《工程材料复习资料》工程材料试题.docx.pdf
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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
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