东南大学先进材料及其成型技术试卷A--答案

共6页第1页东南大学考试卷（A卷）课程名称先进材料及其成型技术考试学期06-07-2得分适用专业机械系考试形式闭卷考试时间长度120分钟一、单项选择题（每小题1分，共10分）1.体心立方晶格中每个晶胞里包含有（B）个原子。A.1B.2C.3D.42.材料拉伸试验的延伸率可以表示材料的（B）。A.韧性B.塑性C.弹性D.强度3.固溶体中由于溶质原子的溶入，将造成晶格畸变，产生(B)。A.形变强化B.固溶强化C.弥散强化D.合金强化4.钢和铁的分界点是含碳量（C）。A.0.0218%B.0.77%C.2.11%D.4.3%5.碳的质量分数为1.2%的铁碳合金的室温组织为（C）。A.珠光体和铁素体B.纯珠光体C.珠光体和二次渗碳体D.莱氏体6.采用45钢制作的连杆，要求具有良好的综合力学性能，应采用（C）。A.退火B.正火C.调质D.淬火+低温回火7.为改变高速钢铸态组织中碳化物的不均匀性，应进行（D）。A.完全退火B.正火C.球化退火D.锻造8.渗碳体的合金结构为（D）。A.间隙固溶体B.置换固溶体C.机械混合物D.金属化合物9.原采用40Cr钢制作的轴，现因材料短缺，可采用（C）钢代替。A.65B.T10C.40MnBD.Q23510.有一35钢零件，当其从Ac1至Ac3之间的温度淬火时，它的淬火组织是（B）。A.马氏体和索氏体B.马氏体和铁素体C.马氏体和珠光体D.马氏体和残余奥氏体学号姓名共6页第2页二、判断题（正确打√，错误打×，并指出错在何处）：（每题2分，共20分）1.一切金属都有同素异构转变。（×）只有少数几种金属有同素异构转变（如Fe），而大部分没有同素异构转变，如Cu、Al等。2.亚共析钢随含碳量的提高，其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。（√）3.为了消除部分碳素工具钢组织中存在的网状渗碳体，可采用球化退火。（×）球化退火不能消除网状渗碳体，必须采用正火。4.淬火钢的回火温度越高，则硬度越高。（×）淬火钢的回火温度越高，则硬度越低。5.因为20Cr钢是合金钢，所以具有极高的强度和硬度。（×）20Cr的强度和硬度虽然比相同含碳量的碳钢高，但因含碳量低，只有0.2%，其强度和硬度并不太高。6.可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，它是一种可以进行锻造的铸铁。（×）可锻铸铁虽然有一定的塑性，但不存在单相区间，因此无法进行锻造。7.只有共晶成分的铁碳合金才能发生共晶反应。(×)所有成分的铁碳合金都能发生共晶反应。8.在常用的铸造合金中，共晶铁的流动性最差。（×）共晶铁在铸造成形时，呈逐层凝固，因而其流动性最好。9.锻造只能改变金属坯料形状而不能改变其力学性能。（×）锻造既能改变金属坯料的形状，而且在锻造成形时，改善了材料内部的组织结构，因而也能改善材料的性能。共6页第3页10.焊接仅可连接各种同类金属的零件。（×）焊接除可连接各种同类金属的零件外，也可连接物理、化学性能相近的异种金属。三、问答题：（每小题4分，共16分）1.室温下铁碳合金的相结构有哪些形式？其性能如何？答：室温下铁碳合金的相结构有铁素体和渗碳体。铁素体是碳溶于-Fe形成的固溶体，具有很好的塑性，但强度和硬度一般不高；渗碳体具有极高的硬度，熔点也高，但塑性差。2.热固性塑料与热塑性塑料树脂的分子结构有何不同？在性能上有何区别？答：热固性塑料树脂的分子结构呈立体网状结构，热塑性塑料树脂的分子结构为线型或带有支链线型的结构。热固性塑料强度、硬度高，弹性、塑性低，呈现不溶不熔的特点，具有良好的耐热性，只能在形成网状结构前进行一次成形，固化后硬而脆，不能重复使用。热塑性塑料具有良好的塑性和弹性，在适当溶剂中能溶解或溶胀，加热时可软化或熔化，冷却后变硬，并可反复进行，可重复使用。3.冲压加工中的落料和冲孔有何异同点？答：冲压加工中的落料和冲孔都属于冲压加工的分离工序，都是在模具作用下，使金属板料的一部分与另一部分产生相互分离，其变形过程是相同的。但落料时，冲下部分是零件，落料件的尺寸等于凹模刃口尺寸；而冲孔时，冲下部分是废料，孔的尺寸等于凸模刃口尺寸。4.现有一合金钢轴，为保证其使用性能，其毛坯需进行锻造，但在平砧上拔长时，发现其心部产生裂纹，为避免这种心部裂纹，试问拔长可采取什么办法？为什么？答：可采用型砧拔长。因为型砧拔长时，型砧给锻坯施加压力，增强了锻坯变形区的压应力，改善了锻坯变形区的应力状态，提高了塑性，可避免拔长时的心部裂纹。共6页第4页四、分析计算题：（20分）试分析含碳量分别为0.3%、0.77%、1.2%的碳钢的平衡结晶过程；计算它们在室温下所得到的平衡相和平衡组织的相对量，并画出平衡组织的金相示意图。0.3%的碳钢：其平衡结晶过程为：冷却到液相线上的1点时，从液体中结晶出奥氏体，冷却到固相线上的2点时，结晶完毕，全部转变成奥氏体，冷却到3点时，奥氏体开始向铁素体转变，冷却到共析线上的4点时，剩余奥氏体发生共析转变，转变成珠光体，4点以下虽然有渗碳体析出，但可以忽略。因此室温下的平衡组织为铁素体+珠光体，见图1：室温下平衡组织的相对量：QF=(0.77-0.3)/(0.77-0.0218)=62.8%QP=(0.3-0.0218)/(0.77-0.0218)=37.2%室温下平衡相的相对量：QF=（6.69-0.3）/(6.69-0.0218)=95.8%QFeC3=(0.3-0.0218)/(6.69-0.0218)=4.2%0.77%的碳钢：其平衡结晶过程为：冷却到液相线上的1点时，从液体中结晶出奥氏体，冷却到固相线上的2点时，结晶完毕，全部转变成奥氏体，冷却到共析线上的3点时，奥氏体发生共析转变，转变成珠光体。因此室温下的平衡组织为珠光体，见图2：室温下平衡组织的相对量：全部为珠光体，因此QP=100%室温下平衡相的相对量：QF=（6.69-0.77）/(6.69-0.0218)=88.7%QFeC3=(0.77-0.0218)/(6.69-0.0218)=11.3%1.2%的碳钢：共6页第5页其平衡结晶过程为：冷却到液相线上的1点时，从液体中结晶出奥氏体，冷却到固相线上的2点时，结晶完毕，全部转变成奥氏体，冷却到3点时，开始从奥氏体中析出二次渗碳体，冷却到共析线上的4点时，剩余奥氏体发生共析转变，转变成珠光体。因此室温下的平衡组织为珠光体+二次渗碳体，见图3：室温下平衡组织的相对量：QP=(6.69-1.2)/(6.69-0.77)=92.7%QFeC3=(1.2-0.77)/(6.69-0.77)=7.3%室温下平衡相的相对量：QF=（6.69-1.2）/(6.69-0.0218)=82.3%QFeC3=(1.2-0.0218)/(6.69-0.0218)=17.7%图1图2图3铁素体珠光体珠光体珠光体渗碳体五、作图题：（每小题8分，共24分）1.如图所示为45钢的C曲线，试指出在各种不同的冷却方式下，将获得什么组织？V1——马氏体+部分残余奥氏体；V2——珠光体+马氏体+部分残余奥氏体；V3——下贝氏体；V4——珠光体。共6页第6页2.现有40×50的钢板若干块，用焊条电弧焊的方法拼成一块120×150的大钢板，试绘图表示焊缝的位置及其焊接顺序。3.下图中的铸件结构是否合理？如不合理，请说明理由并加以改正。不合理。铸件上有突台，妨碍起模，造型时需采用活块造型。改正如图：六、现有Q345、ZGMn13、W18Cr4V、40Cr、聚乙烯（PE）等几种材料，试填写下表：（10分）应用高速切削刀具机床主轴食用油瓶坦克履带桥梁材料W18Cr4V40Cr聚乙烯（PE）ZGMn13Q345