工程材料试题有答案.docx
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工程材料试题有答案
1.F和A分别是碳在α-Fe、γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
2.液态金属结晶时常用的细化晶粒的方法有增加过冷度、
加变质剂、增加液体的流动。
3.加热是钢进行热处理的第一步,其目的是使钢获得奥氏体组织。
4.在Fe-Fe3C相图中,钢与铸铁分界点的含碳量为2.11%。
5.完全退火主要用于亚共析钢,其加热温度为:
Ac3+(30~50)℃。
6.1Cr18Ni9Ti是不锈钢,其碳的质量分数是0.1%。
7.QT600-03中的“600”的含义是:
σb≥600MPa。
8.T8MnA是碳素工具钢,其中“A”的含义是高级优质。
9.40Cr是合金结构钢,其Cr的主要作用是提高淬透性、强化铁素体。
10.调质件应选中碳成分的钢,渗碳件应选低碳成分的钢。
11.化学热处理的基本过程包括:
化学介质分解出渗入元素的活性原子,
活性原子被工件表面吸附,原子由表层向内扩散形成渗层。
12.按冷却方式的不同,淬火可分为单介质淬火、双介质淬火、
等温淬火、分级淬火等。
13.60钢(Ac1≈727℃,Ac3≈766℃)退火小试样经700℃、740℃、800℃加
热保温,并在水中冷却得到的组织分别是:
P+F,F+M+Ar,M+Ar。
14.金属的冷加工与热加工是按再结晶温度来划分的。
15.制造形状简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具应选用T10钢,
而制造形状复杂的大、中型精密塑料模具应选用3Cr2Mo钢。
(请从45、
T10、3Cr2Mo、Q235A中选择)
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1.碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。
2.铁碳合金平衡结晶时,只有成分为0.77%的共析钢才能发生共析反应。
3.在1100℃,含碳0.4%的钢不能进行锻造,含碳4.0%的铸铁能进行锻造。
4.细晶强化能同时提高钢的强度和韧性。
5.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。
6.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。
7.淬火临界冷却速度是钢抑制非马氏体转变的最小冷却速度。
8.可锻铸铁具有一定的塑性,可以进行锻造加工。
9.高速钢铸造后需要反复锻造是因为硬度高不易成形。
10.同一钢种,在相同的加热条件下,水冷比油冷的淬透性好,小件比大件的淬透
性好。
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1.金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力叫:
a.强度b.硬度c.塑性
2.晶体中的位错是一种:
a.点缺陷b.线缺陷c.面缺陷
3.实际金属结晶时,形核和晶体长大的方式主要是:
a.平面长大b.树枝状长大c.两者都不对
4.在铁碳合金平衡组织中,塑性最好的是:
a.Fb.Ac.P
5.加工硬化使金属:
a.强度降低、塑性升高b.强度增大、塑性升高c.强度增大、塑性降低
6.下列钢淬透性高低排列顺序正确的是:
a.T8>45>20CrMnTi>20b.20CrMnTi>20>45>T8c.20CrMnTi>T8>45>20
7.钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于:
a.A的本质晶粒度b.A的实际晶粒度c.A的起始晶粒度
8.珠光体是一种:
a.单相固溶体b.两相混合物c.Fe与C的混合物
9.高速钢的红硬性取决于:
a.钢的碳含量b.马氏体的多少c.淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量
10.绑扎物件宜选用
a.低碳钢b.中碳钢c.高碳钢
11.灰铸铁的石墨形态是
a.片状b.团絮状c.球状
12.下列零件与构件中选材不正确的是:
a.机床床身用HT150b.桥梁用16Mnc.热作模具用Cr12MoV
13.不同成分的钢应采用不同的热处理工艺调整其硬度,以便于切削加工性能。
一般低碳钢宜采用:
a.正火b.完全退火c.球化退火
14.制造汽车板簧应采用:
a.T12,淬火+低温回火b.65Mn,淬火+中温回火c.45钢,淬火+高温回火
15.下列说法错误的是:
a.调质处理是淬火+中温回火。
b.40Cr钢一种常用的合金结构钢,具有良好的综合力学性能好。
c.灰口铸铁可通过表面淬火,提高其表面的硬度和耐磨性。
二1.机械设计时常用抗拉强度(σb)和屈服强度(σs或σ0.2两种强度指标。
2.若退火亚共析钢试样中先共析铁素体占41.6%,珠光体58.4%,则此钢的含碳量为约0.46%。
3.屈强比是屈服强度与抗压强度之比。
4.一般工程结构用金属是多晶体,在各个方向上的性能相同,这就是实际金属的各向同性现象。
5.实际金属存在点、线和面缺陷三种缺陷。
实际晶体的强度比理想晶体的强度低(高,低)得多。
6.根据组成合金的各组元之间的相互作用不同,合金的结构可分为两大类:
固溶体和金属化合物。
固溶体的晶格结构同溶剂,其强度硬度比纯金属的高。
7.共析钢加热至Ac1时将发生珠光体向奥氏体的转变,其形成过程包括四个阶段。
8.把两个45钢的退火态小试样分别加热到Ac1~Ac3之间和Ac3以上温度水冷淬火,所得到的组织前者为马氏体+铁素体+残余奥氏体,后者为马氏体+残余奥氏体
二、判断改错题(对打√,错打“×”并改错,每小题1分,共10分)
(×)1.随奥氏体中碳含量的增高,马氏体转变后,其中片状马氏体减少,板条状马氏体增多。
(×)2.回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体,只是形成过程不同,但组织形态和性能则是相同的。
(×)3.退火工件常用HRC标出其硬度,淬火工件常用HBS标出其硬度。
(√)4.马氏体是碳在α-Fe中所形成的过饱和固溶体;当发生奥氏体向马氏体的转变时,体积发生膨胀。
(×)5.表面淬火既能改变工件表面的化学成分,也能改善其心部组织与性能。
(√)6.化学热处理既能改变工件表面的化学成分,也能改善其心部组织与性能。
(√)7.高碳钢淬火时,将获得高硬度的马氏体,但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下,故钢淬火后的组织中保留有少量的残余奥氏体。
(×)8.为了消除加工硬化便于进一步加工,常对冷加工后的金属进行完全退火。
(×)9.片状珠光体的机械性能主要决定于珠光体的含碳量。
(×)10.由于钢回火的加热温度在A1以下,所以淬火钢在回火时没有组织变化。
三、选择题(每小题1分,共10分)
1.钢在淬火后所得的组织是(A)
A.淬火马氏体B.回火索氏体
C.回火屈氏体D.索氏体
2.在淬火钢中,当含碳量增加到0.6%以后,随含碳量的增加,硬度增加缓慢,这是因为(A)
A.随含碳量的增加,残余奥氏体的量增多
B.随含碳量的增加,片状马氏体的量增多
C.随含碳量的增加,淬火内应力增大
D.随含碳量的增加,非马氏体的量减少
3.若钢中加入的合金元素能使C曲线左移,则将使钢的淬透性(B)
A.提高B.降低C.不改变D.对小试样堤高,对大试样则降低
4.下列钢铁材料中切削性能较好的是(B)
A.工业纯铁B.45钢C.白口铸铁D.T12A钢
5.钢锭中的疏松可以能过下面哪种方法改善(B)
A.完全退火B.足够变形量的锻轧C.扩散退火D.正火
6.正火T8钢与完全退火T8钢相比(B)
A.前者珠光体更细密,故强度要低些
B.前者珠光体更细密,故强度要高些
C.前者珠光体更粗大,故强度要低些
D.前者珠光体更粗大,故强度要高些
7.退火亚共析钢,随含碳量的增加(B)
A.HBS、σb值减小,δ、aK值增加B.HBS、σb值增加,δ、aK值减小
C.HBS、σb值增加,δ、aK值增加D.HBS、σb值减小,δ、aK值减小
8.碳含量为Wc=4.3%的铁碳合金具有良好的(D)
A.可锻性B.切削加工性能C.可焊性D.铸造性能
9.建筑用钢筋宜选用(C)
A.高碳钢B.中碳钢C.低碳钢D.工具钢
10.下述退火态钢中强度最高的是(D)
A.T13钢B.45钢C.65钢D.T8钢
三116Mn是低合金结构钢,其碳的质量分数是0.16%。
2Q235A是碳素结构钢,其中“A”的含义是质量等级为A。
3.HT200中的“200”的含义是:
σb≥200MPa。
4.GCr15是滚动轴承钢,其Cr的质量分数是1.5%。
5.α-Fe和γ-Fe的晶格结构分别是:
体心立方、面心立方。
6.按几何形式,实际金属中的晶体缺陷分为:
点缺陷,线缺陷,面缺陷。
7.马氏体(M)是碳溶于α-Fe所形成的过饱和间隙固溶体。
8.球化退火主要用于过共析钢,其加热温度为:
Ac1+20~30℃。
9.T12钢(Ac1≈730℃,Accm≈820℃)退火小试样经700℃、780℃、860℃加
热保温,并在水中冷却得到的组织分别是:
P+F,Fe3C+M+Ar,M+Ar。
10.为强化表面,渗碳件应选低碳钢,表面淬火应选中碳钢。
11.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+网状Fe3CⅡ,P,P+F。
12.冷变形后的金属进行加热时将发生回复和再结晶。
13.过共析钢淬火加热温度越高,淬火后马氏体中含碳量越高,
残余奥氏体的量越多。
14.M的显微组织形态有板条状和片状两种,其中板条状的韧性较好。
15.为了改善碳素工具钢的切削加工性,常采用的热处理是:
球化退火。
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10.钢的热处理是通过加热,保温和冷却,以改变钢的形状、尺寸,从而改善钢的性能的一种工艺方法。
11.室温时,晶粒度级别越高,则金属的强度、塑性愈好。
12.锻轧时应将钢加热到单相的奥氏体区进行。
13.调质处理是淬火+中温回火。
14.固溶体的强度比溶剂的强度低。
15.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。
16.淬火临界冷却速度是钢获得马氏体的最小冷却速度。
17.灰口铸铁可通过表面淬火,提高其表面的硬度和耐磨性。
18.高速钢淬火加热温度高是为了使合金元素充分溶解到奥氏体中。
10.Cr12、1Cr13、1Cr17都是不锈钢。
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1.材料在外力作用下产生永久塑性变形而不断裂的能力叫:
a.强度b.硬度c.塑性
2.加热是钢进行热处理的第一步,其目的是使钢获得:
a.Ab.Mc.P
3.金属铸造时,为细化晶粒,可采用:
a.快速浇注b.以砂型代替金属型c.采取机械振动
4.下列组织中,强度最好的是:
a.Fb.Ac.P
5.消除加工硬化常用的热处理工艺是:
a.调质b.再结晶退火c.扩散退火
6.下列钢淬硬性高低排列正确的是:
a.T12>T8>60>40Crb.40Cr>T12>T8>60c.40Cr>60>T8>T12
7.钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于:
a.A的本质晶粒度b.A的实际晶粒度c.A的起始晶粒度
8.碳钢的淬火工艺是将其加热奥氏体化,然后采用的冷却方式是:
a.随炉冷却b.在空气中冷却c.在水中冷却
9.40Cr中Cr主要作用是:
a.增加硬度和耐磨性b.提高钢的淬透性和基体强度c.提高钢的红硬性
10.金属化合物的性能特点是:
a.熔点高、硬度高b.熔点高、硬度低c.熔点低、硬度低
11.可锻铸铁的石墨形态是
a.片状b.团絮状c.球状
12.下列零件与构件中选材不正确的是:
a.建筑钢筋用Q235Ab.汽车板簧用65Mnc.热作模具用W18Cr4V
13.制造机床床身应采用:
a.HT150b.Cr12MoVc.Q235C
14.制造形状简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具应选用:
a.45b.T10c.3Cr2Mo
15.二次硬化属于:
a.固溶强化b.细晶强化c.第二相强化
四1.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。
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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。
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1.表示金属材料屈服点的符号是:
a.σeb.σSc.σb
2.引起钢的冷脆性的有害杂质元素是:
a.硫b.磷c.硫和磷
3.固溶体的晶体结构特点是:
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:
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:
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
6.室温下金属的晶粒越细,则:
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.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:
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.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.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
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.低碳钢b.中碳钢c.高碳钢
13.灰铸铁的石墨形态是
a.片状b.团絮状c.球状
14.钢的淬硬性主要取决于:
a.含碳量b.冷却介质c.合金元素
15.下列说法错误的是
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
1.要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锉刀、机床床身等零件,试从下列牌号中分别选出合适的材料并叙述所选材料的名称、成分、热处理工艺和零件制成后的最终组织。
(20分)
T1065MnHT300W6Mo5Cr4V2GCr15Mo40Cr20CrMnTiCr12MoV5CrMnMo
齿轮:
20CrMnTi渗碳钢;C%=0.2%,Cr,Mn,Ti<1.5%;渗碳+淬火+低温回火;组织为回火马氏体。
连杆:
40Cr调质钢;C%=0.4%,Cr<1.5%;调质处理(淬火+高温回火);组织为回火索氏体。
弹簧:
65Mn弹簧钢;C%=0.65%,Mn<1.5%;淬火+中温回火;组织为回火托氏体。
冷冲压模具:
Cr12MoV冷变形模具钢;C%>1%,Cr=12%,Mo,V<1.5%;淬火+低温回火;组织为回火马氏体。
滚动轴承:
GCr15Mo轴承钢;C%=1%,Cr=1.5%,Mo<1.5%;球化退火+淬火+低温回火;组织为回火马氏体。
车刀:
W6Mo5Cr4V2高速钢;W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%;淬火+560℃三次回火;组织为回火马氏体+碳化物。
锉刀:
T10碳素工具钢;C%=1%;淬火+低温回火;组织为回火马氏体+碳化物。
热锻模具:
5CrMnMo热变形模具钢;C%=0.5%,Cr,Mn,Mo<1.5%;淬火+高温回火;组织为回火索氏体。
机床床身:
HT300灰口铁;无需热处理
2选材设计一个车床主轴。
该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力,载荷和转速均不高,冲击载荷也不大,轴颈部要求耐磨。
请选材并设计热处理工序。
需说明各热处理工序的作用,画出工艺曲线,并指出热处理后的组织。
(备选材料45、T8、20CrMnTi)
答材料选择:
45热处理工艺曲线:
炉水
冷冷
空
冷
热处理工序的作用、热处理后的组织:
1)正火(或完全退火):
消除锻造应力、调整硬度、细化晶粒;组织:
S+F
2)调质(淬火+高温回火):
使钢获得综合性能好;组织:
S回
3)表面淬火+低温回火:
提高表面硬度和耐磨性;组织:
表面M回心部S回
3某钢的连续冷却转变曲线如图所示,指出该钢按图中(a)、(b)、(c)、(d)速度冷却后得到的室温组织。
答:
(a):
M+Ar
(b):
B+M+Ar
(c):
F+B+M+Ar
(d):
F+P
4.(10分)有Q235AF、65、20CrMnTi、60Si2Mn、T12等钢材,请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮(高速重载受冲击),并设计热处理工序,说明各热处理工序的作用并画出工艺曲线,指出使用状态组织。
答:
材料选择:
20CrMnTi
热处理工序:
正火→(机加工)→渗碳→淬火+低温回火
热处理工序的作用:
1)正火:
消除锻造应力、调整硬度便于加工;
2)渗碳:
提高表面含碳量,以便强化表面;
3)淬火+低温回火:
提高表面硬度和耐磨性,并使心部具有较好的韧性。
900~950℃
热处理工艺曲线:
空缓
冷冷水冷
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)
根据Fe—Fe3C亚稳平衡相图回答问题:
P
1)T12钢在平衡结晶过程中冷却到共析温度发生共析反应时,A、F、Fe3C的碳含量分别为:
0.77%,0.02%,6.69%。
2)A1、A3和Acm线的位置分别是:
PSK线,GS线,ES线。
3)S为共析点,其反应式为:
。
C为共晶点,其反应式为:
。
5(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。
6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。
Fe—Fe3C亚稳平衡相图如图,要求:
1.填写各相区组织
2.指出GS、ES、PSK线的代号,并说明其含义
3.说明S、C点的意义,并写出共析、共晶反应式
4.分析T12钢从液态缓冷至室温的平衡结晶过程,绘出室温平衡组织示意图,并用杠杆定律计算其组织相对量。
答:
1.
2.GS、ES、PSK线的代号分别是:
A3,Accm,A1;
A3:
A和F的两相平衡线
Acm:
C在A中的溶解度曲线
A1:
共析线
3.S点:
共析点,共析反应式