一名詞解釋（共20分，每小題2分）
強度功能材料衝擊韌性晶體正火馬氏體
熱處理熱加工淬火零件的失效
二填空題（共22分，每空1分）
1 機械零件在工作條件下可能受到的負荷有三大類：
和＿＿＿＿＿＿＿的作用。
2 絕大多數金屬的晶體結構都屬於
＿＿＿＿＿＿＿＿＿和三種典型的緊密結構。
3機械工程材料按化學組分可分為三大類和＿＿＿＿＿。
4 一般情況下，金屬鑄錠的巨集觀組織由三個晶區組成，由外至裡分別為
5 鋼材加熱時奧氏體的形成包括四個過程，依次為殘餘fe3c的溶解及a的均勻化。
6有色金屬提高強度的熱處理由以下三個步驟組成和 ＿＿＿＿。
7 根據熱處理特點和主要用途，合金結構鋼可將鋼分為三種：＿＿＿＿＿＿＿＿
和8 零件常見的失效形式可分為和表面損傷失效三大類。
三簡答題（共38分）
1 晶粒大小對金屬材料的機械效能有何影響？結晶時影響晶粒度大小的因素有哪些？如何影響？採取哪些方法可以細化晶粒？（8分）
2 什麼叫加工硬化？它對金屬的加工和使用有什麼影響？（6分）
3 以共析鋼為例，說明過冷奧氏體在高溫（a1—550℃）、中溫（550℃—ms）、低溫(ms以下)三個溫度階段等溫轉變時，轉變的組織及效能特點。（8分）
4 淬火鋼在不同溫度（即低溫、中溫、高溫）回火時得到何種組織？效能如何？常用於哪些方面？（6分）
5 指出下列牌號所代表材料的類別，並分別指出各符號及數字所代表的含義。（10分）
q235 40cr t8 gcr15 ht250
四分析題（共20分）
1 某汽車重負荷齒輪選用合金滲碳鋼20crmnmo材料製作，其工藝路線如下：
下料→鍛造→正火①→切削加工→滲碳②→ 淬火③→ 低溫回火④→ 噴丸
→磨削加工
試分別說明上述①②③④四項熱處理工藝的目的，並說明為何要選用該材料。（10分）
2 根據所給出的鐵碳合金相圖，請寫出圖中所標1 2 3 4 5 6
7 8各相區的相，並寫出9與 10兩條水平線上所發生的相變反應名稱及反應式，並說明所得組織型別和效能特點。（10分）
答案：一名詞解釋（共20分，每小題2分）
強度: 材料在外力的作用下抵抗變形和斷裂的能力。
功能材料： 是利用物質的各種物理及化學特性來實現其它功能的材料。
衝擊韌性：金屬材料在衝擊載荷下抵抗破壞的能力。
晶體：原子呈週期性規則排列的物質。
固溶體：溶質原子溶入固態金屬溶劑中形成的合金相。
馬氏體：碳在α-fe中的過飽和固溶體。
加工硬化：金屬在塑性變形的過程中，隨著變形程度的增加，強度硬度上公升，塑性韌性下降的現象。
熱加工：再結晶溫度以上進行的加工。
淬火：將鋼加熱到高溫奧氏體狀態後急冷，使奧時體過冷到ms點一下，獲得高硬度馬氏體的工藝。
低應力脆斷：構件所受應力低於屈服強度，在無明顯塑性變形的情況下發生的斷裂 。
二填空題（共22分，每空1分）
1 機械零件在工作條件下可能受到力學負荷 、熱負荷或環境介質的作用。
2 絕大多數金屬的晶體結構都屬於體心立方、麵心立方和密排六方三種典型的緊密結構。
3 鋼材加熱時奧氏體的形成包括四個過程，依次為a形核、a的長大、殘餘fe3c的溶解及a的均勻化。
4 陶瓷材料中存在的相主要有晶體相、玻璃相和氣相。
5 一般情況下，金屬鑄錠的巨集觀組織有三個晶區組成，由外至裡分別為細等軸晶粒區、柱狀晶粒區、中心等軸晶粒區 。
6 常用的表面改性有表面淬火、表面化學熱處理 、表面形變強化和表面塗敷層。 7 根據鋼的效能和用途可將鋼分為結構鋼、工具鋼、軸承鋼、不鏽鋼、耐蝕鋼和耐熱鋼。
8 常見的失效形式可分為過量變形失效、斷裂失效和表面損傷失效三大類。
三簡答題（共38分）
1 晶粒大小對金屬材料的機械效能有何影響？結晶時哪些因素影響晶粒度的大小？如何影響？採取哪些方法可以細化晶粒？（8分）
答：晶粒越細小，綜合力學效能越好。（2分）
晶粒度的大小與結晶時的形核率和長大速度有關，形核率越大，在單位體積中形成的晶核數就越多，每個晶粒長大的空間就越小，晶粒就越細小；長大速度越小，在晶體長大的過程中可能形成的晶粒數目就越多，晶粒也越細小。（2分）
細化晶粒的方法有：增大過冷度，加入形核劑，機械方法。（2分）
2 金屬材料在發生冷塑性變形後，其組織結構有何變化？（6分）
答：1）形成纖維組織。金屬內部的晶粒形狀由原來的等軸晶粒變為沿變形方向延伸的畸變晶粒，當變形程度很大時晶粒顯著伸長為纖維形。這種組織成為冷加工纖維組織。（2分）
2）亞結構細化。變形使晶粒碎化，內部亞結構出現細化，亞晶界增加。晶體內部原子排列的規則性被破壞，晶體缺陷密度增加。（2分）
3）出現擇優取向。晶體按一定趨向發生轉動，當變形量達到70%以上時原來取向各不相同的晶粒會轉動到接近一致的位向。這種現象稱為擇優取向。（2分）
3 以共析鋼為例，說明過冷奧氏體在高溫、中溫、低溫三個溫度階段等溫時，轉變的組織及效能特點。（8分）
答：高溫轉變組織為珠光體類組織，珠光體為鐵素體和滲碳體相間的片層狀組織，隨轉變溫度的降低片層間距減小，分別生成p、s、t,這三種組織的片層粗細不同，片層越細，強度硬度越高；（3分）
中溫轉變產物為b,b是含碳過飽和的鐵素體與滲碳體的非片層狀混合物，按組織形態的不同分為上貝氏體和下貝氏體，下貝氏體的強度硬度高於上貝氏體，塑韌性也較上貝氏體要好。（2.5分）
低溫轉變產物為馬氏體，馬氏體是含有大量過飽和碳的α固溶體，馬氏體分為板條馬氏體和片狀馬氏體，片狀馬氏體強度硬度很高但很脆，板條馬氏體強度硬度高而塑韌性也較好。（2.5分）
4 淬火鋼在不同溫度（即低溫、中溫、高溫）回火時得到何種組織？效能如何？常用於哪些方面？（6分）
答：高溫：回火索氏體，具有良好的綜合力學效能，用於連桿、軸類；（2分）
中溫：回火屈氏體，具有高的屈服強度和彈性極限，用於彈簧等；（2分）
低溫：回火馬氏體，具有高硬度和高耐磨性，用於工模具、軸承等。（2分）
5 指出下列牌號所代表材料的類別，並分別指出各符號及數字所代表的含義。（10分）
q235——碳素結構鋼，q代表屈服強度；235代表最低屈服強度為235mpa。
40cr——合金結構鋼，40代表含碳量為0.4%;cr代表含合金元素cr，含量小於1.5%。
t8——碳素工具鋼，含碳量為0.8% 。
9sicr ——合金工具鋼，名義含碳量為0.9% ；cr、si含量小於1.5%。
ht250——灰口鑄鐵，最低抗拉強度為250 mpa。
四分析題（共20分）
1 某汽車齒輪選用20crmnmo材料製作，其工藝路線如下：
下料→鍛造→正火①→切削加工→滲碳②，→淬火③，→低溫回火④→噴丸→磨削加工
試分別說明上述①②③④四項熱處理工藝的目的，並說明為何要選用該材料。（10分）
2 根據所給出的鐵碳合金相圖，請寫出圖中所標1 2 3 4 5 6 7 8各相區的相，並寫出9 10 11三條水平線上所發生的相變反應。（10分）
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