《工程材料及其成形技術基礎》

一、是非題(請在正確的題后標出“√”，在錯誤的題后標出“×”，每題1分，共10分)

1．因為單晶體是各向異性的，所以實際應用的金屬材料在各個方向上的性能也是不相同的。 ? ?( ?× ?)

2．合金的基本相包括固溶體、金屬化合物和這兩者的機械混合物三大類。 ? ?( ? × )

3．Fe3CⅠ與 Fe3Cll的形態(tài)與晶體結構均不相同。( ?× ?)

4．淬火加高溫回火處理稱為調(diào)質(zhì)處理。處理后獲得回火馬氏體組織，具有綜合力學性

能好的特點。(× ? )

5．纖維增強復合材料，纖維直徑越小，增強效果越明顯。 ( ? √ )

6．陶瓷材料中有晶體相、固溶體相和氣相共存。 ? ( ?√ )

7．鑄造生產(chǎn)特別適合于制造受力較大或受力復雜的零件毛坯。 ? ?( ? × )

8．鑄鐵可以經(jīng)過熱處理改變基體組織和石墨形態(tài)。 ( ? × ? )

9．手工電弧焊、埋弧自動焊、氬弧焊和氣體保護焊屬于熔化焊。( ?√ ?)

10．貝氏體是過冷奧氏體中溫轉變產(chǎn)物，在轉變過程中，碳原子能進行短距離的擴散，

而鐵原子不能進行擴散。 (√ ? )

二、不定項選擇題（每小題1分，共26分）

1、塑料制品的玻璃化溫度( ?b ?)為好，橡膠制品的玻璃化溫度( ? ?)為好

?1)低，高 ? ?2)高，低 ? ?3)高，高 4)低，低

2、下列屬于熱固性塑料的有 ?( ? c ? )

?1)PA ? ? 2)PP ? ? 3)環(huán)氧樹脂 4)PVC

3、隨著冷塑性變形量的增加，金屬材料的（ ? ? b ? ? ? ? ? ?）

1）強硬度下降，塑韌性提高 ? ? ?2）強硬度提高，塑韌性下降 ? ? ? ?3）強硬度和塑韌性都下降 ? ? 4）強硬度和塑韌性都提高 ? ? ?5）強硬度和塑韌性沒有變化

4、下列鑄造合金中，鑄造工藝性能最好的是：（ a ? ? ? ? ? ?）

1）灰口鑄鐵 ? ? ?2）鑄鋼 ? ? ? 3）鑄造銅合金 ? ? ? ?4 ）鑄造鋁合金

5、形狀復雜的高熔點難切削合金精密鑄件的鑄造應采用( ?b ?)

1)金屬型鑄造 ? ?2)熔模鑄造 ? ?3)壓力鑄造 4）低壓鑄造

6、鑄造時冒口的主要作用是( ?b ? )

1)增加局部冷卻速度 ?2)補償液態(tài)金屬，排氣及集渣

3)提高流動性 4）實現(xiàn)順序凝固

7、粉末壓制適應于：（ ?ade ? ? ? ? ? ?）

1）大批量生產(chǎn) ? ? ? ? 2）單件小批量生產(chǎn) ? ? ? ? ?3）大型件生產(chǎn) ?

4）難熔、極硬、陶瓷類材料的零件生產(chǎn) ? ? ? ? ? ? ?5）多孔類構件生產(chǎn)

8、下列產(chǎn)品或制品中，哪些通常是由固態(tài)連接成形獲得毛坯或成品的：（ ? ade ? ? ? ? ? ）

1）液化氣瓶 ? ?2）發(fā)動機的曲軸 ? ?3）含油滑動軸承 ? ?4）鋼質(zhì)桌椅 ? 5）玻璃魚缸

9、 鑄鐵難以焊接是因為（ abc ? ? ? ）

1、接頭處易形成硬脆的Fe3C ? ? ? ? 2、抗拉強度低、塑性差

3、易產(chǎn)生氣孔、夾渣 ? 4、焊縫易析出石墨

10．鑄造成形（ ac d ? ? ? ）。 ?

1、工序較多，鑄件品質(zhì)不夠穩(wěn)定 2、鑄件力學性能好

3、易產(chǎn)生組織缺陷 4、鑄件的材質(zhì)和形狀尺寸幾乎不受限制

11．注射成形適于（ abd ? ? ? ?）

1、大批量生產(chǎn) 2、形狀復雜、尺寸精確件生產(chǎn)

3、帶金屬嵌件生產(chǎn) 4、熱塑性塑料、橡膠件生產(chǎn)

12. 擠出成形可生產(chǎn)（ abc ? ? ? ）

1、型材 2電線包皮 3、農(nóng)用膜 4、電視機殼

13. 下列說法正確的為（ abc ? ? ）

1、橡膠可由注射、模壓、擠出、輥軋等成形法生產(chǎn)產(chǎn)品 2、橡膠硫化即指交聯(lián)固化

3、硫化前的橡膠稱生膠 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4、天然橡膠無需硫化

14. 材料成形技術方案擬定的一般原則為：abc

1、零件所選材料與成形技術應相適宜

2、零件所選材料與成形技術的現(xiàn)實可能性與經(jīng)濟性

3、材料成形技術的安全性 ? ? ? ? ?4、材料性能的好壞

15．經(jīng)淬火+低溫回火后可能為“高碳回火馬氏體+碳化物+少量殘余奧氏體”組織的鋼為 ( ?abcd ? ? ? ? ?)

1、T9 ? ? ?2、Cr12MoV ? ? 3、9SiCr ? ? ?4、W18Cr4V ? ?

16．鋼中珠光體組織為 ( ?acd ? ? ? ? ? )

1、共析產(chǎn)物 ? ? ?2、共晶產(chǎn)物 ? ? 3、兩相組織 ? ? ?4、機械混合物 ?

17、下列適于作高溫耐熱零件的材料為 ? ( ?ad ? ? ?)

1、陶瓷 ? ? ? 2、玻璃鋼 ? ? ? 3、40Cr ? ? ? 4、12CrMoV ? ?

18、機床主軸可由： ? 1、45#鋼，調(diào)質(zhì)+表面淬火+低溫回火；

2、40Cr，調(diào)質(zhì)+表面淬火+低溫回火；

3、20CrMnTi，滲碳+淬火+低溫回火；

4、38CrMoAl，調(diào)質(zhì)+氮化。

上述幾種材料及強化工藝中：

1）成本最低的是 a ? ? ，最抗沖擊及抗重載的為 c ? ? ? ?，精度高且變形最小的為 d ? ? 。

2）淬硬性最高的為 a ? ，最低的為 c ? ?，最耐熱耐蝕的為 d ? ? 。

3）軸心部可能為低碳馬氏體，表層為高碳馬氏體的為 c ? ?；表面、心部成分相同的為 ab ? ? 。

三、填空題（共20分）

已知下列工程材料的牌號，請按順序填出表格。（每格1分，共20分）

材料

種類

大致成分

強化方式

性能特點

應用舉例

Q235

ZL102

W18Cr4V

RuT300

四、簡答題（共 16分）

1．根據(jù)鐵碳相圖，分析產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因：（9分）

? ?(1)含碳量為1.0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼硬度高；

? ?(2)在室溫下，含碳0.8%的鋼的強度比含碳1.2%的鋼高；

(3)在1l00℃時，含碳為0.4%的鋼能進行鍛造，而含碳為4.0%的白口鐵不能進行鍛造。

1．答：原因分析：

（1）從鐵碳相圖分析可知，碳鋼在平衡狀態(tài)下是由F和Fe3C兩相組成。F具有良好塑性，而Fe3C硬而脆。鋼中含碳量較低時，F(xiàn)e3C以層片狀分布于F中，隨含碳量增高，F(xiàn)e3C數(shù)量越多，對位錯運動的阻力越大，其強度、硬度越高，塑性、韌性越低。（3分）

（2）當鋼的含碳量超過0．9％時，沿晶界呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布的Fe3CⅡ，隨含碳量增加，其數(shù)量越多，網(wǎng)絡越厚越完整，晶粒間的結合力越弱，因此，鋼的強度隨含碳量的提高而降低。 （3分）

(3)含0．4％C的鋼為亞共析鋼，加熱到1100℃時，已全部轉變?yōu)閱蜗郃組織，塑性

好，變形抗力小，具有良好的鍛造性能；而含4．0％C的白口鑄鐵，由于含碳量高，加熱到

1100℃時，組織中含有大量的Ld（A+Fe3C）和Fe3CⅡ，鍛造性能很差，故不能進行鍛造。（3分）

2．請為下列零件選擇合適的毛坯生產(chǎn)方法或工藝：（7分）

(1) 汽車油箱；(2)成批大量生產(chǎn)的變速箱體；(3)單件生產(chǎn)的鋼質(zhì)機架；(4)形狀簡單、承載能力較大的鋼軸；(5) 發(fā)動機活塞；(6) 船體；(7)汽車發(fā)動機上的曲軸。

五、綜合分析題（共28分）

1、現(xiàn)用38CrMoAl 制造高精度磨床的主軸其加工工藝路線如下：下料 → 鍛造 →（ ? ? ? ? ）→ 粗加工 →（ ? ? ? ? ）→ 精加工 →（ ? ? ? ?）→ 粗磨 ?→（ ? ? ? ? ）→精磨。

試解答下列問題： ?（13分）

1） 將熱處理工藝：調(diào)質(zhì)，氮化，消除應力，退火填入上述括號內(nèi)；（4分）

2） 粗加工前熱處理工藝的主要目的是什么？（2分）

3） 粗磨前、后的熱處理工藝各起什么作用？（3分）

4） 在使用狀態(tài)下，該軸的截面組織是什么？性能如何？（4分）

2．按材料成形時的狀態(tài)來分，成形技術的成形原理主要有幾類？它們各有何種特點以及

應用范圍如何？（15分）

鑄造——液態(tài)凝固成形，材質(zhì)為金屬材料尤其是脆性材料（如鑄鐵，鑄造鋁合金等）的各類零件尤其是內(nèi)腔復雜的零件的毛坯生產(chǎn)；（3分）

鍛造（壓力加工）———固態(tài)塑變成形，材質(zhì)主要是韌性金屬材料的無內(nèi)腔或內(nèi)腔簡單的毛坯或半成品或零件的生產(chǎn)；（3分）

焊接——固態(tài)連接成形，主要是各類材質(zhì)為韌性金屬材料的構件連接；（3分）

粉末壓制（粉末冶金）——顆粒態(tài)成形，原材料為顆粒狀的各類零件或半成品的生產(chǎn)；（3分）

高分子材料（聚合物）成形——粘流（膠質(zhì)）態(tài)固化成形，各類塑料或橡膠制品的生產(chǎn)。（3分）

《工程材料及其成形技術基礎》參考答案及評分標準

（一）是非題

1．×；2．×；3．×；4．×；5．√；6．√；7．×；8．×；9．√；10．√。

(二)不定項選擇題

1-2）; 2-3); 3-2); 4-1); 5-2); 6-2); 7-1),4),5); 8-1),4),5); 9-1，2，3; ;10-1，3，4; ?11-1，2，4; 12-1，2，3；13-1，2，3；14-1，2，3；15-1，2，3，4；16-1，3，4；17-1，4；18-1）1；3；4；18-2）1；3；4；18-3）3；1/2；

(三) 填空題（共20分）

1．答

材料

種類

大致成分

強化方式

性能特點

應用舉例

Q235

碳素結構鋼

C%≤0.22%；合金總量＜5%

強度一般，塑性較好；易塑變成形及焊接

金屬結構件、鋼板、鋼筋、型鋼、短軸、心軸、螺母、焊接件等

ZL102

鑄造 硅合金

Si：8—25%，余為Al

變質(zhì)處理

力學性能不如變形鋁 合金，但鑄造性能好

形狀復雜的零件，如飛機、儀表零件，抽水機殼體

W18Cr4V

高速鋼

高碳；W18%;Cr4%V＜1.5%

鍛造，淬火+回火；彌散強化

高耐磨性、高熱硬性

高速切削或形狀復雜的刃具等

RuT300

蠕墨鑄鐵

高碳，高硅，低硫，低磷C=3.2%

孕育處理，蠕化處理

抗壓強度較高，承受熱循環(huán)負荷好，鑄造性較好

缸蓋、汽缸套、玻璃模等零件

四、簡答題（共 16分）

?1．答：原因分析：（1）從鐵碳相圖分析可知，碳鋼在平衡狀態(tài)下是由F和Fe3C兩相組成。F具有良好塑性，而Fe3C硬而脆。鋼中含碳量較低時，F(xiàn)e3C以層片狀分布于F中，隨含碳量增高，F(xiàn)e3C數(shù)量越多，對位錯運動的阻力越大，其強度、硬度越高，塑性、韌性越低。（3分）（2）當鋼的含碳量超過0．9％時，沿晶界呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布的Fe3CⅡ，隨含碳量增加，其數(shù)量越多，網(wǎng)絡越厚越完整，晶粒間的結合力越弱，因此，鋼的強度隨含碳量的提高而降低。（3分）

(3)含0．4％C的鋼為亞共析鋼，加熱到1100℃時，已全部轉變?yōu)閱蜗郃組織，塑性

好，變形抗力小，具有良好的鍛造性能；而含4．0％C的白口鑄鐵，由于含碳量高，加熱到

1100℃時，組織中含有大量的Ld（A+Fe3C）和Fe3CⅡ，鍛造性能很差，故不能進行鍛造。（3分）

2．答：(1)冷沖壓—沖壓件；(2)砂型鑄造—鑄件；(3)電弧焊—焊接件；(4)鍛造—鍛件；(5)鑄造—鑄件；(6) 電弧焊—焊接件；(7) 鑄造—鑄件。

(五)綜合分析題

1．答：

1）退火，調(diào)質(zhì)，消除應力，氮化。（4分）

2）粗加工前的退火是為了穩(wěn)定工件內(nèi)部組織，消除鍛造內(nèi)應力等，為后續(xù)熱處理和表面強化做組織準備。（2分）

3）粗磨前對工件進行消除應力退火，以消除機加工過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應力，防止工件尺寸變化和變形；粗磨后的氮化在于使工件表面形成氮化物層，以顯著提高其表面的硬度和耐磨性，提高疲勞強度和抗蝕性。（3分）

4）表面是氮化物層（如AlN, CrN, MoN等），硬度為950~1100HV，耐磨性好且抗蝕也好；

心部為回火索氏體；有較高強度和足夠的韌性。（4分）

2．答：

鑄造——液態(tài)凝固成形，材質(zhì)為金屬材料尤其是脆性材料（如鑄鐵，鑄造鋁合金等）的各類零件尤其是內(nèi)腔復雜的零件的毛坯生產(chǎn)；（3分）

鍛造（壓力加工）———固態(tài)塑變成形，材質(zhì)主要是韌性金屬材料的無內(nèi)腔或內(nèi)腔簡單的毛坯或半成品或零件的生產(chǎn)；（3分）

焊接——固態(tài)連接成形，主要是各類材質(zhì)為韌性金屬材料的構件連接；（3分）

粉末壓制（粉末冶金）——顆粒態(tài)成形，原材料為顆粒狀的各類零件或半成品的生產(chǎn)；（3分）

高分子材料（聚合物）成形——粘流（膠質(zhì)）態(tài)固化成形，各類塑料或橡膠制品的生產(chǎn)。（3分）