机械工程材料试题及答案内蒙古科技大学资料文档格式.docx
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桥梁
1Cr13,16Mn,Q195
16Mn,
不热处理
F＋P
滑动轴承
H70,ZSnSb11Cu6,T8
ZSnSb11Cu6
a+SnSb
耐酸容器
Q235,1Cr18Ni9Ti,ZGMn13
1Cr18Ni9Ti
固溶处理
A
发动机曲轴
QT600-3,45,ZL101
QT600-3
等温淬火＋高温回火
S回＋G球
三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线：
下料锻造正火机加工调质机加工（精）
轴颈表面淬火低温回火磨加工
指出：
1、主轴应用的材料：
45钢
2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；
加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷
3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火
4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度
5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。
去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回
四、选择填空（20分）
1．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d）
（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大
（c）无影响（d）上述说法都不全面
2．适合制造渗碳零件的钢有（c）。
（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A（b）45、40Cr、65Mn、T12
（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi
3．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c）
（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调处理
4．制造手用锯条应当选用（a）（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火
5．高速钢的红硬性取决于（b）
（a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量
6．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（c）
（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火
7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c）
（a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火
8.二次硬化属于（d）
（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化
9.1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b）
（a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性
（b）获得单一的奥氏体组织提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工
１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b）
（a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火
五、填空题（20分）
1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。
其中，片状马氏体硬度高、塑性差
2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为1270－1280℃，回火加热温度为560℃，回火次数3次。
3、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。
4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是强度高，淬透性好。
5.共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是PBM。
6.共析钢淬火形成M+A'
后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为M回＋A’
T回S回。
7.45钢正火后渗碳体呈片状，调质处理后渗碳体呈球状。
一、名词解释（共15分，每小题3分）
1.奥氏体（A）
2.回复
3.固溶体
4.自然时效
5.加工硬化
二、填空题（共20分，每空1分）
1.石墨为片状的灰口铸铁称为
铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为
铸铁。
其中 铸铁的韧性最高，因而可以锻造。
2.陶瓷材料中的气相是指
，在
程中形成的，它
了陶瓷的强度。
3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为________、_________和_________三种。
4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。
5.金属的断裂形式有__________和__________两种。
6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
三、选择题（共25分，每小题1分）
1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是（
）
A.温度过低；
B.温度过高；
C.钢锭含磷量过高；
D.钢锭含硫量过高
2.下列碳钢中，淬透性最高的是（
A.20钢；
B.40钢；
C.T8钢；
D.T12钢
3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是（
A.提高淬透性；
B.固溶强化；
C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区；
D.细化晶粒；
4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行（
A.完全退火；
B.球化退火；
C.去应力退火；
D.再结晶退火
5.下列材料中，最适合制造机床床身的是（
A.40钢；
B.T12钢；
C.HT300；
D.KTH300-06
6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是
A.1Cr13钢；
B.1Cr17钢；
C.3Cr13钢；
D.4Cr13钢
7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是（
A.ZAlSi12；
B.2A50（旧牌号LD5）；
C.ZAlMg10；
D.2A12（旧牌号LY12）
8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是（
A.1Cr17；
B.1Cr18Ni9Ti；
C.聚四氟乙烯；
D.SiO2
9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是（
A.60Si2Mn；
B.5CrNiMo；
C.Cr12MoV；
D.GCr15
10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是（
A.Al2O3；
B.聚苯乙烯；
C.聚丙烯；
D.饱和聚酯
11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只
需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（
A.铁总是存在加工硬化，而铜没有；
B.铜有加工硬化现象，而铁没有；
C.铁在固态下有同素异构转变；
而铜没有D.铁和铜的再结晶温度不同
12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和（
A.铁素体-奥氏体不锈钢B.马氏体-奥氏体不锈钢C.莱氏体不锈钢D.贝氏体不锈钢
13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？
（
A.马口铁；
B.白口铸铁；
C.麻口铸铁；
D.灰铸铁
14.用于制造渗碳零件的钢称为（
）。
A.结构钢；
B.合金钢；
C.渗碳钢；
D.工具钢
15.马氏体组织有两种形态（
A.板条、树状；
B.板条、针状；
C.树状、针状；
D.索状、树状
16.实际生产中，金属冷却时（
A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度；
B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度；
C.理论结晶温度总是大于实际结晶温度；
D.实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17.零件渗碳后，一般需经过（
）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A.淬火+低温回火；
B.正火；
C.调质；
D.淬火+高温回火
18.C曲线右移使淬火临界冷却速度（
），淬透性（
A.减小、增大；
B.减小、减小；
C.增大、减小；
D.增大、增大
19.机械制造中，T10钢常用来制造（
A.容器；
B.刀具；
C.轴承；
D.齿轮
20.钢经表面淬火后将获得（
A.一定深度的马氏体；
B.全部马氏体；
C.下贝氏体；
D.上贝氏体
21.GCrl5SiMn钢的含铬量是：
A.15％；
B.1．5％；
C.0.15％；
D.0.015％
22.铅在常温下的变形属：
A.冷变形；
B.弹性变形；
C.热变形；
D.既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以（
）为主加元素的铜合金。
A.铅
B.铁
C.锡
D.锌
24、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（
）。
A.铁素体
B.珠光体
C.二次渗碳体
D.莱氏体
25、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（
）温度为界限区分的。
A.结晶
B.再结晶
C.相变
D.25℃
四、简答题（共30分，每题10分）
1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
2.简述回火的目的。
3.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？
他们的力学性能各有何特点？
参考答案
一、名词解释
1．奥氏体（A）：
C在γ－Fe中的间隙固溶体，常用A或γ表示，是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。
3．固溶体：
组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。
4．自然时效：
自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。
5．加工硬化：
金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐
降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。
二、填空题
1、普通灰口；
可锻；
球墨；
2、气孔；
烧结；
降低。
3、固体渗碳
气体渗碳4、不锈钢
耐热钢
耐磨刚5、延性断裂
6、合金渗碳体
特殊碳化物7、体心立方晶格
密排六方晶格
三、选择题
1.D;
2.C;
3.C;
;
5.C;
6.A;
7.D;
8.C;
10.A;
11.C;
13.D;
14.C;
15.B;
17.A;
18.A;
19.B;
20.A;
21.B23.D;
24.C
四、简答题
1、答：
奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；
反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。
2、答：
回火的目的是：
（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；
（2）获得所要求的力学性能；
（3）稳定尺寸；
（4）改善加工性。
3、答：
铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体，软而韧。
渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。
珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。
第1章材料的性能
一、选择题
1.表示金属材料屈服强度的符号是（B）A.σB.σsC.σbD.σ-1
2.表示金属材料弹性极限的符号是（A）A.σeB.σsC.σbD.σ-1
3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（B）
A.HBB.HRCC.HVD.HS
4金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A）A.强度B.硬度C.塑性D.弹性
二、填空
1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）或（破坏）的能力。
2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。
3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。
4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。
5.疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。
三、是非题
1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。
是
2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。
3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。
1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：
σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。
σs:
屈服强度σ0.2：
条件屈服强度HRC：
洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）σ-1:
疲劳极限σb:
抗拉强度σ5：
l0=5d0时的伸长率（l0=5.65s01/2）
HBS:
布氏硬度（压头为钢球）
第2章材料的结构
1.每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子A.1B.2C.3D.4
2.每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子A.1B.2C.3D.4
3.属于面心立方晶格的金属有（C）A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒C.γ-Fe,铜D.γ-Fe,钒
4.属于体心立方晶格的金属有（B）A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬C.γ-Fe,铝D.γ-Fe,铬
5.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A）A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔
6.在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向（B）
A.相互平行B.相互垂直C.相互重叠D.毫无关联
7.在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是（C）
A.（100）B.（110）C.（111）D.（122）
二、是非题
1.金属或合金中,凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。
是
2.在体心立方晶格中，原子排列最密的方向[111]垂直于原子排列最密的晶面（110）。
非（指数相同才会相互垂直）
3.单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。
非（晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性）
4．晶体的配位数越大，其致密度也越高。
三、填空题
1.一切固态物质可以分为（晶体）与（非晶体）两大类。
2.晶体缺陷主要可分为（点缺陷）,（线缺陷）和面缺陷三类。
3.晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（间隙原子）和（空位）。
4.面缺陷主要指的是（晶界）和（亚晶界）；
最常见的线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）。
5.每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（4）原子，致密度为（0.74），原子半径为（2½
a/4）。
6.每个体心立方晶胞在晶核中实际含有
（2）原子，致密度为（0.68），原子半径为（3½
7.每个密排六方晶胞在晶核中实际含有（6）原子，致密度为（0.74），原子半径为（a/2）。
四、解释下列现象
1.金属一般都是良导体，而非金属一般为绝缘体。
2．实际金属都是多晶体结构。
第3章材料的凝固
A纯金属的结晶
二、填空题
1.随着过冷度的增大，晶核形核率N（增大），长大率G（增大）。
2.细化晶粒的主要方法有（a、控制过冷度b、变质处理c、振动、搅拌）。
3.纯铁在1200℃时晶体结构为（γ-Fe），在800℃时晶体结构为（α-Fe）。
四、简答题
1.影响金属结晶过程的主要因素是什么？
答：
晶核形核率和长大率
2.何谓金属的同素异构转变？
并以纯铁来说明。
有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。
纯铁在固态下的冷却过程中有两次晶体结构变化：
-Fe⇌-Fe⇌-Fe -Fe、γ-Fe、α-Fe是铁在不同温度下的同素异构体，其中-Fe和α-Fe都是体心立方晶格，分别存在于熔点到1394℃之间及912℃以下，γ-Fe是面心立方晶格，存在于1394℃到912℃之间。
3.试述晶粒大小对其机械性能有何影响？
常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好。
高温下，晶界呈黏滞状态，在外力作用下易产生滑动和迁移，因而细晶粒无益，但晶粒太粗，易产生应力集中。
因而高温下晶粒过粗、过细都不好。
B合金的结晶
一、填空题
1.根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为（置换固溶体）和（间隙固溶体）。
2.相是指合金中（成分相同）与（结构相同）均匀一致的组成部分。
3.合金的晶体结构大致可以有三种类型：
（固溶体），金属化合物和（）。
4.组成合金的（最简单），（最基本），（能够独立存在）的物质称为组元。
5．两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（与组成元素之一的晶体结构相同）。
三、简答题
1.试述金属中固溶体与金属化合物的机械性能有何特点。
固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低；
金属化合物具有较高的熔点、硬度和较大的脆性。
2.合金中固溶体和金属化合物的晶体结构有何不同
C铁碳合金相图
1.铁素体是碳溶解在（A）中所形成的间隙固溶体。
A．α-FeB．γ-FeC．δ-FeD．β-Fe
2.奥氏体是碳溶解在（B）中所形成的间隙固溶体。
3.渗碳体是一种（C）。
A．稳定化合物B．不稳定化合物C．介稳定化合物D．易转变化合物
4.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（C）。
A．2％B．2.06％C．2.11％D．2.2％
5.莱氏体是一种（C）。
A．固溶体B．金属化合物C．机械混合物D．单相组织金属
6.在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（D）。
A．共晶线B．共析线C．A3线D．Acm线
7.在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为（C）。
8.在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（A）。
A．A1线B．ECF线C．Acm线D．PSK线
9.珠光体是一种（C）。
A．固溶体B．金属化合物C．机械混合物D．单相组织金属
10.在铁－碳合金中，当含碳量超过（B）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。
A．0.8％B．0.9％C．1.0％D．1.1％
11.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（A）。
A．细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区
C．等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区D．等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区
12.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（B）。
13.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。
A．724℃B．725℃C．726℃D．727℃
14.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（B）。
A．0.67％B．0.77％C．0.8％D．0.87％
1.珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。
2.碳溶解在（α-Fe）中所形成的（固溶体）称为铁素体。
3.在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（4.3%），共析点的含碳量为（0.77%）。
4.低温莱氏体是（珠光体）和（共晶渗碳体）组成的机械混合物。
5.高温莱氏体是（共晶奥氏体）和（工晶渗碳体）组成的机械混合物。
6.铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（表层细晶区），（柱状晶区）和心部等轴晶粒区。
7.在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（1148℃），共析转变温度是（727℃）。
1.铁碳合金中基本相有哪几相？
室温下的基本相是什么？
基本相有液相L高温铁素体相δ、铁素体相α、奥氏体相γ和渗碳体相Fe3C
室温下的基本相是
2.试分析含碳量为0.6%。
铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程。
3.试分析含碳量为1.2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。
合金在1～2点转变为,到3点,开始析出Fe3C。
从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体,用Fe3CⅡ表示,其沿晶界呈网状分布。
温度下降,Fe3CⅡ量增加。
到4点，成分沿ES线变化到S点，余下的转变为P。
P53
4.结合Fe-Fe3C相图指出A1、A3和Acm代表哪个线段，并说明该线段表示的意思。
A1为PSK水平线，即共析线，在该线温度（727℃）下发生共析转变
A3为GS线，即γ⇄α固溶体转变线
Acm为ES线，即碳在γ-Fe中的固溶线
5.简述碳钢中碳含量变化对机械性能的影响。
亚共析钢随含碳量增加，P量增加，钢的强度、硬度升高,塑性、韧性下降.
0.77%C时,组织为100%P,钢的性能即P的性能。
＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界连续网状，强度下降,但硬度仍上升。
＞2.11%C，组织中有以Fe3C为基的Le’,合金太脆
6.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。
共晶:
L4.3→γ2.11＋Fe3C,产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，即莱氏体。
共析：
γ0.77→α0.0218+Fe3C,产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，即珠光体。
7.在Fe—Fe3C相图上空白处填写上组织。
8.简述Fe—Fe3C相图应用是在哪些方面？
铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造工艺的依据。
五、计算题
1.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：
第一块：
珠光体占40%，铁素体60%。
第二块：
珠光体
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