西南大学培训与继续教育学院课程考试试题卷课程名称【编号】：工程材料【0927】 A 卷考试类别:大作业 满分：100 分 一、问答题（60 分，每小题 15 分）1. 碳量对碳钢力学性能有何影响？答：一般碳的含量越高硬度越大，韧性降低。钢的含碳量越高，硬度越大。这是因为含碳量越高，碳化物比例越高，材料硬度就越高。当含碳量在某个数值之下时，含碳量越高，但碳化物比例太高了，材料会变得很脆，强度会变得很低。比如 45 号钢比 20 号钢的强度高，但 T12 钢的硬度比 45 号钢硬，但强度比 45 号低。含碳量少，一般组织由铁素体和珠光体组成，淬火后多为板条马氏体；低碳钢韧性大，硬度低，耐磨性差。含碳量高，组织一般由渗碳体跟珠光体组成，淬火后多为片状马氏体；高碳钢脆性大，硬度高，耐磨性好。2. 在铸造生产中，控制晶粒大小常采用哪些措施？答：铸造生产中控制晶粒大小采用的措施： ①增大过冷度，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。 ②变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。 ③机械振动、搅拌。3. 等温转变的珠光体型组织有哪几种？它们在形成温度条件、组织形态和性能方面有何特点？答：有珠光体、索氏体和托氏体三种。珠光体是过冷奥氏体在 550℃以上等温停留时发生转变，它是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织。索氏体是在 650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。托氏体是在 600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。珠光体片间距愈小，相界面积愈大，强化作用愈大，因而强度和硬度升高，同时，由于此时渗碳体片较薄，易随铁素体一起变形而不脆断，因此细片珠光体又具有- 1 - 较好的韧性和塑性。4. 要制造小型车床传动齿轮、滚动轴承、铣刀、冷冲压模具凹凸模、一般用途的螺母等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并说明钢种名称。45，Q235，T10，60Si2Mn，W18Cr4V，GCr15，40Cr， Cr12答：小型车床传动齿轮：45 优质碳素结构钢 滚动轴承：GCr15 滚动轴承钢 铣刀：W18Cr4V 高速工具钢 冷冲压模具凹凸模： Cr12 合金模具钢 一般用途的螺母：Q235 普通碳素结构钢二、分析计算题（40 分，每小题 20 分）1. 根据下列简化的铁碳合金相图，说明 45 钢从液态冷却到室温的平衡结晶过程。答： 当合金由液态缓冷到液相线温度时，从液相中开始结晶出奥氏体。随温度的降低，结晶出的奥氏体量增多，其成分先后沿固相线 AE 变化，液相的成分沿液相线 AC 变化。固相线温度时，液相全部结晶为奥氏体。固相线至 ES 线间为单相奥氏体。合金缓冷至 ES 线温度时，开始从奥氏体中析出二次渗碳体。随着温度的下降，二次渗碳体不断析出，奥氏体的含碳量逐渐降低。缓冷至 727℃时，奥氏体的含碳量降至共析点成分（WC＝0.77％），在此温度时奥氏体发生共析转变，生成珠光体。冷却至室温，组织基本不变化，室温组织为 P＋Fe3CⅡ。即：- 2 - 2. 计算 45 钢室温时的组织相对量，即组织中铁素体和珠光体各占的百分数。解：设组织中铁素体为 QF 、珠光体为 QP根据杠杆定律：QF=（0.77-0.45）/（0.77-0.0008）=41.6%QP=1－QF =58.4%- 3 -