机械工程材料期末考试

机械工程材料期末考试

一．填空题（共30分，每空1分）

1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。

2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型是：体心立方。

3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5% 。5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。7. 钢与铸铁含碳量的分界点是：2.11% 。

8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。

10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C 两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。

14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。

15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：P+Fe3CⅡ （网状），P ，P+F 。得分

二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√ 错误×，答案填入表格）1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。× 2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。√ 3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√ 4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响

是：随着钢中碳的质量分数的增加，硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。×

5．淬火临界冷却速度是钢获得马氏体的最小冷却速度。× 6．淬透性好的钢，其淬硬性也一定好。× 7．大部分合金钢的淬透性比碳钢好。√

8．正火的冷却速度比退火快，故同一钢种经正火处理后的组织较细，其强度、硬

度比退火高。√

9．由于淬火钢回火时的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。× 10．可锻铸铁具有一定的塑性，可以进行锻造加工。×

三．单项选择题（共15分，每小题1分）（请将答案填入表格）1．表示金属材料屈服点的符号是：b a. σe b. σS c. σb

2．引起钢的冷脆性的有害杂质元素是：b a. 硫b.磷c. 硫和磷3．固溶体的晶体结构特点是：a

a. 与溶剂相同

b. 与溶质相同

c. 形成新的晶体类型4．钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于：b

a. A的本质晶粒度

b. A的实际晶粒度

c. A的起始晶粒度5．高速钢的红硬性取决于：b

a.马氏体的多少

b. 淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量

c.钢的含碳量b 6．室温下金属的晶粒越细，则：b

a. 强度越高，塑性越差

b. 强度越高，塑性越好

c. 强度越低，塑性越好7．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了：a a.加工硬化现象b.再结晶现象c.去应力退火8．为了改善碳素工具钢的切削加工性，常采用的热处理是：b a. 完全退火b. 球化退火c.再结晶退火9．形状简单的工件淬火应选用a a. 单液淬火b. 双液淬火c. 分级淬火10．回火索氏体与索氏体相比a

a.塑性韧性好

b.强度硬度高

c.塑性韧性差11．灰铸铁具有良好

的抗压、减震性能，常用于制造c a .曲轴b.管接头c.机床床身、底座、箱体12．绑扎物件宜选用a

a.低碳钢

b.中碳钢

c.高碳钢13．灰铸铁的石墨形态是a

a. 片状

b. 团絮状

c. 球状14．钢的淬硬性主要取决于：a a. 含碳量b. 冷却介质c.合金元素15．下列说法错误的是b

a.金属材料的强度、塑性等可通过拉伸试验来测定

b.调质处理是淬火+低温回火

c.布氏硬度实验测定的数据准确、稳定、数据重复性好得分

四．综合分析题（共25分）

1．（4分）根据Fe-Fe3C相图，分析下列现象：（1）wC＝1.2％的钢比wC＝0.8％的钢强度低；

（2）加热到1100℃，wC＝0.4％的钢能进行锻造，wC＝4％的铸铁不能锻造；

答：（1）wC＝0.8％的钢的室温平衡组织为100%P,而wC＝1.2％的钢的室温平衡组织为P+Fe3CⅡ，Fe3CⅡ硬而脆、呈网状使合金强度降低。

（2）1100℃时，wC＝0.4％的钢为单相A，塑性好，变形抗力低，能进行锻造；wC＝4％的铸铁为P+Fe3CⅡ+L’d，脆性大，不能锻造。

2．（5分）某钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图所示，指出图中各点处的组织。答案：① B下② P+F+A ③ P+F ④ B下＋A ⑤ M ＋Ar

3．（8分）试为下列零件选材，并选择热处理工艺。

（1）手工锯条；（2）自行车座位弹簧；（3）连杆；（4）车刀。

备选材料：20、T8、T12、40Cr、9SiCr、65Mn、W18Cr4V 、GCr15、Cr12MoV。答：

（1）手用锯条：T12，球化退火→ 淬火+ 低温回火（2）自行车座位弹簧：65Mn，淬火+ 中温回火（3）连杆：40Cr，淬火+高温回火（4）车刀：W18Cr4V，

退火（完全退火或等温退火）→ 高温淬火+ 560℃三次回火

4．（8分）根据下列零件的性能要求及技术条件选择热处理工艺方法，画出工艺曲线，并指出其在使用状态下的显微组织。。

（1）用45钢制作的某机床主轴，要求该轴有良好的综合机械性能，其轴颈部分和轴承接触要求耐磨（52～56HRC）

（2）用20CrMnTi制作的汽车传动齿轮，要求表面高硬度、高耐磨性，（58～63HRC）答：

（1）

AC3+100～150 ℃

热处理工艺方法和工艺曲线：

AC3+30～50 ℃

AC3+30～50 ℃ 炉水

表面淬火

500～650 ℃ 空冷淬火

冷冷150～250 ℃ 正火或完全退火

高温回火

o 低温回火

冷

使用状态下的显微组织：表面M回心部S回（2）热处理工艺方法和工艺曲线：

AC3+30～50 ℃

900～950 ℃

AC3+30～50 ℃

空缓正火渗碳

冷冷水冷

150～250 ℃

空冷低温回火

使用状态组织：表面――（高碳）回火M+K+Ar

心部――（低碳）回火M 或回火M+F（淬不透时）得分

五．（20分）Fe―Fe3C亚稳平衡相图如图，要求：