机械工程材料和热加工工艺试题和答案解析.docx

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机械工程材料和热加工工艺试题和答案解析

一、名词解释：

1、固溶强化：

固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化：

金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

2、合金强化：

在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度

４、热处理：

钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：

晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法

名称

候选材料

选用材料

热处理方法

最终组织

机床床身

T10A,KTZ450-06,HT200

HT200

时效

P＋F＋G片

汽车后桥齿轮

40Cr,20CrMnTi,60Si2Mn

20CrMnTi

渗碳＋淬火＋低温回火

表面Cm＋M＋A’

心部F＋M

滚动轴承

GCr15,Cr12,QT600-2

GCr15

球化退火＋淬火＋低温回火

Cm＋M＋A’

锉刀

9SiCr,T12,W18Cr4V

T12

球化退火＋淬火＋低温回火

Cm＋M＋A’

汽车板簧

45,60Si2Mn,T10

60Si2Mn

淬火＋中温回火

T回

钻头

W18Cr4V，65Mn,20

W18Cr4V

淬火＋低温回火

Cm＋M＋A’

桥梁

1Cr13,16Mn,Q195

16Mn,

不热处理

F＋P

滑动轴承

H70,ZSnSb11Cu6,T8

ZSnSb11Cu6

不热处理

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，其加工路线为：

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钢经调质处理

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。

第一章材料的性能

1、解释名词：

强度*、塑性*、硬度、冲击韧性*、疲劳极限。

*

2、掌握σs、σь、δ、ψ的含义、单位及计算方法。

*

3、掌握HBS、HRC、HV、Ak、ak、σ1等符号的含义。

*

4、为什么相同材料进行拉伸试验时δ5>δ10？

5、课本P35～36，习题1、3、4、6、13*。

第二章碳钢

1、解释名词：

晶体与非晶体*、晶格与晶胞、晶粒、晶界、合金、相、组织、固溶体*、固溶强化、结晶、同素异构转变*、相图、杠杆定律、铁素体*、奥氏体*、渗碳体、珠光体*、莱氏体*、冷加工*、热加工、回复、再结晶*、加工硬化*。

2、常见的金属晶格类型有哪三种？

*

3、固溶体有哪几种*？

它们有何特性？

*

4、实际金属的晶体缺陷有哪些？

它们对晶体的性能有何影响？

5、什么叫过冷度*？

影响过冷度大小的因素是什么？

*

6、晶粒大小对金属的性能有什么影响*？

细化晶粒的方法有哪两种？

*

7、共晶转变与共析转变有何异同？

它们的产物是什么？

8、默写铁—渗碳体相图，说明A、C、D、E、G、S、P、Q点和GS、SE、PQ、ECF、PSK线的意义。

9、默写出铁—渗碳体相图中各相区的相组成物和组织组成物。

*

10、掌握各种典型的铁碳合金（工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁）的结晶过程及其室温组织*。

会用杠杆定律求各组织的相对量。

*

11、课本P76～77，习题6*、7*、10、11、16。

第三章钢的热处理

1、解释名词：

热处理*、退火*、正火、淬火*、回火*、过冷奥氏体*、残余奥氏体、马氏体*、淬透性*、淬硬性*、调质处理*。

2、马氏体转变有何特点？

其组织形态有哪几种*？

它们的特性如何*？

3、熟悉共析钢的奥氏体等温转变曲线（C曲线），以及等温转变的组织和性能，并能用该曲线说明奥氏体连续冷却转变产物和性能。

*

4、钢的淬火目的是什么？

淬火方法有哪几种*？

淬火温度是如何选择的*？

5、有两个大小相同的T12钢件，分别加热至780°C和860°C保温后以大于临界冷却速度冷至室温，问：

*

（1）淬火后哪个工件的马氏体晶粒较粗大？

哪个马氏体的今碳量较多？

（2）淬火后哪个工件的残余奥氏体较多？

（3）淬火后哪个工件的未溶碳化物较多？

（4）哪个温度淬火合适？

为什么？

6、何谓表面淬火？

有哪几种常用方法？

7、何谓渗碳、氮化*？

它们的目的是什么*？

8、课本P103，习题7、8、12、14。

第四章合金钢

1、什么叫合金钢？

常用的合金元素有哪些？

有哪几方面的基本作用？

2、掌握钢的几种分类方法，按碳含量、合金元素含量、质量、用途是怎样分类的。

*

3、解释名词：

回火稳定性、回火脆性、二次硬化、红硬性*。

4、指出下列牌号中，哪些是结构钢（分出碳素结构钢、低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚珠轴承钢）*？

哪些是工具钢（分出碳素工具钢、髙炭低合金工具钢、高速钢、冷模具钢、热模具钢）*？

哪些是特殊性能钢（分出不锈钢、耐热钢、耐磨钢）*？

并指出各种钢的大致成分和常用来做什么零件或构件*。

Q235A*，Q390A*，20Cr，45*，40Cr*，60Si2Mn*，GCr15*，T8，9SiCr*，W18Cr4V*，9Mn2V，5CrNiMo，Cr12MoV，4Cr13，0Cr19Ni9*，4Cr9Si2，ZGMn13。

5、课本P147，习题4、8。

第五章铸铁

1、何谓铸铁*？

铸铁如何分类*？

与钢相比在化学成分、组织和性能方面有何特点？

2、影响石墨化的因素是什么？

作用如何？

3、灰铸铁哪些性能优于钢？

为什么？

4、可锻铸铁是如何获得的？

与灰铸铁相比，有何优缺点？

可锻铸铁是否可以锻造？

5、灰铸铁为什么一般不进行整体淬火和回火？

而球墨铸铁可以进行这类热处理？

6、指出下列铸铁牌号中的符号和数字的意义：

*

HT200，KTH350—04，QT400—15。

7、课本P158~159，习题1、3、7。

*

第六章有色金属及其合金

1、纯铝有何性能特点？

*

2、铝合金热处理机理与钢有何不同？

什么叫固溶处理、自然时效、人工时效？

3、形变铝合金按用途和性能不同可分为哪几种？

*

4、纯铜有何性能特点？

*

5、铜合金是如何分类的？

有哪几类？

*

6、课本P190，习题2、5、14、15、16。

*

**第七章高分子材料

1、解释名词：

高聚物、单体、加聚反应、缩聚反应。

2、什么是高分子合成材料？

如何分类？

*

3、请阐述聚合物的老化机理及防老化措施。

3、简述橡胶硫化的目的及原理。

4、课本P216，习题2、7、8。

**第十二章零件的选材及工艺路线

1、试述选择材料的一般原则与步骤。

*

2、课本P292，习题1、5、6*。

第Ⅱ部分《材料成形部分》

第一章铸造

1.何谓铸造*？

铸造有哪些特点？

试从铸造的特点分析说明铸造是生产毛坯的主要方法？

2.铸件的凝固方式依照什么来划分？

哪些合金倾向于逐层凝固？

3.从Fe－Fe3C相图分析，什么样的合金成分具有较好的流动性*？

为什么*？

4.缩孔和缩松是怎样形成的？

可采用什么措施防止？

5.什么是定向凝固原则？

什么是同时凝固原则？

各需采用什么措施来实现？

各适用于哪种场合？

6.铸造应力有哪几种？

如何形成的？

如何防止铸造应力、变形和裂纹？

7.为什么要规定铸件的最小壁厚值*？

如何确定最小壁厚*？

8.何谓合金的铸造性能*?

它可以用哪些性能指标来衡量*？

铸造性能不好，会引起哪些缺陷？

9.手工造型与机器造型各有何特点？

应用范围如何？

各有哪些常用造型方法？

10.模样、铸件、零件三者之间在尺寸上有什么关系？

11.为什么铸件的重要加工面和主要工作面在铸件中应朝下？

*

12.为什么尽量使铸件全部或大部位于同一砂箱内？

*

13.何谓铸造工艺图*？

有何用途？

14.试比较灰铸铁、碳钢和铝合金的铸造性能特点。

15.金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造与砂型铸造比较各有何主要特点*？

它们各有何应用的局限性？

16.下列铸件在大批量生产时，采用什么铸造方法为宜？

铝活塞；缝纫机头；汽轮机叶片；铸铁污水管；摩托车汽缸体；大模数齿轮滚刀；汽缸套；车床床身。

17.课本P66~71，复习题9、15、24、30、31。

第二章锻压

1.什么叫锻压加工？

锻压加工的主要生产方式有哪些？

为什么对某些重要的机械零件要进行锻压？

2.何谓加工硬化*？

在热加工过程中是否也有加工硬化现象产生？

3.何谓再结晶*？

它对工件的性能有何影响*？

4.区别冷变形和热变形的界限是什么*？

钢在400℃温度下进行加工，是热变形还是冷变形？

5.可锻性良好的金属应具有哪些力学性能和组织状态？

哪些工艺条件影响金属的可锻性？

如何影响？

6.钢料加热温度不当时，易产生哪些缺陷？

如何防止？

7.确定碳钢始锻温度和终锻温度的依据是什么？

8.什么叫锻造比？

锻粗与拔长时的锻造比如何计算？

9.什么叫自由锻*？

其基本工序有哪些*？

10.常用自由锻设备有哪几种？

其工作原理与应用场合有何不同？

11.什么叫模锻*？

与自由锻相比有何优缺点？

12.板料冲压与锻造相比有何异同？

13.板料冲压有哪些基本工序？

7、课本P139~141，复习题8、15、19、20、25、29。

第三章焊接

1.什么是焊接*？

焊接方法有哪些？

各具有什么特点？

2.什么是焊接电弧？

其形成特点如何？

3.焊条的作用是什么？

焊条药皮有何功用？

4.下列焊条型号或牌号的含义是什么？

E4303；J422；J507。

5.什么是金属的焊接性*？

钢材的焊接性主要决定于什么因素*？

6.下列金属材料焊接时主要问题是什么？

常用什么焊接方法和焊接材料？

普通低合金钢；中碳钢；珠光体耐热钢；奥氏体不锈钢；铝及铝合金；铜及铜合金；钛及钛合金。

7.课本P199~200，复习题5、9、14。

**第五章毛坯的选择

1.什么是毛坯？

合理选择毛坯有何重要性？

毛坯选择包括什么内容？

2.常用零件毛坯类型有哪几种*？

其选择原则有哪些*？

3.为什么轴杆类零件一般采用锻件，而机架类零件多采用铸件？

*

4.为什么齿轮多用锻件？

而带轮、飞轮多用铸件？

*

5.课本P241，复习题1、2。

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、判断题（共10分，每小题1分）

1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成，因而其性能相同。

（  ）

2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。

（  ）

3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。

（  ）

4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。

（  ）

5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。

（  ）

6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。

（  ）

7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。

（  ）

8.所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。

（  ）

9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。

（  ）

10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。

（  ）

五、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、判断题

1.×；2.×；3.√；4.×；5.×；6.×；7.√；9.×；10.×。

五、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。