机械工程材料及热加工工艺设计试题卷及答案解析.docx

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机械工程材料及热加工工艺设计试题卷及答案解析

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

，65Mn,20W18Cr4V

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

GS回＋球

，其加工路线为：

20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25三、（

调质锻造机加工（精）机加工正火下料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Ac＋50℃保温一段时间3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。

*

Aa、σ等符号的含义。

HRC、HV、*、HBS3、掌握、1kk-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