工程材料學(xué)學(xué)期期末考試試題(A)及詳解答案

1、;.工程材料學(xué)學(xué)期期末考試試題(A) 及詳解答案共5頁(yè)第1頁(yè)一、名詞解釋：(每小題 2 分 ,共 10 分)珠光體：過(guò)冷度：合金：本質(zhì)晶粒度：調(diào)質(zhì)：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(yīng)進(jìn)行 熱處理 ,T12 鋼應(yīng)進(jìn)行熱處理。2. -Fe 是晶體結(jié)構(gòu)，設(shè) a 為晶格常數(shù)，其晶胞原子數(shù)為，原子半徑為，配位數(shù)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(jìn)行鑄造時(shí)， 為達(dá)到細(xì)化晶粒的目的而加入其它物質(zhì)作為人工晶核的處理方法稱為。5. 金屬材料的強(qiáng)化機(jī)制有、 、和。;.;.共5頁(yè)第2頁(yè)6. 金屬塑性變形的基本方式有 和 兩種。7.

2、冷變形金屬經(jīng)重新加熱時(shí)，根據(jù)組織與性能的變化，大體可以分為別、和三個(gè)階段。8. L 是轉(zhuǎn)變，而 是轉(zhuǎn)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(zhì)元素中，有益的元素是和，有害的元素是和。11. 45 鋼調(diào)質(zhì)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

3、材料的類別是 。三、 判斷題： (在題后括號(hào)內(nèi)將正確的劃，錯(cuò)誤的劃×。每小題1 分,共 10分)1.工程中常用布氏硬度測(cè)量硬材料的硬度。()2.固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與組成它的溶劑元素的晶體結(jié)構(gòu)相同。( )3.晶體缺陷使晶格產(chǎn)生畸變，所以缺陷越多對(duì)材料的性能危害越大。()4.由液體冷卻凝固成固體的過(guò)程都是結(jié)晶過(guò)程。();.;.共5頁(yè)第3頁(yè)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(jié)合力大，所以這些晶面間難以發(fā)生滑移。( )7.共析轉(zhuǎn)變時(shí)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(duì)變形金屬加熱。()9.過(guò)共析鋼為消除網(wǎng)

4、狀滲碳體應(yīng)進(jìn)行正火處理。( )10.可鍛鑄鐵能夠進(jìn)行鍛造。（）四、簡(jiǎn)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 1 1 晶向。并指出在室溫下對(duì)純鐵進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，滑移將沿以上的哪個(gè)晶面及晶向進(jìn)行？圖 12為什么鉗工鋸T10 ， T12 等鋼料時(shí)比鋸 10 ，20 鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍？;.;.共5頁(yè)第4頁(yè)3奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是怎樣產(chǎn)生的？如何防止？4低碳鋼滲碳表面化學(xué)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(qǐng)用直線將下列材料牌號(hào)與典型應(yīng)用零件及熱處理工藝連接起來(lái)。（每小題 2 分 ,共 10

5、分）材料牌號(hào)應(yīng)用零件熱處理工藝HT250彈簧調(diào)質(zhì)+氮化Cr12MoV飛機(jī)起落架固溶+時(shí)效7A04（ LC9）機(jī)車曲軸自然時(shí)效（退火）65Mn冷沖模淬火 +中溫回火38CrMoAl機(jī)床床身淬火 +低溫回火六、某工廠倉(cāng)庫(kù)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(xué)成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體 +鐵素體，其中鐵素體占 80% ，回答以下問(wèn)題：（每小題 4 分 ,共 12 分）畫出其組織示意圖，并于圖中標(biāo)出各組織組分的名稱。;.;.共5頁(yè)第5頁(yè)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：鍛造 正火 機(jī)加

6、工 軸頸表面淬火 低溫回火 磨削。請(qǐng)說(shuō)明：（每小題 2 分，共 10 分）（1）該主軸應(yīng)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(shí)間，問(wèn)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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械混合物。過(guò)冷度：金屬的實(shí)際結(jié)

7、晶溫度低于其理論結(jié)晶溫度，理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值稱為過(guò)冷度。合金：通過(guò)熔煉，燒結(jié)或其它方法，將一種金屬元素同一種或幾種其它元素結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的新物質(zhì)，稱為合金。本質(zhì)晶粒度：在規(guī)定的加熱條件下，奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向性。調(diào)質(zhì)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。體心立方，2，3， 8。2a43位錯(cuò)；晶界，亞晶界。4 變質(zhì)處理。5固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化，形變強(qiáng)化。6滑移，孿生。7回復(fù)，再結(jié)晶，晶粒長(zhǎng)大。8共晶轉(zhuǎn)變，共析轉(zhuǎn)變。9奧氏體，鐵素體，滲碳體，液體。;.;.10硅（ Si），錳（ Mn）；磷（ P），硫（ S）

8、。11回火索氏體（或S 回 ），索氏體（或 S）。1220CrMnT ，T10。13強(qiáng)化鐵素體；提高淬透性。共4頁(yè)第2頁(yè)14灰口鑄鐵；最低抗拉強(qiáng)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(jiǎn)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(jié)構(gòu)，滑移系為 110 × 111，所以應(yīng)該沿上述 (011) 晶面的 1 1 1 晶向滑移。（ 1 分，可不答理由）。晶面、晶

9、向標(biāo)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(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于低碳鋼，鋼的硬度較低，因此鉗工鋸 T10,T12 等鋼料時(shí)比鋸 10,20 鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍。3 奧氏體不銹鋼在約 600 oC 工作時(shí)，從 A 體晶界析出 Cr23C6 碳化物，造成晶界附近基體貧鉻，當(dāng)貧鉻區(qū)含鉻量低于 12%時(shí)，電位顯著下降，造成晶間腐蝕。使鋼;.;.共4頁(yè)第3頁(yè)的強(qiáng)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）在鋼中加入強(qiáng)碳化物形成元素鈦、

10、 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 A C3 以上 5080）。（ 2 分）選擇的主要理由是應(yīng)在單相 區(qū)，因?yàn)?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(xué)性能（1 分）。五、 (劃對(duì)一道連線 1 分，共 10 分)六、解答：（每小題 4 分,共 12 分） . 根據(jù)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(jì)，而珠光體的含碳量為0.77%，因此：含碳量 C=0.

11、77%×20%=0.154% . 該碳鋼室溫下的相組成為 F+Fe3C F=(6.69-0.154)/6.69=97.7% Fe3C=1-F=2.3%;.;.共4頁(yè)第4頁(yè) .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(jī)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(yīng)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(yīng)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、（