《工程材料學(xué)》試卷

華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院試卷（閉卷，A卷）考試科目：工程材料學(xué) 班級： 考試日期：2007年5月28日 姓名：班級：學(xué)號：評分、選擇（將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號內(nèi)）共30分，每個(gè)1.5分）1．體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格的一個(gè)晶胞內(nèi)實(shí)際包含的原子數(shù)分別為（A）A2，4，6；B4，2，6;C1，2，3;D6,4,22.金屬材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力叫（A）o強(qiáng)度硬度塑性彈性3.晶體中的晶界屬于 （B）體缺陷面缺陷線缺陷點(diǎn)缺陷4鐵素體是 （B）碳在Y-Fe中的間隙固溶體碳在a-Fe中的間隙固溶體碳在a-Fe中的有限固溶體碳在Y-Fe中的無限固溶體隨含碳量增加，鐵碳合金室溫平衡組織中的相組成物F的相對量 （B不斷增加不斷減少先減后增先增后減金屬澆注結(jié)晶時(shí)，為細(xì)化晶粒，可采用 （B）A以砂型代金屬型;B加變質(zhì)劑;C對將要結(jié)晶的金屬液體進(jìn)行振動或攪拌;D提高澆注溫度，并將鑄模加熱。7．在二元合金中，隨隨某一組元含量的提高，強(qiáng)度升高的現(xiàn)象叫 （B）細(xì)晶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化彌散強(qiáng)化D.加工硬化8.金屬發(fā)生塑性變形時(shí)往往 。（B）A位錯密度增加，硬度增加，強(qiáng)度降低;B位錯密度增加，硬度增加，強(qiáng)度提高;C位錯密度降低，硬度增加，強(qiáng)度提高;D位錯密度降低，硬度增加，強(qiáng)度降低。9．鋼中加入某種合金元素使C曲線左移，則鋼的淬透性 （B）A.提高B.降低C.對小工件提高，對大工件降低D.對大工件提高，對小工件降低10.制備金相試樣的正確步驟是（A）A.取樣-鑲樣-打平-磨光-拋光-浸蝕B.取樣-鑲樣-打平-磨光-浸蝕-拋光C.取樣-打平-磨光-浸蝕-鑲樣-拋光D.取樣-打平-磨光-浸蝕-拋光-鑲樣11、用下述四種方法制成齒輪，性能最好最合理的是， （C）A用熱軋厚鋼板切出圓餅直接加工成齒輪；B由熱軋粗圓鋼鋸下圓餅直接加工成齒輪；C由一段圓鋼鐓粗鍛成圓餅再加工成齒輪；D直接鑄造出齒輪坯再加工成齒輪B）12．細(xì)晶強(qiáng)化使B）A強(qiáng)度增大、塑性降低B強(qiáng)度增大、塑性增大C強(qiáng)度降低、塑性降低D強(qiáng)度降低、塑性增大13、三種有色金屬中比強(qiáng)度最高、比重最輕、導(dǎo)電性最好的金屬分別是（B）Al、Cu、TiTi、Al、CuCu、Ti、AlAl、Ti、CuC）14．60C）AC1+30?50°C

Acm+30?50°CAC3+30~50CAC3-30?50CB)CB)C)9CrSi,Cr12MoV,CrWMn5CrNiMo,5CrMnMo,3Cr2W8V1Cr13,1Cr17,GCr151Cr13,T10A,GCr15—個(gè)合金組織為a+B+(a+B),其相組成物為(A)IIAa、BBa、B、BICa、BIDa、BI、(a+B)17橡膠的使用狀態(tài)為晶態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)室溫下平衡組織為P+FeC+Lez的鐵碳合金是 (C)3IIA、 亞共析鋼；B、 共析鋼；C、 亞共晶白口鐵；D、過共晶白口鐵19、下列哪種說法是正確的？ (C)A、 在鐵碳合金平衡結(jié)晶過程中，只有碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%的鐵碳合金才能發(fā)生共晶反應(yīng)。B、 上貝氏體比下貝氏體的綜合機(jī)械性能好。C、 工業(yè)中所指的黃銅是銅鋅合金。D、 可鍛鑄鐵在咼溫時(shí)可以進(jìn)行鍛造加工。20陶瓷材料一般由下列相組成A、 晶相、玻璃相、氣相B、 晶相、玻璃相C、 氣相、玻璃相D、 晶相、氣相二、試從以下材料中選出適當(dāng)者填表，并選擇適當(dāng)?shù)淖罱K熱處理工藝：60Si2CrVA、40Cr、W18Cr4V.、20CrMnTi1Cr18Ni9Ti，Q235(共12分)

最終熱處理工藝：(1)固溶熱處理+去應(yīng)力處理，(2)淬火+中溫回火，(3)高溫加熱淬火+560°C多次回火，(4)淬火+高溫回火，(5)滲碳+淬火+低溫回火,(6)熱軋狀態(tài)使用，產(chǎn)品名稱選用材料(選種)最終熱處理工藝名稱減振彈簧60Si2CrVA(2)建筑鋼梁Q235(6)高速鉆頭W18Cr4V(3)機(jī)床主軸40Cr(4)重載變速箱齒輪20CrMnTi(5)不銹鋼容器1Cr18Ni9Ti(1)三、在下面的立方晶胞中，寫出左圖中晶面ABC的晶面指數(shù)和晶向AB的晶向指數(shù);在右圖中畫出晶面(121)和晶向[1T1]。 _(共8分)晶面ABC(121)。晶向AB[210]四、在某過共析碳鋼完全退火的室溫顯微組織(硝酸酒精腐蝕)中，白區(qū)的相對量為6%，其余為暗色組織。⑴此白亮區(qū)是二次滲碳體 ，其余的暗色組織是珠光體⑵計(jì)算該鋼種的含碳量： 設(shè)鋼的含碳量為X,依據(jù)相圖⑵計(jì)算該鋼種的含碳量： 設(shè)鋼的含碳量為X,依據(jù)相圖(3)畫出組織示意圖(8分) 6%=[x-0.77]/[6.69-0.77]可得x=1.13鋼種的含碳量為1.13%五、根據(jù)C曲線說明共析鋼經(jīng)下列冷卻工藝所用的冷卻介質(zhì)，并分析最終的組織。（10分）所用冷卻介質(zhì)為：油冷、水冷、空冷、爐冷、鹽浴等溫再空冷冷卻工藝?yán)鋮s介質(zhì)最終組織a爐冷Pb空氣Sc油T+M+B （T+M）d鹽浴等溫再空冷B下e水m+arR六、.Pb—Sn相圖如圖所示。（8分）①試標(biāo)出尚未標(biāo)注的相區(qū)的組織。（2分）②指出組織中含B最多的成分。IIM點(diǎn)1分）③指出組織中共晶體最多的成分。61.9%Sn（1分）④指出鑄造工藝性能最好的成分。61.9%Sn（1分）

⑤初生相a和B,共晶體⑤初生相a和B,共晶體a+B;二次相B及a，它們在組織形態(tài)上有何區(qū)別？畫出它們的組織示意圖 （3分） " "a+BL+aL+B初生相a和B,分別為從液相中析出的Pb固溶體和Sn固溶體相，共晶體a+B為直接從共晶成分的液相同時(shí)析出a和B的機(jī)械混合物，一般為片狀組織；二次相B及a，它們是因?yàn)槌跎郺和B從高溫到低溫因固溶度變化而析出的次生相，一般呈顆粒狀分布在初生相內(nèi)，也有分布于初生相的晶界上。示意圖如下。（十丿（十丿七、用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進(jìn)入熱處理爐，并隨工件一起加熱到1000°C保溫，當(dāng)出爐后再次吊裝工件時(shí)，鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析其原因。（6分）冷拉鋼絲繩是利用加工硬化效應(yīng)提高其強(qiáng)度的，在這種狀態(tài)下的鋼絲中晶體缺陷密度增大，強(qiáng)度增加，處于加工硬化狀態(tài)。在1000C時(shí)保溫，鋼絲將發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大過程，組織和結(jié)構(gòu)恢復(fù)到軟化狀態(tài)。在這一系列變化中，冷拉鋼絲的加工硬化效果將消失，強(qiáng)度下降，在再次起吊時(shí)，鋼絲將被拉長，發(fā)生塑性變形，橫截面積減小，強(qiáng)度將比保溫前低，所以發(fā)生斷裂。八、簡述共析鋼的奧氏體化基本過程？其20鋼與T12鋼淬火溫度如何確定，淬火后分別得到什么組織組織？（共8分）TOC\o"1-5"\h\z答共析鋼的奧氏體化基本過程：A晶核的形成、A晶核的長大、殘余滲碳體的溶解、A成分的均勻化 （4分）2°鋼的淬火溫度：ac3+30?50°C，淬火組織M（板條）+A （2分）C3 RT12鋼的淬火溫度:AC1+30~50C，淬火組織M（針狀）+粒狀碳化物+A（2分）C1 R九、綜合題10分（下列兩題中只能任選一題）（1） 某廠一機(jī)床齒輪零件采用40Cr鋼，要求心部有良好的韌性，表面要求高硬度、高耐磨性，請根據(jù)要求制定工藝路線，并說明其各熱處理工藝目的和得到的組織？（2） 、W18Cr4V鋼制作切削刀具，下料后為什么必須鍛造？高速鋼刀具使用性能有哪些要求？W18Cr4V鋼的Ac為820C，若以一般工具鋼Ac+30-50C的常規(guī)方法來11確定其淬火溫度，最終熱處理后能否達(dá)到性能要求，為什么？其實(shí)際熱處理有什么特點(diǎn)?為什么?（1）工藝路線：下料--鍛造——正火——粗加工——調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火）——精加工——高頻淬伙——低溫回火——精磨（4分）正火：作為預(yù)備熱處理，適當(dāng)提高低、中碳鋼的硬度，改善切削性能正火組織：細(xì)P+F調(diào)質(zhì)：最終目的整體獲得高的強(qiáng)韌性配合組質(zhì)回火S,高頻淬火：齒表面獲得高的硬度、高的耐磨性、提高疲勞強(qiáng)度，組織M+ARR（回答表面淬火也算對）低溫回火：獲得回火馬氏體組織、消除應(yīng)力，降低脆性，同時(shí)可保持鋼的硬度和耐磨性，穩(wěn)定工件尺寸。組織（2）A鍛造：高速鋼中有大量合金元素，使其鑄態(tài)組織出現(xiàn)萊氏體，即晶界處有大量魚骨狀共晶碳化物，它不能通過熱處理改善而只能用鍛造的方法將其擊碎并使其分布均勻，以避免刀具在使用中崩刃和磨損。（2分）B刀具性能要求：高硬度、高耐磨性；高紅（熱）硬性；足夠的韌性和塑性（2分）CW18Cr4V鋼的AC］為820C，若以一般工具鋼Ac1+30-50C的常規(guī)方法來確定其淬火溫度，最終熱處理后不能否達(dá)到性能要求，因?yàn)殇撝泻辖鹪睾扛?，W、Mo、Cr、V等元素的特殊碳化物只能在1200度以上才可大量溶入奧氏體。過低的淬火溫度保證不了高硬度和紅硬性。（2分）D實(shí)際熱處理工藝應(yīng)當(dāng)：高溫淬火+2-3次高溫回火（或560°C多次回火）（2分）E解釋原因（2分）高溫加熱淬火形成高碳高合金度的馬氏體高溫加熱（W18Cr4V1280°C；W6Mo5Cr4V21220°C）使大量碳化物溶入奧氏體,形成高碳高合金度的奧氏體，