工程材料學學期期末考試試題A及詳解復習資料

1、工程材料學學期期末考試試題 （A） 及詳解答案共 5 頁 第 1 頁一、名詞解釋： （每小題 2 分,共 10分）珠光體過冷度合金本質晶粒度調質二、填空題： （每空 0.5分，共 20 分）1. 為了改善切削加工性能 ,20 鋼應進行 熱處理,T12 鋼應進行熱處理2. -Fe 是晶體結構，設 a為晶格常數，其晶胞原子數為，原子半徑 為， 配位數是。3. 晶體中的線缺陷是指各種類型的；面缺陷指、。4. 液態(tài)金屬進行鑄造時，為達到細化晶粒的目的而加入其它物質作為人工晶核的 處理方法稱為。5. 金屬材料的強化機制有、 、和。共5 頁第7 頁6. 金屬塑性變形的基本方式有 和 兩種。7. 冷變形金屬

2、經重新加熱時，根據組織與性能的變化，大體可以分為別 和 三個階段。8.L 是轉變，而 是轉變。9.鐵碳合金中的基本相有鐵素體、和 五種。10.碳鋼中常存的雜質元素中，有益的元素是 和，有害的元素是和。11. 45鋼調質和正火兩種熱處理工藝所得到的組織分別為和。12. 20CrMnTi 鋼和 T10 鋼淬火后比較，淬透性好的鋼是，而淬硬性好的鋼是 。13. 16Mn 鋼中的 Mn 元素主要作用是； GCr15 鋼中的 Cr 元素的主要作用是。14. HT300 中“ HT”的含義是，“ 300” 的含義是 ，其基體組織是 。15. 2A12(L Y 1 2)材料的類別是 ； TC4 材料的類別是

3、 。三、判斷題： (在題后括號內將正確的劃，錯誤的劃×。每小題 1分,共 10 分)1. 工程中常用布氏硬度測量硬材料的硬度。 ( )2. 固溶體的晶體結構與組成它的溶劑元素的晶體結構相同。 ( )3. 晶體缺陷使晶格產生畸變， 所以缺陷越多對材料的性能危害越大。 ( )4. 由液體冷卻凝固成固體的過程都是結晶過程5. 杠桿定律只適用于兩相區(qū)。6. 金屬晶體中，原子排列最緊密的晶面間的距離最小，結合力大，所以這些晶面 間難以發(fā)生滑移。 ( )7. 共析轉變時溫度不變， 且三相的成分也是確定的。 ( )8. 熱加工與冷加工的主要區(qū)別在于是否對變形金屬加熱。 ( )9. 過共析鋼為消除網

4、狀滲碳體應進行正火處理。 ( )10. 可鍛鑄鐵能夠進行鍛造。 ( )四、簡答題 (每小題 5分,共 20分)1在圖 1中分別畫出純鐵的 (011) 、 (1 1 1)晶面和 011 、1 11 晶向。并指出在室溫下對純鐵進行拉伸試驗時，滑移將沿以上的哪個晶面及晶向進行？圖12為什么鉗工鋸 T10， T12 等鋼料時比鋸10 ，20 鋼費力，鋸條容易磨鈍？3奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是怎樣產生的？如何防止？4低碳鋼滲碳表面化學熱處理的溫度范圍是多少？溫度選擇的主要理由是什么？五、請用直線將下列材料牌號與典型應用零件及熱處理工藝連接起來。 （每小題 2 分 ,共 10 分）材料牌號應用零件熱處理工藝

5、HT250彈簧調質+氮化Cr12MoV飛機起落架固溶+時效7A04（LC9）機車曲軸自然時效（退火）65Mn冷沖模淬火+中溫回火38CrMoAl機床床身淬火+低溫回火六、某工廠倉庫積壓了許多退火狀態(tài)的碳鋼， 由于鋼材混雜， 不知道鋼的化學成分， 現找出其中一根，經金相分析后，發(fā)現其組織為珠光體 +鐵素體，其中鐵素體 占 80% ，回答以下問題：（每小題 4 分,共 12 分） 求該鋼的含碳量； 計算該鋼組織中各相組分的相對百分含量； 畫出其組織示意圖，并于圖中標出各組織組分的名稱。七、車床主軸要求軸頸部位的硬度為 5658HRC，其余地方的硬度為 2024HRC ， 制訂的加工工藝路線如下：鍛

6、造 正火 機加工 軸頸表面淬火 低 溫回火 磨削。請說明：（每小題 2 分，共 10 分）（1）該主軸應選用何種材料；（2）正火的目的及其大致工藝；（3）表面淬火的目的及大致處理工藝；（4）低溫回火的目的及大致工藝；（5）軸頸部位的表面組織和其余地方的組織。八. 將5mm的 T8 鋼（共析鋼）加熱至 760并保溫足夠時間，問采用什么樣的冷卻 工藝可得到如下組織：珠光體，索氏體，下貝氏體，馬氏體 +少量殘余奧氏體；在 C 曲線上畫出工藝曲線示意圖。 （每小題 2分，共 8 分）參考答案及評分標準一、名詞解釋： （每小題 2分,共 10分） 珠光體：鐵素體和滲碳體成片層相間的機械混合物。 過冷度：

7、金屬的實際結晶溫度低于其理論結晶溫度，理論結晶溫度與實際結晶溫度 的差值稱為過冷度。合金：通過熔煉，燒結或其它方法，將一種金屬元素同一種或幾種其它元素結合在 一起所形成的具有金屬特性的新物質，稱為合金。本質晶粒度：在規(guī)定的加熱條件下，奧氏體晶粒長大的傾向性。 調質處理：淬火后的高溫回火。二、填空題： （每空 0.5分，共 20 分） 1正火，球化退火。32體心立方， 2， 3 a ， 8。4 3位錯；晶界，亞晶界。4 變質處理。 5固溶強化，彌散強化，細晶強化，形變強化。6滑移，孿生。 7回復，再結晶，晶粒長大。8共晶轉變，共析轉變。 9奧氏體，鐵素體，滲碳體，液體。共 4 頁第3 頁10硅（

8、 Si），錳（ Mn）；磷（ P），硫（ S）。 11回火索氏體（或 S 回），索氏體（或 S）。1220CrMnT，T10。13強化鐵素體； 提高淬透性。 14灰口鑄鐵；最低抗拉強度 300MPa，珠光體。15硬鋁合金， + 型鈦合金三、判斷題 ：（每小題 1 分, 共 10 分 ）1×， 2， 3×， 4 ×， 5， 6 ×， 7， 8×， 9， 10×四、簡答題 （每小題 5分,共 20分）1純鐵在室溫下為體心立方晶體結構，滑移系為 110 ×< 111>，所以應該沿上述 （011）晶面的 1 1 1晶向滑

9、移。（1分，可不答理由）。晶面、晶向標注各 1分。 2答： T10,T12 屬于碳素工具鋼，含碳量為 1.0%，1.2%，因而鋼中滲碳體含量高，鋼的硬度較高；而 10,20 鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，屬于低碳鋼，鋼的硬度較低， 因此鉗工鋸 T10,T12 等鋼料時比鋸 10,20 鋼費力，鋸條容易磨鈍。3 奧氏體不銹鋼在約 600 oC 工作時，從 A體晶界析出 Cr23C6碳化物，造成晶界 附近基體貧鉻，當貧鉻區(qū)含鉻量低于 12%時，電位顯著下降，造成晶間腐蝕。使鋼 共 4 頁第3頁的強度和塑性急劇下降。 （3分）防止晶間腐蝕的方法：1）降低鋼的含碳量，以盡可能少的形成 Cr23C6。（1 分）2

10、）在鋼中加入強碳化物形成元素鈦、鈮，使鋼中的碳優(yōu)先形成TiC或 NbC，而不形成 Cr23C6 。（1 分） 4低碳鋼滲碳處理的溫度在 900950（或 AC3以上 5080）。（2分） 選擇的主要理由是應在單相區(qū)，因為的碳的溶解度大，而相的碳的溶解度 最大僅 0.0218 。因此只有在單相區(qū)才能獲得較高的表面碳濃度 （2 分）；但溫度也 不能太高，否者易形成粗大的奧氏體晶粒而降低力學性能（ 1 分）。五、（劃對一道連線 1 分，共 10分）六、解答：（每小題 4 分,共 12 分） . 根據珠光體含量求出該碳鋼室溫下的含碳量： 室溫下鐵素體的含碳量可忽略不計，而珠光體的含碳量為0.77%，因

11、此：含碳量 C=0.77%×20%=0.154% . 該碳鋼室溫下的相組成為 F+Fe3CF=（6.69-0.154）/6.69=97.7%Fe3C=1-F=2.3%共 4 頁第4 頁七、（每小題 2 分，共 10分）. 45 鋼（或其它中碳合金鋼） ；. 目的是為了獲得主軸整體所要求的硬度 2024HRC 及其他機械性能，并便于加 工（1 分）；工藝是：加熱到 850左右保溫，然后空冷。 （1 分） . 目的是為了獲得軸頸部 5658HRC 的硬度要求（ 1 分）；工藝是采用高頻感應加 熱至 830左右，然后迅速在水中冷卻（ 1 分）。 . 目的是降低淬火后工件的殘余應力（ 1 分）；工藝是在 170200加熱并保溫（ 1 分）。. 軸頸部為回火馬氏體（ 1 分），其余地方為珠光體或索氏體（ 1 分）。八