1、1一、简答题1将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判别它的变形性质？2下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？b 、 s、 0.2、 -1、 k、 HRC、HBS、HBW3什么是同素异构转变?试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“ 平台”的原因。室温和1100时的纯铁晶格有什么不同？4金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？5常用的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？-Fe、-Fe、Al、Cu、Ni、Pb 、Cr、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？6什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？7将 20kg 纯铜与 30kg 纯镍
2、熔化后缓慢冷却到如图所示温度 T1，求此时：（1）两相的成分； （2）两相的重量比；（3）各相的相对重量 （4）各相的重量。8某合金如下图所示：标出（1）-（3）区域中存在的相；（2）标出（4） 、 （5）区域中的组织；2（3）相图中包括哪几种转变？写出它们的反应式。9. 今有两个形状相同的铜镍合金铸件，一个含 Ni90，一个含 Ni50，铸后自然冷却，问凝固后哪个铸件的偏析较为严重？如何消除偏析？10. 按下面所设条件，示意地绘出合金的相图，并填出各区域的相组分和组织组分，以及画出合金的力学性能与该相图的关系曲线。设 C、D 两组元在液态时能互相溶解，D 组元熔点是 C 组元的 4/5 ，在
3、固态时能形成共晶，共晶温度是 C 组元熔点的 2/5，共晶成分为 D30；C 组元在 D 组元中有限固溶，形成 固溶体。溶解度在共晶温度时为 C25，室温时 C10，D 组元在 C 组元中不能溶解；C 组元的硬度比 D 组元高。 计算 D40合金刚完成共晶转变时，组织组成物及其百分含量。11分析在缓慢冷却条件下，45 钢和 T10 钢的结晶过程和室温的相组成和组织组成。并计算室温下组织的相对量。12. 试比较索氏体和回火索氏体，托氏体和回火托氏体，马氏体和回火马氏体之间在形成条件、组织形态、性能上的主要区别。3索氏体 回火索氏体形成条件 650600 淬火后高温回火 500650组织形态 细片
4、状珠光体 由已再结晶的铁素体和均匀分布的细粒状渗碳体所组成。F失去原 M 形态，成为多边形颗粒状，同时渗碳体聚集长大性 能 强度和硬度较高（2530HRC） ，塑性和韧性较好保持较高的强度和硬度（2535HRC) 同时具有更好的塑性和韧性。屈氏体 回火屈氏体形成条件 600550 淬火后中温回火（350500）组织形态 极细片状珠光体 由尚未发生再结晶的针状铁素体和弥散分布的极细小的片状或粒状渗碳体所组成。形态仍为淬火 M 的片状或板条状性 能 强度和硬度高（3040HRC） ，塑性和韧性好获得较高的屈强比，硬度（3545HRC) 高的弹性极限，高的韧性。马氏体 回火马氏体形成条件 23050
5、 淬火后低温回火 150250以上组织形态 碳在 Fe 中过饱和的固溶体，形态为片状或板条状由过饱和的 相与其共格的 Fe2.4C 组成，形态保留原M 形状性 能 高碳片状 M，硬度（6466HRC） 、脆性大，塑性、韧性差。低碳板条状 M，硬度（3050HRC） ，塑性韧性较高由于需低温淬火的都为高碳钢，故保持淬火 M 的高硬度（5862HRC) 高耐磨性，降低淬火应力和脆性。13C 曲线分析：（1）直径为 10mm 的某钢小试样过冷奥氏体连续冷却转变动力学曲线如下图所示，用图中所示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织。 AFV4时 间 (S)300.5162M10温度(c)546807B
6、s1031P2A134（2）直径为 10mm 的某钢小试样的过冷奥氏体等温转变动力学曲线如下图所示，用图中所示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织。14. 现有 45 号钢材料， （1）请根据铁碳合金相图，画出合金从液态冷却到室温的温度-时间曲线，并写出各个阶段的组织转变过程；（2）请分别选择大批或小批生产小轴零件两种合适的热处理方案；（3） 在 TTT 曲线上画出这两种热处理方案的工艺曲线，并分别标出其室温时的组织状态； （2）力学性能要求一般的小轴零件，采用正火热处理方案；力学性能要求较高的小轴零件采用调质热处理方案。 因为正火索氏体呈片状，高温回火得到的回火索氏体呈颗粒状，力学性能比正
7、火索氏体好。（3）V 1 为正火热处理方案，其室温组织为 F+SV2 为调质热处理中的淬火，然后高温回火；其室温组织为回火索氏体。15确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火的组织。（1）经冷轧后的 15 钢钢板，要求降低硬度；（2）ZG35 的铸造齿轮；（3）铸造过热的 60 钢锻坯；（4）改善 T12 钢的切削加工性能。516说明直径为 10mm 的 45 钢试样分别经下列温度加热：700、760、850、1100，保温后在水中冷却得到的室温组织。17指出下列工件淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织：（1）45 钢小轴（要求综合力学性能好） ；（2）60 钢弹簧；（3）T12 钢锉
8、刀。18试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。19有两种高强度螺栓，一种直径为 10mm，另一种直径为 30mm，都要求有较高的综合力学性能： b800MPa， k600KJ/m2。试问应选择什么材料及热处理工艺。20为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？21什么是钢的回火脆性？如何避免？22简述高速钢的成分，热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。23合金元素提高钢的回火稳定性的原因何在？24不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？二、改错题1. 材料的抗拉强度是指材料达到允许变形程度前的最大应力。（ ）2. 当外力超过塑性材料的弹性极限后，材料将产生屈服变形，该
9、弹性极限也是材料的屈服极限。（ ）3. HRA 是测定硬质合金、淬火钢、表面淬火层的洛氏硬度测试方法。（ ） 4. 低应力脆断是材料在低温下发生脆性所引起的。 （ ） 5. 结晶时成核速率愈小，生长速率愈小，则结晶后合金的力学性能愈好。（ ）6. 置换固溶体中溶质原子和溶剂原子半径相差愈小则溶解度愈小。（ ）7. 球化退火为了得到在珠光体基体上均匀分布的球状渗碳体。 （ ）8. 水淬后，过共析钢得到的是板状马氏体组织。 （ ） 9. 利用合金元素产生细晶粒钢，既减少晶界的面积，又提高晶界的强度，可提高钢的抗高温蠕变性能。 （ ）三、单项选择题1. 金属材料的冲击韧度用符号 ak 表示，其计算单
10、位为 （ ） (1) N/mm2 (2) J/cm2 (3) kgfm/mm2 (4) Pa/mm2 2.金属在疲劳试验时，试样承受的载荷为 （ ）(1) 静载荷 (2) 动载荷 (3) 冲击载荷 (4) 交变载荷 3. 固溶强化的基本原因是 （ ） (1) 晶格类型发生变化 (2) 晶粒变细 (3) 晶格发生滑移 (4) 晶格发生畸变 4. 碳的质量分数为 1.2% 的碳钢，当加热至 Ac1A ccm 时，其组织应为 （ ）(1) F+A (2) P+A (3) A+Fe3CII (4) P+ Fe3CII5. A1、A r1、A c1、A 3 之间的关系为 （ ） (1) A1Ar1Ac1
11、A3 (2) Ar1A1Ac1A3 (4) A31342) S： 13243）E： 13244）： 324172. 有 A、B 两元合金，在液态下能无限互溶，在固态中也能无限互溶而形成均匀固溶体，A 组元熔点 1090，B 组元熔点 1450。在 1200时， B为 30%的试样液态质量分数 L为 52.63%，固态质量分数 S为 47.37%，固态的浓度为 B=40。而 B=70%，温度为 1360时，液相成分为 B=64%，固相成分为 B=76%。请： 1）说明该合金相图为何类相图？2）绘出该二元合金相图，其中相界线上必须有六个点的位置正确。3. 画出 T8 钢的过冷奥氏体等温转变曲线。为
12、获得以下组织，应采用什么冷却方式：并在等温转变曲线上画出冷却曲线示意图。（1）索氏体 （2）屈氏体+马氏体+残余奥氏体（3）全部下贝氏体 （4）屈氏体+马氏体+下贝氏体+残余奥氏体 （5）马氏体+残余奥氏体4. 某型号机床齿轮， 要求齿轮表面有高的硬度（HRC50）， 而心部具有良好的韧性（Ak40J），原 采用40Cr钢调质后再在齿轮表面进行高 频淬火+低温回火，现因工厂库存的 40Cr钢已经用完，只剩下20Cr钢，拟用 20Cr钢代替。请说明：1）原40Cr钢各热处 理工序的作用；2）改用20Cr钢后， 仍按原来的热处理工序进行能否满足性 能要求？为什么？3）改用20Cr钢后， 为达到所要求的性能，在心部强度足够的 前提下应采用何种热处理工艺？5.下图为单级齿轮减 速箱高速轴部件，请在表内材料部分的三个备选答案中打钩选择一个正确的答案，并填出各零件热处理方案 8零件名称 材料 热处理方法轴承挡圈 30 正火带轮 QT600-3 正火轴承盖 30 正火箱体 HT250 去应力退火轴 45 调质套筒 20 正火齿轮 40Cr 调质高频淬火低温回火滚动轴承 GCr15 淬火+低温回火轴承端盖 30 正火
