第一篇  工程材料

第一章  机械性能

1.金属材料的性能包括几方面？

2.简述常用机械性能指标（名称、符号、含义、单位）。

第二章  金属晶体结构与结晶

1.解释下列名词：

晶体   非晶体    金属键    过冷度    成长率（G）

晶格   晶胞      晶格常数    形核率（N）    自由能差（△F）；

2.什么是密排面，密排方向？

3.在fcc中，那个晶面和晶向的原子密度最大？

4.如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：

①金属模浇注与砂模浇注。

②铸成薄件与铸成厚件。

③浇注时采用震动与不采用震动。

5.过冷度与冷却速度有何关系，它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？

第三章   金属的塑性变形及再结晶

1.解释下列名词：

加工硬化   回复   再结晶    滑移

2.说明Zn、α—Fe，Cu的塑性不同的原因。

3.强化方法有哪些，简述其原因。

4.为什么细晶粒钢强度高，塑性韧性也好？

5.金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒，为什么？

6.已知金属W、Fe、Cu的溶点分别分3380℃，1534℃，1083℃试估算这些金属的最低再结晶温度范围。

7.Cu室温下软态σ_b=200MPa，硬态σ_b=300 MPa问在800℃时，两者σ_b是否改变？（硬态即经加工硬化后，软态即经再结晶退火处理后）。

8.拉制半成品铜丝的过程如图所示，试绘出不同阶段的组织与性能变化示意图，并加以解释。

（要求：①组织只要求晶粒大小、形状。②性能曲线示意说明其变化。③解释：在变化处进行说明）

 

9.热加工对金属组织性能有何影响？钢材在热变形加工（如锻造）时为什么不出现硬化现象？

10.为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？（从塑性变形的角度说明）。

第四章   合金的结构与相图

1.解释下列名词

合金     组元    相      相图

2.说明合金的成分、组织、相之间的关系。

3.试述固溶强化，加工硬化和弥散强化原理并说明三者的区别。

4.何谓共晶反应，匀晶反应和共析反应？试比较三种反应的异同点。

5.Pb—Sn相图如图所示。

①试标出尚未标注的相区的组织。

②指出组织中含β_Ⅱ最多和最少的成分。

③指出组织中共晶体最多和最少的成分。

④指出最容易和最不容易产生枝晶偏析的成分。

⑤初生相α和β，共晶体α+β；二次相β_Ⅱ及α_Ⅱ，它们在组织形态上有何区别？画出它们的组织意图。

 

6.根据上题图，说明含28%Sn的Pb—Sn合金在下列温度时组织中有哪些相并求出相的相对量。

①高于300℃。

②刚冷到183℃，共晶转变尚未开始。

③在183℃，共晶转变完毕。

④冷至室温。

7.已知A（熔点600℃）与B（熔点500℃）在液态无限互溶，在固态300℃时A溶于B的最大溶解度为30%，室温时为10%，但B不溶于A；在300℃时含40%B的液态合金发生共晶反应，现要求：

①作出A-B合金相图。

②分析20%A，45%A，80%A等合金的结晶过程，并确定室温下的组织成物和相组成物的相对量。

③定出共晶反应。

8.二元匀晶相图，共晶相图与合金的机械性能，物理性能和工艺性能存在什么关系？

9.为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？

第五章   铁碳合金

1.为什么r—Fe和α—Fe的比容不同？一块质量一定的铁在910℃发生r—Fe→α—Fe转变时，其体积如何变化？

2.何谓α，r，Fe₃C，P,U,L_d（L¹_d），它们的结构，组织形态，机械性能有何特点？

3.画出Fe —Fe₃C相图，标出图中S、C、J、H、E、P、N、G及GS、SE、PQ、PSK各点、线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。

4.碳素钢、白口铁两者的成分，组织和性能有何差别？并说明原因。

5.分析含量别为0.20%，0.60%，0.80%，1.0%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。指出这四种成分组织与性能的区别。

6.指出下列名词的主要区别

①一次渗碳体，二体渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体与共析渗碳体。

②热脆与冷脆。

③莱氏体与变态莱氏体。

7.根据Fe —Fe₃C相图计算：

①室温下，含碳0.6%钢中珠光体和铁素体各占多少？

②室温下，含碳1.2%的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少？

③铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量？

8.对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体十渗碳体（网状），其中珠光体占93%，问此碳钢的含碳量大约是多少？

 9.根据Fe —Fe₃C相图，说明产生下列现象的原因：

①含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高。

②变态莱氏体的塑性比珠光体的塑性差。

③捆扎物体一般用铁丝（镀锌的碳钢丝）而起重机起吊重物却用钢丝绳（用60，65，70，75等钢制成）。

④一般要把钢材加热到高温（约1000~1250℃）下进行热轧或锻造。

⑤钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。

10.指出下列钢牌号的意义、类别，主要特点及用途：

①Q235—AF    ②45    ③T12A

11.低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何根据含量划分的？分别举例说明它们的用途。

第六章   钢的热处理

1.区别下列名词：

①奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度。

②珠光体，索氏体，屈氏体，贝氏体，马氏体。

③奥氏体，过冷奥氏体，残余奥氏体。

④退火，正火，淬火，回火，冷处理，时效处理（尺寸稳定处理）

⑤淬火临界冷却速度（V_K），淬透性，淬硬性。

⑥再结晶，重结晶。

⑦调质处理，变质处理。

2.指出共析钢加热时奥氏体形成的几个阶段，并说明亚共析碳钢及过共析碳钢奥氏体形成的主要特点。

3.指出影响奥氏体形成速度和奥氏体实际晶粒度的因素。

4.指出A₁，A₂，A_cm，A_cl，A_c3，A_ccm，A_r1，A_r3，A_rcm各临界点的意义。

5.珠光体类型和贝氏体类型组织各有哪几种？它们在形成条件，组织形态，性能方面有何特点？

6.马氏体组织有哪几种基本类型？它们的形成条件、晶体结构、组织形态和性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？

7.将Ø5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织并标出大概硬度。

珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体、屈氏体+马氏体+少量残余奥氏体。

（在C曲线上画出工艺曲线示意图就可）

8.退火的主要目的是什么？何谓球化退化？何谓完全退火？

9.确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织。

①经冷轧后的15钢板，要求降低硬度；

②锻造过热的60钢锻坯。

③具有片状渗碳体的T12钢坯。

10.正火和退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火及退火？

11.指出下列零件的锻造毛坏进行正火的主要目的及正火后的显微组织。

①20钢齿轮    ②45钢小轴    ③T12钢锉刀

12.在生产中常用增加钢中珠光体数量的方法来提高亚共析钢的强度，为此采用何种热处理工艺？为什么？

13.常用淬火方法中有哪些？说明它们的主要特点及其应用范围。

14.说明45钢试样（Ø10mm）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℃

15.有两个含量碳量为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780℃和860℃并保温，使之达到平衡状态，然后以大于V_k的冷却速度冷至室温，试问：

①哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？

②哪个温度加热淬火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？

④哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？

⑤你认为哪个温度淬火合适？为什么？

16.指出下列工件的淬火、回火温度，并说明其回火后获得的组织和大致的硬度。

①45钢小轴（要求综合机械性能）

②60钢弹簧

③T12钢锉刀

17.淬透性和淬硬性有何区别联系。

18.指出下列组织的主要区别：

①索氏体与回火索氏体。

②屈氏体与回火屈氏体。

③马氏体与回火马氏体。

19.分析调质处理（从工艺、组织、性能、应用）为什么调质安排在粗、精切削加工之间？

20.拟用T10钢制造形状简单的车刀，工艺路线为：

锻造→热处理→机加工→热处理→磨加工

①试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用。

②制订最终热处理工艺规范（温度、冷却介质）。

③指出最终热处理后的显微组织及大致硬度。

21.为获得表面硬心部韧。可采用哪些方法？说明各个方法的主要区别。

22.选择下列零件的热处理方法，并编写简名的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，且钢材具有足够的淬透性）。

①某机床变速箱齿轮（模数m=4）要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45钢。

②某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴颈部分要求耐磨（HEC50—55）材料选用45钢。

③镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoAlA。

23.某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC＞50），而心部具有良好的韧性（A_K＞40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替，试说明：

①原45钢各热处理工序的作用。

②改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？

第七章    合金钢

1.合金钢与碳钢比较有何优缺点，钢中经常加入的合金元素有哪些？怎样分类？

2.合金元素Mn，Cr，W，Mo，V，Ti，Ni对钢的C曲线和Ms点有何影响？将引起钢在热处理、组织和性能方面的什么变化？

3.解释下列现象：

①在相同含碳量情况下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理温度都比碳钢高。

②在相同含碳量情况下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。

③含碳0.40%，含铬12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.5%，含铬12%的钢属于莱氏体钢。

④高速钢在热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织。

4.试以15Cr，20Cr，20CrNiMnTi，18Cr2Ni4W四种钢为例，说明低淬透性，中淬透性，高淬透性合金渗碳钢的热处理、性能及用途特点，并说明合金元素在钢中作用。

5.何谓调质钢？为什么调质钢的含碳量均为中碳？合金调质钢中常含哪些合金元素？它们在调质钢中起什么作用？

6.分析比较T9碳素工具钢与9SiCr合金工具钢？

①为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9钢高？

②直径为Ø30—Ø40mm的9SiCr钢在油中冷却能淬透，相同尺寸的T9碳素工具钢在油中冷却不能淬透？

③为什么T9碳素工具钢制造的刀具刃部受热至200—250℃其硬度和耐磨性已讯速下降，以致于失效。而9SiCr钢刀具的刃部在230—250℃条件下工作，硬度仍不低于HRC60，且耐磨性良好，尚可维持正常工作。

④为什么9SiCr钢比较适宜于制造要求变形小、硬度较高（HRC60—65）、耐磨性良好的圆板牙等薄刃刀具？9SiCr钢制圆板牙如何进行热处理？试对其热处理工艺进行分析。

7.指出下列合金钢的类别、用途、碳和合金元素的主要作用以及热处理特点。

①40CrNiMo        ②60Si2Mn    ③9Mn2V   ④Cr12MoV     ⑤5CrMnMo    ⑥16Mn              ⑦CrWMn      ⑧GCr15     ⑨Y 12          ⑩15CrMo

8.W18Cr4V钢的AC_1­约为820℃，若以一般工具钢AC₁+30-50℃常规方法来确定其淬火加热温度，在最终处理后能否达到高速切削刃具所要求的性能？为什么？W18Cr4V刃具在正常淬火后都要进行560℃三次回火又是为什么？

9.常见的不锈钢有哪几种？其用途如何？为什么不锈钢中含铬量都超过12%？含量为12%的Cr12MoV钢是否属于不锈钢？为什么？不锈钢是否在任何介质中都是不锈的？下列用品常用何种不锈钢制造？说明其热处理的主要目的及工艺方法。

①外科手术刀    ②汽轮机叶片   ③硝酸槽     ④牙科用口腔丝

10.指出下列钢的类别，用途、碳和合金元素的主要作用及热处理特点。

①3Cr13    ②oCr18Ni9     ③1Cr18Ni9Ti   ④ZGMn13    ⑤YT15   ⑥YG6

第八章   铸  铁

1.白口铸铁、灰口铸铁和钢这三者的成分、组织和性能有何主要区别？

2.影响石墨化的因素？并说明石墨形态对铸铁的性能影响？

3.有一壁厚为10~55mm的零件，要求抗弯强度350MPa，应选用何种牌号灰口铸铁制造为宜？

 4 .判断下列说法是否正确，并说明其原因

①HT150铸铁的箱体，σ_b为15 MPa。

②同一铸件用HT150，HT350铸造，其收缩量相同。

③HT150，HT300可浇注的铸件最小壁厚相同。

5.比较HT150，HT300，KT37-12，QT40-17的制造方法和组织性能。

第九章   有色金属及其合金

1.不同铝合金可通过哪些途径达到强化目的。

2.指出下列合金的类别、成分、主要特性及用途。

ZL102   ZL108    LY11  LF21    H70   HPb59-1  ZQSn6-6-3   ZQPb30

第十章   机械零件选材及其工艺路线分析

1.钢的切削加工性与其化学成分，金相组织以及硬度之间有何关系？如何改善钢的削加工性？试举例说明。

2.对9Mn2V钢制精密淬硬丝杠进行热处理工艺分析，指出其热处理的主要目的，已知：

①技术要求：较高硬度（~HRC56）和耐磨性。低变形和高的尺寸稳定性。

②工艺路线安排如下：

锻造→球化退火→切割金相试样检查→毛坯校直→粗车→消除应力退火→精车或光杠    整体淬火→热校直→回火→冷处理→回火→清理→喷吵、检验→粗磨→人工时效→半精磨    人工时效→精磨至达到全部尺寸要求。

3.模数M为3.5的汽车拖拉机园柱直齿轮，承受大冲击，要求心部性能σ_b＞900 MPa，    σ₃＞700 MPa，A_k＞50J；要求表面硬度达到HRC58—60，问选用哪一种钢制造为宜？其工艺路线如何安排？并说明其热处理的主要目的及工艺办法。

4.齿轮在下列情况，宜先用何种材料制造？

①当齿轮尺寸较大（d＞400~600mm）而轮坯形状较复杂不宜锻造;

②能够在缺乏润滑油条件下工作的低速无冲击的齿轮；

③在缺少磨齿或内齿难以磨齿的情况下；

④当齿轮承受较大的载荷，要求坚硬的齿面和强韧的齿心时。