工程材料学学期期末考试试题(A)及详解答案 共 6 页第 1 页
一、名词解释：(每小题2分,共10分) 珠光体:铁素体和渗碳体成片层相间的机械混合物 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差值称为过冷度。 合金：一种金属元素与另外一种或几种金属或非金属元素相互熔合而形成的具有金属特性的物质称为合金。 本质晶粒度：在一定的条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性。 调质：淬火后高温回火。 二、填空题：(每空0.5分，共20分) 1.为了改善切削加工性能,20钢应进行 正火热处理,T12钢应进行球化退火热处理。 2. α-Fe是体心立方晶体结构，设a为晶格常数，其晶胞原子数为2，原子半径为配位数是8。 3. 晶体中的线缺陷是指各种类型的位错；面缺陷指晶界、亚晶界。 4. 液态金属进行铸造时，为达到细化晶粒的目的而加入其它物质作为人工晶核的处理方法称为变质处理。 5. 金属材料的强化机制有固溶强化、弥散强化、洗净强化、和变形强化。 3a，4 1
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6. 金属塑性变形的基本方式有和滑移和孪生两种。 7. 冷变形金属经重新加热时，根据组织与性能的变化，大体可以分为别回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。 8. L→α＋β是共晶转变，而γ→α＋β是共析转变。 9. 铁碳合金中的基本相有δ铁素体、奥氏体，铁素体，渗碳体和液体五种。 10. 碳钢中常存的杂质元素中，有益的元素是硅（Si）和锰（Mn）；，有害的元素是磷（P）和硫（S））。 11. 45钢调质和正火两种热处理工艺所得到的组织分别为回火索氏体（S回）和索氏体（或S）。 12. 20CrMnTi钢和T10钢淬火后比较，淬透性好的钢是20CrMnT，而淬硬性好的钢是T10。 13. 16Mn钢中的Mn元素主要作用是强化铁素体；GCr15钢中的Cr元素的主要作用是提高淬透性。 14. HT300中“HT”的含义是灰口铸铁，“300”的含义是最低抗拉强度300MPa，其基体组织是珠光体。 15. 2A12（L Y 1 2）材料的类别是硬铝合金； TC4材料的类别是?+?型钛合金。 三、判断题：(在题后括号内将正确的划√，错误的划×。每小题1分,共10分) 1. 工程中常用布氏硬度测量硬材料的硬度。( ) 2. 固溶体的晶体结构与组成它的溶剂元素的晶体结构相同。( ) 3. 晶体缺陷使晶格产生畸变，所以缺陷越多对材料的性能危害越大。( ) 4. 由液体冷却凝固成固体的过程都是结晶过程。( ) 2
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5. 杠杆定律只适用于两相区。( ) 6. 金属晶体中，原子排列最紧密的晶面间的距离最小，结合力大，所以这些晶面间难以发生( ) 7. 共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。( ) 8. 热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。( ) 9. 过共析钢为消除网状渗碳体应进行正火处理。( ) 10. 可锻铸铁能够进行锻造。（） 1．×， 2．√， 3．×， 4．×， 5．√， 6．×， 7．√， 8．×， 9．√， 10．× 四、简答题（每小题5分,共20分） 1．在图1中分别画出纯铁的(011)、(111)晶面和[011]、[111]晶向。并指出在室温下对纯铁进试验时，滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行？ 图1 纯铁在室温下为体心立方晶体结构，滑移系为{110}×＜111＞，所以应该沿上述(011)晶面的[11滑移。 3
共 6 页第 4 页 2．为什么钳工锯 T10，T12 等钢料时比锯 10，20 钢费力，锯条容易磨钝？ 答：T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。 3．奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？如何防止？ 奥氏体不锈钢在约600 oC工作时，从A体晶界析出Cr23C6碳化物，造成晶界附近基体贫铬，当贫铬区含铬量低于12%时，电位显著下降，造成晶间腐蚀。使钢的强度和塑性急剧下降。 防止晶间腐蚀的方法： 1）降低钢的含碳量，以尽可能少的形成Cr23C6。（1分） 2）在钢中加入强碳化物形成元素钛、铌，使钢中的碳优先形成TiC或NbC，而不形成Cr23C6。（1分） 4．低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？温度选择的主要理由是什么？ ①低碳钢渗碳处理的温度在900~950℃（或AC3以上50~80℃）。（2分） ②选择的主要理由是应在单相γ区，因为γ的碳的溶解度大，而α相的碳的溶解度最大仅0.0218。因此只有在单相γ区才能获得较高的表面碳浓度（2分）；但温度也不能太高，否者易形成粗大的奥氏体晶粒而降低力学性能（1分）。 五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。（每小题2分,共10分） 材料牌号 应用零件 热处理工艺 HT250 弹簧 Cr12MoV 调质+氮化 飞机起落架 固溶+时效 机车曲轴 自然时效（退火） 7A04（LC9） 65Mn 冷冲模 淬火+中温回火 38CrMoAl 机床床身 淬火+低温回火 4
共 6 页第 5 页 共 6 页第 6 页 南京航空航天大学 七、车床主轴要求轴颈部位的硬度为56~58HRC，其余地方的硬度为共 5 页第 1 页 20~24HRC，制订的加工工艺路线如下：锻造 → 正火 → 机加工 → 轴颈表→ 低温回火 → 磨削。请说明：（每小题2分，共10分） 二面淬火OO六 ～二OO七 学年第 1学期《工程材料学》 考试试题 考试日期: 2006 年11月10 日 试卷代号 A （1）该主轴应选用何种材料；（2）正火的目的及其大致工艺； （3）表面淬火的目的及大致处理工艺；（4）低温回火的目的及大致工艺 考试班级 学号 姓名 成绩 六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，（5）轴颈部位的表面组织和其余地方的组织。 一、名词解释：(每小题2分,共10分) 现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占 解：①. 45钢（或其它中碳合金钢）； 珠光体 80% ，回答以下问题：（每小题4分,共12分） ②. 目的是为了获得主轴整体所要求的硬度20~24HRC及其他机械性能，并便于加过冷度 分）工（1；工艺是：加热到850℃左右保温，然后空冷。（1分） ① 求该钢的含碳量；? ③. 目的是为了获得轴颈部56~58HRC的硬度要求（1分）；工艺是采用高频感应加合金 830℃左右，然后迅速在水中冷却（1分）。② 热至计算该钢组织中各相组分的相对百分含量；? 本质晶粒度 ④. 目的是降低淬火后工件的残余应力（1分）；工艺是在170~200℃加热并保温（1③ 画出其组织示意图，并于图中标出各组织组分的名称。 分）调质 。 解：根据珠光体含量求出该碳钢室温下的含碳量： 轴颈部为回火马氏体（1分），其余地方为珠光体或索氏体（1分）。 二、填空题：(每空0.5分，共20分) 室温下铁素体的含碳量可忽略不计，而珠光体的含碳量为0.77%，因此： 八.将￠5mm的T8钢（共析钢）加热至760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却1.含碳量为了改善切削加工性能,20钢应进行＿＿＿热处理,T12钢应进行＿＿＿热处理。C=0.77%×20%=0.154% 工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，下贝氏体，马氏体+少量残余奥氏体；在C ④ 曲线上画出工艺曲线示意图。该碳钢室温下的相组成为F+Fe3C 2分，共8分） 2. α-Fe是＿＿＿晶体结构，设（每小题a为晶格常数，其晶胞原子数为＿＿＿，原子半径为八、（每小题2分，共8分） F=(6.69-0.154)/6.69=97.7% ＿＿＿，配位数是＿＿＿。答：(1)珠光体：冷却至A1线~650℃范围内等温或连续冷却下来得到珠光体组织。 Fe3C=1-F=2.3% 3. 晶体中的线缺陷是指各种类型的＿＿＿；面缺陷指＿＿＿、＿＿＿。 索氏体：冷却至650～600℃温度范围内等温或连续冷却下来得到索光体组织。 350℃～MS温度范围内等温冷却下来得到下贝氏体组织。 4. 下贝氏体：冷却至液态金属进行铸造时，为达到细化晶粒的目的而加入其它物质作为人工晶核的处马氏体+少量残余奥氏体：以大于获得马氏体组织的最小冷却速度连续冷却获得马氏理方法称为＿＿＿＿。 体+少量残余奥氏体。 5. 金属材料的强化机制有＿＿＿、＿＿＿ 、＿＿＿、和＿＿＿。 5