1、机械工程材料模拟练习题 一、填空题（每空 0.5 分） 1. 常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。 2. 金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、弹性、塑性等；强度的主要判据有屈服强度和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸试验来测定；压入法测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。 3. 铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是铁素体和渗碳体，随着碳的质量分数的增加，渗碳体相的相对量增多，铁素体相的相对量却减少。 4. 珠光体是一种复相组织，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成。珠光体用符号 P 表示。5. 铁碳合金中，共析钢的 wc=0.77%,室温平衡组织为
2、珠光体；亚共析钢的 wc=0.0218%-0.77%，室温平衡组织为铁素体和珠光体；过共析钢的 wc=0.77%-2.11%,室温平衡组织为珠光体和二次渗碳体。 6. 铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体称为一次渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。 7. 低碳钢的碳质量分数范围是：Wc0.25%、中碳钢：Wc=0.25%-0.6%、高碳钢：Wc0.6%。 8. 金属的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性越好。实际生产中可通过增加过冷度、变质处理和附加振动来细化晶粒。 9. 常用金属中，-Fe、Al、 Cu 等金属具有面心立方晶格，-Fe 具有
3、体心立方晶格。 10.金属的结晶是在过冷的情况下结晶的,冷却速度越快,过冷度越大，金属结晶后的晶粒越细小,力学性能越好。 11. 钢的热处理工艺是由（加热） 、 （保温）和（冷却）三个步骤组成的；热处理基本不改变钢件的（形状和尺寸） ，只能改变钢件的（结构组织）和（力学性能） 。 12. 完全退火适用于（亚共析碳）钢，其加热温度为（Ac3 以上 30-50C） ，冷却速度（缓慢） ，得到（铁素体和珠光体）组织。 13. 球化退火又称为（均匀化）退火，其加热温度在（Ac1）20-30 ，保温后（随炉缓慢）冷却，获得（球状珠光体）组织；这种退火常用于高碳工具钢等。 14. 中碳钢淬火后，再经低温回
4、火后的组织为（回火马氏体） ，经中温回火后的组织为（回火托氏体） ，经高温回火后的组织为（回火索氏体） ；淬火高温回火后具有（综合力学）性能。 15. 钢的高温回火的温度范围在（500-650C） ，回火后的组织为（回火索氏体） 。 这里开始！16. 按化学成份分类， 就含碳量而言， 渗碳钢属低碳钢, 调质钢属中碳钢, 滚动轴承钢属高碳钢。 17. 高速钢 W18Cr4V 中合金元素 W 的作用是提高钢的红硬性和回火稳定性； Cr 的作用是提高钢的淬透性；V 的作用是与 C 形成稳定的 VC，具有极高的硬度和耐磨性。 高速钢的锻造不仅是为了成型, 而且是为了使莱氏体中呈粗大鱼骨状的共晶合金碳化
5、物均匀分布在基体上。 高速钢淬火后需经 560三次回火， 回火后其组织由隐针马氏体、粒状碳化物及少量残余奥氏体构成， 其性能具有高硬度 、高强度、高耐磨性。 18. 按用途分，合金钢可分为（合金结构）钢、 （合金工具）钢、 （特殊性能）钢。 19. 40Cr 钢中铬的平均含量约为（Wcr0.5%时为 Mn+A 过共析钢淬火温度为 Ac1+3050C，温度高于 Accm，则奥氏体晶粒粗大，含碳量高，淬火后马氏体晶体粗大，A%增大，硬度、耐磨性下降，脆性、变形裂开倾向增加。组织物为 M+Fe3（颗粒+A ，这种组织不仅具有高强度、高耐磨性 3. 晶粒大小对金属的性能有什么影响？细化晶粒的方法有哪几
6、种？ 常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属的强度、硬度越高，同时塑性、韧性也好 高温下，晶界呈粘滞状态，在协助作用下易产生滑动，因而细晶粒无益，但晶粒太粗易产生应力集中，因而高温下晶粒过大过小都不好 方法：1：增大过冷度 2：变质处理 3：附加振动 4. 为什么一般情况下亚共析钢采用完全（奥氏体化）淬火，过共析钢采用不完全淬火？1：亚共析钢才用完全淬火是因为如果加热温度过低（1%,Cr=12%,Mo,V1.5% ；淬火低温回火；组织为回火马氏体。 （2 分） 滚动轴承：GCr15Mo 轴承钢；C%1%,Cr=1.5%,Mo1.5%；球化退火淬火低温回火；组织为回火马氏体。 （2 分） 车刀
7、：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。 （3 分） 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。 （2 分）热锻模具：5CrMnMo 热变形模具钢；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo1.5%；淬火高温回火；组织为回火索氏体。 （2 分） 机床床身：HT300 灰口铁；无需热处理。 （2 分）2007 年本科工程材料试题标准答案 一、分析题 （分析下列材料强化方法的主要机理） （25 分） 1、细晶强化： 金属组织中晶界大量增加 2、弥散强化： 金属组织中第二相细小均匀分布 3
8、、固溶强化：固溶体的晶格畸变 4、二次硬化：包括二次淬火（过冷奥氏体转变成马氏体）和二次相析出（过冷奥氏体和马氏体中析出弥散碳化物）使得材料回火后硬度提高。 5、加工硬化：位错数量急剧增加使得材料强度硬度提高 二、填空题(25 分) 1、 马氏体是碳在 -Fe 过饱和固溶体，其形态主要有板条状、针片状 。 其中， 针片状马氏体硬度高、塑性差。 2、W18Cr4V 钢的淬火加热温度为 12701280 ，回火加热温度为 560 ，回火次数3 ， W 的主要作用 提高红硬性 ，Cr 的主要作用提高淬透性 ，V 的主要作用提高硬度和韧性。3、材料选择的三个主要原则使用性原则， 工艺性原则，经济性原则
9、。 4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是淬透性好，强度高 。 5. 在工程图学中,零件的力学性能通常用硬度表示。HBS 测量范围是450HBS ，HBW 测量范围是650HBW ，HRC 测量范围是 2067HRC 。 6. 共析钢淬火形成 M+A后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为 回火马氏体 ， 回火托氏体 ，回火索氏体 。 7. 钢在淬火时，钢的淬硬性取决于 碳的质量分数 ，转钢的淬透性取决于合金元素的含量 。8. 45 钢正火后渗碳体呈片状，调质处理后渗碳体呈 粒状。 三、简答题（10 分） 由 T12 材料制成的丝锥，硬度要求为 HRC6064。生产中混入了 Q235 钢
10、料，如果按T12 钢进行淬火低温回火处理，问其中 Q235 钢制成的丝锥的性能能否达到要求？为什么？ 不能达到要求。 Q235 属于普通碳素结构钢，碳的质量分数很低，一般在 0、10、17C，按照 T12 淬火温度淬火（760780） ，钢中只有少量珠光体转变成马氏体，大量铁素体未发生转变。因此淬火后的硬度很低，不能使用。2.说明实际金属晶体缺陷种类及特征。答：根据晶体缺陷的几何尺寸大小可分为三类：点缺陷，线缺陷，面缺陷。点缺陷的主要类型有空位和间隙原子。晶体中的线缺陷就是位错。面缺陷包括晶界、亚晶界和孪晶界。 2. 简述石墨形态对铸铁的影响？ 答：根据铸铁中石墨形态,铸铁可分为: (1)灰铸
11、铁它是以片状石墨形式存在。(2)球墨铸铁它是铁液经过球化处理,使石墨呈球状的铸铁。(3)可锻铸铁它是白口铸铁通过可锻化退火 ,使石墨呈团絮状的铸铁 灰铸铁的抗拉强度和塑性就越低。球墨铸铁中石墨呈球状使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度不仅高于其它铸铁,而且可以与相应组织的铸钢相比。可锻铸铁的石墨呈团絮状，因此它不但比普通灰铸铁具有较高强度，而且有较高的塑性和韧性。4.常见的热处理方法有哪些？ 答：退火、正火、淬火、回火、表面热处理、化学热处理。 5.什么是铝合金的固溶处理和时效处理。 答：当铝合金加热到 相区,保温后在水中快冷,其强度和硬度并没有明显升高,而塑性却得到改善,这种热处理称为
12、固溶处理。固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象,称为时效处理。 6.回火的目的是什么，常用的回火操作有哪几种？ 答：回火的目的：1 获得工件所需的组织。2 稳定尺寸。3 消除淬火内应力。 回火的种类：低温回火；中温回火；高温回火本试卷共 六 道大题，满分 100 分。 一、 填空题（本大题 20 分，每空 1 分） 1、共晶转变和共析转变的产物都属于两 相混合物。 2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、 再结晶 、晶粒长大的变化。 3、共析钢的含碳量为 0.77 。 4、Q235 钢的含义是为 屈服点数值（屈服强度）为 235MPa 的碳素结构钢 。 5、单晶体塑性变形中滑移
13、的实质是 在切应力作用下，位错沿滑移面的运动 。 6、体心立方晶格的致密度为 68 。 7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，退火常分为 完全退火 、 等温退火 、 均匀化退火 、 球化退火 、 去应力退火 等几种。 8、钢在奥氏体化后，冷却的方式通常有 等温冷却 和 连续冷却 两种。 9、在铁碳合金的室温平衡组织中，强度最高的合金含碳量约为 0.9 %。 10、工具钢按用途可分为 刃具钢 钢、 模具钢 钢、 量具钢 钢。 11、常用测定硬度的方法有 布氏硬度 、 洛氏硬度 和 维氏硬度 测试法。 二、判断题（本大题 10分，每小题 1 分） （在括号里正确的划“” ，错误的划“” ） 1、
14、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。 （ ） 2、物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。 （ ） 3、共晶转变是在恒温下进行的。 （ ） 4、铁素体是碳溶解在 -Fe 中所形成的间隙固溶体。 （ ） 5、热处理选用的钢一般为本质细晶粒钢。（ ） 6、热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。 （ ）7、弹簧在热处理后再进行喷丸处理，目的是在表面形成残余压应力。（ ）8、熔点为 232的锡在室温下的塑性变形是冷加工。（ ） 9、金属结晶时，冷却速度愈大，则结晶后金属的晶粒愈粗大。 （ ）10、铸铁经过热处理，改变了基体和石墨形态，从而提高了性能。（ ） 三、单选题（本大题
15、 20 分，每小题 1 分） （不选、错选或多选答案者，该小题不得分) 1、在晶体缺陷中，属于面缺陷的有 。 （ ） 间隙原子位错 晶界 2、建立相图时采用的冷却速度应为 。 （） 得分： 快速 中速 极缓慢 3、在发生共晶转变 L+ 时，L、 三相的成分为 。 （） 相同 确定不变 不断变化 4、对板料进行多次拉伸时，为了消除形变强化，中途应进行 。 （） 完全退火 再结晶退火 正火 5、正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是 。 （）随炉冷却 在油中冷却 在空气中冷却 6、合金固溶强化的基本原因是 。 （） 晶粒变细 晶格发生畸变 晶格类型发生了改变 7、大多数合金
16、元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有 。（） Mn,P Mn,Ti Ti,V 8、分级淬火的目的是 。 （） 使工件在介质停留期间完成组织转变 使工件内外温差较为均匀并减小工件与介质间的温差 使奥氏体成分趋于均匀 9、一个合金的室温组织为 +二次 +(+) ，它由 组成。 （) 二相 三相 四相 10、制造普通螺母的钢应选用 。 （） Q235 65Mn T12 11 、渗碳体的性能特点是 。 （） 强度和硬度不高，塑性良好 硬度高，极脆，塑性几乎等于零 强度较高，硬度适中，有一定的塑性 12、一个理想的淬火冷却介质应具有的冷却特性是 。 （） 在约 550以上高温
17、区冷速应尽可能缓慢，在低于约 250的低温区应具有足够快的冷速 在约 550以上高温区冷速应具有足够快的冷速，在低于约 250的低温区应尽可能缓慢 从高温至低温一直保持足够快的冷却速度 13、将变形金属加热发生再结晶转变时 。 （） 只有晶格类型发生变化 只有晶粒大小、形状发生变化 晶格类型、晶粒大小、形状都发生变化 14、挖掘机铲齿、坦克和拖拉机履带宜采用 。 （ ） 可锻铸铁 球墨铸铁 高锰钢 ZGMn13 15、除 元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。（） Co Cr Mn 16、属于体心立方晶格的金属有 。 （） -Fe、铝 -Fe、铬 -Fe、铝 17、每个
18、体心立方晶胞中包含有 个原子。 （） 1 2 3 18、在以下晶体中，滑移系数目最多的晶格类型是 。 ( ) 密排六方 体心立方 简单立方 19、欲要提高 188 型铬镍不锈钢的强度，主要是通过 。 （） 时效强化方法 固溶强化方法 冷加工硬化方法 20、在 Fe-Fe3C 相图中，共析线也称为 。 （） A1 线 ECF 线 Acm 线 四、简答题（共 25 分） 1、奥氏体形成的四个步骤是什么？（4 分） 答：（1）奥氏体晶核的形成；（1 分） （2）奥氏体晶核的长大；（1 分） （3）残余渗碳体的溶解；（1 分） （4）奥氏体成分的均匀化。 （1 分） 2、按回火温度高低，回火可分为哪几
19、类？主要的温度区间、回火后的得到的组织、性能和用途是什么？（6 分） 答：、低温回火(150250) 回火后的组织为回火马氏体。这种回火主要保持钢在淬后所得到的高强度、硬度和耐磨性（1 分） 。在生产中低温回火被广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件以及表面淬火工件等。 （1 分） 、中温回火(350500)回火后的组织为回火屈氏体。经中温回火后，工件的内应力基本消除，其力学性能特点是具有极高的弹性极限和良好的韧性（1 分） 。中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具的处理。 （1 分） 、高温回火(500650)高温回火后的组织是回火索氏体。钢的强度、塑性和韧性具有良好的配合，即具有较高的综
20、合机械性能（1 分） 。因而，调质处理被广泛应用于中碳结构钢和低合金经构钢制造的各种重要的结构零件，特别是在交变载荷下工作的连杆、螺栓以及轴类等。 （1 分） 3、高分子材料的主要性能特点是什么？（6 分） 答：高分子材料性能特点：具有高弹性和粘弹性；（1 分） 强度低，比强度高；（1 分） 耐磨、减磨性能好；（1 分） 绝缘、绝热、绝声；（1 分） 耐热性不高，耐蚀性能好；（1 分） 存在老化问题。（1 分） 4、提高金属耐蚀性的途径是什么？不锈钢中最主要的合金元素是哪一个元素？ （4 分）答：（1）提高金属的电极电位； （1 分） （2）使金属易于钝化，形成致密、完整、稳定的与钢基体结合牢固的钝化膜；（1 分）（3）形成单相组织。 （1 分） 不锈钢中最主要的合金元素是Cr。 （1 分）5、说明下列符号各是什么指标？各代表什么意思？（5 分） (1) E （ 2） s （3） （4） k (5)HRC 答：（1）E：弹性模量；刚度指标 （1 分）（2）s：屈服点（强度） ；强度指标 （1 分） （3）：断面收缩率； 塑性指标 （1 分）（4）k ：冲击韧度；韧性指标 （1 分） （5）HRC：洛氏硬度；硬度指标 （1 分
