工程材料学题库20140526

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填空题
1、正确合理的选材一半考虑三个基本原则1使用性能2工艺性能3经济性
P4
2、写出扩大ɣ相区并且可以与ɣ-Fe无限互溶的元素有镍、锰、钴。

扩大ɣ相区并且可以与ɣ-Fe有限互溶的元素有碳、氮、铜。

写出封闭ɣ相区并且可以与ɣ-Fe无限互溶的元素有铬（Cr）、钒（V）。

P7-8
3、Cr是铁素体形成元素，但是在钢中加入了w（Cr）= 18%和Ni元素的时候，却可以促进奥氏体的形成。

P8
4、奥氏体层错能越高，易于形成状马氏体，具有孪晶型亚结构。

奥氏体层错能越低，易于形成状马氏体，具有位错型亚结构。

P11
5、钢中合金元素的强化作用主要有固溶强化、晶界强化、第二相强化和位错强化四种方式。

P11
6、晶界强化不但可以提高强度，还可以改善钢的韧性。

P12
7、除了Co、Al与金属以外，所有的合金元素都会使马氏体转变温度下降。

P21（Co、Al）
8、合金元素Al、Mn对晶粒细化有较好作用。

（Al、Mn）
9、细晶强化唯一的在提高强度的同时提高材料韧性的强化方式。

（细晶）
10、向钢中加入Ni元素，可以显著降低钢的T k。

（P18 Ni）
11、除了Co、Al以外，所有的合金元素均使马氏体转变温度下降。

（P21）
12、按照脱氧程度和浇铸方法可以将钢分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三类。

其中沸腾钢的成材率高但是不适合高冲击以及低温条件下工作。

（P33）
13、滚动轴承钢GCr9中碳的铬含量约为0.9%左右。

14、T8中碳的平均含C量约为0.8% 。

15、为了改善碳素工具钢的切削加工性能，通常采用的预备热处理是球化退火。

16、T10钢锉刀，通常采用的最终热处理为淬火+ 低温回火
17、1Cr13中铬的平均含量约为13% 。

18、KTZ700—02牌号中，“700”的含义是最低抗拉强度为700MPa 。

19、铜合金分为黄铜、青铜和白铜，其中铜锌合金为黄铜，铜镍合金为白铜。

20、铝合金分为铸造铝合金与变形铝合金。

21、轴承合金也叫巴氏合金，其中主要有两类分别是和。

选择题
1、以下哪些元素可以使ɣ相区扩大，S点左移，A3线下降。

（C ）（P19）
a、Mn Si、W
b、Cr Si Co
c、Ni Co Mn
d、Mo V Ni
2、下列哪个元素不会使ɣ相区缩小，A3点上升，S点左移。

（A ）（P19）
a、Co
b、V
c、Si
d、Cr
3、下列关于奥氏体形成过程影响，描述错误的是（C）。

（P20）
a、钴、镍提高了碳的扩散，因此提高了奥氏体的形成速度
b、强碳化物形成元素阻碍碳在奥氏体中的扩散，因此降低了奥氏体的形成速度
c、Ti、V、Zr有助于奥氏体晶粒的长大
d、由于合金元素的存在，需要在更高的加热温度跟更长的保温时间来使奥氏体均匀化
4、下列哪组元素不了有效的提高钢的淬透性（B ）（p21）
a、Cr Mn
b、Mn Co
c、Mo、Si
d、Ni、B
5、下列哪个办法不能提高构件用钢的耐蚀性（A）（P32）
a、提高钢中间Mn元素的含量
b、减少微电池的数量
c、提高基体的电极电势
d、利用钝化效应
6、下列材料中，平衡状态下强度最高的是（A ）
A.T9
B. Q195
C. 45
D.T7
7、平衡状态下抗拉强度最高的材料是（A ）
A.T9
B.65
C.20
D.45
8、下列碳钢在平衡状态下，硬度最高的材料是（A ）
A.T10
B.T8
C.45
D.20
9、平衡状态下硬度最高的材料是（ B ）
A.20
B.T12
C.Q235
D.65
10、下列碳钢在平衡状态下，硬度最低的材料是（C ）
A.T7
B.T12
C.15钢
D.45钢
11、平衡状态下硬度最低的材料是（A ）
A.Q235
B.T9
C.45
D.T13
12、、下列碳钢在平衡状态下，塑性最差的材料是（B ）
A. 25
B.T12
C. T9
D. 65
13、平衡状态下塑性最差的材料是（C ）
A. 60
B.45
C.T10
D. 20
14、下列碳钢在平衡状态下，塑性最好的材料是（C ）
A.T9
B.T12
C.15
D.65
15、下列材料中，平衡状态下塑性最好的材料是（C ）。

A.45
B.T8
C.20
D.T12
16、20CrMnTi钢锻坯切削加工之前应进行的预备热处理是（ D ）
A. 球化退火
B.调质
C. 完全退火
D.正火
17、60Si2Mn钢制造板簧时。

其最终热处理为（A ）。

A. 淬火+中温回火
B. 调质
C.正火
D.淬火+低温回火
18、GCr15轴承钢, 通常采用的最终热处理为（ C ）
A. 调质
B. 去应力退火
C.淬火+低温回火
D.淬火+中温回火
19、T10钢锻坯切削加工前，应进行的预备热处理是（C ）。

A.去应力退火
B. 完全退火
C.球化退火
D. 再结晶退火
20、制造手用丝锥，常选用的材料是（ C ）
A. 20Cr
B. 60
C.9SiCr
D.Q235
制造热锻模，常采用的材料是（C）。

A. W18Cr4V
B. GCr15
C.5CrMnMo
D.T9A
21、量具的最终热处理一般为（D ）
A.淬火
B.淬火+高温回火
C.中温淬火
D.淬火+低温回火
22、制造92、4Cr13钢制医疗手术刀，要求较高的硬度，最终热处理应为（A ）
A.淬火+低温回火
B.调质
C.氮化
D.渗碳
23、灰口铸铁与钢相比较，机械性能相近的是（ C ）。

A.冲击韧性
B.塑性
C.抗压强度
D.抗拉强度
24、制造承受低载荷的支架（铸坯），应选用的材料是（ D ）
A.35
B.40Cr
C. QT600—3
D. HT100
25.关于球墨铸铁，下列叙述中错误的是（ C ）。

A.可以进行调质，以提高机械性能
B.抗拉强度可优于灰口铸铁
C.塑性较灰口铸铁差
D.铸造性能不及灰口铸铁
26、在下列铸造合金中，适宜制造大型曲轴的是（C ）。

A.灰口铸铁
B.白口铸铁
C.球墨铸铁
D.可锻铸铁
27、在可锻铸铁的显微组织中，石墨的形态是（D ）。

A.片状的
B.球状的
C.蠕虫状的
D.团絮状的
28、汽车变速箱齿轮常选用的材料是（B ）
A. GCr15
B.20CrMnTi
C. 45
D.9SiCr
判断题
1、合金元素的d电子层越不满，其形成碳化物的稳定性越大。

P9 （F ）
2、一般认为间隙溶质原子的强化效应远比置换式溶质原子强烈P12 （T ）
3、要充分发挥弥散强化的作用，钢中间的第二相应该为球状、细小、均匀、弥散的分布。

P16 （T）
4、所有合金元素均使S点右移。

P19（F）
5、凡是扩大奥氏体相区的元素均使s点左移、A3线下降。

（T P19）
6、除了Co、Ni以外，所有的合金元素均使马氏体转变温度下降（F P21）
7、强碳化物形成元素，会阻碍奥氏体的形成。

（T P20倒数第三行）
8、回火过程中，合金元素提高了钢的回火稳定性。

（T P22 黑体字下第一行）
9、钢中间的杂质，会产生热脆，会产生冷脆。

（幻灯片）
10、工业纯铝因表面形成一层极致密的氧化铝薄膜，有效地隔绝铝和氧的接触，故具有良好的抗大气腐蚀性能。

（T）
11、工业纯铝常含有Fe、Si 等杂质，杂质含量愈多，其导电、热及抗大气腐蚀性能愈低。

（T）
12、纯铜在熔点以下加热或冷却均无同素异构转变，故不能通过热处理方法加以强化。

（T）
13、黄铜含锌量大于7% 时，若经冷塑性变形，由于存在残余内应力，接触大气、水、氨等介质便易产生应力腐蚀。

（T）
14、巴氏合金的组织为软基体上分布着硬质点。

（T ）
名词解释
固溶强化：通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象
晶界强化、向钢中加入一些微量的表面活性元素，如硼和稀土元素等，产生内吸附现象浓集于晶界，从而使钢的蠕变极限和持久强度显著提高的方法。

第二相强化：弥散分布于基体的第二相粒子阻碍位错运动而引起的强化
位错强化：用增加位错密度提高金属强化的方法
红硬性：材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力。

二次硬化(P23）、钢中含有Cr，Mo，V，Ti，Nb等碳化物形成元素，经淬火并在500-600℃之间回火时，不仅硬度不降低，反而升高到接近淬火钢的高硬度值，这种强化效应，称为合金钢的二次硬化。

蓝脆（P30第2-3行）：低碳钢在300~400℃的温度范围内却出现反常的σb升高δk降低的现象
时效强化：将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的过程。

简答题
1、合金元素加入钢中之后一般以哪些状态存在了？P6
2、何谓铁素体形成元素？何谓奥氏体形成元素？并分别举例（1）缩小γ区元素，铁素体形成元素。

使A3↑，A4↓，γ稳定存在区缩小。

当含有Cr,V,Mo,W,Ti,Al,Si等元素时，能使γ区范围急剧缩小，以致达到某一元素的质量分数时，点A3与A4重合，γ区被封闭，超过此元素的质量分数时，则钢中在没有α-γ相变，所以室温下能获得单相的铁素体组织（2）扩大γ区元素，包括Cu，Ni，Co，Al等元素，使A3↓，A4↑，γ稳定存在区扩大。

（Co除外）当W（Co）<45％时，点A3↑；W（Co）>45％时, A3↓;奥氏体稳定存在的区域扩大，这类元素称为奥氏体形成元素
3、Mn元素对于金属有哪些作用。

Mn可把钢液中的FeO还原成铁，并形成MnO和SiO2。

（1分）锰可除硫，即与钢液中的硫结合成MnS，从而消除硫的有害影响。

（1分）脱氧剂中的锰和硅总会有一部分溶于铁素体中，提高铁素体的强度。

（1分）锰还可以溶入渗碳体中，形成合金渗碳体（1分）。

4、合金元素对回火脆性的影响（p23倒数第二段到P24第三行，总结）如何防止第二类回火脆性的发生（P24）
5、南京长江大桥为我国第一座双层钢结构大桥，其使用的钢材为Q340。

请回答以下问题。

1）Q340是什么类型的钢材（低合金高强度结构钢）
2）说明里面常用的合金元素有哪些，有什么作用（主要是Mn，还有少量V、Ti、Nb、Cu以及稀土元素等。

① Mn的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。

② V、Ti、Nb等起细化晶粒和弥散强化作用。

③另外加Cu、P可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。

）
3）其热处理后的状态以及热处理之后的组织为什么。

（大多数热轧空冷后使用。

少数可用正火+高温回火处理。

热处理后组织：F+P）
6、奥氏体不锈钢晶间腐蚀的原因是什么？如何减轻？
答：奥氏体不锈钢在450～850℃保温或缓慢冷却时，会出现晶间腐蚀。

焊接件中常常出现。

原因：晶界上析出Cr23C6，使周围基体产生贫铬区，从而形成腐蚀原电池。

含碳0.003%时，钢中就出现晶间腐蚀。

防止晶间腐蚀的措施：1）降低C含量；2)加入Ti、Nb能形成稳定K 的元素。

3)适当的热处理工艺
7、T10，T7钢号表示什么意思？为什么碳素工具钢只能用于制造内部受热程度极低的工具答：T10碳素工具钢，含C量为1.0％；T7含碳量为0.7％；T3,0.8%;T12,1.2%.优质碳素钢，
碳素工具钢的缺点是红硬性差，经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的强度，但当温度高于250℃时，其硬度和耐磨性急剧下降，当温度达到500℃时，硬度已降到退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制造切削工具的使用，只能用于制造刃部受热程度较低的工具
8、何谓二次硬化？二次硬化产生的原因是什么？
答:在含W,Mo,V较多的钢中，回火的硬度随回火的温度的升高，不是单调降低，而是在某一回火温度后，硬度反而增加，并且某一温度（一般在550℃）到达峰值，这种在一定回火温度下硬度出现峰值现象称为二次硬化。

原因：二次硬化是高温回火时从马氏体中析出的高温分散的合金碳化物粒子所造成的，这类碳化物粒子在高温下非常稳定，很不容易聚集长大，从而使钢具有很好的高温强度，这对高温下工作的钢，特别是告诉切削工具及热变形模具用钢，是极为重要的
9、何为铝合金的实效？说明实效强化的本质？
答：所谓实效是指淬火后得到的铝合金过饱和固溶体在一定温度下随时间增大而分解，导致合金强度和硬度增高的现象。

其实质是沉淀强化相从过饱和固溶体中析出和长大。

在室温下，合金自发强度的过程称为自然时效，在某一人工加热温度下进行的时效过程则称人工时效10、在实际生产中，用灰口铸铁制成的薄壁铸件上，常有一层硬度高的表面层（白口），致使机械加工困难，指出形成高硬层得原因？改善方法？
答：原因：铸件冷却时，在表层和薄壁处，由于冷却速度较快，达不到石墨化，往往产生白口，碳以Fe3C形式存在，导致组织硬化而脆加工性能差，易剥落；方法：去白口处理，软化退火，在850℃-950℃高温保持1-2h，以消除白口，降低硬度，改善加工性
11、现有20CrMnTi钢制造的汽车齿轮，其加工工艺路线为：铸造-热处理-机加工-热处理-精加工，试分析两次热处理工艺名称及作用
答：热处理1：正火或调质，细化晶粒，消除锻后缺陷组织，为后续热处理作准备，有利于车削加工；热处理2：渗碳淬火+低温回火，提高表面硬度、耐磨性，延长使用寿命，保持心部韧性
12、合金钢的热处理工艺与C钢相比有什么不同?
答：合金钢是碳钢中加入了合金元素，因为合金元素扩散比c慢得多，A均匀化时间比较长，所以合金钢加热处理时的：1.保温时间比碳钢的长，2.温度高，3.速度小，4.预热、预冷（减少高温停留时间，防止氧化和脱碳）
13、用W18Cr4V钢制作盘型铣刀试安排其加工工序的目的，画出热处理工艺曲线并回答下列问题（2）使用下的显微组织是什么（3）W,Cr,V合金元素的主要作用是什么？（4）W18Cr4V 的Aan在在800℃左右，但淬火加热温度在1200-1250℃，淬火加热温度为什么这么高？（5）常用5600℃三次回火为什么？能否一次长时间回火代替？
答：（1）工艺曲线：下料-锻造-球化退火-机加工-淬火-三次回火-喷砂-磨削-蒸汽处理。

（有图）球化退火：既调整硬度便于切削加工，又调整组织为淬火作准备；淬火：提高材料硬度强度；回火：尽可能减少rR，并使钢在回火过程中获得高的热硬性（2）组织：回火M+细小分布均匀的K+少量Rr(3)W:提高钢的硬性，减少过热敏感性，提高强度，硬度，耐磨性；Cr：增加钢的淬透性，改善耐磨性，提高硬度；V：显著阻碍r晶粒长大；VC-1200℃左右casino开始明显溶解，硬度，耐磨性，韧性提高，引起二次硬化（4）高速钢的淬火加热温度尽量高些，这样可以使较多的W,V（提高刃具热硬性的元素）融入奥氏体中。

在1000℃以上加热淬火W,V在奥氏体中溶解度急剧增加；在1300℃左右加热，各合金元素在奥氏体中的溶解度也大为增加
14、W18Cr4V钢的淬火加热温度高达1280℃，若以一般工具钢Ac1+(30-50℃)的方法来确定其淬火加热温度，淬火后W18Cr4V制造的刃具能否达到要求的性能？为什么？用
W18Cr4V制造盘型铣刀，其最终热处理工艺曲线？试分析淬火特点和回火特点？
答：（1）不能达到要求，温度较低，不能使足够的合金元素融入奥氏体，使其达到不到所要求的性能（2）回火：三次回火：第一次：只对淬火M起回火作用，在回火冷却过程中发生rR的转变，同时产生新的内应力；第二次：没有彻底转变的rR继续发生新的转变，有产生新的内应力；第三次：因高速钢的Ms和Mf点很低，淬火后rR多大35%，三次回火后仍保留1-2%，与此同时，是K析出量增多，产生二次硬化现象，提高了刃具使用性能
15、铅基轴承合金与锡基轴承合金相比，有哪些优缺点？答：优点：铅基轴承合金价格便宜，（1分）摩擦阻力小，服帖性好，铸造性能好。

（1分）缺点：疲劳强度、韧性及耐震能力都低于锡基轴承合金。

（1分）不耐高温，导热性，耐腐蚀性都较差。

（1分）。