工程材料作业复习总结

-单选题（共31题,24.8分）

1一般结构钢，强度与硬度的关系为：

B、强度越大则硬度越大。

2一般结构钢，强度与塑性的关系为：

A、强度越大则塑性越小。

3一般结构钢，冲击韧性与塑性的关系为：

B、

冲击韧性越大则塑性越大。

4一般工程材料，硬度与脆性的关系为：

B、

硬度越大则脆性越大。

5一般工程材料，韧性与脆性的关系为：

C、

韧性越大则脆性越小。

6合金中的固溶体相的结构为

C、

溶剂金属晶格

7铁碳合金平衡组织中的珠光体形态一般为

A、

指纹状

8铁碳合金中的渗碳体的性能特点为

C、

高硬度

9常温下，随着含碳量升高，铁碳合金平衡组织中的铁素体含量。

A、

减少

10铁碳合金平衡组织中的莱氏体的性能为

D、

硬脆

正确答案：D我的答案：D

11金属热加工与冷加工的加工温度区分是以哪个温度作为界限

B、

再结晶温度

12钢正火的冷却方式为

B、

空冷

13调质处理是钢淬火后再进行何种处理？

C、

高温回火

14钢的热处理加热温度过高会造成

A、

奥氏体晶粒长大，危害最终组织及性能。

15亚共析钢淬火时，如果加热温度低于AC3,则淬火后组织为

C、

铁素体+马氏体

16含有1.2%C的过共析钢制作模具，切削加工之前需要进行何种热处理？

D、

球化退火

正确答案：D我的答案：B

17含有1.2%C的过共析钢制作模具，粗加工之后精加工之前需要进行何种热处理？

B、

淬火+低温回火

18含碳量为0.45%的钢调质主要用来做轴、齿轮等高强度件，调质后的组织为

C、

回火索氏体

19含碳量为0.65%的钢主要用来做弹簧件，为提高其弹性采用的热处理为

C、

淬火+中温回火

20箱体铸件采用正火与退火热处理相比的区别：

A、

正火的强硬度高，而且成本低。

21含碳量0.45%和1.20%的两个钢，淬火温度都是76CTC,则淬火后前者硬度低于后者的

原因为

A、

前者含碳量低，淬硬性差，且组织中马氏体含量少。

22

45钢与65钢的组织区别为

c、

45钢组织中的P含量小于65钢组织中的P

23

40Cr钢的淬透性好于40钢的原因

B、

40Cr钢中Cr元素使得其等温转变C曲线向右移动

24

40Cr钢强度高于40钢的原因主要为：

D、

Cr元素具有固溶强化作用

正确答案：D我的答案：D

25

飞机起落架应选用哪类铝合金

B、

超硬铝

26

H68塑性高于H62的原因为

B、

H68的组织为单相固溶体

27

ZSnSb11Cu6为轴承合金，主要用来制造

A、

滑动轴承内衬

28

铸铁基体的组织类型为

B、

F或F+P或P

29各种铸铁相比，机械性能最好的是

B、

球铁

30各种铸铁相比，铸造性能最好的是

A、

灰铁

31蠕墨铸铁强度高于普通灰铁的原因主要是

D、

蠕化剂造成石墨片形状不太尖利

正确答案：D我的答案：D

二.多选题（共1题,0.8分）

1

钢正火的冷却方式为

B、

空冷

三.判断题（共32题,25.6分）

1

固溶体中溶质含量越多，其强度越高

正确答案：V

2

合金中固溶体相的结构与溶剂金属的晶格相同

正确答案：V

3

金属结晶时冷却速度越大，晶粒越大

正确答案：X

4

金属结晶时往金属熔体中加入有效的其它物质，造成形核率增加，从而使结晶后金属强度增

加，称为固溶强化。

正确答案：X

5

金属在振动状态下结晶与静止状态下结晶相比晶粒会粗大一些。

正确答案：x

6

金属内部晶粒越细小，其强度及硬度越高。

正确答案：V

7

金属内部晶粒越细小，其塑性及韧性越大。

正确答案：N

8

合金中的化合物一般结构复杂，具有硬脆的性能。

正确答案：V

9

金属的加工硬化现象是指金属在较低温度下塑性变形后，强度硬度升高，塑性韧性下降。

正确答案：N

10

亚共析钢中含碳量越高，组织中珠光体含量越高，其强度越高

正确答案7

11

热处理时冷却方式为在液体中冷却，则属于淬火工艺。

正确答案：V

12

调质热处理主要用于工具件提高硬度。

正确答案：x

13

钢的淬透性好坏影响钢淬火后的硬度。

正确答案：X

14

相同含碳量的钢等温淬火与淬火相比，工件变形开裂倾向小，可以用于较高精度的工件。

正确答案7

15

钢的淬火临界冷却速度较小时，淬火时采用较小的冷速也能得到马氏体，有利于降低淬火应

力。

正确答案：V

16

亚共析钢随含碳量升高，强度硬度升高，塑性韧性下降。

正确答案：V

17

碳钢随含碳量升高，强度硬度升高，塑性韧性下降。

正确答案：x

18

45钢锻件和45钢铸件都具有较高强度，都可以做高强度齿轮。

正确答案：x

19

40Cr钢的淬硬性大于T12钢

正确答案：x

20

20CrMnTi钢的淬透性好于20Cr钢

正确答案：V

21

变形铝合金组织中大部分为铝的固溶体，具有较高塑性，可以变形加工。

正确答案7

22

铸造铝硅合金变质处理的目的是细化共晶Si,提高铝合金强度硬度及塑性韧性。

正确答案：V

23

铸造铜合金具有较好的耐蚀耐磨性，可用于制造化工设备海洋设备等腐蚀性环境的轴和齿轮

等。

正确答案：V

24

可锻铸铁是可以锻造的。

正确答案：x

25

与普通灰铁相比，球墨铸铁的强度硬度较高，塑性韧性较差。

正确答案：x

26

球化退火可得到球墨铸铁。

正确答案：X

27

白口铸铁退火可得到蠕墨铸铁。

正确答案：V

28

白口铸铁因硬度高可作刀具。

正确答案：x

29

灰铸铁不能淬火强化。

正确答案：V

30

灰铸铁可以通过热处理将其片状石墨变为球状石墨。

正确答案：x

31

45钢锻件组织细小致密，可以做高强度齿轮。

正确答案：V

32

45钢铸件含碳量中等，综合机械性能较高，可以做高强度齿轮。

正确答案：x

四,简答题（共21题,16.8分）

1

强度指标有哪些？并说明它们在零件设计时有哪些指导意义。

正确答案：

强度指标：屈服强度、抗拉强度、刚度。

屈服强度材料抵抗塑性变形的能力，金属零件和结构在工作中一般时不允许产生塑性变形，

所以设计零件、结构时，屈服强度是重要的设计依据。

抗拉强度：材料在静拉伸条件下的最大承载能力，是设计和选材的重要指标。

刚度：是材料对弹性变形的抵抗能力，对于精密零件对变形要求较高，甚至连单行变形都不

允许，设计零件时需要考虑材料的刚度。

2

材料的塑性、韧性和脆性在概念上有什么不同？

正确答案：

塑性：材料断裂前产生塑性变形的能力。

韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。

脆性：材料拉伸时几乎不产生明显塑性变形，超载是会突然断裂的特性。

3

铁碳平衡相图是研究铁碳合金的重要工具，渗碳体(Fe3C)是重要的基本相。试根据Fe-C相

图，指出渗碳体的种类，并说明每种渗碳体的形成过程和形貌特点。

正确答案：

名称

形成条件

特点

1

一次渗碳体

碳含量＞4.3%时，从液相直接析出

粗大的长条状

2

共晶渗碳体

由L-Y+Fe3C共晶反应形成

分布于莱氏体中

3

二次渗碳体

高温奥氏体中析出

一般呈网状分布

4

共析渗碳体

由Y-a+Fe3C共析反应形成

分布于珠光体中

5

三次渗碳体

铁素体中析出

呈细小点状

4

根据Fe-C相图，试描述含碳量为1.2%的钢材平衡凝固过程及最终组织，并计算该合金平

衡组织中的珠光体含量。(需要写出计算过程)

正确答案：

(1)凝固过程：液相冷却至AC线，析出A相，冷却至AE线时，液相全部转变为A相；冷

却至ES线，A开始析出二次渗碳体；冷却至PSK线，A相成分达到共析点，形成珠光体。

最终组织为：二次渗碳体+珠光体。

⑵P%l=(6.69-1.2)/(6.69-0.77)=92.7%

5

根据Fe-Fe3c相图，说明产生下列现象的原因：

(1)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.2%的钢硬度高；

(2)在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；

(3)在110CTC,含碳0.45%的钢能进行锻造，含碳4.1%的生铁不能锻造；

(4)绑轧物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物却用钢丝绳(用含碳量为

0.60-0.75%卜

正确答案：

(1)钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为1.0%的

钢比含碳量为0.2%的钢硬度高。

(2)含碳0.8%的钢接近共析钢成分，几乎全部为珠光体组织，综合性能好。当含碳量超过

0.77%时，开始形成二次渗碳体，碳含量大于0.9%所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的

网络状，使钢的脆性增加，强度下降。

⑶在1100℃时，含碳0.45%的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；

含碳4.1%的生铁的组织中含有大量的莱氏体，属于硬脆相，不适合锻造。

(4)绑轧物件的材料要求有很好的塑性、韧性，低碳钢满足要求，因此选用低碳钢；而起重

机吊重物用钢丝绳，除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而含碳量为0.60~0.75%

的钢有高的强度和弹性极限。

6

铁碳平衡相图是研究铁碳合金的重要工具，渗碳体(Fe3C)是重要的基本相。试根据Fe-C相

图，指出渗碳体的种类，并说明每种渗碳体的形成过程和形貌特点。

正确答案：

名称

形成条件

特点

1

一次渗碳体

碳含量＞4.3%时，从液相直接析出

粗大的长条状

2

共晶渗碳体

由L-Y+Fe3C共晶反应形成

分布于莱氏体中

3

二次渗碳体

高温奥氏体中析出

一般呈网状分布

4

共析渗碳体

由Y-a+Fe3C共析反应形成

分布于珠光体中

5

三次渗碳体

铁素体中析出

呈细小点状

7

含碳量为0.2%和0.45%的碳钢平衡组织的区别是什么？根据Fe-C相图，计算并比较两种

钢平衡组织中的珠光体含量。(需要写出计算过程)

正确答案：

(1)含碳量0.2%的碳钢较含碳量0.45%的碳钢中铁素体(F)含量多，珠光体(P)含量少。

⑵P-0.2%=(0.2-0.0218)/(0.77-0.0218)=23.8%

P-0.45%=(0.45-0.0218)/(0.77-0.0218)=57.2%

我的答案：

8

根据Fe-Fe3c相图，说明产生下列现象的原因(15分)：

(1)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.2%的钢硬度高；

(2)在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；

(3)绑轧物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物却用钢丝绳(用含碳量为

0.60-0.75%卜

正确答案：

(1)钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为1.0%的

钢比含碳量为0.2%的钢硬度高。

(2)含碳0.8%的钢接近共析钢成分，几乎全部为珠光体组织，综合性能好。当含碳量超过

0.77%时，开始形成二次渗碳体，碳含量大于0.9%所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的

网络状，使钢的脆性增加，强度下降。

(3)绑轧物件的材料要求有很好的塑性、韧性，低碳钢满足要求，因此选用低碳钢；而起重

机吊重物用钢丝绳，除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而含碳量为0.60~0.75%

的钢有高的强度和弹性极限。

9

布氏硬度与洛氏硬度相比有哪些优点？哪些些缺点？应用范围有何不同？

正确答案:

优点：准确。

缺点：测量费时。

应用：用于较软的材料或较厚的材料硬度测试。

10

布氏硬度(HBW)与洛氏硬度(HRC)的测量原理有何不同？

正确答案：

布氏硬度是用球形压头压入材料表面，用单位压痕面积所受的力表示。

洛氏硬度是用圆锥形压头压入材料表面，用压头进入材料表面的深度表示。

11

铁碳合金中的一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体的形态有何

不同？

它们分别是怎样生成的？

正确答案：

一次渗碳体呈粗大片状。从液态中析出。

二次渗碳体呈网状。从奥氏体中析出。

三次渗碳体呈细小点状。从铁素体中析出。

共晶渗碳体为基体。共晶反应时与奥氏体一起从液态合金中结晶出来。

共析渗碳体呈细小片状。共析反应时与铁素体一起从奥氏体中析出。

12

冷塑性和热塑性变形后金属的组织及性能分别有什么变化？

正确答案：

冷塑性变形后：组织中晶粒拉长、破碎，金属的强度硬度升高，塑性韧性下降。

热塑性变形后：组织中晶粒细化、组织更加致密，金属的强度硬度塑性韧性均升高。

13

现有四块形状、尺寸相同的平衡状态的铁碳合金，其含碳量分别为0.20%,0.45%、1.2%、

3.5%,根据所学知识，可用哪些办法区分它们？

正确答案：

1、测硬度。0.20%、0.45%、1.2%、3.5%硬度依次升高。

2、观察组织：

14

石墨的形状、大小、数量及分布对铸铁的机械性能有何影响？

正确答案:

G形状影响：片状、蠕虫状、团絮状、球状，按顺序铸铁各方面机械性能依次变好。

G大小影响：越小各方面机械性能越好。

G数量影响：越少各方面机械性能越好。

G分布影响：越均匀各方面机械性能越好。

15

分析锻钢曲轴、珠光体可锻铸铁曲轴、珠光体球墨铸铁曲轴的优缺点。并确定最合适的材料。

正确答案：

锻钢曲轴：经锻造调质组织为S回，且组织致密，综合机械性能好；但锻造工艺复杂；切

削加工量大，成本高。

P可铁曲轴：组织为珠光体基体及团絮装石墨，强度硬度较高，塑韧性较高；切削加工量小；

但退火时间很长。

P球铁曲轴：组织为珠光体基体及球装石墨，强度硬度高，塑韧性高；切削加工量小，成本

低。

选材最优方案为P球铁曲轴。

16

铁碳平衡相图是研究铁碳合金的重要工具，渗碳体(Fe3C)是重要的基本相。试根据Fe-C相

图，指出渗碳体的种类，并说明每种渗碳体的形成过程和形貌特点。

(10分)

正确答案：

正确答案：

名称

形成条件

特点

1

一次渗碳体

碳含量＞4.3%时，从液相直接析出

粗大的长条状

2

共晶渗碳体

由L-Y+Fe3C共晶反应形成

分布于莱氏体中

3

二次渗碳体

高温奥氏体中析出

一般呈网状分布

4

共析渗碳体

由Y-a+Fe3C共析反应形成

分布于珠光体中

5

三次渗碳体

铁素体中析出

呈细小点状

17

含碳量为0.2%和0.45%的碳钢平衡组织的区别是什么？根据Fe-C相图，计算并比较两种

钢平衡组织中的珠光体含量。(需要写出计算过程)

(10分)

正确答案：

正确答案：

(1)含碳量0.2%的碳钢较含碳量0.45%的碳钢中铁素体(F)含量多，珠光体(P)含量少。

⑵P-0.2%=(0.2-0.0218)/(0.77-0.0218)=23.8%

P-0.45%=(0.45-0.0218)/(0.77-0.0218)=57.2%

18

根据Fe-Fe3c相图，说明产生下列现象的原因(15分)：

(1)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.2%的钢硬度高；

(2)在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；

(3)绑轧物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物却用钢丝绳(用含碳量为

0.60-0.75%卜

(15分)

正确答案：

(1)钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为1.0%的

钢比含碳量为0.2%的钢硬度高。

(2)含碳0.8%的钢接近共析钢成分，几乎全部为珠光体组织，综合性能好。当含碳量超过

0.77%时，开始形成二次渗碳体，碳含量大于0.9%所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的

网络状，使钢的脆性增加，强度下降。

(3)绑轧物件的材料要求有很好的塑性、韧性，低碳钢满足要求，因此选用低碳钢；而起重

机吊重物用钢丝绳，除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而含碳量为0.60~0.75%

的钢有高的强度和弹性极限。

19

铁碳平衡相图是研究铁碳合金的重要工具，渗碳体(Fe3C)是重要的基本相。试根据Fe-C相

图，指出渗碳体的种类，并说明每种渗碳体的形成条件(即来源)和形貌特点。

正确答案：

名称

形成条件

特点

1

一次渗碳体

碳含量＞4.3%时，从液相直接析出

粗大的长条状

2

共晶渗碳体

由L-Y+Fe3C共晶反应形成

分布于莱氏体中

3

二次渗碳体

高温奥氏体中析出

一般呈网状分布

4

共析渗碳体

由Y-a+Fe3C共析反应形成

分布于珠光体中

5

三次渗碳体

铁素体中析出

呈细小点状

20

含碳量为0.2%和0.45%的碳钢平衡组织的区别是什么？根据Fe-C相图，计算并比较两种

钢平衡组织中的珠光体含量。(需要写出计算过程)

正确答案：

(1)含碳量0.2%的碳钢较含碳量0.45%的碳钢中铁素体(F)含量多，珠光体(P)含量少。

⑵P-0.2%=(0.2-0.0218)/(0.77-0.0218)=23.8%

P-0.45%=(0.45-0.0218)/(0.77-0.0218)=57.2%

21

根据Fe-Fe3c相图，说明产生下列现象的原因：

(1)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.2%的钢硬度高；

(2)在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；

(3)绑轧物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物却用钢丝绳(用含碳量为

0.60-0.75%卜

正确答案：

(1)钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为1.0%的

钢比含碳量为0.2%的钢硬度高。

(2)含碳0.8%的钢接近共析钢成分，几乎全部为珠光体组织，综合性能好。当含碳量超过

0.77%时，开始形成二次渗碳体，碳含量大于0.9%所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的

网络状，使钢的脆性增加，强度下降。

(3)绑轧物件的材料要求有很好的塑性、韧性，低碳钢满足要求，因此选用低碳钢；而起重

机吊重物用钢丝绳，除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而含碳量为0.60~0.75%

的钢有高的强度和弹性极限。

五.论述题(共18题,14.4分)

1

轴类零件是机械装备中的关键零件，其作用是支撑传动零件并传递运动和动力，受力复杂、

性能要求高。对于机床主轴一般采用中碳钢制造，而高速内燃机曲轴选用高强度合金钢，试

说明其原因。

正确答案：

机床主轴承受中等载荷作用，中等转速并承受一定冲击，要求具有一定的综合力学新能，一

般选用45、50等中碳钢。

高速内燃机的曲轴，转速快，形状复杂，工作时受到气缸中周期性变化其他压力、曲轴连杆

的惯性力、扭转和弯曲应力及扭转振动和冲击的作用，此外，曲轴颈与轴承间有较大的滑动

摩擦，一般选用35CrMo,42CrMoo

所达到的性能为：表面硬度高，耐磨性好；心部具有较高的强度和韧性。

2

机床齿轮工作平稳，无强烈冲击，中等转速，承受载荷不大，对齿轮心部强度和韧性要求不

太高，其常见的工艺路线如下：下料一锻造一热处理1-粗加工一热处理2f半精加工一高

频感应淬火、低温回火一精磨。根据所学知识，试回答下列问题(15分)：

(1)写出工艺路线中的热处理工序名称，并指出其作用；

(2)试从下列材料中选择合适的材料用于制造机床主轴，并说明原因：

20,45,40Cr,1Cr18Ni9Ti,Q460,QT800-2,HT400,H65;

(3)制定最终热处理工艺规范。

正确答案：

(1)热处理1:正火，其作用是：细化晶粒，调整硬度，改善切削加工性能；

热处理2:调制，起作用是：得到回火索氏体，提高综合力学性能和疲劳强度。

(2)45钢。机床齿轮受中等载荷作用，中等转速，无强烈冲击，要求具有一定的综合力学性

能。一般选用45钢制造，在满足性能的同时，价格较低。

⑶调制处理。淬火工艺：加热温度Ac3线以上30~50℃,约840℃,保温，水冷。高温

回火工艺：加热温度500~650℃,保温一定时间后，空冷到室温。

3

轴类零件是机械装备中的关键零件，其作用是支撑传动零件并传递运动和动力，受力复杂、

性能要求高。对于机床主轴一般采用中碳钢制造，而高速内燃机曲轴选用高强度合金钢，试

说明其原因。

正确答案：

机床主轴承受中等载荷作用，中等转速并承受一定冲击，要求具有一定的综合力学新能，一

般选用45、50等中碳钢。

高速内燃机的曲轴，转速快，形状复杂，工作时受到气缸中周期性变化其他压力、曲轴连杆

的惯性力、扭转和弯曲应力及扭转振动和冲击的作用，此外，曲轴颈与轴承间有较大的滑动

摩擦，一般选用35CrMo,42CrMoo

所达到的性能为：表面硬度高，耐磨性好；心部具有较高的强度和韧性。

4

机床齿轮工作平稳，无强烈冲击，中等转速，承受载荷不大，对齿轮心部强度和韧性要求不

太高，其常见的工艺路线如下：下料一锻造一热处理1-粗加工♦热处理2f半精加工一高

频感应表面淬火、低温回火一精磨。根据所学知识，试回答下列问题(15分)：

(1)写出工艺路线中的热处理工序名称，并指出其作用；

(2)试从下列材料中选择合适的材料用于制造机床主轴，并说明原因：

20,45,40Cr,1Cr18Ni9Ti,Q460,QT800-2,HT400,H65;

(3)制定最终热处理工艺规范。

正确答案：

(1)热处理1:正火，其作用是：细化晶粒，调整硬度，改善切削加工性能；

热处理2:调制，起作用是：得到回火索氏体，提高综合力学性能和疲劳强度。

(2)45钢。机床齿轮受中等载荷作用，中等转速，无强烈冲击，要求具有一定的综合力学性

能。一般选用45钢制造，在满足性能的同时，价格较低。

⑶调制处理。淬火工艺：加热温度Ac3线以上30~50℃,约840℃,保温，水冷。高温

回火工艺：加热温度500~650℃,保温一定时间后，空冷到室温。

对机械零件选材时，屈服强度Re、抗拉强度Rm和刚度E作为设计计算依据，分别适用于

什么工作情况？

正确答案：

Re适用于不允许材料有塑性变形的构件，适合于大多数机械零件如轴、齿轮等，以及桥梁

等钢结构。

Rm适用于不允许材料断裂但允许材料有塑性变形的构件，适合于有些要求不高的连杆、螺

栓、支架等零件，但需要有较大的安全系数（即许用强度远低于抗拉强度卜

E适用于不允许材料有弹性变形的构件，适合于精密机床的轴、齿轮、导轨等连微小弹性变

形都不允许的精密零零件。

6

含碳量分别为0.20%、0.45%、0.77%、1.2%的钢按其在铁碳相图上的位置分别属于哪一

类钢？它们的平衡组织及性能（强度、硬度、塑性、韧性）有何区别？

正确答案：

0.20%、0.45%、0.77%、1.2%分别为亚共析钢、亚共析钢、共析钢、过共析钢。

其平衡组织分别为：F+P（F较少'F+P、P、P+Fe3cH

其性能分别为：塑性好强度较低、强度硬度塑性韧性等综合机械性能较高、硬度较高、硬度

|R]O

7

现有四块形状、尺寸相同的平衡状态的铁碳合金，其含碳量分别为0.20%、0.45%、1.2%、

3.5%,根据所学知识，可用哪些办法区分它们？

正确答案：

1、测硬度：0.20%、0.45%、1.2%、3.5%其硬度依次升高。

2、观察组织：其平衡组织分别为：F+P(F较少入F+P、P+Fe3cH、P+Fe3CH(网状的

Fe3CH较多)

3、测定化学成分：

最方便的办法为第一种方法：测硬度。

8

根据铁碳合金状态图，解释下列现象：

(1)绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝，含碳量小于0.2%)，而起重机吊重物时都用钢

丝绳(含碳量大于0.6%卜

(2)在1100(时，Wc=0.4%的钢能进行锻造，而Wc=4.0%的铸铁不能进行锻造。

(3)钳工锯高碳量的钢比锯低碳量的钢费力且锯条易磨钝。

(4)钢适宜压力加工成型，而铸铁适宜铸造成型。

正确答案:

(1)铁丝组织为F+P,且组织中F较多，因此塑性好，可以绑扎物件。而钢丝绳组织为

F+P,且组织中P较多，因此强度高，可以承重。

(2)1100P时，Wc=0.4%的钢组织为A,塑性好，所以能进行锻造，而Wc=4.0%的铸铁

组织为P+Fe3cli+Ld,组织中Ld硬脆，所以不能进行锻造。

(3)高碳量的钢与低碳量的钢相比，组织Fe3C较多，硬度较大，锯条易磨钝。

(4)钢在高温下组织为A，塑性好，可以锻造变形，而铸铁在高温下组织含有Ld，脆性大，

不能锻造变形。

9

图为共析钢奥氏体化后等温转变“C”曲线及四种冷却曲线，说明用图中四种冷却方式所对应

的热处理名称、所得的组织、相对性能特点。

正确答案：

退火、P、塑韧性较好。

正火、P细、塑韧性较好，强度较退火高。

等温淬火(盐浴淬火入B下、强韧性好。

淬火、M、硬度高，较脆。

10

现有三个形状、尺寸完全相同的含碳量为0.25%的钢齿轮，分别经过普通整体淬火、渗碳

淬火及高频感应加热淬火，试用最简单的办法把它们区分出来。

正确答案：

测硬度。普通整体淬火、高频感应加热淬火、渗碳淬火，按顺序硬度依次变大。

普通整体淬火的组织为低碳马氏体，硬度低；高频感应加热淬火为表面淬火，加热速度快时

间短，热处理时得到的马氏体晶粒细小，故硬度大于普通整体淬火；渗碳淬火后表面为高碳

马氏体，硬度高。

11

含碳量为0.45%和0.25%钢均可用来制造齿轮类零件，两种材料制造齿轮的最终热处理形

式、组织、性能、应用范围有何不同？

正确答案：

0.45%钢制齿轮：最终调质，组织为S回，综合机械性能较高，用于一般的齿轮类。

0.45%钢制齿轮：最终表面淬火，组织为M回，表面硬度高，用于要求耐磨的齿轮类。

0.25%钢制齿轮：最终渗碳+淬火+低温回火，组织为表面高碳M回+Fe3c粒，心部低碳M

回，表硬心韧，用于做冲击较大的齿轮。（渗碳+表面淬火+低温回火，组织为表面高碳M回

+Fe3C粒，心部F+P,表硬心韧，用于做冲击较大的齿轮。）

12

某拖拉机上的连杆用40钢制成，其工艺路线如下：锻造一正火一切削加工-调质―精加工。

最后要求：硬度为217~241HBW,试说明各热处理的目的及其组织变化情况，并确定其加

热温度和冷却方式。

正确答案：

正火：提高加工性能，组织F+P细，AC3以上（850℃左右），空冷。

调质：第一步淬火：提高硬度，组织M,AC3以上（85CTC左右），水冷。

第二步回火：提高韧性，组织S回，高温回火（500℃左右），空冷。

13

说明下列钢铁的种类、牌号中数字及字母的含义，举例说明各种钢的主要用途。

Q235A、20、45、65、T8、T12A、ZG200-400.HT200、KTH300-06.KTZ550-04,

QT400-15.RUT340、

正确答案:

Q235A:普通碳结钢，屈服强度为235MPa,质量等级为A。

20、45、65:优质碳结钢，含碳量分别为0.2%、0.45%、0.65%。

T8、T12A:碳工钢，含碳量分别为0.8%、1.2%,人为优质。

ZG200-400:铸钢,屈服强度200MPa,抗拉强度400MPa。

HT200:灰铁，抗拉强度200MPao

KTH300-06:铁素体基体可锻铸铁（黑心可锻铸铁）,抗拉强度300MPa，伸长率6%。

KTZ550-04:珠光体基体可锻铸铁，抗拉强度550MPa，伸长率4%。

QT400-15:球墨铸铁,抗拉强度400MPa，伸长率15%。

RUT340:蠕墨铸铁，抗拉强度340MPao

14

20CrMnTi.40Cr、40钢都可用来制造轴类零件，试比较它们制造轴的工艺路线、最终的

组织、性能特点、应用特点

正确答案：

20CrMnTi工艺路线：下料一锻造一正火（退火）一粗加工一渗碳+淬火+低温回火-精加工一

磨削

最终组织、性能、应用：表面高碳M回+Fe3C,内部低碳M回，表硬心

强韧，用于冲击大的轴。

40Cr工艺路线：下料一锻造一正火（退火）一粗加工-调质-精加工（一轴颈表面淬火+低温

回火）一磨削

最终组织、性能、应用：组织S回（轴颈表面M回），综合机械性能高，用于受

力较大的轴。

40工艺路线：同40Cr

最终组织、性能、应用：组织S回（轴颈表面M回），综合机械性能较高，用于

一般的轴。

15

说明下列钢的种类、钢号的中数字及字母的含义，举例说明各种钢的主要用途。

Q345、20CrMnTi、ZGMnl3—2、40Cr、GCrl5、60Si2MnxW18Cr4V,12Crl8Ni9Ti.Crl2MoV、

9CrSi、5CrMnMo,15CrMo

正确答案：

Q345:低合金高强钢（普通低合金钢），屈服强度345MPao

20CrMnTi:合金渗碳钢，含碳量0.2%,含Cr、Mn、Ti分别为1%、1%、少量。

ZGMnl3—2:铸钢、耐磨钢（高镒钢），含Mn13%,其他元素2%。

40Cr:合金调质钢，含碳量0.4%,含Cr1%o

GCrl5:滚动轴承钢，含Cr1.5%。

60Si2Mn:合金弹簧钢，含碳量0.6%,含Si、Mn分别2%、1%。

W18Cr4V:合金工具钢、高速钢，含W、Cr、V分别18%、4%、少量。

12Crl8Ni9:耐蚀钢、不锈钢，含碳量0.12%,含Cr、Ni分别18%、9%0

Crl2MoV:冷作模具网，含Cr、Mo、V分别12%、少量、少量。

9CrSi:合金工具钢，含碳量0.9%,含Cr、Si分别1%、1%。

5CrMnMo:热作模具钢，含碳量0.5%,含Cr、Mn、Mo分别1%、1%、少量。

15CrMo:耐热钢，含碳量0.15%,含Cr、Mo分别1%、少量。

16

说明下列牌号的材料类别、字母和数字的含义，并举例说明其用途。

1070、2A12、ZAISi12,H68、ZCuZn16Si4,QSn4-3、ZCuSn10Zn2,ZSnSb11Cu6

正确答案：

1070:1工业纯铝，70含铝质量百分数为99.70%o

2A12:2铝合金，A原始铝,12序号

ZAISH2:ZAI铸造铝合金，含Si量12%o

H68:H黄铜，含铜量68%O

ZCuZn16Si4:ZCu铸造铜合金，含Zn、Si分别为16%、4%o

QSn4-3:Q青铜，含Sn量4%,其它元素3%。

ZCuSn10Zn2:ZCu铸造铜合金，含Sn、Zn分别为10%、2%o

ZSnSb11Cu6:轴承合金、铸造锡合金，锡基巴氏轴承合金，含Sb、Cu分别为11%、6%0

17

轴类零件是机械装备中的关键零件，其作用是支撑传动零件并传递运动和动力，受力复杂、

性能要求高。对于机床主轴一般采用中碳钢制造，而高速内燃机曲轴选用高强度合金钢，试

说明其原因。

正确答案：

机床主轴承受中等载荷作用，中等转速并承受一定冲击，要求具有一定的综合力学新能，一

般选用45、50等中碳钢。

高速内燃机的曲轴，转速快，形状复杂，工作时受到气缸中周期性变化其他压力、曲轴连杆

的惯性力、扭转和弯曲应力及扭转振动和冲击的作用，此外，曲轴颈与轴承间有较大的滑动

摩擦，一般选用35CrMo,42CrMoo

所达到的性能为：表面硬度高，耐磨性好；心部具有较高的强度和韧性。

18

机床齿轮工作平稳，无强烈冲击，中等转速，承受载荷不大，对齿轮心部强度和韧性要求不

太高，其常见的工艺路线如下：下料一锻造f热处理粗加工r热处理2f半精加工f

高频感应表面淬火、低温回火一精磨。根据所学知识，试回答下列问题：

(1)写出工艺路线中热处理1和热处理2的名称，并指出其作用；

(2)试从下列材料中选择合适的材料用于制造机床主轴，并说明原因：

20,45,40Cr,1Cr18Ni9Ti,Q460,QT800-2,HT400,

H65;

(3)制定热处理2的工艺规范(加热温度及冷却方式卜

正确答案：

⑴

(1)热处理1:正火，其作用是：细化晶粒，调整硬度，改善切削加工性能；

热处理2:调质，起作用是：得到回火索氏体，提高综合力学性能和疲劳强度。

(2)45钢。机床齿轮受中等载荷作用，中等转速，无强烈冲击，要求具有一定的综合力学性

能。一般选用45钢制造，在满足性能的同时，价格较低。

⑶调制处理。淬火工艺：加热温度Ac3线以上30~50℃,约840℃,保温，水冷。高温

回火工艺：加热温度500~650℃,保温一定时间后，空冷到室温。

六.其它(共5题,4.0分)

1

热处理是改变钢铁材料的重要手段，试说明退火的定义，以及常见的退火方法及其作用。

正确答案：

(1)退火是将工件加热到适当的温度，保持一定时间，然后随炉缓慢冷却，以获得稳定的组

织的一种热处理方法。

(2)常见退火方法有：完全退火，球化退火，去应力退火。

退火方法

作用

完全退火

降低硬度，提高加工性能；细化组织，改善力学性能；消除内应力，防止变形与开裂。

球化退火

球化退火把钢中的片状渗碳体和网状二次渗透体变为球状，是钢的硬度降低，改善了切削加

工性，组织均匀,为后续的淬火热处理做准备。

去应力退火

消除工件由于塑性变形加工、切削加工或者焊接造成的应力，以及铸件内形成的残余应力。

我的答案：

2

现将40钢和T10钢分别加热至650℃、780℃、850℃保温一定时间后水淬，根据钢的热

处理原理试回答如下问题(15分)：

(1)40钢进行三种淬火工艺后获得的组织；

(2)T10钢进行三种淬火工艺后获得的组织；

(3)选择40钢正确的淬火工艺，并描述加热和冷却过程的组织转变过程。

正确答案:

⑴40钢

淬火后组织

650℃

温度偏低，相当于去应力退火，F+P

780℃

不完全淬火，F未完全形成A,组织为M+F

850℃

正常淬火，细小M

⑵T10

淬火后组织

650℃

温度偏低，相当于去应力退火，P+Fe3CII

780℃

正常淬火，细小M

840℃

过热淬火，组大M+残余A体

⑶40钢淬火工艺：加热温度Ac3线以上30~50℃,约850℃,保温，水冷。

组织转变：加热过程，F+P溶解为A;冷却过程，A快冷形成Mo

我的答案：

3

现将40钢分别加热至650七、780℃、850℃保温一定时间后水淬，根据钢的热处理原理试

回答如下问题：

(1)40钢进行三种淬火工艺后获得的组织；

(2)选择40钢正确的淬火工艺，并描述加热和冷却过程的组织转变过程。

正确答案：

⑴40钢

淬火后组织

650℃

温度偏低，相当于去应力退火，F+P

780℃

不完全淬火，F未完全形成A,组织为M+F

850℃

正常淬火，细小M

⑵40钢淬火工艺：加热温度Ac3线以上30~50℃,约850℃,保温，水冷。

组