工程材料试题

西南交通

2003 级本科生考试试卷课程名称工程材料

2004 ——2005 学年第1 学期

学号开课系材料学院

姓名任课老师评分

说明：(1) 所有试题请做到答题纸上，否则不计分。

(2) 本试题题量为120 分，其中20 分为考察题。试题满分为100 分，及格线为60 分(3)

请在答题纸、试卷上写上名字。

一、名词解释(5个'2分)

1. 加工硬化

2.枝晶偏析

3.固溶强化

4.渗碳

5. 淬透性

二、单项选择题(25个1分)

1. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫( ) 。

A. 强度

B.硬度

C.塑性

D.弹性

2. 每个体心立方晶胞中包含有( )个原子。

3. A.1 B.2 C.3 D.4

4. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有( )。

A.间隙原子

B.位错

C.晶界

D.缩孔

5. 铁素体是碳溶解在( )中所形成的间隙固溶体。

A. a Fe

B. 丫Fe

C. A Fe

D. &Fe

6. 通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为

A. 细晶粒区- 柱状晶粒区- 等轴晶粒区

B. 细晶粒区- 等轴晶粒区- 柱状晶粒区

C. 等轴晶粒区-细晶粒区-柱状晶粒区

D. 等轴晶粒区- 柱状晶粒区-细晶粒区

7. 加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得( )。

A. 基体组织

B. A 体组织

C. P 体组织

D. M 体组织

8. 碳钢的淬火工艺是将其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

A.随炉冷却

B.在风中冷却

C.在空气中冷却

D.在水中冷却

9. 完全退火主要用于( )。

A.亚共析钢

B.共析钢

C.过共析钢

D.所有钢种

10. 除( )元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。

A.Co

B.Cr

C.Mn

D.Ti

11. 在Fe-Fe3C 相图中，钢与铁的分界点的含碳量为( )。

12. 珠光体是一种( )。

A.固溶体

B.金属化合物

C.机械混合物

D.单相组织金属

13. 具有共晶反应的二元合金，其中共晶成分的合金具有( )。

A.铸造性能好

B.锻造性能好焊接性能好D.热处理性能好

13. 共晶成分的铁碳合金发生共晶反应时，其反应式为( )：

A ：L+FTA

B ：ATF+Fe3

C C ：LTA+Fe3C

D ：ATP

14. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将( )：

A :越高B:越低C :越接近理论结晶温度D :不变大学

( )。

( )。

15. 在金属结晶时，向液体金属中加入某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒，以达到改善其机械性能的目的，这种细化晶粒的方法叫做( ):

A :时效处理B:变质处理C:加工硬化D:调质

16:金属铸造时，为细化晶粒，可采用( ):

A :快速浇注B:时效处理C:以砂型代替金属型 D :以金属型代替砂型

17. 钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于( ):

a. 奥氏体的本质晶粒度;

b. 奥氏体的实际晶粒度;

c. 奥氏体的起始晶粒度。

18. 过共析钢的正常淬火加热温度是( ):

a. Ac1+30。-50 °C ;

b. Accm+30 °-50 °C ;

c. Ac3+30 °-50 °C O

19. 马氏体的硬度取决于:

a.冷却速度;

b.转变温度;

c.碳含量。

20. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用:

a.高淬透性钢;

b.中淬透性钢;

c.低淬透性钢。

21. 扩散退火的目的是:

a.消除和改善晶内偏析；

b.消除冷塑性变形后产生的加工硬化；

c.降低硬度以便于加工。

22. 主要用于各种弹簧淬火后的处理。

A: 低温回火B: 中温回火C: 高温回火D: 调质

23. 制造手用锯条应当选用( ):

a.T12钢经淬火和低温回火；

b.Cr12Mo 钢经淬火低温回火;

c.65钢淬火后中温回火。

24. 高速钢的红硬性取决于( ):

a.马氏体的多少：

b.淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量;

c.钢中的碳含量。

25..二次硬化属于( ):

а.固溶强化;b.细晶强化；c.位错强化;d.第二相强化。

三、判断对错题15个'2分(错误的填F”(1分)，并说明理由(1分)，总计每题2分。正确的填T”(2分)，可不说明理由。)

1. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

2. 在实际金属的结晶过程中，自发形核比非自发形核更重要，往往起优先的主导的作用。

3. 一般情况下，晶粒愈大，金属的强度、塑性愈好。

4. 碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。

5. 在平衡结晶条件下，含10%Ni的Cu-Ni合金，比含40%Ni的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。

б.在平衡结晶条件下，由于匀晶转变在整个结晶过程中，固相的成分沿着固相线变化，因此，结晶完成后，

得到固体的成分是不均匀的。

7. 表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织和性能。

8. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。

9. 碳素工具钢的牌号，如T8，T12，该数字表示钢的最低冲击韧性值。

10.

钢的热处理是通过加热，保温和冷却，以改变钢的形状，尺寸，从而改善钢的性能的一种工艺方法。

10. 在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。

11. 亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。

12. 灰口铸铁一般不可以锻造。

13. 铁素体是碳溶解在a-Fe中所形成的置换固溶体。

14. 调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。

四、综合题

1. 二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：

第一块：珠光体占40%，铁素体60%。

第二块：珠光体占95%，二次渗碳体占5%。

试问它们的含碳量约为多少？并且分别画出其显微组织图。（铁素体中含碳量可忽略不计）（10分）

2. 淬火钢为什么要进行回火处理？（5分）

3. 选材设计一个车床主轴。要求：该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力，载荷和转速均不高，冲击载荷也不

大，请选材（45钢、T8、20CrMnTi）并设计热处理工序。（10分）

4. 识别下列各钢的种类，并指明有下划线的数字和符号的含义：①65Mn②1Cr18Ni9Ti③GCr15④T10

⑤ 20CrMnTi ⑥ 9SiCr ⑦ W18Cr4V ⑧ZG15 （8 分）

5. 二元合金相图如图示，计算成分为10%的合金在室温时先共晶a相及（a+ ?共晶体的相对重量。（5分）

2003级本科生考试答案

课程名称工程材料

2004——2005学年第1学期

学号开课系材料学院

姓名任课老师评分

说明：（1）所有试题请做到答题纸上，否则不计分。

（2）本试题题量为120分，其中20分为考察题。试题满分为100分，及格线为60分。

一、名词解释（5个'2分）

1. 加工硬化

金属发生塑性变形，随着变形度的增大，金属的强度和硬度显着提高，塑性和韧性明显下降，这种现象叫加工硬化。

2. 枝晶偏析

晶粒内部岀现的成份不均匀现象，可通过扩散退火或均匀化退火，使异类原子互相充分扩散均匀，可消除晶内偏析。

3. 固溶强化

由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。

4. 渗碳

在增碳的活性气氛中，将低碳钢或低碳合金钢加热到高温（一般为900?950 C），使活性碳原子进入钢的表面，以获得高碳渗层的工艺方法称为气体渗碳。

5. 淬透性

所谓钢的淬透性就是指钢在淬火时能够获得马氏体的能力，可用淬透层深度来衡量。

二、单顶选择題（窈个口分》

三、判断对错题15个'2分（错误的填F”（1分），并说明理由（1分），总计每题2分。正确的填T”（2分），可不说明理由。）

1. F 由液体凝固成固体的过程不一定是结晶过程。

2. F 非自发形核比自发形核更重要

3. F 一般情况下，晶粒愈小，金属的强度、塑性愈好。

4. T

5. F 在平衡结晶条件下，含10%Ni 的Cu-Ni 合金，比含40%Ni 的Cu-Ni 合金的硬度和强度要低。

6. F 得到固体的成分是均匀的。

7. F 不能改善心部的组织和性能

8. F 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和延伸率

9. F 碳素工具钢的牌号，如T8，T12 ，该数字表示钢的含碳值

10. F 钢的热处理是通过加热，保温和冷却，以改变钢的组织，从而改善钢的性能的一种工艺方法。

11. F 在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而渗碳体量在增多。

12. F 亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和珠光体组成。

13. T

14. F铁素体是碳溶解在a Fe中所形成的间隙固溶体。

15. F 调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火索氏体

四、综合题（总计55分）

1. 二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：第一块：珠光体占40% ，铁素体60% 。

第二块：珠光体占95% ，二次渗碳体占5% 。试问它们的含碳量约为多少?并且分别画出其显微组织图。（铁素体中含碳量可忽略不计）（10分）

答：在忽略三次渗碳体的情况下，珠光体的碳含量为0.77%,铁素体为0.0218%, 渗碳体为6.69%

第一块为：C%=（40% >0.77+60% X0.218）%

第二块为：C%=（95% >0.77+5% >6.69）%

显微组织（略）

2. 淬火钢为什么要进行回火处理?（5分）

答：淬火钢不经回火一般不能直接使用。回火是为了降低脆性，减少或消除内应力，防止工件变形和开裂获得工艺所要求的力学性能;稳定工件尺寸;对某些高淬透性的合金钢，高温回火可降低硬度，以利切削加工。

3. 选材设计一个车床主轴。要求：该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力，载荷和转速均不高，冲击载荷也不大，请选材（45钢、T8、20CrMnTi）并设计热处理工序。（10分）

答：选择45号钢，调质处理。

加工路线为：正火——调质——

高频淬火

及低温回火

4. 识别下列各钢的种类,并

指明有下划线的数字和符号的含义：①65Mn ②1Cr18Ni9Ti ③GCr15④T10⑤20CrMnTi⑥9SiCr⑦W18Cr4V

⑧ ZG15

a）弹簧钢，

b）1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢碳含量<0.1%，?9%的镍，

c）G Cr15 滚动轴承钢?1.5%铬

d）T10 碳素工具钢，T——工具（英文）

e）20CrMnTi 合金渗碳钢?0.2%的碳，

f）9SiCr 低合金刃具钢0.9 的碳，

g）W18Cr4V 高速钢?18%钨

h）Z G15 铸钢ZG ――铸钢（拼音）

5. 二元合金相图如图示，计算成分为10%的合金在室温时先共晶a相及（a?共

晶体的相对重量。（5分）

答：根据标杆定律：

a%=（30-10）/30

（a+ 0%=1- a%

5.将①5mm的T8钢加热至760 'C并保温，后经不同冷却方式得到：P、S、B下、B下+M+少量残余A、M+

少量残余A。在C曲线上描写工艺曲线示意图。（5分）

答：退火（或随炉冷）时获得P,正火（或空冷）时获得S,等温淬火获得B下;等温淬火B下转变未完成，随后淬入水中获得B下+M+少量残余A，淬火（水冷）获得M+少量残余A。

图（略）

7.有Q235AF 、65 ,20CrMnTi,60Si2Mn,T12,ZG45,W18Cr4V 等钢材，请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮（高速重载受冲击），并写出工艺路线，说明各热处理工序的作用。（12分）

答：选20CrMnTi

加工路线：下料其――锻造――正火――机械加工―― 渗碳――淬火――低温回火―― 喷丸――

磨齿正火为预备热处理为进一步机械加工和热处理作组织上的准备。

渗碳、淬火、低温回火为最终热处理，为得到表硬（M '高碳）里韧（M '低碳）的组织性能特点。