1、姓名： 报考专业： 准考证号码： -密封线内不要写题-2016年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目名称：材料工程基础 （A卷B卷）科目代码：808 考试时间：3小时 满分150分注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释（共5小题，每小题5分，共25分）1、位错 2、偏析 3、热加工 4、再结晶 5、淬透性二、填空题简答题（共10小题，每小题3分，共30分）1. 常压下，三元合金中最多可以有_相共存。A、单相B、二相C、三相D、四相2. 冷变形金属发生再结晶后，下列哪种说法不正确的是_ 。 A、晶粒长大 B、生成新的等轴晶 C、晶体结
2、构发生改变 D、加工硬化消失3. 铁素体是 _ 。 A、碳在Fe 中的间隙固溶体 B、碳在Fe中的间隙固溶体 C、碳在Fe 中的置换固溶体 D、碳在Fe 中的置换固溶体4. 若合金元素能使 C曲线左移，钢的淬透性将 _ 。A、降低 B、不改变 C、提高 D、不确定5. 为了消除高碳钢中的网状二次渗碳体，应采用_ 。A、完全退火 B、球化退火 C、扩散退火 D、正火6. 不可热处理强化的钢是_ 。A、铁素体不锈钢 B、高速钢 C、模具钢 D、滚动轴承钢7. 下列哪个符号常被用于表示材料疲劳强度_ 。 A、 B、 C、 D、8一定温度下由一定成分固相同时生成两个成分固定固相的反应称为_ 。A、共晶
3、反应B、 共析反应 C、 包晶反应D、 匀晶反应9. 凝固时采用_可以有效降低晶粒尺寸。A、固溶处理 B、变质处理 C、球化处理 D、时效处理10. 影响高分子材料性能的主要是_。A、氢键 B、离子键 C、共价键 D、分子键三、简答题（5小题，共55分）1、有观点认为，21世纪是碳材料时代。请谈谈你的感想（10分）。2、请给出机加工用铣刀的设计方案（材料及热处理工艺），并分析原因（15分）。3、材料的四大要素是什么？叙述材料四大要素之间的关系。（8分）4、请为下表中的零件选用合适的材料，并说明牌号含义（12分）。名称候选材料选用材料牌号含义滚动轴承GCr15, 1Cr13, QT600-2变速
4、箱齿轮Cr12, 20CrMnTi, 60Si2Mn桥梁CrWMn, Q345, 08F汽车板簧45, 60Si2Mn, T105、金属材料的主要强化方式有哪些？（10分）四、综合题（共2小题，每小题20分，共40分）1、分析45钢（含碳量0.45%）从奥氏体状态开始冷却的平衡结晶过程，画出室温下显微组织形貌，并计算室温下的组织组成物的相对含量（20分）。2、拉制钢丝的过程如下图所示，请解释钢丝冷拉后和加热后的组织与性能变化，并说明加热炉的作用。（钢丝的原始组织为多边形等轴晶粒）（20分）。2016年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目名称：材料工程基础 （A卷B卷）科目代码：808 考试时间：
5、3小时 满分150分注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释（共5小题，每小题6分，共30分）1、位错晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列，从几何角度属于一种线缺陷。2、偏析合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。3、热加工在金属学中，把高于金属再结晶温度的加工叫热加工。4、再结晶对冷变形后的金属或合金在加热到再结晶温度以上，显微组织中产生无畸变的新晶粒的过程。5、淬透性钢淬火获得马氏体的能力。评分标准：答出关键点即可。二、填空题简答题（共6小题，每小题15分，共90分）7. 常压下，三元合金中最多可以有_D
6、_相共存。A、单相B、二相C、三相D、四相8. 冷变形金属发生再结晶后，下列哪种说法不正确的是_C_ 。 A、晶粒长大 B、生成新的等轴晶 C、晶体结构发生改变 D、加工硬化消失9. 铁素体是 _B_ 。 A、碳在Fe 中的间隙固溶体 B、碳在Fe中的间隙固溶体 C、碳在Fe 中的置换固溶体 D、碳在Fe 中的置换固溶体10. 若合金元素能使 C曲线左移，钢的淬透性将 _A_ 。A、降低 B、不改变 C、提高 D、不确定11. 为了消除高碳钢中的网状二次渗碳体，应采用_D_ 。A、完全退火 B、球化退火 C、扩散退火 D、正火12. 不可热处理强化的钢是_A_ 。A、铁素体不锈钢 B、高速钢
7、C、模具钢 D、滚动轴承钢7. 下列哪个符号常被用于表示材料疲劳强度_C_ 。 A、 B、 C、 D、8一定温度下由一定成分固相同时生成两个成分固定固相的反应称为_B_ 。A、共晶反应B、 共析反应 C、 包晶反应D、 匀晶反应9. 凝固时采用_B_可以有效降低晶粒尺寸。A、固溶处理 B、变质处理 C、球化处理 D、时效处理10. 影响高分子材料性能的主要是_D_。A、氢键 B、离子键 C、共价键 D、分子键三、简答题（共5小题，60分）1、有观点认为，21世纪是碳材料时代。请谈谈你的感想。（10分）答：碳具有多种结构，除了传统的无定形碳、炭黑、石墨、金钢石外，近年来科学家发现了许多新的碳结构
8、，如碳纳米管、碳60、石墨烯等，这些新的碳结构具有各种不同的力学性能和物理性能，具有非常广泛的应用前景。此外，碳在地球上的资源存量巨大。因此，有人预言21世纪是碳材料时代。评分标准：碳的多种结构6分，应用4分。重点叙述新的碳结构。2、请给出机加工用铣刀的设计方案（材料及热处理工艺），并分析原因。（15分）答：方案一：可选用9SiCr作为铣刀材料。其最终热处理工艺为淬火+低温回火，具有高的硬度和耐磨性，相对碳钢而言，红硬性较好。相对高合金钢，成本较低。方案二：可选用W6系列高速钢。其最终热处理工艺为淬火+三次高温回火，具有高的硬度和耐磨性，红硬性优良，适用于高速切削加工。不过成本较高。评分标准：
9、阐述清楚一种方案即可。选材5分，热处理工艺5分，原因分析5分。3、材料的四大要素是什么？叙述材料四大要素之间的关系。（8分） 答：材料的四大要素是: 成分结构、基本性质、合成加工、使用性能。其中性能是包括材料在内的整个系统特征的体现；性质则是材料本身特征的体现。材料的成分结构、合成加工决定了材料的性质。在材料设计中首先应该了解材料应该具备什么样的使用性能，这样的使用性能决定材料应该具备什么样的基本性质，然后，通过成分的设计，加工合成方法的选择制备出具有这样性质和性能的材料。学生在叙述中只要关键的部分包含了，就可认为是对的。评分标准：四大要素4分，解释4分。4、请为下表中的零件选用合适的材料，并
10、说明牌号含义。（12分）名称候选材料选用材料牌号含义滚动轴承GCr15, 1Cr13, QT600-2GCr15滚动轴承钢，含碳量1%，含Cr1.5%变速箱齿轮Cr12, 20CrMnTi, 60Si2Mn20CrMnTi渗碳钢，含碳量0.2%，Cr、Mn、Ti含量低于1.5%桥梁CrWMn, Q345, 08FQ345低合金结构钢，屈服强度345MPa汽车板簧45, 60Si2Mn, T1060Si2Mn弹簧钢，含碳量0.6%，Si2%，Mn低于1.5%评分标准：选用材料每空1分，牌号含义每空2分。5、金属材料的主要强化方式有哪些？（10分）答：1）固溶强化：融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸
11、变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。2）细晶强化：细晶强化的强化规律，晶界越多，晶粒越细，根据Hall-Petch关系式，晶粒的平均值d越小，材料的屈服强度就越高。 3）加工硬化：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，增大了位错滑移阻力。4）时效强化：时效强化是指在固溶了合金元素以后，在常温或加温的条件下，使在高温固溶的合金元素以某种形式析出（金属间化合物之类），形成弥散分
12、布的硬质质点，对位错切过造成阻力，使强度增加，韧性降低。5）第二相强化：当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显著的强化作用，第二相强化的主要原因是它们与位错间的交互作用，阻碍了位错运动，提高了合金的变形抗力。6）复合强化：上述强化方式的组合应用。评分标准：答出4种即可，每种2.5分，共计不超过10分。四、综合题（共2小题，每小题20分，共40分）1、分析45钢（含碳量0.45%）从奥氏体状态开始冷却的平衡结晶过程，画出室温下显微组织形貌，并计算室温下的组织组成物的相对含量（20分）。答：45钢的结晶过程和室温下组织形貌如下图所示。 室温下，45钢中组织组成物为铁素体（F）和珠
13、光体（P），百分含量分别为：F%=（0.77-0.45）/(0.77-0.0008)=42% P%=1-F%=1-42%=58%评分标准：结晶过程分析10分，其中恒温转变5分。组织示意图4分，组织名称2分、相对含量计算4分。2、拉制钢丝的过程如下图所示，请解释钢丝冷拉后和加热后的组织与性能变化，并说明加热炉的作用。（钢丝的原始组织为多边形等轴晶粒）（20分）。答：钢丝在冷拉后的微观组织：随着变形量的增加，晶粒外形由等轴晶粒逐渐改变为沿变形方向被拉长或压扁的晶粒。当变形量很大时，各晶粒被拉成纤维状，称之为纤维组织，位错密度也会增加，亚结构细化，产生变形织构。力学性能特点：产生加工硬化，产生各向异性，还会产生内应力。加热到再结晶温度以上，钢丝将发生再结晶，新的无应变的晶粒取代原先变形的晶粒，金属的性能也恢复到变形前的情况，在变形基体中，重新生成无畸变的新的晶粒。若加热时间过长，还会发生晶粒长大，钢丝的强度降低、塑性韧性升高。加热炉的作用：为钢丝的回复与再结晶提供能量，消除钢丝的加工硬化。评分标准：冷塑性变形组织及性能各4分，再结晶后组织与性能各4分。加热炉的作用4分。第 7 页 共 7 页
