第四章 工程材料 复习题

第四章 工程材料 复习题

一、填空题

1、金属的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有强度、硬度、塑性。衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有疲劳强度和冲击韧性。

2、钢以铁、碳为主要元素，其中碳的质量分数为小于2.11%，铸铁是含碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。 3、钢按用途分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。

4、普通质量的结构钢主要用于工程结构和机械零件方面。 5、金属分为黑色金属和有色金属。

6、碳钢的编号为：碳素结构钢采用拼音字母Q和数字表示其屈服强度；优质碳素结构钢用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分之几，如45钢；碳素工具钢用字母T表示；铸造碳钢用ZG代表铸钢二字汉语拼音首位字母。

7、合金钢的编号为：低低合金高强度结构钢由代表屈服点的汉语拼音字母Q；合金结构钢如40Cr表示平均碳的质量分数ωc= 0.40%，平均铬的质量质量分数ωCr<1.5%；滚动轴承在牌号前加G。 8、合金钢是为了改善钢的性能，在钢中加入其他合金元素。 9、合金钢分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。 10、铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁。

11、灰铸铁的断口呈浅白色，其牌号用符号HT和数字表。 12、球墨铸铁的牌号用符号QT和数字表示。

13、机械零件需要强度、塑性和韧性都较好的材料，应选用中碳钢。 14、碳的质量分数在0.30%～0.55%之间的属于中碳钢。

15、钢的普通热处理（也叫整体热处理）有退火、正火、淬火和回火，钢的表面热处理有表面淬火热处理和化学热处理。

16、降低钢的硬度，改善切削加工性能常用的热处理有退火和正火，若是高碳钢或是高合金钢要采用退火处理。

17、钢淬火常用的冷却介质有水和油，淬火处理的目的是提高工件的强度、强度和耐磨性。淬火后钢的硬度主要取决于钢的含碳量高低。

18、淬火和高温回火结合的处理称为调质，处理后钢的性能特点是有良好的综合性能，适合轴和齿轮类零件的热处理。

19、钢表面淬火的加热方式有火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火，其中感应加热表面淬火质量稳定，适合大批量生产。

20、火焰加热表面淬火适用于碳钢和合金结构钢。

21、常用的回火方法有低温回火、中温回火 和高温回火。 22、工程中常用的特殊性能钢有不锈钢、耐热钢、耐磨钢。 23、、钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬硬层的能力，称为钢的淬透性。

24、球墨铸铁的抗拉强度远远超过灰铸铁，与钢相当；可锻铸铁的强度、塑性和韧性比灰铸铁高。 二、选择题

1、普通钢、优质钢、高级优质钢分类的依据是_____ C

A、合金元素含量的高低 B、含碳量的高低 C、S、P含量的高低 D、Si、Mn含量的高低 2、使钢产生热脆性的元素是_____ A

A、 S B、Si C、P D、Mn 3、T13A是一种_____碳钢 C

A、低 B、中 C、高 D、合金 4、T13A适合生产_____ A

A、受冲击的凿子 B、手工锯条 C、不受冲击的刮刀

1

5、T8钢的质量分数为______% B

A、0.08 B、0.8 C、8

6、滚动轴承钢GCr15中含铬的质量分数为_____% B

A、0.15 B、1.5 C、15

7、生产机床主轴选择下列_____钢。 B

A、20CrMnTi B、40Cr C、60Si2Mn

8、制造切削速度较高、负载较重、形状复杂的刃具用____钢。C

A、碳素工具钢 B、低合金工具钢 C、高速钢

9、生产高速、摩擦强烈的汽车变速齿轮选择下列_____钢。A

A、20CrMnTi B、60Si2Mn C、T12A

10、制造尺寸较大、热处理变形较小的模具宜选用_____ C

A、T12 B、CrWMn C、Cr12 11、下列铸铁中_____力学性能最好。B

A、灰铸铁 B、球墨铸铁 C、可锻铸铁 12、生产贮酸罐宜用下列材料中的___ B

A、W18Cr4V B、1Cr18N19 C、Cr12 13、下列钢中____是铸造用钢。 B

A、40Cr B、ZG40Cr C、GCr15

14、要生产承受重载荷轴类零件的毛坯，要采用____ C

A、铸铁毛坯 B、铸钢毛坯 C、铸造毛坯 15、金属的（ ）越好，其锻造性能就越好。D

A、硬度 B、塑性 C、弹性 D、强度

16、零件渗碳后，一般需经过（ ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。A

A、淬火+低温回火 B、正火 C、调质 D、淬火+高温回火 17、从灰铸铁的牌号可以看出它的（ ）指标。D

A 硬度 B、韧性 C、塑性 D、强度 18、机械制造中，T10钢常用来制造（ ）B

A、容器 B、刀具 C、轴承 D、齿轮 19、GCrl5SiMn钢的含铬量是：（ ）B

A 、15％ B 、1．5％ C、 0. 15％ D、 0.015％

20、用于制造柴油机曲轴，减速箱齿轮及轧钢机轧辊的铸铁为（ ）B

A、可锻铸铁 B、球墨铸铁 C、灰口铸铁 D、白口铸铁 21、下列关于回收铝饮料罐说法不正确的是（） D

A、回收铝饮料罐可以节约金属资源 B、回收铝饮料罐可以节约能源

C、回收铝饮料罐可以减少对环境的污染 D、.回收一个铝饮料罐比制造一个铝饮料罐要贵 22、我国在春秋战国时期就懂得将白口铁经退火处理得到相当铸铜的器具(如锋利的宝剑)，这一技术比欧洲早2000年，那么白口铁退火处理的主要作用是 （）B

A、除硫、磷杂质 B、适当降低了含碳量 C、渗透合金元素 D、改造表面结构性质 23、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为 ( A )。

A、塑性 B、硬度 C、强度

24、一般工程图样上常标注材料的( B )，作为零件检验和验收的主要依据。

A、强度 B、硬度 C、塑性

25、要求高硬度和耐磨性的工具，必选用( B )的钢。

A、低碳成分 B、高碳成分 C、中碳成分

26、金属材料断后伸长率和断面收缩率越高，其塑性越( A )。

A、好 B、中 C、差

2

27、硬度越高，材料的耐磨性越( A )。

A、好 B、中 C、差

28、金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力成为( B )。

A、抗拉强度 B、疲劳强度 C、屈服强度 29、下列牌号中，属于优质碳素结构钢的有( B )。

A、T8A B、08F C、Q235-A`F 30、下列牌号中，属于工具钢的是( C )。

A、20 B、65Mn C、T10A 31、选择制造的手工锯条( B )的材料

A、T8 B、 T10 C、T12

32、选择制造下列零件的材料：齿轮( C )。

A、08F B、65Mn C、45

33、下列牌号中，最适合制造车床主轴的是( C )。

A、T8 B、Q195 C、45 34、08F钢的平均含碳量为( A )%。

A、0、08 B、0、8 C、8

35、下列牌号中，属于优质碳素结构钢的有( B )。

A、T8A B、08F C、Q235-A`F 36、下列牌号中，属于工具钢的是( C )。

A、20 B、65MnC、 C、T10A 37、选择制造锉刀( C )的材料。

A、T8 B、T10 C、T12 38、 选择制造小弹簧( B )的材料。

A、08F B、65Mn C、45

39、60Si2Mn表示碳的平均含磷量为（ ） C

A 、6% B、 60% C 、0.6% D 、0.66% 40、GCr15 表示含铬为（ ） D

A 、15% B、 0.15% C 、150% D、 1.5%

41、下列可以用来制造钻头、铰刀、螺纹刀具等复杂形状刀具的材料是（ ） A

A W18Cr14V B GCrg C 60Si2Mn D Q235 42、合金工具钢9SiCr（9硅铬），Si,Cr含量都小于1.5%，其中平均碳量比（C）为（ ） 。 C

A 9% B 0.09% C 0.9% D 90%

43、合金工具钢的牌号，当碳量比大于或等于（ ） %时，则不予标出。 A

A 1.00% B 0.50% C 0.10% D 10%

44、常用的高速钢，主要是（ ） 系高速钢和（ ）系高速钢。（ ） A

A、钨、钼 B 钨、钛 C 钼、钛 D 镍、钼

45、耐磨钢是指在强烈冲击载荷下发生冲击硬化，从而获得耐磨性的高锰钢。它的钢号写成（ ） B

A Mn9 B ZGMn9 C Mn13 D Mn12

46、铬镍不锈钢的化学成分为平均铬量比为（ ）%，镍量比为8%－11%。 B

A 15% B 18% C 20% D 21% 47、下列哪一种牌号属于耐磨钢（ ） C

A、ZG2---400 B、40MnB C、ZGMn13 D、12Cr13 三、判断题

1、65Mn是一种合金弹簧钢。×

2、合金钢的强度高于相同含量的碳素钢。√

3、优质结构钢、高级优质结构钢主要用于制造各类机械零件。√

3

4、钢中存在硅、锰、硫、磷等杂质元素，它们都是有害元素。× 5、碳素结构钢不适合作形状复杂的刃具。√

6、球墨铸铁有较好的力学性能，可替代钢生产一些零件。√ 7、铸铁的力学性能特点是硬、脆、不易产生塑性变形。× 8、Cr12钢含有大量的Cr元素，是一种不锈耐酸钢。× 9、20CrMnTi是合金渗碳钢，可用于制造齿轮。√

10、GCr15是一种滚动轴承钢，也可以用以制造冷冲压模具、量具。√ 11、合金钢都是优质或高级优质钢。× 12、可锻铸铁可用于锻造加工。×

13、化学热处理改变了工件表层的化学成分和组织。√ 14、淬透性越好的钢淬火后的硬度越高。×

15、弹簧类零件使用的热处理是淬火后加中温回火。√ 16、T10钢中的平均含碳量为10%。 ( × )

17、由于锰、硅都是有益元素，适当增加其含量，能提高钢的强度。( √ ) 18、硫是钢中的有益元素，它能使钢的脆性降低。 ( × )

19、碳素工具钢都是优质或高级优质钢，其含碳量一般大于0、7％。( √ ) 20、Q215钢适用于制造桥梁、船舶等。 ( √ )

21、65Mn等含碳量大于0、6％的碳素钢适用于制造弹簧。( √ ) 22、铸钢可用于铸造形状复杂、力学性能较高的零件。 ( √ )

23、低碳钢的强度、硬度较低，但塑性、韧性及焊接性能较好。( √ ) 24、磷是钢中的有害杂质，磷能导致钢的冷脆性。 ( √ )

25、Q235-A．F表示抗拉强度为235Mpa的A级沸腾钢。 ( √ ) 26、、碳素工具钢都是优质或高级优质钢。 ( × )、

27、ZG200-400表示该铸造碳钢的屈服强度为200Mpa、而其抗拉强度为400Mpa。 ( √ ) 27、除Fe和C外还有其他元素的钢就是合金钢。 ( √ ) 28、常用的塑性材料在使用时，一般不允许有塑性变形。 ( √ ) 29、材料的屈服强度越低，则允许的工作应力越高。 ( × ) 30、铸铁的铸造性能好，故常用来铸造形状复杂的工作。 ( √ )

31、通常说钢比铸铁抗拉强度高，是指单位截面积的承力能力前者高，后者低。 ( √ ) 32、一般来说，硬度高的材料其强度也较高。 ( √ )

33、选材时，只要满足工件使用要求即可，并非各项性能指标越高越好。( √ ) 34、一般低碳钢的塑性优于高碳钢，而硬度低于高碳钢。( √ ) 35、热处理是改善钢切削加工性能的重要途径。 ( √ )

36、金属在静载荷作用下抵抗塑性变形的能力称为强度。( √ )

37、合金工具钢、滚动轴承钢、特殊性能钢都属于高级优质钢，其牌号后都不加“A”。× 四、写出下列牌号数字及文字的含意， Q235-F

Q345（16Mn） KTZ450-06 GCr15 60Si2Mn 3Cr13 20CrMnTi 40Cr 65Mn 9SiCr

4

W18Cr4V CrWMn

Cr12 5CrMnM。 3Cr2W8 1Cr18Ni9Ti

试述正火的主要应用场合 四、简答题：

1、碳素结构钢与低合金结构钢都用于制造工程用钢，两者性能有什么区别：（试比较碳素结构钢与合金结构钢的异同？）

答：低合金结构钢是在碳素结构钢的基础上加入少量合金元素制成的钢，它比相同含碳量的普通碳素结构钢强度高得多，而且还具有较高的屈服强度，良好的塑性、韧性、焊接性和一定的耐蚀性。 2、试比较碳素工具钢与合金工具钢的异同？

答：碳素工具钢要求高硬度和高耐磨性，其碳的质量分数都在0.7以上，都是优质钢或高级优质钢。 合金工具钢是在碳素工具钢的基础上，为改善其力学性能，再加入适量的合金元素所形成的钢。合金工具钢比碳素工具钢具有更高的强度、耐磨性，更好的淬透性、热硬 性和回火稳定性，可以制造截面大、开头复杂、性能要求高的工具。

3、钢经过淬火后再回火的种类有哪几种？各种回火后工件的性能有何变化？各适用于什么零件的热处理？

答：低温回火：降低淬火内应力，提高韧性，并保持高硬度和耐磨性；适用于高碳工具钢和合金钢刃具、量具、滚动轴承、冷作模具和要求硬而耐磨的零件。

中温回火：使淬火钢件具有高的弹性极限、屈服强度和适当的韧性；适用于弹性零件（如弹簧、发条等）和热作模具等。

高温回火：获得合理的硬度、强度、韧性、塑性以及较好的综合力学性能；适用于螺栓、连杆、齿轮、曲轴等重要的结构零件。

4、什么情况下要对工件进行表面热处理？

答：在冲击载荷和摩擦条件下工件的零件（如齿轮等），要求其表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有足够的塑性和韧性。这一工件表面和心部不同的性能要求，难于用选材和普通热处理解决，而表面热处理能满足这类零件的要求。

5、正火的目的是什么？正火和退火相比有什么不同？

答：正火的目的有：

①细化组织，用于低碳钢，可提高硬度，改善切削加工性 ②用于中碳钢和性能要求主高的零件，可代替调质处理

③用于高碳钢，可消除网状碳化物，为球化发退火做组织准备。

正火与退火相比，钢在正火后的强度、硬度高于退火，而且操作简便，生产周期短，成本低，在可能的条件下宜用正火代替退火。

6、什么是调质处理？对钢进行调质处理的目的是什么？

答：生产中把淬火和高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理的目的是提高钢的硬度、强度、韧性、塑性、耐磨性以及较好的综合力学性能。

７、车床主轴要求轴颈部位的硬度为50～52HRC，其余地方为25～30HRC，其加工路线为：锻造→正火→机械加工→调质→轴颈表面淬火→低温回火→磨加工。请指出：

①从20、45、60、T10钢中，选择制造主轴的钢材： ②正火、调质、表面淬火、低温回火的目的； 答：①45钢；

② 正火改善切削性能；调质获得较好的综合机械性能；表面淬火使表面具有高的硬度，提高表面的耐磨性能；低温回火消除残余应力，稳定尺寸，改善塑性与韧性。

８、现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好韧性，

5

应采用如下哪种材料及工艺，为什么？

①、T10钢经淬火+低温回火；②、45钢经调质地处理；③、用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火。

答：T10钢经淬火+低温回火的组织为回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体，硬度为58~62HRC，表面具有高的硬度、耐磨性，但心部韧性差，因此，①不合适。

45钢经调质处理后的组织为回火索氏体，硬度为25~35HRC，综合机械性能较好，但表面不耐磨，因此，②不合适。

用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火后，表面组织为回火马氏体+合金碳化+少量残余奥氏体，硬度为60~67HRC，表面具有高的硬度、耐磨性，且心部组织为回火马氏体+少量铁素体，硬度为50~55HRC，具有较高的强度和一定的韧性，因此，③合适。 ９、用做汽车挡板的材料与用做锉刀的材料为什么不同。

答：用做汽车挡板的材料要求塑性好，便于压力加工成型，因此，应选择含铁素体多的低碳钢制造；而用做锉刀的材料要求硬度高，保证耐磨性能，因此，采用ω（C）=1.2%的高碳钢制造； 10、指出下列工件的回火温度。

①45钢小轴（要求综合机械性能）； ②60钢弹簧； ③T12钢锉刀。 答：①150～250℃ ②250～500℃ ③500～650℃ 11、选作机械零件材料的一般原则是什么？

答：首先应满足使用性能； 其次是兼顾材料的工艺必能； 最后充分考虑经济性。

12、现有几种材料，牌号如下：

5CrMnMo 40CrNi 20CrMnTi LY1 CrWMn 60Si2Mn 4Cr13 Q390 T12 ZGMn13 W18Cr4V HT200 3Cr18Mn12Si2N H70 请从上选出相应用途的材料：

汽车板簧（60Si2Mn） 床身、机座（HT200） 连杆（40CrNi） 压力容器（Q390） 坦克履带板（ZGMn13） 手术刀（4Cr13） 小型热锻模（5CrMnMo） 锉刀（T12） 弹壳（H70）铆钉（2A11）

硬度高的材料强度高，耐磨性能较好，而切削加工性能较差。√ 高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。（×） 低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺。 （√） 淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧。（×）

45钢的小轴应采用（ ）回火方式 C A、低温 B、中温 C、高温 60钢簧应采用（ ）回火方式 B A、低温 B、中温 C、高温

测量淬火钢及某些表面硬化件的硬度时，一般应用（ ） C A、HRA B、HRB C、HRC D、HB 装配工使用的锉刀宜选用（ C ）。

A、低碳钢 B、中碳钢 C、高碳钢 D、过共晶白口铁 在下述钢铁中，切削性能较好的是（ B ）。 A、工业纯铁 B、45 C、白口铸铁 D、T12A 能够起降低材料硬度的热处理是（ ）A A、退火 B、正火 C、淬火 D、回火 做形状复杂的高速切削刀具应选用( )钢。 C

A．T10MnA B．20Cr2Ni4A C．W6M05Cr4V2 D。50CrVA

6

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