工程材料试题有答案.docx
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工程材料试题有答案
1．F和A分别是碳在α-Fe、γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
2．液态金属结晶时常用的细化晶粒的方法有增加过冷度、
加变质剂、增加液体的流动。
3.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。
4．在Fe-Fe3C相图中，钢与铸铁分界点的含碳量为2.11%。
5．完全退火主要用于亚共析钢，其加热温度为：
Ac3+（30～50）℃。
6．1Cr18Ni9Ti是不锈钢，其碳的质量分数是0.1%。
7.QT600-03中的“600”的含义是：
σb≥600MPa。
8．T8MnA是碳素工具钢，其中“A”的含义是高级优质。
9．40Cr是合金结构钢，其Cr的主要作用是提高淬透性、强化铁素体。
10．调质件应选中碳成分的钢，渗碳件应选低碳成分的钢。
11．化学热处理的基本过程包括：
化学介质分解出渗入元素的活性原子，
活性原子被工件表面吸附，原子由表层向内扩散形成渗层。
12．按冷却方式的不同，淬火可分为单介质淬火、双介质淬火、
等温淬火、分级淬火等。
13．60钢（Ac1≈727℃，Ac3≈766℃）退火小试样经700℃、740℃、800℃加
热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：
P+F，F+M+Ar，M+Ar。
14．金属的冷加工与热加工是按再结晶温度来划分的。
15．制造形状简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具应选用T10钢，
而制造形状复杂的大、中型精密塑料模具应选用3Cr2Mo钢。
（请从45、
T10、3Cr2Mo、Q235A中选择）
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1．碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。
2．铁碳合金平衡结晶时，只有成分为0.77%的共析钢才能发生共析反应。
3．在1100℃，含碳0.4%的钢不能进行锻造，含碳4.0%的铸铁能进行锻造。
4．细晶强化能同时提高钢的强度和韧性。
5．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：
随着钢中碳的质量分数的增加，硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。
6．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。
7．淬火临界冷却速度是钢抑制非马氏体转变的最小冷却速度。
8．可锻铸铁具有一定的塑性，可以进行锻造加工。
9．高速钢铸造后需要反复锻造是因为硬度高不易成形。
10．同一钢种，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透
性好。
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1．金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力叫：
a.强度b.硬度c.塑性
2．晶体中的位错是一种：
a.点缺陷b.线缺陷c.面缺陷
3．实际金属结晶时，形核和晶体长大的方式主要是：
a.平面长大b.树枝状长大c.两者都不对
4．在铁碳合金平衡组织中，塑性最好的是：
a.Fb.Ac.P
5．加工硬化使金属：
a.强度降低、塑性升高b.强度增大、塑性升高c.强度增大、塑性降低
6．下列钢淬透性高低排列顺序正确的是：
a.T8＞45＞20CrMnTi＞20b.20CrMnTi＞20＞45＞T8c.20CrMnTi＞T8＞45＞20
7．钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于：
a.A的本质晶粒度b.A的实际晶粒度c.A的起始晶粒度
8．珠光体是一种：
a.单相固溶体b.两相混合物c.Fe与C的混合物
9．高速钢的红硬性取决于：
a.钢的碳含量b.马氏体的多少c.淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量
10．绑扎物件宜选用
a.低碳钢b.中碳钢c.高碳钢
11．灰铸铁的石墨形态是
a.片状b.团絮状c.球状
12．下列零件与构件中选材不正确的是：
a.机床床身用HT150b.桥梁用16Mnc.热作模具用Cr12MoV
13．不同成分的钢应采用不同的热处理工艺调整其硬度，以便于切削加工性能。
一般低碳钢宜采用：
a.正火b.完全退火c.球化退火
14．制造汽车板簧应采用：
a.T12，淬火+低温回火b.65Mn，淬火+中温回火c.45钢，淬火+高温回火
15．下列说法错误的是：
a.调质处理是淬火+中温回火。
b.40Cr钢一种常用的合金结构钢，具有良好的综合力学性能好。
c.灰口铸铁可通过表面淬火，提高其表面的硬度和耐磨性。
二1.机械设计时常用抗拉强度（σb）和屈服强度（σs或σ0.2两种强度指标。
2.若退火亚共析钢试样中先共析铁素体占41.6％，珠光体58.4％，则此钢的含碳量为约0.46％。
3.屈强比是屈服强度与抗压强度之比。
4.一般工程结构用金属是多晶体，在各个方向上的性能相同，这就是实际金属的各向同性现象。
5.实际金属存在点、线和面缺陷三种缺陷。
实际晶体的强度比理想晶体的强度低（高，低）得多。
6.根据组成合金的各组元之间的相互作用不同，合金的结构可分为两大类：
固溶体和金属化合物。
固溶体的晶格结构同溶剂，其强度硬度比纯金属的高。
7.共析钢加热至Ac1时将发生珠光体向奥氏体的转变，其形成过程包括四个阶段。
8.把两个45钢的退火态小试样分别加热到Ac1～Ac3之间和Ac3以上温度水冷淬火，所得到的组织前者为马氏体+铁素体+残余奥氏体，后者为马氏体＋残余奥氏体
二、判断改错题（对打√，错打“×”并改错，每小题1分，共10分）
（×）1.随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。
（×）2.回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。
（×）3.退火工件常用HRC标出其硬度，淬火工件常用HBS标出其硬度。
（√）4.马氏体是碳在α－Fe中所形成的过饱和固溶体；当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生膨胀。
（×）5.表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。
（√）6.化学热处理既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。
（√）7.高碳钢淬火时，将获得高硬度的马氏体，但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下，故钢淬火后的组织中保留有少量的残余奥氏体。
（×）8.为了消除加工硬化便于进一步加工，常对冷加工后的金属进行完全退火。
（×）9.片状珠光体的机械性能主要决定于珠光体的含碳量。
（×）10.由于钢回火的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。
三、选择题（每小题1分，共10分）
1.钢在淬火后所得的组织是（A）
A.淬火马氏体B.回火索氏体
C.回火屈氏体D.索氏体
2.在淬火钢中，当含碳量增加到0.6％以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢，这是因为（A）
A.随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多
B.随含碳量的增加，片状马氏体的量增多
C.随含碳量的增加，淬火内应力增大
D.随含碳量的增加，非马氏体的量减少
3.若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性（B）
A.提高B.降低C.不改变D.对小试样堤高，对大试样则降低
4.下列钢铁材料中切削性能较好的是（B）
A.工业纯铁B.45钢C.白口铸铁D.T12A钢
5.钢锭中的疏松可以能过下面哪种方法改善（B）
A.完全退火B.足够变形量的锻轧C.扩散退火D.正火
6.正火T8钢与完全退火T8钢相比（B）
A.前者珠光体更细密，故强度要低些
B.前者珠光体更细密，故强度要高些
C.前者珠光体更粗大，故强度要低些
D.前者珠光体更粗大，故强度要高些
7.退火亚共析钢，随含碳量的增加（B）
A.HBS、σb值减小，δ、aK值增加B.HBS、σb值增加，δ、aK值减小
C.HBS、σb值增加，δ、aK值增加D.HBS、σb值减小，δ、aK值减小
8.碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（D）
A.可锻性B.切削加工性能C.可焊性D.铸造性能
9.建筑用钢筋宜选用（C）
A.高碳钢B.中碳钢C.低碳钢D.工具钢
10.下述退火态钢中强度最高的是（D）
A.T13钢B.45钢C.65钢D.T8钢
三116Mn是低合金结构钢，其碳的质量分数是0.16%。
2Q235A是碳素结构钢，其中“A”的含义是质量等级为A。
3．HT200中的“200”的含义是：
σb≥200MPa。
4．GCr15是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5%。
5．α-Fe和γ-Fe的晶格结构分别是：
体心立方、面心立方。
6．按几何形式，实际金属中的晶体缺陷分为：
点缺陷，线缺陷，面缺陷。
7.马氏体（M）是碳溶于α-Fe所形成的过饱和间隙固溶体。
8．球化退火主要用于过共析钢，其加热温度为：
Ac1+20～30℃。
9．T12钢（Ac1≈730℃，Accm≈820℃）退火小试样经700℃、780℃、860℃加
热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：
P+F，Fe3C+M+Ar，M+Ar。
10．为强化表面，渗碳件应选低碳钢，表面淬火应选中碳钢。
11．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：
P+网状Fe3CⅡ，P，P+F。
12．冷变形后的金属进行加热时将发生回复和再结晶。
13．过共析钢淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，
残余奥氏体的量越多。
14．M的显微组织形态有板条状和片状两种，其中板条状的韧性较好。
15．为了改善碳素工具钢的切削加工性，常采用的热处理是：
球化退火。
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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．室温时，晶粒度级别越高，则金属的强度、塑性愈好。
12．锻轧时应将钢加热到单相的奥氏体区进行。
13．调质处理是淬火+中温回火。
14．固溶体的强度比溶剂的强度低。
15．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
16．淬火临界冷却速度是钢获得马氏体的最小冷却速度。
17．灰口铸铁可通过表面淬火，提高其表面的硬度和耐磨性。
18．高速钢淬火加热温度高是为了使合金元素充分溶解到奥氏体中。
10．Cr12、1Cr13、1Cr17都是不锈钢。
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1．材料在外力作用下产生永久塑性变形而不断裂的能力叫：
a.强度b.硬度c.塑性
2．加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得：
a.Ab.Mc.P
3．金属铸造时，为细化晶粒，可采用：
a.快速浇注b.以砂型代替金属型c.采取机械振动
4．下列组织中，强度最好的是：
a.Fb.Ac.P
5．消除加工硬化常用的热处理工艺是：
a.调质b.再结晶退火c.扩散退火
6．下列钢淬硬性高低排列正确的是：
a.T12＞T8＞60＞40Crb.40Cr＞T12＞T8＞60c.40Cr＞60＞T8＞T12
7．钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于：
a.A的本质晶粒度b.A的实际晶粒度c.A的起始晶粒度
8．碳钢的淬火工艺是将其加热奥氏体化，然后采用的冷却方式是：
a.随炉冷却b.在空气中冷却c.在水中冷却
9．40Cr中Cr主要作用是：
a.增加硬度和耐磨性b.提高钢的淬透性和基体强度c.提高钢的红硬性
10．金属化合物的性能特点是：
a.熔点高、硬度高b.熔点高、硬度低c.熔点低、硬度低
11．可锻铸铁的石墨形态是
a.片状b.团絮状c.球状
12．下列零件与构件中选材不正确的是：
a.建筑钢筋用Q235Ab.汽车板簧用65Mnc.热作模具用W18Cr4V
13．制造机床床身应采用：
a.HT150b.Cr12MoVc.Q235C
14．制造形状简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具应选用:
a.45b.T10c.3Cr2Mo
15．二次硬化属于：
a.固溶强化b.细晶强化c.第二相强化
四1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。
2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe所形成的间隙固溶体，其晶格类型
是：
体心立方。
3.检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。
4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5%。
5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16%。
6．QT600-03中的“03”的含义是：
最低伸长率为3%。
7.钢与铸铁含碳量的分界点是：
2.11%。
8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。
9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶
粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。
10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C两侧长大、
残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。
11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。
13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。
14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700℃、780℃、860℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：
P+Fe3C，Fe3C+M+Ar，M+Ar。
15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：
P+Fe3CⅡ（网状），P，P+F。
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1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。
2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。
3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：
随着钢中碳的质量分数的增加，
硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。
5．淬火临界冷却速度是钢获得马氏体的最小冷却速度。
6．淬透性好的钢，其淬硬性也一定好。
7．大部分合金钢的淬透性比碳钢好。
8．正火的冷却速度比退火快，故同一钢种经正火处理后的组织较细，其强度、硬
度比退火高。
9．由于淬火钢回火时的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。
10．可锻铸铁具有一定的塑性，可以进行锻造加工。
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1．表示金属材料屈服点的符号是：
a.σeb.σSc.σb
2．引起钢的冷脆性的有害杂质元素是：
a.硫b.磷c.硫和磷
3．固溶体的晶体结构特点是：
a.与溶剂相同b.与溶质相同c.形成新的晶体类型
4．钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于：
a.A的本质晶粒度b.A的实际晶粒度c.A的起始晶粒度
5．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.钢的含碳量
6．室温下金属的晶粒越细，则：
a.强度越高，塑性越差b.强度越高，塑性越好c.强度越低，塑性越好
7．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了：
a.加工硬化现象b.再结晶现象c.去应力退火
8．为了改善碳素工具钢的切削加工性，常采用的热处理是：
a.完全退火b.球化退火c.再结晶退火
9．形状简单的工件淬火应选用
a.单液淬火b.双液淬火c.分级淬火
10．回火索氏体与索氏体相比
a.塑性韧性好b.强度硬度高c.塑性韧性差
11．灰铸铁具有良好的抗压、减震性能，常用于制造
a.曲轴b.管接头c.机床床身、底座、箱体
12．绑扎物件宜选用
a.低碳钢b.中碳钢c.高碳钢
13．灰铸铁的石墨形态是
a.片状b.团絮状c.球状
14．钢的淬硬性主要取决于：
a.含碳量b.冷却介质c.合金元素
15．下列说法错误的是
a.金属材料的强度、塑性等可通过拉伸试验来测定
b.调质处理是淬火+低温回火
c.布氏硬度实验测定的数据准确、稳定、数据重复性好
1.要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锉刀、机床床身等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并叙述所选材料的名称、成分、热处理工艺和零件制成后的最终组织。
（20分）
T1065MnHT300W6Mo5Cr4V2GCr15Mo40Cr20CrMnTiCr12MoV5CrMnMo
齿轮：
20CrMnTi渗碳钢；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti<1.5%；渗碳＋淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。
连杆：
40Cr调质钢；C%=0.4%,Cr<1.5%；调质处理（淬火＋高温回火）；组织为回火索氏体。
弹簧：
65Mn弹簧钢；C%=0.65%,Mn<1.5%；淬火＋中温回火；组织为回火托氏体。
冷冲压模具：
Cr12MoV冷变形模具钢；C%>1%,Cr=12%,Mo,V<1.5%；淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。
滚动轴承：
GCr15Mo轴承钢；C%＝1%,Cr=1.5%,Mo<1.5%；球化退火＋淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。
车刀：
W6Mo5Cr4V2高速钢；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；淬火＋560℃三次回火；组织为回火马氏体＋碳化物。
锉刀：
T10碳素工具钢；C%＝1%；淬火＋低温回火；组织为回火马氏体＋碳化物。
热锻模具：
5CrMnMo热变形模具钢；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo<1.5%；淬火＋高温回火；组织为回火索氏体。
机床床身：
HT300灰口铁；无需热处理
2选材设计一个车床主轴。
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，轴颈部要求耐磨。
请选材并设计热处理工序。
需说明各热处理工序的作用，画出工艺曲线，并指出热处理后的组织。
（备选材料45、T8、20CrMnTi）
答材料选择：
45热处理工艺曲线：
炉水
冷冷
空
冷
热处理工序的作用、热处理后的组织：
1）正火（或完全退火）：
消除锻造应力、调整硬度、细化晶粒；组织：
S+F
2）调质（淬火+高温回火）：
使钢获得综合性能好；组织：
S回
3）表面淬火+低温回火：
提高表面硬度和耐磨性；组织：
表面M回心部S回
3某钢的连续冷却转变曲线如图所示，指出该钢按图中（a）、（b）、（c）、（d）速度冷却后得到的室温组织。
答：
（a）：
M+Ar
（b）：
B+M+Ar
（c）：
F+B+M+Ar
（d）：
F+P
4．（10分）有Q235AF、65、20CrMnTi、60Si2Mn、T12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），并设计热处理工序，说明各热处理工序的作用并画出工艺曲线，指出使用状态组织。
答：
材料选择：
20CrMnTi
热处理工序：
正火→（机加工）→渗碳→淬火+低温回火
热处理工序的作用：
1）正火：
消除锻造应力、调整硬度便于加工；
2）渗碳：
提高表面含碳量，以便强化表面；
3）淬火+低温回火：
提高表面硬度和耐磨性，并使心部具有较好的韧性。
900～950℃
热处理工艺曲线：
空缓
冷冷水冷
使用状态组织：
表面——（高碳）回火M+K+Ar
心部——（低碳）回火M或回火M+F（淬不透时）
根据Fe—Fe3C亚稳平衡相图回答问题：
P
1）T12钢在平衡结晶过程中冷却到共析温度发生共析反应时，A、F、Fe3C的碳含量分别为：
0.77%，0.02%，6.69%。
2）A1、A3和Acm线的位置分别是：
PSK线，GS线，ES线。
3）S为共析点，其反应式为：
。
C为共晶点，其反应式为：
。
5（4分）根据Fe-Fe3C相图，分析下列现象：
（1）wC＝1.2％的钢比wC＝0.8％的钢强度低；
（2）加热到1100℃，wC＝0.4％的钢能进行锻造，wC＝4％的铸铁不能锻造；
答：
（1）wC＝0.8％的钢的室温平衡组织为100%P,而wC＝1.2％的钢的室温平衡组织为P+Fe3CⅡ，Fe3CⅡ硬而脆、呈网状使合金强度降低。
（2）1100℃时，wC＝0.4％的钢为单相A，塑性好，变形抗力低，能进行锻造；wC＝4％的铸铁为P+Fe3CⅡ+L’d，脆性大，不能锻造。
6某钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图所示，指出图中各点处的组织。
Fe—Fe3C亚稳平衡相图如图，要求：
1．填写各相区组织
2．指出GS、ES、PSK线的代号，并说明其含义
3．说明S、C点的意义，并写出共析、共晶反应式
4．分析T12钢从液态缓冷至室温的平衡结晶过程，绘出室温平衡组织示意图，并用杠杆定律计算其组织相对量。
答：
1．
2．GS、ES、PSK线的代号分别是：
A3，Accm，A1；
A3：
A和F的两相平衡线
Acm：
C在A中的溶解度曲线
A1：
共析线
3．S点：
共析点，共析反应式
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