2023年本科工程材料試題標準答案
一、分析題 （分析下列材料強化方法的主要機理）（25分）
1、細晶強化： 金屬組織中晶界大量增加
2、瀰散強化： 金屬組織中第二相細小均勻分布
3、固溶強化：固溶體的晶格畸變
4、二次硬化：包括二次淬火（過冷奧氏體轉變成馬氏體）和二次相析出（過冷奧氏體和馬氏體中析出瀰散碳化物）使得材料回火後硬度提高
5、加工硬化：位錯數量急劇增加使得材料強度硬度提高
二、填空題(25分)
1、 馬氏體是碳在α-fe過飽和固溶體，其形態主要有板條狀、針片狀 。
其中， 針片狀馬氏體硬度高、塑性差。
2、w18cr4v鋼的淬火加熱溫度為1270－1280℃ ，回火加熱溫度為560℃ ，回火次數3 ，
w的主要作用提高紅硬性 ，cr的主要作用提高淬透性 ，v的主要作用提高硬度和韌性。
3、材料選擇的三個主要原則使用性原則， 工藝性原則，經濟性原則。
4、合金結構鋼與碳素結構鋼相比，其突出優點是淬透性好，強度高
5. 在工程圖學中,零件的力學效能通常用硬度表示。hbs測量範圍是≤450hbs ，hbw測量範圍是≤650hbw ，hrc測量範圍是 20－67hrc
6. 共析鋼淬火形成m+a'後，在低溫、中溫、高溫回火後的產物分別為回火馬氏體 ，
回火託氏體 ，回火索氏體 。
7. 鋼在淬火時，鋼的淬硬性取決於碳的質量分數 ，轉鋼的淬透性取決於合金元素的含量 。
8. 45鋼正火後滲碳體呈片狀，調質處理後滲碳體呈粒狀。
三、簡答題（10分）
由t12材料製成的絲錐，硬度要求為hrc60～64。生產中混入了q235鋼料，如果按t12鋼進行淬火＋低溫回火處理，問其中q235鋼製成的絲錐的效能能否達到要求？為什麼？
不能達到要求。
q235屬於普通碳素結構鋼，碳的質量分數很低，一般在0、1－0、17％c，按照t12淬火溫度淬火（760－780℃），鋼中只有少量珠光體轉變成馬氏體，大量鐵素體未發生轉變。因此淬火後的硬度很低，不能使用。
四、下面材料所屬類別，常用熱處理工藝和應用例項(15分)
材料排號類別典型熱處理工藝應用舉例
qt600球墨鑄鐵等溫淬火 ＋高溫回火曲軸 ，齒輪箱
1cr18ni9ti 不鏽鋼固溶處理耐蝕罐體，爐條
5crmnmo 熱作模具鋼淬火＋中溫回火熱鍛模熱擠壓模
65mn碳素鋼淬火＋中溫回火彈簧發條
gcr15滾動軸承鋼淬火＋低溫回火滾珠套圈
五、分析題（25分）
車床主軸要求軸頸部位硬度為54—58hrc，其餘地方為20—25hrc，其加工路線為：
下料鍛造正火機加工調質機加工（精）
軸頸表面淬火低溫回火磨加工
指出：1、主軸應用的材料：45鋼
2、正火的目的，去除應力，細化晶粒
3、調質目的和大致熱處理工藝
獲得回火索氏體，實現強度、硬度、塑性、韌性良好配合。
加熱 820－840℃，保溫一段時間，淬入鹽水中，隨後加熱到600℃回火1－1、5小時出爐空冷。
4、表面淬火目的
提高軸頸表面硬度，提高耐磨性。
5、低溫回火目的及工藝
消除主軸高頻淬火應力和脆性。
一般再回火爐中加熱到150－180℃，保溫1－2小時出爐空冷。
工程材料試題答案
一、 （15分）名詞解釋（每小題3分）
1. 過冷度 2.正火 3.奧氏體 4.熱加工 5.調質處理
答案：1.過冷度 —理論結晶溫度與實際結晶溫度之差
2. 正火 — 將鋼件加熱到ac3或accm以上30-50℃，保溫適當時間後在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝，稱為正火。
3. 奧氏體 — 碳固溶於γ-fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用γ或a表示。
4. 熱加工 — 高於再結晶溫度的塑性變形。
5. 調質處理 — 將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理。
對於上述名詞解釋,如學生用自己的語言回答,考慮其對概念或名詞含義理解程度酌情給分。
二、 利用鐵碳相圖回答下列問題（15分）
（1） 寫出fe-fe3c相圖上①-⑥區的組織組成物，標明a，e，c，s，p，k各點的含碳量。
①區：___f+p_____ ②區：_____p___③區： p+fe3cⅱ__
④區：p+ fe3cⅱ+ld` ⑤區：_ ld`____⑥區：_fe3cⅰ+ld`
a點：______0_____ e點：___2.14%___ c點：___4.3%__
s點：_____0.8%___ p點：___0.02%__ k點：__6.69%_
（2） 計算室溫下含碳0.6%的鋼中珠光體和鐵素體各佔多少？
（3） 說明含碳量1.0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼的硬度高。
答：(1) 空格中斜體部分為答案。（6分，每空格0.5分）
（2）（5分）
由槓桿定律得：
室溫下含碳0.6%的鋼中珠光體為：（0.6-0.02）/（0.8-0.02）*100%=74.4％
室溫下含碳0.6%的鋼中鐵素體為：100%-74.4%=25.6%
（3）含碳量1.0%的鋼中含有硬度高的滲碳體，而含碳量為0.5%的含有較硬度較低的鐵素體，故含碳量1.0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼的硬度高。（4分）
三、簡答（24分）（每小題4分）
1.在鑄造生產中，採用哪些措施獲得細晶粒組織？
2.說明實際金屬晶體缺陷種類及特徵。
3.石墨的形態對鑄鐵都有哪些影響？
4.常見的熱處理方法有哪些？
5.什麼是鋁合金的固溶處理和時效處理。
6.回火的目的是什麼，常用的回火操作有哪幾種？
答案：1.在鑄造生產中，採用哪些措施獲得細晶粒組織？
答：(1) 增加過冷度（2）進行變質處理 (3) 附加振動
2.說明實際金屬晶體缺陷種類及特徵。
答：根據晶體缺陷的幾何尺寸大小可分為三類：點缺陷，線缺陷，面缺陷。點缺陷的主要型別有空位和間隙原子。晶體中的線缺陷就是位錯。面缺陷包括晶界、亞晶界和孿晶界。
2. 簡述石墨形態對鑄鐵的影響？
答：根據鑄鐵中石墨形態,鑄鐵可分為: (1)灰鑄鐵它是以片狀石墨形式存在。
(2)球墨鑄鐵它是鐵液經過球化處理,使石墨呈球狀的鑄鐵。(3)可鍛鑄鐵它是白口鑄鐵通過可鍛化退火,使石墨呈團絮狀的鑄鐵
灰鑄鐵的抗拉強度和塑性就越低。球墨鑄鐵中石墨呈球狀使球墨鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性、疲勞強度不僅高於其它鑄鐵,而且可以與相應組織的鑄鋼相比。可鍛鑄鐵的石墨呈團絮狀，因此它不但比普通灰鑄鐵具有較高強度，而且有較高的塑性和韌性。
4.常見的熱處理方法有哪些？
答：退火、正火、淬火、回火、表面熱處理、化學熱處理。
5.什麼是鋁合金的固溶處理和時效處理。
答：當鋁合金加熱到α相區,保溫後在水中快冷,其強度和硬度並沒有明顯公升高,而塑性卻得到改善,這種熱處理稱為固溶處理。固溶處理後鋁合金的強度和硬度隨時間而發生顯著提高的現象,稱為時效處理。
6.回火的目的是什麼，常用的回火操作有哪幾種？
答：回火的目的：1 獲得工件所需的組織。2 穩定尺寸。3消除淬火內應力。
回火的種類：低溫回火；中溫回火；高溫回火
對於上述簡答,如學生用自己的語言回答,考慮其對含義理解程度酌情給分。
四、指出下列金屬材料的類別（12分） （每空格0.5分）
答案：**中斜體部分為答案, 上述填空如果按大類回答酌情給分。
0 機械工程材料 考試複習題
作業1一 名詞解釋 固溶強化 過冷度 變質處理 鐵素體 奧氏體 同素異構轉變 二 填空題 1.材料常用的塑性指標有 和 兩種，其中 表示塑性更接近材料的真實變形。2 檢驗淬火鋼成品件的硬度一般用 硬度，檢測滲氮件和滲金屬件的硬度採用 硬度。3.實際金屬中存在有和3類缺陷。位錯是缺陷，晶界是缺陷。金屬...
機械工程材料複習題
一 填空題 共30分，每空1分 1 液態金屬結晶的基本過程是形核與晶核長大 2 鐵素體 f 是碳溶於 fe 所形成的間隙固溶體，其晶格型別是 體心立方 3.檢測淬火鋼件的硬度一般用洛氏 hrc 硬度 而檢測退火和正火鋼件的硬度常用布氏 hrb 硬度。4 gcr15鋼是滾動軸承鋼 其cr的質量分數是 ...
機械工程材料複習題題庫
第一章金屬學基礎 一 名詞解釋 1.過冷度 實際結晶溫度與理論結晶溫度之差稱為過冷度。2.均質成核 在一定條件下，從液態金屬中直接產生，原子呈規則排列的結晶核心。3.非均質成核 是液態金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。4.冷變形 金屬在再結晶溫度以下一定溫度進行的塑性變形。5.熱變性 金屬加在...