工程材料學(xué)學(xué)期期末考試試題A及詳解答案

1、工程材料學(xué)學(xué)期期末考試試題(A)及詳解答案 一、名詞解釋： (每小題2分,共10分)珠光體過冷度合金本質(zhì)晶粒度調(diào)質(zhì)二、填空題：(每空0.5分，共20分)1. 為了改善切削加工性能,20鋼應(yīng)進(jìn)行 熱處理,T12鋼應(yīng)進(jìn)行熱處理。2. -Fe是晶體結(jié)構(gòu)，設(shè)a為晶格常數(shù)，其晶胞原子數(shù)為，原子半徑為， 配位數(shù)是。3. 晶體中的線缺陷是指各種類型的；面缺陷指、。4. 液態(tài)金屬進(jìn)行鑄造時，為達(dá)到細(xì)化晶粒的目的而加入其它物質(zhì)作為人工晶核的處理方法稱為。5. 金屬材料的強(qiáng)化機(jī)制有、 、和。 共 5 頁 第 1 頁 共 5 頁 第 2 頁6. 金屬塑性變形的基本方式有 和 兩種。7. 冷變形金屬經(jīng)重新加熱時，根據(jù)

2、組織與性能的變化，大體可以分為別 、 和 三個階段。8. L是轉(zhuǎn)變，而 是轉(zhuǎn)變。9. 鐵碳合金中的基本相有鐵素體、 和 五種。10. 碳鋼中常存的雜質(zhì)元素中，有益的元素是 和，有害的元素是 和。11. 45鋼調(diào)質(zhì)和正火兩種熱處理工藝所得到的組織分別為 和。12. 20CrMnTi鋼和T10鋼淬火后比較，淬透性好的鋼是，而淬硬性好的鋼是。13. 16Mn鋼中的Mn元素主要作用是；GCr15鋼中的Cr元素的主要作用是。14. HT300中“HT”的含義是，“300” 的含義是 ，其基體組織是。15. 2A12（L Y 1 2）材料的類別是 ； TC4材料的類別是 。三、 判斷題： (在題后括號內(nèi)將

3、正確的劃，錯誤的劃×。每小題1分,共10分)1. 工程中常用布氏硬度測量硬材料的硬度。 ( )2. 固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與組成它的溶劑元素的晶體結(jié)構(gòu)相同。 ( )3. 晶體缺陷使晶格產(chǎn)生畸變，所以缺陷越多對材料的性能危害越大。 ( )4. 由液體冷卻凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。 ( ) 共 5 頁 第 3 頁5. 杠桿定律只適用于兩相區(qū)。 ( )6. 金屬晶體中，原子排列最緊密的晶面間的距離最小，結(jié)合力大，所以這些晶面間難以發(fā)生滑移。 ( )7. 共析轉(zhuǎn)變時溫度不變，且三相的成分也是確定的。 ( )8. 熱加工與冷加工的主要區(qū)別在于是否對變形金屬加熱。 ( )9. 過共析鋼為消除網(wǎng)狀滲

4、碳體應(yīng)進(jìn)行正火處理。 ( )10. 可鍛鑄鐵能夠進(jìn)行鍛造。 （ ）四、簡答題（每小題5分,共20分）1 在圖1中分別畫出純鐵的、晶面和、晶向。并指出在室溫下對純鐵進(jìn)行拉伸試驗時，滑移將沿以上的哪個晶面及晶向進(jìn)行？圖12為什么鉗工鋸 T10，T12 等鋼料時比鋸 10，20 鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍？ 共 5 頁 第 4 頁3奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是怎樣產(chǎn)生的？如何防止？ 4低碳鋼滲碳表面化學(xué)熱處理的溫度范圍是多少？溫度選擇的主要理由是什么？五、請用直線將下列材料牌號與典型應(yīng)用零件及熱處理工藝連接起來。（每小題2分,共10分）材料牌號應(yīng)用零件熱處理工藝HT250彈簧調(diào)質(zhì)+氮化Cr12MoV飛機(jī)起落架

5、固溶+時效7A04（LC9）機(jī)車曲軸自然時效（退火）65Mn冷沖模淬火+中溫回火38CrMoAl機(jī)床床身淬火+低溫回火六、某工廠倉庫積壓了許多退火狀態(tài)的碳鋼，由于鋼材混雜，不知道鋼的化學(xué)成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占 80% ，回答以下問題：（每小題4分,共12分） 求該鋼的含碳量；      計算該鋼組織中各相組分的相對百分含量； 畫出其組織示意圖，并于圖中標(biāo)出各組織組分的名稱。 共 5 頁 第 5 頁七、車床主軸要求軸頸部位的硬度為5658HRC，其余地方的硬度為2024HRC，制訂的加工工藝路線如下：鍛

6、造 正火 機(jī)加工 軸頸表面淬火 低溫回火 磨削。請說明：（每小題2分，共10分）（1）該主軸應(yīng)選用何種材料；（2）正火的目的及其大致工藝；（3）表面淬火的目的及大致處理工藝；（4）低溫回火的目的及大致工藝；（5）軸頸部位的表面組織和其余地方的組織。 八.將¢5mm的T8鋼（共析鋼）加熱至760并保溫足夠時間，問采用什么樣的冷卻工藝可得到如下組織：珠光體，索氏體，下貝氏體，馬氏體+少量殘余奧氏體；在C曲線上畫出工藝曲線示意圖。（每小題2分，共8分） 一、名詞解釋： (每小題2分,共10分)珠光體：鐵素體和滲碳體成片層相間的機(jī)械混合物。過冷度：金屬的實際結(jié)晶溫度低于其理論結(jié)晶溫度，理論結(jié)

7、晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差值稱為過冷度。合金：通過熔煉，燒結(jié)或其它方法，將一種金屬元素同一種或幾種其它元素結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的新物質(zhì)，稱為合金。本質(zhì)晶粒度：在規(guī)定的加熱條件下，奧氏體晶粒長大的傾向性。調(diào)質(zhì)處理：淬火后的高溫回火。二、填空題：(每空0.5分，共20分)1正火，球化退火。2體心立方， 2， ， 8。3位錯；晶界，亞晶界。4 變質(zhì)處理。5固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化，形變強(qiáng)化。6滑移，孿生。7回復(fù)，再結(jié)晶，晶粒長大。8共晶轉(zhuǎn)變，共析轉(zhuǎn)變。9奧氏體，鐵素體，滲碳體，液體。參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn) 共 4 頁 第 2 頁10硅（Si），錳（Mn）；磷（P），硫（S）。11回火索氏體（

8、或S回），索氏體（或S）。1220CrMnT，T10。13強(qiáng)化鐵素體； 提高淬透性。14灰口鑄鐵；最低抗拉強(qiáng)度300MPa，珠光體。15硬鋁合金，a+b型鈦合金三、 判斷題：(每小題1分,共10分)1×， 2， 3×， 4×， 5， 6×， 7， 8×， 9， 10×。四、簡答題（每小題5分,共20分）1純鐵在室溫下為體心立方晶體結(jié)構(gòu)，滑移系為110×111，所以應(yīng)該沿上述晶面的晶向滑移。（1分，可不答理由）。晶面、晶向標(biāo)注各1分。2答：T10,T12屬于碳素工具鋼，含碳量為1.0%，1.2%，因而鋼中滲碳體含量高，鋼的硬度

9、較高；而10,20鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于低碳鋼，鋼的硬度較低，因此鉗工鋸T10,T12 等鋼料時比鋸 10,20 鋼費(fèi)力，鋸條容易磨鈍。3 奧氏體不銹鋼在約600 ºC工作時，從A體晶界析出Cr23C6碳化物，造成晶界附近基體貧鉻，當(dāng)貧鉻區(qū)含鉻量低于12%時，電位顯著下降，造成晶間腐蝕。使鋼 共 4 頁 第 3 頁的強(qiáng)度和塑性急劇下降。（3分）防止晶間腐蝕的方法：1）降低鋼的含碳量，以盡可能少的形成Cr23C6。（1分）2）在鋼中加入強(qiáng)碳化物形成元素鈦、鈮，使鋼中的碳優(yōu)先形成TiC或NbC，而不形成Cr23C6 。（1分）4低碳鋼滲碳處理的溫度在900950（或AC3以上5080）

10、。（2分）選擇的主要理由是應(yīng)在單相區(qū)，因為的碳的溶解度大，而相的碳的溶解度最大僅0.0218。因此只有在單相區(qū)才能獲得較高的表面碳濃度（2分）；但溫度也不能太高，否者易形成粗大的奧氏體晶粒而降低力學(xué)性能（1分）。五、(劃對一道連線1分，共10分)六、解答：（每小題4分,共12分）. 根據(jù)珠光體含量求出該碳鋼室溫下的含碳量：室溫下鐵素體的含碳量可忽略不計，而珠光體的含碳量為0.77%，因此：含碳量C=0.77%×20%=0.154%. 該碳鋼室溫下的相組成為F+Fe3CF=(6.69-0.154)/6.69=97.7%Fe3C=1-F=2.3% 共 4 頁 第 4 頁. 七、（每小題2分，共10分）. 45鋼（或其它中碳合金鋼）；. 目的是為了獲得主軸整體所要求的硬度2024HRC及其他機(jī)械性能，并便于加工（1分）；工藝是：加熱到850左右保溫，然后空冷。（1分）. 目的是為了獲得軸頸部5658HRC的硬度要求（1分）；工藝是采用高頻感應(yīng)加熱至830左右，然后迅速在水中冷卻（1分）。. 目的是降低淬火后工件的殘余應(yīng)力（1分）；工藝是在170200加熱并保溫（1分）。. 軸頸部為回火馬氏體（1分），其余地方為珠光體或索氏體（1