工程材料学试题1.docx

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工程材料学试题1

2004年试题

一、名词解释

1）结构材料        

2）功能材料    

3）钢的合金化    

4）钢的应变时效

5）高速钢（风钢）    

6）钢结硬质合金  

7）钢的热稳定性  

8）麻口铸铁

9）HT200和QT450-10  

10）特殊黄铜

二、填空题

1）    材料的使用性能是指材料在使用过程中能够安全可靠地工作所必须具备的性能，它包括材料的_________性能、_________性能和___________性能

2）    材料的组织状态包括：

_________、_________、_________

3）    材料用钢以_________性能为主，_________性能为辅；机器零件用钢以_________性能为主、_________性能为辅。

4）    钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：

_________、_________、_________、以及_________

5）    钢中合金元素的存在形式主要有：

______、______、______和______。

6）    机器零件用钢的力学性能要求为：

______、______、______和______。

7）    热作模具包括：

______、______和______三类。

8）    塑料模具用钢应满足：

______、______、______、______

9）    莱氏体是指______和______两相共存的共晶反应产物，主要表现在______铸铁中。

10）石墨晶体在空间上呈______结构，因而石墨在铁液中生长如不受外界影响时具有______特性。

11）石墨铸铁中石墨呈球状分布，因而这种工程结构材料的______高同时______好。

12）根据二元Al-Si相图，当含Si量超过共晶点（12.5%Si）后，获得的结晶组织为______，其中Si晶体有两种结晶形态，分别为______和______。

三、问答题

1）    以汽车发动机曲轴为例，说明工程金属材料选材的一般原则。

2）    汽车发动机缸体、减速机齿轮和耐酸泵泵体三个零件选用何种工程结构金属材料制造为好？

为什么？

3）    何为调质处理？

调质钢的性能特点是什么？

某材料成型模具要求用调质钢制造，请推荐一种钢材，简要介绍该模具的制造过程。

4）    二元Al-Cu合金热处理强化实质是什么？

简要介绍其原理。

5）    球墨铸铁炉前球化处理的同时，必须进行孕育处理。

这是为什么？

6）    ZCuSn5Pb5Zn5是青铜还是黄铜？

元素Sn、Pb、Zn在该合金中的存在形式和作用是什么？

2003年试题

一、名词解释

1、结构材料和工程材料

2、调质处理及调质钢的性能特点

3、钢的红硬性及高速钢

4、灰口铸铁和白口铸铁

5、HT300和QT800-2

6、变形铝合金和铸造铝合金（举例说明）

7、青铜和黄铜（举例说明）

二、填空题

1、金属材料的工艺性能是指金属材料对各种加工工艺手段所表现出来的特性，即材料的可加工性，包括：

      性能、      性能、      性能、      性能、      性能等。

2、工程上常见金属材料的失效的形式主要有：

      、      、      。

3、钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：

          、          、        、        。

4、构件用钢的力学性能的三大特点是：

      、        、        。

5、作为构件用钢应具有的性能要求是：

      、        、        。

6、构件用钢以    性能为主，      性能为辅。

机器零件用钢以      性能为主，

    性能为辅。

7、根据用途不同，工具钢可分为        、        和          。

按化学成分不同，工具钢又可分为      、        和          。

8、弹簧钢应具有的力学性能特征是：

        、        、        。

9、随着含碳量的增加，白口铸铁的硬度        ，而灰口铸铁的硬度        。

10、如果铸铁结晶按稳定系进行，则铸铁中的高碳相为        ，如果按介稳定系结晶，则高碳相为        。

11、球墨铸铁球化处理良好的标志是：

        、        、        。

12、二元Al-Si合金中随着含Si量的增加，合金的密度      而硬度      ；合金金相组织中的Si晶体在变质处理前以    形态分布，而变质（或细化）处理后以    形态分布。

三、问答题

1、举例说明工程金属材料选材的一般原则

2、齿轮是一种典型的机器零件，即可用调质钢制造，也可用渗碳钢制造。

请简要介绍用这两种合金制作齿轮的一般过程，重点介绍热处理的基本原理和最终组织性能特征。

3、机床床身、内燃机曲轴和摩托车凸轮轴三个零件选用何种工程结构金属材料为好？

为什么？

4、二元Al-Si合金为什么不能通过常规热处理进行强化？

5、何谓低合金灰铸铁？

在孕育良好的前提下，低合金灰铸铁为什么比普通孕育铸铁具有更高的强度/硬度比（δb/HB）？

2002年试题

铸铁部分

一、名词解释

1、灰口铸铁和白口铸铁

2、稳定系铸铁含碳当量（CE）的数学表达式（只反应C、Si、P三元素）

3、低合金灰铸铁

4、HT250和QT450-10

5、D型石墨（可绘图示意）

6、炉渣碱度（R）及酸性、碱性和中性炉渣

7、耐磨铸铁和抗磨铸铁

二、填空

1、硅（Si）元素在铸铁中具有特殊的作用，它能削弱    原子与    原子之间的结合力，降低高碳相      的稳定性。

2、石墨晶体在空间上呈        结构；因而石墨在铁液中生长如不受外界影响时具有            特性。

3、如果铸铁结晶按稳定系进行，则铸铁中的高碳相为      ；如果按介稳定系结晶，则高碳相为          。

4、球墨铸铁中石墨呈球状分布，因而这种工程结构材料的      高同时      好。

5、莱氏体是指      和      两相共存共晶反应产物，主要出现在      铸铁中。

6、优质铁液的标志是：

        、        、          。

7、球墨铸铁球化良好的标志是：

        、          、      。

8、铸铁的耐热性是指在高温下的      和      能力。

三、判断题

1、随着含碳量增加，灰口铸铁的硬度上升而白口铸铁的硬度下降。

2、在亚共晶灰口铸铁组织中，有可能出现粗大的初生石墨。

3、灰铸铁铸件验收的依据是其化学成分，一般不把其机械性能作为验收的依据。

4、普通灰铸铁由于大量石墨的存在，对基体削弱作用大，因而基体热处理强化的意义不大。

四、简述问答题

1、    铸铁孕育处理的原理、目的和意义。

2、    汽车发动机曲轴选用球墨铸铁为好，还是选用灰口铸铁为好？

为什么？

3、    如何提高灰口铸铁的机械强度和使用性能？

4、    球墨铸铁和蠕墨铸铁在球化处理和蠕化处理后为什么要进行孕育处理？

5、    在孕育良好的前提下，低合金灰铸铁为什么比普通孕育铸铁具有更高的强度/硬度比（σb/HB）？

有色合金部分

一、    解释名词术语

1、    变形铝合金（要求举例说明）2、    铸造铝合金（要求举例说明）

3、    过共晶铝硅合金4、    中间合金（要求举例说明）

5、    硅晶体的变质处理6、    青铜（要求举例说明）

7、    黄铜（要求举例说明）

二、简述问答题

1、    绘出Al-Cu二元相图的富铝部分，简述Al-4.0%Cu二元合金热处理强化（固溶强化和时效强化）的原理。

2、    ZAlSi12Cu1Mg1Ni1（ZL109）合金常用于制造内燃机活塞。

请分析元素Si，Cu，Mg，Ni在合金中的主要作用。

3、    ZCuSn5Pb5Zn5是青铜还是黄铜？

元素Sn、Pb、Zn在该合金中的主要作用是什么？

4、    铝合金熔炼过程中的精炼处理包含哪些内容？

举例说明铝合金的精炼原理和操作要领。

2004年试题

一、名词解释

1.结构材料：

以力学性能为主，兼有一定物理化学性能的一类工程材料。

2.功能材料：

以特殊的物理化学性能为主，兼有一定力学性能的一类工程材料。

3.钢的合金化：

在钢中加入适当的、含量在一定范围内的化学元素以改变钢的性能的方法。

4.钢的应变时效

5.高速钢（风钢）：

是一种高C且含有大量的W、Mo、Cr、V、Co等合金元素的合金刃具钢。

6.钢结硬质合金

7.钢的热稳定性：

是指钢在高温下抗氧化或抗高温介质腐蚀而不被破坏的能力。

8.麻口铸铁：

铸铁中，碳既以游离态石墨存在，又以碳化物形式存在，断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨。

9.HT200和QT450-10：

HT200是灰铸铁的一种标准或牌号，代表单铸Ф30mm试棒的最低抗拉强度大于等于200Mp。

QT450-10——是球墨铸铁的一种标准或牌号，代表单铸试棒的最低抗拉强度大于等于450Mp且延伸率不低于10%。

10.特殊黄铜：

是在铜锌合金中加入其他元素如Si,Al,Pb,Sn,Mn,Fe,Ni等获得特殊性能的一类黄铜。

常见的有锰黄铜，铝黄铜，铅黄铜，锡黄铜。

二、填空题

1.材料的使用性能是指材料在使用过程中能够安全可靠地工作所必须具备的性能，它包括材料的  力学性能、物理性能和  化学性能。

2.材料的组织状态包括：

显微组织、晶体缺陷、冶金缺陷。

3.构件用钢以工艺性能为主，力学性能为辅；机器零件用钢以力学性能为主、工艺性能为辅。

4.钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：

固溶强化、晶界强化、第二相强化以及位错强化。

5.钢中合金元素的存在形式主要有：

固溶体形式、相成强化相、相成非金属夹杂物和游离态。

6.机器零件用钢的力学性能要求为：

高的疲劳强度、高的屈服强度、抗拉强度及较高的断裂抗力、良好的耐磨性和接触疲劳强度、较高的韧性。

7.热作模具包括：

锤锻摸、热挤压模和压铸模三类。

8.塑料模具用钢应满足：

抛光性能好材质纯净组织致密  、被切削加工性或冷挤压成型性优良，热处理变形微小  、表面较高硬度，耐磨耐蚀，尺寸精度高  、足够的强度和韧性。

9.莱氏体是指珠光体和渗碳体两相共存的共晶反应产物，主要表现在白口铸铁中。

10.石墨晶体在空间上呈六方晶格片层结构，因而石墨在铁液中生长如不受外界影响时具有___    ___特性。

11.石墨铸铁中石墨呈球状分布，因而这种工程结构材料的强度高同时韧性好。

12.根据二元Al-Si相图，当含Si量超过共晶点（12.5%Si）后，获得的结晶组织为______，其中Si晶体有两种结晶形态，分别为______和______。

三、问答题

1.以汽车发动机曲轴为例，说明工程金属材料选材的一般原则。

2.汽车发动机缸体、减速机齿轮和耐酸泵泵体三个零件选用何种工程结构金属材料制造为好？

为什么？

3.何为调质处理？

调质钢的性能特点是什么？

某材料成型模具要求用调质钢制造，请推荐一种钢材，简要介绍该模具的制造过程。

4.二元Al-Cu合金热处理强化实质是什么？

简要介绍其原理。

5.球墨铸铁炉前球化处理的同时，必须进行孕育处理。

这是为什么？

6.ZCuSn5Pb5Zn5是青铜还是黄铜？

元素Sn、Pb、Zn在该合金中的存在形式和作用是什么？

2003年试题

一、名词解释

1、结构材料和工程材料：

结构材料是以力学性能为主，兼有一定物理化学性能的一类工程材料；功能材料是以特殊的物理化学性能为主，兼有一定力学性能的一类工程材料。

2、调质处理及调质钢的性能特点：

淬火+高温回火即为调质处理；调质钢的性能特点：

高的屈服强度和疲劳极限，良好的冲击韧性和塑性，表面和局部有一定的耐磨性。

3、钢的红硬性及高速钢：

钢的红硬性指钢在受热情况下，能够保持足够高的硬度和切削能力；高速钢是一种高C且含有大量的W、Mo、Cr、V、Co等合金元素的合金刃具钢。

4、灰口铸铁和白口铸铁：

灰口铸铁指铸铁中，碳主要以片状石墨的形式存在，断口呈灰色；白口铸铁指铸铁中，碳主要以渗碳体形式存在，断口呈白亮色。

5、HT300和QT800-2：

HT300是灰铸铁的一种标准或牌号，代表单铸Ф30mm试棒的最低抗拉强度大于等于300Mp。

QT800-2是球墨铸铁的一种标准或牌号，代表单铸试棒的最低抗拉强度大于等于800Mp且延伸率不低于2%。

6、变形铝合金和铸造铝合金（举例说明）

变形铝合金：

铝合金组织中为单相固溶体，这种合金材料塑性好，适宜进行锻造，轧制等压力加工。

（LY12,LD10）

铸造铝合金：

铝合金中有共晶组织，这种合金材料的流动性较高，适宜薄壁复杂件的铸造成型。

（ZL101,ZL109）

7、青铜和黄铜（举例说明）：

青铜指相对于黄铜，白铜而言，除Cu外，加入非Zn,Ni以外的其他元素为主要合金元素的铜合金。

如ZQSn10-1、QAl7、QBe2；黄铜是相对于青铜，白铜而言，以Zn为主加合金元素的铜合金。

如H80、H62、H68。

二、填空题

1、金属材料的工艺性能是指金属材料对各种加工工艺手段所表现出来的特性，即材料的可加工性，包括：

铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和      切削加工性能等。

2、工程上常见金属材料的失效的形式主要有：

变形、断裂、磨损。

3、钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：

固溶强化、晶界强化、第二相强化以及位错强化。

4、构件用钢的力学性能的三大特点是：

屈服现象、冷脆现象、时效现象。

5、作为构件用钢应具有的性能要求是：

一定的力学性能、耐腐蚀性能，一定的耐大气腐蚀及耐海水腐蚀性能、良好的冷变形性能和焊接性能。

6、构件用钢以工艺性能为主，力学性能为辅。

机器零件用钢以力学性能为主，工艺性能为辅。

7、根据用途不同，工具钢可分为刃具用钢、模具用钢和量具用钢。

按化学成分不同，工具钢又可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。

8、弹簧钢应具有的力学性能特征是：

高的弹性极限、屈服极限和高的屈强比、高的疲劳极限、一定的塑性和韧性。

9、随着含碳量的增加，白口铸铁的硬度升高，而灰口铸铁的硬度降低。

10、如果铸铁结晶按稳定系进行，则铸铁中的高碳相为石墨，如果按介稳定系结晶，则高碳相为渗碳体。

11、球墨铸铁球化处理良好的标志是：

石墨球径小、数量多、圆整度好、分布均匀。

12、二元Al-Si合金中随着含Si量的增加，合金的密度降低而硬度增大；合金金相组织中的Si晶体在变质处理前以粗大、多条、多角形态分布，而变质（或细化）处理后以细小、均匀、纤维化形态分布。

三、问答题

1、举例说明工程金属材料选材的一般原则

2、齿轮是一种典型的机器零件，即可用调质钢制造，也可用渗碳钢制造。

请简要介绍用这两种合金制作齿轮的一般过程，重点介绍热处理的基本原理和最终组织性能特征。

3、机床床身、内燃机曲轴和摩托车凸轮轴三个零件选用何种工程结构金属材料为好？

为虾米？

4、二元Al-Si合金为什么不能通过常规热处理进行强化？

5、何谓低合金灰铸铁？

在孕育良好的前提下，低合金灰铸铁为什么比普通孕育铸铁具有更高的强度/硬度比（σb/HB）？

2002年试题

铸铁部分

一、名词解释

1、灰口铸铁和白口铸铁：

灰口铸铁指铸铁中，碳主要以片状石墨的形式存在，断口呈灰色；白口铸铁指铸铁中，碳主要以渗碳体形式存在，断口呈白亮色。

2、稳定系铸铁含碳当量（CE）的数学表达式（只反应C、Si、P三元素）

3、低合金灰铸铁

4、HT250和QT450-10：

HT250是灰铸铁的一种标准或牌号，代表单铸Ф30mm试棒的最低抗拉强度大于等于250Mp；

QT450-10是球墨铸铁的一种标准或牌号，代表单铸试棒的最低抗拉强度大于等于450Mp且延伸率不低于10%。

5、D型石墨（可绘图示意）

6、炉渣碱度（R）及酸性、碱性和中性炉渣

7、耐磨铸铁和抗磨铸铁：

耐磨铸铁是指在普通铸铁基础上加入某些合金元素可以使铸铁获得良好的耐磨性，从而形成的一种特殊性能的合金铸铁。

耐磨铸铁分为减摩铸铁和抗磨铸铁。

抗磨铸铁用来制造工作于干摩擦条件下的零件，要求高硬组织均匀，如轧辊，球磨机磨球等。

二、填空

1、硅（Si）元素在铸铁中具有特殊的作用，它能削弱铁原子与碳原子之间的结合力，降低高碳相渗碳体的稳定性。

2、石墨晶体在空间上呈  片层  结构；因而石墨在铁液中生长如不受外界影响时具有  成片生长，各向异性  特性。

3、如果铸铁结晶按稳定系进行，则铸铁中的高碳相为石墨；如果按介稳定系结晶，则高碳相为渗碳体。

4、球墨铸铁中石墨呈球状分布，因而这种工程结构材料的强度高同时      韧性好。

5、莱氏体是指珠光体和渗碳体两相共存共晶反应产物，主要出现在白口铸铁中。

6、优质铁液的标志是：

杂质含量少、组织成分均匀、石墨呈球状细化均匀分布。

7、球墨铸铁球化良好的标志是：

石墨球径小、数量多、圆整度好、分布均匀。

8、铸铁的耐热性是指在高温下的抗氧化和抗生长能力。

三、判断题

1、随着含碳量增加，灰口铸铁的硬度上升而白口铸铁的硬度下降。

2、在亚共晶灰口铸铁组织中，有可能出现粗大的初生石墨。

3、灰铸铁铸件验收的依据是其化学成分，一般不把其机械性能作为验收的依据。

4、普通灰铸铁由于大量石墨的存在，对基体削弱作用大，因而基体热处理强化的意义不大。

四、简述问答题

6、    铸铁孕育处理的原理、目的和意义。

7、    汽车发动机曲轴选用球墨铸铁为好，还是选用灰口铸铁为好？

为什么？

8、    如何提高灰口铸铁的机械强度和使用性能？

9、    球墨铸铁和蠕墨铸铁在球化处理和蠕化处理后为什么要进行孕育处理？

10、    在孕育良好的前提下，低合金灰铸铁为什么比普通孕育铸铁具有更高的强度/硬度比（σb/HB）？

二、    解释名词术语

1、变形铝合金（要求举例说明）：

铝合金组织中为单相固溶体，这种合金材料塑性好，适宜进行锻造，轧制等压力加工。

（LY12,LD10）

2、铸造铝合金（要求举例说明）：

铝合金中有共晶组织，这种合金材料的流动性较高，适宜薄壁复杂件的铸造成型。

（ZL101,ZL109）

10、过共晶铝硅合金：

指二元规律合金中硅含量大于11.7％（铝硅二元相图共晶点）的铝硅合金，过晶成分主要形成硅晶体的过剩相强化，合金的强度硬度相应提高。

但过剩相过多以及多角形的板块初晶出现时，强度和韧性急剧下降。

11、中间合金（要求举例说明）

12、硅晶体的变质处理：

浇注前向熔融合金中加入2％～3％的钠盐或钾盐作为变质剂。

相图上使得共晶点移向右下，合金进入亚共晶区，消除合金组织中的初晶硅，细化共晶组织，使合金的综合机械性能得到改善。

13、青铜（要求举例说明）相对于黄铜，白铜而言，除Cu外，加入非Zn,Ni以外的其他元素为主要合金元素的铜合金。

如锡青铜，铝青铜，硅青铜，铍青铜等。

14、黄铜（要求举例说明）相对于青铜，白铜而言，以Zn为主加合金元素的铜合金。

（商业黄铜H62,弹壳黄铜H68,色泽美观用于装饰镀层的H80;加入其他元素形成的锰黄铜，铝黄铜，铅黄铜，锡黄铜等。

）

二、简述问答题

1、绘出Al-Cu二元相图的富铝部分，简述Al-4.0%Cu二元合金热处理强化（固溶强化和时效强化）的原理。

2、ZAlSi12Cu1Mg1Ni1（ZL109）合金常用于制造内燃机活塞。

请分析元素Si，Cu，Mg，Ni在合金中的主要作用。

答：

Si：

过剩相强化，形成的Al-Si系合金共晶点低，易于铸造。

  Cu：

增加合金耐热性。

  Mg：

提高韧性和疲劳强度，提高抗蚀性。

  Ni：

提高耐热性，耐腐蚀性能。

3、ZCuSn5Pb5Zn5是青铜还是黄铜？

元素Sn、Pb、Zn在该合金中的主要作用是什么？

4、铝合金熔炼过程中的精炼处理包含哪些内容？

举例说明铝合金的精炼原理和操作要领。

工程材料部分笔记

一、名次解释

结构材料——以力学性能为主，兼有一定物理化学性能的一类工程材料。

功能材料——以特殊的物理化学性能为主，兼有一定力学性能的一类工程材料。

高速钢  ——是一种高C且含有大量的W、Mo、Cr、V、Co等合金元素的合金刃具钢。

调质处理——淬火＋高温回火，得到回火索氏体。

调质钢的综合特性，强度韧性都比较好。

红硬性  ——指钢在受热情况下，能够保持足够高的硬度和切削能力。

灰口铸铁——铸铁中，碳主要以片状石墨的形式存在，断口呈灰色。

白口铸铁——铸铁中，碳主要以渗碳体形式存在，断口呈白亮色。

麻口铸铁——铸铁中，碳既以游离态石墨存在，又以碳化物形式存在，断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨。

HT250  ——是灰铸铁的一种标准或牌号，代表单铸Ф30mm试棒的最低抗拉强度大于等于250Mp。

QT500-2——是球墨铸铁的一种标准或牌号，代表单铸试棒的最低抗拉强度大于等于500Mp且延伸率不低于2%。

KTH350-10——是黑心可锻铸铁的一种标准或牌号，代表单铸试样的最低抗拉强度大于等于350Mp，且延伸率不低于10%。

（Z表示珠光体可锻铸铁，H表示黑心可锻铸铁，B表示白心可锻铸铁）

青  铜——相对于黄铜，白铜而言，除Cu外，加入非Zn,Ni以外的其他元素为主要合金元素的铜合金。

（如锡青铜，铝青铜，硅青铜，铍青铜等。

）

黄  铜——相对于青铜，白铜而言，以Zn为主加合金元素的铜合金。

（商业黄铜H62,弹壳黄铜H68,色泽美观用于装饰镀层的H80;加入其他元素形成的锰黄铜，铝黄铜，铅黄铜，锡黄铜等。

）

白  铜——相对于黄铜，青铜而言，以Ni为主加合金元素的铜合金。

（B5,B18,B30;锌黄铜，锰黄铜）

变形铝合金——铝合金组织中为单相固溶体，这种合金材料塑性好，适宜进行锻造，轧制等压力加工。

（LY12,LD10）

铸造铝合金——铝合金中有共晶组织，这种合金材料的流动性较高，适宜薄壁复杂件的铸造成型。

（ZL101,ZL109）

冷作模具——在工作中与冷态金属相接触，包括：

冷镦模、冷挤压模、压弯模、拉丝模等。

热作模具——在工作中与热态金属相接触，包括：

锤锻模、热挤压模、压铸模等。

二、填空

1、工程上常见的三种失效形式：

变形、断裂、磨损。

2、工艺性能包括：

铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。

3、当钢中合金含量小于等于5%时，称为低合金钢；5％～10％时，称