工程材料及應用考試題含答案

2021-03-04 09:50:42 字數 4331 閱讀 1119

8.齒輪材料主要是( 塑料 )、( 滲碳鋼 )和( 調質鋼 )。

9.淬火鋼進行回火的目的是( 消除殘餘內應力,改善和調整鋼的效能 ),回火溫度越高,鋼的強度與硬度越( 低 )。

10.球化退火的主要目的是( 使鋼中的碳化物呈球狀或顆粒狀均勻分布,改善鋼的強度和硬度,便於後續機械加工和最終熱處理 ),它主要適用於( 共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼等 )鋼。

11.手工鋼鋸鋸條用( t12 )鋼製造,其熱處理工藝是( 球化退火後淬火加低溫回火 )。

12.機械零件的使用效能指零件在使用狀態下材料應該具有的( 強度 )和( 韌性 )。

三、選擇題

1.晶體中的位錯屬於: ( c )

a.體缺陷 b.面缺陷 c.線缺陷 d.點缺陷

2.高分子材料中結合鍵的主要形式是: ( c )

a.分子鍵與離子鍵 b.分子鍵與金屬鍵 c.分子鍵與共價鍵

d.離子鍵與共價鍵

3.能使單晶體產生塑性變形的應力為:( b )

a.正應力 b.切應力 c.復合應力

4.二元合金中,鑄造效能最好的合金是:( b )

a.固溶體合金 b.共晶合金 c.共析合金 d.包晶成分合金

5.多晶體的晶粒越細,則其:( a )

a. 強度越高,塑性越好

b. 強度越高,塑性越差

c. 強度越低,塑性越好

d. 強度越低,塑性越差

6.完全退火主要適用於:( a )

a.亞共析鋼 b.共析鋼 c.過共析鋼 d.白口鑄鐵

7.馬氏體的硬度主要取決於:( c )

a. 過冷奧氏體的冷卻速度 b.過冷奧氏體的轉變溫度 c.馬氏體的含碳量

d.馬氏體的亞結構

8.鋼經調質處理後獲得的組織是:( b )

a.回火馬氏體 b.回火索氏體 c.回火屈氏體

9.汽車、拖拉機的齒輪要求表面具有高耐磨性、中心有良好的強韌性,應選用:( d )

a. 20鋼滲碳淬火+低溫回火 b.40cr淬火+高溫回火

c.45鋼表面淬火+低溫回火 d.20crmnti滲碳淬火+低溫回火

10.t12鋼的平均含碳量為:( b )

a.12% b.1.2% c.0.12% d.沒有表示出來

四、 應用題

1. 現有下列鋼號:q235、w18cr4v、5crnimo、60si2mn、zgmn13、16mn、1cr13、20crmnti、9crsi、1cr18ni9ti、t12、40cr、gcr15、cr12mov、12cr1mov。

試為下列機械零件或用品選擇適用的鋼號:

普通螺栓、工具機主軸、汽車鋼板彈簧、熱鍛模、滾動軸承、高速車刀、橋梁構件、冷擠壓模、耐酸容器和銼刀。

答:普通螺栓:q235

工具機主軸:40cr

汽車鋼板彈簧:60si2mn

熱鍛模:5crnimo

滾動軸承:gcr15

高速車刀:w18cr4v

橋梁構件:16mn

冷擠壓模:cr12mov

耐酸容器:1cr18ni9ti

銼刀:9crsi

2. 試計算含碳為3.0%的鐵碳合金在共晶反應結束時奧氏體和萊氏體的相對含量。

答:含碳為3.0%的鐵碳合金為亞共晶白口鑄鐵,它在共晶反應結束時的組織組成物為奧氏體a和萊氏體ld,其中奧氏體a和萊氏體ld的相對含量可以利用槓桿定律進行計算:

對於奧氏體a,其相對含量為:

a%=(4.3-3.0)/(4.3-2.11)=0.594=59.4%

ld%=1-0.594=0.406=40.6%

3. 共析鋼的c曲線和冷卻曲線如下圖所示,試指出圖中各點所處的組織,並說明各屬於什麼熱處理方法。

答:a點:m+ar(即馬氏體+殘餘奧氏體) 單液淬火

b點:m+ar(即馬氏體+殘餘奧氏體) 分級淬火

c點:s+ m+ar(即索氏體+馬氏體+殘餘奧氏體) 雙液淬火

d點:b下+ m+ar(即下貝氏體+馬氏體+殘餘奧氏體) 等溫淬火(等溫轉變不完全)

e點:p(即珠光體) 正火

f點:b下(即下貝氏體) 等溫淬火(等溫轉變完全)

g點:p(即珠光體) 等溫退火

h點:p(即珠光體) 完全退火

4. 用15鋼製作一要求耐磨的小軸(直徑20mm),其工藝路線為:下料→鍛造→正火→機加工→滲碳→淬火→低溫回火→磨加工。說明各熱處理工序的目的及使用狀態下的組織和大致硬度。

答:正火的目的是:消除鍛造缺陷和內應力,使組織均勻,調整硬度,便於後續機械加工,並為後續的淬火做好組織準備。

滲碳的目的是:使15鋼小軸的表面達到共析鋼或過共析鋼的含碳量。

淬火的目的是:提高小軸表面的硬度和耐磨性,心部為原來正火狀態的組織;以獲得表面為細小片狀的馬氏體及少量滲碳體。

低溫回火的目的是:消除殘餘內應力,減少鋼的脆性並保持鋼的高硬度和耐磨性。

小軸的使用狀態下的組織為:表層為回火馬氏體+少量滲碳體+少量殘餘奧氏體;

心部為鐵素體+珠光體。

大致硬度為:表層為hrc58-64,心部為hrc10-15。

5.用w18cr4v高速鋼製造的車刀,其工藝路線為:下料→鍛造→熱處理→機加工→熱處理→磨加工。

(1) 寫出其中熱處理工序的名稱及作用。

(2) 制定最終熱處理(磨加工前的熱處理)的工藝規範,並指出車刀在使用狀態下的顯微組織和大致硬度。

答:鍛造之後的熱處理工序為預備熱處理即球化退火工藝,其作用是消除鍛造缺陷和內應力,獲得細小均勻的球狀或粒狀晶粒組織,從而降低硬度,提高塑性和韌性,以便於後續的機械加工和為後續的最終熱處理做好組織準備。

機加工之後的熱處理為最終熱處理即高溫淬火+三次或四次的高溫回火工藝,其作用是使高速鋼車刀獲得良好的切削能力即獲得高強度、高硬度、高耐磨性、好的紅硬性和一定的韌性。

最終熱處理規範為:800℃左右預熱、1270~1280℃加熱保溫、600℃左右分級淬火、560℃回火三次或四次。

高速鋼車刀在使用狀態下的顯微組織為:回火馬氏體+均勻分布的碳化物顆粒+少量殘餘奧氏體,其硬度大致為hrc62~65。

五、問答題

1. 採用20鋼表面淬火是否合適?為什麼?採用45鋼進行滲碳處理是否合適?為什麼?

答:20鋼表面淬火不合適。因為表面淬火適宜於中碳鋼和中碳合金結構鋼,中碳鋼和中碳合金結構鋼經過表面淬火以後零件表面可以獲得極細的馬氏體組織(這種馬氏體大部分是片狀馬氏體),從而使零件表層獲得硬而耐磨的馬氏體組織,而心部仍然保持著表面淬火以前的組織;而20鋼是低碳鋼,其含碳量很低,這種材料經過表面淬火以後,其表層只能獲得極細的板條馬氏體組織,這種板條馬氏體的強度、硬度不高,耐磨性較差,無法達到表面強化和耐磨的目的;所以20鋼表面淬火不合適。

45鋼進行滲碳處理也不合適。因為滲碳處理適宜於低碳鋼和低碳合金結構鋼,低碳鋼和低碳合金結構鋼經過滲碳處理以後零件表面可以達到共析鋼或過共析鋼的含碳量,經過隨後的淬火和低溫回火以後,使零件表層獲得細小片狀的回火馬氏體及少量滲碳體,獲得硬度高、耐磨性好的表層組織,而心部仍然保持著滲碳淬火以前的組織;而45鋼是中碳鋼,其含碳量較高,這種材料經過表面淬火以後,其表層就能獲得極細的馬氏體組織(這種馬氏體大部分是片狀馬氏體),這種馬氏體的強度高、硬度高,耐磨性好,可以達到表面強化和耐磨的目的;所以45鋼進行滲碳處理不合適。

2. 鋁矽合金為什麼要採用變質處理?

答:鋁矽合金是鑄造鋁合金,在一般情況下進行鑄造時,其組織幾乎全部是由粗大針狀矽晶體和α固溶體組成的共晶體組織(α+si),這種粗大的針狀矽晶體存在嚴重降低鋁矽合金的強度和塑性,使其機械效能大大降低。

而採用變質處理(即在鑄造生產中大澆注前往合金液體中加入變質劑)後,由於共晶點向右下方移動從而使合金處於亞共晶相區,合金中的初晶矽消失,共晶矽由粗大針狀變為細小點狀,並產生初晶相α相,從而使鋁矽合金的強度和塑性大幅度提高,使其機械效能大大提高。

3. 化學成分和冷卻速度對鑄鐵石墨化有何影響?

答:化學成分中c和si是有效地促進石墨化的元素,al、cu、和ni等元素也會促進石墨化;而s、mn、cr等元素則阻止石墨化。

冷卻速度越慢,對石墨化越有利;快冷則抑制了石墨化過程。

4.高精度磨床主軸,要求變形小,表面硬度高(>900hv),心部強度高,並有一定的韌性。問應選用什麼材料,採用什麼工藝路線?

答:應選用中碳合金結構鋼38crmoal即氮化鋼。其工藝路線為:

下料→鍛造→正火→機械加工(粗加工)→調質→機械加工(精加工)→氣體氮化→成品。

5. 什麼是固溶強化及造成固溶強化的原因是什麼?

答:溶質原子使固溶體的強度和硬度公升高的現象,就是固溶強化。

造成固溶強化的原因是:固溶體的晶體結構雖然和溶劑的晶體結構相同,但因溶質原子的溶入引起了點陣常數的改變,並導致點陣畸變,使其效能也發生變化,如強度公升高、導電性降低等。

工程材料及應用考試題含答案

8 齒輪材料主要是 塑料 滲碳鋼 和 調質鋼 9 淬火鋼進行回火的目的是 消除殘餘內應力,改善和調整鋼的效能 回火溫度越高,鋼的強度與硬度越 低 10 球化退火的主要目的是 使鋼中的碳化物呈球狀或顆粒狀均勻分布,改善鋼的強度和硬度,便於後續機械加工和最終熱處理 它主要適用於 共析鋼 過共析鋼和合金工...

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