) 圆棒由图中所示温度在水中淬火冷却到室温后各点的组织又是什么?。