機械工程材料考試真題復(fù)習題和答案

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⒈按腐蝕過程特點，金屬腐蝕可分為化學腐蝕_和電化學腐蝕___。

2．常用力學性能判據(jù)有_強度____、__韌性_、_延展性_和_彈性模量_。3.鋼中的＿硫＿＿元素引起熱脆，＿磷＿＿元素引起冷脆，＿氫＿＿元素引起白點，＿氮＿＿元素引起蘭脆。

4.鋁合金的強化除了熱處理強化外，還可以進行＿固溶時效＿強化。

5.鋼在加熱過程中產(chǎn)生的過熱缺陷可以通過＿＿＿回火＿＿＿熱處理來消除。6．常用的高分子材料有_塑料_、_橡膠__和_合成纖維__。7．鑄造鋁合金分為_鋁銅合金_、_鋁鎂合金_、_鋁硅合金_和_鋁鋅合金。8．合金工具鋼是指用于制造各種__刃具___、__模具__和__量具_用鋼的總合。9．材料滲碳的目的是為了得到__較高的零件表層硬度與耐磨性_。10．45鋼按用途分類屬于___碳素結(jié)構(gòu)鋼_______。11.調(diào)質(zhì):對鋼材作淬火+高溫回火處理，稱為調(diào)質(zhì)處理。12.碳素鋼:含碳量≤2.11%的鐵碳合金。

1、什么是金屬的力學性能？金屬的力學性能主要包括哪些方面？

材料在一定溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力稱為材料的力學性能。材料的常規(guī)力學性能指標主要包括強度、硬度、塑性和韌性等。

2、什么是鋼的熱處理？常用熱處理方法有哪幾種？

通過對鋼件作一定條件的加熱、保溫和冷卻，從而改變整體或表層的組織，獲得所需的性能。常用熱處理方法有：退火、正火、淬火和回火。

3、鋼按化學成分可分為哪幾類？

鋼按化學成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。其中，碳素鋼按含碳量的多少分低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼；合金鋼按合金元素種類分錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、硅錳鋼，按合金元素含量的多少分低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼。

4、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵在組織上的根本區(qū)別是什么？

四種材料的在組織上的根本區(qū)別是鑄鐵中的石墨的形態(tài)不同（形狀、大小、數(shù)量、分布等），灰鑄鐵的石墨是片狀，球墨鑄鐵的石墨是球狀，可鍛鑄鐵的石墨是團狀，蠕墨鑄鐵的石墨是蟲狀。

5、硬質(zhì)合金的主要組成是什么？常用硬質(zhì)合金分哪幾類？各有何主要應(yīng)用？

硬質(zhì)合金的主要組成是難熔金屬碳化物和粘結(jié)金屬。常用硬質(zhì)合金分為鎢鈷類硬質(zhì)合金(代號YG)和鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金(代號YT)兩種。YG合金多用于加工產(chǎn)生斷續(xù)切屑的的脆性材料(如鑄鐵)，YT合金多用于加工產(chǎn)生連續(xù)切屑的韌性材料，特別是高速切削鋼件。1、金屬化合物；與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相2、固溶強化；隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。3、鐵素體；碳在a-Fe中的固溶體4、加工硬化；隨冷塑性變形量增加，金屬的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。5、球化退火；將工件加熱到Ac1以上30——50攝氏度保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至600攝氏度后出爐空冷。6、金屬鍵；金屬離子與自由電子之間的較強作用就叫做金屬鍵。7、再結(jié)晶；冷變形組織在加熱時重新徹底改組的過程.8、枝晶偏析；在一個枝晶范圍內(nèi)或一個晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。9、正火；是將工件加熱至Ac3或Accm以上30~50℃,保溫一段時間后,從爐中取出在空氣中冷卻的金屬熱處理工藝。10、固溶體。合金在固態(tài)時組元間會相互溶解，形成一種在某一組元晶格中包含有其他組元的新相，這種新相稱為固溶體1、金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？l結(jié)晶的基本過程——晶核形成與晶核長大結(jié)晶時的冷卻速度（即過冷度）隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快，同時液體金屬中難熔雜質(zhì)以及振動和攪拌的方法也會增大形核率2、手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸分別用何種碳鋼制造？手鋸鋸條：它要求有較高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼制造。如T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A普通螺釘：它要保證有一定的機械性能，用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，如Q195,Q215,Q235車床主軸：它要求有較高的綜合機械性能，用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如30，35，40，45，503、金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？《1》晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向的強度和塑性遠大于橫向等?！?》晶粒破碎，位錯密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，《3》織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生，即隨著變形的發(fā)生不僅金屬中晶粒會被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動結(jié)果金屬中每個晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象，《4》冷壓力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會引起零件尺寸不穩(wěn)定。4、固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別？在結(jié)構(gòu)上：固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元，它是以分子式來表示其組成。在性能上：形成固溶體和金屬件化合物都能強化合金，但固溶體的強度，硬度比金屬間化合物低，塑性，韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機械性能。5、實際晶體中的點缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？如果金屬中無晶體缺陷時，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當缺陷增加到一定值后，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格畸變，從而使晶體強度增加。同時晶體缺陷的存在還會增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。6、比較退火的狀態(tài)下的45鋼、T8鋼、T12鋼的硬度、強度和塑性的高低，簡述原因。1、（12分）有兩個含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780℃和860℃并保溫相同時間，使之達到平衡狀態(tài)，然后以大于VK的冷卻速度至室溫。試問：（1）哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？因為860攝氏度加熱溫度高，加熱時形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒叫粗大（2）哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？因為加熱溫度860已經(jīng)超過了Accm，此時碳化物全部溶于奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，而奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴散型轉(zhuǎn)變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多。（3）哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？因為加熱溫度860已經(jīng)超過了Accm，此時碳化物全部溶于奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的Ms和Mf點，卒火后殘余奧氏體增多。（4）哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？因為加熱溫度860已經(jīng)超過了Accm，此時碳化物全部溶于奧氏體中，因為加熱卒火后未溶碳化物較少（5）你認為哪個溫度加熱淬火后合適？為什么？780加熱卒火后合適。因為含碳量為1.2%的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳鋼卒火加熱溫度Ac1

+(30_50攝氏度)，而780在這個溫度范圍內(nèi)，這時卒火后的組織為均勻而細小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織，使鋼具有高的強度，硬度和耐磨性，而且也具有較高的韌性。2、（10分）說明45鋼試樣（Φ10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織：700℃，760℃，840℃，1100℃。700：因為它沒有達到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。760：它的加熱溫度在Ac1_Ac3之間，因此組織為鐵素體，馬氏體和少量殘余奧氏體。840：它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。1100：因為它的加熱溫度過高，加熱時奧氏體晶粒粗化，卒火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體齒輪：20CrMnTi滲碳鋼；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti<1.5%；滲碳＋淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（3分）連桿：40Cr調(diào)質(zhì)鋼；C%=0.4%,Cr<1.5%；調(diào)質(zhì)處理（淬火＋高溫回火）；組織為回火索氏體。（2分）彈簧：65Mn彈簧鋼；C%=0.65%,Mn<1.5%；淬火＋中溫回火；組織為回火托氏體。（2分）冷沖壓模具：Cr12MoV冷變形模具鋼；C%>1%,Cr=12%,Mo,V<1.5%；淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（2分）滾動軸承：GCr15Mo軸承鋼；C%＝1%,Cr=1.5%,Mo<1.5%；球化退火＋淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（2分）車刀：W6Mo5Cr4V2高速鋼；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；淬火＋560℃三次回火；組織為回火馬氏體＋碳化物。（3分）銼刀：T10碳素工具鋼；C%＝1%；淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體＋碳化物。（2分）熱鍛模具：5CrMnMo熱變形模具鋼；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo<1.5%；淬火＋高溫回火；組織為回火索氏體。（2分）機床床身：HT300灰口鐵；無需熱處理。（2分）馬氏體是碳在α-Fe過飽和固溶體，其形態(tài)主要有板條狀、針片狀。其中，針片狀馬氏體硬度高、塑性差。2、W18Cr4V鋼的淬火加熱溫度為1270－1280℃，回火加熱溫度為560℃，回火次數(shù)3，W的主要作用提高紅硬性，Cr的主要作用提高淬透性，V的主要作用提高硬度和韌性。3、材料選擇的三個主要原則使用性原則，工藝性原則，經(jīng)濟性原則。4、合金結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，其突出優(yōu)點是淬透性好，強度高。5.在工程圖學中,零件的力學性能通常用硬度表示。HBS測量范圍是≤450HBS，HBW測量范圍是≤650HBW，HRC測量范圍是20－67HRC。6.共析鋼淬火形成M+A'后，在低溫、中溫、高溫回火后的產(chǎn)物分別為回火馬氏體，回火托氏體，回火索氏體。7.鋼在淬火時，鋼的淬硬性取決于碳的質(zhì)量分數(shù)，轉(zhuǎn)鋼的淬透性取決于合金元素的含量。8.45鋼正火后滲碳體呈片狀，調(diào)質(zhì)處理后滲碳體呈粒狀。由T12材料制成的絲錐，硬度要求為HRC60～64。生產(chǎn)中混入了Q235鋼料，如果按T12鋼進行淬火＋低溫回火處理，問其中Q235鋼制成的絲錐的性能能否達到要求？為什么？不能達到要求。Q235屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳的質(zhì)量分數(shù)很低，一般在0、1－0、17％C，按照T12淬火溫度淬火（760－780℃），鋼中只有少量珠光體轉(zhuǎn)變成馬氏體，大量鐵素體未發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此淬火后的硬度很低，不能使用。材料排號類別典型熱處理工藝應(yīng)用舉例QT600球墨鑄鐵等溫淬火＋高溫回火曲軸，齒輪箱1Cr18Ni9Ti不銹鋼固溶處理耐蝕罐體，爐條5CrMnMo熱作模具鋼淬火＋中溫回火熱鍛模熱擠壓模65Mn碳素鋼淬火＋中溫回火彈簧發(fā)條GCr15滾動軸承鋼淬火＋低溫回火滾珠套圈車床主軸要求軸頸部位硬度為54—58HRC，其余地方為20—25HRC，其加工路線為：下料鍛造正火機加工調(diào)質(zhì)機加工（精）軸頸表面淬火低溫回火磨加工指出：1、主軸應(yīng)用的材料：45鋼2、正火的目的，去除應(yīng)力，細化晶粒3、調(diào)質(zhì)目的和大致熱處理工藝獲得回火索氏體，實現(xiàn)強度、硬度、塑性、韌性良好配合。加熱820－840℃，保溫一段時間，淬入鹽水中，隨后加熱到600℃回火1－1、5小時出爐空冷。4、表面淬火目的提高軸頸表面硬度，提高耐磨性。5、低溫回火目的及工藝消除主軸高頻淬火應(yīng)力和脆性。一般再回火爐中加熱到150－180℃，保溫1－2小時出爐空冷。1.過冷度—理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度之差正火—將鋼件加熱到Ac3或Accm以上30-50℃，保溫適當時間后在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝，稱為正火。奧氏體—碳固溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用γ或A表示。熱加工—高于再結(jié)晶溫度的塑性變形。調(diào)質(zhì)處理—將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。對于上述名詞解釋,如學生用自己的語言回答,考慮其對概念或名詞含義理解程度酌情給分。利用鐵碳相圖回答下列問題（15分）寫出Fe-Fe3C相圖上①-⑥區(qū)的組織組成物，標明A，E，C，S，P，K各點的含碳量。①區(qū)：___F+P_____②區(qū)：_____P___③區(qū)：P+Fe3CⅡ__④區(qū)：P+Fe3CⅡ+Ld`⑤區(qū)：_Ld`____⑥區(qū)：_Fe3CⅠ+Ld`A點：______0_____E點：___2.14%___C點：___4.3%__S點：_____0.8%___P點：___0.02%__K點：__6.69%_1.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施獲得細晶粒組織？2.說明實際金屬晶體缺陷種類及特征。3.石墨的形態(tài)對鑄鐵都有哪些影響？4.常見的熱處理方法有哪些？5.什么是鋁合金的固溶處理和時效處理。6.回火的目的是什么，常用的回火操作有哪幾種？答案：1.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施獲得細晶粒組織？答：(1)增加過冷度（2）進行變質(zhì)處理(3)附加振動2.說明實際金屬晶體缺陷種類及特征。答：根據(jù)晶體缺陷的幾何尺寸大小可分為三類：點缺陷，線缺陷，面缺陷。點缺陷的主要類型有空位和間隙原子。晶體中的線缺陷就是位錯。面缺陷包括晶界、亞晶界和孿晶界。簡述石墨形態(tài)對鑄鐵的影響？答：根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài),鑄鐵可分為:(1)灰鑄鐵它是以片狀石墨形式存在。(2)球墨鑄鐵它是鐵液經(jīng)過球化處理,使石墨呈球狀的鑄鐵。(3)可鍛鑄鐵它是白口鑄鐵通過可鍛化退火,使石墨呈團絮狀的鑄鐵灰鑄鐵的抗拉強度和塑性就越低。球墨鑄鐵中石墨呈球狀使球墨鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性、疲勞強度不僅高于其它鑄鐵,而且可以與相應(yīng)組織的鑄鋼相比。可鍛鑄鐵的石墨呈團絮狀，因此它不但比普通灰鑄鐵具有較高強度，而且有較高的塑性和韌性。4.常見的熱處理方法有哪些？答：退火、正火、淬火、回火、表面熱處理、化學熱處理。5.什么是鋁合金的固溶處理和時效處理。答：當鋁合金加熱到α相區(qū),保溫后在水中快冷,其強度和硬度并沒有明顯升高,而塑性卻得到改善,這種熱處理稱為固溶處理。固溶處理后鋁合金的強度和硬度隨時間而發(fā)生顯著提高的現(xiàn)象,稱為時效處理。6.回火的目的是什么，常用的回火操作有哪幾種？答：回火的目的：1獲得工件所需的組織。2穩(wěn)定尺寸。3消除淬火內(nèi)應(yīng)力?；鼗鸬姆N類：低溫回火；中溫回火；高溫回火對于上述簡答,如學生用自己的語言回答,考慮其對含義理解程度酌情給分。四、指出下列金屬材料的類別（12分）（每空格0.5分）(1)H68黃銅(2)W18Cr4V高速鋼(3)Q235-A.F普通碳鋼(4)1Cr18Ni9Ti不銹鋼(5)GCr15滾動軸承鋼(6)QT600-02球墨鑄鐵(7)45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(8)HT200灰口鑄鐵(9)55Si2Mn合金彈簧鋼(10)KTH350-06可鍛鑄鐵(11)T10A優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼(12)40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼(13)20優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(14)ChSnSb11-6軸承合金(15)Q235C普通碳鋼(16)QSn4-3錫青銅(17)QAl7鋁青銅(17)08優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(19)T12碳素工具鋼(20)Y30易切削鋼(21)HT150灰口鑄鐵(22)35優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(23)16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼(24)20Cr合金滲碳鋼答案：表格中斜體部分為答案,上述填空如果按大類回答酌情給分。五、綜合應(yīng)用題（14分）（每小題7分）(1)某機床主軸選用45鋼鍛造毛坯,要求有良好的綜合機械性能且軸徑部分要耐磨(HRC50-55),試為其編寫簡明的工藝路線，并說明各熱處理工序的作用。(2)一批45鋼小軸因組織不均勻，需采用退火處理。擬采用以下幾種退火工藝：緩慢加熱至700℃，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫；緩慢加熱至840℃，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫；緩慢加熱至1100℃，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫；試說明上述三種工藝會導致小軸組織發(fā)生何變化？若要得到大小均勻的細小晶粒，選何種工藝最合適？答案：主軸的工藝路線：下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→半精、精加工→表面淬火、低溫回火→精加工。正火處理是為了得到合適的硬度，以便機械加工，同時為調(diào)質(zhì)處理做好組織準備。調(diào)質(zhì)處理是為了使主軸得到高的綜合機械性能和疲勞強度，為了更好地發(fā)揮調(diào)質(zhì)效果，將它安排在粗加工后進行。表面淬火是為了使軸徑部分得到所需硬度，以保證裝配精度和不易磨損。(2)緩慢加熱至700℃，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫，小軸的組織無變化。緩慢加熱至840℃，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫，小軸的晶粒得到細化且比較均勻。緩慢加熱至1100℃，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫，由于加熱溫度高、加熱時間長，會使奧氏體晶粒粗化。所以，為了要得到大小均勻的細小晶粒，選用第二種方法，即緩慢加熱至840℃，經(jīng)長時間保溫后隨爐冷至室溫。1、共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物都屬于兩相混合物。2、塑性變形后的金屬經(jīng)加熱將發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長大的變化。3、共析鋼的含碳量為0.77％。4、Q235鋼的含義是為 屈服點數(shù)值（屈服強度）為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼 。5、單晶體塑性變形中滑移的實質(zhì)是在切應(yīng)力作用下，位錯沿滑移面的運動。6、體心立方晶格的致密度為68％。7、根據(jù)鋼的成分、退火的工藝與目的不同，退火常分為 完全退火 、等溫退火、 均勻化退火 、 球化退火、 去應(yīng)力退火等幾種。8、鋼在奧氏體化后，冷卻的方式通常有等溫冷卻和連續(xù)冷卻兩種。9、在鐵碳合金的室溫平衡組織中，強度最高的合金含碳量約為0.9%。10、工具鋼按用途可分為刃具鋼鋼、模具鋼鋼、量具鋼鋼。11、常用測定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度測試法。1、在晶體缺陷中，屬于面缺陷的有。（

③）

①間隙原子

②位錯

③晶界

2、建立相圖時采用的冷卻速度應(yīng)為。（③）①快速②中速③極緩慢3、在發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變L→α+β時，L、α、β三相的成分為。（②）①相同②確定不變③不斷變化4、對板料進行多次拉伸時，為了消除形變強化，中途應(yīng)進行。（②）①完全退火②再結(jié)晶退火③正火5、正火是將工件加熱到一定溫度，保溫一段時間，然后采用的冷卻方式是。（③）

①隨爐冷卻②

在油中冷卻③在空氣中冷卻6、合金固溶強化的基本原因是。（②）①晶粒變細②晶格發(fā)生畸變③晶格類型發(fā)生了改變7、大多數(shù)合金元素均在不同程度上有細化晶粒的作用，其中細化晶粒作用最為顯著的有。（③）

①Mn,P②Mn,Ti③Ti,V8、分級淬火的目的是。（②）①使工件在介質(zhì)停留期間完成組織轉(zhuǎn)變②使工件內(nèi)外溫差較為均勻并減小工件與介質(zhì)間的溫差③使奧氏體成分趨于均勻9、一個合金的室溫組織為α+二次β+(α+β)，它由組成。（①)①二相②三相③四相

10、制造普通螺母的鋼應(yīng)選用。（①）①Q(mào)235②65Mn③T1211、滲碳體的性能特點是。（②）①強度和硬度不高，塑性良好②硬度高，極脆，塑性幾乎等于零③強度較高，硬度適中，有一定的塑性12、一個理想的淬火冷卻介質(zhì)應(yīng)具有的冷卻特性是。（②）①在約550℃以上高溫區(qū)冷速應(yīng)盡可能緩慢，在低于約250℃的低溫區(qū)應(yīng)具有足夠快的冷速②在約550℃以上高溫區(qū)冷速應(yīng)具有足夠快的冷速，在低于約250℃的低溫區(qū)應(yīng)盡可能緩慢③從高溫至低溫一直保持足夠快的冷卻速度13、將變形金屬加熱發(fā)生再結(jié)晶轉(zhuǎn)變時。（②）①只有晶格類型發(fā)生變化②只有晶粒大小、形狀發(fā)生變化③晶格類型、晶粒大小、形狀都發(fā)生變化14、挖掘機鏟齒、坦克和拖拉機履帶宜采用。（

③）①可鍛鑄鐵②球墨鑄鐵③高錳鋼ZGMn1315、除元素外，其它合金元素溶于奧氏體后，均能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性。（①）

①Co

②Cr

③Mn

16、屬于體心立方晶格的金屬有。（②）①α-Fe、鋁

②α-Fe、鉻

③γ-Fe、鋁17、每個體心立方晶胞中包含有個原子。（②）①1②2③318、在以下晶體中，滑移系數(shù)目最多的晶格類型是。(②)①密排六方②體心立方③簡單立方19、欲要提高18－8型鉻鎳不銹鋼的強度，主要是通過。（③）①時效強化方法②固溶強化方法③冷加工硬化方法20、在Fe-Fe3C相圖中，共析線也稱為。（①）

①A1線

②ECF線

③Acm線

1、奧氏體形成的四個步驟是什么？（4分）答：（1）奧氏體晶核的形成；（1分）（2）奧氏體晶核的長大；（1分）（3）殘余滲碳體的溶解；（1分）（4）奧氏體成分的均勻化。（1分）2、按回火溫度高低，回火可分為哪幾類？主要的溫度區(qū)間、回火后的得到的組織、性能和用途是什么？（6分）答：⑴、低溫回火(150～250℃)回火后的組織為回火馬氏體。這種回火主要保持鋼在淬后所得到的高強度、硬度和耐磨性（1分）。在生產(chǎn)中低溫回火被廣泛應(yīng)用于工具、量具、滾動軸承、滲碳工件以及表面淬火工件等。（1分）⑵、中溫回火(350～500℃)回火后的組織為回火屈氏體。經(jīng)中溫回火后，工件的內(nèi)應(yīng)力基本消除，其力學性能特點是具有極高的彈性極限和良好的韌性（1分）。中溫回火主要用于各種彈簧零件及熱鍛模具的處理。（1分）⑶、高溫回火(500～650℃)高溫回火后的組織是回火索氏體。鋼的強度、塑性和韌性具有良好的配合，即具有較高的綜合機械性能（1分）。因而，調(diào)質(zhì)處理被廣泛應(yīng)用于中碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金經(jīng)構(gòu)鋼制造的各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變載荷下工作的連桿、螺栓以及軸類等。（1分）3、高分子材料的主要性能特點是什么？（6分）答：高分子材料性能特點：具有高彈性和粘彈性；（1分）強度低，比強度高；（1分）耐磨、減磨性能好；（1分）絕緣、絕熱、絕聲；（1分）耐熱性不高，耐蝕性能好；（1分）存在老化問題。（1分）4、提高金屬耐蝕性的途徑是什么？不銹鋼中最主要的合金元素是哪一個元素？（4分）答：（1）提高金屬的電極電位；（1分）（2）使金屬易于鈍化，形成致密、完整、穩(wěn)定的與鋼基體結(jié)合牢固的鈍化膜；（1分）（3）形成單相組織。（1分）不銹鋼中最主要的合金元素是Cr。（1分）5、說明下列符號各是什么指標？各代表什么意思？（5分）(1)E（2）σs（3）ψ（4）αk(5)HRC答：（1）E：彈性模量；剛度指標（1分）（2）σs：屈服點（強度）；強度指標（1分）（3）ψ：斷面收縮率；塑性指標（1分）（4）αk：沖擊韌度；韌性指標（1分）（5）HRC：洛氏硬度；硬度指標（1分）五、選材題（本大題10分，每空1分）從下列鋼號中選取合適的鋼號填入表中，并說明其熱處理工藝。65Mn、20CrMnTi、GCr9、45、Q345零件名稱鋼號熱處理汽車變速齒輪20CrMnTi滲碳+淬火+低溫回火彈簧65Mn淬火+中溫回火滾動軸承GCr9球化退火+淬火+低溫回火壓力容器Q345熱軋狀態(tài)或正火狀態(tài)機床主軸45淬火+高溫回火試畫出Fe-Fe3C相圖中鋼的部分(包晶部分可省略)(4分)，并完成下列各題：1、標明各特征點的成分、溫度，按相組成填充各相區(qū)；(4分)2、寫出共析反應(yīng)式，分析含碳量為0.4%的鋼的平衡結(jié)晶過程；(4分)答：1、如下圖（8分）2、A0.77F0.02＋Fe3C（2分）LL＋δL＋δ→AL＋AAA＋FA→PF＋P(2分)

1.金屬材料的機械性能是指在載荷作用下其抵抗（變形）或（破壞）的能力。

2.金屬塑性的指標主要有（伸長率）和（斷面收縮率）兩種。

3.低碳鋼拉伸試驗的過程可以分為彈性變形、（塑性變形）和（斷裂）三個階段。

4.常用測定硬度的方法有（布氏硬度測試法）、（洛氏硬度測試法）和維氏硬度測試法。

5.疲勞強度是表示材料經(jīng)（無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)）作用而（不發(fā)生斷裂時）的最大應(yīng)力值。

1.每個體心立方晶胞中包含有（B）個原子A.1B.2C.3D.4

2.每個面心立方晶胞中包含有（C）個原子A.1B.2C.3D.4

3.屬于面心立方晶格的金屬有（C）A.α-Fe,銅B.α-Fe,釩C.γ-Fe,銅D.γ-Fe,釩

4.屬于體心立方晶格的金屬有（B）A.α-Fe,鋁B.α-Fe,鉻C.γ-Fe,鋁D.γ-Fe,鉻

5.在晶體缺陷中，屬于點缺陷的有（A）A.間隙原子B.位錯C.晶界D.縮孔

6.在立方晶系中,指數(shù)相同的晶面和晶向(B)A.相互平行B.相互垂直C.相互重疊D.毫無關(guān)聯(lián)7.在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)A.(100)B.(110)C.(111)D.(122)

三、填空題

1.一切固態(tài)物質(zhì)可以分為（晶體）與（非晶體）兩大類。

2.晶體缺陷主要可分為（點缺陷）,（線缺陷）和面缺陷三類。

3.晶體缺陷中的點缺陷除了置換原子還有（間隙原子）和（空位）。

4.面缺陷主要指的是（晶界）和（亞晶界）；最常見的線缺陷有（刃型位錯）和（螺型位錯）。5.每個面心立方晶胞在晶核中實際含有（4）原子，致密度為（0.74），原子半徑為（2?a/4）。

6.每個體心立方晶胞在晶核中實際含有（2）原子，致密度為（0.68），原子半徑為（3?a/4）。7.每個密排六方晶胞在晶核中實際含有（6）原子，致密度為（0.74），原子半徑為（a/2）。

1.隨著過冷度的增大，晶核形核率N（增大），長大率G（增大）。

2.細化晶粒的主要方法有（a、控制過冷度b、變質(zhì)處理c、振動、攪拌）。

3.純鐵在1200℃時晶體結(jié)構(gòu)為（γ-Fe），在800℃時晶體結(jié)構(gòu)為（α-Fe）。

四、簡答題

1.影響金屬結(jié)晶過程的主要因素是什么？答：晶核形核率和長大率

2.何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？并以純鐵來說明。答：有些物質(zhì)在固態(tài)下其晶格類型會隨溫度變化而發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鐵在固態(tài)下的冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化：d-Fe?g-Fe?a-Fed-Fe、γ-Fe、α-Fe是鐵在不同溫度下的同素異構(gòu)體，其中d-Fe和α-Fe都是體心立方晶格，分別存在于熔點到1394℃之間及912℃以下，γ-Fe是面心立方晶格，存在于1394℃到912℃之間。3.試述晶粒大小對其機械性能有何影響？答：常溫下，晶粒越細，晶界面積越大，因而金屬強度、硬度越高，同時塑性、韌性越好。高溫下，晶界呈黏滯狀態(tài)，在外力作用下易產(chǎn)生滑動和遷移，因而細晶粒無益，但晶粒太粗，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。因而高溫下晶粒過粗、過細都不好。1.根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中分布情況的不同，可將固溶體分為（置換固溶體）和（間隙固溶體）。

2.相是指合金中（成分相同）與（結(jié)構(gòu)相同）均勻一致的組成部分。

3.合金的晶體結(jié)構(gòu)大致可以有三種類型：（固溶體），金屬化合物和（）。

4.組成合金的（最簡單），（最基本），（能夠獨立存在）的物質(zhì)稱為組元。5．兩種元素組成固溶體，則固溶體的晶體結(jié)構(gòu)（與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同）。

1.鐵素體是碳溶解在（A）中所形成的間隙固溶體。

A．α-FeB．γ-FeC．δ-FeD．β-Fe

2.奧氏體是碳溶解在（B）中所形成的間隙固溶體。

A．α-FeB．γ-FeC．δ-FeD．β-Fe

3.滲碳體是一種（C）。

A．穩(wěn)定化合物B．不穩(wěn)定化合物C．介穩(wěn)定化合物D．易轉(zhuǎn)變化合物

4.在Fe-Fe3C相圖中，鋼與鐵的分界點的含碳量為（C）。

A．2％B．2.06％C．2.11％D．2.2％

5.萊氏體是一種（C）。

A．固溶體B．金屬化合物C．機械混合物D．單相組織金屬

6.在Fe-Fe3C相圖中，ES線也稱為（D）。

A．共晶線B．共析線C．A3線D．Acm線

7.在Fe-Fe3C相圖中，GS線也稱為（C）。

A．共晶線B．共析線C．A3線D．Acm線

8.在Fe-Fe3C相圖中，共析線也稱為（A）。

A．A1線B．ECF線C．Acm線D．PSK線

9.珠光體是一種（C）。

A．固溶體B．金屬化合物C．機械混合物D．單相組織金屬

10.在鐵－碳合金中，當含碳量超過（B）以后，鋼的硬度雖然在繼續(xù)增加，但強度卻在明顯下降。

A．0.8％B．0.9％C．1.0％D．1.1％

11.通常鑄錠可由三個不同外形的晶粒區(qū)所組成，其晶粒區(qū)從表面到中心的排列順序為（A）。

A．細晶粒區(qū)－柱狀晶粒區(qū)－等軸晶粒區(qū)B．細晶粒區(qū)－等軸晶粒區(qū)－柱狀晶粒區(qū)

C．等軸晶粒區(qū)－細晶粒區(qū)－柱狀晶粒區(qū)D．等軸晶粒區(qū)－柱狀晶粒區(qū)－細晶粒區(qū)

12.在Fe-Fe3C相圖中，PSK線也稱為（B）。

A．共晶線B．共析線C．A3線D．Acm線

13.Fe-Fe3C相圖中，共析線的溫度為（D）。

A．724℃B．725℃C．726℃D．727℃

14.在鐵碳合金中，共析鋼的含碳量為（B）。

A．0.67％B．0.77％C．0.8％D．0.87％

二、填空題

1.珠光體是（鐵素體）和（滲碳體）混合在一起形成的機械混合物。

2.碳溶解在（α-Fe）中所形成的（固溶體）稱為鐵素體。

3.在Fe-Fe3C相圖中，共晶點的含碳量為（4.3%），共析點的含碳量為（0.77%）。

4.低溫萊氏體是（珠光體）和（共晶滲碳體）組成的機械混合物。

5.高溫萊氏體是（共晶奧氏體）和（工晶滲碳體）組成的機械混合物。

6.鑄錠可由三個不同外形的晶粒區(qū)所組成，即（表層細晶區(qū)），（柱狀晶區(qū)）和心部等軸晶粒區(qū)。

7.在Fe-Fe3C相圖中，共晶轉(zhuǎn)變溫度是（1148℃），共析轉(zhuǎn)變溫度是（727℃）。四、簡答題

1.鐵碳合金中基本相有哪幾相？室溫下的基本相是什么？答：基本相有液相L高溫鐵素體相δ、鐵素體相α、奧氏體相γ和滲碳體相Fe3C室溫下的基本相是

2.試分析含碳量為0.6%。鐵碳含金從液態(tài)冷卻到室溫時的結(jié)晶過程。答：

3.試分析含碳量為1.2%鐵碳合金從液體冷卻到室溫時的結(jié)晶過程。答：合金在1～2點轉(zhuǎn)變?yōu)間,到3點,開始析出Fe3C。從奧氏體中析出的Fe3C稱二次滲碳體,用Fe3CⅡ表示,其沿晶界呈網(wǎng)狀分布。溫度下降,Fe3CⅡ量增加。到4點，g成分沿ES線變化到S點，余下的g轉(zhuǎn)變?yōu)镻。P534.結(jié)合Fe-Fe3C相圖指出A1、A3和Acm代表哪個線段，并說明該線段表示的意思。答：A1為PSK水平線，即共析線，在該線溫度（727℃）下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變A3為GS線，即γ?α固溶體轉(zhuǎn)變線Acm為ES線，即碳在γ-Fe中的固溶線

5.簡述碳鋼中碳含量變化對機械性能的影響。答：亞共析鋼隨含碳量增加，P量增加，鋼的強度、硬度升高,塑性、韌性下降.0.77%C時,組織為100%P,鋼的性能即P的性能。＞0.9%C，F(xiàn)e3CⅡ為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，強度下降,但硬度仍上升。＞2.11%C，組織中有以Fe3C為基的Le’,合金太脆

6.寫出鐵碳相圖上共晶和共析反應(yīng)式及反應(yīng)產(chǎn)物的名稱。答：共晶:L4.3→γ2.11＋Fe3C,產(chǎn)物為奧氏體和滲碳體的機械混合物，即萊氏體。共析：γ0.77→α0.0218+Fe3C,產(chǎn)物為鐵素體和滲碳體的機械混合物，即珠光體。

7.在Fe—Fe3C相圖上空白處填寫上組織。

8.簡述Fe—Fe3C相圖應(yīng)用是在哪些方面？答：鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳鋼和鑄鐵成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造工藝的依據(jù)。

1.加熱是鋼進行熱處理的第一步，其目的是使鋼獲得（B）。

A．均勻的基體組織B．均勻的A體組織C．均勻的P體組織D．均勻的M體組織

2.下列溫度屬于鋼的高、中、低溫回火溫度范圍的分別為（A）（D）（B）。

A．500℃B．200℃C．400℃D．350℃

3.碳鋼的淬火工藝是將其工件加熱到一定溫度，保溫一段時間，然后采用的冷卻方式是（D）。

A．隨爐冷卻B．在風中冷卻C．在空氣中冷卻D．在水中冷卻

4.正火是將工件加熱到一定溫度，保溫一段時間，然后采用的冷卻方式是（C）。

A．隨爐冷卻B．在油中冷卻C．在空氣中冷卻D．在水中冷卻

5.完全退火主要用于（A）。

A．亞共析鋼B．共析鋼C．過共析鋼D．所有鋼種

6.共析鋼在奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中，不可能出現(xiàn)的組織是（C）。

A．PB．SC．BD．M

7.退火是將工件加熱到一定溫度，保溫一段時間，然后采用的冷卻方式是（A）。

A．隨爐冷卻B．在油中冷卻C．在空氣中冷卻D．在水中冷卻1.共析鋼中奧氏體形成的四個階段是：（奧氏體晶核形成），（奧氏體晶核長大），殘余Fe3C溶解，奧氏體均勻化。

2.化學熱處理的基本過程，均由以下三個階段組成，即（介質(zhì)分解），（工件表面的吸收），活性原子繼續(xù)向工件內(nèi)部擴散。

3.馬氏體是碳在（α-Fe）中的（過飽和溶液）組織。

4.在鋼的熱處理中，奧氏體的形成過程是由（加熱）和（保溫）兩個基本過程來完成的。

5.鋼的中溫回火的溫度范圍在（350～500℃），回火后的組織為（回火托氏體）。

6.鋼的低溫回火的溫度范圍在（150～250℃），回火后的組織為（回火馬氏體）。

7.在鋼的回火時，隨著回火溫度的升高，淬火鋼的組織轉(zhuǎn)變可以歸納為以下四個階段：馬氏體的分解，殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變，（鐵素體中析出Fe3C），（鐵素體多邊形化）。

8.鋼的高溫回火的溫度范圍在（500～ 650℃），回火后的組織為（回火索氏體）。

9.常見鋼的退火種類有：完全退火，（等溫退火）和（球化退火）。

10.根據(jù)共析鋼的C曲線，過冷奧氏體在A1線以下轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物類型有（P型組織），（S型組織）和馬氏體型組織。

11.材料在一定的淬火劑中能被淬透的（淬硬層深度越大）越大，表示（淬透性）越好。五、簡答題

1.指出下列工件正火的主要作用及正火后的組織。

（1）20CrMnTi制造傳動齒輪（2）T12鋼制造銑刀答：⑴調(diào)整硬度，便于切削加工；細化晶粒，為淬火作準備；消除殘余內(nèi)應(yīng)力。正火后組織為F和S.⑵正火是為了消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做組織準備，同時正火可增加珠光體量并細化晶粒，提高強度、硬度和塑性，并作為最終熱處理。正火后組織為索氏體。

2.用45鋼制造主軸，其加工工藝的路線為：下料——鍛造——退火——粗加工——調(diào)質(zhì)處理

試問：（1）調(diào)質(zhì)處理的作用。（2）調(diào)質(zhì)處理加熱溫度范圍。

答：⑴調(diào)制處理可以使材料具有良好的綜合力學性能，在保持較高強度的同時，具有良好的塑性和韌性。⑵500～650℃熱處理的目是什么？有哪些基本類型？答：目的是改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要的性能。根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點的不同，可分為下面幾類：⑴普通熱處理。退火、正火、淬火和回火。⑵表面熱處理。表面淬火和化學熱處理。⑶其他熱處理。真空熱處理、形變熱處理、控制氣氛熱處理、激光熱處理等。根據(jù)零件生產(chǎn)過程中所處的位置和作用，又可分為預(yù)備熱處理與最終熱處理。

4.簡述過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變組織的名稱及其性能。答：隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生3種類型轉(zhuǎn)變，即珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變。⑴珠光體轉(zhuǎn)變根據(jù)片層厚薄不同可細分為珠光體、索氏體和托氏體。片間距越小，鋼的強度、硬度越高，同時塑性和韌性略有改善。⑵貝氏體轉(zhuǎn)變根據(jù)組織形態(tài)不同，分為上貝氏體和下貝氏體。上貝氏體強度與塑性都較低，而下貝氏體除了強度和硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學性能。⑶馬氏體根據(jù)組織形態(tài)可分為板條狀和針狀兩大類，高硬度是馬氏體性能的主要特點，含碳量增加硬度也提高。

5.氮化處理與滲碳處理相比有哪些特點。答：與滲碳相比，滲氮的特點是：①滲氮件表面硬度高（1000～2000HV）,耐磨性高，具有高的熱硬性。②滲氮件疲勞硬度高。③滲氮件變形小。④滲氮件耐蝕性好。

6.什么叫退火？其主要目的是什么？答：將鋼加熱至適當溫度保溫，然后緩慢冷卻（爐冷）的熱處理工藝叫做退火。其主要目的有：①調(diào)整硬度，便于切削加工；②消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止在后續(xù)加工或熱處理中發(fā)生變形或開裂；③細化晶粒，提高力學性能，或未最終熱處理作組織準備。

7.什么叫回火？淬火鋼為什么要進行回火處理？答：回火是將淬火鋼加熱到A1以下某溫度保溫后再冷卻的熱處理工藝。為避免淬火件在放置過程中發(fā)生變形或開裂，鋼件經(jīng)淬火后應(yīng)及時進行回火。

8.什么叫淬火？其主要目的是什么？答：淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于VK的速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。其目的就是為了獲得馬氏體，提高鋼的力學性能。

9.淬火鋼采用低溫或高溫回火各獲得什么組織？其主要應(yīng)用在什么場合？答：獲得回火馬氏體或回火索氏體。低溫回火主要用于處理各種工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火的工件；高溫回火可用于各種重要結(jié)構(gòu)件如連桿、軸、齒輪等的處理，也可作為某些要求較高的精密零件、量具等的預(yù)備熱處理。

10.指出過共析鋼淬火加熱溫度的范圍，并說明其理由。答：溫度范圍