【正文】 度的降低而降低。 塑性指標(biāo)不能直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算 ，塑性能降低應(yīng)力集中，有利于壓力加工，提高零件使用的可靠性。 屈強(qiáng)比 — σ s/σ b,表征材料強(qiáng)度的利用程度和工作的安全程度，屈強(qiáng)比高材料強(qiáng)度利用程度高但工作安全程度低。強(qiáng)度與組織的關(guān)系密切 ， 用于零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 。 ⒊ 在彈性變形范圍內(nèi)， △ L﹦ PL0/EA0， E↑ 或 A0↑ → △ L↓ ，即提高材料的彈性模量 E或增加零件的橫截面積 A0均能減少?gòu)椥宰冃巍? 珠光體 —— 鐵素體與滲碳體形成的層片狀交替排列的機(jī)械混合物，良好的綜 合力學(xué)性能。 五、簡(jiǎn)答題 答：奧氏體晶粒細(xì)小時(shí)，冷卻后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織也細(xì)小，其強(qiáng)度與塑性韌性都較高，冷脆轉(zhuǎn)變溫度也較低；反 之，粗大的奧氏體晶粒，冷卻轉(zhuǎn)變后仍獲得粗晶粒組織，使鋼的力學(xué)性能（特別是沖擊韌性）降低，甚至在淬火時(shí)發(fā)生變形、開裂。 。 。 。 。 二、填空題 普通灰口；可鍛；球墨； 氣孔；燒結(jié)；降低。 、滲碳體、珠光體？他們的力學(xué)性能各有何特點(diǎn)？ 參考答案 一、名詞解釋 1． 奧氏體（ A） ： C 在 γ－ Fe 中的間隙固溶體，常用 A 或 γ表示，是一種硬度較低而塑性較高的固溶體。 ( ) ，故鋁制品的抗氧化失效能力極差。 ( ) ，都在提高強(qiáng)度的同時(shí)降低了韌性。 ℃ 四、判斷題（共 10 分，每小題 1 分） ，因而其性能相同。 ； ； ； ( )。 、樹狀； 、針狀； 、針狀； 、樹狀 ，金屬冷卻時(shí) ( )。 _________、 _________兩類。 2. 陶瓷材料中的氣相是指 ，在 程中形成的，它 了陶瓷的強(qiáng)度。常用 硬質(zhì)合金 分為鎢鈷類硬質(zhì)合金 (代號(hào) YG)和 鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金 (代號(hào) YT) 兩種。 鋼按化學(xué)成分可分為哪幾類？ 鋼按化學(xué)成分可分為 碳素鋼和合金鋼兩大類。 四、問答 題 59＝ 45 分 什么是金屬的力學(xué)性能？金屬的力學(xué)性能主要包括哪些方面？ 材料在一定溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力稱為材料的力學(xué)性能。 7. ( )鋁合金人工時(shí)效比自然時(shí)效所獲得的硬度高，且效率也高，因此多數(shù)情況下采用人工時(shí)效。 3. ( )加工硬化、固溶強(qiáng)化均使材料強(qiáng)度、硬度顯著提高，塑性、韌性明顯降低，故可認(rèn)為它們有相同的強(qiáng)化機(jī)理。 9．材料滲碳的目的是為了得到 __較高的零件表層硬度與耐磨性 _。 回火 ＿＿＿熱處理來消除。 二、填空題： 1０ 2＝２ 0 分 ⒈ 按腐蝕過程特點(diǎn)，金屬腐蝕可分為 化學(xué) 腐蝕 _和 電化學(xué) 腐蝕 ___。 說明下列符號(hào)各是什么指標(biāo)？各代表什么意思？（ 5 分） (1) E （ 2） σ s （ 3） ψ （ 4） α k (5)HRC 答：（ 1） E：彈 性模量；剛度指標(biāo) （ 1 分） （ 2）σ s：屈服點(diǎn)（強(qiáng)度） ；強(qiáng)度指標(biāo) （ 1 分）（ 3） ψ：斷面收縮率； 塑性指標(biāo) （ 1 分） （ 4）α k ：沖擊韌度；韌性指標(biāo) （ 1 分）（ 5） HRC：洛氏硬度；硬度指標(biāo) （ 1 分） 五、選材題（ 本大題 10分，每空 1分 ） 從下列鋼號(hào)中選取合適的鋼號(hào)填入表中，并說明其熱處理工藝。因而，調(diào)質(zhì)處理被廣泛應(yīng)用于中碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金經(jīng)構(gòu)鋼制造的各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變載荷下工作的連桿、螺栓以及軸類等。經(jīng)中溫回火后，工件的內(nèi)應(yīng)力基本消除，其力學(xué)性能特點(diǎn)是具有極高的彈性極限和良好的韌性（ 1 分）。（ 1 分） 按回火溫度高低，回火可分為哪幾類？主要的溫度區(qū)間、回火后的得到的組織、性能和用途是什么？ 答：⑴、低溫回火 (150～ 250℃ )回火后的組織為回火馬氏體。 （②） ① 1 ② 2 ③ 3 18 、 在 以 下 晶 體 中 ， 滑 移 系 數(shù) 目 最 多 的 晶 格 類 型 是 。 （②） ①只有晶格類型發(fā)生變化 ②只有晶粒大小、形狀發(fā)生變化 ③晶格類型、晶粒大小、形狀都發(fā)生變化 14 、 挖 掘 機(jī) 鏟 齒 、 坦 克 和 拖 拉 機(jī) 履 帶 宜 采 用 。 （ ① ) ①二相 ②三相 ③四相 制造普通螺母的鋼應(yīng)選用 。 （ ③ ） ① 隨爐冷卻 ② 在油中冷卻 ③ 在空氣中冷卻 合金固溶強(qiáng)化的基本原因是 。 （ ③） ① 間隙原子 ② 位錯(cuò) ③ 晶界 建立相圖時(shí)采用的冷卻速度應(yīng)為 。 （ √ ） 熔點(diǎn)為 232℃的錫在室溫下的塑性變形是冷加工。 （ √ ） 鐵素體是碳溶解在 γFe 中所形成的間隙固溶體。 1 常用測(cè)定硬度的方法有 布氏硬度 、 洛氏硬度 和 維氏硬度 測(cè)試法。 根據(jù)鋼的成分、退火的工藝與目的不同，退火常分為 完全退火 、 等溫退火 、 均勻化退火 、 球化退火 、 去應(yīng)力退火 等幾種。 共析鋼的含碳量為 ％ 。 所以，為了要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選用第二種方法，即緩慢加熱至 840℃，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間保溫后隨爐冷至室溫。 表面淬火是為了使軸徑部分得到所需硬度，以保證裝配精度和不易磨損。 (2) 一批 45 鋼小軸因組織不均勻，需采用退火處理。 3 消除淬火內(nèi)應(yīng)力 。 答：當(dāng)鋁合金加熱到α相區(qū) ,保溫后在水中快冷 ,其強(qiáng)度和硬度并沒有明顯升高 ,而塑性卻得到改善 ,這種熱處理稱為固溶處理。球墨鑄鐵中石墨呈球狀使球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性、疲勞強(qiáng)度不僅高于其它鑄鐵 ,而且可以與相應(yīng)組織的鑄鋼相比。面缺陷包括晶界、亞晶界和孿晶界。 ，常用的回火操作有哪幾種？ 答案： ，采用哪些措施 獲得細(xì)晶粒組織？ 答： (1) 增加過冷度（ 2）進(jìn)行變質(zhì)處理 (3) 附加振動(dòng) 。 答： (1) 空格中斜體部分為答案。 5. 調(diào)質(zhì)處理 — 將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。 一般再回火爐中加熱到 150－ 180℃，保溫 1－ 2 小時(shí)出爐空冷。 四、下面材料所屬類別， 常用熱處理工藝和應(yīng)用實(shí)例 (15 分 ) 材料排號(hào) 類別 典型熱處理工藝 應(yīng)用舉例 QT600 球墨鑄鐵 等溫淬火 ＋高溫回火 曲軸 ，齒輪箱 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼 固溶處理 耐蝕罐體，爐條 5CrMnMo 熱作模具鋼 淬火＋中溫回火 熱鍛模 熱擠壓模 65Mn 碳素鋼 淬火＋中溫回火 彈簧 發(fā)條 GCr15 滾動(dòng)軸承鋼 淬火＋低溫回火 滾珠 套圈 五、分析題（ 25 分） 車床主軸要求軸頸部位硬度為 54— 58HRC，其余地方為 20— 25HRC，其加工路線為： 下料 鍛造 正火 機(jī)加工 調(diào)質(zhì) 機(jī)加工（精） 軸頸表面淬火 低溫回火 磨加工 指出： 主軸應(yīng)用的材料： 45 鋼 正火的目的，去除應(yīng)力，細(xì)化晶粒 調(diào)質(zhì)目的和大致熱處理工藝 獲得回火索氏體，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性良好配合。 三、簡(jiǎn)答題（ 10 分） 由 T12 材料制成的絲錐，硬度要求為 HRC60～ 64。 6. 共析鋼淬火形成 M+A39。 材料選擇的三個(gè)主要原則 使用性原則 ， 工藝性原則 ， 經(jīng)濟(jì)性原則 。（ 2 分） 2020 年本科工程材料試題標(biāo)準(zhǔn)答案 一、分析題 （分析下列材料強(qiáng)化方法的主要機(jī)理）（ 25 分） 細(xì)晶強(qiáng)化： 金屬組織中晶界大量增加 彌散強(qiáng)化： 金屬組織中第二相細(xì)小均勻分布 固溶強(qiáng)化：固溶體的晶格畸變 二次硬化：包括二次淬火（過冷奧氏體轉(zhuǎn)變成馬 氏體）和二次相析出（過冷奧氏體和馬氏體中析出彌散碳化物）使得材料回火后硬度提高。（ 2 分） 車刀： W6Mo5Cr4V2 高速鋼； W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；淬火＋ 560℃ 三次回火；組織為回火馬氏體＋碳化物。（ 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。 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。 （ 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。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。 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。 固 溶體。 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。 （ ） 四、填表分析鋼號(hào)的意義 （共 10分，每空 ） 鋼號(hào) 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(jiǎn)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。 （ ） 得 分 評(píng)分人 得 分 評(píng)分人 碳鋼隨含碳量的增加，鑄造性能和焊接性能愈好。 （ ） 間隙固溶體不能形成無限固溶體。 鋼按用途分為（ ）鋼、（ ）鋼、（ ）鋼三類。 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（ ）。Δ F( )，結(jié)晶的晶粒越( )。 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( )。 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。 2. 請(qǐng)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。晶粒越細(xì)，晶界面積越 ( )，強(qiáng)度越 ( )。 金屬結(jié)晶必須 ( )，冷卻速度越快，則Δ T( )。 金屬的鑄造性能（可鍛性）常用金屬的（ ）和（ ）來綜合衡量。 機(jī)械零件選材的三項(xiàng)基本原則是（ ）、（ ）、（ ）。 （ ） 凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。 （ ） 碳鋼中常存雜質(zhì)元素錳、硅、硫、磷都是有益元素。 （ ） 碳鋼隨含碳量增加而滲碳體量增加，硬度增加。 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。 正火； 是將工件加熱至 Ac3或 Accm 以上 30~50℃ ,保溫一段