机械工程材料试题

机械工程材料
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）
1、长轴类零件在热处理后进行冷校直，可能会造成力学性能指标降低，主要是（ B ）。

A．b? B．1??C．? D．H B
2、在零件图样上出现如下几种硬技术条件的标注，其中正确的是（ B ）。

A．HB159 B．180～210HB C．800HV D．10～17HRC
3、间隙固溶体与间隙化合物的（ D ）。

A．结构相同，性能不同 B．结构不同，性能相同
C．结构与性能都相同D．结构与性能都不同
4、固溶体的性能特点是（ A ）。

A．塑性韧性高、强度硬度较低 B．塑性韧性低、强度硬度高
C．综合力学性能高 D．综合力学性能低
5、在发生)(????L的共晶反应时，三相的相对成分（ B ）。

A．相同B．确定 C．不定 D．发生变化
6、马氏体的硬度取决于（ C ） A．奥氏体的冷却速度 B．奥氏体的转变温度 C．奥氏体的碳含量D．奥氏体的晶粒
7、对形状复杂，截面变化大的钢件进行淬火时，应选用（ A ）A．高淬透性钢B中淬透性钢C．低淬透性钢 D.碳素钢
8、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应采用（ C ）。

A．水中淬火B．油中淬火C．盐浴中淬火D．空冷
9、GCr15钢中Cr的平均含量为（ B ）。

A．15% B．1.5% C．0.15% D．没有表示出来
10、高速钢二次硬化属于（ D ）。

A．固溶强化B．细晶强化C．位错强化D．第二相强化
二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）
1、奥氏体是（ BD ）。

A．碳在F e??中的间隙固溶体B．碳在Fe??中的间隙固溶体
C．碳在F e??中的有限固溶体D．碳在Fe??中的有限固溶体
2、下列能进行锻造的铁碳合金是（ AB ）。

A．亚共析钢 B．共析钢 C．共晶白口铸铁 D．亚共晶白口铸铁
3、影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是（ BD ）。

A．钢材本身的碳含量B．钢中奥氏体的碳含量 C．钢中碳化物的含量D．钢的淬火加热温度
4、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（ AC ）。

A．20号钢渗碳淬火后低温回火 B．40Cr淬火后高温回火
C．20CrMnTi渗碳后淬火低温回火 D．ZGMn13水韧处理
5、下列钢种中，以球化退火作为预备热处理的钢种是（ BD ）。

A．40Cr B．T12 C．16Mn D．GCr15
三、填空题（本大题共15空，每空2分，共30分）
1、合金的相结构有固溶体和金属化合物两大类，其中前者具有较好的塑性性能，适宜作基本相；后者具有较高的硬度，适宜作强化相。

2、用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈羽毛状，而下贝氏体则呈针状。

3、化学热处理的基本过程包括分解、吸附和扩散三个阶段。

4、促进石墨化的元素有碳、硅，阻碍石墨化的元素，硫、锰。

1、共晶转变和共析转变的产物都属于两相混合物。

2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、再结晶、晶粒长大的变化。

3、共析钢的含碳量为0.77％。

4、Q235钢的含义是为屈服点数值（屈服强度）为235MPa的碳素结构钢。

5、单晶体塑性变形中滑移的实质是在切应力作用下，位错沿滑移面的运动。

6、体心立方晶格的致密度为 68％。

7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，退火常分为完全退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去应力退火等几种。

8、钢在奥氏体化后，冷却的方式通常有等温冷却和连续冷却两种。

9、在铁碳合金的室温平衡组织中，强度最高的合金含碳量约为0.9%。

10、工具钢按用途可分为刃具钢、模具钢、量具钢。

11、常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度、和维氏硬度测试
四、问答题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）
1、试比较各类铸铁之间性能的优劣顺序，与钢相比较铸铁性能有什么优缺点？
答：（1）常用的铸铁主要有灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。

（2）力学性能优劣顺序为：球墨铸铁、可锻铸铁、灰铸铁。

（3）工艺性能优劣顺序为：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。

与钢相比较，铸铁的铸造成型性好，减振性好，切削性能好，缺口敏感性低，但通常钢的力学性能好于铸铁。

2、20号钢采用表面淬火是否合适？为什么？45号钢进行渗碳处理是否合适？为什么？
答：（1）20号钢采用表面淬火不合适，因为表面淬火的目的是提高改善材料表面硬度的一种热处理工艺，20号钢的含碳量太低，所以采用表面淬火方法不合适；
（2）对45号钢进行渗碳处理不合适，因为45号钢的含碳量为中碳，而渗碳处理适用于低碳钢，因此不合适。

3、常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？F e??、Fe??、
A l、C u、Ni、P b、Cr、V、Mg、Z n各属于何种晶体结构？
答：常见的金属晶体结构有以下几种：
（1）体心立方：晶胞中的原子数为2，原子直径d=23?，如
（2）面心立方：晶胞中的原子数为4，原子直径
（3）密排六方：晶胞中的原子数为6，原子直径
1、奥氏体形成的四个步骤是什么？
答：（1）奥氏体晶核的形成；（2）奥氏体晶核的长大；（3）残余渗碳体的溶解；（4）奥氏体成分的均匀化。

2、按回火温度高低，回火可分为哪几类？主要的温度区间、回火后的得到的组织、性能和用途是什么？
答：⑴、低温回火(150～250℃)回火后的组织为回火马氏体。

这种回火主要保持钢在淬后所得到的高强度、硬度和耐磨性。

在生产中低温回火被广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件以及表面淬火工件等。

⑵、中温回火(350～500℃)回火后的组织为回火屈氏体。

经中温回火后，工件的内应力基本消除，其力学性能特点是具有极高的弹性极限和良好的韧性。

中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具的处理。

⑶、高温回火(500～650℃)高温回火后的组织是回火索氏体。

钢的强度、塑性和韧性具有良好的配合，即具有较高的综合机械性能。

因而，调质处理被广泛应用于中碳结构钢和低合金经构钢制造的各种重要的结构零件，特别是在交变载荷下工作的连杆、螺栓以及轴类等。

3、高分子材料的主要性能特点是什么？
答：高分子材料性能特点：具有高弹性和粘弹性；强度低，比强度高；耐磨、减磨性能好；绝缘、绝热、绝声；耐热性不高，耐蚀性能好；存在老化问题。

4、提高金属耐蚀性的途径是什么？不锈钢中最主要的合金元素是哪一个元素？
答：（1）提高金属的电极电位；
（2）使金属易于钝化，形成致密、完整、稳定的与钢基体结合牢固的钝化膜；
（3）形成单相组织。

不锈钢中最主要的合金元素是C r
5、说明下列符号各是什么指标？各代表什么意思？
(1) E （2）σs（3）ψ（4）αk (5)HRC
答：（1）E：弹性模量；刚度指标（2）σs：屈服点（强度）；强度指标（3）ψ：断面收缩率；塑性指标
（4）αk ：冲击韧度；韧性指标（5）H R C：洛氏硬度；硬度指标
五、选材题（本大题10分，每空1分）
从下列钢号中选取合适的钢号填入表中，并说明其热处理工艺。

65M n、20CrMnTi、GCr9、45、Q345
零件名称钢号热处理
汽车变速齿轮20CrMnTi 渗碳+淬火+低温回火
弹簧65Mn 淬火+中温回火
滚动轴承GCr9 球化退火+淬火+低温回火
压力容器Q345 热轧状态或正火状态
机床主轴45 淬火+高温回火
一、单项选择题：
1、关于材料的弹性模量，叙述错误的是（ D ）
A、它是材料的稳定性质
B、大小取决于材料的本性
C、它是刚度的衡量标准
D、物理意义是单位应力所产生的变形
2、在材料的维氏硬度试验中，选用的压头是（ C ）
A硬质合金球 B、金刚石圆锥 C、正四棱锥体金刚石 D、以上选项均可
3、密排六方晶格的晶胞原子数是（ C ）A、2 B、4 C、6 D、8
4、纯铁存在（ C ）种同素异构体。

A、1 B、2 C、3 D、4
5、恒温下由液相包围着一个固相生成另一个新固相的反应是（ C ）A共晶反应 B、结晶过程C、包晶反应 D、共析反应
6、在下列各项中，渗碳能力最弱的铁碳固溶体是（ D ） A、渗碳体 B、δ铁素体 C、奥氏体D、铁素体
7、下列过冷奥氏体的转变属于扩散型转变的是（ C ）A上贝氏体转变 B、马氏体转变C、珠光体转变
D、下贝氏体转变
8、提高灰口铸铁的耐磨性应采用（ C ）A、整体淬火 B、渗碳处理 C、表面淬火 D、调质处理
9、GCr15钢中Cr的平均含量是（ C ）A、0.015％ B、0.15％C、1.5％ D、没有表达出来
10、为使高碳钢便于机体加工，可预先进行（ C ）A、淬火 B、正火C、球化退火 D、回火
二、填空题：
1、在金属学中，通常把金属从液态凝固为固体晶态的转变称为结晶，而把金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的称为同素异构转变或相变。

2、淬火钢进行回火的目的是获得所要求的力学性能、消除内应力、稳定组织和尺寸，回火温度越高，钢的硬度越低。

3、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是P，其组成相为Fe3C+F 。

4、含碳量大于0.77％的铁碳合金从1148℃冷降至727℃，将从奥氏体中析出二次渗碳体，其分布特征主要为呈网状分布。

5、机械材料选材的三大基准原则使用性能原则、工艺性能原则、经济性原则。

6、木工刀具应选碳素工具钢材料，进行淬火+低温回火热处理。

三、问答题。

1、试比较共析钢过冷奥氏体等温转变曲线和连续转变曲线的异同点。

答：与等温转变曲线相比：
（1）连续冷却转变曲线向右下方向移动，说明转变开始和转变终了温度低一些，时间更长一些。

（2）连续冷却获得的珠光体组织是在一个温度范围内形成，所以粗细不均，较高温度下形成的粗些。

（3）连续冷却没有贝氏体转变。

四、计算题。

1、在常温下，已知铁的原子直径d=0.254nm,铜的原子直径d=0.255nm,分别求铁、铜的晶格常数。

解：已知在常温下，铁为体心立方晶格的α-Fe,原子直径d=0.254nm
2、现有A、B两种铁碳合金，A的显微组织为珠光体的量占75％，铁素体的量占25％，B的显微组织为珠光体的量占92％，二次渗碳的量占8％，请计算并回答：
（1）这两种铁碳合金按显微组织的不同分属于哪一类钢？
（2）这两种铁碳合金的含碳量各为多少？
一、判断题（共10 道试题，共40 分。

）
1. 材料的含碳量越低，则可焊性越好。

（ B ）A 错误B正确
2. 通过加热、保温、冷却等手段，通常在不改变外形的条件下，改变其内部组织，以获得所需性能的工艺方法称为热处理。

B 正确
3. 材料硬度值在100-150HBS范围内，切削加工性最好。

（ A ）A错误B正确
4. 材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力称为刚度。

（A ）A错误B正确
5. 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。

（ B ）A 错误B正确
6. 冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。

（B ）A 错误B正确
7. 对坯料施加外力，使其产生塑性变形改变尺寸、形状及性能，用以制造毛坯、机械零件的成形加工方法称为铸造。

(错误）
8. 疲劳极限用σ-1来表示。

（ B ）A 错误B正确
9. 铸铁中，灰铸铁的铸造性能最好。

（B ）A 错误B正确
10. 热处理性能只用淬硬性和淬透性来评定。

（A）A错误B正确
二、单选题（共 5 道试题，共30 分。

）
1. 两个相同原子或性质相差不大的原子互相靠近，电子不会转移，原子间借共用电子对所产生的力而结合，形成（B ）。

A离子键B共价键C金属键D分子键
2.（A ）能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。

A晶胞B单晶体C晶系D多晶体
3. 弹性极限用（D ）来表示。

A σs B σ-1 C σp D σe
4. 晶格的点缺陷不包括（C )。

A空位B间隙原子C位错D置换原
5. 材料的工艺性能不包括（D）。

A铸造性能B热处理性能C焊接性能D光学性能
三、多选题（共 5 道试题，共30 分。

）
1. 以下属于控制晶粒尺寸的方法有（ABCD） A. 控制过冷度B. 变质处理C. 振动D. 搅拌
2. 以下表述含碳量对工艺性能的影响正确的是(BCD )。

A. 切削性能:高碳钢合适
B. 可锻性能: 低碳钢好
C. 焊接性能: 低碳钢好
D. 铸造性能: 共晶合金好
3. 原子、离子、分子之间的结合力称为结合键，则以下属于结合键的类型的是（ABCD）。

A. 离子键
B. 共价键
C. 金属键
D. 分子键
4. 铸锭的缺陷包括（ABCD）等。

A. 缩孔B. 疏松C. 气孔D. 偏析
5. 由于凝固时表面和心部的结晶条件不同，铸锭的宏观组织是不均匀的，通常由（A C D）组成。

A. 表面细晶区
B. 表面粗晶区
C. 柱状晶区
D. 中心等轴晶区
一、判断题（共10 道试题，共40 分。

）
1. 一些对性能要求不高的机械零件或工程构件，退火和正火亦可作为最终热处理(B)。

A 错误B正确
2. 影响再结晶退火后晶粒度的主要因素是加热温度和预先变形度。

(B) A 错误B正确
3. 高温回火（500～650℃），所得组织为回火屈氏体。

(A) A错误B正确
4. 低温回火(150～250℃)，所得组织为回火马氏体。

(B) A 错误B正确
5. 退火的冷却速度比正火快，得到的珠光体组织的片层间距较小。

(A) A错误B正确
6. 正火和完全退火相比，退火能获得更高的强度和硬度.(A) A错误B正确
7. 淬火就是把钢加热到临界温度（AC3或AC1 ）以上，保温一定时间使之奥氏体化后，再以大于临界冷却速度的冷速急剧冷却，从而获得马氏体的热处理工艺。

(B) A 错误B正确
8. 正火生产周期较短，设备利用率较高，节约能源，成本较低，因此得到了广泛的应用。

(B)A 错误B正确
9. 热加工和冷加工是根据变形时是否加热来区分。

(A)A错误B正确
二、单选题（共5 道试题，共30 分。

）
1. 下列影响C曲线(即过冷奥氏体等温转变动力学曲线)的因素不包括（D ）。

A. 含碳量的影响
B. 合金元素的影响
C. 加热温度和保温时间
D. 冷却时间
2. 仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为（B）。

A. 表面淬火B. 表面热处理 C. 化学热处理D. 渗碳
3. 物理气相沉积技术不包括（D ）方法。

A. 真空蒸发B. 溅射C. 离子镀D.化学反应
4. 钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到AC1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做（C ）。

A. 正火B. 退火C. 回火 D. 淬火
5. （滑移）是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生移动的现象
A. 滑移
B. 孪生
C. 位错
D. 面缺陷
三、多选题（共 5 道试题，共30 分。

）
1. 按层间距珠光体组织习惯上分哪几种（ABD）。

A. 珠光体（P）B. 索氏体(S) C. 马氏体(M) D. 屈氏体(T)
2. 常用的淬火方法有（ABCD）等。

A. 单介质淬火 B. 双介质淬火C. 分级淬火D. 等温淬火
3. 奥氏体的形成取决于（ABCD ）等。

A. 加热温度B. 加热速度C. 钢的成分D. 原始组织
4. 以下属于正火在生产中的应用的有（ABCD）。

A. 作为最终热处理
B. 作为预先热处理
C. 改善切削加工性能
D. 改善和细化铸钢件的铸态组织
5. 以下属于退火的种类的是（ABCD ）。

A. 球化退火 B. 完全退火C. 等温退火 D. 去应力退火
一、判断题（共10 道试题，共40 分。

）
1. 高速钢的导热性特别好。

错误
2. 高速钢的淬透性高，空冷即可淬火，俗称“风钢”。

正确
3. 具有价格便宜、应用最广泛的铸铁材料,麻口铸铁占铸铁的总产量80%以上。

错误
4. 碳素工具钢为高碳钢,随含碳量提高，钢中碳化物量增加，钢的耐磨性提高，但韧性下降。

正确
5. 碳素工具钢最终热处理为淬火加高温回火。

错误
6. 碳素工具钢热硬性差，淬透性低，只适于制作尺寸不大、形状简单的低速刃具。

正确
7. 渗碳钢主要用于制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要零件，如汽车，内燃机上凸轮轴、活塞销等。

正确
8. 铸铁是碳含量大于7．11％的铁碳合金，并且还含有较多量的硅、锰、硫、磷等元素。

错误
9. 冷作模具钢主要用于制造各种冷成型模具，如冷冲模、冷挤压模、冷镦模和拔丝模等。

正确
10. 高速钢最常用的钢种为钨系的W18Cr4V和钨—钼系的W6Mo5Cr4V2。

正确
二、单选题（共 5 道试题，共30 分。

）
1. 以（B ）为主要合金元素的铜合金称白铜。

A. 锡 B. 镍 C. 铝 D. 铍
2. QT400-15表示铸铁的是（D）。

A. 蠕墨铸铁B. 灰铸铁C. 可锻铸铁D.球墨铸铁
3. （C ）主要是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢。

A. 调制钢B. 渗碳钢C.耐
磨钢 D. 弹簧钢
4.石墨化的条件是（）。

A. 冷却速度极快B. 保温时间较短C. 加热温度极高D. 冷却速度极缓慢
5. 低淬透性调质钢常用的钢种是（D ）。

A. 40Cr B. 40CrNi C. 40CrNiMo D. 20Cr
三、多选题（共5 道试题，共30 分。

）
1. 按碳存在的形式，可将铸铁分为（BCD ）。

A. 可锻铸铁B. 灰铸铁 C. 白口铸铁 D. 麻口铸铁
2. 以下是刃具钢的性能要求的有（ABCD ）。

A. 高硬度B. 高耐磨性C. 高热硬性D. 足够的韧性
3. 刃具钢主要用于制造各种金属切削刀具，包括（ABD ）等。

A. 车刀B. 铣刀 C. 千分尺D. 钻头
4. 根据磷、硫的含量可将钢分为（ABCD ）。

A. 普通质量钢B. 优质钢C. 高级优质钢D. 特级优质钢
5. 按退火组织可将钢分为（BCD ）。

A. 珠光体钢B. 亚共析钢C. 共析钢D. 过共析钢。