西南交通大学 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.A.1B.2C.3D.43.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4.铁素体是碳溶解在( )中所形成的间隙固溶体.A.α-FeB.γ-FeC.δ-FeD.β-Fe5.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6.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7.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8.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9.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.CoB.CrC.MnD.Ti10.在Fe-Fe3C相图中,钢与铁的分界点的含碳量为( ).A.2%B.2.06%C.2.11%D.2.2%11.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12.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C.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+FA B:AF+Fe3C C:LA+Fe3C D:AP14.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( ):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( ):Ac1+30-50℃;B. Accm+30-50℃;C. Ac3+30-50℃.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;B. 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( ):A.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.6. 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.11.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.12.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.13.灰口铸铁一般不可以锻造.14.铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的置换固溶体.15.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:①65Mn ②1Cr18Ni9Ti ③GCr15④T10 ⑤20CrMnTi⑥9SiCr ⑦W18Cr4V 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α相及(α+β)共晶体的相对重量.(5分)6. 将Φ5mm的T8钢加热至760℃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)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)参考答案一,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著提高,塑性和韧性明显下降,这种现象叫加工硬化.2.枝晶偏析晶粒内部出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℃),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,单项选择题(25个(1分)选择题答案填写处1A 2B 3A 4A 5A 6B 7D 8A 9A 10C11C 12A 13C 14B 15B 16D 17B 18A 19C 20A21A 22B 23A 24B 25D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.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.T14.F铁素体是碳溶解在α-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)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%×0.218)%第二块为: C%=(95%×0.77+5%×6.69)%显微组织(略)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.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 ③GCr15 ④T10 ⑤20CrMnTi⑥9SiCr ⑦W18Cr4V ⑧ZG15弹簧钢,1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢碳含量<0.1%,～9%的镍,GCr15 滚动轴承钢～1.5%铬T10 碳素工具钢 ,T——工具(英文)20CrMnTi 合金渗碳钢～0.2%的碳,9SiCr 低合金刃具钢 0.9的碳,W18Cr4V 高速钢～18%钨ZG15 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α相及(α+β)共晶体的相对重量.(5分)答:根据标杆定律:α%=(30-10)/30(α+β)%=1-α%将Φ5mm的T8钢加热至760℃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.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.。