工程材料试卷及答案.doc

课程名称: 工程材料学 （A卷, 闭卷）
适用专业年级: 考试时间100分钟
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
统分人签名
题分
10
15
10
25
20
20

100
得分

考生注意事项：1、本试卷共2页,试卷如有缺页或破损,请立即举手报告以便更换.
2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。（答案请写在试卷纸密封线内和试卷纸正面，否则不记分）
一、填空题（10分，每空1分)
1、共晶转变和共析转变的产物都属于相混合物.
2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、、晶粒长大的变化。
3、共析钢的含碳量为。
4.共晶白口铸铁的含碳量为。
5、Q235钢的含义是为.
5、三种典型的金属晶体结构是：体心立方晶格、面心立方晶格和.
7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，退火常分为、球化退火、去应力退火等几种.
8、钢在奥氏体化后,冷却的方式通常有和连续冷却两种。
9、工具钢按用途可分为 、 模具钢、量具钢。
10、常用测定硬度的方法有、洛氏硬度和维氏硬度等测试法。
二、判断题(15分，每小题1分)
（在括号里正确的划“√”,错误的划“×”)
1、单晶体具有各向同性多晶体具有各向异性。（)
2、铁素体是碳溶解在γ—Fe中所形成的间隙固溶体.（）
3、热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。（）
4、熔点为232℃的锡在室温下的塑性变形是冷加工.（）
5、金属结晶时，冷却速度愈大，则结晶后金属的晶粒愈粗大.（） 6、铸铁经过热处理，改变了基体和石墨形态，从而提高了性能.（)
7、物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。（）
8、共晶转变是在恒温下进行的。（）
9、机械零件选材的一般原则是:使用性能足够原则、工艺性能良好原则和经济行合理原则。（）
10、对于弹簧钢的要求是具有高的弹性极限和高的屈强比，以保证承受大的弹性变形和较高的载荷;具有高的疲劳强度以承受交变载荷的作用。（）
11、热处理的基本工艺过程是加热、保温和冷却。（)
12、马氏体是碳在α—Fe中的过饱和溶解.（）
13、建立相图时采用的冷却速度应为极缓慢的速度。（)
14、对于可热处理强化的变形铝合金,其常用的热处理方法为固溶（淬火)加时效处理。(）
15、塑料按其受热的行为可分为热塑性塑料和热固性塑料.（）
三、单选题（10分，每小题2分)(不选、错选或多选答案者，该小题不得分）
1、在晶体缺陷中，属于面缺陷的有。（）
  ①间隙原子  ②位错  ③晶界     
2、正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是。（）
 ①随炉冷却② 在油中冷却③在空气中冷却
3、合金固溶强化的基本原因是。(）
①晶粒变细②晶格发生畸变③晶格类型发生了改变
4、渗碳体的性能特点是。（）
①强度和硬度不高，塑性良好
②硬度高，极脆,塑性几乎等于零
③强度较高，硬度适中，有一定的塑性
5、将变形金属加热发生再结晶转变时。()
①只有晶格类型发生变化
②只有晶粒大小、形状发生变化
③晶格类型、晶粒大小、形状都发生变化
四、简答题(共25分）
1、奥氏体形成的四个步骤是什么？（4分）
2、试述铸铁的石墨化概念、铸铁中多余C的存在形式以及石墨化方式？（6分）
3、高分子材料的主要性能特点是什么？(5分)
4、试对共析钢等温转变产物及性能进行简要分析？(5分）
（提示:如高温扩散型转变,可获得珠光体类型的转变产物）
5、说明下列符号各是什么指标?各代表什么意思?(5分）
（1） E （2）σs（3）ψ （4)αk (5)HRC
五、材料及选材题（20分)
1、下列七种材料中,写出其中任意四种材料的牌号的名称及数字、字母的含义（共8分，每题2分)
①20CrMoTi:
②9SiCr：
③HT200：
④QT600－3:
⑤45：
⑥H70：
⑦Zl201（ZALCu5Mn）:
2、从下列五种钢号中选取合适的三种钢号填入表中，并说明其热处理工艺（12分，每空2分)。
65Mn、20CrMnTi、GCr9、45、Q345
零件名称
钢号
热处理
弹簧

滚动轴承

机床主轴

六、综述题（共20分，每小题10分)
1、铝合金是如何分类的,可以通过什么方式强化,具体如何进行？（10分）
5、按回火温度高低，回火可分为哪几类?主要的温度区间、回火后的得到的组织、性能和用途是什么？（10分)
《工程材料学》课程试题参考答案及评分标准（中文试卷）
( A卷)
一、填空题（10分，每空1分）
1、共晶转变和共析转变的产物都属于两相混合物。
2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、 再结晶 、晶粒长大的变化。
3、共析钢的含碳量为 0。77％。
4。共晶白口铸铁的含碳量为 4。3% .
5、Q235钢的含义是为 屈服点数值(屈服强度)为235MPa的碳素结构钢。
5、三种典型的金属晶体结构是:体心立方晶格、面心立方晶格和 密排六方晶格 .
7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，退火常分为 完全退火(或等温退火等） 、球化退火、 去应力退火等几种。
8、钢在奥氏体化后,冷却的方式通常有等温冷却和连续冷却两种.
9、工具钢按用途可分为 刃具钢 、 模具钢、量具钢.
10、常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试法。
二、判断题（15分,每小题1分)（在括号里正确的划“√"，错误的划“×”）
1、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。（×）
2、铁素体是碳溶解在γ—Fe中所形成的间隙固溶体。（×）
3、热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。（×）
4、熔点为232℃的锡在室温下的塑性变形是冷加工。(×）
5、金属结晶时，冷却速度愈大，则结晶后金属的晶粒愈粗大。（× ） 6、铸铁经过热处理，改变了基体和石墨形态,从而提高了性能。（× )
7、物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶.（√)
8、共晶转变是在恒温下进行的.(√)
9、机械零件选材的一般原则是：使用性能足够原则、工艺性能良好原则和经济行合理原则。(√）
10、对于弹簧钢的要求是具有高的弹性极限和高的屈强比，以保证承受大的弹性变形和较高的载荷;具有高的疲劳强度以承受交变载荷的作用。（ √ )
11、热处理的基本工艺过程是加热、保温和冷却。（ √ )
12、马氏体是碳在α—Fe中的过饱和溶解。( √ ）
13、建立相图时采用的冷却速度应为极缓慢的速度.（√）
14、对于可热处理强化的变形铝合金，其常用的热处理方法为固溶（淬火）加时效处理.（√)
15、塑料按其受热的行为可分为热塑性塑料和热固性塑料.（√）
三、单选题（10分,每小题2分）（不选、错选或多选答案者,该小题不得分)
1、在晶体缺陷中,属于面缺陷的有.（ ③）
  ①间隙原子  ②位错  ③晶界     
2、正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是.(③）
 ①随炉冷却② 在油中冷却③在空气中冷却
3、合金固溶强化的基本原因是。（②）
①晶粒变细②晶格发生畸变③晶格类型发生了改变
4、渗碳体的性能特点是。（②）
①强度和硬度不高,塑性良好；②硬度高，极脆，塑性几乎等于零; ③强度较高,硬度适中，有一定的塑性。
5、将变形金属加热发生再结晶转变时。（②）
①只有晶格类型发生变化;
②只有晶粒大小、形状发生变化；
③晶格类型晶粒大小、形状都发生变化。
四、简答题（共25分）
1、奥氏体形成的四个步骤是什么？(4分）
答：（1）奥氏体晶核的形成；(1分）
（2）奥氏体晶核的长大;（1分）
（3）残余渗碳体的溶解；（1分)
（4)奥氏体成分的均匀化。（1分）
2、试述铸铁的石墨化概念、铸铁中多余C的存在形式以及石墨化方式？（6分）
答：铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。（1分)
在白口铸铁中铸铁中多余C的存在形式是Fe3C或合金碳化物.在灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁中多余C的存在形式是石墨.(2分)
石墨化方式有两种：一种方式是在铸铁冷却时从液相或A中直接析出石墨(如灰铸铁、球墨铸铁等),第二种方式是可由Fe3C分解得到石墨，即先生产白口铸铁,再将其加热，长时间高温退火使渗碳体分解,可锻铸铁的石墨化是该方式.(3分）
3、高分子材料的主要性能特点是什么?（写出其中5点即可，5分，每点1分)
答：高分子材料性能特点：具有高弹性和粘弹性；(1分）
强度低,比强度高;（1分）
耐磨、减磨性能好；（1分）
绝缘、绝热、绝声；(1分）
耐热性不高，耐蚀性能好；(1分）
存在老化问题。（1分)
4、试对共析钢等温转变产物及性能进行简要分析？（5分）
（提示：如高温扩散型转变，可获得珠光体类型的转变产物)
答：①珠光体型转变。发生在A1—550~℃范围内。铁碳原子都进行扩散.按其间距的大小，转变产物又可分为珠光体（P），索氏体（S)和托氏体（T）。其硬度随层间距的减小而增高。（1分）
②贝氏体型转变。贝氏体转变发生在550℃-Ms℃范围内。贝氏体的转变温度较低,在转变过程铁原子扩散困难。根据组织形态和转变温度不同,贝氏体一般分为上贝氏体和下贝氏体两种。(2分）
③马氏体型转变。当奥氏体被迅速过冷至马氏体点Ms以下时则发生马氏体(M)转变。(2分)
5、说明下列符号各是什么指标？各代表什么意思?(5分）
(1) E (2）σs(3）ψ (4)αk （5)HRC
答:（1）E：弹性模量；刚度指标（1分)
（2）σs：屈服点(强度）；强度指标(1分)
（3）ψ:断面收缩率； 塑性指标 （1分）
（4）αk：冲击韧度；韧性指标（1分）
(5）HRC：洛氏硬度；硬度指标（1分）
五、材料及选材题（20分)
1、下列七种材料中,写出其中任意四种材料的牌号的名称及数字、字母的含义(共8分,每题2分）
①20CrMoTi:合金结构钢，0.2％C，Cr、Mo、Ti的含量均≤1.5%;
②9SiCr:合金工具钢,0.9%C，Si、Cr的含量≤〈1.5%;
③HT200：灰铸铁，最小抗拉强度200MPa
④QT600－3: 球墨铸铁，最小抗拉强度600MPa，断后延伸率3％；
⑤45：优质碳素结构钢,0.45％C
⑥H70:黄铜，铜的质量分数为70％C;
⑦（ZALCu5Mn）Zl201：铝铜合金，铜的平均含量5%C,Mn的含量小于1%；
2、从下列五种钢号中选取合适的三种钢号填入表中，并说明其热处理工艺（12分，每空2分)。
65Mn、20CrMnTi、GCr9、45、Q345
零件名称
钢号
热处理
弹簧
65Mn
淬火+中温回火
滚动轴承
GCr9
球化退火+淬火+低温回火
机床主轴
45
淬火+高温回火
六、综述题(共20分，每小题10分）
1、铝合金是如何分类的,可以通过什么方式强化，具体如何进行？
答：铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金.变形铝合金又可分为不能热处理强化的铝合金和
能热处理强化的铝合金。（3分)
对于能通过热处理强化的铝合金，其热处理方法为固溶加时效处理.(2分）
先固溶处理,将铝合金加热至α单相区,恒温保持,然后快速冷却(淬火）,使溶质原子来不及析出，至室温获得过饱和的ɑ固溶体组织.但一般强化效果不明显，还需进行时效处理。即铝合金随时间延续而形成众多的溶质原子局部富集区,进而析出细小弥散分布的第二相，引起晶格严重畸变,使得强度、硬度显著提高。时效处理有自然时效（4－5天达最大强度）和人工时效（时效温度过高或时间过长，合金的强度、硬度反而下降,此为过时效,与合金中析出的晶粒大小有关）.（5分）
2、按回火温度高低，回火可分为哪几类？主要的温度区间、回火后的得到的组织、性能和用途是什么？（10分）
答：⑴、低温回火（150～250℃)回火后的组织为回火马氏体。这种回火主要保持钢在淬后所得到的高强度、硬度和耐磨性（2分）.在生产中低温回火被广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件以及表面淬火工件等。（1分)
⑵、中温回火(350～500℃）回火后的组织为回火屈氏体.经中温回火后，工件的内应力基本消除，其力学性能特点是具有极高的弹性极限和良好的韧性（2分)。中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具的处理.(1分）
⑶、高温回火(500～650℃）高温回火后的组织是回火索氏体。钢的强度、塑性和韧性具有良好的配合，即具有较高的综合机械性能(2分）.因而，调质处理被广泛应用于中碳结构钢和低合金经构钢制造的各种重要的结构零件，特别是在交变载荷下工作的连杆、螺栓以及轴类等。（2分）