工程材料与热加工试题

《工程材料与热加工》综合练习题
一、填空题。

1．金属材料的力学性能主要有强度（）、（）、（）和疲劳强度。

2．金属抵抗永久变形和断裂的能力称为（），常用的力学指标有Ъs和（）。

3．（）是指材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是反映材料软硬程度的力学性能指标，常用的有布氏硬度符号（），
（）硬度符号（）。

（）硬度符号（），
4．常见的金属晶格有体心立方晶格和（），（）。

5．常用的塑性指标有延伸率和（）两项，分别用符号（），（）表示。

6．一种组元均匀熔解在另一种组元中而形成的晶体称。

7．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，可将固溶体分为（）固溶体和（）固溶体两大类。

8．渗碳体是（）与（）的化合物，其分子式为（）。

9．纯金属液态结晶过程是（）形成及（）长大的过程。

10．理论结晶温度与实际结晶温度之差称（）。

11．钢锭组织是由表层细晶粒区，（）和（）组成的。

12．细化铸件晶粒大小的方法有增大过冷度，（）和（）。

13．铁碳合金状态图是用来表示合金元素的组织与（）和温度之间的关系图形。

14．铁素体是碳溶解于（）中的间隙固溶体。

15．奥氏体是碳溶解于r－Fe中的（）固溶体。

16．铁素体和渗碳体的机械混合物称（）。

17．含碳量＜2.11%的铁碳合金称为（）。

18．含碳量＞2.11%的铁碳合金称为（）。

19．根据铁碳相图把铁碳合金中的钢分为亚共析钢，（）和（）。

把白口铸铁分为亚共晶白口铸铁，（）和（）。

20．钢的热处理是钢在固态范围内通过加热（）和（）的方法。

21．钢的普通热处理分为退火（）淬火和（）。

22．钢的回火按加热温度不同分为低温回火（）和（）。

23．碳钢中常存的有益元素有（）、（）有害元素有（）、（）。

24．在固态下，随温度的变化，其晶格类型会发生转变的现象称（）转变。

25．碳钢按钢中含碳量可分为低碳钢（）、（）。

26．生产中淬火常用的冷却介质有水，盐水（）和（）等。

27．（）是将钢加热到Ac3以上30～50℃，保温一定时间，随炉冷至600℃以下，再出炉空冷的退火工艺。

28．将钢件加热到Ac3或ACcm以上30～50℃，保温适当时间后在自由流动的空气中均匀冷却的热处理工艺称（）。

29．将钢加热到Ac1或Ac3以上，保温一定时间后，以大于（）的速度，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称淬火.
30．根据碳在铸铁中存在形态的不同，铸铁可分为白口铸铁、灰铸铁（）、（）、（）等五种。

二、解释下列各词。

1．铸造生产：
2．压力加工：
3．模型锻造：
4．熔化焊：
5．手工电孤焊：
6．高速钢：
7．可锻铸铁：
8．晶体：
9．砂型铸造：
10．调质处理：
三、指出下列牌号铁碳合金的类别、含碳量、质量及用途。

1．Q235：
2．T10：
3．45：
4．60Si2Mn
5.W18cr4V
6.HT100:
7.QT450-10:
8.KTH300－06:
9.9SiCr:
10.ZG200-400:
四、填出简化的铁碳合金相图各区段的组织。

五、简答题。

1．什么是钢的热处理？热处理的目得是什么？
2．钢中常存杂质有哪些？对钢的力学性能有何影响？
3．什么叫奥氏体的连续冷却转变与等温冷却转变？
4．共析钢过冷奥氏体等温转变时，根据过冷度的不同，有哪几种转变？转变产物的性能有S
A E
C L
F
K
P F A
G
F e 2.1 4.3 F e3C 0.8
何特点？
5．什么叫淬火？淬火的目得是什么？常用淬火方法有哪几种？
6．某拉伸试样，直径为10mm，长度为100mm，当载荷达28400N时，材料开始屈服，加载至35400N后，载荷开始变小，拉断时载荷是28000N，把拉断试样连接起来长度为135mm，断裂处最小直径为7mm，求试样的бs、бb、δ及ψ。

7．常用铸造合金的铸造性能有哪些？试述铸造流动性，收缩性好坏对铸件质量的影响。

8．什么是焊接电孤，它由哪些区组成的？什么叫焊接接头？它由哪些区组成的？对焊接接头性能有何影响？
《工程材料》复习思考题答案
1．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？
答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。

因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。

②金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。

另一方面人们可以利用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的。

加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。

如冷拉钢丝拉过模孔的部分，由于发生了加工硬化，不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分，这样钢丝才可以继续通过模孔而成形。

2．划分冷加工和热加工的主要条件是什么？
答：主要是再结晶温度。

在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工，产生加工硬化现象；反之为热加工，产生的加工硬化现象被再结晶所消除。

3．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？
答：（1）通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，从而使其致密度得以提高。

（2）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提高。

（3）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变，使它们沿着变形的方向细碎拉长，形成热压力加工“纤维组织”（流线），使纵向的强度、塑性和韧性显著大于横向。

如果合理利用热加工流线，尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致，而与外加切应力或冲击力相垂直，可提高零件使用寿命。

是非题(10)
1．奥氏体向珠光体的转变实际上是一个结晶过程。

（）
2．室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性也就越低。

（ ）
3．铁碳合金在常温下存在的相实际上就是铁素体和渗碳体。

（ ）
4．能形成无限固溶体的一定是置换固溶体。

（ ）
5．球化退火主要是应用于共析钢与过共析钢。

（ ）
6．钢中的合金元素越多，其淬火后的硬度越高。

（ ）
7．可锻铸铁表明可以进行锻造加工。

（ ）
8．淬火后回火的主要目的是减小或消除淬火引力，获得稳定组织。

（ ）
9．渗碳处理适用于碳素钢。

（ ）
10．细化晶粒不仅提高材料的强度，同时也能提高材料塑性和韧性 （ ） 2006年机械工程材料试题评分标准
一、判断对错：（10分）（对√错×）（每题1分）
1、布氏硬度可用于测量正火件、回火件和铸件。

对√
２、洛氏硬度计HRC 对零件的硬度值有效测量范围是20－67HRC 。

对√
3、共析反应是一种固相在恒温下形成两种新固相的反应。

对√
4、手工锉刀用15号钢制造。

错×
5、淬火用盐水槽用1Cr18Ni9Ti 制造。

对√
6、机用钻头用20CrMnTi 制造。

错×
7、直径20毫米以下的合金钢采用盐水淬火。

错×
8、滚动轴承采用锡基轴承合金制造。

错×
9、高速钢热硬性好，耐磨性好可以制造车刀。

对√
10、高锰钢是耐磨钢经常用于挖掘机的斗铲，也可用于制造犁铧。

错×
二、作图题：(20分)
１、写出图1钢的“Ｃ”线1和2冷却速度下的转变产物。

（1，5分；2；5分）
2、在Fe-Fe 3C 相图左下角部分画出亚共析钢和共析钢钢淬火加热温度范围线。

（10分）
℃
℃
0τ Fe ωc% Fe 3
C
1题图 2题图
三、确定下面零件材料和热处理工艺和显微组织(25分) （每空1分）
零件名称 一般强度 中等强度 高强度 典型热处理工艺 显微组织 传动轴 45 40Cr 40CrNiMo 淬火＋高温回火 回火索氏体 渗碳齿轮 20 20Cr 20CrMnTi 淬火＋低温回火 表面渗碳体＋M ＋A 板型弹簧 60 60Mn 60Si2Mn 淬火＋中温回火 回火托氏体
连杆 45 40Cr 42Ni2Mo 淬火＋高温回火回火索氏体
轴承 GCr15 GCr15Si GCr15SiMnTi 淬火＋低温回火渗碳体＋M＋A 四、分析题（25分）（每题5分）
分析下列材料强化方法的强化机理
1、细晶强化：晶界增加提高强度 5分
2、热处理强化改变组织结构提高强度 5分
3、固溶强化晶格变形提高强度 5分
4、合金强化固溶强化和碳化物强化 5分
5、加工硬化位错增加提高强度 5分
五、填空(20分) （每空1分）
1. 实际金属的晶体缺陷有点、线、面。

2. 二元合金基本相图是匀晶共晶包晶。

3. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为M回＋A 、T回、 S 回。

4. 45钢奥氏体化后冷却时，大于临界冷却速度获得的组织是 M ，小于临界冷却速度获得的组织可能是 P 。

5. T12钢正火后渗碳体呈片状，球化退火后渗碳体呈球状。

6. 碳钢 M形态主要有片和板条两种，其中板条M硬度低、韧性好。

7. 金属中常见的三种晶格体心，面心，密排六方。

8．变形度在 __2％－8％_ 时称为临界变形度,再结晶退火后会出现异常的大晶粒。