104《机械工程材料》试题库答案.docx

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104《机械工程材料》试题库答案

为突出对基本概念和基本理论及工艺的掌握,理解与应用,建议如下题型分配:

题型分配

名词解释题

判断题

选择题

简答题

综合题(分析题问答题)

小题数

5

10

10

6

3

总分

10

20

20

30

20

《机械工程材料》试题

一、名词解释题(每小题2分,共10分)

1、强度:

材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。

2、塑性变形:

外力去除后所发生的不能恢复原状的变形。

3、韧性:

是指材料抵抗冲击载荷作用而不断裂的能力。

4、疲劳强度:

材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力。

5、硬度:

是指材料抵抗表面局部塑性变形、压痕或划痕的能力。

6、珠光体:

由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。

7、奥氏体:

碳溶于-Fe中的所形成的固溶体。

8、结晶:

金属由液态转变为固态晶体的过程。

9、共析反应:

在一定温度下,由一种固相同时析出两种固相的反应。

10、过冷度:

实际结晶温度与理论结晶温度之差。

11、渗碳体(Fe3C):

铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的金属化合物。

12、同素异晶转变:

同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。

13、间隙固溶体:

溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。

14、共晶转变:

在一定温度下,由液体同时结晶出两种不同固相的反应。

15、置换固溶体:

溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。

16、变质处理:

在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。

17、晶体的各向异性:

晶体在不同方向具有不同性能的现象。

18、弥散强化:

当金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时,使其力学性能明显提高的强化方法。

19、固溶强化:

因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。

20、细晶强化:

通过细化晶粒来同时提高金属的力学性能的方法称细晶强化。

21、加工硬化:

随着塑性变形的增加,金属的强度、硬度迅速增加;塑性、韧性迅速下降的现象

22、再结晶:

金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。

23、淬火:

将钢加热到相变温度以上,保温后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺。

24、淬透性:

钢淬火时获得淬硬层深度的能力。

25、淬硬性:

钢在淬火后所能获得的最高硬度。

26、马氏体:

碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

27、热硬性:

指金属材料在高温下保持高硬度的能力。

28、残余奥氏体:

指淬火后尚未转变,被迫保留下来的奥氏体。

29、调质处理:

指淬火及高温回火的热处理工艺。

30、过冷奥氏体:

将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。

31、C曲线:

过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。

32、CCT曲线:

过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。

33、Q235:

屈服强度值大于等于235MPa的碳素结构钢。

34、T8A钢:

其平均含碳量为千分之八的高级优质碳素工具钢。

35、40CrNiMo钢:

含碳量为0.4%,Cr、Ni、Mo的含量都小于1.5%的结构合金钢。

36、Ni18Cr9Ti:

含碳量小于0.08%,Ni的含量为18%,Cr的含量为9%,Ti的含量小于1.5%的不锈钢。

37、石墨化:

铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。

38、HT150:

最低抗拉强度为150MPa的灰铸铁。

39、45钢:

含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。

40、40Cr钢:

含碳量为0.4%,并含有少量铬元素的优质碳素结构钢。

二、判断正误(每小题2分,共20分)

1、塑性的指标有断后伸长率和断面收缩率。

(√)

2、维氏硬度不能用于检测极薄件。

(╳)

3、铁素体是钢中常见的金属化合物相。

(╳)

4、珠光体是钢中常见的金属化合物相。

(╳)

5、奥氏体是常见的金属化合物相。

(╳)

6、韧性表示了金属材料抗冲击的能力。

(√)

7、细化晶粒虽能提高金属的强度,但增大了金属的脆性。

(╳)

8、结构钢的淬透性,随钢中碳含量的增大而增大。

(╳)

9、置换固溶体必是无限固溶体。

(╳)

10、单晶体一定是各向异性的。

(√)

11、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。

(╳)

12、马氏体的晶体结构和铁素体相同。

(√)

13、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。

(√)

14、晶界是金属晶体的常见缺陷。

(√)

15、渗碳体是钢中常见的固溶体相。

(╳)

16、金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行。

(√)

17、金属在进行热加工时,不会产生加工硬化现象。

(√)

18、金属由液态凝结为固态的过程都是结晶过程。

(√)

19、凡是金属都有一定塑性,因此都可进行压力加工.(╳)

20、金属的再结晶温度也就是金属的凝固温度.(╳)

21、区分冷、热加工的标志是金属在加工变形时是否产生加工硬化。

(╳)

22、上贝氏体的韧性比下贝氏体好。

(╳)

23、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。

(╳)

24、对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度。

(√)

25、渗氮件的变形远比渗碳件的小。

(√)

26、渗碳、渗氮等化学热处理工艺改变了材料的化学成分,而普通热处理如退火则不改变材料的化学成分。

(√)

27、金属的晶粒越细小,其强度越高,但韧性变差。

(╳)

28、所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。

(√)

29、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织。

(╳)

30、间隙固溶体必是有限固溶体。

(√)

31、热变形加工可打碎杂质和晶体晶粒,使晶粒细化,提高力学性能。

(√)

32、感应加热表面淬火的淬硬深度与该钢的淬透性没有关系。

(√)

33、共析钢经奥氏体化后,冷却所形成的组织主要取决于钢的加热温度。

(╳)

34、采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的马氏体。

(╳)

35、珠光体的片层间距越小,其强度越高,其塑性越差。

(╳)

36、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。

(╳)

37、工件经渗碳处理后,随后应进行淬火及低温回火。

(√)

38、凡能使钢的C曲线右移的合金元素均能增加钢的淬透性。

(√)

39、金属凝固时,过冷度越大,晶体长大速度越大,因而其晶粒粗大。

(╳)

40、工件经氮化处理后不必再进行淬火。

(√)

41、提高铸铁中碳元素和硅元素的含量,有利于其石墨化,因而碳和硅的含量越高越好。

(╳)

42、马氏体的强度和硬度总是大于珠光体。

(╳)

43、纯铁在室温下的晶体结构为面心立方晶格。

(╳)

44、马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。

(╳)

45、等温淬火的目的是为了获得下贝氏体组织。

(√)

46、马氏体是碳溶入γ-Fe中形成的过饱和固溶体。

(╳)

47、钢经热处理后,其组织和性能必然会改变。

(╳)

48、纯金属都是在恒温下结晶的。

(√)

49、所谓白口铸铁是指碳全部以石墨形式存在的铸铁。

(╳)

50、冷热加工所形成的纤维组织都能使金属出现各向异性。

(√)

51、奥氏体的塑性比铁素体的高。

(√)

52、位错的滑移可沿晶体中的任意面和任意方向进行。

(╳)

53、对金属进行冷、热加工都会产生加工硬化。

(╳)

54、合金的强度和硬度一般都比纯金属高。

(√)

55、过共析钢用球化处理的方法可消除其网状渗碳体。

(√)

56、采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的马氏体。

(╳)

57、同一钢材在相同加热条件下,水淬比油淬的淬透性好。

(√)

58、同一钢材在相同加热条件下,小件比大件的淬透性好。

(√)

59、工具钢淬火时,冷却速度越快,则所得组织中的残余奥氏体越多。

(╳)

60、表面淬火后一般不进行回火。

(╳)

61、贝氏体转变是非扩散性转变。

(╳)

62、马氏体转变是非扩散性转变。

(√)

63、金属的晶粒越细小,其强度越高,其塑性越好。

(√)

64、位错的滑移是金属进行塑性变形的唯一方式。

(╳)

65、表面淬火主要用于高碳钢。

(╳)

66、提高铸铁中碳、硅、硫和锰元素的含量,有利于其石墨化(╳)

67、影响石墨化的主要因素是化学成分和加热速度(╳)

68、表面淬火后一般不进行回火。

(╳)

69、单晶体具有各向同性的特点。

(╳)

70、间隙固溶体都是有限固溶体。

(√)

三.单项选择题。

(每小题2分,共20分)

1、钢中的二次渗碳体是指从(B)中析出的渗碳体

A、从钢液中析出的B、从奥氏体中析出的

C、从铁素体中析出的D、从马氏体中析出的

2、碳钢的下列各组织中,哪个是复相组织(A)

A、珠光体B、铁素体

C、渗碳体D、马氏体

3、下列二元合金的恒温转变中,哪个是共析转变(C)

A、L+α→β           B、L→α+β

C、γ→α+βD、α+β→γ

4、下列二元合金的恒温转变中,哪个是共晶转变(B)

A、L+α→β           B、L→α+β

C、γ→α+βD、α+β→γ

5、金属的塑性变形主要是通过下列哪种方式进行的(C)

A、晶粒的相对滑动B、晶格的扭折

C、位错的滑移D、位错类型的改变

6、金属的冷变形产生加工硬化现象,使强度硬度增加,而(C)

A塑性,脆性下降B韧性,脆性下降

C塑性,韧性下降D弹性,脆性下降

7、为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理(D)

A、等温退火B、完全退火C、球化退火D、正火

8、钢中加入除钴之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移,从而(B)

A、增大VKB、增加淬透性C、减小其淬透性C增大其淬硬性

9、高碳钢淬火后回火时,随回火温度升高其(A)

A、强度硬度下降,塑性韧性提高B、强度硬度提高,塑性韧性下降

C、强度韧性提高,塑性韧性下降D、强度韧性下降,塑性硬度提高

10、过共析钢的正常淬火加热温度应该选择在(A)

A、Acl+30—50CB、Ac3+30—50C

C、Accm+30—50CD、T再+30—50C

11、常见的齿轮材料20CrMnTi的最终热处理工艺应该是(D)

A、调质B、淬火+低温回火

C、渗碳D、渗碳后淬火+低温回火

12、常见的调质钢大都属于(B)

A、低碳低合金钢B、中碳低合金钢

C、高碳低合金钢D、低碳中合金钢

13、某一中载齿轮决定用45钢制造,其最终热处理采用下列哪种方案为宜(C)

A、淬火+低温回火B、渗碳后淬火+低温回火

C、调质后表面淬火D、正火

14、下列钢经完全退火后,哪种钢可能会析出网状渗碳体(D)

A、Q235B、45

C、60Si2MnD、T12

15、感应加热表面淬火的淬硬深度,主要决定于因素(D)

A、淬透性B、冷却速度

C、感应电流的大小D、感应电流的频率

16、过共析钢的退火组织是(C)

A、F+Fe3CIIIB、F+P

C、P+Fe3CIID、P+Fe3CIII

17、对工件进行分级淬火的目的是(C)

A、得到下贝氏体 B、减少残余奥氏体量

C、减少工件变形D、缩短生产周期

18、为了提高45钢的综合机械性能,应进行(B)

A、正火B、调质C、退火D、淬火+中温回火

19、过共析钢进行下列哪种热处理可能会造成网状渗碳体析出(A)

A、完全退火B、再结晶退火

C、正火D、去应力退火

20、过共析钢因过热而析出网状渗碳体组织时,可用下列哪种工艺消除(C)

A、完全退火B、等温退火

C、球化退火D、正火

21、40Cr钢的碳含量范围是(C)

A.约40%B.约4%

C.约0.4%D.约0.04%

22、冷加工金属经再结晶退火后,下列说法哪个是错误的?

(C)

A.其晶粒形状会改变B.其机械性能会发生改变

C.其晶格类型会发生改变D.其晶粒大小会发生改变

23.对纯金属而言,下列说法哪个是错误的(A)

A,不会在恒温下结晶B.不会发生相变

C.都能进行形变强化D.都能进行时效强化

24、对过共析钢不能进行下列哪种退火处理(A)

A.完全退火B.再结晶退火

C.等温退火D.去应力退火

25、对亚共析钢进行完全退火,其退火温度应为(D)

A.低于Ac1温度B.高于Ac1温度而低于Ac3温度

C.等于Ac3温度D.Ac3+30至50度

26、马氏体的硬度主要决定于其(A)

A.碳含量B.合金元素含量C.冷却速度D.过冷度

27、钢的淬透性主要决定于其(C)

A.碳含量B.合金元素含量

C.冷却速度D.过冷度

28、阻碍石墨化的元素(D)

A.碳B.硅C磷D.硫

29、调质处理后可获得综合力学性能好的组织是(C)。

A.回火马氏体;B.回火托氏体;C.回火索氏体;D.索氏体

30、具有面心立方晶格的金属有(B)。

A.α-FeB.γ-FeC.δ-FeD.Zn

31、碳钢与白口铸铁的化学成分分界点是(C)%C。

A.0.0218B.0.77C.2.11D.4.3

32、加热是钢进行热处理的第一步,其目的是使钢获得(B)。

A.均匀的基体组织B.均匀的A体组织C.均匀的P体组织D.均匀的M体组织

33.金属结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的,这两个过程是(B)

A.自发生核和非自发生核B.生核和长大

C.冷却和过冷D.平面长大和树枝状长大

34.滑移的本质是(C)

A.晶体转动B.晶体切变C.位错运动D.晶格变形

35.用冷拔钢丝卷制的弹簧,在卷成之后要进行(A)以消除应力使其定型

A.去应力退火B.正火C.渗碳D.碳氮共渗

36.能使单晶体产生塑性变形的应力为(B)

A.正应力B.切应力C.复合应力D.压应力

37.金属结晶时,依附于杂质而生成的晶核叫(D)

A.自由生核B.非自由生核C.自发生核D.非自发生核

38.加工硬化使金属(A)

A.强度提高,塑性下降B.强度提高,塑性提高

C.强度下降。

塑性下降D.强度下降,塑性提高

39.晶体中的位错属于(C)

A.体缺陷B.面缺陷C.线缺陷D.点缺陷

40.对纯金属而言,下列说法哪个是错误的(A)

A,不会在恒温下结晶B.不会发生相变

C.都能进行形变强化D.都能进行时效强化

41.由于合金元素的影响,合金钢多在(B)中淬火,避免开裂和变形。

A.水B.油C.盐碱溶液D.空气

42.能将粗片状珠光体和网状二次渗碳体颗粒状化的热处理叫做(B)

A.完全退火B.球化退火C.去应力退火D.再结晶退火

43.下列热处理中,生产周期最长的是(B)

A.表面淬火B.渗碳C.渗氮D.碳氮共渗

44、金属液浇注前进行变质处理的目的是(D)

A.使晶粒长大B.使冷却速度提高C.加快金属转变过程D.增加非自发晶核

45、共析钢的含碳量为(D)

A.2.11%B.0.0218%C.0.45%D.0.77%

46、冷变形加工将使材料的硬度(A)

A.增高B.降低C.不变D.不确定

47、回火脆性会给生产带来重大影响,必须重视,以上说法正确的是( C )

A回火脆性分为两大类,其中产生第一类回火脆性的回火温度大概是200~250℃

B产生第二类回火脆性的回火温度大概是300~450℃

C第一类回火脆性不可逆,无法消除。

D第二类回火脆性不可逆,无法消除。

48、20钢进行以下四种热处理,请选出硬度最高、耐磨性最好的选项。

( C )

A淬火+低温回火B高频感应淬火+低温回火C渗碳+淬火+低温回火D调质

49、铸铁中的碳主要( B )以形式存在。

A渗碳体B渗碳体或石墨C石墨D金刚石

50、下列热处理中,能得到回火马氏体的是( A )

A.低温回火B.中温回火C.高温回火 D.调质

四.简答题(每题5分,共30分)

1.说明下列符号各是什么指标?

(1)σs

(2)Ak(6)δ

答:

(1)σs:

屈服点(强度)

(2)Ak:

冲击吸收功;(3)δ:

断后伸长率

2.根据Fe-Fe3C相图,说明在室温下,含碳0.9%的钢其强度比含碳1.2%的钢高。

答:

因为在钢中当含碳量超过0.9%时,所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状,使钢的脆性增加,导致强度下降。

因此含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高。

3.根据Fe-Fe3C相图,说明在1100℃,含碳0.4%的钢能进行锻造,含碳4.0%的生铁不能锻造。

答:

在1100℃时,含碳0.4%的钢的组织为奥氏体,奥氏体的塑性很好,因此适合于锻造;含碳4.0%的生铁的组织中含有大量的渗碳体,渗碳体的硬度很高,不适合于锻造。

4.根据Fe-Fe3C相图,说明绑轧物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝)的原因。

答:

为了便于绑轧,要求有很好的塑性,因此应选用塑性很好的低碳钢丝。

5.根据Fe-Fe3C相图,说明钳工锯T8,T10,T12等钢料时比锯10,20钢费力,锯条容易磨钝。

答:

T8,T10,T12属于碳素工具钢,含碳量为0.8%,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T8,T10,T12等钢料时比锯10,20钢费力,锯条容易磨钝。

6.金属晶粒大小对金属的性能有何影响?

答:

金属晶粒越细,金属的强度越高,塑性和韧性也越好,反之力学性能越差。

7.实际生产中细化晶粒的方法有哪些?

(1)增加过冷度

(2)变质处理(3)振动处理:

8.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?

答:

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:

PBM。

9.常见的热处理方法有哪些?

(至少写出四种)

答:

退火、正火、淬火、回火、表面热处理如感应淬火、化学热处理如渗碳,渗氮等。

10.正火与退火的主要区别是什么?

答:

正火冷却速度较快,得到的组织较细小,硬度和强度都有所提高,正火操作简便,生产周期短,成本较低。

11、随着钢中含碳量的增加,钢的力学性能如何变化?

答:

随着钢中含碳量的增加,钢的硬度提高,塑性、韧性降低,强度先升高后下降,拐点为0.9%左右。

12.某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织和性能会发生什么变化,因该工件切削加工困难,应采用什么热处理工艺来改善之。

答:

某T12钢工件退火时,误当作45钢而进行了完全退火,其组织中出现了网状渗碳体,将使工件的强度下降,力学性能变坏。

可以采用正火的热处理方法来消除。

13.回火的目的是什么?

答:

1获得工件所需的组织。

2稳定尺寸。

3消除淬火内应力。

14、常用的回火操作有哪几种?

答:

低温回火;中温回火;高温回火

15~17.选择下列零件的热处理方法,并编写简明的工艺路线(各零件均选用锻造毛坯,并且钢材具有足够的淬透性):

(5分,任意抽取一个)

(1)某机床变速箱齿轮(模数m=4),要求齿面耐磨,心部强度和韧性要求不高,材料选用45钢;

(2)某机床主轴,要求有良好的综合机械性能,轴颈部分要求耐磨(HRC50-55),材料选用45钢;

(3)镗床镗杆,在重载荷下工作,精度要求极高,并在滑动轴承中运转,要求镗杆表面有极高的硬度,心部有较高的综合机械性能,材料选用38CrMoALA。

答:

(1)下料→锻造→正火→粗加工→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品(5分)

(2)下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品(5分)

(3)下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→氮化→研磨→成品(5分)

18.低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何根据含碳量划分的?

答:

低碳钢:

含碳量0.0218%

中碳钢:

含碳量为0.25%%≤wc≤0.6%的钢;

高碳钢:

含碳量大于0.6%的钢;

 

19、零件失效的三种基本类型?

答:

过量变形失效;断裂失效;表面损伤失效

20.材料选择的三原则是?

答:

材料选择的三原则是:

使用性原则,工艺性原则,经济性原则。

21、过冷度的大小与哪些因素有关?

答:

冷却速度、金属性质、金属的纯度。

22、影响再结晶温度的因素有哪些?

答:

金属的预变形度、金属纯度、金属的熔点,加热条件。

23、实际生产中应如何选用正火和退火?

答:

低碳钢采用正火,提高硬度,改善切削加工性能;

高碳钢采用退火,降低硬度,改善切削加工性能;

中碳钢退火、正火皆可,优选正火。

24、淬火的目的是什么?

亚共析钢和过共析钢最适宜的淬火加热温度各是多少?

答:

目的:

得到高硬度的工件。

亚共析钢:

AC3线以上30~50摄氏度。

过共析钢:

AC1线以上30~50摄氏度。

25、简述马氏体转变的特点。

答:

1.非扩散型转变;2.转变速度极快,属爆发式转变;3.转变时其体积急剧膨胀;4.转变在Ms~Mf线之间连续冷却完成;5.转变不彻底,总有A’存在。

26、提高零件疲劳强度的措施有哪些?

(至少写出三种)

答:

包括减小零件表面粗糙度值、表面淬火、喷丸处理、表面滚压等措施。

27、常见的金属晶格类型有哪些?

绘出体心立方晶胞的示意图。

答:

包括体心立方晶格、面心立方晶格、密排立方晶格等。

图略。

28、实际金属晶体中存在哪几种缺陷?

这些缺陷对金属性能有何影响?

答:

包括点缺陷、线缺陷、面缺陷三种。

这些缺陷的存在均能提高金属材料内部的塑性变形抗力,使其在常温下的硬度、强度都有所提高。

29、简述加工硬化现象的利与弊。

答:

有利面:

1、是非常重要的强化手段,可提高金属的硬度、强度和耐磨性;2、有利于金属进行均匀变形;3、可提高金属的使用安全性。

不利面:

加工硬化使金属的塑性降低,给进一步塑性变形带来困难,使后继加工无法进行。

30、钢中常存杂质元素(硅、锰、硫、磷)对钢的性能有何影响,试分别进行说明。

答:

硅、锰是钢中的有益元素,具有良好的脱氧能力,可改善钢的质量;还可产生固溶强化,提高钢的强度和硬度。

硫、磷是钢中的有害元素,硫的存在会引起“热脆”现象,磷的存在会引起“冷脆”现象,均会导致钢的塑性、韧性急剧下降,降低钢的力学性能。

五.综合分析题(选三题,共20分)

1.在下图中数字所标的区域内填上相应的组织组成物。

答:

1:

F+A2:

A+Fe3CⅡ3:

A+Fe3CⅡ+Ld4:

Fe3CⅠ+Ld5:

A6:

F+P7:

P+Fe3CⅡ

2.在Fe-Fe3C相图上:

写出①-③区的组织组成物并标明E,C,S,P各点的含碳量。

答:

①区:

___F+P_____②区:

_____P___③区:

P+Fe3CⅡ__

E点:

___2.11%___C点:

___4.3%__

S点:

____0.77%___P点:

___0.0218%_

3.将共析钢件加热到770℃,保温足够时间,按图所示V1、V2、V3、V4的冷却速度冷至室温,各获得什么组织?

答:

V1、P,V2、S,V3、T+M+A’,V4、M+A’。

 

4.将共析钢件加热到770℃,保温足够时间,试问按图

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