东 南 大 学 考 试 卷（A卷）
名
姓
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. 1
B. 2
C. 3
D. 4
2.
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
号
学
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. 65
B. T10
C. 40MnB
D. Q235
有一 35 钢零件，当其从 Ac 1 至 Ac 3 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
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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。
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。
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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）
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。
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。
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。
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。
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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：
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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% Q FeC3=(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%
铁素体 珠光体 珠光体 珠光体 渗碳体
图1 图2 图3
五、 作图题：（每小题 8 分，共 24 分）
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。
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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。
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 W18Cr4V 40Cr 聚乙烯（ PE） ZGMn13 Q345
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