发布时间 : 星期六 文章机械工程材料试题及答案更新完毕开始阅读4430c0638e9951e79b89275d
1.铁碳合金中基本相有哪几相？室温下的基本相是什么？
答：基本相有液相L高温铁素体相δ、铁素体相α、奥氏体相γ和渗碳体相Fe3C
室温下的基本相是 2.试分析含碳量为0.6%。铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程。 答： 3.试分析含碳量为1.2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。
答：合金在1～2点转变为 ? , 到 3 点, 开始析出Fe3C。从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体, 用Fe3CⅡ表示,其沿晶界呈网状分布。温度下降, Fe3CⅡ量增加。到4点， ? 成分沿ES线变化到S点，余下的? 转变为P。P53 4.结合Fe-Fe3C相图指出A1、A3和Acm代表哪个线段，并说明该线段表示的意思。 答：A1为PSK水平线，即共析线，在该线温度（727℃）下发生共析转变
A3为GS线，即γ?α固溶体转变线 Acm为ES线，即碳在γ-Fe中的固溶线 5.简述碳钢中碳含量变化对机械性能的影响。
答：亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升高, 塑性、韧性下降.
0.77%C时, 组织为100% P, 钢的性能即P的性能。
＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界连续网状，强度下降, 但硬度仍上升。 ＞2.11%C，组织中有以Fe3C为基的Le’,合金太脆
6.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。 答：共晶:L4.3→γ
共析：γ
0.77
2.11
＋Fe3C,产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，即莱氏体。
0.0218
→α+Fe3C,产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，即珠光体。
7.在Fe—Fe3C相图上空白处填写上组织。 8.简述Fe—Fe3C相图应用是在哪些方面？
答：铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织及性能之间关系的理论基
础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造工艺的依据。 五、计算题
1.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下： 第一块：珠光体占40%，铁素体60%。 第二块：珠光体占95%，二次渗碳体占5%。
试问它们的含碳量约为多少？（铁素体含碳量可忽略不计）
解：∵铁素体含碳量忽略不计∴第一块：C％=P面积％×0.77%=QP×0.77%=0.31% 第二块：C%=QP×0.77%+QFe3CⅡ×2.11%=0.84%
2.已知铁素体的σb=180-230MPa，δ=30%-50%，HB=50-80；珠光体的σb=770MPa，δ=20%-35%，HB=180；,试计算45钢的硬度,抗拉强度和伸长率。 解：由已知可得45钢中Qp=58.4%，Qα=41.6% ∵?混 = ??? Q? + ?β? Qβ
∴45钢的σb=σb(F)×Qα+Qp×σb（P）=230×41.6%+770×58.4%=545.36MPa δ=δF×Qα+Qp×δp= 0.5×41.6%+0.35×58.4%=41.24% HB=HB(F) ×Qα+ Qp×HB(p)=80×41.6%+180×58.4%=138.4 3.室温下45钢（含碳量0.45%）中铁素体和珠光体的相对重量百分比。 解：由杠杆定理有Qp=（0.45-0.0008）/(0.77-0.0008)×100%=58.4% 则Qα=100%-58.4%=41.6%
4.某锅炉钢板，图纸要求用20钢制作。显微组织观察发现，组织中珠光体的量占30%，问钢板是否符合图纸要求。（20钢含碳量范围为0.17-0.23%） 解：由已知可求的C%=Qp×0.77%=23%
又∵20钢含碳量范围为0.17-0.23% ∴钢板符合图纸要求
5. 用Pb-Sb合金制造轴瓦，要求其组织在共晶体上分布有10%Sb作硬质点，试求该合金的成分和硬度，（Pb-Sb合金相图如下所示，纯Pb的硬度为HB=3，纯Sb的硬度为HB=30）。
温度℃ 解：由已知可得 252℃ ∵HB混 = HB? ? Q? +HBβ? Qβ ∴ HB=
Pb 11.1 Sb Sb,%→ Pb-Sb合金相图 第5章 钢的热处理 一、 选择题
1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。
A．均匀的基体组织 B．均匀的A体组织 C．均匀的P体组织 D．均匀的M体组织 2.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（A ）（D ）（B ）。 A．500℃ B．200℃ C．400℃ D．350℃
3.碳钢的淬火工艺是将其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（D ）。 A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却
4.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（C ）。 A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却 5.完全退火主要用于（A ）。
A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种 6.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ C）。 A．P B．S C．B D．M
7.退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（A ）。 A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却 三、填空题
1. 共析钢中奥氏体形成的四个阶段是：（ 奥氏体晶核形成 ），（ 奥氏体晶核长大 ），残余Fe3C溶解，奥氏体均匀化。
2. 化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即（介质分解 ），（工件表面的吸收 ），活性原子继续向工件内部扩散。
3. 马氏体是碳在（ α-Fe ）中的（过饱和溶液 ）组织。
4. 在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（ 加热 ）和（ 保温 ）两个基本过程来完成的。 5. 钢的中温回火的温度范围在（350～500 ℃），回火后的组织为（回火托氏体）。 6. 钢的低温回火的温度范围在（150～250 ℃），回火后的组织为（回火马氏体 ）。
7. 在钢的回火时，随着回火温度的升高，淬火钢的组织转变可以归纳为以下四个阶段：马氏体的分解，残余奥
↑ 氏体的转变，（铁素体中析出 Fe3C），（铁素体多边形化 ）。
8. 钢的高温回火的温度范围在（500～650℃），回火后的组织为（回火索氏体 ）。 9. 常见钢的退火种类有：完全退火，（等温退火 ）和（ 球化退火 ）。
10. 根据共析钢的C曲线，过冷奥氏体在A1线以下转变的产物类型有（P型组织 ），（S型组织 ）和马氏体型组织。
11.材料在一定的淬火剂中能被淬透的（淬硬层深度越大）越大表示（淬透性）越好。 五、简答题
1.指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织。 （1）20CrMnTi制造传动齿轮 （2）T12钢制造铣刀
答：⑴调整硬度，便于切削加工；细化晶粒，为淬火作准备；消除残余内应力。正火后组织为F和S.⑵正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备，同时正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和塑性，并作为最终热处理。正火后组织为索氏体。
2.用45钢制造主轴，其加工工艺的路线为：下料—锻造—退火—粗加工—调质处理 试问：（1）调质处理的作用。（2）调质处理加热温度范围。
答：⑴调制处理可以使材料具有良好的综合力学性能，在保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。⑵500～650℃
3.热处理的目是什么？有哪些基本类型？
答：目的是改变钢的组织结构，从而获得所需要的性能。
根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点的不同，可分为下面几类： ⑴普通热处理。退火、正火、淬火和回火。 ⑵表面热处理。表面淬火和化学热处理。
⑶其他热处理。真空热处理、形变热处理、控制气氛热处理、激光热处理等。 根据零件生产过程中所处的位置和作用，又可分为预备热处理与最终热处理。 4.简述过冷奥氏体等温转变组织的名称及其性能。
答：随过冷度不同，过冷奥氏体将发生3种类型转变，即珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。⑴珠光体转变根据片层厚薄不同可细分为珠光体、索氏体和托氏体。片间距越小，钢的强度、硬度越高，同时塑性和韧性略有改善。
⑵贝氏体转变根据组织形态不同，分为上贝氏体和下贝氏体。上贝氏体强度与塑性都较低，而下贝氏体除了强度和硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能。
⑶马氏体根据组织形态可分为板条状和针状两大类，高硬度是马氏体性能的主要特点，含碳量增加硬度也提高。 5.氮化处理与渗碳处理相比有哪些特点。 答：与渗碳相比，渗氮的特点是：
①渗氮件表面硬度高（1000～2000HV）,耐磨性高，具有高的热硬性。 ②渗氮件疲劳硬度高。 ③渗氮件变形小。 ④渗氮件耐蚀性好。
6.什么叫退火？其主要目的是什么？
答：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
其主要目的有：①调整硬度，便于切削加工；②消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形或开裂；③细化晶粒，提高力学性能，或未最终热处理作组织准备。 7.什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？
答：回火是将淬火钢加热到A1以下某温度保温后再冷却的热处理工艺。 为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。 8.什么叫淬火？其主要目的是什么？
答：淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于VK的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。 其目的就是为了获得马氏体，提高钢的力学性能。
9.淬火钢采用低温或高温回火各获得什么组织？其主要应用在什么场合？
答：获得回火马氏体或回火索氏体。低温回火主要用于处理各种工具、模具、轴承及经渗碳和表面淬火的工件；高温回火可用于各种重要结构件如连杆、轴、齿轮等的处理，也可作为某些要求较高的精密零件、量具等的预备热处理。
10.指出过共析钢淬火加热温度的范围，并说明其理由。
答：温度范围是Ac1＋(30～60）℃。过共析钢由于退火前经过球化退火，因此淬火后组织为细马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。分散分布的颗粒状渗碳体对提高钢的硬度和耐磨性有利。如果将过共析钢加热到Ａｃｍ以上，则由于奥氏体晶粒粗大、含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多，这使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开裂倾向增加。
11.球化退火的目的是什么？主要应用在什么场合？
答：球化退火的目的在于降低硬度，改善切削加工性能，并为后续热处理作组织准备。 主要用于共析钢和过共析钢。
12.用10钢制作一要求耐磨的小轴(直径为20 mm),其工艺路线为:下料---锻造---正火---机加工---渗碳---淬火---低温回火---磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。
答：正火是为了调整工件硬度，便于切削加工，同时可以细化晶粒，为淬火作准备，还可以消除残余内应力； 渗碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时可以保持心部良好的韧性和塑性； 淬火是为了提高钢的力学性能；
低温回火则可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力，提高韧性。
第6章 工业用钢 一、选择题
1. 欲要提高18－8型铬镍不锈钢的强度，主要是通过（B ）。
A．时效强化方法 B．固溶强化方法 C．冷加工硬化方法 D．马氏体强化方法 2.20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（ A）使用。 A．合金渗碳钢 B．合金弹簧钢 C．合金调质钢 D．滚动轴承钢
3.大多数合金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（C ）。 A．Mn,P B．Mn,Ti C．Ti,V D．V,P
4.除（A ）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。 A．Co B．Cr C．Mn D．Ti 5.优质钢的含硫量应控制在下列（ C）范围内。
A．0.06％～0.05％ B．0.05％～0.035％C．0.035％～0.02％ D．0.02％～0.015％ 6.优质钢的含磷量应控制在下列（ C）范围内。
A．0.055％～0.045％ B．0.045％～0.035％ C．0.035％～0.03％ D．0.03％～0.02％ 三、填空题
1.高速工具钢经高温淬火加多次回火后，具有很高的（强度、硬度）和较好的（ 塑性、韧性）。
2.不锈钢按其金相显微组织不同，常用的有以下三类：（ 马氏体不锈钢），（铁素体不锈钢），奥氏体型不锈钢。