专升本机械工程材料及成型工艺基础资料精.docx
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专升本机械工程材料及成型工艺基础资料精
一、名词解释
1、铁素体
2、退火
3、同素异构转变
4、冲击韧性
5、淬透性
6、强度
7、再结晶
8、共晶转变
9、合金
10、淬透性
11、固溶强化
12、细晶强化
13、第二相强化
14、冲击韧性
15、回火
16、正火
17、共析转变
18、水韧处理（固溶处理）
19、铸造
20、加工硬化
21、一次渗碳体
22、二次渗碳体
二、填空题
1、铜合金可分为黄铜、青铜和白铜三种。
2、铸铁是含碳量2.11%的铁碳合金，它是以铁、碳和硅为主要组成元素，并比碳钢含有较多的锰、硫和磷等杂质的多元合金。
3、铁素体的强度高于纯铁，是由于发生了固溶强化；孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁，是由于发生了细晶强化；冷变形钢丝的强度高于退火态钢丝，是由于发生了变形强化；珠光体的强度高于铁素体，是由于发生了第二相强化。
4、碳素钢除铁、碳外，还常有锰、硅、硫、磷等杂质元素，其中锰、硅是有益元素，硫、磷是有害元素。
5、理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。
过冷度与冷却速度有关，其值越大，过冷度也越大。
6、内部原子杂乱排列的物质叫做固体，内部原子规则排列的物质叫晶体，一般固态金属都属于晶体。
7、常见金属的晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格、密排立方晶格等。
α-Fe属于体心立方晶格，γ-Fe属于面心立方晶格。
8、钢的热处理是通过钢在固态下的加热、保温和冷却的操作来改变其内部组织，从而改善钢的性能的一种工艺方法。
9、QT400-15表示名称为球墨铸铁的材料，其中两组数字分别表示最低抗拉强度和最低断后伸长率，其石墨形态为最低断后伸长率。
10、石墨为片状的铸铁称为灰铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为可锻铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为球墨铸铁。
11、常见的晶体缺陷有点缺陷，线缺陷，面缺陷；工程实践中，通常采用增加晶体缺陷数量的方法强化金属。
12、在亚共析碳钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而塑性下降，这是由于平衡组织中珠光体增多而铁素体减少的缘故。
13、填出下列力学性能指标的符号：
屈服强度σs，冲击韧性Ak/ak。
洛氏硬度Ｃ标尺HRC，、断后伸长率力学性能指标的符号分别是δ。
14、滑动轴承材料的显微组织特征是：
硬粒子分布在软基体中，或软粒子分布在硬基体 中，前者的承载能力低于后者。
15、金属的结晶必须在一定的过冷度下进行。
16、灰铸铁不能通过球化退火获得球墨铸铁。
17、钢氮化处理后不用经过淬火才能获得高硬度。
18、钢渗碳处理后一定要经过淬火处理。
20、接近共晶成分的合金，流动性最好。
21、钢的淬硬性是指钢在淬火后所能达到的最高硬度。
22、钢的淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层（马氏体组织占50%处）深度大小的能力。
23、比较1Cr13和GCr15钢的含铬量。
24、钢的加热温度低于727℃时，其组织不发生变化。
25、渗碳体的含碳量是6.69%。
26、回火托氏体和托氏体都是由铁素体和渗碳体两个相构成的组织，但他们的综合力学性能不同。
27、钢的淬透性与冷却速度的大小有关。
28、钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。
29、比较铝合金和钢淬火处理后提高硬度的原理的区别。
30、比较所有强化金属的手段，是否都在提高强度的同时降低了韧性。
31、可锻铸铁是将亚共晶成分的白口铸铁进行石墨化退火，使其中的渗碳体在固态下分解形成团絮状的石墨而获得。
32、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。
33、所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。
34、铝极易氧化但铝制品的抗氧化能力不差。
35、弹簧钢淬火后采用中温回火目的是提高钢的弹性极限。
36、40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是钢锭含硫量过高。
37、亚共晶钢、过共晶钢和共晶钢等碳钢比较，共晶钢的淬透性最高。
38、Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区
39、W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行球化退火
40、在中碳钢、工具钢、灰铸铁和球墨铸铁等材料中，最适合制造机床床身的是灰铸铁。
41、叶片材料的选取决定于工作温度和工作环境，其失效方式主要是共振疲劳断裂和应力腐蚀断裂，因而1Cr13钢最适合制造气轮机叶片。
42、各种类型合金钢中，锰硅合金钢最适合制造汽车板弹簧。
43、比较硬铝、防锈铝和黄铜的牌号。
44、塑性是指金属在静载荷作用下抵抗塑性变形的能力，强度是指金属在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
45、马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，奥氏体是碳在γ-Fe中的固溶体。
46、制造一把具有高硬度和高耐磨性的钳工用锉刀，最终热处理应采用淬火+低温回火处理，而制造一个车辆用的螺旋弹簧最终热处理采用淬火+中温回火处理。
47、随温度下降从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳。
48、钢按质量高低分为三种：
普通钢、优质钢、高级优质钢
49、钢的低温回火的温度范围在150-250℃，回火后的组织为回火马氏体（M回）。
50、钢的淬火常用方法有：
单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法（等温淬火法）。
51、手工电弧焊焊条按熔渣化学性质的不同，可分为酸性焊条和碱性焊条两类
52、冲压的基本工序包括：
切断、冲裁、弯曲和拉深。
53、影响合金流动性的因素很多，其中主要有合金的种类、化学成分和结晶特征等三个方面。
54、在再结晶温度以下进行的变形称为冷变形；在再结晶温度以上进行的变形称为热变形。
55、引导液态金属流入铸型型腔的通道称为浇注系统，它是由外浇道、直浇道、横浇道和内浇道四部分组成。
56、特种铸造包括压力铸造、离心铸造、熔模铸造（或金属型铸造、低压铸造）等。
57、酸性焊条具有良好的焊接工艺性能，如稳弧好、脱渣性强、焊接时飞溅小、焊缝成形美观等，但焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较差，适用于一般低碳钢和强度较低的低合金结构钢的焊接，是应用最广的焊条。
58、金属型铸造由于采用的是金属的铸型，适合于低熔点合金，如铝合金、镁合金，铜合金等。
59、金属的锻造性能受金属的成分、金属组织、变形温度、变形速度、应力状态影响。
则塑性好，变形抗力越小，锻造性能好。
60、熔化焊时，由于焊接熔池体积小，结晶速度极快，故焊缝的化学成分不均匀
61、形状较复杂的毛坯，尤其是具有复杂内腔的毛坯，最合适的生产方法是铸造
62、制造一个表面具有高硬度和高耐磨性、心部具有良好韧性的齿轮，应采用（20Cr钢，经渗碳淬火+低温回火处理），而制造一把钳工用的锉刀应采用（T12A钢，经淬火+低温回火处理）。
三、问答题
1、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？
2、写出碳质量分数为1.2%的碳钢室温时的相组成物和组织组成物，并计算各相组成物和组织组成物的质量分数。
3、示意画出平衡态碳钢的强度随钢的碳质量分数变化曲线，并定性解释该曲线。
4、晶粒大小对金属的性能有什么影响？
细化晶粒的方法有哪几种？
5、指出下列钢牌号的类别、大致成分及常用于做哪类零件或构件（如机床主轴、齿轮、桥梁、汽车弹簧、贮酸槽、滚珠等）。
（1）Q390A；
（2）45；（3）60Si2Mn；（4）GCr15；（5）0Cr18Ni9。
（6）20CrMnTi
6、欲用20CrMnTi钢制造汽车变速齿轮。
1）定性分析该齿轮的受力情况及常见失效方式。
2）该齿轮应当具有怎样的力学性能特点？
3）写出该齿轮的制造工艺路线，并说明工艺路线中各热处理工序的作用及热处理加热温度和冷却方式。
7、默画出铁碳相图，并标注出所有温度和成分点；
10、40、60、T12钢的室温平衡组织是什么？
它们从高温液态平衡冷却到室温要经过哪些转变？
9、画出纯铁、40钢、T12钢的室温平衡组织，并标注其中的组织。
10、T8钢经淬火后得到什么组织？
经退火后得到什么组织？
11、T8钢淬火后分别在200℃、400℃、600℃回火又得到什么组织？
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。
T1065MnHT300W6Mo5Cr4V2GCr15Mo40Cr20CrMnTiCr12MoV5CrMnMo
13、叙述铸铁不同阶段石墨化程度与其最终组织的关系。
14、用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到1000℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。
15、注射成形主要用于哪类塑料及制品的成型？
一般有哪几个工艺步骤？
16、常见的电弧焊接缺陷有哪些？
产生的主要原因是什么？
答案：
3、如下图所示，
强度随碳含量增加先增高后下降，在碳含量约1.0%时为强度极大值。
强度的这种变化与平衡态碳钢中的组织随碳含量变化有关：
当
时，钢中的组织为铁素体+珠光体，且珠光体的分数随碳含量增高而增大，而珠光体在钢中起强化作用，故强度随碳含量增加而增高；当
后，钢中的组织为二次渗碳体+珠光体，二次渗碳体以网状分割珠光体，且二次渗碳体的分数随碳含量增高而增大。
渗碳体硬而脆，少量的不连续分布的二次渗碳体起强化作用，故强度随碳含量增加继续增高；但当
后，二次渗碳体的分数增加到呈连续网状分布，则会在外力作用下首先断裂形成微裂纹，故强度下降。
6、
1）弯曲应力接触摩擦应力冲击力齿断裂齿面损伤
2）高的弯曲疲劳强度足够高的齿心强度和韧性足够高的齿面接触疲劳强度和硬度
3）下料→锻造→正火→机械加工→渗碳、淬火+低温回火→喷丸→磨加工→成品
正火：
调整硬度，以利于机械加工；～930℃，空冷
渗碳、淬火：
提高齿面碳含量，获得一定马氏体淬硬层，以提高齿面硬度疲劳强度；
～930℃，油冷；
低温回火：
消除淬火应力，降低脆性，以提高冲击抗力；～200℃，炉冷。
10
淬火后组织为马氏体；
退火后组织为珠光体。
11
200℃回火后为回火马氏体；
400℃回火后为回火托氏体；
600℃回火后为回火索氏体。
13
灰口铸铁：
第一阶段：
完全石墨化
第二阶段：
完全石墨化部分石墨化未石墨化
显微组织：
铁素体+石墨铁素体+珠光体+石墨珠光体+石墨
麻口铸铁：
第一阶段：
部分石墨化
第二分阶段：
未石墨化
显微组织：
莱氏体+珠光体+石墨
白口铸铁：
莱氏体+珠光体+渗碳体
14
冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。
在1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。
在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。
专业：
材料成型及控制工程科目：
机械工程材料及成型工艺基础
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
得分
阅卷人
一、名词解释（每小题3分，共15分）
1、固溶体
2、退火
3、同素异构转变
4、铸造工艺图
5、焊接性
----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 -------------------------------------------------------
（答题不能超出密封线）
二、填空题（每空0.5分，共20分）
1、钢的高温回火温度范围在_________________，回火后的组织为______________。
2、填出下列力学性能指标的符号：
屈服强度________，洛氏硬度Ｃ标尺________，冲击韧性________。
3、常见金属的晶格类型有_______________、_______________、____________等。
α-Fe属于__________晶格，γ-Fe属于__________晶格。
4、钢的热处理是通过钢在固态下的_______、_______和_______的操作来改变其__________，从而改善钢的_________的一种工艺方法。
5、自由锻的基本工序有__________、__________、__________、__________、__________等。
6、在亚共析碳钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而______下降，这是由于平衡组织中_______增多而_______减少的缘故。
7、焊条焊芯的作用是________________和__________________。
8、金属的冷塑性变形会导致其__________提高，_________下降，这种现象称为加工硬化。
9、金属的可锻性就金属的本身来说主要取决于金属的___________和____________。
10、零件常用的毛坯类型包括_____________、_____________、_____________、_____________、_____________等。
11、铸件的收缩过程可以划分为____________、___________和___________三个阶段。
12、锻压是指锻造和_________的总称，锻造按成型方式分为___________和___________两类。
----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 -------------------------------------------------------
（答题不能超出密封线）
三、判断题（每小题1分，共13分，对的在括号里打“√”，错的打“╳”）
1、淬火钢随着回火温度的升高，钢的硬度值显著降低，这种现象称为回火脆性。
（）
2、灰铸铁通过球化退火可以转变为球墨铸铁。
（）
3、钢氮化处理后必须经过淬火才能获得高硬度。
（）
4、越接近共晶成分的合金，流动性越好。
（）
5、在室温下进行金属变形加工，称为冷加工。
（）
6、淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。
（）
7、1Cr13钢的含铬量比GCr15钢高。
（）
8、碳钢的可锻性随其含碳量的增加而提高，合金钢的可锻性高于相同含碳量的碳钢。
（）
9、大型铸件中，组织致密程度存在较大的差异，如以分型面为界，往往是铸件上半部分的质量较好。
（）
10、采用型芯可以制造出各种复杂的铸件，因此，设计铸件结构时可考虑尽量多地采用型芯。
（）
11、落料和冲孔的工序方法相同，只是工序目的不同。
（）
12、熔化焊时，由于焊接熔池体积小，结晶速度极快，故焊缝的化学成分很均匀。
（）
13、胎模锻造不需要专用模锻设备，在普通自由锻锤上即可进行。
（）
四、单项选择题（从备选答案中选一个正确答案代号填在括号内，每小题1分，共10分）
1、将相应的牌号填入括号内：
硬铝（），黄铜（）。
A、2A11（LY11）；B、H62；C、3A21（LF21）。
2、马氏体是（），奥氏体是（）。
A、铁和碳的金属化合物；B、碳在γ-Fe中的固溶体；
C、碳在α-Fe中的固溶体；D、碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 -------------------------------------------------------
（答题不能超出密封线）
3、当浇注具有圆柱形内腔的铸件时，用（）可省去型芯。
A、压力铸造；B、熔模铸造；C、离心铸造
4、金属的可锻性是指金属材料锻造的难易程度，以下材料可锻性较差的是（）。
A.含碳量较高的钢B.纯金属C.组织均匀的低碳钢
5、对铝合金最合适的焊接方法是（ ）。
A.电阻焊B.电渣焊C.氩弧焊D.手工电弧焊
6、合金液体的浇注温度越高，合金的流动性（ ），收缩率（ ）。
A.愈好B.愈差C.愈小D.愈大
7、形状较复杂的毛坯，尤其是具有复杂内腔的毛坯，最合适的生产方法是：
（ ）。
A.模型锻造 B.焊接 C.铸造 D.热挤压
8、在设计和制造零件时，应使其工作时的最大正应力与锻件的纤维方向：
（ ）。
A.呈45度角 B.垂直 C.平行 D.垂直或平行均可
9、设计冲孔模具时，应使（ ）。
A.凸模刃口尺寸等于冲孔尺寸 B.凹模刃口尺寸等于冲孔尺寸
C.凸模刃口尺寸等于冲孔尺寸加上模具间隙
D.凹模刃口尺寸等于冲孔尺寸加上模具间隙
10、采用手工电弧焊方法焊接重要的焊接结构时，通常选用碱性焊条，原因是（ ）。
A.焊缝成形好 B.焊接电弧稳定
C.焊接接头抗裂性能好 D.交、直流电焊机都可以使用
五、指出下列钢号属于哪一类钢，说明牌号中各符号和数字的含义（每空1分，共10分）
----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 -------------------------------------------------------
（答题不能超出密封线）
钢号
类型
牌号中各符号和数字含义
Q235-A.F
60Si2Mn
T10A
GCr15
0Cr19Ni9
六、填图及计算（共12分）
1、在下图中数字所标的四个区域内填上相应的组织组成物。
（8分）
℃
（1）
（2）（3）（4）
Fe00.02180.772.11C%4.36.69Fe3C
２、计算上图中含碳量为0.77%的铁碳合金中常温下铁素体与渗碳体的相对含量。
（4分）
----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 -------------------------------------------------------
（答题不能超出密封线）
七、问答题（共20分）
1、下图为T8钢的等温转变曲线（C曲线），若使该钢在620℃进行等温转变，并经不同时间等温后，按图中1、2、3速度冷至室温，试问各获得什么组织？
（6分）
温度℃
A1
700
550
Ms
123
Mf
时间
题1图T8钢的等温转变曲线
2、什么是热塑性塑料？
说明其最常用的三种成型方法？
各适于成型哪一类制品？
（6分）
----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 -------------------------------------------------------
（答题不能超出密封线）
3、如图所示的两种焊件，其焊缝布置是否合理？
若不合理，请说明原因并在图上加以改正。
（4分）
（a）（b）
题3图焊件的焊缝布置
4、分析下图铸件的特点，选择其浇注位置及分型面，并在图中用规定作图符号表示出来。
（4分）
----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 -------------------------------------------------------
（答题不能超出密封线）
题4图槽轮铸件
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