机械工程材料试题及答案内蒙古科技大学

机械工程材料

（１０分）一、名词解释：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。１、固溶强化：

金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。２、加工硬化：

在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度２、合金强化：

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（30分）

名称候选材料选用材料热处理方法最终组织

—25，其加工路线：58三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—，其余地方为HRC20 锻造正火机加工调质下料机加工（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Ac＋50℃保温一段时间空冷3

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

分）20四、选择填空（．

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及强烈冲击，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。

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。

了陶瓷的强度。程中形成的，它，在陶瓷材料中的气相是指2.

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( )。

理论结晶温度总是等于实际结晶温度； B.理论结晶温度总是低于实际结晶温度；A.

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、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; 1

4.C; 1

5.B; 17.A; 18.A;

19.B;

20.A; 21.B 23.D; 24.C

四、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。

第1章材料的性能

一、选择题

1.表示金属材料屈服强度的符号是（ B） A.σ B.σs C.σb D.σ-1

2.表示金属材料弹性极限的符号是（ A） A.σe B.σs C.σb D.σ-1

3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（ B）

A.HB

B.HRC

C.HV

D.HS

4金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A）A.强度B.硬度C.塑性D.弹性

二、填空

1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）或（破坏）的能力。

2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。

3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。

4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。

5.疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。

三、是非题

1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。是

2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。是

3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。

四、简答题

1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。

σ屈服强度σ：条件屈服强度 HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）0.2s: 1/2）s =5.65时的伸长率（：σ : 抗拉强度σl=5dl疲劳极限: σ000-15b0HBS:布氏硬度（压头为钢球）

第2章材料的结构

一、选择题．

1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4

2. 每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4

3.属于面心立方晶格的金属有（C）A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒 C.γ-Fe,铜 D.γ-Fe,钒

4.属于体心立方晶格的金属有（B）A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬

5. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A） A. 间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔

6. 在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向(B)

A.相互平行

B.相互垂直

C.相互重叠

D.毫无关联

7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)

A.(100)

B.(110)

C.(111)

D.(122)

二、是非题

1. 金属或合金中,凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。是

2.在体心立方晶格中，原子排列最密的方向[111]垂直于原子排列最密的晶面（110）。

非（指数相同才会相互垂直）

3. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。非（晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性）

4．晶体的配位数越大，其致密度也越高。是

三、填空题

1. 一切固态物质可以分为（晶体）与（非晶体）两大类。

2. 晶体缺陷主要可分为（点缺陷）,（线缺陷）和面缺陷三类。

3. 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（间隙原子）和（空位）。

4. 面缺陷主要指的是（晶界）和（亚晶界）；最常见的线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）。

5. 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ 4）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（2?a/4）。

6. 每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（ 2）原子，致密度为（ 0.68），原子半径为（3?a/4）。

7. 每个密排六方晶胞在晶核中实际含有（ 6）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（ a/2 ）。

四、解释下列现象

1. 金属一般都是良导体，而非金属一般为绝缘体。

2．实际金属都是多晶体结构。

第3章材料的凝固

纯金属的结晶A

二、填空题

1.随着过冷度的增大，晶核形核率N（增大），长大率G（增大）。

2.细化晶粒的主要方法有（a、控制过冷度 b、变质处理 c、振动、搅拌）。

3.纯铁在1200℃时晶体结构为（γ-Fe），在800℃时晶体结构为（α-Fe）。

四、简答题

1.影响金属结晶过程的主要因素是什么？

答：晶核形核率和长大率

2.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。

答：有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。

纯铁在固态下的冷却过程中有两次晶体结构变化：?-Fe ??-Fe ??-Fe ?-Fe、γ-Fe、α-Fe是铁在不同温度下的同素异构体，其中?-Fe和α-Fe都是体心立方晶格，分别存在于熔点到1394℃之间及912℃以下，γ-Fe是面心立方晶格，存在于1394℃到912℃之间。

3.试述晶粒大小对其机械性能有何影响？

答：常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好。高温下，晶界呈黏滞状态，在外力作用下易产生滑动和迁移，因而细晶粒无益，但晶粒太粗，易产生应力集中。因而高温下晶粒过粗、过细都不好。

B 合金的结晶

一、填空题

1. 根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为（置换固溶体）和（间隙固溶体）。

2. 相是指合金中（成分相同）与（结构相同）均匀一致的组成部分。

3. 合金的晶体结构大致可以有三种类型：（固溶体），金属化合物和（）。

4. 组成合金的（最简单），（最基本），（能够独立存在）的物质称为组元。5．两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（与组成元素之一的晶体结构相同）。

三、简答题

1.试述金属中固溶体与金属化合物的机械性能有何特点。

答：固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低；金属化合物具有较高的熔点、硬度和较大的脆性。

2.合金中固溶体和金属化合物的晶体结构有何不同

C 铁碳合金相图

一、选择题．

1. 铁素体是碳溶解在（A ）中所形成的间隙固溶体。

A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe

2.奥氏体是碳溶解在（ B）中所形成的间隙固溶体。

A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe

3.渗碳体是一种（C）。

A．稳定化合物 B．不稳定化合物 C．介稳定化合物 D．易转变化合物