工程材料及成型技术基础考试题目.docx

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工程材料及成型技术基础考试题目

RevisedonNovember25,2020

工程材料及成型技术基础考试题目

工程材料及成型技术基础考试题目

一、填空

1、常见的金属晶体结构：

体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。

2、晶体缺陷可分为：

点缺陷、线缺陷、面缺陷。

3、点缺陷包括：

空位、间隙原子、置换原子。

线缺陷包括：

位错。

位错的最基本的形式是：

刃型位错、螺型位错。

面缺陷包括：

晶界、亚晶界。

4、合金的相结构可分为：

固溶体、化合物。

5、弹性极限：

σe屈服极限：

σs抗拉强度：

σb弹性模量：

E

6、低碳钢的应力应变曲线有四个变化阶段：

弹性阶段、屈服阶段、抗拉阶段（强化阶段）、颈缩阶段。

7、洛氏硬度HRC压印头类型：

120°金刚石圆锥、总压力：

1471N或150kg

8、疲劳强度表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。

9、冲击韧度用在冲击力作用下材料破坏时单位面积所吸收的能量来表示。

10、过冷度影响金属结晶时的形核率和长大速度。

11、以纯铁为例α–Fe为体心立方晶格（912℃以下）

γ–Fe为面心立方晶格（1394℃以下）、δ–Fe为体心立方晶格（1538℃以下）

12、热处理中，冷却方式有两种，一是连续冷却，二是等温冷却。

13、单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生两种方式进行。

14、利用再结晶退火消除加工硬化现象。

15、冷变形金属在加热时的组织和性能发生变化、将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。

16、普通热处理分为：

退火、正火、淬火、回火。

17、退火可分为:

完全退火、球化退火、扩撒退火、去应力退火。

18、调质钢含碳量一般为中碳、热处理为淬火+高温回火。

19高速钢的淬火温度一般不超过1300℃、高速钢的淬火后经550~570℃三次回火。

三次回火的目的：

提高耐回火性，为钢获得高硬度和高热硬性提供了保证。

高速钢的淬火回火后的组织是：

回火马氏体、合金碳化物、少量残余奥氏体。

20、铸铁的分类及牌号表示方法。

P142

分类

石墨形状

铸铁组织

铸铁牌号及表示方法

基体

石墨

由代号加数字构成。

H、Q、Ru、K、T分别为灰、球、蠕、可、铁的汉语拼音字首，第一组数字表示最低抗拉强度，第二组表示最低伸长率。

灰铸铁

片状

F或F+P或P

片状

HT

球墨铸铁

球状

F或F+P或P

球状

QT

蠕墨铸铁

蠕虫状

F或F+P或P

蠕虫状

RuT

可锻铸铁

团絮状

P或F

团絮状

KTH（z）

二、名词解释

1、点缺陷：

是一种在三维空间各个方向上尺寸都很小，尺寸范围约为一个或几个原子间距的缺陷。

包括空位、间隙原子、置换原子等。

2、线缺陷：

是指三维空间中在两维方向上尺寸较小，在另一维方向尺寸相对较大的缺陷。

属于这类型缺陷的主要是各种类型的位错。

3、面缺陷：

是指三维空间中在一维方向上尺寸很小，另外两维方向上尺寸很大的缺陷。

常见的面缺陷是金属中的晶界、亚晶界。

4、相：

所谓相是指合金中具有相同的物理、化学性能，并与该系统的其余部分以界面分开的物理部分。

5、同素异构转变：

同种金属体材料中，不同类型晶体结构之间的转变称为同素异构转变。

6、匀晶相图：

两组元在液态和固态中均为无限互溶最后形成单相固溶体的相图称为匀晶相图。

如Cu—Au、Au—Ag、Fe—Cr和W—Mo等合金系相图都是匀晶相图。

（L→α）

7、共晶相图：

两组元在液态无限互溶，在固态有限溶解（或不溶），并在结晶时发生共晶转变所构成的相图称为二元共晶相图。

（L→α+β）

8、包晶相图：

两组元在液态下无限互溶，在固态有限溶解，并在结晶时发生包晶转变的相图，称为包晶相图。

（L+α→β）

9、冷作硬化：

金属经过冷态下的塑性变形后其性能发生很大的变化，最明显的特点是强度随变形程度的增大而大为提高，其塑性却随之有较大的降低，这种现象称为形变强化。

（加工硬化、冷作硬化）

10、热处理：

是金属材料在固态下，通过适当的方式进行加热、保温和冷却，改变材料内部组织结构，从而改善材料性能的一种工艺方法，也称之为金属材料的改性处理。

11、退火：

是将钢加热到预定温度，保温一定时间后缓慢冷却（通常随炉冷却），获得接近于平衡组织的热处理工艺。

12、正火：

正火是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Accm（共析钢和过共析钢）以上30~50℃，保温适当时间后在静止空气中冷却的热处理工艺。

13、淬火：

是将钢加热到Ac3或Ac1以上30~50℃，经过保温后在冷却介质中迅速冷却的

热处理工艺。

14、回火；就是把经过淬火的零件重新加热到低于Ac1的某一温度,适当保温后，冷却的室温的热处理工艺。

15、调质处理：

淬火和高温回火相结合的热处理方法称为调质处理。

16、铸造：

是将液态金属或合金浇注到与零件的形状，尺寸相适应的铸型内，待其冷却凝固

后，获得毛坯或零件的方法。

17、塑性加工：

利用金属材料在外力作用下所产生的塑性变形，获得所需产品的加工方法称为塑性加工。

18、焊接：

是一种永久性连接金属材料的工艺方法，焊接过程的实质是利用加热或加压等手

段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。

三、问答题

1、晶粒大小如何控制

答：

方法有三种①增加过冷度②变质处理③机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。

2、过冷奥氏体的转变可分为哪几种基本类型各种类型的组织分别是什么

答：

过冷奥氏体的转变可分三种

①珠光体型转变（扩撒型转变）：

普通片状珠光体（P）、索氏体（S）、托氏体（T）。

②贝氏体型转变（过渡型或半扩撒型转变）：

上贝氏体（B上）、下贝氏体（B下）。

③马氏体型转变（无扩撒型转变）：

板条状马氏体、片状马氏体。

（钢中出现何种形态的马氏体主要取决于含碳量）

3、球化退火的定义及主要适用于什么情况，主要目的是什么

答：

（1）球化退火是将钢加热到Ac1以上10~30℃，保温较长时间后以及其缓慢的速度冷却

到600℃以下，再出炉空冷的热处理工艺。

（2）主要适用于共析和过共析钢及合金工具钢的退火，使钢中的网状二次渗碳体和珠光体

中的片状渗碳体球化，降低材料硬度，改切削加工

性能，并可减小最终淬火变形和开裂，为以后的热处理做准备。

（3）目的是为了使珠光体中的渗碳体变为球状，降低硬度，提高塑性，大大有利于冷拔、

冷冲压等冷变形加工。

4、亚共析钢和过共析钢淬火温度为什么不能过高又为什么不能过低

答：

（1）亚共析钢的淬火温度为Ac3+（30-50）℃。

淬火后的组织为均匀细小的马氏体。

如果加热温度过高，将导致马氏体晶粒粗大并引起工件变形;如果加热温度过低（

（2）过共析钢的淬火温度为Ac1+（30-50）℃。

淬火后的组织为均匀细小的马氏体和粒状二次渗碳体，有利于增加钢的硬度和耐磨性。

如果加热温度过高，则二次渗碳体将全部溶入奥氏体，使马氏体转变温度降低，淬火组织中残余奥氏体增多，而粒状渗碳体减少，使钢的硬度和耐磨性降低，并增加变形和开裂的倾向。

5、铸铁性能特点

答：

（1）力学性能低，铸铁的抗拉强度和塑性都较低，这是由于石墨对钢基体的割裂作用和所引用的应力集中效应造成。

（2）耐磨性和消振性好，是因为铸铁中的石墨有利于润滑及贮油。

（3）工艺性能好，由于铸铁含碳量高，接近共晶成分，熔点比钢低，因而铸铁流动性好。

6、指出下列合金钢的类型、用途、碳和合金元素的主要作用及热处理特点

（1）40CrNiMo;

（2）60Si2Mn;（3）9SiCr;（4）65Mn.

答：

（1）40CrNiMo类型：

调质钢；用途：

齿轮

C：

中碳大多在%左右；含碳过低影响钢的强度，过高则刃性不足。

Cr、Ni：

提高淬透性，耐回火性，强化基体，提高屈强比。

Mo：

阻止第二类回火脆性。

热处理特点：

采用调质处理，将淬火和高温回火相结合的热处理方法，处理后的组织为回火索氏体，具有良好的综合力学性能。

（2）60Si2Mn类型：

弹簧钢；用途：

机车板簧、测力弹簧等

C：

中高碳（%~%）含碳量过高时，塑性、韧性降低，疲劳强度下降。

Si、Mn：

提高淬透性，耐回火性，强化基体，提高屈强比。

热处理特点：

淬火加中温回火，处理后的组织为回火托氏体。

具有高高弹性极限、屈服点和屈强比，并具有足够的韧性。

（3）9SiCr类型：

合金工具钢；用途：

板牙、丝锥、绞刀、搓丝板、冷冲模

C：

高碳（%~%）保证高硬度和高耐磨性，若要兼顾耐冲击性能，含碳量取下限；若要强调耐磨性则含碳量取上限。

Si、Cr：

可提高钢的淬透性和耐回火性，强化铁素体。

热处理特点：

正常淬火加低温回火，热处理后的组织为回火马氏体、未溶碳化物和残余奥氏体。

具有高硬度、高耐磨性和一定的韧性。

（4）65Mn类型：

弹簧钢用途：

弹簧、阀簧

C：

中高碳（%~%）含碳量过高时，塑性、韧性降低，疲劳强度下降。

Mn：

提高淬透性，耐回火性，强化基体，提高屈强比。

热处理特点：

淬火加中温回火，处理后的组织为回火托氏体。

具有高高弹性极限、屈服点和屈强比，并具有足够的韧性。

7、P160（6-5）热处理工序的主要作用指出最终组织是什么

杆类零件加工工艺路线：

下料→锻造→退火→机加工→淬火+高温回火→机加工

答：

退火的目的是为了改善锻造组织，细化晶粒；降低硬度，便于切削加工，为调质处理作组织准备。

在840+10℃加热，油淬，经（540+10℃）回火（水冷）防止第二次回火脆性；

其组织为回火索氏体；硬度为30~80HRC。

四、看图回答问题

1、铁碳合金相图P46

（1）、五个重要的成份点:

P：

%、碳在α–Fe中的最大溶解度；

S：

%、共析点；

E：

%、碳在γ–Fe中的最大溶解度；

C：

%、共晶点；

K：

%渗碳体。

（2）、四条重要的线:

ECF:

共晶线ES：

Acm线GS：

A3线

PSK:

共析线又称A1线PQ：

碳在铁素铁中的固溶线

（3）、三个重要转变:

包晶转变反应式：

L+δ——A

共晶转变反应式：

L——A+FeC

共析转变反应式：

A——F+Fe3C

（4）、二个重要温度:

ECF1148℃、PSK727℃。

（5）、公式：

F+Fe3C→P（珠光体）

A+Fe3C→Ld（高温莱氏体）

种类

工业纯铁

钢

白口铸铁

亚共析钢

共析钢

过共析钢

亚共晶白口铸铁

共晶

过共晶白口铸铁

含碳量

<

~

~

~

~

平衡组织

F

P+F

P

P+FeCⅡ

FeC+P+Ld’

Ld’

Ld’+FeCI

2、共析碳钢连续冷却转变P57（图）

V1炉冷P

V2空冷S

V3油冷T+M+A

V4水冷M+A

3、各种淬火方法示意P81（图）

1—单介质淬火法

2—双介质淬火法

3—马氏体分级淬火方法

4—贝氏体等温淬火法

4、铸铁壁之间避免锐角连接

不合理合理

5、铸件壁或筋的连接形式

6、尽量避免锥面或斜面结构

不合理合理

7、避免空间相贯曲线

不合理合理

P238（图）

8、P272（图）焊接分散布置的设计

9、P272（图）焊缝避开最大应力断面与应力集中位置的设计