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1、2019 年工程材料学期末考试题及答案 共 5 页第 1 页 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. -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。 3. 晶体中的线缺陷是指各种类型的;面缺陷指、。 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。 5. 金属材料的强化机制有、和。 共 5 页第 2 页 6. 金属塑性变形的基本方式有和两种。
2、7. 冷变形金属经重新加热时,根据组织与性能的变化,大体可以分为别、 和三个阶段。 8. L 是转变,而 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。 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。 12. 20CrMnTi钢和 T10 钢淬火后比较,淬透性好的钢是,而淬硬性好的钢是 。 13. 16Mn 钢中的 Mn 元素主要作用是;GCr15 钢中的 Cr 元素的主要作用是。 14. HT300 中“ HT”的含义是,“300” 的含义是,其基体组织是 。 15. 2A12 (L Y 1 2 )材料
3、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。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。 ( ) 共 5 页第 3 页 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。 ( ) 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
4、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正火处理。 ( ) 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(、 )111( 晶面和011、111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? 图 1 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? 共 5 页第 4 页 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?温度选择的主要理由是什么? 五、请用直线将下列材料
5、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 Cr12MoV 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 +中温回火 38CrMoAl 机床床身淬火 +低温回火 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) 画出其组织示意图,并于图中标出各组织组分的名称。 共 5 页第 5 页 七、车床主轴要求轴颈部位的
6、硬度为5658HRC ,其余地方的硬度为2024HRC , 制订的加工工艺路线如下:锻造 正火 机加工 轴颈表面淬火 低 温回火 磨削。请说明:(每小题2 分,共 10 分) (1)该主轴应选用何种材料; (2)正火的目的及其大致工艺; (3)表面淬火的目的及大致处理工艺; (4)低温回火的目的及大致工艺; (5)轴颈部位的表面组织和其余地方的组织。 八. 将 5mm的 T8 钢(共析钢)加热至760并保温足够时间,问采用什么样的冷却 工艺可得到如下组织:珠光体,索氏体,下贝氏体,马氏体+少量残余奥氏体;在C 曲线上画出工艺曲线示意图。(每小题2 分,共 8 分) 一、名词解释:(每小题 2
7、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。 本质晶粒度: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 20 分) 1正火,球化退火。 2体心立方,2,a 4 3 , 8。 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,孪生。 7回复,再结晶,晶粒长大
8、。 8共晶转变,共析转变。 9奥氏体,铁素体,渗碳体,液体。 参考答案及评分标准 共 4 页第 2 页 10硅( Si) ,锰( Mn ) ;磷( P) ,硫( S) 。 11回火索氏体(或S 回) ,索氏体(或 S) 。 1220CrMnT ,T10。 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硬铝合金,+型钛合金 三、判断题 :(每小题 1 分, 共 10 分) 1, 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 。 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110 111,所
9、以应该沿上述 )011(晶面的111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 oC 工作时,从A体晶界析出Cr23C6碳化物,造成晶界 附近基体贫铬,当贫铬区含铬量低于12% 时,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
10、,以尽可能少的形成Cr23C 6。 (1 分) 2)在钢中加入强碳化物形成元素钛、铌,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(或 AC3以上 5080) 。 (2 分) 选择的主要理由是应在单相区,因为 的碳的溶解度大,而相的碳的溶解度 最大仅 0.0218 。因此只有在单相区才能获得较高的表面碳浓度(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:
11、 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=0.77% 20%=0.154% . 该碳钢室温下的相组成为F+Fe3C F=(6.69-0.154)/6.69=97.7% Fe3C=1-F=2.3% 共 4 页第 4 页 . 七、 (每小题2 分,共10 分) . 45 钢(或其它中碳合金钢); . 目的是为了获得主轴整体所要求的硬度2024HRC 及其他机械性能,并便于加 工( 1 分) ;工艺是:加热到850左右保温,然后空冷。(1 分) . 目的是为了获得轴颈部5658HRC 的硬度要求(1 分) ;工艺是采用高频感应加 热至 830左右,然后迅速在水中冷却(1 分) 。 . 目的是降低淬火后工件的残余应力(1 分) ;工艺是在170200加热并保温(1 分) 。 . 轴颈部为回火马氏体(1 分) ,其余地方为珠光体或索氏体(1 分) 。 八、 (每小题2 分,共8 分) 答: (1) 珠光体:冷却至A1 线650范围内等温或连续冷却下来得到珠光体组织。 索氏体:冷却至650600温度范围内等温或连续冷却下来得到索光体组 织。 下贝氏体:冷却至350 M S温度范围内等温冷却下来得到下贝氏体组织。 马氏体 +少量残余奥氏体:以大于获得马氏体组织的最小冷却速度连续冷却获 得马氏体 +少量残余奥氏体。
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