工程材料学学期期末考试试题B及详解答案.doc

工程材料学学期期末考试试题(B)及详解答案
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一、名词解释： (每小题2分,共10分)
1. 相
2. 加工硬化
3. 调质
4. 马氏体
5. 同素异晶性
二、填空题：(每空0.5分，共20分)
1．按结合键的性质，工程材料通常分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等四类。
2．金属材料的晶体结构有＿＿＿、＿＿＿、密排六方三种。
3．晶体中的缺陷按尺寸的大小分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿三种缺陷,位错属于＿＿＿缺陷。
4．固溶体按溶质原子的位置分为＿＿＿ 和＿＿＿ 两种。
5．珠光体是＿＿＿反应的产物,它是＿＿＿体和＿＿＿体的机械混合物。
6．45钢的含碳量是＿＿＿，T10A钢的含碳量是＿＿＿。

学年 第 1学期《工程材料学》 考试试题
考试日期: 试卷代号 B

考试班级 学号 姓名 成绩
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7．塑性变形后的金属加热时，随温度的升高将依次发生＿＿＿ 、＿＿＿和＿＿＿现象。
8. α-Fe是＿＿＿晶体结构，其晶胞原子数为＿＿＿；Cu是＿＿＿晶体结构，其晶胞原子数为＿＿＿；
9、除Co以外，合金元素的加入，均使钢的C曲线 ＿＿＿，临界冷却速度＿＿＿，钢的淬透性＿＿＿，所以35CrMo钢比35钢的淬透性＿＿＿。
10、钢的常见表面热处理方法有＿＿＿、＿＿＿ 和＿＿＿。
11．在Fe-C合金中，γ→α＋Fe3C是＿＿＿转变，而L→γ＋Fe3C是＿＿＿转变。
12．钢的回火分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿三种类型，其主要产物分别是＿＿＿、＿＿＿、　＿＿＿＿。
13．单晶体塑性变形的基本方式为＿＿＿和孪晶。

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．洛氏硬度的表示符号为HB。（ ）
2．45钢在淬火后出现屈氏体组织是由于加热温度不够高造成的。（ ）
3．铸铁不能进行热处理。（ ）
4．过冷是纯金属凝固的必要条件。（ ）
5．锡在室温下变形属于冷加工（锡熔点为232℃）。（ ）
6．杠杆定律只适用于两相区。（ ）
7．室温下，金属的晶粒越细小，其强度硬度越高，而塑性与韧性越差。（ ）
8．弹簧钢通常采用调质处理工艺以提高其性能。（ ）
9．以铝、镁、钛为基的合金称为轻合金。（ ）
10．不锈钢1Cr18Ni9Ti中Ti的作用是避免晶间腐蚀（ ）

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四、简答题（每小题5分,共20分）
1． 在立方晶格中,画图表示出以下晶面和晶向（5分）
(110)、(010)、[111]、[110]、[100]

2．为什么比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等都必须用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优点？

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3．现有低碳钢和中碳钢齿轮各一批，为了使表面具有高硬度和好的耐磨性，应各怎样热处理？

4．用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到1000℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。

五、计算、论述题（14分）
1． 画出40、T8、T12钢的室温平衡组织示意图，并标出相应的组织组成物（6分）
2． 指出T8（共析钢）从高温液态平衡冷却到室温要经过哪些转变？（2分）
3． 根据杠杆定律分别计算40钢在室温下的组织组成物与相组成物的相对百分含量。（6分）

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六、论述题（10分）
1．T8钢经淬火后得到什么组织？经退火后得到什么组织？（4分）
　　2．T8钢淬火后分别在200℃、400℃、600℃回火又得到什么组织？(6分)

七、要制造齿轮、连杆、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锉刀、机床床身等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并叙述所选材料的名称、最终热处理方法和零件制成后的最终组织。（16分）
　　T10，65Mn，HT300，W18Cr4V，GCr15Mo ，40Cr，20CrMnTi，Cr12MoV

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参考答案及评分标准

一、名词解释： (每小题2分,共10分)
1. 相：是指金属或合金中成分、结构和性能相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分
2. 加工硬化：在材料冷加工过程中，晶粒破碎，位错密度增加，使强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象。
3. 调质：淬火加高温回火的热处理工艺
4. 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
5. 同素异晶性：同一元素或同一成分合金在不同温度下具有不同的晶体结构。
二、填空题：(每空0.5分，共20分)
1．金属材料，无机非金属材料（或陶瓷材料），有机非金属材料（或高分子材料），复合材料。
2．体心立方，面心立方
3．点缺陷、线缺陷、面缺陷，线缺陷
4．间隙固溶体，置换固溶体
5．共析反应，铁素体，渗碳体
6．0．45％，1．0％
7．回复， 再结晶，晶粒长大

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8．体心立方，2，面心立方，4
9．右移，降低，提高，高
10．感应加热表面淬火，火焰加热表面淬火，化学热处理
11．共析，共晶
12．低温回火，中温回火，高温回火，回火马氏体，回火托氏体，回火索氏体
13．滑移
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．

2．2．碳钢制成的零件尺寸不能太大，否则淬不透，出现内外性能不均，对于一些比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等都必须用合金钢制造。
(1) 如上所述合金钢的淬透性高
(2)合金钢回火抗力高
(3)合金钢能满足一些特殊性能的要求：如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性等。
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3．低碳钢：渗碳＋淬火＋低温回火
中碳钢：调质+表面淬火＋低温回火
4．冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。在1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。
五、（14分）
1．（6分）

2．T8钢： L—>γ，匀晶转变；γ—>α＋Fe3C，共析转变，室温组织为P。（2分）
3．40钢的室温组织为P+F，室温下铁素体的含碳量可计为0％，而珠光体的含碳量为0.77%，因此：
根据杠杆定律：
P含量=0.4/0.77=52%, F含量＝48％（3分）
40钢的室温下相为Fe3C +F，室温下铁素体的含碳量可计为0％，而Fe3C的含碳量为6.69%，因此：
Fe3C含量=0.4/6.69=6%, F含量＝94％（3分）
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六、（10分）
1．淬火后组织为马氏体；（2分）
　　退火后组织为珠光体。（2分）
2． 200℃回火后为回火马氏体；（2分）
　　400℃回火后为回火托氏体；（2分）
　　600℃回火后为回火索氏体。（2分）
七、（16分）
　齿轮：20CrMnTi渗碳钢；渗碳＋淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。（2分）
　连杆：40Cr调质钢；调质处理（淬火＋高温回火）；组织为回火索氏体。（2分）
　弹簧：65Mn弹簧钢；淬火＋中温回火；组织为回火托氏体。（2分）
　冷冲压模具：Cr12MoV冷变形模具钢；淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。（2分）
　滚动轴承：GCr15Mo轴承钢；球化退火＋淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。（2分）
　车刀：W18Cr4V高速钢；淬火＋560℃三次回火；组织为回火马氏体＋碳化物+少量残余奥氏体。（2分）
　锉刀：T10碳素工具钢；淬火＋低温回火；组织为回火马氏体＋碳化物。（2分）
　机床床身：HT300灰口铁；退火处理。（2分）