大学工程材料考试答案doc.docx
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大学工程材料考试答案doc
1•一块纯锡板被枪弹击穿，分析弹孔周围的晶粒大小有何特征，并说明其原因。
弹孔周围晶粒比较细小。
其原因是山于锡板被枪击穿的过程中，发生了剧烈的变形，同时山于其再结晶温度较低，因此还伴随肴再结晶过程：
而再结晶之后的晶粒大小和变形程度有关，-般超过临界变形程度后，变形程度越大其晶粒越细小。
2•根据铁碳合金相图说明下面现象：
制造汽车外壳多用低碳钢w（C）v0.2%:
制造机床主轴,齿轮等多用中碳钢：
而制造刀具等多用高碳钢：
对于w（C）>1.3%的碳钢，则很少使用。
汽车外壳多采用冲压成形，需要材料与有度好的塑性，低碳钢的室温组织中含有较多的铁素体，型性较好；机床主轴，齿轮等多用承受较大复杂载荷的情况下，中碳钢的铁素体和珠光体含量相当。
具有良好的综合性能,能够适合承受较大的载荷；刀具等需要较高的硬度和耐磨性，高碳钢中含有较多的渗碳体，故制造刀具等多用高碳钢；对于w（C）>l.3%的碳钢，网状的二次渗碳体含量较多，表现出硬而脆的特点，因此工程上很少用。
3•简述正火和退火热处理的主要区别，并说明正火热处理的主要应用场合。
正火和退火的主要区别在于正获得冷却速度比较快，所以获得的组织比退火细，强度和硬度高于退火。
正火的主要应用场合如下：
I）对力学性能要求不高的零件可以最终热处理;2）低碳钢正火后可获得合适的硬度，改善了切削加工性能;
3）过共析钢退火前进行一次正火，可消除网状的二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球化。
4,何谓合金的充型能力？
影响合金充型能力的因素有哪些？
答：
熔融金属充满型腔，形成轮廓清晰、尺寸精确的铸件的能力叫做液态合金的充型能力。
影响液态合金的充型能力的因素有两个，一•是合金的流动性；二是外界条件，包括铸型条件和铸件结构等。
5、尝试选择下列零件的铸造方法：
缝纫机头，汽轮机叶片，水暖器片，汽车嘲叭
答：
砂型铸造；熔模铸造；金属型铸造；压力铸造。
6、拉深时为什么会起皱和拉裂？
如何避免？
答：
拉深时起皱和拉裂时山拉深过程中产生的应力英气的，当法兰处的切向压应力达到一•定数值时，法兰部分便会失稳而发生起皱现象；当筒壁与筒底的过度部分即危险断而内应力达到该处材料的抗拉强度时，就会导致拉裂现象产生。
避免起皱现象，往往可采用增加压边圈的方法；爱解决；避免拉裂现象，可以从圆角半径，凹凸模间隙、拉深系数、润滑等方而加以控制。
4•筒要说明焊缝布置的一般原则。
①焊缝位置应便于施焊，有利于保证焊缝质量②焊缝尽可能分散布置，避免密集交叉③尽可能对称分布焊缝④焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位⑤焊缝应尽量避开机加工表面⑥焊缝转角处应平缓过度。
5•计算T10钢在室温平衡条件下的相组成物和组蛆组成物的相对Mo
相：
F=（6.69-1.0/6.69）*100%=83.6；w（Fe3C）=l-F=16.4%
组织：
P=（6.69-1.0/6.69-0.77）*100%=96.1%；w（Fe3CII）=1-P=3.9%
6•用45钢制车床主轴，要求轴颈部位,度为56-58HRC,其余地方为20~24HRC,其加工工艺路统为:
锻造-正火-机械加工―轴颈表面淬火-低温回火-磨加工。
清说明：
1）正火的目的及大致热处理工艺参数；2）表面淬火及低温回火的目的。
3）使用状态下轴颈及其他部位的组织。
答：
1）改善切削性能，保证心部力学性能，850C空冷；2）获得M,提高硬度和耐磨性;
3）消除淬火应力，轴颈表面:
M回，轴颈心部：
S+F,其他：
S+F。
7•试比较20CrMnTi与T12钢的淬透性和淬硬性。
20CrMnTi是一种中淬透性合金渗透刚，其中有提高淬透性的元素Mn,Cr,Ni,等，因此渗透性好。
又因这种材料的含碳量较低，淬火后获得的马氏体少，所以，淬硬性差-•些。
lfljT12钢是一种工具钢，含碳量高淬硬性好,淬透性差一些。
8•常见的毛坯形成方法有哪些?
铸造锻造冲压焊接
9•金K的铸造性能，锻造性能，焊接性能各指什么？
铸造性能：
金属铸造成形活得优良铸件的能力称为铸造性能，用流动性，收缩性和偏析来衡量。
锻造性能：
金属材料用锻压的加工方法成形的适应能力称锻造性。
锻造性能主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。
塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。
焊接性能：
金属材料对焊接加工的适应性称焊接性。
也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
钢材的碳含量是焊接好坏的主要因素。
低碳钢和碳的质量分数低于1.8%的合金钢有较好的焊接性能。
碳含量合金元素含量越高，焊接性能越差。
10•比较正火和调质这两种热处理工艺。
正火：
工艺简单，主要得到S,综合力学性能稍差；调质：
工艺复杂，主要得到S回，综合力学性能好。
11•机件选材是遵循的基本原则是什么?
1）满足零件使用性能的要求，防止失效事故的出现；2）满足零件的工艺性能的要求，提高成品率；3）满足经济性要求，用最低的成本获得最大的经济效益。
12、为什么生产薄壁铸件常采用高温怏速浇注的方法？
答：
浇注温度高，浇注速度快，能使液态金属或合金在铸型中保持液态流动的能力强，改善其流动性，提高充型能力，防止浇不足和冷隔缺陷的生产。
12•某一尺寸为中30mm*250mm的轴用30钢制造，经高频表面淬火（水冷）和低温回火，要求
摩擦部分表面硬度达50-55HRC,但使用过程中摩擦部分严重磨损，试分析失效原因，并提出解决问题的方法。
作为表面淬火的钢，30钢的含碳量偏低，淬火后的硬度不能达到设计要求；可采用渗碳后进行淬火。
13•选择下列铸件应采用的成形方法：
1）。
50铸造高速钢麻花钻；2）台式电风扇底座；3）铝活84）大口径（0100）铸铁水管。
答：
I）熔模铸造2）砂型铸造3）金属型铸造4）一离心铸造
14•奥氏体，过冷奥氏体，残余奥氏体有何不同?
奥氏体：
碳溶入V・Fe中形成的间隙固溶体
过冷奥氏体：
处于临界以下的稳定坏境的将要发生分解的奥氏体残余奥氏体：
马氏体转变结束后剩余的奥氏体
15•试述固溶强化，冷变形强化，弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。
固溶强化：
溶质原子溶入溶剂后，引起晶格的畸变，使溶剂金属强度，硬度提高的现象。
冷变形强化：
金属进行塑•性变形时，山于晶粒内和晶界上位错数量的增加造成金属的强度和硬度提高，而其型性和韧性下降的现象。
弥散强化：
指在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料强化手段，其实质是利用弥散的超细微粒阻碍位错的运动，从而提高材料的力学性能C
16•何为钢的热处理？
钢的热处理操作有哪两种基本类型，各类型又包含哪些工艺？
热处理是指将固态金属和合金通过加热，保温和冷却的方式，改变材料整体或表面的组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。
热处理包括普通热处理和表而热处理；普通热处理包括退火，正火，回火和淬火，
表而热处理包括表而淬火和化学热处理。
17•指出下列零件的毛坯成形方法：
1）减速箱箱体；2）汽车覆盖件；3）钢结构件；4）电视机塑料外壳；5）机床主轴
1）铸造2）冲压3）焊接4）注塑5）锻造
18•分析T10钢在室温平衡条件下的相组成物和组织组成物，并分别计算出组成物和组织组成物
的相对重量百分比。
相组成物:
渗碳体=（1-0.0008）/（6.69-0.0008）*100%=14.9%铁素体=1-14.9%=85.1%
组织组成物:
二次渗碳体=（1-0.77）/（6.69-0.77）*100%=3.9%
珠光体=|-3.9%=96.1%
19简述Fe«Fe3C相图中两个基本反应：
共晶反应和共析反应，写出反应式，标出反应温度。
共析反应：
冷却到727°C时具有S点成分的奥氏体中同时析出P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物。
Yo.8727°CfF（）（）2+FeaC6&）•
共晶反应：
1148C时具有C点成分的液体同时结品出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物。
L4.3』.148：
C.—Y2.14+Fe.3C6.69.
20简述焊接变形的基本形式。
收缩变形，角变形，弯曲变形，扭曲变形和波浪形变形。
21•何谓调质处理？
调质处理是淬火+高温同火的简称，处理后获得火索氏体组织。
22•在950P时拉制钓丝，是属于冷变形还是热变形？
为什么？
（铛的熔点是3380°C）
属于冷变形，因为950°C小于钙的再结晶温度。
23、制造汽车拖拉机变速箱齿轮，齿面硬度要求58~62HRC。
（1）下列材料中选择合适的材料
（35,40,40Cr20CrMnTi,60si2Mn,1Cr18Ni9Ti）;
（2）根据所给加工工艺路线：
下料~锻造~正
火~加工齿形~渗透~预冷淬火~低温回火~喷丸~磨削,说明每一步的热处理的作用。
答
（1）20CrMnTi；
（2）正火的作用为改善切削加工性能、调整组织，渗碳~预冷淬火〜低温PI火的作用为表面获得高硬度高耐磨性旦心部具有高韧性。
24、如图（a）,T8钢的C曲线如该钢在620度进行等温转变，并经不同时间保温后，按照图示的1234现得
冷却速度冷却到室温，试问各获得什么组织？
然后在进行中温回火，又获得什么组奴
答：
获得的组织分别是马氏体+少量残余奥氏体、珠光体+马氏体+少量残余奥氏体；进行中温叵I火1和2中的马氏体+少量残余奥氏体转变为回火托氏体，3、4中组织不变。
25、如图（b）,家用液化气■,设计压力为1.5MPa。
试选择■体、阀座、护板和底座所用焊接方法。
答：
罐体埋孤自动焊，罐体与阀座、护板和底座的连接采用手工电弧焊。
26、试箕定图示（c）焊件的焊接顺序。
答：
（先短后长，先中间后两边）
27、如图（d），汽车半轴，原设计为平锻件，但因工厂条件限制无平锻件设备，在这种情况下，改进零件设计,
并拟定毛胚成型方法。
答：
可将原零件分为两个部分，分别锻造后进行焊接。
28、如图（e）,标出铸件的JR佳分型面和浇注位置,筒述理由。
（g）
答：
理山为该分型面和浇注位置符合选择的一般原则，选在最大截面上。
29、如图（f）,毛胚哪一件结构设计更合理，简要说明原因。
答：
右边的图结构更合理。
（1）因为左边出现平面结构，铸件结构应尽量避免大的水平血，大的水平血不利于充型，应尽量将水平面设计成倾斜形状。
（2）因为左边的图焊缝容易产生应力集中，易开裂。
（3）因为左边的图有斜血，锻件上下不应有椎体或斜体结构，锻件成形困难，工艺过程复杂，应尽量用圆柱体代替椎体，用平面代替斜面。
30、如图（g）,分析图T形梁焊接时可能出现的变形方向，并说明在工艺上防止变形所采取的措施。
答：
根据焊接应力和变形规律，可知近焊缝区受拉，远离焊缝区受压，同时焊缝位置偏心，从而导致T形梁产生上翘变形。
措施：
将板板焊接改为T形钢和板焊接，采用反变形或刚性固定法，长焊缝采取退焊法以及焊而预热、焊中锤击、焊后热处理等。
31、如ffl（h）,选择铸件的分型面和浇注位置，说明理由。
答：
沿距顶面为90的平面进行分型，旦顶面朝下放置。
理山：
满足分型血在铸件的最大截面处，便于造芯，下型，合箱及取出。
32、如图（i）,比较两图不同的焊接顺序对焊fit和焊件质■的影响，说明理由。
答：
左图焊件焊接顺序正确，即先焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝。
若按右图所示顺序进行焊接，先焊焊缝1后再焊焊缝2,焊横向焊缝没有自山收缩的可能，这样结构内就产生了较大的焊接应力，造成焊缝交叉处产生裂纹。
33、如图（j）,为Fe-Fe3C相图，根据该图回答间题。
（1）写出①到⑥处组蛆组成物的名称;
（2）画出⑥处组织示意图。
答
（1）①奥氏体；②奥氏体+铁素体；③铁素体；④奥氏体+渗碳体；⑤铁素体+珠光体；⑥珠光体；⑦珠光体
+渗碳体；⑧莱氏体
（2）图见图（k）
34、将直径50毫米的T8钢式样加热奥氏体化后，采用说明工艺科得到下列组织,请写出工艺名称并在C曲
线上画出工艺曲线示意图。
A珠光体，B索氏体、C下贝氏体、D托氏体+马氏体、E马氏体+少量残余奥氏体
答：
曲线如图（L）A退火；B正火；C等温淬火；D油淬E水淬
35、如图（m）,
（1）硝定浇注位II和分型面;
（2）对结构上不合理的地方进行修改。
36、如图（n）,简述分型面的选择原则，分析左右图哪一种分型面合理，说明理由。
答：
原则：
（1）便于起模，使造型工艺简单；分型面应该选在铸件面积最大截面处，以保证从铸型中取出模样而不损坏铸型，分型面应尽量采用宜平面，避免曲面分型，尽量减少分型面数量，尽量减少芯子和或块的数量,以简化制模，造型，合型等工序。
（2）尽量使铸件的全部或大部分置于同一个沙箱中，或使主要加工面与加工基准而处于同-•砂型中，以避免产生错箱，披缝，和毛刺，降低铸件精度，增加清理工作量；（3）尽量使型腔和主要芯处于下型，以便于造型，下芯，合箱及检验型腔尺寸。
左图是不合理的，铸件分别处于两个沙箱中；右图合理，铸件处于同一个沙箱中，既便于合型，又可便于错型。
37、如图（o）,改进所示铸件的结构，说明修改理由。
答：
左图铸件侧壁有凹入部分，将妨碍起模，如要顺利起模，必须另加两个较大的外部芯子，这增加了铸造工艺的复杂性，因此，应将左铸件结构修改如图（P）中的左图结构。
铸件结构设计时，应尽量使其能自山收缩,以减小应力避免裂纹。
右图铸件的轮辐呈偶数，虽然制模和刮板造型时分割轮辐简便，但当合金的收缩较大，轮缘与轮辐尺寸比例不当时，常因此收缩不一致热应力过大并且山于每条轮辐与另一条成直线排列，收缩时互相牵制，彼此受阻，因此铸件无法通过变形自行缓解，易于产生裂纹。
因此有铸件轮辐应采用弯曲轮辐或将其个数改成奇数，这样通过轮辐本身或轮缘的微量变形缓解内应力，避免裂纹的产生。
1、按焊接过程（籍焊、压焊，钎焊）；2、奥氏体的最大的（2.11%）.（0.09%）；3、
1、板料冲压的（变形工序X（分寓工序）；2、白口铸铁中（Fe3CX（5墨）；3、
1、常用铸铁的性能（形态'（普通灰铮铁）；2、淬火后的铝（时效强化）；3、冲裁是（冲孔和落料）统称;
4、冲裁工序中（落料X（冲孔*5、材料选用的原则（使用性工艺性和经济性的统一）；6、淬火钢回火种
类（高温回火、中温回火、低温回火），其中去油较高硬度零件采用（低温回火）；
1、对冷塑性变形（回复、再结晶、晶粒长大）；2、对某亚共析钢（0.7%）.俯）；3、对金属的加热（塑）、
（变形）；4、单晶体变形基本方式（滑移和率生）；5、典型铸锭结构（表面细等轴晶区X（柱状晶区X（心部粗谷轴晶区＞
1、飞轮和齿轮（铸造X（锻造）；2、防止铸件变形的方法（尽可能使结构对称壁厚均匀X（同时凝固原则）;
1、共析成分的（珠光体X（铁素体渗碳体〉2、钢在常温下（冷X（热）；3、钢中（S）元素、（P）元素；
4、钢的焊接性能（碳当■）；5、钢的淬透性取决于（合金元素）、淬硬性取决于（含碳■X淬透性越高
冷却速度越（慢），C曲线位置越（右＞
1、焊接变形（收缩X（角'（弯曲X（扭曲X（波浪）；2、焊接过程中（应力X（变形》3、合金的相（
溶体X（金JI化合物）；4、合金的流动性（博融金属本身'抵X（好）；5、1159黄铜的组织（V）、（＞）;6、
焊接应力包括（热应力X（蛆织应力）；7、灰铸铁中石墨（片状'（团状〉8、黄铜是铜和（锌）的合金
J
1、金属的结晶（规则排列X（有一定过冷度）；2、浇注位置（铸件质量'（造型工艺）；3、金属结晶是依靠
（形核X（长大〉4、金屈材料的（HBWX（HRA）、（HRC）；5、金属凝固时（理论结晶温度X（实际结晶温度）（大）；6、金属板料弯曲时（压拉）、（抗拉强度》7、晶体中常见的（晶界和亚晶界）面缺陷；8、浇注位置的选择（质量X（造型方便）；9、金属中常见的三种晶体结构（体心立方体、面心立方体、密排六方体）、（体心立方体）；10、检验淬火钢硬度指标（HRCX（退火，正火或调质钢件＞
L
1、冷处理的目的（:
tt少Ar）,（M）；2、拉深时通常（拉深系数）,（0.5-0.8}3、铝合金按其成分（形变）.
（铸件）；4、铝合金的热处理（强化相）；5、铝合金中最主要的强化方法（固溶时效强化）；
6、凝固温度范围，倾向于（逐层＞倾向于（糊状）
M
1、模锻与自山（好X（大》2、马氏体有（片状和板条状马氏体）；3、
0
1、0Crl8Ni9钢中（提高耐蚀性\（提高淬透性＞2、
Q
1、强度是指（屈服强度X（抗拉强度）；2、QT600-2的材料类别是（球墨博铁、600含义（抗拉强度'2
的含义（延伸率＞
R
1、溶质元素（畸变X（固溶强化》2、热处理主要分（加热、保温、冷却）；3、熔焊中常用的是手工（电弧）焊；4、
S
1缩孔是山于（液态收缩和凝固收缩的体积得不到补充x（定向凝固）；2、（锻压）是指对金属胚料；3、45
钢用作（邀'（*）;4、始锻温度（加热X（过热或过烧）；5、手弧焊时（导电和填充焊6、缩孔
是集中在（液恋X（凝固X（JK序）；7、45钢，20钢，T8钢焊接性最好的是（20钢）
1、铁素体的（体心立方）、（面心立方）；2、碳素钢的（淬透性差X（力学性能低，不具有特殊性能＞3、
铁素体中的（球状x（团紫状x（片状X（蠕虫状）；4、Y-Fe的结晶（面心立方晶体）、（4）；5、通常高碳钢（马氏体和少量残余奥氏体）；6、
X
1、细化品粒（增大过冷度X（变质处理）；2、选择焊条的一半原则（同材料等强度）；3、相图是表达（相、温度和成分）之间的机械混合物；4、
Y
1、影响锻造性（塑性x（变形抗力）；2、影响碳钢焊接（破含量）,（碳当・）；3、预防或减少（预热X（缓冷和热处理》4、一般受力较小（型材X（铸造〉5、材料失效的三大形式（变形、断裂、疲劳）；6、
Z
1、铸造应力（热应力X（机械应力X（各部分冷却速度不一致X（收缩受到机械阻力）；2、铸件上各部分
（拉'呸）；3、珠光体是（F和Fe3C）；4、铸造用的合金（良好X（小X（«析）；5、铸件的变形与（固态）；6液态合金的凝固（逐层、中间、糊状凝固＞7、珠光体向奥氏体的转变（形核、长大、溶解、均匀化）;
8、铸铁中缩孔和缩松（液态收缩和固态收缩）两个阶段完成；9、铸件在凝固阶段（机械应力）；10、铸铁合金中的（差X（预热X（热处理》11、珠光体是山（铁素体和渗碳体＞12.ZGMnl3采用（固溶）进行热处理，主要用于（抗冲击磨损的场合）；
1、实际晶体中点缺陷主要有（空位间隙原子和IB换原子）。
2、晶界和亚晶界属于晶体中的（面缺陷）。
3、陶瓷材料的基本组成相有（晶相玻璃相和气相）。
共析成分的铁碳合金平衡结晶冷却至室温时，其组织成物是邂光俺），其相组成物是（铁素体和的碳体）。
4、完全退火是指将（亚共析）钢加热到Ac3+3O〜5O°C,经保温后（随炉）冷却,以获得接近平衡组织的热处理工艺。
5、为便于切削加工，不同钢材宜采用不同的热处理方法，w（C）v0.4%的碳钢宜采用
w（C）超过共析成分的碳钢宜采用（退火）,w（C）在0.4%和共析成分之间的碳钢宜采用（调质）。
6、淬透性是指（钢在淬火时获得的淬硬层深度的能力）性能，淬硬性是指（钢在淬火时的硬化能力）
性能。
7、钢在加入合金元素可提高其强度,
合金强化的途径•般有（
r-i
溶强化第二相强化细晶强化）。
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