机械工程材料习题及答案

(一)填空题（每空0.5分，共15分）

1．绝大多数金属的晶体结构都属于( )、( )和( )三种典型的紧密结构。

2．形变强化是一种非常重要的强化手段，特别是对那些不能用( )方法来进行强

化的材料。通过金属的( )可使其( )、( )显著提高。

3．球化退火是使钢中( )球状化的退火上艺，主要用于( )和( )钢，其目的在于( )，改善( )性能，并可为后面的( )工序作准备。

4．共析碳钢奥氏体化过程包括( )、( )、( )和( )。

5．材料的失效形式包括( )、( )和( )失效三种。

6．铸钢铸造性能差的原因主要是( )、 ( ) 和（）。

7．影响合金锻造性能的因素有( )和( )两方面。

8．手弧焊时，焊条的焊芯在焊接过程中的作用是( )和( )。

9．硬质合金产品是用（）生产的。

10．塑料制品的成形工艺中应用较多的是（）和（）。

（二）是非题(请在正确的题后标出“√”，在错误的题后标出“×”，每题1分，共10分)

1．金属晶体各向异性的产生，与不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，致使原子的结合力大小不同等因素密切相关。（ )

2．合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物三大类。 ( ) 3．在铸造生产中，为使铸件的晶粒细化，可通过降低金属型的预热温度来实现。( )

4．淬火加高温回火处理称为调质处理。处理后获得回火索氏体组织，具有综合力学性能好的特点。( )

5．固溶+时效处理是铝合金的主要强化手段之一。( )

6．铸铁中的可锻铸铁是可以进行锻造的。 ( )

7．铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂的零件毛坯。 ( )

8．锻压可用于生产形状复杂、尤其是内腔复杂的零件毛坯。( )

9．手工电弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊和电阻焊都属于熔化焊。( ) 10．各种成形技术所生产的产品都需进行外观和内部品质检验。 ( )

(三)简答题（共35分）

1．简述相和组织的概念并总结成分、组织对钢力学性能的影响规律。（7分）2．已知下列工程材料的牌号，请按顺序填出表格。（每格0.5分，共15分）

3．零件与毛坯的区别是什么？毛坯的种类主要有哪四类？（6分）

4．请为下列零件选择合适的毛坯生产方法：（7分）

(1)成批大量生产的垫片；(2)成批大量生产的变速箱体；(3)单件生产的机架；(4)形状简单、承载能力较大的轴；(5)家庭用的液化气钢瓶；(6)大批量生产的直径相差不大的轴；

(7)汽车发动机上的曲轴。

(四)综合分析题（共40分）

1．某汽车齿轮选用20CrMnTi材料制作，其工艺路线如下：

下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②、淬火③、低温回火④→喷丸+磨削加工。

请分别说明上述①、②、③和④四项热处理工艺的目的及齿轮使用状态下的组织和性能。（20分）

2．什么是材料成形和材料的工艺性？工业中常用的材料成形技术及其原理和应用场合。（20分）

参考答案

（一）填空题

1．体心立方；面心立方；密排六方；

2．热处理；塑性变形；强度；硬度；

3．渗碳体；共析；过共析；降低硬度；切削加工；淬火；

4．奥氏体形核；奥氏体长大；残余Fe3C溶解；奥氏体成分均匀化；

5．变形失效；断裂失效；表面损伤失效；

6．流动性差；收缩大；熔点高；

7．内因；外因；

8．电极；填充金属；

9．粉末压制（粉末冶金）；

10．注射成形；挤出成形。

（二）是非题

1．√；2．×；3．√；4．√；5．√；6．×；7．×；8．×；9．×；10．√。

(三)简答题

1．答：材料中具有同一化学成分、同一结构和聚集状态，并具有界面分隔的各个均匀组成部分称为相（1.5分）；在金相显微镜下看到的材料各相数量、形态、大小、分布的微观体貌及其他现象称为微观组织，简称组织。（1.5分）

钢是以铁和碳为主要成分的合金，随着钢中含碳量（C%）的增加，其组织中渗碳体相（Fe3C）的量增加，铁素体相（F）量减少，钢的强硬度增加、塑韧性下降，但钢的强度在含碳量超过1%后迅速下降。（4分）

3．答：零件是指达到技术要求的制造加工产品，而毛坯是指须经切削加工才能达到精度的制品（2分）；它们的区别在于零件可直接用于装配或使用，而毛坯必须经过进一步的加工处理才能达到技术要求成为零件。（2分）

毛坯的主要种类有：型材，铸件，锻压件，焊接件。（2分）

4．答：(1)冷冲压—冲压件；(2)砂型铸造—铸件；(3)电弧焊—焊接件；(4)锻造—锻件；(5)热冲压后焊接—组合件；(6)模锻—锻件；(7) 铸造—铸件。

(四)综合分析题

1．解：①正火目的：使组织均匀化、细化、改善加工性能；（3分）

②渗碳目的：提高齿轮表层的含碳量，为淬火作成分准备。（3分）

③淬火目的：使渗碳层获得最好的性能，即获得高的齿面硬度，耐磨性及疲劳强度

并保持心部的强度及韧性。（3分）

④低温回火口的：减少或消除淬火后应力，并提高韧性。（3分）

齿轮使用状态下的组织及性能：

表层：高碳回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体；硬度高，耐磨。（4分）

心部：屈氏体或低碳马氏体；强度高，有一定韧性。（4分）

2．答：通过一定的方法或方式，把原材料的初始状态转变成所需制品的制造加工过程称为材料成形（对应的技术或工艺叫材料成形技术或工艺）（3分）；材料对某种制造加工工艺的适应能力称为材料的工艺性。（2分）

常用的材料成形技术及其原理和应用场合：

铸造——液态凝固成形，材质为金属材料尤其是脆性材料（如铸铁，铸造铝合金等）的各类零件尤其是内腔复杂的零件的毛坯生产；（3分）

锻造（压力加工）———固态塑变成形，材质主要是韧性金属材料的无内腔或内腔简单的毛坯或半成品或零件的生产；（3分）

焊接——固态连接成形，主要是各类材质为韧性金属材料的构件连接；（3分）

粉末压制（粉末冶金）——颗粒态成形，原材料为颗粒状的各类零件或半成品的生产；（3分）

高分子材料（聚合物）成形——粘流（胶质）态固化成形，各类塑料或橡胶制品的生产。（3分）