机械工程材料及热加工工艺试题及答案(DOC).doc

机械工程材料及热加工工艺试题及答案(DOC)

一、名词解释：

１、 固溶强化： 固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化： 金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、 合金强化： 在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度

４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法
名称
候选材料
选用材料
热处理方法
最终组织
机床床身
T10A, KTZ450-06, HT200
HT200
时效
P＋F＋G片
汽车后桥齿轮
40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn
20CrMnTi
渗碳＋淬火＋低温回火
表面Cm＋M＋A’
心部 F＋M
滚动轴承
GCr15, Cr12, QT600-2
GCr15
球化退火＋淬火＋低温回火
Cm＋M＋A’
锉刀
9SiCr, T12, W18Cr4V
T12
球化退火＋淬火＋低温回火
Cm＋M＋A’
汽车板簧
45, 60Si2Mn, T10
60Si2Mn
淬火＋中温回火
T回
钻头
W18Cr4V，65Mn, 20
W18Cr4V
淬火＋低温回火
Cm＋M＋A’
桥梁
1Cr13, 16Mn, Q195
16Mn,
不热处理
F＋P
滑动轴承
H70, ZSnSb11Cu6, T8
ZSnSb11Cu6
不热处理
a+SnSb
耐酸容器
Q235, 1Cr18Ni9Ti, ZGMn13
1Cr18Ni9Ti
固溶处理
A
发动机曲轴
QT600-3, 45, ZL101
QT600-3
等温淬火＋高温回火
S回＋G球

三、（20分）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、主轴应用的材料：45钢

2、正火的目的和大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷

3、调质目的和大致热处理工艺 强度硬度塑性韧性达到良好配合 淬火＋高温回火

4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度

5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回

四、选择填空（20分）
１． 合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（ d）
（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大 （b）均强烈促进奥氏体晶粒长大
（c）无影响 （d）上述说法都不全面
２． 适合制造渗碳零件的钢有（ c）。
（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12
（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi
３． 要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）
（a）45钢经正火处理 （b）60Si2Mn经淬火和中温回火 （c）40Cr钢经调质处理
4．制造手用锯条应当选用（a ）
（a）T12钢经淬火和低温回火 （b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火 （c）65钢淬火后中温回火
5．高速钢的红硬性取决于（b ）
（a）马氏体的多少 （b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量 （c）钢中的碳含量
6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）
（a）60钢渗碳淬火后低温回火 （b）40Cr淬火后高温回火 （c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火
7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）
（a）工具钢，淬火+低温回火 （b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火 （c）弹簧钢，淬火+中温回火
8. 二次硬化属于（ d）
（a）固溶强化 （b）细晶强化 （c）位错强化 （d）第二相强化
9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（ b）
（a） 获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性
（b） 获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀 （c）降低硬度，便于切削加工
１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损与强烈冲击，应选择用（b ）
（a）20Cr渗碳淬火后低温回火 （b）ZGMn13—3经水韧处理 （c）W18Cr4V淬火后低温回火

五、填空题(20分)

1、马氏体是 碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体 、 片状马氏体。

其中， 片状马氏体硬度高、塑性差

2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为1270－1280℃，回火加热温度为 560℃ ，回火次数 3次。

3、材料选择的三原则 一般原则，工艺性原则， 经济性原则。

4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是 强度高，淬透性好 。

5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是 P B M。

6. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为 M回＋A’

T回 S回 。

7. 45钢正火后渗碳体呈 片 状，调质处理后渗碳体呈 球 状。

第一章 材料的性能
1、解释名词：强度*、塑性*、硬度、冲击韧性*、疲劳极限。*
2、掌握σs、σь、δ、ψ 的含义、单位与计算方法。*
3、掌握HBS、HRC、HV、Ak、ak、σ­1 等符号的含义。*
4、为什么相同材料进行拉伸试验时δ5>δ10？
5、课本P35～36，习题1、3、4、6、13*。
第二章 碳钢
1、解释名词：晶体与非晶体*、晶格与晶胞、晶粒、晶界、合金、相、组织、固溶体*、固溶强化、结晶、同素异构转变*、相图、杠杆定律、铁素体*、奥氏体*、渗碳体、珠光体*、莱氏体*、冷加工*、热加工、回复、再结晶*、加工硬化*。
2、常见的金属晶格类型有哪三种？*
3、固溶体有哪几种*？它们有何特性？*
4、实际金属的晶体缺陷有哪些？它们对晶体的性能有何影响？
5、什么叫过冷度*？影响过冷度大小的因素是什么？*
6、晶粒大小对金属的性能有什么影响*？细化晶粒的方法有哪两种？*
7、共晶转变与共析转变有何异同？它们的产物是什么？
8、默写铁—渗碳体相图，说明A、C、D、E、G、S、P、Q点和GS、SE、PQ、ECF、PSK线的意义。
9、默写出铁—渗碳体相图中各相区的相组成物和组织组成物。*
10、掌握各种典型的铁碳合金（工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁）的结晶过程与其室温组织*。会用杠杆定律求各组织的相对量。*
11、课本P76～77，习题6*、7*、10、11、16。
第三章 钢的热处理
1、解释名词：热处理*、退火*、正火、淬火*、回火*、过冷奥氏体*、残余奥氏体、马氏体*、淬透性*、淬硬性*、调质处理*。
2、马氏体转变有何特点？其组织形态有哪几种*？它们的特性如何*？
3、熟悉共析钢的奥氏体等温转变曲线（C曲线），以与等温转变的组织和性能，并能用该曲线说明奥氏体连续冷却转变产物和性能。*
4、钢的淬火目的是什么？淬火方法有哪几种*？淬火温度是如何选择的*？
5、有两个大小相同的T12钢件，分别加热至780°C和860°C保温后以大于临界冷却速度冷至室温，问：*
（1）淬火后哪个工件的马氏体晶粒较粗大？哪个马氏体的今碳量较多？
（2）淬火后哪个工件的残余奥氏体较多？
（3）淬火后哪个工件的未溶碳化物较多？
（4）哪个温度淬火合适？为什么？
6、何谓表面淬火？有哪几种常用方法？
7、何谓渗碳、氮化*？它们的目的是什么*？
8、课本P103，习题7、8、12、14。
第四章 合金钢
1、什么叫合金钢？常用的合金元素有哪些？有哪几方面的基本作用？
2、掌握钢的几种分类方法，按碳含量、合金元素含量、质量、用途是怎样分类的。*
3、解释名词：回火稳定性、回火脆性、二次硬化、红硬性*。
4、指出下列牌号中，哪些是结构钢（分出碳素结构钢、低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚珠轴承钢）*？哪些是工具钢（分出碳素工具钢、髙炭低合金工具钢、高速钢、冷模具钢、热模具钢）*？哪些是特殊性能钢（分出不锈钢、耐热钢、耐磨钢）*？并指出各种钢的大致成分和常用来做什么零件或构件*。
Q235A*，Q390A*，20Cr，45*，40Cr*，60Si2Mn*，GCr15*，T8， 9SiCr*，W18Cr4V*，9Mn2V， 5CrNiMo，Cr12MoV，4Cr13，0Cr19Ni9*，4Cr9Si2，ZGMn13。
5、课本P147，习题4、8。
第五章 铸铁
1、何谓铸铁*？铸铁如何分类*？与钢相比在化学成分、组织和性能方面有何特点？
2、影响石墨化的因素是什么？作用如何？
3、灰铸铁哪些性能优于钢？为什么？
4、可锻铸铁是如何获得的？与灰铸铁相比，有何优缺点？可锻铸铁是否可以锻造？
5、灰铸铁为什么一般不进行整体淬火和回火？而球墨铸铁可以进行这类热处理？
6、指出下列铸铁牌号中的符号和数字的意义：*
HT200，KTH350—04，QT400—15。
7、课本P158~159，习题1、3、7。*
第六章 有色金属与其合金
1、纯铝有何性能特点？*
2、铝合金热处理机理与钢有何不同？什么叫固溶处理、自然时效、人工时效？
3、形变铝合金按用途和性能不同可分为哪几种？*
4、纯铜有何性能特点？*
5、铜合金是如何分类的？有哪几类？*
6、课本P190，习题2、5、14、15、16。*
**第七章 高分子材料
1、解释名词：高聚物、单体、加聚反应、缩聚反应。
2、什么是高分子合成材料？如何分类？*
3、请阐述聚合物的老化机理与防老化措施。
3、简述橡胶硫化的目的与原理。
4、课本P216，习题2、7、8。
**第十二章 零件的选材与工艺路线
1、试述选择材料的一般原则与步骤。*
2、课本P292，习题1、5、6*。

第Ⅱ部分 《材料成形部分》
第一章 铸造
1. 何谓铸造*？铸造有哪些特点？试从铸造的特点分析说明铸造是生产毛坯的主要方法？
2. 铸件的凝固方式依照什么来划分？哪些合金倾向于逐层凝固？
3. 从Fe－Fe3C相图分析，什么样的合金成分具有较好的流动性*？为什么*？
4. 缩孔和缩松是怎样形成的？可采用什么措施防止？
5. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？各适用于哪种场合？
6. 铸造应力有哪几种？如何形成的？如何防止铸造应力、变形和裂纹？
7. 为什么要规定铸件的最小壁厚值*？如何确定最小壁厚*？
8. 何谓合金的铸造性能*?它可以用哪些性能指标来衡量*？铸造性能不好，会引起哪些缺陷？
9. 手工造型与机器造型各有何特点？应用范围如何？各有哪些常用造型方法？
10. 模样、铸件、零件三者之间在尺寸上有什么关系？
11. 为什么铸件的重要加工面和主要工作面在铸件中应朝下？*
12. 为什么尽量使铸件全部或大部位于同一砂箱内？*
13. 何谓铸造工艺图*？有何用途？
14. 试比较灰铸铁、碳钢和铝合金的铸造性能特点。
15. 金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造与砂型铸造比较各有何主要特点*？它们各有何应用的局限性？
16. 下列铸件在大批量生产时，采用什么铸造方法为宜？
铝活塞；缝纫机头；汽轮机叶片；铸铁污水管；摩托车汽缸体；大模数齿轮滚刀；汽缸套；车床床身。
17. 课本P66~71，复习题 9、15、24、30、31。
第二章 锻压
1. 什么叫锻压加工？锻压加工的主要生产方式有哪些？为什么对某些重要的机械零件要进行锻压？
2. 何谓加工硬化*？在热加工过程中是否也有加工硬化现象产生？
3. 何谓再结晶*？它对工件的性能有何影响*？
4. 区别冷变形和热变形的界限是什么*？钢在400℃温度下进行加工，是热变形还是冷变形？
5. 可锻性良好的金属应具有哪些力学性能和组织状态？哪些工艺条件影响金属的可锻性？如何影响？
6. 钢料加热温度不当时，易产生哪些缺陷？如何防止？
7. 确定碳钢始锻温度和终锻温度的依据是什么？
8. 什么叫锻造比？锻粗与拔长时的锻造比如何计算？
9. 什么叫自由锻*？其基本工序有哪些*？
10. 常用自由锻设备有哪几种？其工作原理与应用场合有何不同？
11. 什么叫模锻*？与自由锻相比有何优缺点？
12. 板料冲压与锻造相比有何异同？
13. 板料冲压有哪些基本工序？
7、课本P139~141，复习题 8、15、19、20、25、29。

第三章 焊接
1. 什么是焊接*？焊接方法有哪些？各具有什么特点？
2. 什么是焊接电弧？其形成特点如何？
3. 焊条的作用是什么？焊条药皮有何功用？
4. 下列焊条型号或牌号的含义是什么？ E4303；J422；J507。
5. 什么是金属的焊接性*？钢材的焊接性主要决定于什么因素*？
6. 下列金属材料焊接时主要问题是什么？常用什么焊接方法和焊接材料？
普通低合金钢；中碳钢；珠光体耐热钢；奥氏体不锈钢；铝与铝合金；铜与铜合金；钛与钛合金。
7. 课本P199~200，复习题5、9、14。

**第五章 毛坯的选择
1. 什么是毛坯？合理选择毛坯有何重要性？毛坯选择包括什么内容？
2. 常用零件毛坯类型有哪几种*？其选择原则有哪些*？
3. 为什么轴杆类零件一般采用锻件，而机架类零件多采用铸件？*
4. 为什么齿轮多用锻件？而带轮、飞轮多用铸件？*
5. 课本P241，复习题1、2。

一、名词解释（共15分，每小题 3分）
1. 奥氏体（A）   2.回复   3.固溶体  4.自然时效  5.加工硬化
二、填空题（共20分，每空1 分）
1.石墨为片状的灰口铸铁称为　  　铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为　 __ 　铸铁，石 墨为球状的灰口铸铁称为　  　铸铁。其中　　　铸铁的韧性最高，因而可以锻造。
2. 陶瓷材料中的气相是指　　     ，在　       程中形成的，它       了陶瓷的强度。
3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。
4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。
5.金属的断裂形式有__________和__________两种。
6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
三、选择题（共 25分，每小题1分）
1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是(   )
   A.温度过低； B.温度过高； C.钢锭含磷量过高； D.钢锭含硫量过高
2.下列碳钢中，淬透性最高的是(   )
A.20钢；   B.40钢；   C.T8钢；    D.T12钢
3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是(   )
A.提高淬透性；   B.固溶强化；   C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区；   D.细化晶粒；
4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行(   )
A.完全退火；  B.球化退火；  C.去应力退火；  D.再结晶退火
5.下列材料中，最适合制造机床床身的是(   )
A.40钢；     B.T12钢；    C.HT300；      D.KTH300-06
6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是
A.1Cr13钢；   B.1Cr17钢；   C.3Cr13钢；    D.4Cr13钢
7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是(   )
A.ZAlSi12； B.2A50(旧牌号LD5)； C.ZAlMg10； D.2A12(旧牌号LY12)
8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是(   )
A.1Cr17；    B.1Cr18Ni9Ti； C.聚四氟乙烯；  D.SiO2
9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是(   )
A.60Si2Mn；   B.5CrNiMo；     C.Cr12MoV；     D.GCr15
10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是(   )
A.Al2O3；   B.聚苯乙烯；    C.聚丙烯；      D.饱和聚酯
11.铜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.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有 D.铁和铜的再结晶温度不同
12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和(   )
A.铁素体-奥氏体不锈钢；  B.马氏体-奥氏体不锈钢；C.莱氏体不锈钢；     D.贝氏体不锈钢
13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？(   )
A.马口铁；      B.白口铸铁；      C.麻口铸铁；      D.灰铸铁

14.用于制造渗碳零件的钢称为(   )。
   A.结构钢；      B.合金钢；     C.渗碳钢；        D.工具钢
15.马氏体组织有两种形态(   )。
   A.板条、树状；  B.板条、针状；  C.树状、针状；   D.索状、树状
16.实际生产中，金属冷却时(   )。
A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度；    B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度；  
C.理论结晶温度总是大于实际结晶温度；   D.实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17.零件渗碳后，一般需经过(   )才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A.淬火+低温回火；     B.正火；     C.调质；     D.淬火+高温回火
18.C曲线右移使淬火临界冷却速度(   )，淬透性(   )。
   A.减小、增大；   B.减小、减小；   C.增大、减小；  D.增大、增大
19.机械制造中，T10钢常用来制造(   )。
   A.容器；     B.刀具；      C.轴承；      D.齿轮
20.钢经表面淬火后将获得(   )。
   A.一定深度的马氏体；   B.全部马氏体；   C.下贝氏体；   D.上贝氏体
21.GCrl5SiMn钢的含铬量是：(   )
A.15％；    B.1．5％；     C.0. 15％；     D.0.015％
22.铅在常温下的变形属：(   )
    A.冷变形；   B.弹性变形；    C.热变形；     D.既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以（   ）为主加元素的铜合金。
    A.铅       B.铁          C.锡          D.锌
24、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（    ）。
    A.铁素体   B.珠光体      C.二次渗碳体  D.莱氏体
25、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（    ）温度为界限区分的。
A.结晶    B.再结晶      C.相变        D.25℃
四、判断题（共10 分，每小题 1 分）
1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成，因而其性能相同。(   )
2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。(   )
3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。(   )
4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。(   )
5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。(   )
6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。(   )
7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。(   )
8.所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。(   )
9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。(   )
10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。(   )
五、简答题（共 30分，每题10分）
1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
2.简述回火的目的。
3.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？

参考答案
一、名词解释
1．奥氏体（A）：C在γ－Fe中的间隙固溶体，常用A或γ表示，是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。
3．固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。
4．自然时效：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。
5．加工硬化：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐
降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。

二、填空题
1、普通灰口；可锻；球墨；
2、气孔；烧结；降低。
3、固体渗碳  气体渗碳
4、不锈钢  耐热钢  耐磨刚
5、延性断裂
6、合金渗碳体  特殊碳化物
7、体心立方晶格  密排六方晶格

三、选择题
1.D; 2.C; 3.C; ; 5.C; 6.A; 7.D; 8.C; 10.A; 11.C; 13.D;  14.C; 15.B; 17.A; 18.A; 19.B; 20.A; 21.B 23.D; 24.C
四、判断题
1.×； 2.×； 3.√； 4.×； 5.×；6.×； 7.√； 9.×； 10.×。
五、简答题
1、答：奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。
2、答：回火的目的是：
（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；
（2）获得所要求的力学性能；
（3）稳定尺寸；
（4）改善加工性。
3、答：
铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体，软而韧。                      
渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。                        
珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。

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