工程材料及成形工艺基础试题

习 题 一

一、

填空题

1．工程材料按成分特点可分为金属材料、 、 ；金属材料又可分为 和 两类；非金属材料主要有 、 ；复合材料是指 。

2．炼铁的主要设备是 炉，炼钢炉主要有转炉和 ，转炉主要用于冶炼 钢。

3．钢材的主要品种有钢板、 、 、 等，钢板是采用 方法生产的，其种类有厚板、中板、薄板，它们的厚度分别为 、 、 。

4．金属材料的力学性能主要包括强度、 、 、 等；强度的主要判据有 和 ，强度和 可以用拉伸试验来测定； 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。

5．铜、铝、铁、铅、钨、锡这六个金属，按密度由高至低排列为 ，按熔点由高至低排列为 。 6．晶体是指 ，晶体结构可用晶格来描述，常见金属晶格有 、 和 ；金属Cu、Al、γ-Fe等金属的晶格类型为 ，α-Fe、β-Ti、Cr、W等金属的晶格类型为 。

7．合金是 的物质，合金相结构主要有 和 ；其中 常作为合金的基体相， 少量、弥散分布时可强化合金，常作为强化相。

8．实际金属的结晶温度总是低于 结晶温度，这种现象称为过冷现象，一般情况下金属的冷却速度越快，过冷度越 ，结晶后的晶粒越 ，金属的强度越 ，塑性和韧性越 。 二、

选择题

1．三种材料的硬度如下，其中硬度最高的是（ C ），硬度最低的是（ B ） (a)40HRC (b)250HBS （c）800HV

2．在设计机械零件时，一般用（ AB ）作为设计的主要依据。 （a）σb (b) σs (c) σ-1 (d)δ

3．硬度在235~255HBS的成品轴，抽检性能时应采用（ B ）。 （a）HBS (b) HRC (c) HRB

4．高温下的铁冷却过程中，在1394℃由γ-Fe转变为α-Fe时，其体积会（ A ）。 （a）膨胀 (b) 缩小 (c)不变

三、金属的晶粒大小对力学性能有何影响？生产中有哪些细化晶粒的措施？

答：在室温下，一般情况是晶粒越细，其强度、硬度越高，韧性、塑性越好，这种现象称为细化晶粒。措施：（1）.增加过冷度；（2）.变质处理；（3）.附加振动。

习 题 二

一、填空题

1、铁碳合金的主要力学性能与碳的质量分数之间的关系规律是：当wc﹤0.9%时，随着碳质量分数的增加，其 、 增加，而 、 降低；当wc>0.9%时，其 、 、 降低，而 增加。

2、铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是 和 ，随着碳的质量分数的增加， 相的相对量增多， 相的相对量却减少。

3、珠光体是一种复相组织，它由 和 按一定比例组成。珠光体用符号 表示。 4、铁碳合金中，共析钢的wc= %,室温平衡组织为 ；亚共析钢的wc= %，室温平衡组织为 ；过共析钢的wc= %,室温平衡组织为 。

5、铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体称为 渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为 渗碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为 渗碳体。

二、选择题

1、下面所的列组织中，脆性最大的是（ d ）；塑性最好的是（ a ）。

(a)F (b)P (c)A (d)Fe3C

2、在平衡状态下，下列钢的牌号中强度最高的是（ c ）,塑性最好的是（ c ）。

(a)45 钢 (b)65钢 (c)08F钢 (d)T10钢。

3、钢牌号Q235A中的235表示的是（ b ）

（a）抗拉强度值 (b)屈服点最低值 (c)疲劳强度值 (d)布氏硬度值。 4、下列叙述错误的是（ b ）。

（a）碳在γ-Fe中的间隙式固溶体称为奥氏体 (b)铁素体在室温下的最大溶解度是0.0218% (c)奥氏体在727℃以上具有良好的塑性 (d)奥氏体的溶碳能力比铁素体强

5、将下列组织按其所能达到的最高碳的质量分数从大到小排列，正确的顺序是（ c ） （1）P （2）F （3）Fe3C （4）Ld' (5) A

（a）1、2、3、4、5 （b)3、4、1、5、2 （c）3、4、5、1、2 (d)2、3、4、5、1

三、简答题

1、何谓纯铁的同素异晶转变，它有什么重要意义？

答：同一种金属在固态下随温度的变化由一种晶格类型转变为另外一种晶格类型的转变过程称为金属的同素异构转变。它是钢和铸铁进行热处理，从而改变其组织和性能的依据，也是钢铁材料性能多样、用途广泛的主要原因之一。

3、试画出简化的Fe-Fe3C相图，并说明图中点，线的意义，并填出各相区的相和组织组成物。 4、简述非合金钢含碳量、显微组织与力学性能的关系 。

5、何谓共析反应和共晶反应？分别写出转变表达式。

答：由特定成分的单相固态合金，在恒定温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相反应。 共晶反应是指在一定的温度下，一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应。 6

习 题 三

一、填空题

1、钢的整体热处理主要有 、 、 和 。 2、马氏体的硬度主要取决于 。

3、常用的退火工艺方法有 、 和 。 4、常用的淬火冷却介质有 、 、 。 5、常用的淬火方法有 、 、 和 。 6、常见的热处理缺陷有 、 、 和 。

7、常用回火方法有 、 和 ；其回火温度范围分别是 、 和 。

8、化学热处理通常都由 、 和 三个基本过程组成。 9、常用的热喷涂方法有 、 、 和 等。 10、工业上常采用的加工硬化方法有 、 、 和 等。

二、选择填空：

1、在实际加热时，45钢完全奥氏体化的温度在 B 以上。

A、Ac1 B、Ac3 C、AcCm 2、在实际加热时，T12钢中珠光体向奥氏体转变的开始温度是 A 。

A、Ac1 B、Ac3 C、AcCm 4、奥氏体形成以后，随着加热温度的升高，则其晶粒 A 。

A、自发长大 B、基本保持不变 C、越来越细小 5、我们把在A1温度以下暂时存在的奥氏体称为 B 奥氏体。

A、残余 B、过冷 C、过热 10、为了改善T12钢的切削加工性能，一般应采用 B 。

A、完全退火 B、球化退火 C、正火 11、亚共析钢的淬火加热温度一般确定为 B 以上30℃~50℃。

A、Ac1 B、Ac3 C、AcCm 13、淬火钢回火时，温度越高，则其硬度 B 。

A、越高 B、越低 C、保持不变 14、感应淬火时，电流频率越高，则获得的硬化层深度 B 。

A、越深 B、越浅 C、基本相同 三、问答题

1、何谓热处理？热处理加热保温的主要目的是什么？

答：就是采用适当的方式对金属材料或工件按一定工艺进行加热、保温盒冷却，以获得预期的组织结构和性能的工艺。热处理的种类很多，根据目的、加热和冷却方法的不同，可以分为整体热处理、表面热处理、化学热处理以及其他热处理方法。 1. 何为退火，退火的目的？常用的退火工艺方法有哪些、

2、何谓退火？退火的目的是什么？常用退火工艺方法有哪些？

答：退火是将工件加热到某一适当温度，保温一定时间后再缓慢冷却的工艺过程，称退火。退火的目的是：降低硬度，改善钢的成形和切削加工的性能，均匀钢的化学成分和组织，消除内应力。方法：完全退火、球化退火、去应力退火、不完全退火、扩散退火。

5、何谓正火？正火与退火如何选用?

答：正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。见p52.

6、何谓淬火？淬火的主要目的是什么?

答：是将工件加热答A3或A1点以上某一温度保持 一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。淬火目的就是为了获得马氏体或下贝氏体组织，以便在随后不同温度回火获得我们所需要的性能。

7、何谓钢的淬透性？影响淬透性的主要因素是什么？

答：淬透性是规定条件下，钢试样淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。.因素：1钢的含碳量; 2.钢中Cr,Si,B等能提高淬透性的合金元素的含量.

9、何谓回火？回火的主要目的是什么？

答:回火是将淬火后的工件加热到Ac1以下的某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。目的：减少或消除淬火应力，稳定组织，稳定尺寸，降低淬火钢的脆性，获得所需要的力学性能。

10、简述感应淬火的目的、特点及其应用范围。

习 题 四

1． 什么叫合金钢？常加入的合金元素有哪些？

答：合金钢指合金元素的种类和含量高于国标规定范围的钢。合金钢里经常加入的合金元素有 Mo、Si、Ni、Cr、Mn、W、V、Ti、Al 等 2． 说明合金钢的牌号表示的基本方法。

习 题 五

2. 什么叫铸铁的石墨化?影响铸铁石墨化的因素有那些，如何影响？

答：铸铁中碳以石墨形态析出的过程叫做铸铁的石墨化；化学成分的影响、冷却速度的影响；C和Si对铸铁的石墨化起决定性作用，C是形成石墨化的基础，增大铸铁的C的浓度有利于形成石墨；Si含量越高，石墨化进行的越充分；S是强烈阻碍石墨化的元素；Mn也是阻碍石墨化的元素；P是微弱促进石墨化的元素；（2）冷却速度越慢，越有利于石墨化，冷速越大，则容易形成白口。 12.球墨铸铁是如何获得的？常用的球化剂有哪些？与灰铸铁及钢相比，球墨铸铁在 性能上有哪些特点？

答：球墨铸铁是通过铁液的球化获得的；常用的球化剂有镁、稀土元素和稀土镁合金三种；球墨铸铁的强度、塑性与韧性大大优于灰铸铁，具有良好的减震性、减摩性、切屑加工性及低的缺口敏感性等。

习 题 九

一、填空题

1．铸造可分为 和 两大类；铸造具有 和成本低廉等优点，但铸件的组织 ，性能 ；因此，铸造常用于制造形状 或在 应力下工作的零件或毛坯。

2．金属液的流动性 ，收缩率 ，则铸造性能好，若金属的流动性差，铸件易出现 等的铸造缺陷，若收缩率大，则易出现 的铸造缺陷。常用铸造合金中，灰铸铁的铸造性能 ，而铸钢的铸造性能 。

3．铸型的型腔用于形成铸件的外形，而 主要形成铸件的内腔和孔，

4．一般铸件浇注时，其上部质量较 ，而下部的质量较 ，因此在确定浇注位置时，应尽量将铸件的 朝下、 朝上。

5．冒口的主要作用是 ，一般冒口应设置在铸件的 部位。

6．设计铸件时，铸件的壁厚应尽量 ，并且壁厚不宜太厚或太薄，若壁厚太小，则铸件易出现 的缺陷，若壁厚太大，则铸件的 。 二、选择题

1．在型腔的表面涮一层石墨涂料可提高其耐火性，从而防止铸件产生（ c ）。

(a)气孔 (b)缩孔 (c)粘砂 （d）裂纹

2．单件或小批生产的灰铸铁件直径小于（ c ）mm的孔通常不必铸出。

(a)10 (b20 (c)30 （d）50

3．制造双金属滑动轴承时，内衬轴承合金通常是采用（ c ）铸造方法镶铸在钢制轴瓦上的。

(a)压力铸造 (b)熔模铸造 (c)离心铸造 （d）砂型铸造 4．在工艺参数相同的情况下，（ b ）的铸件，内部晶粒细小，力学性能好。

(a)陶瓷型铸造 (b)金属型铸造 (c)砂型铸造 （d）实型铸造 5．铸造中的CAE指的是（ c ）。

(a)计算机辅助设计 (b)计算机辅助制造 (c)计算机辅助工程（数值模拟）

三、型砂的种类有哪些？目前铸造生产线上造型主要采用哪些型砂？

四、按题图9-39中所标的次序填出各部分的名称。

名词解释

①强度：材料在力的作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为

强度。

②硬度：硬度是材料抵抗局部变型，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量金属软硬的依据。 ③组元：组成合金最基本的、的单元称为组元。

④相：合金中成分、结构、性能相同的区域称为合金的一种“相”。

⑤共晶转变：在一定的温度下,一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相的反应

⑥奥氏体：奥氏体是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，用符号“A”表示，呈面心立方晶格。 ⑦铁素体：铁素体是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体，用符号“F”表示，呈体心立方晶格。 ⑧珠光体：珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，“P”. ⑨莱氏体：莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，“Ld”。 ⑩同素异构转变：金属在固态下晶格随温度发生改变的现象。

⑾贝氏体：在含碳量过饱和α的基体上弥散分布着细小的碳化物亚稳组织。

⑿马氏体：马氏体（M）是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚

稳定相。

⒀过冷奥氏体：在A1温度一下暂时存在的奥氏体称为过冷奥氏体。

⒁残余奥氏体：奥氏体在冷却过程中发生相变后在环境温度下残存的奥氏体。 ⒂VC（马氏体临界转变速率）：

⒃淬透性：在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。 ⒄碳化物形成原素：

⒅回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。 ⒆红硬性：是指材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力。 ⒇二次硬化：淬火钢在回火的某个阶段硬度不下降反而升高的现象。

21.第一类回火脆性：淬火钢在250度到350度回火是，冲击韧度明显下降，出现脆性。 22.石墨化：铸铁中碳以石墨形态析出的过程叫做铸铁的石墨化。

23.变质处理：在浇注前向铁液中加入少量孕育剂，形成大量高度弥散的难溶质点，成为石墨的结晶核心，以促进石墨的形核从而得到细珠光体基体和细小均匀分布的片状石墨。 24.流动性：是指金属液本身的流动能力。

25.收缩性：收缩是铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减，包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。 26.造型：制造砂型的过程称为造型。 27.造芯：

28.特种铸造：特种铸造师与砂型铸造不同的其他铸造方法的总称。

29.冷变形强化：在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的强度和硬度都有所提高，但塑性有所下降，这个现象称为冷变形强化。

30.再结晶：当加热温度进一步提高时，塑性变形后的金属将以某些质点为核心，变形前的晶格结构，重新生核长大，变为细小、均匀的等轴晶粒。

31.可段性：材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力叫金属的可段性。

32.锻造流线：锻造流线也称流纹，在锻造时,金属的脆性杂质被打碎 ,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布 , 这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性。

33.锻造比：造时变形程度的一种表示方法。通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示。 34.合金：合金，是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质 35.塑性：塑性是材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。 36.韧性：韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。