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1、1 工程材料试题工程材料试题 一、名词解释题（每题 3 分，共 30 分） 1、金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相与组成元素晶体结构均不相同的固相 2、固溶强化；随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的 现象。 随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的 现象。 3、 铁素体；碳在 碳在 -Fe 中的固溶体中的固溶体 4、加工硬化；随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降 的现象。 随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降 的现象。 5、球化退火；将工件加热到将工件加热到 Ac1 以上以上 3050 摄氏度保温一定时间后随
2、炉缓慢 冷却至 摄氏度保温一定时间后随炉缓慢 冷却至 600 摄氏度后出炉空冷。摄氏度后出炉空冷。 6、金属键； 金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。 7、再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程. 8、枝晶偏析；在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。 9、正火；是将工件加热至是将工件加热至 Ac3 或或 Accm 以上以上 3050,保温一段时间后保温一段时间后,从炉中取 出在空气中冷却的金属热处理工艺。 从炉中取 出在空气中冷却的金属
3、热处理工艺。 10、固溶体。合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含 有其他组元的新相，这种新相称为固溶体 合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含 有其他组元的新相，这种新相称为固溶体 二、简答题（每题 8 分，共 48 分） 1、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？ P16 l 结晶的基本过程结晶的基本过程晶核形成与晶核长大晶核形成与晶核长大 结晶时的冷却速度（即过冷度）随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率 都增大，但形成率的增长比成长率的增长快，同时液体金属中难熔杂质以及 振动和搅拌的方法也会增大形核率 结晶时的冷却速度
4、（即过冷度）随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率 都增大，但形成率的增长比成长率的增长快，同时液体金属中难熔杂质以及 振动和搅拌的方法也会增大形核率 2、手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造？ 手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。如手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造。如 T9,T9A,T10,T10A,T11,T11A 普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如 Q195,Q215,Q235 车床主轴 ： 它要求有较高的综合机械性能， 用优质碳素结构钢， 如
5、车床主轴 ： 它要求有较高的综合机械性能， 用优质碳素结构钢， 如30， 35， 40， 45， 50 3、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？ 1晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横 向等。 晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度和塑性远大于横 向等。 2晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强 2 度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降， 度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降， 3织构现象的产生，即随着变形的发 生不仅金属中晶粒会被破碎拉长， 而且各晶粒的晶格位向也会沿
6、着变形的方向同 时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象， 织构现象的产生，即随着变形的发 生不仅金属中晶粒会被破碎拉长， 而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同 时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致，产生织构现象， 4冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒 间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的， 会引起零件尺寸不稳定。 冷压力加工过程中由于材料各部分的变形不均匀或晶粒内各部分和各晶粒 间的变形不均匀，金属内部会形成残余的内应力，这在一般情况下都是不利的， 会引起零件尺寸不稳定。 4、
7、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？ 在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不 同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。 在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不 同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。 在性能上：形成固溶体和金属件化合物都能强化合金，但固溶体的强度，硬度比 金属间化合物低，塑性，韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机 械性能。 在性能上：形成固溶体和金属件化合物都能强化合金，但固溶体的强度，硬度比 金属间化合物低，塑性，韧性
8、比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机 械性能。 5、实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增 加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的 增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变，从而使晶 体强度增加。 同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻， 降低金属的抗腐蚀性能。 如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增 加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的 增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都
9、会造成晶格畸变，从而使晶 体强度增加。 同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻， 降低金属的抗腐蚀性能。 6、比较退火的状态下的 45 钢、T8 钢、T12 钢的硬度、强度和塑性的高低，简述 原因。 三、综合分析题（共 22 分） 1、 （12 分）有两个含碳量为 1.2%的碳钢薄试样，分别加热到 780和 860并保 温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于 VK 的冷却速度至室温。试问： （1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ 因为因为 860 摄氏度加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的 马氏体晶粒叫粗大 摄氏度加热温度高，加热时形成的奥氏体晶粒粗大，冷却后得到的 马氏体
10、晶粒叫粗大 （2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？ 因为加热温度因为加热温度 860 已经超过了已经超过了 Accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体 中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳 量较多。 ，此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体 中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非扩散型转变，所以冷却后马氏体含碳 量较多。 （3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ 因为加热温度因为加热温度 860 已经超过了已经超过了 Accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏 体中含碳量增加，降低钢的 ，此时碳化物全部溶于奥氏体中，使奥氏 体中含碳量增加，降低钢的 Ms
11、和和 Mf 点，卒火后残余奥氏体增多。点，卒火后残余奥氏体增多。 （4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？ 3 因为加热温度因为加热温度 860 已经超过了已经超过了 Accm，此时碳化物全部溶于奥氏体中，因为加 热卒火后未溶碳化物较少 ，此时碳化物全部溶于奥氏体中，因为加 热卒火后未溶碳化物较少 （5）你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？ 780 加热卒火后合适。因为含碳量为加热卒火后合适。因为含碳量为 1.2%的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢 卒火加热温度 的碳钢属于过共析钢，过共析碳钢 卒火加热温度 Ac1 +(30_50 摄氏度摄氏度)，而，而 780 在这个温度范围内，这时卒火后的组
12、织为均匀而细小的 马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度，硬度和耐 磨性，而且也具有较高的韧性。 在这个温度范围内，这时卒火后的组织为均匀而细小的 马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织，使钢具有高的强度，硬度和耐 磨性，而且也具有较高的韧性。 2、 （10 分）说明 45 钢试样（10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到 的室温组织：700，760，840，1100。 700：因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。：因为它没有达到相变温度，因此没有发生相变，组织为铁素体和珠光体。 760：它的加热温度在：它的加热温度在 Ac1_Ac3 之间，因此组织为铁素体，马氏体和少量残余奥 氏体。 之间，因此组织为铁素体，马氏体和少量残余奥 氏体。 840：它的加热温度在：它的加热温度在 Ac3 以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马 氏体和少量残余奥氏体。 以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马 氏体和少量残余奥氏体。 1100： 因为它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，卒火后得到粗片状马氏 体和少量残余奥氏体 ： 因为它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，卒火后得到粗片状马氏 体和少量残余奥氏体
