工程材料及热加工试题库

一、 名词解释

热处理：是将金属在固态下加热至一定温度，保温一定时间，以一定的速度冷却至室温，来改变其内部组织结构，已获得所需性能的一种加工工艺。

淬透性：是钢在淬火时获得淬硬层深度的能力（钢经淬火后获得马氏体的能力） 。 结晶：

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。

化学热处理：指把工件放在一定温度的化学介质中，保温一段时间，让化学元素渗入工件表面，改变表面的化学成分，进而改变组织及性能的热处理工艺。 同素异构转变：

回火：回火是将钢淬火后再加热至临界点以下的不同温度保温，让马氏体分解，以获得不同组织及性能，然后以适当的方式冷却至室温的热处理。

固溶强化：由于形成固溶体导致大量的点缺陷，使金属的晶格发生畸变，增大了位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得困难，导致金属的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象。

化学腐蚀:金属与外部介质直接发生化学作用引起的腐蚀。

固溶体:合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相，称为固溶体。

过冷度:理论结晶温度T0与实际结晶温度Tn的差值称为过冷度。

表面热处理:对金属表面进行的热处理

晶体：固体材料按原子排列是否有序，可分为晶体和非晶体。

硬度：金属抵抗硬物压入的能力，也是材料局部塑性变形的抗力。 合金： 强度： 锻造： 奥氏体：

正火：是将钢加热至共析钢Ac3或过共析钢Accm以上30-50度，保持一段时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类型组织的一种热处理工艺。 铸造： 铁素体: 退火: 塑性： 非晶体： 焊接： 马氏体：

淬火：淬火是把钢加热至临界点以上30-50度，保温一段时间，然后以大于钢的临界冷却速度进行冷却，以获得马氏体组织的一种热处理工艺。

二、 填空题

1.α―Fe是___体心__立方晶格，γ-Fe是_ 面心_立方晶格。

2.含碳量处于0.0218%~2.11%的铁碳合金称为________，含碳量为2.11%~6.69%的铁碳合金称为________。

3.45钢的淬火加热温度是__840____，T10钢的淬火加热温度是_800__。20钢的正火加热温度为__900______。

.4.焊接电弧由______、______、______三个区域组成。

5.常见碳素钢按含碳量分为_低碳钢__、 _中碳钢_ 、_高碳钢__。 .6.通常把铸造分为_砂型铸造 、 __特种铸造__两大类。

7.焊条电弧焊常用的引弧方法有_碰击引弧法__ 和__划擦引弧法__。 8._________________是材料抵抗变形和断裂的能力。 9.冲击韧度随温度的降低而________，在某一温度范围时材料的冲击韧度值急剧下降，这个温度称为 。 10.分别填出下列铁碳合金组织的符号。

奥氏体___A_____ 铁素体____F____ 珠光体____P____。

11.在钢的普通热处理里，其中_退火_和_ 正火__属于预先热处理。 12.马氏体是碳在α-fe 中形成的 显著过饱和的固溶体_，其硬度主要取决于含碳

量。

13.常用的淬火冷却介质有 _水_、_油__和__盐或碱__。 14.静拉伸强度的主要判据有______、______和______。

15.实际金属晶体中存在大量缺陷，根据几何特征可分为 点缺陷 、 线缺陷 、 面缺陷 。

.16.铁碳相图中，特征点C称作__共晶点__点，该点的碳的质量分数（含碳量）为_4.3_%。

.17.铁素体是碳溶于__α-Fe_____中形成的间隙固溶体， _1495__℃时铁素体含碳量达到最大值_0.09_%。

18.某钢进行显微组织观察时，若其中铁素体含量约占50%，其含碳量约为______。

19.常用的退火方法有_低温回火_、_中温回火_和_高温回火_等。 20.自由锻分为 和 两种。

21.工具钢按用途可分_碳素工具钢_、_合金工具钢_和__高速工具钢_。 22.铸铁中常见的石墨形态有_______、_______、_______及蠕虫状四种。 23.板料冲压的基本工序可分为_______和_______两大类。

24.浇注系统通常由 、 、 和内浇道四部分组成。 25.按照钎料的熔点不同，可以将钎焊分为 和 两类。

.26.金属材料的力学性能主要包括强度、_硬度_、_塑性__、__韧性__和疲劳极限等。

27.强度和______可以用拉伸试验来测定。测量硬度最常用的实验方法有______和______。

28.铁碳相图中，特征点S称作_共析_点，该点的碳的质量分数（含碳量）为__0.77___%。

.29.奥氏体是碳溶于_______中形成的间隙固溶体， ______℃时奥氏体含碳量达到最大值_______%。

30.金属的结晶是一个_______和_______的过程。

.31.钢的整体热处理主要工艺方法有退火、_正火__、淬火_和__回火____。 32.珠光体根据层间距的不同，可以分为 普通片状珠光体_、_索氏体_和_屈氏体_。

.33.白口铸铁与常用的灰口铸铁区别在于组织中碳的存在形式不同，前者是以__Fe3C__形式存在，后者是以_石墨__的形式存在。 34.焊条是由_______和_______两部分组成。

.35.亚共析钢的正常淬火温度范围是_______，过共析钢的正常淬火温度范围是_______。

.36.合金的流动性取决于_______、_______、铸型及铸件结构。

37.砂型铸造的生产工序主要包括：制模、配砂、_______、造芯、合型、_______、_______、落砂、清理和检验。

38.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 、 及 。

.39.45钢正火后渗碳体呈 网 状，调质处理后渗碳体呈 状。 .40.材料选择的三原则 材料的使用性能 、 材料的工艺性能、 材料的经济性 。

41.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 、

、 。

.42.马氏体的形态主要有 板条状马氏体 、 针片状马氏体 。其中， 针片状 马氏体硬度高、塑性差。

.43.珠光体是 铁素体 和 渗碳体 的机械混合物。

.44.在相图中，ACD线是 液相线 、PQ线是 碳在铁素体中的固溶线 线。

45.低碳钢的热影响区分为 、 和部分相变区。 46.热处理主要分 退火 _、 正火 和 淬火 三个工序。

.47.根据焊接的过程特点不同，焊接可以分三大类 、 、 。

48.冒口的主要作用是 。

49.铸造工艺参数包括 、 、 、最小铸出孔以及型芯头。

50.在Fe-Fe3C相图中，钢与铸铁分界点的含碳量为 2.11% 。

51.在铁碳合金相图中， G和P分别表示 纯铁的同素异构转变点 、 碳在α-Fe中的最大溶解度 。

52.完全退火主要用于 中碳以上的亚共析碳 钢，其加热温度为： Ac3以上20-30度 。

.53. QT600-03中的“600”的含义是： 抗拉强度 。 54.铁碳合金中，共析转变的表达式为 As--Fp+Fe3C ，共晶转变的产物是 铁素体和渗碳体 。

55.莱氏体是 奥氏体 和 渗碳体 的机械混合物。

.56.在相图中，ECF线是 共晶线 、ES线是 碳在奥氏体中的固溶线 线、GS线是 合金冷却时自奥氏体中开始析出铁素体的析出线 线。

57.钢材加热时奥氏体的形成包括四个过程，依次为 奥氏体的形核 、 奥氏体的长大 、残余Fe3C的溶解及A的均匀化。

58.工件渗碳后后必须进行淬火和 低温回火。表面淬火后需进行 低温回火 。 59.对于结构钢，钢号的首部所表示的碳的平均质量分数是以万分数 来计算的，对于工具钢，是以 千分数 来计算的。 60.合金的铸造性能主要有 和 。

61.锻造温度范围是指材料 和 之间的一段温度间隔。锻造加热设备是 。

62.气焊的火焰分为 、 、 。

63.多晶体是有许多的 晶粒（单晶体） 组成的，它们之间的界面称为 晶界 。实际晶体的强度比理想晶体的强度 低 （高，低）得多。 64.根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置，固溶体分为__有序固溶体_和__无序固溶体_。

65.金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有__强度_、_硬度_、_塑性_。

66.衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有_韧性__、_疲劳强度_。 67.特殊性能铸铁包括__ 耐磨铸铁__、_耐热铸铁__、__耐蚀铸铁__。

68.气焊设备包括___________、___________、减压器、回火保险器以及焊炬。 .69.铸造的生产方法很多，主要可分为___________和__________两大类。 .70.按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为__沸腾钢__、__镇静钢__、和半镇静钢。

71.钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。淬透层通常以工件_表面_到__半马氏体区_的深度来表示。

72.在铁碳合金相图中，A表示___奥氏体____，E表示___铁素体____，S表示____索氏体___。

73.铸铁中__碳结晶成石墨__的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有_化学成分_ 和 _冷却速度_。

74.型砂和芯砂都是由___________、粘结剂、__________和附加物组成的。 75.实际晶体的面缺陷有_晶界_和_亚晶界。线缺陷有_位错__。

三、单项选择题

1.金属材料表现出是力学性能的是（ D ）

A、 导电性 B、 抗氧化性 C、 导热性 D、 硬度 2.常用金属的塑性判断依据是断后伸长率和（ C ）

A、 硬度 B、 强度 C、 断面收缩率 D、 屈服极限 3.金属的韧性通常随温度降低（ B ）

A、 变好 B、 变差 C、 不变 D、 都不对

（ ）18.GCr15是滚动轴承钢，钢中含Cr15%。 （ ）19.淬透性好的钢淬火后硬度一定高。

（ ）20.物质从液体状态转变为固体状态的过程成为结晶。 （ ）21.与上贝氏体相比，下贝氏体的强度、韧性均较差。

（ ）22.在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。

（ ）23.弹簧经淬火和中温回火后的组织是回火索氏体。 （ ）24.T12钢的碳的质量分数为1.0％。

（ ）25.同一金属，结晶时冷却速度愈大，则过冷度愈大，金属的实际结晶温度愈低。

（ ）26.过共析钢结晶的过程是：L—→L+A—→A—→A+Fe3C—→P+ Fe3C。 （ ）27.压焊都不需要加热。

（ ）28.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。 （ ）29.化学热处理既改变工件表面的化学成分又改变其表面的组织。 （ ）30.45MN表示合金钢。

（ ）31.金属理想晶体的强度比实际晶体的强度低。 （ ）32.冷却速度越快，钢的淬透性越高。 （ ）33.碳当量相同，材料的焊接性一定相同。 （ ）34.T10钢的碳的质量分数为1.0％。

（ ）35.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3％的铁碳合金才能发生共晶反应。

（ ）36.调质处理的主要目的是提高钢的综合力学性能。 （ ）37. 衡量材料的塑性指标主要有伸长率和冲击韧度。

（ ）38. 所有的金属晶体都属于常见的三种晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。

（ ）39.GCr15SiMn钢是滚动轴承钢，Cr12MoV钢是不锈钢， HT150是灰口铸铁。

（ ）40.锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变金属的力学性能。 （ ）41.碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。

（ ） 42.铁碳合金平衡结晶时，只有成分为 0.77%的共析钢才能发生共析反应。

（ ）43.在1100℃，含碳0.4%的钢不能进行锻造，含碳4.0%的铸铁能进行锻造。

（ ）44.细晶强化能同时提高钢的强度和韧性。

（ ）45.可锻铸铁中渗碳体大部分或者全部分解为团絮状。

（ ）46.铸铁适合于铸造。

（ ）47.珠光体是共析转变的产物。

（ ）48.金属固态一定是晶体，不存在非晶态金属；同样玻璃也不存在晶态玻璃。

（ ）49.共析钢结晶的过程是：L—→L+A—→A—→A+Fe3C—→P+ Fe3C。 （ ）50.同一钢种，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透性好。

（ ）51.随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。 （ ）52.回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。

（ ）53.退火工件常用HRC标出其硬度，淬火工件常用HBS标出其硬度。 （ ）54.正火与退火的主要区别是加热温度的不同。

（ ） 55.表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。

（ ）56.淬火+高温回火为调质处理。

（ ）57.共析钢奥氏体化后，冷却形成的组织主要取决于加热温度。 （ ）58.马氏体硬而不脆，性能好。

（ ）59.钢种合金元素含量越多，淬火后硬度越高。

（ ）60.片状珠光体的机械性能主要决定于珠光体的含碳量。

五、简答题

1.铸铁的石墨化的影响因素是什么？如何影响？

主要因素是铸铁的化学成分和高温状态的保持时间；碳、硅有利于石墨化，锰硫不利于石墨化，而磷须严格控制。

2.铁碳合金中基本相有哪些？其机械性能如何？

3.指出下列牌号所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。 60: 40Cr： T12： GCr9： 9SiCr：

4. 退火的主要目的是什么 消除内应力

5.指出下列牌号所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。 Q345：

T9： HT200： Cr12： 40MnB：

6.锤上模锻的模膛中，预锻模膛起什么作用，为什么终锻模膛四周要开设飞边槽 7.影响合金流动性的因素有哪些

8.指出下列牌号所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。 HT250：

GCr15SiMn： 5CrMnMo： 60Si2CrA： 40：

9.铁碳合金中的杂质主要有哪些？对合金有何影响？

10.金属的晶粒大小对其力学性能有何影响？如何控制液态金属的结晶过程，以获得细小晶粒？

钢 号 20CrMnTi 类别 合金渗碳数字及符号含义 钢 60Si2Mn 40Cr GCr15 弹簧钢 合金调质钢 滚动轴承钢 0Cr19Ni9 耐蚀钢 T12 16Mn 45 低合金结构钢 12.什么是金属材料的焊接性？如何评价钢的焊接性？

13.指出下列牌号所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。 HT250： 2Cr13： 20CrMnTi： T10： 9SiCr：

14.对T12钢试样进行了一系列热处理操作，将数据填入下表中。 热处理工艺 加热温度（℃） 冷却方式 退火 正火 Ac1+30~50℃ 随炉冷却 Ac3+30~50 空气冷却 以大于钢的临热处理后组织 珠光体类型组织 淬火 钢的临界点30~50 界冷却速度冷却 马氏体组织

15.什么是金属的锻造性能？其主要影响因素有哪些？

16.指出下列牌号所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。 45：

W18Cr4V： 1Cr18Ni9： T8： GCr15：

17.对45钢试样进行了一系列热处理操作，将数据填入下表中。

18.阐述产生焊接应力和变形的原因。如何防止和减小焊接变形？

六、综合分析题

1.画出简化的铁碳合金状态图，并分析40钢由液态缓慢冷却至室温时所得到的

平衡组织。

4.下图是铁碳相图：

（1）指出图中C、S、P点的含义及AECF、ECF、PSK、ES、GS的含义。 （2）40Cr钢的结晶过程是什么？

5.车床主轴是传递力的重要零件，它承受一般载荷，轴颈处要求耐磨。一般车床主轴选用中碳结构钢（如45钢）制造。热处理技术条件为：整体调质处理；轴颈及锥孔表面淬火。它的制造工艺过程是：锻造—热处理—粗加工—热处理—半精加工—热处理—磨削。问：选择各热处理工序，并分析其目的。 6.下图是铁碳相图：

（1）指出图中A、D、G、E点的含义及共晶转变和共析转变的转变方程式。 （2）T12的结晶过程是什么？

7. 汽车传动齿轮担负传递动力、改变运动速度和方向的任务，齿面要求耐磨，同时心部要有足够的强韧性。现选择45钢采用如下加工工艺进行加工，下料—锻造—热处理—粗加工—热处理—精加工—热处理—精磨；问：选择各热处理工序，并分析其目的。

8.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 （1）说明主轴选择的材料 （2）每种热处理的目的 10.下图是铁碳相图：

（1）指出图中Q、E及ACD和PQ线的含义。 （2）T10的结晶过程是什么？

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