2005年工程材料试题及答案

兰州交通大学试卷（主卷）2006年12月6日共6页第页共6页第页课程名称：工程材料总分：__________________题号一二三四五得分阅卷人一、选择题（每题1分，共10分）1、晶体与非晶体的根本区别是（A）A、晶体中原子（或分子）呈周期性、有规律的排列；B、晶体有规则的外形；C、晶体具有各相异性；D、晶体具有固定的熔点。2、固溶体的晶体结构是（B）A、与溶质晶体结构相同；B、与溶剂的晶体结构相同；C、与溶质、溶剂均不同；D、与溶质、溶剂均相同。3、位错属于（B）A、点缺陷；B、线缺陷；C、面缺陷；4、T12与20CrMnTi钢相比，T12（C）A、淬透性高而淬硬性低；B、淬透性高而淬硬性也高；C、淬透性低而淬硬性高；D、淬透性低而淬硬性低；5、为改善低碳钢的切削加工性能应进行（C）A、完全退火；B、球化退火；C、正火；D、再结晶退火。6、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁中力学性能最好的是（C）A、灰铸铁；B、可锻铸铁；C、球墨铸铁；D、蠕墨铸铁。7、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（B）A、越高；B、越低；C、越接近理论结晶温度；D、不受影响。8、20CrMnTi汽车变速箱齿轮锻造毛坯，因晶粒粗大，需用下列哪一种热处理予以消除（A）A、完全退火；B、球化退火；C、正火；D、调质。9、下面热处理哪一个没有结构变化(D)A、完全退火；B、淬火；C、正常回火；D、再结晶退火。10、60钢与T10钢相比，60钢（A）A、塑性好，硬度低；B、塑性好，硬度高；C、塑性低，硬度低；D、塑性低，硬度高。二、填空题（每空0.5分，共15分）1、绝大数金属的晶体结构都属于体心立方、面心立方和密排六方三种典型的紧密结构。室温下α-Fe属于体心立方。2、单晶体金属塑性变形的主要方式有滑移和孪生。3、合金的相结构分为固溶体和金属间化合物两大类。4、钢中常见的马氏体的形态主要有板条状和片状两种，两者相比，具有片状形态的马氏体硬度高，塑性差。5、金属结晶的必要条件是过冷度，金属结晶过程是由晶核的形成和晶核的长大来完成的。6、冷变形后的金属材料加热中从低温到较高温度依次发生回复、再结晶和晶粒长大，要想降低和消除残余内应力，同时又保持加工硬化性能，应控制在回复阶段进行热处理。7、共析钢奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物分别为P、B和M。8、在立方晶系中（111）晶面与[111]晶向相互垂直。9、一般情况下，典型的铸锭组织是由表面细晶区、中部柱状晶区和心部等轴晶区组成。10、金属材料的常用强化方式有固溶强化、弥散强化、细晶强化、加工硬化和相变强化五种。三、简答及作图题（共25分）1、在立方晶格中画出下列晶向指数和晶面指数：[112]、[111]、（123）、（211）。（4分）兰州交通大学试卷（附卷）勤学习祝成功守纪律莫舞弊共6页第页共6页第页2、画出Fe-Fe3C相图，并标出关键点的成分和温度。（7分）3、试述共析钢加热时的奥氏体化过程？（4分）答：奥氏体晶核的形成；奥氏体晶核的长大；渗碳体的溶解；奥氏体均匀化。4、简述亚共析钢和过共析钢在淬火加热温度选择时的不同，并说明理由。（6分）答：亚共析钢的淬火加热温度为：Ac3以上30～50℃，这是为了保证先共析铁素体与珠光体完全溶解，充分奥氏体化，以便淬火后得到马氏体组织；如果加热温度较低，在Ac1~Ac3之间，则先共析铁素体未完全溶解，淬火后得到马氏体与铁素体双相组织，出现软点。过共析钢的淬火加热温度为：Ac1~Ac3之间，通常在Ac1以上30～50℃，这是为了淬火后得到马氏体与粒状碳化物混合组织，有利于提高钢的硬度和耐磨性等力学性能；若加热温度超过Ac3温度会使钢发生严重氧化、脱碳、降低表面质量，且使奥氏体晶粒粗大，淬火后马氏体粗大，钢脆性增加，使钢的耐磨性降低。5、试述晶粒细化对性能的影响？在工业生产中，为了细化铸件的晶粒可以采取哪些方法？（4分）答：晶粒大小对金属力学性能和工艺性能有很大影响。在一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度、塑性、韧性及抗疲劳能力愈好，所以，细化晶粒是强化金属材料的最重要途径之一。为了细化铸件晶粒以改善其性能，常采用以下方法：增加过冷度；进行变质处理（孕育处理）；振动和搅拌。四、综合题（每题10分，共30分）1、车床主轴要求轴颈部位的硬度为HRC56~58，其余地方为HRC20~24，其加工路线如下：锻造——正火——机加工——轴颈表面淬火——低温回火——磨加工。请说明：（1）轴颈应采用何种材料？45钢（或其它中碳合金钢）（2）、正火的目的和大致处理工艺；目的：获得主轴整体所要求的性能和便于机加工；工艺：加热到Ac3以上30~50℃，空气中冷却。（3）、表面淬火的目的和大致处理工艺；目的：使轴颈表面的硬度满足要求；工艺：轴颈表面高频感应电流加热，水中冷却。（4）、低温回火的目的和大致处理工艺；目的：降低淬火残余应力；工艺：整体在150-200℃回火。（5）、轴颈表面的组织和其余地方的组织。轴颈表面：回火马氏体；其余地方：珠光体或索氏体2、画出共析钢的过冷奥氏体等温转变冷却曲线，并在C曲线上示意表明得到下列组织的冷却方式。（1）珠光体；（2）下贝氏体+马氏体；（3）屈氏体+马氏体；（4）马氏体+残余奥氏体；（5）索氏体。装订线班级：姓名：学号：评分：___________________考题书写要求：上下不得超过黑线，左右不得超过黑线两端点。密封线兰州交通大学试卷（附卷）勤学习祝成功守纪律莫舞弊共6页第页共6页第页3、请说明45钢在室温时的平衡组织，并画出其组织示意图，标明其组织组成物；计算其中铁素体和渗碳体的相对量。答：45钢室温时的平衡组织为：铁素体（F）+珠光体（P）相组成物的相对量为：F%=(6.69-0.45)/(6.69-0.0008)×100%=93%Fe3C%=1－F%＝7％五、要制造表中所示的零件（或结构），试从下列所给材料牌号中分别选出合适的材料并写出所选材料的名称、最终热处理工艺和零件制成后的最终组织。（20分）用途所选材料牌号材料名称最终热处理最终组织汽车变速箱齿轮20CrMnTi渗碳钢渗碳+淬火+低温回火表面：M回+渗碳体+A＇心部：F+P+低碳M回桥梁16Mn低合金高强钢一般不热处理F+珠光体（或索氏体）机床床身HT150灰口铸铁去应力退火F+P+片状石墨冷冲模冲头Cr12冷作模具钢淬火+低温回火M回+碳化物车辆弹簧60Si2Mn弹簧钢淬火+中温回火T回滚动轴承GCr15滚动轴承钢淬火+低温回火M回+碳化物耐蚀容器1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢固溶处理奥氏体铁路道叉ZGMn13耐磨铸钢水韧处理奥氏体高速切削刀具W18Cr4V高速钢淬火+低温回火M回+碳化物锉刀T12碳素工具钢淬火+低温回火M回+碳化物60Si2Mn，Cr12，1Cr18Ni9Ti，GCr15，W18Cr4V，HT150，T12，20CrMnTi，16Mn，50CrMnMo，ZGMn13，40Cr，9SiCr装订线班级：姓名：学号：评分：___________________考题书写要求：上下不得超过黑线，左右不得超过黑线两端点。密封线