工程材料学学期期末考试试题(A)及详解答案

1、;.工程材料学学期期末考试试题(A) 及详解答案共5页第1页一、名词解释：(每小题 2 分 ,共 10 分)珠光体：过冷度：合金：本质晶粒度：调质：二、填空题： (每空 0.5 分，共 20 分)1. 为了改善切削加工性能 ,20 钢应进行 热处理 ,T12 钢应进行热处理。2. -Fe 是晶体结构，设 a 为晶格常数，其晶胞原子数为，原子半径为，配位数是。3. 晶体中的线缺陷是指各种类型的；面缺陷指、。4. 液态金属进行铸造时， 为达到细化晶粒的目的而加入其它物质作为人工晶核的处理方法称为。5. 金属材料的强化机制有、 、和。;.;.共5页第2页6. 金属塑性变形的基本方式有 和 两种。7.

2、冷变形金属经重新加热时，根据组织与性能的变化，大体可以分为别、和三个阶段。8. L 是转变，而 是转变。9. 铁碳合金中的基本相有 铁素体、 和 五种。10. 碳钢中常存的杂质元素中，有益的元素是和，有害的元素是和。11. 45 钢调质和正火两种热处理工艺所得到的组织分别为和。12. 20CrMnTi 钢和 T10 钢淬火后比较，淬透性好的钢是，而淬硬性好的钢是。13. 16Mn 钢中的 Mn 元素主要作用是；GCr15 钢中的 Cr 元素的主要作用是。14. HT300 中“ HT”的含义是，“ 300” 的含义是，其基体组织是。15. 2A12（L Y 1 2 ）材料的类别是 ； TC4

3、材料的类别是 。三、 判断题： (在题后括号内将正确的划，错误的划×。每小题1 分,共 10分)1.工程中常用布氏硬度测量硬材料的硬度。()2.固溶体的晶体结构与组成它的溶剂元素的晶体结构相同。( )3.晶体缺陷使晶格产生畸变，所以缺陷越多对材料的性能危害越大。()4.由液体冷却凝固成固体的过程都是结晶过程。();.;.共5页第3页5.杠杆定律只适用于两相区。()6. 金属晶体中，原子排列最紧密的晶面间的距离最小，结合力大，所以这些晶面间难以发生滑移。( )7.共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。()8.热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。()9.过共析钢为消除网

4、状渗碳体应进行正火处理。( )10.可锻铸铁能够进行锻造。（）四、简答题 （每小题 5 分 ,共 20 分）1 在图 1 中分别画出纯铁的 (011) 、 (1 1 1) 晶面和 011 、 1 1 1 晶向。并指出在室温下对纯铁进行拉伸试验时，滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行？图 12为什么钳工锯T10 ， T12 等钢料时比锯 10 ，20 钢费力，锯条容易磨钝？;.;.共5页第4页3奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？如何防止？4低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？温度选择的主要理由是什么？五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。（每小题 2 分 ,共 10

5、分）材料牌号应用零件热处理工艺HT250弹簧调质+氮化Cr12MoV飞机起落架固溶+时效7A04（ LC9）机车曲轴自然时效（退火）65Mn冷冲模淬火 +中温回火38CrMoAl机床床身淬火 +低温回火六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体 +铁素体，其中铁素体占 80% ，回答以下问题：（每小题 4 分 ,共 12 分）画出其组织示意图，并于图中标出各组织组分的名称。;.;.共5页第5页七、车床主轴要求轴颈部位的硬度为 5658HRC，其余地方的硬度为 2024HRC，制订的加工工艺路线如下：锻造 正火 机加

6、工 轴颈表面淬火 低温回火 磨削。请说明：（每小题 2 分，共 10 分）（1）该主轴应选用何种材料；（2）正火的目的及其大致工艺；（3）表面淬火的目的及大致处理工艺；（4）低温回火的目的及大致工艺；（5）轴颈部位的表面组织和其余地方的组织。八 . 将5mm的 T8 钢（共析钢）加热至 760并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，下贝氏体，马氏体 +少量残余奥氏体；在 C曲线上画出工艺曲线示意图。（每小题 2 分，共 8 分）;.;.参考答案及评分标准一、名词解释：(每小题 2 分,共 10 分)珠光体：铁素体和渗碳体成片层相间的机械混合物。过冷度：金属的实际结

7、晶温度低于其理论结晶温度，理论结晶温度与实际结晶温度的差值称为过冷度。合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质，称为合金。本质晶粒度：在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性。调质处理：淬火后的高温回火。二、填空题： (每空 0.5 分，共 20 分)1正火，球化退火。体心立方，2，3， 8。2a43位错；晶界，亚晶界。4 变质处理。5固溶强化，弥散强化，细晶强化，形变强化。6滑移，孪生。7回复，再结晶，晶粒长大。8共晶转变，共析转变。9奥氏体，铁素体，渗碳体，液体。;.;.10硅（ Si），锰（ Mn）；磷（ P），硫（ S）

8、。11回火索氏体（或S 回 ），索氏体（或 S）。1220CrMnT ，T10。13强化铁素体；提高淬透性。共4页第2页14灰口铸铁；最低抗拉强度300MPa，珠光体。15硬铝合金，+型钛合金三、 判断题：(每小题 1 分, 共 10 分)1 ×， 2 ， 3 ×，4 ×， 5 ， 6 ×， 7 ， 8 ×， 9 ， 10 ×。四、简答题 （每小题 5 分,共 20 分）1纯铁在室温下为体心立方晶体结构，滑移系为 110 × 111，所以应该沿上述 (011) 晶面的 1 1 1 晶向滑移。（ 1 分，可不答理由）。晶面、晶

9、向标注各1 分。2答： T10,T12 属于碳素工具钢，含碳量为 1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而 10,20 钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。3 奥氏体不锈钢在约 600 oC 工作时，从 A 体晶界析出 Cr23C6 碳化物，造成晶界附近基体贫铬，当贫铬区含铬量低于 12%时，电位显著下降，造成晶间腐蚀。使钢;.;.共4页第3页的强度和塑性急剧下降。 （ 3 分）防止晶间腐蚀的方法：1）降低钢的含碳量，以尽可能少的形成Cr23C6。（1 分）2）在钢中加入强碳化物形成元素钛、

10、 铌，使钢中的碳优先形成 TiC 或 NbC，而不形成 Cr23C6 。（1 分）4低碳钢渗碳处理的温度在 900950（或 A C3 以上 5080）。（ 2 分）选择的主要理由是应在单相 区，因为 的碳的溶解度大，而 相的碳的溶解度最大仅0.0218 。因此只有在单相 区才能获得较高的表面碳浓度（2 分）；但温度也不能太高， 否者易形成粗大的奥氏体晶粒而降低力学性能（1 分）。五、 (划对一道连线 1 分，共 10 分)六、解答：（每小题 4 分,共 12 分） . 根据珠光体含量求出该碳钢室温下的含碳量：室温下铁素体的含碳量可忽略不计，而珠光体的含碳量为0.77%，因此：含碳量 C=0.

11、77%×20%=0.154% . 该碳钢室温下的相组成为 F+Fe3C F=(6.69-0.154)/6.69=97.7% Fe3C=1-F=2.3%;.;.共4页第4页 .七、（每小题 2 分，共 10 分）. 45 钢（或其它中碳合金钢）；. 目的是为了获得主轴整体所要求的硬度 2024HRC 及其他机械性能，并便于加工（ 1 分）；工艺是：加热到 850左右保温，然后空冷。 （ 1 分）. 目的是为了获得轴颈部5658HRC 的硬度要求（ 1 分）；工艺是采用高频感应加热至830左右，然后迅速在水中冷却（1 分）。 . 目的是降低淬火后工件的残余应力（ 1 分）；工艺是在 170200加热并保温（ 1 分）。 . 轴颈部为回火马氏体（ 1 分），其余地方为珠光体或索氏体（ 1 分）。八、（