【正文】 貴州大學(xué) 20202020 學(xué)年第二學(xué)期考試試卷 D 卷 《機(jī)械工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)》 班級 : 學(xué)號 : 姓名 : , 注意事項(xiàng)： 1. 請考生按要求在試卷裝訂線內(nèi)填寫姓名、學(xué)號和年級專業(yè)。 2. 請仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫答案。 3. 不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內(nèi)填寫無關(guān)的內(nèi)容。 4. 滿分 100 分，考試時(shí)間為 120 分鐘。 題 號 一 二 三 四 五 六 總 分 統(tǒng)分人 得 分 一、 填空題 （共 40 分 ,每空 1分） 間隙原子為 ( )缺陷，目前生產(chǎn)中一般采用 ( )位錯(cuò)密度的方法來提高強(qiáng)度。晶粒越細(xì)，晶界面積越 ( )，強(qiáng)度越 ( )。 只有 ( )應(yīng)力才能使晶體發(fā)生滑移變形，滑移系數(shù)目越多，金屬的塑性越( )。三種常見金屬晶體結(jié)構(gòu)的塑性由好到差為 ( )＞ ( )＞ ( )。 Ai的塑性比α－ Fe的塑性 ( )。 金屬結(jié)晶必須 ( )，冷卻速度越快，則Δ T( )。Δ F( )，結(jié)晶的晶粒越( )。 生產(chǎn)中細(xì)化晶粒的方法有 ( )， ( )， ( )。 鑄造工藝參數(shù)主要有 ( )、 ( )、拔模斜度、最小鑄出孔和槽。 金屬的鑄造性能（可鍛性）常用金屬的（ ）和（ ）來綜合衡量。 線型無定型高聚物在三種力學(xué)狀態(tài)為（ ）態(tài)、（ ）態(tài)、（ ）態(tài)，塑料的使用狀態(tài)為（ ）態(tài)，加工成形的工藝狀態(tài)為（ ）。 馬氏體的顯微組織形態(tài)主要有（ ）、（ ），其中（ ）的韌性較好，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)椋? ）擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。淬火方法有（ ）淬火，（ ）淬火，雙介質(zhì)淬火、分級淬火等。 機(jī)械零件選材的三項(xiàng)基本原則是（ ）、（ ）、（ ）。 鋼按用途分為（ ）鋼、（ ）鋼、（ ）鋼三類。鋼按含碳量分（ 得 分 評分人 ）鋼、（ ）鋼和中碳鋼。 二、單項(xiàng)選擇題 （共 20分，每小題 2分） 40 鋼的正火加熱溫度為 ① AC1+30— 50℃ ② AC3+30— 50℃ ③ ACCM+30— 50℃ ④ A3+30— 50℃ 鐵碳合金在發(fā)生 A→ F+Fe3C共析轉(zhuǎn)變時(shí)，其相組成是 ①液相 ②單一固相 ③兩相共存 ④三相共存 制造高速切削刀具的鋼常選用 ① T12A ② 9SiCr ③ W18Cr4V ④ CrWMn 兩組元組成固溶體，則固溶體的結(jié)構(gòu) ①與溶劑相同 ②與溶質(zhì)相同 ③與兩組元都不相同 ④與兩組元都相同 鋼的回火處理是在 ①退火后進(jìn)行 ②正火后進(jìn)行 ③淬火后進(jìn)行 ④淬火前進(jìn)行 鋼調(diào)質(zhì)處理是在 ①回火馬氏體 ②回火屈氏體 ③回火索氏體 ④貝氏體 QT600— 3中的石墨形態(tài)為 ①球狀 ②片狀 ③團(tuán)絮狀 ④蠕蟲狀 常用于制造 內(nèi)燃機(jī)活塞的鋁硅合金是 ① ZL102 ② ZL201 ③ ZL301 ④ ZL401 滑動(dòng)軸承合金應(yīng)選用 ① HPb591 ② QAl94 ③ ZChSnSb116 ④ H80 判定下列哪種說法不正確： ①陶瓷材料的抗拉強(qiáng)度較低，而抗壓強(qiáng)度較高； ②陶瓷材料可以制作刃具材料，也可以制作保溫材料； ③陶瓷材料可以制作高溫材料，也可以制作耐磨材料； ④陶瓷材料可以制作絕緣材料，但不能制作半導(dǎo)體材料； 三、判斷題 （共 10 分，每小題 1分） 一塊純鐵在 912℃發(fā)生α — γ轉(zhuǎn)變時(shí)，體積將膨脹。 （ ） 凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。 （ ） 間隙固溶體不能形成無限固溶體。 （ ） 二元合金中，鑄造性能最好的合金是共晶合金。 （ ） 鋼的表面淬火可使表面的化學(xué)成分和 組織發(fā)生變化。 （ ） 碳鋼中常存雜質(zhì)元素錳、硅、硫、磷都是有益元素。 （ ） 得 分 評分人 得 分 評分人 碳鋼隨含碳量的增加，鑄造性能和焊接性能愈好。 （ ） 為改善金屬的可鍛性，對金屬加熱的溫度越高越好。 （ ） 陶瓷材料的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度都較低。 （ ） 碳鋼隨含碳量增加而滲碳體量增加，硬度增加。 （ ） 四、填表分析鋼號的意義 （共 10分，每空 ） 鋼號 平均含碳量 (%) 平均合金元素含量 (%) 按含碳量分類 按用途分類 40CrNi(鋼 ) 2 中碳鋼 結(jié)構(gòu)鋼 30CrMnSi T10 9SiCr 5CrNiMo 1Cr17 五、簡答題 (共 10分，每題 5分 ) 何謂鋼的熱處理？常用的熱處理工藝有哪些？ 手工電弧焊電焊條的組成和作用。 六、分析計(jì)算題 (本題共 10 分 ) 在顯微鏡中觀察到某碳鋼平衡組織為 60%的珠光體， 40%的鐵素體，試問該鋼的含碳量為多 少？ (3 分 ) 試計(jì)算 45 鋼的強(qiáng)度和硬度。 (已知鐵素體σ b=200MPa， HB=100，珠光體σ b=800MPa，HB=180)(7 分 ) 得 分 評分人 得 分 評分 人 工程材料試題 一、名詞解釋題（每題 3分，共 30分） 金屬化合物； 與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相 固溶強(qiáng)化； 隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 鐵素體； 碳在 aFe中的固溶體 加工硬化； 隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 球化退火； 將工件加熱到 Ac1以上 30—— 50攝氏度保溫一定時(shí)間后隨爐緩慢冷卻至 600攝氏度后出爐空冷。 金屬鍵； 金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用就叫做金屬鍵。 再結(jié)晶； 冷變形組織在加熱時(shí)重新徹底改組的過程 . 枝晶偏析； 在一個(gè)枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。 正火； 是將工件加熱至 Ac3或 Accm 以上 30~50℃ ,保溫一段時(shí)間后 ,從爐中取出在空氣中冷卻的金屬熱處理工藝。 固 溶體。 合金在固態(tài)時(shí)組元間會(huì)相互溶解，形成一種在某一組元晶格中包含有其他組元的新相，這種新相稱為固溶體 二、簡答題（每題 8分，共 48分） 金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？《 P16》 l 結(jié)晶的基本過程 —— 晶核形成與晶核長大 結(jié)晶時(shí)的冷卻速度（即過冷度）隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快，同時(shí)液體金屬中難熔雜質(zhì)以及振動(dòng)和攪拌的方法也會(huì)增大形核率 手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸分別用何種碳鋼制造？ 手鋸鋸條：它要求有較高的 硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼制造。如 T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A 普通螺釘：它要保證有一定的機(jī)械性能，用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，如 Q195,Q215,Q235 車床主軸：它要求有較高的綜合機(jī)械性能，用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如 30， 35， 40， 45， 50 金屬經(jīng)冷塑性變形后，組織和性能發(fā)生什么變化？ 《 1》晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性，如縱向的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)大于橫向等?！?2》晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化，即隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，《 3》織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn) 生，即隨著變形的發(fā)生不僅金屬中晶粒會(huì)被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會(huì)沿著變形的方向同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果金屬中每個(gè)晶粒的晶格位向趨于大體一致，產(chǎn)生織構(gòu)現(xiàn)象，《 4》冷壓力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內(nèi)各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內(nèi)部會(huì)形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，這在一般情況下都是不利的，會(huì)引起零件尺寸不穩(wěn)定。 固溶體和金屬間化合物在結(jié)構(gòu)和性能上有什么主要差別？ 在結(jié)構(gòu)上：固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑的結(jié)構(gòu)相同，而金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于組成它的任一組元，它是以分子式來表示其組成。 在性能上：形 成固溶體和金屬件化合物都能強(qiáng)化合金，但固溶體的強(qiáng)度，硬度比金屬間化合物低，塑性，韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機(jī)械性能。 實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？ 如果金屬中無晶體缺陷時(shí)，通過理論計(jì)算具有極高的強(qiáng)度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強(qiáng)度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，金屬的強(qiáng)度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點(diǎn)缺陷，線缺陷和面缺陷都會(huì)造成晶格畸變，從而使晶體強(qiáng)度增加。同時(shí)晶體缺陷的存在還會(huì)增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。 比較退火的狀態(tài)下的 45鋼、 T8鋼、 T12鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性的高低，簡述原因。 三、綜合分析題（共 22分） （ 12分）有兩個(gè)含碳量為 %的碳鋼薄試樣，分別加熱到 780℃和 860℃并保溫相同時(shí)間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)，然后以大于 VK 的冷卻速度至室溫。試問： （ 1）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？ 因?yàn)?860攝氏度加熱溫度高，加熱時(shí)形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒叫粗大 （ 2）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？ 因?yàn)榧訜釡囟?860已經(jīng)超過了 Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，奧氏體中含碳量增加，而奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn) 變是非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多。 （ 3）哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？ 因?yàn)榧訜釡囟?860已經(jīng)超過了 Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的 Ms和 Mf點(diǎn)，卒火后殘余奧氏體增多。 （ 4）哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？ 因?yàn)榧訜釡囟?860已經(jīng)超過了 Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，因?yàn)榧訜嶙浠鸷笪慈芴蓟镙^少 （ 5）你認(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火后合適？為什么？ 780加熱卒火后合適。因?yàn)楹剂繛?%的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳鋼卒火加熱溫度 Ac1 +(30_50攝氏度 )，而 780在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，這時(shí)卒火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織，使鋼具有高的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，而且也具有較高的韌性。 （ 10分）說明 45鋼試樣（Φ 10mm）經(jīng)下列溫度加熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織： 700℃， 760℃， 840℃，1100℃。 700：因?yàn)樗鼪]有達(dá)到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。 760：它的加熱溫度在 Ac1_Ac3之間，因此組織為鐵素體，馬氏體和少量殘余奧氏體。 840：它的加熱溫度在 Ac3以上，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)?奧氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。 1100：因?yàn)樗募訜釡囟冗^高，加熱時(shí)奧氏體晶粒粗化，卒火后得到粗片狀馬氏體和少量殘余奧氏體 齒輪： 20CrMnTi 滲碳鋼； C%=%,Cr,Mn,Ti%；滲碳＋淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（ 3分） 連桿： 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼； C%=%,Cr%；調(diào)質(zhì)處理（淬火＋高溫回火）；組織為回火索氏體。（ 2 分） 彈簧： 65Mn 彈簧鋼； C%=%,Mn%；淬火＋中溫回火；組織為回火托氏體。（ 2 分） 冷沖壓模具： Cr12MoV 冷變形模具鋼； C%1%,Cr=12%,Mo,V%；淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（ 2 分） 滾動(dòng)軸承： GCr15Mo 軸承鋼； C%＝ 1%,Cr=%,Mo%；球化退火＋淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（ 2 分） 車刀： W6Mo5Cr4V2 高速鋼； W%=6%,Mo%=5%,Cr