机械工程材料及热加工工艺试题及答案

一、名词解释：

１、固溶强化： 固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化： 金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化： 在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度

４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法

名称 机床床身 汽车后桥齿轮 候选材料 T10A, KTZ450-06, HT200 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 选用材料 HT200 20CrMnTi 热处理方法 时效 渗碳＋淬火＋低温回火 最终组织 P＋F＋G片 表面Cm＋M＋A’ 心部 F＋M Cm＋M＋A’ Cm＋M＋A’ T回 Cm＋M＋A’ F＋P a+SnSb A S回＋G球 滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火＋淬火＋低温回火 锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火＋淬火＋低温回火 汽车板簧 钻头 桥梁 滑动轴承 耐酸容器 发动机曲轴 45, 60Si2Mn, T10 W18Cr4V，65Mn, 20 1Cr13, 16Mn, Q195 H70, ZSnSb11Cu6, T8 60Si2Mn W18Cr4V 16Mn, ZSnSb11Cu6 淬火＋中温回火 淬火＋低温回火 不热处理 不热处理 固溶处理 等温淬火＋高温回火 Q235, 1Cr18Ni9Ti, ZGMn13 1Cr18Ni9Ti QT600-3, 45, ZL101 QT600-3 三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：

下料 锻造 正火 机加工 调质 机加工（精） 轴颈表面淬火 低温回火 磨加工

指出：1、主轴应用的材料：45钢

2、正火的目的和大致热处理工艺 细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷

3、调质目的和大致热处理工艺 强度硬度塑性韧性达到良好配合 淬火＋高温回火

4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度

5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回

四、选择填空（20分）

１．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（ d）

（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大 （b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响 （d）上述说法都不全面 ２．适合制造渗碳零件的钢有（ c）。

（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi

３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）

（a）45钢经正火处理 （b）60Si2Mn经淬火和中温回火 （c）40Cr钢经调质处理

4．制造手用锯条应当选用（a ）

（a）T12钢经淬火和低温回火 （b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火 （c）65钢淬火后中温回火

5．高速钢的红硬性取决于（b ）

（a）马氏体的多少 （b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量 （c）钢中的碳含量 6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）

（a）60钢渗碳淬火后低温回火 （b）40Cr淬火后高温回火 （c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火

7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）

（a）工具钢，淬火+低温回火 （b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火 （c）弹簧钢，淬火+中温回火

8. 二次硬化属于（ d）

（a）固溶强化 （b）细晶强化 （c）位错强化 （d）第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（ b）

（a） 获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性

（b） 获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀 （c）降低硬度，便于

切削加工

１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ）

（a）20Cr渗碳淬火后低温回火 （b）ZGMn13—3经水韧处理 （c）W18Cr4V淬火后低温回火

五、填空题(20分)

1、马氏体是 碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体 、 片状马氏体。

其中， 片状马氏体硬度高、塑性差

2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为1270－1280℃，回火加热温度为 560℃ ，回火次数 3次。

3、材料选择的三原则 一般原则，工艺性原则， 经济性原则。

4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是 强度高，淬透性好 。

5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是 P B M。

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 M回＋A’

T回 S回 。

7. 45钢正火后渗碳体呈 片 状，调质处理后渗碳体呈 球 状。

第一章 材料的性能

1、解释名词：强度*、塑性*、硬度、冲击韧性*、疲劳极限。* 2、掌握σs、σь、δ、ψ 的含义、单位及计算方法。* 3、掌握HBS、HRC、HV、Ak、ak、σ-1 等符号的含义。* 4、为什么相同材料进行拉伸试验时δ5>δ10？ 5、课本P35～36，习题1、3、4、6、13*。 第二章 碳钢

1、解释名词：晶体与非晶体*、晶格与晶胞、晶粒、晶界、合金、相、组织、固溶体*、固溶强化、结晶、同素异构转变*、相图、杠杆定律、铁素体*、奥氏体*、渗碳体、珠光体*、莱氏体*、冷加工*、热加工、回复、再结晶*、加工硬化*。 2、常见的金属晶格类型有哪三种？* 3、固溶体有哪几种*？它们有何特性？*

4、实际金属的晶体缺陷有哪些？它们对晶体的性能有何影响？ 5、什么叫过冷度*？影响过冷度大小的因素是什么？*

6、晶粒大小对金属的性能有什么影响*？细化晶粒的方法有哪两种？* 7、共晶转变与共析转变有何异同？它们的产物是什么？

8、默写铁—渗碳体相图，说明A、C、D、E、G、S、P、Q点和GS、SE、PQ、ECF、PSK线的意义。

9、默写出铁—渗碳体相图中各相区的相组成物和组织组成物。*

10、掌握各种典型的铁碳合金（工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁）的结晶过程及其室温组织*。会用杠杆定律求各组织的相对量。*

11、课本P76～77，习题6*、7*、10、11、16。 第三章 钢的热处理

1、解释名词：热处理*、退火*、正火、淬火*、回火*、过冷奥氏体*、残余奥氏体、马氏体*、淬透性*、淬硬性*、调质处理*。

2、马氏体转变有何特点？其组织形态有哪几种*？它们的特性如何*？ 3、熟悉共析钢的奥氏体等温转变曲线（C曲线），以及等温转变的组织和性能，并能用该曲线说明奥氏体连续冷却转变产物和性能。*

4、钢的淬火目的是什么？淬火方法有哪几种*？淬火温度是如何选择的*？

5、有两个大小相同的T12钢件，分别加热至780°C和860°C保温后以大于临界冷却速度冷至室温，问：*

（1）淬火后哪个工件的马氏体晶粒较粗大？哪个马氏体的今碳量较多？ （2）淬火后哪个工件的残余奥氏体较多？ （3）淬火后哪个工件的未溶碳化物较多？ （4）哪个温度淬火合适？为什么？ 6、何谓表面淬火？有哪几种常用方法？ 7、何谓渗碳、氮化*？它们的目的是什么*？ 8、课本P103，习题7、8、12、14。 第四章 合金钢

1、什么叫合金钢？常用的合金元素有哪些？有哪几方面的基本作用？

2、掌握钢的几种分类方法，按碳含量、合金元素含量、质量、用途是怎样分类的。* 3、解释名词：回火稳定性、回火脆性、二次硬化、红硬性*。

4、指出下列牌号中，哪些是结构钢（分出碳素结构钢、低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚珠轴承钢）*？哪些是工具钢（分出碳素工具钢、髙炭低合金工具钢、高速钢、冷模具钢、热模具钢）*？哪些是特殊性能钢（分出不锈钢、耐热钢、耐磨钢）*？并指出各种钢的大致成分和常用来做什么零件或构件*。

Q235A*，Q390A*，20Cr，45*，40Cr*，60Si2Mn*，GCr15*，T8， 9SiCr*，W18Cr4V*，9Mn2V， 5CrNiMo，Cr12MoV，4Cr13，0Cr19Ni9*，4Cr9Si2，ZGMn13。 5、课本P147，习题4、8。 第五章 铸铁

1、何谓铸铁*？铸铁如何分类*？与钢相比在化学成分、组织和性能方面有何特点？ 2、影响石墨化的因素是什么？作用如何？ 3、灰铸铁哪些性能优于钢？为什么？

4、可锻铸铁是如何获得的？与灰铸铁相比，有何优缺点？可锻铸铁是否可以锻造？ 5、灰铸铁为什么一般不进行整体淬火和回火？而球墨铸铁可以进行这类热处理？ 6、指出下列铸铁牌号中的符号和数字的意义：*

HT200，KTH350—04，QT400—15。 7、课本P158~159，习题1、3、7。* 第六章 有色金属及其合金

1、纯铝有何性能特点？*

2、铝合金热处理机理与钢有何不同？什么叫固溶处理、自然时效、人工时效？ 3、形变铝合金按用途和性能不同可分为哪几种？* 4、纯铜有何性能特点？*

5、铜合金是如何分类的？有哪几类？* 6、课本P190，习题2、5、14、15、16。* **第七章 高分子材料

1、解释名词：高聚物、单体、加聚反应、缩聚反应。 2、什么是高分子合成材料？如何分类？* 3、请阐述聚合物的老化机理及防老化措施。 3、简述橡胶硫化的目的及原理。 4、课本P216，习题2、7、8。 **第十二章 零件的选材及工艺路线

1、试述选择材料的一般原则与步骤。* 2、课本P292，习题1、5、6*。

第Ⅱ部分 《材料成形部分》

第一章 铸造

1. 何谓铸造*？铸造有哪些特点？试从铸造的特点分析说明铸造是生产毛坯的主要方法？ 2. 铸件的凝固方式依照什么来划分？哪些合金倾向于逐层凝固？

3. 从Fe－Fe3C相图分析，什么样的合金成分具有较好的流动性*？为什么*？ 4. 缩孔和缩松是怎样形成的？可采用什么措施防止？

5. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？各适用于哪种场合？

6. 铸造应力有哪几种？如何形成的？如何防止铸造应力、变形和裂纹？ 7. 为什么要规定铸件的最小壁厚值*？如何确定最小壁厚*？

8. 何谓合金的铸造性能*?它可以用哪些性能指标来衡量*？铸造性能不好，会引起哪些缺陷？ 9. 手工造型与机器造型各有何特点？应用范围如何？各有哪些常用造型方法？ 10. 模样、铸件、零件三者之间在尺寸上有什么关系？

11. 为什么铸件的重要加工面和主要工作面在铸件中应朝下？* 12. 为什么尽量使铸件全部或大部位于同一砂箱内？* 13. 何谓铸造工艺图*？有何用途？

14. 试比较灰铸铁、碳钢和铝合金的铸造性能特点。

15. 金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造与砂型铸造比较各有何主要特点*？它们各有何应用的局限性？

16. 下列铸件在大批量生产时，采用什么铸造方法为宜？

铝活塞；缝纫机头；汽轮机叶片；铸铁污水管；摩托车汽缸体；大模数齿轮滚刀；汽缸套；车床床身。

17. 课本P66~71，复习题 9、15、24、30、31。 第二章 锻压

1. 什么叫锻压加工？锻压加工的主要生产方式有哪些？为什么对某些重要的机械零件要进行锻

压？

2. 何谓加工硬化*？在热加工过程中是否也有加工硬化现象产生？ 3. 何谓再结晶*？它对工件的性能有何影响*？

4. 区别冷变形和热变形的界限是什么*？钢在400℃温度下进行加工，是热变形还是冷变形？ 5. 可锻性良好的金属应具有哪些力学性能和组织状态？哪些工艺条件影响金属的可锻性？如何影响？

6. 钢料加热温度不当时，易产生哪些缺陷？如何防止？ 7. 确定碳钢始锻温度和终锻温度的依据是什么？

8. 什么叫锻造比？锻粗与拔长时的锻造比如何计算？ 9. 什么叫自由锻*？其基本工序有哪些*？

10. 常用自由锻设备有哪几种？其工作原理与应用场合有何不同？ 11. 什么叫模锻*？与自由锻相比有何优缺点？ 12. 板料冲压与锻造相比有何异同？ 13. 板料冲压有哪些基本工序？

7、课本P139~141，复习题 8、15、19、20、25、29。

第三章 焊接

1. 什么是焊接*？焊接方法有哪些？各具有什么特点？ 2. 什么是焊接电弧？其形成特点如何？ 3. 焊条的作用是什么？焊条药皮有何功用？

4. 下列焊条型号或牌号的含义是什么？ E4303；J422；J507。 5. 什么是金属的焊接性*？钢材的焊接性主要决定于什么因素*？

6. 下列金属材料焊接时主要问题是什么？常用什么焊接方法和焊接材料？

普通低合金钢；中碳钢；珠光体耐热钢；奥氏体不锈钢；铝及铝合金；铜及铜合金；钛及钛合金。

7. 课本P199~200，复习题5、9、14。

**第五章 毛坯的选择

1. 什么是毛坯？合理选择毛坯有何重要性？毛坯选择包括什么内容？ 2. 常用零件毛坯类型有哪几种*？其选择原则有哪些*？

3. 为什么轴杆类零件一般采用锻件，而机架类零件多采用铸件？* 4. 为什么齿轮多用锻件？而带轮、飞轮多用铸件？*

5. 课本P241，复习题1、2。

一、名词解释（共15分，每小题 3分）

1. 奥氏体（A） 2.回复 3.固溶体 4.自然时效 5.加工硬化 二、填空题（共20分，每空1 分）

1.石墨为片状的灰口铸铁称为 铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁，石 墨为球状的灰口铸铁称为 铸铁。其中 铸铁的韧性最高，因而可以锻造。

2. 陶瓷材料中的气相是指 ，在 程中形成的，它 了陶瓷的强度。

3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 5.金属的断裂形式有__________和__________两种。

6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。

7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 三、选择题（共 25分，每小题1分）

1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是( ) A.温度过低； B.温度过高； C.钢锭含磷量过高； D.钢锭含硫量过高 2.下列碳钢中，淬透性最高的是( )

A.20钢； B.40钢； C.T8钢； D.T12钢 3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是( )

A.提高淬透性； B.固溶强化； C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区； D.细化晶粒；

4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行( )

A.完全退火； B.球化退火； C.去应力退火； D.再结晶退火 5.下列材料中，最适合制造机床床身的是( )

A.40钢； B.T12钢； C.HT300； D.KTH300-06 6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是

A.1Cr13钢； B.1Cr17钢； C.3Cr13钢； D.4Cr13钢 7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是( )

A.ZAlSi12； B.2A50(旧牌号LD5)； C.ZAlMg10； D.2A12(旧牌号LY12) 8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是( ) A.1Cr17； B.1Cr18Ni9Ti； C.聚四氟乙烯； D.SiO2 9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是( )

A.60Si2Mn； B.5CrNiMo； C.Cr12MoV； D.GCr15 10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是( ) A.Al2O3； B.聚苯乙烯； C.聚丙烯； D.饱和聚酯

11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只 需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是( )

A.铁总是存在加工硬化，而铜没有； B.铜有加工硬化现象，而铁没有；

C.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有 D.铁和铜的再结晶温度不同 12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和( )

A.铁素体-奥氏体不锈钢； B.马氏体-奥氏体不锈钢；C.莱氏体不锈钢； D.贝氏体不锈钢

13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？( )

A.马口铁； B.白口铸铁； C.麻口铸铁； D.灰铸铁

14.用于制造渗碳零件的钢称为( )。

A.结构钢； B.合金钢； C.渗碳钢； D.工具钢 15.马氏体组织有两种形态( )。

A.板条、树状； B.板条、针状； C.树状、针状； D.索状、树状 16.实际生产中，金属冷却时( )。

A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度； B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度；

C.理论结晶温度总是大于实际结晶温度； D.实际结晶温度和理论结晶温度没有关系

17.零件渗碳后，一般需经过( )才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。 A.淬火+低温回火； B.正火； C.调质； D.淬火+高温回火 18.C曲线右移使淬火临界冷却速度( )，淬透性( )。

A.减小、增大； B.减小、减小； C.增大、减小； D.增大、增大 19.机械制造中，T10钢常用来制造( )。

A.容器； B.刀具； C.轴承； D.齿轮 20.钢经表面淬火后将获得( )。

A.一定深度的马氏体； B.全部马氏体； C.下贝氏体； D.上贝氏体 21.GCrl5SiMn钢的含铬量是：( )

A.15％； B.1．5％； C.0. 15％； D.0.015％ 22.铅在常温下的变形属：( )

A.冷变形； B.弹性变形； C.热变形； D.既有冷变形也有热变形 23、黄铜是以（ ）为主加元素的铜合金。

A.铅 B.铁 C.锡 D.锌

24、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（ ）。 A.铁素体 B.珠光体 C.二次渗碳体 D.莱氏体

25、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（ ）温度为界限区分的。 A.结晶 B.再结晶 C.相变 D.25℃ 四、判断题（共10 分，每小题 1 分）

1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成，因而其性能相同。( ) 2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。( )

3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。( )

4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。( )

5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。( )

6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。( ) 7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。( ) 8.所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。( ) 9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。( )

10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。( ) 五、简答题（共 30分，每题10分）

1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。 2.简述回火的目的。

3.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？

参考答案 一、名词解释 1．奥氏体（A）：C在γ－Fe中的间隙固溶体，常用A或γ表示，是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。

3．固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。 4．自然时效：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。

5．加工硬化：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐

降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。

二、填空题

1、普通灰口；可锻；球墨； 2、气孔；烧结；降低。 3、固体渗碳 气体渗碳

4、不锈钢 耐热钢 耐磨刚 5、延性断裂

6、合金渗碳体 特殊碳化物 7、体心立方晶格 密排六方晶格

三、选择题 1.D; 2.C; 3.C; ; 5.C; 6.A; 7.D; 8.C; 10.A; 11.C; 13.D; 14.C; 15.B; 17.A; 18.A; 19.B; 20.A; 21.B 23.D; 24.C 四、判断题

1.×； 2.×； 3.√； 4.×； 5.×；6.×； 7.√； 9.×； 10.×。 五、简答题

1、答：奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，

使钢的力学性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。 2、答：回火的目的是：

（1）降低零件脆性，消除或降低内应力； （2）获得所要求的力学性能； （3）稳定尺寸； （4）改善加工性。 3、答：

铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体，软而韧。 渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。

珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/iq3a.html