金属工艺设计学试题和答案解析

一、简答题

1．将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判别它的变形性质？

2．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？

σb、σs、σ0.2、σ-1、δ、αk、 HRC、HBS、HBW

3．什么是同素异构转变?试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。室温和1100℃时的纯铁晶格有什么不同？

4．金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？

5．常用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？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？

6．什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？

7．将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图所示温度T1，求此时：

（1）两相的成分；（2）两相的重量比；

（3）各相的相对重量（4）各相的重量。

8．某合金如下图所示：

标出（1）-（3）区域中存在的相；

（2）标出（4）、（5）区域中的组织；

（3）相图中包括哪几种转变？写出它们的反应式。

9. 今有两个形状相同的铜镍合金铸件，一个含Ni90％，一个含Ni50％，铸后自然冷却，问凝固后哪个铸件的偏析较为严重？如何消除偏析？

10. 按下面所设条件，示意地绘出合金的相图，并填出各区域的相组分和组织组分，以及画出合金的力学性能与该相图的关系曲线。

设C、D两组元在液态时能互相溶解，D组元熔点是C组元的4/5 ，在固态时能形成共晶，共晶温度是C组元熔点的2/5，共晶成分为ωD＝30％；C组元在D组元中有限固溶，形成α固溶体。溶解度在共晶温度时为ωC＝25％，室温时ωC＝10％，D组元在C组元中不能溶解；C组元的硬度比D组元高。计算ωD＝40％合金刚完成共晶转变时，组织组成物及其百分含量。

11．分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温的相组成和组织组成。并计算室温下组织的相对量。

12. 试比较索氏体和回火索氏体，托氏体和回火托氏体，马氏体和回火马氏体之间在形成条件、组织形态、性能上的主要区别。

却曲线进行冷却，分析其所得到的组织。

14. 现有45号钢材料，

（1）请根据铁碳合金相图，画出合金从液态冷却到室温的温度-时间曲线，并写出各个阶段的组织转变过程；

（2）请分别选择大批或小批生产小轴零件两种合适的热处理方案；

（3） 在TTT 曲线上画出这两种热处理方案的工艺曲线，并分别标出其室温时的组织状态；

（2）力学性能要求一般的小轴零件，采用正火热处理方案；力学性能要求较高的小轴零件采用调质热处理方案。 因为正火索氏体呈片状，高温回火得到的回火索氏体呈颗粒状，力学性能比正火索氏体好。

（3）V 1为正火热处理方案，其室温组织为F+S

V 2为调质热处理中的淬火，然后高温回火；其室温组织为回火索氏体。

15．确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火的组织。 （1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度； （2）ZG35的铸造齿轮； （3）铸造过热的60钢锻坯； （4）改善T12钢的切削加工性能。

16．说明直径为10mm 的45钢试样分别经下列温度加热：700℃、760℃、850℃、1100℃，保温后在水中冷却得到的室温组织。

17．指出下列工件淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织：

（1）45钢小轴（要求综合力学性能好）；（2）60钢弹簧；（3）T12钢锉刀。

18．试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

19．有两种高强度螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合力学性能：σb≥800MPa，αk≥600KJ/m2。试问应选择什么材料及热处理工艺。

20．为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？

21．什么是钢的回火脆性？如何避免？

22．简述高速钢的成分，热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。

23．合金元素提高钢的回火稳定性的原因何在？

24．不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？

二、改错题

1. 材料的抗拉强度是指材料达到允许变形程度前的最大应力。（）

2. 当外力超过塑性材料的弹性极限后，材料将产生屈服变形，该弹性极限也是材料的屈服极限。（）

3. HRA是测定硬质合金、淬火钢、表面淬火层的洛氏硬度测试方法。（）

4. 低应力脆断是材料在低温下发生脆性所引起的。（）

5. 结晶时成核速率愈小，生长速率愈小，则结晶后合金的力学性能愈好。（）

6. 置换固溶体中溶质原子和溶剂原子半径相差愈小则溶解度愈小。（）

7. 球化退火为了得到在珠光体基体上均匀分布的球状渗碳体。（）

8. 水淬后，过共析钢得到的是板状马氏体组织。（）

9. 利用合金元素产生细晶粒钢，既减少晶界的面积，又提高晶界的强度，可提高钢的抗高温蠕变性能。（）

三、单项选择题

1. 金属材料的冲击韧度用符号a k表示，其计算单位为（）

(1) N/mm2 (2) J/cm2 (3) kgf•m/mm2 (4) Pa/mm2

2.金属在疲劳试验时，试样承受的载荷为（）

(1) 静载荷 (2) 动载荷 (3) 冲击载荷 (4) 交变载荷

3. 固溶强化的基本原因是（）

(1) 晶格类型发生变化 (2) 晶粒变细 (3) 晶格发生滑移 (4) 晶格发生畸变

4. 碳的质量分数为1.2% 的碳钢，当加热至A c1～A ccm时，其组织应为（）

(1) F+A (2) P+A (3) A+Fe3C II (4) P+ Fe3C II

5. A1、A r1、A c1、A3之间的关系为（）

(1) A1>A r1>A c1>A3 (2) A r1

(3) A r1>A1>A c1>A3 (4) A3

6. 过冷奥氏体转变前所停留的时间称为（）

(1) 孕育期 (2) 转变期 (3) 过渡期 (4) 停留期

7. 与钢相比，铸铁工艺性能的突出特点是（）

(1)焊接性能好 (2)锻造性能好 (3)吸振性能好 (4)热处理性能好

8. T12钢做锉刀，其最终热处理一般为（）

(1)淬火 (2)淬火+高温回火 (3)中温淬火 (4)淬火+低温回火