工程材料方向试题及答案

工程材料方向试题

1、材料常用的塑性指标有（ ）和（ ）两种。

2、检验淬火钢成品件的硬度一般用（ ）硬度，检验退火钢、正火件的硬度常用（ ）硬度，检验氮化件硬度采用（ ）硬度，检验调质件的硬度一般用（ ）硬度，检验铝合金、铜合金的硬度一般用（ ）硬度。

3、不同方法测出的硬度值能否进行比较？

4、实际液态金属结晶时，产生枝晶偏析的原因是：（ ）

（a）凝固线间间距很小，冷却缓慢；（b）凝固线间间距很小，冷却较快；

（c）凝固线间间距很大，冷却缓慢；（d）凝固线间间距很大，冷却较快。

5、能进行锻造的铁碳合金有：

（a）亚共析钢；（b）共析钢；（c）过共析钢；（d）亚共晶百口铸铁。

6、金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越（ ），晶粒越（ ），强度越（ ），塑性越（ ）。

7、晶粒大小对材料力学性能有何影响？如果其他条件相同，比较下列每组铸造条件下哪个铸件晶粒细小？

（１）金属模浇注与砂型模浇注；（2）变质处理与未变质处理

（２）薄壁零件与厚壁零件 （4）浇注时采用振动、搅拌与浇注时不振动、搅拌

8、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是（ ）

（1）晶粒度发生变化 （2）过冷度发生变化

（3）致密度发生变化 （4）晶粒长大速度发生变化

9、画出简化的铁-碳相图，写出共析反应式和共晶反应式；

10、二元合金中铸造性能最好的合金是（ ）

（1）固溶体合金 （2）共晶合金 （3）共析合金

11、α－Fe和铁素体有何区别？γ－Fe和奥氏体有何区别？

12、为什么碳钢进行热轧、热锻时都必须将钢加热到奥氏体区？

13、分析铁碳相图回答：

（1）随碳质量分数的增加，硬度、塑性是增加还是减小？

（2）哪个区域塑性最好？

（3）为何钢有塑性而白口铁几乎无塑性？

（4）哪个成分结晶间隔最小？

14、Fe-Fe3C相图都有哪些应用？

15、实际金属晶体存在哪些缺陷，对材料性能有何影响？

16、什么是热处理？常规热处理方法有几种，其目的是什么？

17、铁碳合金材料热处理时为什么要进行加热、保温、冷却？

18、从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？

19、什么是调质处理？

20、除Co外，所有合金元素都使C-曲线右移，则钢的淬透性：（ ）

（a）降低；（b）提高；（c）不改变。

21、钢淬火后得到马氏体的硬度主要取决于：

（a）含碳量；（b）冷却介质；（c）冷却方法；（d）合金元素

22、钢的热脆性是由 元素在晶界上形成低熔点共晶体引起的。

（a）Si；（b）Mn；（c）S；（d）P。

23、什么是淬透性？淬透性对钢的热处理工艺有何影响？

24、淬火后为什么要马上进行回火？根据回火的温度不同，回火分为几种？最后得到什么样的组织？

25、生产中常用什么方法改善高碳钢中的碳化物？

26、某厂直接用Cr12原钢料生产冷冲模，经切削加工和热处理后交付使用，结构发现冲模寿命很短？你认为是什么原因？如何改进工艺？

27、在相同含碳量情况下，碳钢淬火后易产生变形、开裂现象，合金钢淬火后为何不易产生变形和开裂现象？

28、如图所示为T8钢加热后的冷却曲线，试写出图中各点对应的组织

29、改善钢铁材料性能的方法有哪些种？

30、已知车床主轴材料45钢，热处理要求：整体调质处理、硬度28—32HRC；轴颈及椎孔表面淬火、硬度50—54HRC，试编制其加工工艺路线，并说明各热处理工序的作用。

31、已知某凸轮：材料为20Cr钢，热处理技术条件：两侧面渗碳、淬火加低温回火，硬度58—62HRC，渗层深0.8—1.2mm, 试编制其加工工艺路线，并说明各热处理工序的作用。

32、JN-150型载重汽车（载重量为8吨）变速箱中的第二轴二、三挡齿轮，要求心部抗拉强度为σb≥1100MPa，ak≥70J/cm2；齿表面硬度HRC≥58～60，心部硬度HRC≥33～35。试合理选择材料，制定加工工艺流程，说明各热处理工序的目的。

33、碳钢的有益元素是（ ）、（ ），有害杂质是（ ）、（ ）

34、硫存在钢中，会使钢产生（ ），磷存在钢中，会使钢产生（ ）

35、20钢属（ ），其含碳量为（ ）；

45钢属（ ），其含碳量为（ ）；

T8钢属（ ），其含碳量为（ ）。

36、何为渗碳钢，从钢号如何判别是否为渗碳钢？

37、何为调质钢，从钢号如何判别是否为渗碳钢？

38、GCr15钢中Cr的平均含量为：（a）1.5%；（b）15%；（c）0.15%；（d）没有表示出来

39、QT500-05牌号中，QT表示（ ），数字500表示（ ），数字05表示（ ），其中的C主要以（ ）的形式存在

40、HT200是（ ）铸铁，数字200表示（ ），其中的C主要以（ ）的形式存在。

41、出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防止和改善？

（1）灰口铸铁磨床床身铸造以后就进行切削，在切削加工后发生不允许的变形？

（2）灰口铸铁薄壁处出现白口组织，造成切削困难。

42、白口铸铁、灰口铸铁和碳钢，这三者在成分、组织和性能有何主要区别？

43、白口铸铁中碳主要以（ ）的形式存在，灰口铸铁中碳主要以（ ）的形式存在。

44、铝合金的淬火与钢的淬火有什么不同？

45、今要制造下列零件:枪炮弹壳、医用手术刀、汽车板簧、热电偶保护套管、冲压模具、机床床身、减速器传动轴、轿车齿轮、滚动轴承、高速车刀、沙发弹簧、桥梁构件、轻载自润滑齿轮，请从下列材料中对应选取： Cr12MoV、Q420、HT200、GCr15、W18Cr4V、45、20CrMnTi、4Cr13、65、H68、塑料ABS、特种陶瓷、60Si2Mn。

46、铝合金按其成分及生产工艺特点不同，可分为（ ）和（ ）。

47、铸造铝合金按成分不同可分为（ ）系、（ ）系、（ ）系和（ ）系四类。

48、H62是（ ）的一个牌号，其中62是指含（ ）量为（ ）。

49、按塑料受热后的性质不同，塑料分为（ ）和（ ）两大类。

50、工程上常用的高分子材料有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。 参考答案

1、断后伸长率A和断面收缩率Z

2、HRC,HB或HRB,HV或HRA, HRC或HRB或HB，HB或HRB

3、不能

4、d

5、abc

6、大，细小，高，好

7、晶粒越细小，强度、硬度越高，塑性越好

（1）金属模浇注（2）变质处理（３）薄壁零件（4）浇注时采用振动、搅拌

8、（3）

9、简化的铁-碳相图：

共晶反应式： 1148℃LC Ld ’( AE + Fe3CⅠ )

共析反应式： 727℃

AP( FP + Fe3CⅡ )

10、（2）共晶合金

11、α－Fe为912℃以下的纯铁，铁素体为C在α－Fe中形成的间隙固溶体；

γ－Fe为1394℃～912℃之间的纯铁，奥氏体为C在γ－Fe中形成的间隙固溶体。

12、因奥氏体为面心立方晶格，塑性很好。

13、（1）硬度增加，塑性减小

（2）奥氏体区塑性最好

（3）钢含碳量低，硬度高、脆性大的Fe3C数量少，所以有塑性，而白口铁含碳量高，硬度

高、脆性大的Fe3C数量多，所以几乎无塑性。

（4）共晶成分或纯金属

14、（1）为选材提供成分依据：铸造成型的零件尽量选择共晶成分合金，冲压成型的零件选

用低碳钢，刀具、量具、夹具体等选用高碳钢；

（2）为制定热加工工艺提供依据，如熔炼温度、浇注温度等铸造工艺参数的制定；热处理

时加热温度参数的制定；锻造温度的制定等。

15、点缺陷：晶格畸变，屈服强度升高，电阻增大，体积膨胀；

线缺陷：较多时，产生加工硬化

面缺陷：强度、硬度升高，细晶强化，容易被腐蚀

16、将金属材料在固态下加热，保温，然后以一定的方式冷却下来，通过改变内部组织来改

变材料性能的一种工艺方法。

常规热处理方法及目的：

退火（加热，保温，随炉冷却）：改善组织，降低硬度，提高塑性，消除内应力。 正火（加热，保温，空冷）：消除亚共析钢铸、锻件的内应力，细化晶粒，降低成本；对过

共析钢，消除网状二次渗碳体，为球化退火作准备，强调高效。

淬火：得到马氏体组织，提高硬度、耐磨性。

回火：低温回火：消除内应力，降低脆性，保持高硬度（HRC58～62）和耐磨性；

中温回火：较高的强度、硬度，高的弹性极限，一定的塑性、韧性；

高温回火：获得良好的综合机械性能（25～35HRC）。

17、加热：得到奥氏体组织；

保温：奥氏体均匀化；

冷却：不同冷却方式，得到不同组织和性能。

18、只有从高温到低温发生相变或由固溶体浓度变化的合金才有可能进行热处理

19、生产上将淬火和高温回火称为调质处理。

20、提高

21、含碳量

22、S

23：钢淬火时获得M的能力，是材料固有的性能。

淬透性好，可采用较缓慢的冷却速度得到马氏体组织，减小内应力、变形和开裂。

24、淬火M硬度高、脆性大、内应力较大，因此要马上进行回火。

回火种类：三种：低温回火：组织为M回，

中温回火：组织为T回；

高温回火：组织为S回。

25、锻造成形。

26、没有进行锻造成形，没有改变碳化物的网状分布状态；毛坯采用锻造成形。

27、碳钢淬透性差，需要较大的冷却速度才能得到M，因此容易变形和开裂；合金钢淬透性

好，冷却速度较慢时也能得到M，因此不容易变形和开裂。

28、（1）过冷A； （2）过冷A+P；（3）P； （4）过冷A； （5）过冷A+B下；

（6）M+A’+B下；（7）M+A’+P；（8）M+A’；（9）过冷A+P；（10）过冷A+P。

29、热处理、固溶强化、形变强化（加工硬化）、细晶强化

30、下料→锻造毛坯→正火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火→低温回火→精加工。

（1）正火：消除内应力，细化晶粒，均匀组织，改善切削加工性能。

（2）调质：提高零件整体综合力学性能，硬度达到28—32HRC，为以后表面淬火做好准备。

（3）表面淬火：表层得到M，使轴颈及椎孔的硬度为50—54HRC，而心部硬度维持在28—32HRC

不变。

（4）低温回火：表面得到稳定的回火M组织、较高的硬度，消除淬火应力。

31、下料→锻造毛坯→正火→粗加工→调质→半精加工→非渗碳部位保护→渗碳→淬火→低

温回火→精加工。

（1）正火：消除内应力，细化晶粒，均匀组织，改善切削加工性能；

（2）调质：为提高零件的综合力学性能，为以后淬火做好准备

（3）渗碳：提高表面含碳量；

（4）淬火：得到M ；

（5）低温回火：得到稳定的回火M组织、较高的硬度，消除淬火应力。

32、20CrMnTi,

工艺路线：下料→锻造毛坯→正火→粗加工→调质→半精加工→非渗碳部位保护→渗碳→淬火→低温回火→精加工。

（1）正火：消除内应力，细化晶粒，均匀组织，改善切削加工性能；

（2）调质：为提高零件的综合力学性能，为以后淬火做好准备

（3）渗碳：提高表面含碳量；

（4）淬火：得到M ；

（5）低温回火：得到稳定的回火M组织、较高的硬度，消除淬火应力。

33、有益元素：Si、Mn, 有害元素：S、P。

34、热脆，冷脆。

35、低碳的优质碳素结构钢，0.2%；中碳的优质碳素结构钢，0.45%；碳素工具钢，0.8%。

36、指经过渗碳处理后使用的钢，其钢号中的含碳量较低。

37、指经调质后使用的钢，一般为中碳钢或中碳合金钢。

38、a

39、球墨铸铁，最低抗拉强度为500MPa，最低伸长率为5%，球状石墨。

40、灰铸铁，最低抗拉强度为200MPa，片状石墨。

41、（1）铸造后先进行退火处理消除内应力，然后再切削加工；（2）增加灰口铸铁零件壁厚，降低冷却速度或增加强烈促进石墨化的Si元素，以此降低渗碳体含量。。

42、白口铸铁含碳量高，超过2.11%，碳主要以Fe3C形式存在，性能又硬又脆；

灰口铸铁含碳量高，超过2.11%，碳主要以石墨形式存在，耐磨性、减震性好，抗拉强度低，抗压性能好；

碳钢含碳量低，小于2.11%，碳以Fe3C形式存在，性能随含碳量不同而变化，随含碳量提高，强度先提高后降低，硬度逐渐提高，塑性逐渐下降。

43、Fe3C，石墨

44、铝合金淬火后，强度、硬度不会马上提高，需经过人工时效或自然时效后才会提高；而

钢淬火后会马上提升强度、硬度。

45、枪炮弹壳：黄铜H68；医用手术刀：硬度较高的不锈钢4Cr13；热电偶保护套管：特种陶

瓷；冲压模具：高碳合金钢Cr12MoV或：Cr12；机床床身：灰铸铁HT200；减速器传动轴：中碳钢45或中碳合金钢40Cr；轿车齿轮：低碳合金钢20CrMnTi；滚动轴承：GCr15；高速车刀：W18Cr4V；沙发弹簧：65；桥梁构件：Q420；轻载自润滑齿轮：塑料；汽车板簧：60Si2Mn。

46、铸造铝合金和变形铝合金

47、铝-硅系、铝-铜系、铝-镁系、铝-锌系

48、普通黄铜，Cu ，62%

49、热塑性塑料、热固性塑料

50、塑料、橡胶、纤维、粘接剂、涂料