机械工程材料试题及答案内蒙古科技大学资料.docx

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机械工程材料试题及答案内蒙古科技大学资料

机械工程材料

一、名词解释：

（１０分）

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（30分）

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：

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。

是

3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。

四、简答题

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

一、选择题

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。

是

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（2½a/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（3½a/4）。

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。

答：

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？

答：

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。

答：

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

一、选择题

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。

  A．α-FeB．γ-FeC．δ-FeD．β-Fe

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）。

  A．共晶线B．共析线C．A3线D．Acm线

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）。

  A．共晶线B．共析线C．A3线D．Acm线

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％

二、填空题

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℃）。

四、简答题

1.铁碳合金中基本相有哪几相？

室温下的基本相是什么？

答：

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。

答：

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。

答：

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。

答：

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。

答：

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。

答：

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？

答：

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