工程材料模拟卷.docx
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工程材料模拟卷
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说明:
（1）所有答题均做到答题纸相应位置上,否则不计分!
!
（2） 试题满分110分。
一、名词解释（5个×3分,共15分）
1.屈服强度2.晶体3.加工硬化4.组织5.断裂韧性
二、单项选择题（25个×1分,共25分）
1.钢的含碳量一般为（）
A．0.008～2.11%B．0.008～6.69%
C．0.008～4.3% D．0.008～0.77%
2.铁素体是碳溶解在（）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe
3.F，P与Fe3C相比较，的强度最高。
A.FB.P
C.Fe3CD.Fe3C+P
4.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（）。
A.间隙原子 B.位错 C.晶界D.缩孔
5.共晶成分的铁碳合金发生共晶反应时，其反应式为（）：
A：
L+FAB：
AF+Fe3C
C：
LA+Fe3CD：
AP
6．金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ ）
A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性
7.二次硬化属于（）：
A.固溶强化；B.细晶强化；C.位错强化；D.第二相强化。
8.在金属结晶时，向液体金属中加入某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒，以达到改善其机械性能的目的，这种细化晶粒的方法叫做（）：
A：
时效处理B：
变质处理
C：
加工硬化D：
调质
9．马氏体的硬度主要决定于（）。
A．马氏体中的含碳量B．钢中的含碳量
C．钢中的合金元素含量D．转变温度
10.实际金属结晶时，可通过控制形核率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒，应采用（）
A.增大N/G值B.减小N/G值
C.使N/G值保持不变D.使N/G值先增大后减小
11.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.钢中的碳含量。
12．将钢加热到临界温度以上或其它一定温度，保温一定时问，然后缓慢地冷却到室温，这一热处理工艺称为（）。
A．退火B．正火C．回火D.淬火
13．对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（）
A.高淬透性钢B.中淬透性钢
C.低淬透性钢D.淬透性要求无明显区别
14．若合金元素能使过冷奥氏体冷却C曲线右移，钢的淬透性将（ ）
A．降低 B.提高
C.不改变 D．未知
15．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
16．从选材基本原则出发，制造常用手用锯条应当选用（）：
A．T12钢经淬火和低温回火B．Cr12Mo钢经淬火低温回火
C．65钢淬火后中温回火D．45钢淬火后高温回火
17.钢经调质处理后的机械性能与正火比较（）。
A．前者强度较低、塑性和韧性较高B．前者强度、塑性和韧性均较低
C．前者强度、塑性和韧性均较高D.前者强度较高、塑性和韧性较低
18.冷变形金属再结晶后，将（）。
A．形成等轴晶，强度增大；B．形成柱状晶，强度增大；
C．形成等轴晶，塑性增大；D．形成柱状晶，塑性增大；
19.灰口铸铁中石墨的形态为（）。
A．片状；B．球状；C．蠕虫状；D．团絮状
20.两项合金中，以下脆性相的分布形式中_________的危害最大？
A.颗粒分布B.网状
C.薄片层状D.羽毛状
21．奥氏体的实际晶粒越细小，热处理后钢的组织也越细，其机械性能（）
A．强度、硬度较高，塑性、韧性较差B．强度、硬度较低，塑性、韧性较好
C．强度、硬度较高，塑性、韧性较好D．强度、硬度较低，塑性、韧性
22.去应力退火过程中，钢的组织（）。
A．发生相变B．不发生变化
C．发生重结晶D．发生回复
23.具有共晶反应的二元合金，其中共晶成分的合金具有（）。
A.铸造性能好
B.锻造性能好
C．焊接性能好
D.热处理性能好
24.金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（）：
A：
越高
B：
越低
C：
越接近理论结晶温度
D：
不变
25．碳质量分数为0.77％的铁碳合金的室温平衡组织叫（ ）
Ａ：
铁素体 Ｂ：
珠光体
Ｃ：
渗碳体 Ｄ：
马氏体
三.判断对错题（错误的填“F”（1分），并说明理由（1分），正确的填“T”（2分），可不说明理由，每题2分,共20分）。
1．KIC由材料的成分、组织状态及裂纹的尺寸、形状等决定。
（）
2．金属的热处理是通过钢在固态下加热、保温和冷却的操作来改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。
（ ）
3.一般情况下，晶粒愈大，金属的强度、塑性愈好。
（ ）
4.在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。
（ ）
5.过冷度是结晶的必要条件。
（）
6．在实际金属的结晶过程中，自发形核比非自发形核更重要，往往起优先的主导的作用。
（）
7．将钢加热到Ac1以下某个温度，保温一定时间，待组织转变完成后，冷却到室温，这种热处理方法称为回火。
（ ）
8.可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。
（）
9.在平衡结晶条件下，含10%Ni的Cu-Ni合金，比含40%Ni的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。
（ ）
10．在平衡结晶条件下，由于匀晶转变在整个结晶过程中，固相的成分沿着固相线变化，因此，平衡结晶完成后，得到固体的成分是不均匀的。
（）
四.简答题（共30分）
1.试分析含碳量为0.6%的铁碳含金从液态冷却到室温时的平衡结晶过程。
（5分）
2.二块钢样，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：
珠光体占95%，二次渗碳体占5%。
试问它们的含碳量约为多少？
并且分别画出其显微组织图。
（10分）
3.试述石墨形态对铸铁性能的影响。
（5分）
4.指出下列牌号的金属材料的类别、数字的意义并举一应用实例。
（5分）
45、GCr15、20CrMnTi,、1Cr18Ni9Ti、65Mn
5．共析钢的C曲线和冷却曲线如图，指出图中①－⑤各点组织；（５分）
五.综合题（20分）
1.C618机床变速箱齿轮工作转速较高，性能要求：
齿的表面硬度为50—56HRC，齿心部硬度为22—25HRC，整体强度σb=760—800MPa,整体韧性αk=40－60J/cm2。
应选下列哪种钢并进行何种热处理？
（5分）
（45,0Cr18Ni9Ti,T12,W18Cr4V，HT150，9SiCr，60Si2Mn）
2.分别画出15，T12钢的完全退火后组织和淬火后组织示意图（5分）。
并分别计算经完全退火后，15，T12钢的退火组织中各组织组成物的相对含量（5分）及室温下，相组成物相对含量（5分）。
（总计15分）
参考答案
一、术语解释（５个3分，共15分）
1.屈服强度：
材料开始发生明显塑性变形的抗力。
（有些材料没有明显的塑性变形，用条件屈服强度表示，产生0.2％的残余应变的抗力表示，即σ0.2表示。
）
2.晶体：
原子（离子或分子）在三维空间呈周期性规则排列的结构。
3.加工硬化：
金属发生塑性变形时，随变形度的增大，金属强度和硬度升高，塑性和韧性明显下降的现象。
4.组织：
在金相显微镜下观察到的材料内部的微观形貌。
5.断裂韧性：
材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力。
二、单项选择题（每个1分，共25分，请把答案填到答题表格处，否则，不计成绩。
）
选择题答案填写处
题号
解答
题号
解答
题号
解答
题号
解答
题号
解答
1
A
6
A
11
B
16
A
21
C
2
A
7
D
12
A
17
C
22
D
3
B
8
B
13
A
18
C
23
A
4
A
9
A
14
B
19
A
24
B
5
C
10
A
15
A
20
B
25
B
三判断题（每个2分，共30分，不正确的划╳，并阐述理由；正确的划∨，不用阐述理由）
1.（×）KIc由材料的成分、组织状态决定。
2.（√）（或指出“不仅改变内部组织，也可改变表面成分与组织”）
3.（×）晶粒愈小，金属的强度、塑性愈好。
4.（×）珠光体量减少，而渗碳体量在增多。
5.（√）
6.（×）在实际金属的结晶过程中，非自发形核比自发形核更重要，往往起优先的主导作用。
7.（×）在淬火后，……
8.（×）高温时不可以进行锻造加工
9.（×）含10％Ni的Cu－Ni合金，比含40％Ni的Cu－Ni合金的硬度和强度要低。
10.（×）平衡结晶完成以后，得到的固体的成分是均匀的
四、简答题（共5题，共30分）
１．（5分）
含碳量为0.6％的铁碳合金在亚共析钢范围，（铁碳合金相图如图所示）。
首先合金从L相开始向奥氏体A转变，进入L+A相区，到1点L相完全转变为A，进入A相区；再从2点，A开始转变F，到3点时，剩余A转变成P，形成P+F组织，保持到室温（或“在3点以下，F中开始析出Fe3CIII，形成P+F+Fe3CIII组织”）。
（或“L→L+A→A→A+F→P+F→P+F+Fe3CIII”）
（再或“L→A→A+F→P+F”）
室温时组织物为铁素体和珠光体（P、F），相组成物为F、Fe3C
２．（10分）
第一块：
W（c％）＝40％×0.77％+60％×0.0218％＝0.32108％
P
F
示意图：
第二块：
W（c％）＝95％×0.77％+5％×6.695=1.066%
Fe3CII
C
P
示意图：
３．（5分）
常用铸铁的组织是由钢的基体组织与石墨组成，石墨相当于钢基体上的裂纹或空洞，减少基体有效截面积，割裂基体并引起应力集中。
因此，改善石墨的形态，减轻割裂作用，可提高铸铁的强度、改善铸铁的塑性和韧性。
常用铸铁材料按石墨的形态可分为灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁，分别对应于片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨和团絮状石墨。
其中由于片状石墨引起严重应力集中，灰口铸铁的塑性和韧性低、强度不高（经变质处理后，石墨片细化，强度可提高）；而球状石墨的作用最轻，引起的应力集中最小，球墨铸铁不仅强度提高，塑性和韧性也获得改善；团絮状和蠕虫状石墨形态介于片状和球状石墨之间，其性能（强度、塑性和韧性）也介于灰口铸铁和球墨铸铁之间。
４．（5分）
（1）20CrMnTi：
合金渗碳钢，含碳量0.2%,用于制造汽车齿轮
（2）65Mn：
弹簧钢，含碳量0.65％，用于制造弹簧
（3）1Cr18Ni9Ti：
奥氏体不锈钢，含碳量约0.1％，含Cr量约18％，含Ni量约9％，可用于不锈钢医用器具
（4）45钢：
优质碳素钢，含碳量0.45％，机床主轴
（5）GCr15：
滚珠轴承钢，含Cr量1.5％。
可用于制造滚珠轴承。
５．（5分）
①珠光体（P）
②下贝氏体（B下）
③索氏体（s）（或“索氏体+屈氏体”）
④屈氏体+马氏体+残余奥氏体（T+M+残A）
⑤马氏体+残余奥氏体（M+残A）
五、综合题（共20分）
1.（5分）
选45钢
热处理过程：
正火调质处理表面淬火及低温回火
2.（15分）
15钢：
含碳量0.15％
完全退火后的组织为铁素体和珠光体，示意图：
淬火后板条状马氏体,示意图：
室温下组织组成物为F、P，其含量为：
W（F％）＝0.77％-0.15％＝82.87％
0.77％-0.0218％
W（P％）＝1-W（F％）＝17.13％
室温下相组成物为铁素体和渗碳体，其含量为：
W（F％）＝6.69％-0.15％＝98.08％
6.69％
W（Fe3C％）＝1-W（F％）＝1.92％
T12钢：
含碳量1.2％
完全退火后的组织组成物珠光体，二次渗碳体。
组织示意图：
淬火后的应为针状马氏体:
W（P％）＝6.69－1.2＝92.7%
6.69-0.77
W（Fe3C％）＝1-W（p％）=7.3%
相组成物为铁素体、Fe3C
W（F％）＝6.69-1.2＝82.1％
6.69
W（Fe3C％）＝1-W（F％）＝17.9％
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