大学工程材料考历年考题

1、机械工程材料习题 复习思考题 1 1试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。下列几种工件的硬度适宜哪种硬 度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。 2判断下列说法是否正确，并说出理由。 (1) 材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。 (2) 屈强比大的材料作零件安全可靠性高。 (3) 材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。 (4) 伸长率的测值与试样长短有关。 (5) 冲击韧度与实验温度无关。 (6) 材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。 (7) 材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。 11 复习思考题 21解释下列名词：晶格、

2、晶胞、晶粒、晶界、亚晶粒、亚晶界、晶面、晶向、晶格常 数、合金、相、显微组织、固溶体、金属化合物、固溶强化、组元。2在面心立方晶格中原子排列最密 的晶面是 (111)，原子排列最密的晶向是 110 ；体心立方晶格中原子排列最密的晶面是(110)；原子排列最 密的晶向是 111 ，试画出。 3金属的常见晶格有哪三种 ?说出名称并画图示之。 4为什么单晶体有各向 异性，而多晶体的金属通常没有各向异性?5什么叫晶体缺陷 ?晶体中可能有哪些晶体缺陷 ?它们的存在 有何实际意义 ?6固态合金中固溶体相有哪两种 ? 7 固溶体的溶解度取决于哪些因素 ?8间隙相、复杂结构的间隙化合物、间隙固溶体三者之间主要

3、 区别是什么 ? 复习思考题 31概念：过冷现象、过冷度、平衡状态、合金系、相图、相组成物、组织组成物、匀 晶转变、共晶转变、包晶转变、细晶强化、枝晶偏析、包晶偏析、柱状晶、等轴晶、变质处理。2什么 是杠杆定律 ?有什么用途 ? 4铸锭是否一定要有三种晶区 ?柱状晶的长大如何抑制 ?5合金结晶中可能出现 7.若PbSn合金相图中 C、F、E、G、D点的合金成分分别是 WSn等于2%、19%、61 %、97%和 99%。问在下列温度 时，WSn=30 %的合金显微组织中有哪些相组成物和组织组成物？它们的相对质量百 分数是否可用杠杆定律计算 ？是多少？（1）f=300度；（2）刚冷到183度共晶转

4、变尚没开始；（3）在183度共晶转 变正在进行中； 共晶转变刚完，温度仍在183度时；（5）冷却到室温时（20度）。8 固溶体合金和共晶合 金其力学性能和工艺性能各有什么特点？9.纯金属结晶与合金结晶有什么异同?10.为什么共晶线下所对 应的各种非共晶成分的合金也能在共晶温度发生部分共晶转变呢 ？ 复习思考题4-Fe纯锌三种金属哪种金属易产生塑性变形？为什么？ 1.纯铝、c=2 . 4X 105Pa，若外 力方向为001，试求纯铝单晶体的在001晶向上的b s。2纯铝单晶体的滑移系为（111）与011，纯铝 单晶体的3晶体塑性变形的基本方式是什么？实际金属塑性变形与单晶体塑性变形有什么异同？4

5、.什么是 加工硬化？加工硬化在工业生产中有何利弊？5 .什么是冷变形金属的纤维组织？与流线有何区别 ？ 6 .什么是残余内应力？各类残余内应力是怎么产生的？对金属材料有什么影响？7.什么是回复？回复对变 形金属有什么作用？在工业生产中有什么用处 ？8.什么是再结晶？再结晶对变形金属有什么作用？在工业生 产中有什么用处？9.热变形加工与冷变形加工是依据什么来区分？两种变形加工各有什么优缺点?10.有四 个外形完全相同的齿轮，所用材质也都是wc=0.45 %的优质碳素钢。但是制作方法不同，它们分别是：（1） 直接铸出毛坯。然后切削加工成形。（2）从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成型。（3）从热轧圆

6、钢上取 料，然后切削加工成型。（4）从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成型。请你分析一下，哪个 齿轮使用效果应该最好？哪个应该最差?11 有一块铝板被子弹击穿了一个孔。若将此铝板进行正确的再结 晶退火后，弹孔周围的晶粒可能有什么样的变化？并说明理由。 复习思考题51 什么是同素异晶转变、共析转变？2 解释下列名词，并指出它们在组织形态上的特 征和力学性能上的特点：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、高温莱氏体、低温莱氏体、魏氏体。3默 画Fe Fe3C相图，并按组织组成物填写各个相区。指出A、J、C、D、G、S、E、P、Q九个点及Al、 A3、Acm、ECF、HJB五条线的含义。4.试分析

7、45钢、T8钢、T12钢在极缓慢的冷却过程中相变的过 程。并示意地画出它们在室温时的显微组织。5.根据Fe Fe3C相图并通过必要的计算回答下面的问题。 （1）65钢在室温时相组成物和组织组成物各是什么？其相对质量百分数各是多少？（2）T8（按共析钢对待）在室 温时相组成物和组织组成物各是什么？质量百分数各是多少？（3）T12钢的相组成物和组织组成物各是什么? 各占多大比例？6.某碳素钢钢号不清，经金相检查其显微组织是F+P。其中P所占比例约为20%。你可否 据此判定出它的钢号是什么 ？7.钢中常存杂质指的是什么 ？它们对钢有什么影响？8.指出钢号为 20、45、 65Mn、Q235-AF、T

8、12、T10A、ZG270 500的碳素钢各属哪类钢 ？钢号中的数字和符号的含义是什么?各 适于做什么用（各举一例）？9 .热轧空冷状态的碳素钢随WC增加，其力学性能有什么变化 ？为什么？10.指 出一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、先共晶渗碳体、共晶渗碳体、先共析渗碳体、共析渗碳体、网 状渗碳体它们之间有何异同？11 根据已学到的知识解释下列现象。（1）螺钉、螺母等标准件常用低碳钢制 造。（2）室温时平衡状态下 T10比T12抗拉强度高，但硬度却低。（3）捆绑用的镀锌钢丝常用低碳钢丝，而 起重用的钢丝绳和绕制弹簧所用钢丝却是.65Mn或65。（4）锉刀常用T12制造，而钳工钢锯条常用T10

9、制 造。（5）钢锭在正常热轧温度下轧制有时开裂。（6）钢适于各种变形加工成形，不易铸造成形。（7）钢在锻造 时始锻温度选10000C12500C，停锻选8000C左右。12. Fe Fe3C相图在选材、热处理、锻造、铸造等 方面有什么用途？ 复习思考题 61.常用的热处理工艺有哪些 ？简述热处理在机械制造中的作用。2 影响奥氏体晶粒大 小的因素有哪些？3共析钢的等温转变曲线与连续转变曲线有什么差别？4.珠光体、索氏体、托氏体组织 有什么区别？. 5.上贝氏体和下贝氏体比较，哪一种力学性能好？6板条马氏体和片状马氏体在组织与力 学性能方面有什么不同？7.共析钢加热到奥氏体状态后，以不同的速度连续

10、冷却，都得不到下贝氏体，试 用c曲线说明，怎样才可得到下贝氏体。8 . 20、45、65、T8、T10、T12钢的淬火加热温度怎样确 定？9分析以下几种说法是否正确：（1）马氏体硬而脆。（2）过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度 越高。钢中合金元素的含量越高，淬火后的硬度也越高。本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本 质粗晶粒钢细。（5）同一钢材在相同加热条件下，总是水淬比油淬的淬透性好；小件比大件淬透性好。10. 现有20钢齿轮和45钢齿轮两种，齿轮表面硬度要求52HRC55HRC，问采用何种热处理可满足上述要 求。比较它们在热处理后的组织与力学性能的差别。11.用热处理基本工艺曲线形式表

11、示均匀化退火、完 全退火、球化退火、淬火、回火等工艺。12.说明下列零件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织 和硬度：（1）45钢小轴（要求有较好的综合力学性能）。（2）60钢弹簧。（3）T12钢锉刀。20mm的小轴，经 930OC, 5小时渗碳后，表面碳的质量分数增加至1.2 %分析经下列热处理后表面及心部的组织：13.用 20钢制造的（1）渗碳后缓冷到室温。（2）渗碳后直接淬火，然后低温回火。（3）渗碳后预冷到 820 C，保温后 淬火，低温回火。（4）渗碳后缓冷到室温，再加热到880OC后淬火，低温回火。（5）渗碳后缓冷到室温，再 加热到780OC后淬火，低温回火。14简述目前常用的

12、钢铁表面处理技术，并说明其应用范围。 复习思考题 71合金钢和碳素钢相比，具有哪些特点?2在合金钢中，常加入的合金元素有哪些?非 碳化物形成合金元素有哪些 ？碳化物形成合金元素有哪些？扩大y相的合金元素有哪些？缩小Y相区的合金 元素有哪些 ?3合金元素对淬火钢的回火转变有何影响?4为什么合金钢的淬透性比碳素钢高?试比较 20CrMnTi 与 T10 钢的淬透性和淬硬性。5为什么同样碳含量的合金钢比碳素钢奥氏体化加热温度 高？6.有一根 30mm的轴，受中等的交变载荷作用，要求零件表面耐磨，心部具有较高的强度和韧性， 供选择的材料有16Mn、20Cr、45钢、T8钢和Crl2钢。要求：1）选择合

13、适的材料；2）编制简明的热处理工 艺路线；3）指出最终组织。7.W18Cr4V钢淬火温度为什么要选1275oC 5oC?淬火后为什么要经过三次 560oC 回火 ?回火后的组织是什么，回火后的组织与淬火组织有什么区别?能否用一次长时间回火代替三次 回火 ?8.为什么轴承钢要具有较高的碳含量?在淬火后为什么需要冷处理?9.如何提高钢的耐蚀性，不锈 钢的成分有何特点 ?10. ZGMl34 钢为什么具有优良的耐磨性和良好的韧性 ?11.在工厂中经常切削铸铁 件和碳素钢件，请问何种材料硬质合金刀片适合切削铸铁。12.说明下列钢号属于何种钢?数字的含意是 什么?主要用途 ?T8、 16Mn、 20Cr

14、MnTi、 ZGMnl32、 40Cr、 GCrl5、 60Si2Mn、 W18Cr4V、 1Crl8Ni9Ti 、 1Crl3、 Crl2MoV 、 12CrMoV、 5CrMnMo 、 38CrMoAl 、 9CrSi、 Crl2、 3Cr2W8、 4Cr5W2VSi 、 15CrMo、 60 钢、 CrWMn 、 W6M05Cr4V2 。 复习思考题 81 .试总结铸铁石墨化的条件和过程。 2.试述各类铸铁性能及用途。与钢比较优缺点各 是什么 ?3.为什么球墨铸铁可以代替钢制造某些零件呢?4.合金铸铁的突出特性是什么 ?5.识别下列铸铁 牌号： HTl50、 HT300、 KTH3000

15、6、 KTZ45006、 KTB38012、 QT40018、 QT60003、 RuT260、 MQTMn6 。 6.铸铁的力学性能取决于什么 ?7.灰铸铁为什么不进行整体淬火处理?复习思考题 91.根据 二元铝合金一般相图，说明铝合金是如何分类的 ?2.形变铝合金分哪几类 ?主要性能特点是什么 ?并简述铝 合金强化的热处理方法。 3.铜合金分哪几类 ?举例说明黄铜的代号、化学成分、力学性能及用途。4.钛 合金分哪几类 ?简述钛合金的热处理。5 .滑动轴承合金必须具备哪些特性?常用滑动轴承合金有哪 些 ?6 . 指 出 下 列 合 金 的 名 称 、 化 学 成 分 、 主 要 特 性 及

16、用 途 。 LF21LFIIZLl02ZL401LD5H68 HPb591HSi803ZCuZn40Mn2QAll9 2 ZCuSnlOPlZSnSbl2PblOCu4TA7 复习思考题 101.什么是热塑性塑料 ?什么是热固性塑料 ?试举例说明。 2.塑料王、电木、电玉、有机玻 璃、玻璃钢是指什么材料 ?有何用途 ?3.与金属材料比较，高分子材料的优缺点是什么?4.塑料是由什么 组成的 ?各起什么作用 ?5.橡胶为什么具有高弹性 ?6.陶瓷材料的优点是什么 ?简述其原因。、 7.为什么 复合材料的疲劳性能好 ?复习思考题 111.什么是零件的失效 ?常见的失效方式有哪些 ?2.选择零件材料应

17、 遵循什么原则？3.在选择材料力学性能数据时应注意哪些？4.为什么在蜗杆传动中，蜗杆需采用低碳钢或 中碳钢制造，而蜗轮则采用较软的青铜（如QSn0.2）制造？5试根据下列使用条件和对性能的要求指出应 选用的材料和热处理：（1）不需润滑的低速无冲击齿轮。b 400MPa）、在蒸汽及海水腐蚀条件下工作的齿 轮。（2）受中等载荷（b 500MPa）、高速受冲击，模数小于 5mm的机床齿轮。（3）受中等载荷（4）坐标镗 床主轴，要求表面硬度850HV心部硬度为 260HBS280HBS，在滑动轴承内工作，精度要求极高。 6 分析汽车上所用零件材料。说明哪些是用碳素钢、合金钢、铸铁和有色金属制成，各举出

18、两种零件名 称，它们都采用何种热处理方法 ？ 习题1一、名词解释滑移、孪生、加工硬化、滑移系、形变织构、回复、再结晶、二次再结晶、热加 工二、填空题1 常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（）和（）两种。2 与单晶体比较，影响多晶 体塑性变形的两个主要因素是（）和（）。3在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（）来划分 的.因此Cu （熔点为1084 C）在室温下变形加工称为（）加工，Sn （熔点为232 C）在室温的变形加工 称为（）加工。4再结晶温度是指（），其数值与熔点间的大致关系为（）。5再结晶后晶粒度的大 小取决于（）、（）、和（）。6. a-Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为

19、（）和（），滑 够系为（）个。7强化金属材料的基本方法有（）、（）、（）和（）。8 冷变形后的金属进行加 热，当温度不太高时，金属内部的晶格畸变程度（），内应力（），这个阶段称为（）。当加热到较高 温度，晶粒内部晶格畸变（），金属的位错密度（），使变形的晶粒逐步变成（等轴晶粒），这一过程 称为（）。三、简答题1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？2 什么是加工硬 化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。3用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯 时开裂，应采用什么措施？为什么？4 .已知 W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在1000 C、铁在 800 C、铜在 6

20、00 C时的加工变形是处于什么加工状态。5 .用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理 想？为什么？（ 1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。（2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。（3）由圆 棒锻成圆饼再加工成齿轮。6 说明下列现象产生的原因。（1 ）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向 是原子密度最大的方向。（2）晶界处滑落的阻力最大。（3） Zn（密排六方）、a 一Fe、Cu的塑性不 同。7简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。8 在图2 - 10中的晶面、晶向中，哪 些是滑移面，哪单是滑移方向？就图中情况能否构成滑移系？四、判断题1 由于再结晶的过程是一个形 核长大的过程，因而再结

21、晶前后金属的晶格结构发生变化。（）2 因为体心立方晶格与面心立方晶格具 有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。（）3 金属的预变形度越大，其开始再 结晶的温度越高。（）4 滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（）5 热加工是指在室温以上的塑 性变形加工。（）6 为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（）7 热加工过程，实 行上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（）8孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得 多。（）五、选择填空 1体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的 （）（a）滑移系数不同（b）滑移方向数不同（c）滑移面数不同（

22、d ）滑移面和滑移方向的指 数不同 2随冷塑性变形量增加，金属的（）。（a）强度下降，塑性提高（b）强度和塑性都下降（c） 强度和塑性都提高（d）强度提高，塑性下降3冷变形金属再结晶后，则（）。，（a）形成等轴晶， 强度增大（b）形成柱状晶，塑性下降（c）形成柱状晶，强度升高（d）形成等轴晶，塑性升高 4 能使单晶 体产生塑性变形的应力为（）。（a）正应力 （b）切应力 （c）复合应力5 变形金属加热时发生的再结 晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型是（）。（a）与变形前的金属相同（b ）与 变形后的金属相同（c）形成新的晶型 6 再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别

23、在于有没 有（）改变。（a）温度（b）晶体结构 （c）应力状态。7冷热加工的区别在于加工后是否留下（）。 （a）加工硬化（b）晶格改变性 （c）纤维组织 8钢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）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有（d）铁和铜的再 结晶温度不同习题 2 一、名词解释淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、C曲线二、填空1.本 质晶粒度是根据标准实验方法，在（）C保温（）小时后测定的奥氏体晶粒大小。2 共析钢加热到均匀 的奥氏体化状态后

24、缓慢冷却，稍低于 温度将形成（ ），为（ ）与（）的机械混合物，其典型形态为（ ） 或（）。3.中马氏体是碳在a Fe中的过饱和（），具有（）点阵。4.于过冷奥氏体等温转变图通 常呈（），所以又称（），亦称为（）。5把钢加热到临界点 Ac1 ;或Ac3以上保温并随之以大 于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（）。6中温 回火主要用于处理（）。因火后得到（）。7根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可 以分为（）、（）和（）三种。8在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（），其中低温 （）的硬度提高不多，故又称为（）。三、简答1 什么是热处

25、理？常见的热处理方法有几种，其目的是 什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化 的合金才有可能进行热处理。2 什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎 样的特点？如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？提示：回火后工件一般在空气中冷却， 对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行 油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力3 何谓冷处理？为何冷处理之后还 要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问

26、 题。提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。4 试说明下述组织结构及 力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织;马氏体和回火马氏体;索氏体和回 火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。5. T12钢加热到770C后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组 织。 6用 20CrMnTi 为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方 法，并比较两者区别。提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差 异。四、判断正误并改正 1铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点 阵，三者点阵结构

27、相差很大。 2 珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速 度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。3珠光体的形成过程，包含着两个同 时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心 立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。4低碳钢中的马氏体组织，因其显 微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现 为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马 氏体。5 马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的

28、转变量后就停止了。6 大量的实验结果都 证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。7为了 减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段 时间。这种方法叫“预冷淬火法” 8使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球 化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。五、选择填空 1 根据F e 一 C相图，温度在 A1以下时，碳钢的平衡组织为（）或（）加（）或（）加 （）o （a）珠光体 （b）渗碳体（c ） 铁素体（d ） 马氏体 2如果珠光体的形成温度较低，

29、在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微 镜测定其片层间距，大约在 8001500?之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（）。（a）超细珠光体（b） 索氏体 （c）屈氏体（d）马氏体3.实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（）、 （）和（）三大类。（ a）重结晶、再结晶、去应力退火（b）扩散、球化法应力退火（C）再结晶、完 全、去应力退火（d）去氢、扩散、重结晶退火 4 对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（），淬 火后的组织为均匀的马氏体。（a）Ac1+3050 C （b）Acm+3050 C （c） Ac3+3050 C （d）A0+3050 C 5 .

30、当 残余奥氏体比较稳定在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种在回 火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。（a）二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪 晶马氏体反稳定化 6真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（）等热处理技术是当代发展 起来的具有广泛应用前景的新技术。（a）表面淬火（b）复合热处理（c）化学热处理 （d）表面热处理 习题3 一、名词解释：1、调质处理：2、淬透性：3、马氏体：4、共析反应：5、过冷A 体：6、加工强化： 7、热处理：8、表面淬火：二、作图题：1、画出共析钢的“C”线，并标明淬火临界冷却速 lgt2、 Fe-Fe3

31、C 相图左下角部分画出并标明淬火加热温度和 A1,A2,Acm 符号 三、下面材料所属类别和应用实例 材料样号 类别 典型热处理工艺 使用状态下组织 应用举例 Q235A Gcr15 45 T12 20CrMnTi 60Si2Mn 16Mn 9SiCr 5CrMnMo 1Cr18Ni9 四、车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54 58，其余地方为 HRC20 25，其加工路线为：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、本轴应用的材 料： 2、正火和调质的目的和大致热处理工艺3、表面淬火目的4 、低温回火目的及工艺 5、轴颈表面组织和其余地方组

32、织习题4简答题1.钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪 些有益和有害的影响？2.为什么比较重要的大截面的结构零件都必需用合金钢制造？与碳钢比较，合 金钢有何优点？ 3.合金钢中经常加入的合金元素有哪些？怎样分类？ 4.为什么碳钢在室温下不存在 单一奥氏体或单一铁素体组织，而合金钢中有可能存在这类组织？5.合金元素对回火转变有何影响？ 6.试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。7.为什么说得到马氏体随 后回火处理是钢中最经济而又最有效的强韧化方法？8.什么是钢的回火脆性？下列几种钢中，哪类钢 的回火脆性严重，如何避免？ 45 40Cr 35SiMn 40CrNiMo

33、 9.从资源情况分析我国合金结构钢的合金化方案的特点。10.为什么低合金高强钢用锰作为主要的 合金元素？ 11.试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。12.为什么合金弹簧钢以硅为重要的 合金元素？弹簧淬火后为什么要进行中温回火？为了提高弹簧的使用寿命，在热处理后应采用什么有效措 施？ 13. 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对钢中的非金属夹杂物限制特别严格？ 14.解释下列现象 （1） 比碳钢高；（2） 含碳量相同时，含炭化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性； （3）含碳量0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.0%,含铬12%的在相同含碳量下，除了 镍、锰的合金钢外，大多

34、数合金钢的热处理温度都钢属于莱氏体钢；（4）高速钢经热锻或热轧后，经 空冷获得马氏体组织；（5）在相同含碳量下，合金钢的淬火变形和开裂现象不易产生；（6）调质钢 在回火后需快冷至室温；（7） 高速钢需高温淬火和多次回火。15. W18Cr4V钢的Ac1为820 C ,若以 一般工具钢 Ac1 + 3050 C的常规方法来确定其淬火温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的 性能，为什么？其实际淬火温度是多少？W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行 560C三次回火，这又是 为什么？16.直径为 25mm 的 40CrNiMo 棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原 因？设计

35、一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。17.某厂的冷冲模原用W18Cr4V 钢制造， 在使用时经常发生崩刃、掉渣等现象，冲模寿命很短；后改用W6Mo5Cr4V2 钢制造，热处理时采用抵温 淬火（1150C），冲模寿命大大提高。试分析其原因。18些中、小工厂在用 Cr12型钢制造冷作模 具时，往往是用原钢料直接进行机械加工或稍加改锻后进行机械加工，热处理后送交使用，经这种加工的 模具寿命一般都比较短。改进的措施是将毛坯进行充分地锻造，这样的模具使用寿命有明显提高。这是什 么原因？19.不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？20.试分析20CrMnTi 钢和 1Cr18Ni9Ti 钢中

36、 Ti 的作用21.试分析合金元素 Cr 在 40Cr、 GCr15、 CrWMn 、 1Cr13、 1Cr18Ni9Ti 等钢 中的作用22.试就下列四个钢号： 20CrMnTi 、 65、 T8、 40Cr 讨论下列问题：（1） 在加热温度相同的 情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；（2）各种钢的用途，热处理工艺，最终的组织。2 3.硬质合金有何特点？指出硬质合金 YG8、 YT15 的类别、成分和用途。24.要制造机床主轴、拖拉 机后桥齿轮、铰刀、汽车板簧等。拟选择合适的钢种，并提出热处理工艺。其最后组织是什么？性能如 何？25.某工厂生产一种柴油机的凸轮，其表面要求具有高硬度（H

37、RC50） ,而零件心部要求具有良好 的韧性（ak50j/c就），本来是采用 45钢经调质处理后再在凸轮表面上进行高频淬火，最后进行低温回 火。现因工厂库存的 45钢已用完，只剩下 15号钢，试说明以下几个问题。（1） 原用 45钢各热处理工 序的目的。（2） 该用 15 钢后，仍按 45 钢的上述工艺路线进行处理，能否满足性能要求？为什么？改 用 15 钢后，应采用怎样的热处理工艺才能满足上述性能要求？为什么？习题5 一、名词解释石墨化、孕 育（变质）处理、球化退火、可锻化退火、石墨化退火二、 填空题 1. 白口铸铁中碳的主要以（）的形式 存在，灰口铸铁中碳主要以（ ）的形式存在。 2. 普

38、通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的 形态分别为（ ）、（ ）、（ ）和（） 3. 铸铁的基体有（ ）、（ ）和（ ）三种。 4. QT50005 牌号中， QT表示（），数字500表示（），数字05表示（）。5. HT250是（）铸铁，250表示（）6.促进石墨 化的元素有（ ），阻碍石墨化的元素有（） 7. 铸铁的石墨化过程分为三个阶段，分别为（ ）、（ ）和 （ ）。 8. 可锻铸铁铸件的生产方法是先（ ），然后再进行（）。 9. 球墨铸铁采用（ ）作球化剂。三、 判 断题 1. 石墨化是指铸铁中碳原子析出形成石墨的过程。（） 2. 可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。（ ） 3.

39、 热处理可以改变铸铁中的石墨形态。（ ） 4. 球墨铸铁可通过热处理来提高其机械性能。（） 5. 采用整 体淬火的热处理方法，可以显著提高灰铸铁的机械性能。（） 6. 采用热处理方法，可以使灰铸铁中的片 状石墨细化，从而提高其机械性能。（） 7. 铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其机械性能。 （ ） 8. 灰铸铁的减震性能比钢好。（ ）四、选择填空 1. 铸铁石墨化的几个阶段完全进行，其显微组织为 （ ）（ a） F+G（ b） F+P+G（ c） P+G2. 铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行，第三阶段部分 进行，其显微组织为（ ）（ a） F+G（ b） P+G（ c） F+P+G

40、3. 铸铁石墨化的第一、二阶段完全 进行，第三阶段未进行，其显微组织为（）（a） F+P+G（ b） P+G（ c） F+G4. 提高灰口铸铁 的耐磨性应采用（）（a）整体淬火（b）渗碳处理（c）表面淬火5.机架和机床床身应用（） （a）白口铸铁（b）灰口铸铁（c）麻口铸铁五、综合分析题1.试总结铸铁石墨化发生的条件和 过程2 .试述石墨形态对铸铁性能的影响。3 .白口铸铁、灰口铸铁和碳钢，这三者在成分、组织和性 能有何主要区别？ 4为什么一般机器的支架、机床的床身用灰口铸铁铸造？ 5 出现下列不正常现象 时，应采取什么有效措施予以防止和改善？（1）灰口铸铁磨床床身铸造以后就进行切削，在切削加

41、工 后发生不允许的变形。（2）灰口铸铁薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。6 指出下列铸铁的 类别、用途及性能的主要指标：（1）HT150,HT400 。（2）KT350-10,KTZ700-2 。（3）QT420- 10,MQT1200-1 。习题 6一、名词解释固溶处理、时效硬化、回归、黄铜、锡青铜二、填空题 1.铝合金按 其成分及生产工艺特点，可分为（）和（ ）。2.变形铝合金按热处理性质可分为（ ）铝合金和（ ） 铝合金两类。 3. 铝合金的时效方法可分为（ ）和（）两种。4.铜合金按其合金化系列可分为（ ）、 （ ）和（ ）三类。 5.变形铝合金的热处理方法有（ ）、（ ）、（）。

42、6.铸造铝合金，按成分可分 为（ ）系、（ ）系、（ ）系和（ ）系四类。 7. H62 是（ ） 的一个牌号，其中 62 是指含（）量为 （ ）。8. QSn10 是（ ）的一个牌号，其中 10 是指（ ） . 9.含锡青铜常称为锡青铜，不含锡的青 铜，又分（ ）、（）、（）、（ ）。 10. LY11 是（ ）的一个牌号，其成分为（ ）合金系，可制造 （ ）。 11. LC6 是（ ）的一个牌号，其成分为（）合金系，可制造（ ）。. 12.黄铜低温退火的目的是 （）o13.钛有两种同索异构体，在 882.5C以下为（），在8825C以上为（）。14.钛合金根据 其退火状态下组织可分（ ）、

43、（ ）和（）三类。三、问答题 1有色金属及其合金的强化方法与钢的强 化方法有何不同？ 2试述铝合金的合金化原则。为什么Si、 Cu、Mg 、Mn 等元素作为铝合金的主加元素 ? 而 Ti 、 B 、 RE 等 作 为 辅 加 元 素 ？ 3铝合金性能上有何特点？为什么在工业上能得到广泛的应用？4 铸造铝合金（如 AL-Si 合金）为 何要进行变质处理？ 5如果铝合金的晶粒粗大，能否用重新加热的方法细化？ 6铜合金的性能有何特点？在工业上的主要用途。7锡青铜属于什么合金？为什么工业用锡青铜的含 锡量一般不超过 14？ 8为什么含锌量较多的黄铜，经冷加工后不适宜在潮湿的大气、海水及含有氨的 环境下

44、使用？用什么方法改善其抗蚀性？9说出下列材料的类别，各举一个应用实例： LY12ZASiI12H62ZSnSb11Cu6Qbe2 例如： LF11 ，防锈铝合金，可制造油箱。 10 轴承合金在性能上有何要 求？在组织上有何特点？四、判断题1LI 比 L5 的纯度差。（） 2TI 比 T5 的纯度高。（ ）3 LF5、 LY12、LD5都是形变铝合金。（）4. LD2和LD4铝合金具有优良的锻造性。（）5单相黄铜比双相黄铜 的塑性和强度都高。（）6制造飞机起落架和大梁等承载零件，可选用防锈铝。 （）7铸造铝合金的铸 造性好，但塑性较差，不宜进行压力加工。（） 8.铜和铝及其合金均可以利用固态相变

45、来提高强度和硬 度 。（）9. 轴 承 合 金 是 制 造 轴 承 内 外 圈 套 和 滚 动 体 的 材 料 。（） 10.油于滑动轴承的轴瓦、内衬在工作中承受磨损，故要求有特高的硬度和耐磨性。（）五、选择填空 1 .下述几种变形铝合金系中属于超硬铝合金的是（ ） （a）AL-Mn 和 AL-Mg （b）AL-Cu-Mg（c）A Cu Mg一Zn（d）AL-Mg-Si-Cu 2. 下述几种变形铝合金系中属于锻造铝合金的是（ ） （a）AL-Mn 和 AL-Mg （b）AL-Cu-Mg （c）ACuMg一Zn（d）AL-Mg-Si-Cu 3. 把经淬火时效的铝合金龙速加热到200C300C或略

46、高一些的温度，保温（23min），在清水中冷 却，使其恢复到淬火状态，这种工艺叫做（）。（a）低温回火（b）再结晶退火（c）回归处理（d）稳定化 处理4.铝合金（AI Cu）的时效过程为（）。（a）富溶质原子区t（ b）富溶质 原子区（ c） 0 t Q t Q 富溶质原子区（d）富溶质原子区 0 Qt Q 5硬铝淬火时效后的强度、硬度和塑性与刚淬火后的相比（）。（a）强度、硬度提高，塑性降低 （b）强度、硬度降低，塑性提高（c）强度、硬度和塑性均提高（d）强度、硬度和塑性均降低 6 将冷变形加工后的黄铜加热到250300 C保温I3h后空冷，这种处理叫做（ ）。（a）防季裂退 火（b）再结晶

47、退火 （c）高温回火（d）稳定化回火7. HMn58 2是（）的牌号，它表示含（）量为 58 %。而含（）量为2 %。; （a）普通黄铜（b）特殊黄铜（c）无锡青铜 （d）Mn （e）Cu （f）Zn 8 . 在 青 铜 中 方 用 淬 火 口 火 方 法 进 行 强 化 的 铜 合 金 是 （）. (a)陂青铜(b)铝青铜(c)锡青铜 9.对于a + B两相钛合金，可采用下述热处理方法强化 ()。(a)再结晶退火(b)淬火回火 (c)淬火时效(d)上述方法都不能强化10.可热处理强化的 变形铝合金，淬火后在室温放置一段时间，则其力学性能会发生的变化是()。(a)强度和硬度显著 下降，塑性提高

48、(b)硬度和强度明显提高，但塑性下降(c)强度、硬度和塑性都有明显提高(d)硬度和 强度明显提高，但塑性下降习题 7 一、名词解释失效、固溶强化、形变强化、复合强化、形变热处理、复 相热处理二、填空 1.零件失效的三种基本类型是()、( )和( )。 2.断裂失效包括( )、( )、 ( )失效。 3.失效分析的残骸分析法是以( )、()方法分析失效机理。而失效树分析法是安全系统 工程分析法，是一种( )的分析方法。4.工程材料的强化方式()、( )、( )、( )、()、 ( )等六种。 5.材料的韧化途径有( )、()、( )、()、()和()等。、“。 6用热轧Q235钢经调质处理制造的

49、螺栓，在使用过程中发生断裂，其原因是()。三、简答题1为 了减少零件的变形与开裂，一般应采用何种措施？2.试用一个失效案例来制定失效分析的实施步骤。 3举例说明以失效抗力指标为主线的失效分析思路，同时以失效树分析法表示出来。4尺寸为 30X250mm 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HRC50- 55 ， 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 办 法 。 5 图2-12为W18Cr4V钢制螺母冲头，材料和热处理都无问题但使用中从A处断裂，试分析原因，并 提出改进

50、意见。6 一从动齿轮，用 20CrMnTi钢制造，使用一段时间后严重磨图2 一二二损、 齿已磨光，如图 2-13 所示。纵齿轮 A、 B、 C 三点取样进行化螺母冲头学、金相和硬度分析，结果 如下:A点碳含量1.0% 组织S十碳化物 硬度HRC30图2 13磨损B点碳含量 0.8 %.组织 S硬度HRC26从动齿轮 C点碳含量0.2%,。组织 F + S硬度 HRB86 据查，齿轮的制造工艺是必造T正火机加工T渗碳预T预冷淬火T低温回火磨T磨加工，并且与该齿轮 同批加工的其他齿轮没有这种情况。试分析该齿轮失效的原因。四、判断题1 最危险的、会带来灾难性 后果的失效形式是低应力脆断、疲劳断裂和介

51、质与应力联合作用下的断裂，因为在这些断裂之前没有明显 的征兆，很难预料。()2零件失效的原因可以从设计不合理、选材错误、加工不当和安装使用不良 四个方面去找.()3.载重汽车变速箱齿轮选用20CrMn T i钢制造，其工艺路线是：下料-锻造-渗 碳T预冷淬火T低温回火T机加工T正火T喷九T磨齿。() 4 C618 机床变速箱齿轮选用 45 钢制造，其工艺路线为：下料-锻造-正火-粗机加工-调质-精机加 工 - 高 频 表 面 淬 火 - 低 温 回 火 - 精 磨 。() 5 .表面耐磨的凸轮，材料用45钢，热处理技术条件：淬火十低温回火，HRC5060。() 6.要求拉杆(直径 70mm)截

52、面上的性能均匀，心部6b900MPa，材料用 QZ235钢，热处理技术条 件：调质HB230270。()五、选择填空1 为了避免零件热处理时变形或断裂失效，结构的设计要合 理， 例 如采用图2 -14的( ) 方 案。 2.弹性失效属于 （）失效，热疲劳属于（ ）失效，接触疲劳属于（ ）失效， 应力腐蚀属于 ( ) 失效，蠕变 属于（ ) 失 效。 （a）变形类型（b） 断烈类型（c）表面损伤类型. 3.某化肥厂由国外进口的 30 万吨氨合成 图 2一 14 结构特点 塔，充吊装时吊耳与塔体连接的12个螺栓全部突然断裂。经化验，螺栓材 料为与热轧20钢相近的碳钢，强度不高。显然事故是由（）引起

53、的，原因乃是选材错误。（a）塑性断裂 （b）脆性断裂（c）疲劳断裂（d）蠕变断裂4 . T12A钢加热到Ac1 + 3050C淬入水中，其硬度为 （）。（ a ） HRC3545（ b ） HRC4555（ c ） HRC5565（ d ）HRC6575 5 改锥拧动螺丝，头部常以磨损、卷刃或崩刃的形式失效，杆部承受较大的扭转和轴向弯曲应力，所以 头部应有较高的硬度，杆部应有较高的刚度和屈服强度，并且都要有一定的韧性（以免断裂）。锥把直径 较大（为了省力），主要要求重量轻、绝缘性能好，与推杆能牢固的结合没，外观漂亮。因此锥杆材料应 选用（），头部进行（）处理，杆部进行（）处理，锥把材料应选用（

54、）。（a）高碳钢 （b） 低碳钢（c）中碳钢（d）塑料 （e）橡胶（f）木料 （g）淬火 ( h )正火( i ）调质 (j)退火6 . 电 炉炉丝与电源线的接线座应用（） 材料最合适。（a） 绝缘胶木 （b ）有机玻璃 （c） 20钢（d）高温陶 瓷 习题 8 一、 名词解释 使用性能、 工 艺性、经济 性、圆 角滚 压二 、 填空 题 1. 机 器 零 件 选 材 的 三 大 基 本 原 则是（ )、( ）和 ( ) 。 L 2零件生产和使用的总成本包括（）、（） 、（ ）、 ( )、( )、( ）3 .尺寸较大 （分度回直径 d 400600mm）、形状较复杂而不能锻造的齿轮可用（）制造

55、，在无润滑条件下工作的 低速 无 冲击 齿轮 可用 （ ） 制造 ， 要 求表 面硬 、 心部 强 韧 的 重 载齿 轮 必须 用 （ ） 制造 。 4机床轻载主轴（载荷小，冲击不大，磨损较轻）用（）钢制造并进行（）热处理。机床中载主 轴（载荷中等，磨损较严重）用（ ）钢制造并进行（）热处理。机床重载主轴（载荷大，磨损和冲击严 重 ） 用 （） 制 造 并 进 行 （） 热 处 理 。 5 汽 轮机 水 冷壁管（ 爆管失 效 ） 用 （ ） 钢制 造 ， 汽 车发动机 连杆 （ 过量变形 或 断 裂 失 效 ） 用 （ ） 钢 制 造 ， 燃 气 轮 机 叶 片 （ 蠕 变 失 效 ） 用 （

56、 ） 钢 制 造 。 三 、 简 答 题 1. JN-150重型载重汽车（载重量为 8吨）变速箱中的第二、三档齿轮，要求心部抗拉强度为6b IIOOMMPa，ak=70J/c就。齿表面硬度 HRC 5060，心部硬度 HRC 3335。试合理选择材料，制定 生产工艺流程及各热处理工序的工艺规范。2 .某柴油机曲轴技术要求如下；6b 650MPa，ak= 15 J/c 就，轴体硬度240 - 300,轴颈硬度 HRC55。试合理选择材料，制定生产工艺路线和各热处理工艺 3 高精度磨床主轴，要求变形小，表面硬度高(HV 900)，心部强区好，并有一定的韧性。问应选 用 什 么 材 料 ， 采 用

57、什 么 工 艺 路 线 ？ 4试选择制造碎石机中的鄂板与磨球的材料，并指出其合金组成中各合金元素的作用。 5 .说是下列复合材料的性能特点及应用范围：(1)钢一钛复合板；(2)钢一铝一铝锡(2 0% Sn)三层复合板；(3)钢硬质合金嵌镶模具；(4玻璃钢；(5)钢一聚四氯乙烯复合管。四、判断 题 1 .武汉长江大桥用Q235钢制造的，虽然 16Mn钢比Q235钢贵，但南京长江大桥采用16Mn钢制 造 这 是 符 合 选 材 的 经 济 性 原 则 的 。() 2. 火箭发动机壳体选用某超高强度钢制造，总是发生脆断，所以应该选用强度更高的钢材。() 3 采用45钢制造30和80两根轴，都经调质处

58、理后使用。轴的表面组织都是回火索氏体，因此这 两 根 轴 的 许 用 设 计 应 力 相 同 。() 4 .弹簧(直径15mrn )，材料用45钢，热处理采用淬火+低温回火，HRC5560。 5 某工厂发生一汽轮机叶片飞出的严重事故。 该汽轮机由多段转子组成。 检查发现， 飞出叶片的转子槽发生了明显的变形，而未飞出叶片的转子槽没有变形。因此可以断定，失效转子的钢 材 用错了 。( )五、选择题 1 大功率内燃机曲轴选用( ) ，中吨位汽车曲轴选用( )， C620 车床主轴选用( )，精密镗床主轴 应 选 用( )。 ( a )45( b ) 球 墨 铸 铁 ( c ) 38CrMoAl (

59、d ) 合 金 球 墨 铸 铁 2 高精度磨床主轴用 38CrMoAI制造，试在其加工工艺路线上，填入热处理工序名称。锻造-()- 精机加工T( )T精机加工T( )T粗磨加工T()T精磨加工。(日)调质(b)氮化(C)消除应力 (d)退火 3在高周疲劳载荷条件下，零件的选材指标为()，工程材料中以()的疲劳强度最高， 抗 疲劳 的 构 件多用 () 材料 制 造 。( a)( b) 金属 ( C) 聚合物 ( d) 陶 瓷 4汽车板弹簧选用()(a) 45 (b) 60Si2Mn (c) 2Cr13 (d) 16Mn 5机床床身选用()。 (a) Q235(b)T10A (c) HT150(

60、 d)T8 6 .受冲击载荷的齿轮选用()(a)KT250 4 ( b) GCr9( c) Crl2MoV (d) 20CrMnTi7 高速切削刀具选用( )( a) T8A (b) GCr15(C) W6Mo5Cr4V2 ( d) 9CrSi 8 桥 梁 构 件 选 用()( a) 40( b) 4Crl3( c)16Mn ( d) 65Mn 9 发动机汽 阀选用()。(a ) 40Cr ( b) 1Crl8Ni9Ti ( c ) 4Cr9Si2 ( d ) Cr12MoV 习题9一、名词解释淬火：马氏体：调质处理：C曲线：二、填空1 本质晶粒度是根据标准实验方法， 在(厂C保温()小时后测