第一章材料的种类与性能
1．强度：强度是指在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。
2．屈服强度：材料在外力作用下开始发生塑性变形的最低应力值。
3．弹性极限：产生的变形是可以恢复的变形的点对应的弹性变形阶段最大应力称为弹性极限。
4．弹性模量：材料在弹性变形范围内的应力与应变的比值称为弹性模量。5．抗拉强度：抗拉强度是试样拉断前所能承受的最大应力值。
6．塑性：断裂前材料产生的塑性变形的能力称为塑性。 7．硬度：硬度是材料抵抗硬物压入其表面的能力。 8．冲击韧度：冲击韧度是材料抵抗冲击载荷的能力。
9．断裂韧度：断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的能力。
10．疲劳强度：疲劳强度是用来表征材料抵抗疲劳的能力。
11．黏着磨损：黏着磨损又称咬合磨损，其实质是接触面在接触压力作用下局部发生黏着，在相对运动时黏着处又分离，使接触面上有小颗粒被拉拽出来，反复进行造成黏着磨损。
12．磨粒磨损：磨粒磨损是当摩擦副一方的硬度比另一方大的多时，或者在接触面之间存在着硬质粒子是所产生的磨损。
13．腐蚀磨损：腐蚀磨损是由于外界环境引起金属表面的腐蚀物剥落，与金属表面之间的机械磨损相结合而出现的磨损。
14．功能材料：是具有某种特殊的物理性能，化学性能，生物性能以及某些功能之间可以相互转化的材料。
15．使用性能：是指在正常使用条件下能保证安全可靠工作所必备的性能，包括材料的力学性能，物理性能，化学性能等。
16．工艺性能：是指材料的可加工性，包括可锻性，铸造性能，焊接性，热处理性能及切削加工性。
17．交变载荷：大小，方向随时间呈周期性变化的载荷作用。
18．疲劳：是机械零件在循环或交变载荷作用下，经过较长时间的工作而发生断裂的现象。
20．蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
21．脆断：在拉应力状态下没有出现塑性变形而突然发生脆性断裂的现象。22．应力松弛：是指承受弹性应变的零件在工作过程中总变形量保持不变，但随时间的延长，工作应力自行逐渐衰减的现象。
23．腐蚀：材料因化学侵蚀而损坏的现象。
二、填空题。
1．工程材料通常分为金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料和功能材料。
2．金属材料通常分为钢铁合金和非铁合金材料。
6工程材料的性能分为使用性能和工艺性能。
7．工程材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。
8．金属材料常用的力学性能指标有：бb 表示抗拉强度；бs 表示屈服强度； H 表示硬度；伸长率δ和断面收缩率φ表示塑性；αk 表示冲击韧性。
三、判断题。
1．布氏硬度试验的优点氏压痕面积大，数据稳定，因而适用于成品及薄壁件检验。（× ）
2．压头为硬质合金球时，用HBW表示布氏硬度。（√ ）
3．压头为硬质合金球时，用HBS表示布氏硬度。（× ）
4．洛氏硬度的测定操作迅速，简便，压痕面积小，数据波动大，适用于半成品检验。（× ）
第二章材料的组织结构
1．晶体：晶体是原子或分子在三维空间做有规律的周期性重复排列的固体。2．晶格：为便于理解和描述，常用一些假想的连线将各原子的中心连接起来，把原子看做一个点，这样形成的几何图形称为晶格。
3．各向同性：
4．各向异性：
5．晶胞：晶格中的一个基本单元。
6．晶向：晶格中各原子列的位向。
7．单晶体：由原子排列位向或方式完全一致的晶格组成的称为单晶体。8．晶体缺陷：偏离晶体完整性的微观区域称为晶体缺陷。
9．空位：是指未被原子占据的晶格节点。
10．间隙原子：是指位于晶格间隙中的原子。
11．晶面：在晶格中由一系列原子组成的平面。
12．位错线：是指在晶体中，某处有一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象。
13．晶界：晶界是位向不同，相邻晶粒之间的过渡层。
14．合金：是指由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组
成的，具有金属特性的物质。
15．组元：组成合金最基本的独立物质。
16．合金系：一系列相同组员组成的不同成分的合金称为合金系。
17．合金化：采用合金元素来改变金属性能的方法称为合金化。
18．相：合金中具有相同化学成分，相同晶体结构和相同物理或化学性能并与该系统其余部分以界面相互隔开的均匀组成部分。
19．固溶体：是指溶质组员溶入溶剂晶格中而形成的单一的均匀固体。20．置换固溶体：置换固溶体是指溶质原子取代了溶剂晶格中某些节点上的原子。
21．间隙固溶体：间隙固溶体是溶质原子嵌入溶剂晶格间隙中，不占据晶格节点位置。
22．有限固溶体：在一定条件下，溶质组员在固体中有一定的限度，超过这个限度就不再溶解了。
23．无限固溶体：若溶质可以任意比例融入溶剂，即溶质的的溶解度可达%100，则固溶体称为无限固溶体。
24．固溶强化：固溶体中溶质原子的溶入引起晶格畸变，使晶体处于高能状态，从而提高合金的强度和硬度。
25．金属化合物：两组元A和B组成合金时，除了可形成以A或以B为基的固溶体外，还可能相互作用化和形成新相，这种新相通常是化合物，一般可用AmBn表示。
26．晶体相：晶体相是一些以化合物或以化合物为基的固溶体，是决定陶瓷材料物理，化学和力学性能的主要组成物。
31．结晶温度：金属结晶时都存在着一个平衡结晶温度Tm，液体中的原子结晶到晶体上的数目，等于晶体上的原子溶入液体中的数目。
32．过冷度：实际结晶温度与平衡结晶温度Tm之差称为过冷度。
33．细晶强化：金属的强度，塑性和韧性都随晶粒的细化而提高，称为细晶强化。
34．同素异构：P17
35．同分异构：化学成分相同而分子中原子排列不同的现象称为同分异构。36．共晶反应：共晶反应是指从某种成分固定的合金溶液中，在恒温下同时结晶出两种成分和结构皆不相同的固相反应。
37．共析反应：共析反应是指由一种固相在恒温（共析温度）下同时转变成两种新的固相。
38．铁素体：是碳在α－Fe中形成的间隙固溶体。 39．奥氏体：是碳在γ－Fe中形成的间隙固溶体。
40．渗碳体：是铁和碳的金属化合物（Fe3C），其碳的质量分数为6.69% 。41．珠光体：是铁素体与渗碳体的机械混合物。
42．莱氏体：
43．工业纯铁：
44．共析钢：碳的质量分数为0.77%，组织是珠光体。
45．亚共析钢：碳的质量分数小于0.77%，组织是珠光体和铁素体。46．过共析钢：碳的质量分数大于0.77%，组织是珠光体和二次渗碳体。47．共晶铸铁：碳的质量分数为4.3%，组织是莱氏体。
48．亚共晶铸铁：碳的质量分数小于4.3%，组织是莱氏体、珠光体和二次渗碳体。
49．过共晶铸铁：碳的质量分数大于4.3%，组织是莱氏体和一次渗碳体。
二、填空题。
1．实际金属中存在着的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。2．世界金属中晶体的点缺陷分为空位和间隙原子两种。3．常见合金中存在的相可以归纳为固溶体和金属化合物两大类。4．固溶体按照溶质原子在溶剂原子中的位置可以分为置换固溶体和间隙固溶体。
5．固溶体按照溶解度的大小可以分为有限固溶体和无限固溶体。6．固溶体按溶质原子在溶剂晶格中分布的特点分为无序固溶体和有序固溶体。
7．线型无定型高聚物随温度不同可处于玻璃态、高弹态和黏流态。
8．实际结晶温度总是低于平衡结晶温度，两者之差称为过冷度。9．共析钢随温度下降至727C时发生共析反应，有奥氏体中析出珠光体和三次渗碳体。
10．共晶铸铁随温度下降至1148C时发生共晶反应，有液体中同时析出莱氏体和珠光体。
11．典型的金属晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种。
12．纯铁具有同素异构性，当加热到912C时，将由体心立方晶格的α-Fe转变为面心立方晶格的γ- Fe ，加热到1394C 时，又由面心立方晶格的γ- Fe转变为体心立方晶格的δ- Fe。
13．液态金属冷却到平衡结晶温度以下才开始结晶的现象称为有效结晶现象。
14．金属的平衡结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。15．实际金属结晶时，其行核方式有自发行核和非自发行核两种，其中，非自发行核又称为变质处理。 16．金属结晶后的晶粒越细小，强度、塑性和韧性越高。
17．合金是由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质，组成合金最基本的独立物质称为组员。18．由于构成合金各组员之间的相互作用不同，合金的结构有固溶体和金属化合物两大类。19．铁碳合金是由铁和碳组成的二元合金，其基本组织有铁素体、渗碳体、奥氏体、珠光体、莱氏体。三、判断题。
1．晶体具有各向异性的特点。（√ ）
2．非晶体具有各向异性的特点。（× 各向同性）
3．金属的实际晶体结果是多晶体。（√ ）
4．金属是多晶体结构，具有晶体的各向异性特点。（× 各向同性）
5．晶体缺陷的存在可以提高金属的强度。（√ ）
6．晶体缺陷的存在可以提高金属的耐腐蚀性能。（× 降低耐腐蚀性）
7．金属化合物的晶格类型与组元的晶格完全不同。（√ ）
8．金属化合物一般具有高熔点，高硬度，高韧性。（× 低韧性，即高脆性）
9．金属化合物一般具有高熔点，高硬度，脆性大的特点。（√ ）19．一般情况下，金属的强度，塑性和韧性随晶粒的细化而降低。（× 增强）
20．具有同素异构特点的金属材料可以应用热处理的方法改变性能。（√ ）
21．共晶成分的铸铁的铸造性能较差。（× 较好）
22．铁碳合金随着碳的质量分数的增加，硬度高的渗碳体增多，硬度增高。（√ ）
23．铁碳合金随着碳的质量分数的增加，硬度低的铁素体增多，硬度减少。（× 硬度增强）
24．亚共析钢的强度与组织的细密度有关，组织越细密则强度越高。（√ ）
25．铁碳合金的塑性随碳的质量分数的增加而提高。（× 减小）
26．铁碳合金的冲击韧性对组织及其形态最为敏感。（√ ）
27．铁碳合金的冲击韧度随碳的质量分数增加而提高。（× 减小）。
1.简述金属三种典型晶体结构的特点。
答：体心立方晶格：在立方体的8个顶角上和立方体中心各有1个原子；
面心立方晶格：在立方体的8个顶角上和6个面的中心各有1个原子；
密排六方晶格：在六棱柱的上、下六角形面的顶角上和面的中心各有
1个原子，在六棱柱体的中间有3个原子。
2.金属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？
答：金属的实际晶体中存在三种晶体缺陷：点缺陷——空位和间隙原子；线缺陷——位错线；
面缺陷——晶界；
影响：一般情况下，晶体缺陷的存在可以提高金属的强度，而且金
属缺陷常常降低金属的耐腐蚀性能，可以通过腐蚀观察金属的各
种缺陷。
3.合金元素在金属中的存在形式有哪几种？它们各自具有什么特性？
答：合金元素在金属中的存在形式有两种：固溶体和金属化合物特性：固溶体，保持溶剂的晶格结构，但会引起溶剂晶格不同程度
的畸变，试晶体处于高能状态，从而提高合金个强
度和硬度。
金属化合物，一般都具有高熔点、高硬度，但很脆，可提高
合金的强度、硬度及耐磨性能。
4.什么事固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？
答：固溶强化：固溶体中溶质原子的溶入引起晶格畸变，使晶体处于高能状态，从而合金的强度和硬度，即为固溶强化。
5、6、7（略，为第2.2节非金属内容）
8.金属结晶的基本规律是什么？
答：结晶时首先是从液体中形成一些称之为晶核的细小晶体开始的，然后
已形成的晶核按各自不同的位向不断长大。同时，在液体中有产生新的晶核并逐渐长大，直至液体全部消失，形成由许多位向不同、外形不规则的晶粒所组成的多晶体。
9.如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小
（1）金属型浇注与砂型浇注（2）铸成薄件与铸成厚件（3）浇注时采用振动与不采用振动
答：砂型浇注比金属型浇注的晶粒小：因为砂型浇注中有杂质渗入，形成晶粒细化；
铸成薄件比铸成厚件的晶粒小：以为薄件的冷却速度快，冷却度大，使得晶粒细化；
浇注时采用振动比不采用振动的晶粒小：因为浇注时振动具有细化晶粒的作用。
10.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？
答：冷却速度越快，冷却度越大。使晶核生成速度大于晶粒长大速度，因而使晶粒细化。
11.何谓共晶反应、匀晶反应和共析反应？试比较三种反应的异同点。答：共晶反应：指从某种成分固定的合金溶液中、在恒温下同时结晶出两种成分和结构皆不相同的固相的反应；
匀晶反应：从液相中结晶出固溶体的反应；共析反应：由一种固相在恒温下同时转变成两种新的固相。
12.见P19图 13.仿照图2-16
14.为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？
答：铸造合金常选用接近共晶成分的合金是因为接近共晶成分的合金熔点低，结晶范围小，流动性好，具有良好的铸造性能。进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金是因为单相固溶体成分的合金有良好的塑性，变形抗力小，具有良好的可锻性。
15.何谓α、γ、Fe3C、P、A、L d（L d’）？它们的结构、组织形态、力学性能有何特点？
答：α—铁素体：为体心立方结构，因溶碳能力差，故强度、硬度不高，塑性、韧性良好；
γ、A—奥氏体：为面心立方结构，有一定的溶碳能力，一般硬度较低而塑性较高；
Fe3C—渗碳体：为铁和碳的金属化合物，硬度高，脆性大，塑性和韧性
几乎为零；
P—珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物，因渗碳体的强化作用，故具有良好的力学性能；
L d（L d’）—莱氏体(低温莱氏体) ：莱氏体为奥氏体和渗碳体的化合物，
低温莱氏体为珠光体和渗碳体的产
物，二者因渗碳体较多，属脆性组织。
16.碳钢、铸铁两者的成分、组织和性能有何差别？并说明原因。
答：碳钢：碳的质量分数0.02%-2.11%的铁碳合金，
组织为：亚共析钢（ωc<0.77%）、共析钢（ωc=0.77%）、过共析钢（ωc>0.77%），
性能：具有良好的塑性和韧性，宜于锻造；
铸铁：碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金，
组织：亚共晶铸铁（ωc<4.3%）、共晶铸铁（ωc=4.3%）、过共晶铸铁（ωc>4.3%）
性能：具有较强高的强度和硬度，有良好的铸造性能。
17.分析碳的质量分数分别为0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的铁碳合金从液
态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。指出这四种成分组织与性能的区别。
答：ωc=0.20%时，结晶过程：A—A+F—F—F+Fe3CⅢ室温组织为：F+Fe3CⅢ
ωc=0.60%时，结晶过程：A—A+F—F+P 室温组织为：F+P ωc=0.80%时，结晶过程：A—A+ Fe3CⅡ—P+ Fe3CⅡ室温组织为：P+ Fe3CⅡ
ωc=1.0%时，结晶过程：A—A+ Fe3CⅡ—P+ Fe3CⅡ室温组织为：P+ Fe3CⅡ
A—奥氏体：为面心立方结构，有一定的溶碳能力，一般硬度较低而塑性较高；
F—铁素体：为体心立方结构，因溶碳能力差，故强度、硬度不高，塑性、韧性良好；
P—珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物，因渗碳体的强化作用，故具有良好的力学性能；
Fe3C—渗碳体：为铁和碳的金属化合物，硬度高，脆性大，塑性和韧性几乎为零；
18.渗碳体有哪5种基本形态，它们的来源和形态有何区别？
答：（1）一次渗碳体：从液体中直接析出，呈长条状；
（2）二次渗碳体：从奥氏体中析出，沿晶界呈网状；
（3）三次渗碳体：从铁素体中析出，沿晶界呈小片或粒状；
（4）共晶渗碳体：同奥氏体相关形成，在莱氏体中为连续的基体；
（5）共析渗碳体：同铁素体交互形成，呈交替片状。
19.根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因
（1）碳的质量分数为1.0%的钢比碳的质量分数为0.5%的钢硬度高；（2）低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差；
（3）捆扎物体一般用铁丝（镀锌的碳钢丝），而起重机起吊重物却用钢丝绳（用60、65、70、75等钢制成）；
（4）一般要把刚才加热的高温（约1000-1250℃）下进行热轧或锻造；（5）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。
答：（1）ωc=1.0%的钢成分是F+P，而ωc=0.5%的钢成分是P+ Fe3CⅡ。Fe3C 硬度高，脆性大，而F因溶碳能力差，强度、硬度低。所以碳的
质量分数为1.0%的钢比碳的质量分数为0.5%的钢硬度高；
（2）低温莱氏体为珠光体和渗碳体的混合物，因为渗碳体硬度高，脆性大，所以比珠光体的塑性差；
（3）铁丝中含有较多的珠光体和渗碳体，强度高，但质脆。而钢丝中含有铁素体和渗碳体，不但强度满足要求，还具有较好的韧性；
（4）把刚才加热的高温（约1000-1250℃）时，其内部组织转化为奥氏体，塑性较高，易于塑性成形，适合进行热轧或锻造；
（5）钢含有较多的铁素体，含碳量较低，塑性和韧性好，所以宜于通过压力加工成形，而铸铁含有较多的珠光体和渗碳体，熔点低，
结晶范围小，具有良好的铸造性能。
五、选择题：
1．珠光体是下述（ C ）的产物。
A.共晶反应
B.匀晶反应
C.共析反应
D.二次析出
2．过共析钢在冷却过程中遇到ES线时，将发生的反应是（ A ）。
A.共析反应
B.匀晶反应
C.二次析出
D.共晶反应
3．Fe－Fe3C相图中的GS线是（ A ）。
A.冷却时从A析出F的开始线
B.冷却时从A析出Fe3C的开始线
C.加热时从A析出F的开始线
D.加热时从A溶入F的开始线
第三章金属热处理及表面改性
1．热处理：通过加热、保温和冷却改变金属内部组织或表面组织，从而获得所需性能的工艺方法；
2．过热：热处理中，实际加热的临界温度和相图的平衡临界温度相比存在一定的滞后，即为过热；
3．奥氏体：热处理中，把钢件加热到临界温度Ac1线以上，其内部组织转变成新的组织即为奥氏体；
4．等温转变：指过冷奥氏体在不同过冷温度下的等温过程中进行组织转变；
5. 索氏体：按照组织中层片的尺寸，把在650-600℃之间的温度转变的组织称为索氏体；
6．托氏体：按照组织中层片的尺寸，把在600-550℃之间的温度转变的组织称为托氏体；
7．贝氏体：按照组织中层片的尺寸，把在550-230℃之间的温度转变的组织称为贝氏体；
8．马氏体：在230℃时过冷奥氏体转变成的组织即为马氏体；
9．高碳马氏体:碳的质量分数大于1%时得到的马氏体；
10．低碳马氏体: 碳的质量分数小于0.2%时得到的马氏体；
11．连续冷却:将已奥氏体化的钢冷却，使其在温度连续下降的过程中发生组织转变，称为连续冷却；
12.退火:将偏离平衡状态的金属或合金，先加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却，以达到接近平衡状态的热处理工艺称为退火；
13.正火:将钢加热到Ac3或Ac cm线以上30-50℃，适当保温后在空气中冷却至室温，得到珠光体类型的组织，这种热处理工艺称为正火。
14．完全退火: 完全退火是将钢加热到AC3线以上30-50℃，保温一段时间，再缓慢冷却下来。
15．不完全退火: 不完全退火是将钢加热到AC1线以上20-30℃，经适当保温后缓慢冷却。
16．去应力退火:将钢加热到AC1线以下某一温度，保温后缓慢冷却。17．球化退火:过共析钢的不完全退火又称球化退火。
18．淬火：将钢加热到AC3或AC1线以上30-50℃，保温一段时间，再快速冷却，以获得马氏体、贝氏体等非平衡组织的热处理工艺。
19．回火：淬火后的钢先加热到AC1先以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
20．高温回火：高温回火的加热温度为500-650℃。
21．中温回火：中温回火的加热温度为250-500℃。
22．低温回火：低温回火的加热温度为150-250℃。
23．调质处理：生产中把淬火和高温回火相结合的热处理工艺称为调质。24．淬透性：钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。
25．淬硬性：钢的淬硬性是指钢在淬火时所能获得的最高硬度。
26．表面淬火：通过快速加热，在零件表面很快达到淬火温度而内部还没
有达到临界冷却温度时迅速冷却使零件表面获得马氏体组织而心部仍保持
塑性﹑韧性较好的原始组织的局部淬火方法。
27．表面化学热处理：将工件放在一定的活性介质中加热保温，使介质中
的活性原子渗入工件表层，从而改变表层的化学成分﹑组织和性能的工艺
方法。
28．渗碳：渗碳是向工件表面层渗入碳原子。
29．渗氮：渗碳是向工件表面层渗入氮原子，形成富氮的表面硬化层的过
程。
30．碳氮共渗：碳氮共渗是将碳﹑氮原子同时渗入工件表层，形成碳氮共
渗层的化学热处理。
31．氧化处理：把钢铁工件再沸腾的含浓碱和氧化剂（亚硝酸钠或硝酸钠）
溶液中加热，使其表面形成一层约0.5-1.5μm致密的氧化膜。
32．磷化处理：将钢铁零件浸入磷酸盐溶液中，在其表面形成一层5-15μm
厚的磷化膜。
33．钝化处理：经阳极氧化或化学氧化方法等处理后的金属零件，由活泼
状态转变为不活泼状态的过程，简称钝化。
34．电火花表面强化：电火花表面强化是通过电火花放电的作用，把一种
导电材料涂敷熔渗到另一种导电材料的表面，从而改变后者表面物理和化
学性能的工艺方法。
35．喷丸表面强化：喷丸表面强化是将大量高速运动的弹丸喷射到零件表
面，使其表面产生强烈的塑性变形，从而获得一定厚度的强化层表面。
1．钢的普通热处理分为退火、正火、淬火和回火。
2．钢的退火根据材料与目的要求分为完全退火、不完全退火和
去应力退火。
3．钢的淬火分为单液淬火、双介质淬火、分级淬火和贝氏体等
温淬火。
4．淬火后的钢根据加热温度的不同，回火分为低温回火、中温回火和高
温回火。
5．常用的表面化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗。
6．常用的表面热处理可分为表面淬火和表面化学热处理。
二、判断题。
1．金属热处理就是加热、冷却改变金属内部组织火表面组织，从而获得所
需
要所性能的工艺方法。
（
×
）2．热处理中加热冷却速度较快，实际的临界温度和相图中的平衡温度相比
存在一定的滞后现象。
（
×
）3．奥氏体晶粒的大小对冷却后钢的组织和性能没有很大影响。
（×）
4．奥氏体晶粒的大小主要取决与加热温度和保温时间。
（√）
5．冷却方式和冷却速度对奥氏体的组织转变及其钢的最终性能没有影响。
（×）
6．索氏体与托氏体同为片层状珠光体，他们之间的仅有厚薄的差别。
（×）
7．完全退火工艺适用于过共析钢。
（×）
8．球化退火工艺适用于亚共析钢。
（×）
9．完全退火工艺适用于亚共析钢。
（√）
10．球化退火工艺适用于过共析钢。
（√）
11．低碳钢为便于切削加工，预备热处理常用退火，以降低硬度。
（√）
12．低碳钢为便于切削加工，预备热处理常用正火，以适当提高硬度。
（×）
13．钢的淬透性就是钢的淬硬性。
（×）
14．钢的淬透性是由钢材本身的属性所决定，所固有。
（√）
15．钢的淬透性取决于外部工艺条件的影响。（×）
16．钢的淬硬性取决于钢的含碳量，含碳量越高，硬度越高。（√）
17．临界冷却速度对钢的淬透性无任何影响。（×）
18．感应加热表面淬火工艺加热快，生产率高，适用于单件少量生产。（×）
19．感应加热表面淬火工艺加热快，生产率高，适用于大批量生产。（√）
20．火焰加热表面淬火设备简单，适用于大批量生产。（×）
21．火焰加热表面淬火设备简单，适用于单件或小批量生产。（√）
22．低碳钢零件渗碳后含碳量增加，硬度自动升高。（×）
23．低碳钢零件渗碳后，仅表层含碳量增加，经淬火后硬度才能升高。（√）
24．低碳钢零件经渗氮后，仅表层化学成分改变，硬度不变。（×）
25．渗氮处理的零件耐热性好，耐磨性好。（×）
26．发黑处理主要消除内应力。（√）
27．发黑处理形成的氧化膜，可以防止金属腐蚀和机械磨损。（√）
28．发黑处理主要作为装饰性加工工艺。（×）
29．磷化处理膜使金属基体表层的吸附性，耐热性和减磨性得到改善。（√）
三、问答题：见教材、习题集及补充题。
1．下述钢中强度最高的是（ D ）。
A.T8钢
B.45钢
C.65钢
D.T13钢
2．下述钢中硬度最高的是（ D ）。
A.40钢
B.30CrMnSi
C.T8钢
D.铸铁
3．Q235A属于（ B ）
A.合金钢
B.普通碳素结构钢
C.优质碳素结构钢
D.工具钢
4．T12A属于（ D ）.
A.合金钢
B.工具钢
C.优质碳素结构钢
D.高级优质碳素工具钢
5．40CrNiMo是一种合金结构钢，元素符号前面的40表示的是（ B ）。
A.钢中含碳量的千分数
B.钢中含碳量的万分数
C.钢中含碳量的百分数
D.钢中合金元素的中含量
6．9Mn2V是一种合金工具钢，元素符号前面的数字9表示的是（ B ）。
A.钢中含碳量的百分数
B.钢中含碳量的千分数
C.钢中含碳量的万分数
D.钢中合金元素的总含量
第四章钢铁材料及其用途
1．低碳钢：碳的质量分数小于0.25％的碳钢。
2．中碳钢：碳的质量分数为0.25%~0.60%的碳钢。
3．高碳钢：碳的质量分数大于0.60%的碳钢。
4．普通碳素结构钢：s的质量分数≦0·050％，p的质量分数≦0·045％5．优质碳素结构钢：s的质量分数和p的质量分数均≦0·035
6．高级优质碳素结构钢：s的质量分数≦0·020%p的质量分数≦0·030% 7．特级优质碳素结构钢：s的质量分数≦0·015%p的质量分数≦0·025% 8．红硬性：红硬性是指材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力。
9．白口铸铁：白口铸铁中碳的绝大部分以渗碳体的形式存在，断口呈银白色
10．灰口铸铁：碳的大部分或是全部以片状石墨形式存在，断口呈暗灰色11．石墨化：通常把铸铁中的石墨形成过程成为石墨化过程
二．常用材料牌号识别：
1．Q195：碳素结构钢，Q为屈服强度的“屈”字汉语拼音的第一个字母，195为屈服强度数值。
2．Q235：碳素结构钢，Q为屈服强度的“屈”字汉语拼音的第一个字母，235为屈服强度数值。
3．Q235F：碳素结构钢，Q为屈服强度的“屈”字汉语拼音的第一个字母，235为屈服强度数值。F表示沸腾钢。
4．Q255Z：碳素结构钢，Q为屈服强度的“屈”字汉语拼音的第一个字母，255为屈服强度数值。Z表示镇静钢。
5． 25：优质碳素结构钢，25表示平均含碳量为0.25％。
6． 35：优质碳素结构钢，35表示平均含碳量为0.35％。
7 ．45：优质碳素结构钢，45表示平均含碳量为0.45％。
8． 65：优质碳素结构钢，65表示平均含碳量为0.65％。
9． T7 ：碳素工具钢，T表示“碳”字的汉语拼音第一个字母，7表示平均含碳量为0.7％。
10．T8：碳素工具钢，T表示“碳”字的汉语拼音第一个字母，8表示平均含碳量为0.8％。
11．T10：碳素工具钢，T表示“碳”字的汉语拼音第一个字母，10表示平均含碳量为1.0％。
12．T13：碳素工具钢，T表示“碳”字的汉语拼音第一个字母，13表示平均含碳量为1.3％。
13．T13A：碳素工具钢，T表示“碳”字的汉语拼音第一个字母，13表示平均含碳量为1.3％，A表示高级优质钢。
14．T10A：碳素工具钢，T表示“碳”字的汉语拼音第一个字母，10表示平均含碳量为1.0％，A表示高级优质钢。
15．ZGMn13：
16．2Cr13：铬不锈钢，2表示平均含碳量为0.2%,Cr为铬的元素符号，13表示含铬量为13％。
17．3Cr13：铬不锈钢，3表示平均含碳量为0.2%,Cr为铬的元素符号，13表示含铬量为13％。
18．20CrMnTi：合金结构钢中的合金渗碳钢。20表示平均含碳量为0.2％，Cr、Mn、Ti为合金元素铬，锰，钛的元素符号，其含量平均小于1.0％。19．18 Cr2Ni4WA：
20．40Cr：合金结构钢中的调质钢，40表示平均含碳量为0.40%,Cr为合金元素铬的元素符号，其平均含量小于1.0％。
21．35CrMo：合金结构钢中的调质钢，35表示平均含碳量为0.35%,Cr、Mo 为合金元素铬、钼的元素符号，其平均含量小于1.0％。
22．40CrNiMo：合金结构钢中的调质钢，40表示平均含碳量为0.40%,Cr、Ni、Mo为合金元素铬、镍、钼的元素符号，其平均含量小于1.0％。23．38CrMoAl：合金结构钢中的调质钢，38表示平均含碳量为0.38%,Cr、Mo、Al为合金元素铬、钼、铝的元素符号，其平均含量小于1.0％。24．65Mn：合金结构钢中的弹簧钢，65表示平均含碳量为065%,Mn为合金
元素锰的元素符号，其平均含量小于1.0％。
25．50CrVA：合金结构钢中的弹簧钢，50表示平均含碳量为0.50%,Cr、V 为合金元素铬、钒的元素符号，其平均含量小于1.0％。A表示高级优质钢。26．W18Cr4V：合金工具钢中的高合金工具钢，其碳的质量分数在0.7%~1.5%之间，W合金元素钨的元素符号，18表示钨的平均含量为18％，Cr合金元素铬的元素符号，4表示铬的平均含量为4.0％，V为合金元素钒的元素符号，其平均含量为小于1.0％。
27．HT250：最低抗拉强度为250的灰铸铁
28．HT200：最低抗拉强度为200的灰铸铁
29．HT150：最低抗拉强度为150的灰铸铁
30．KTH350-06：最低抗拉强度为350，最低延伸率为6%的可锻黑心铸铁31．KTZ450-06：最低抗拉强度为450的灰铸铁450，最低延伸率为6%的可锻珠光体铸铁
32．QT400-18：最低抗拉强度为400，最低延伸率为18%的球墨铸铁33．QT450-10：最低抗拉强度为450，最低延伸率为10%的球墨铸铁34．QT500-7：最低抗拉强度为500，最低延伸率为7%的球墨铸铁35．RuT420：最低抗拉强度为420的蠕墨铸铁，最低延伸率为0.75% 36．RuT340：最低抗拉强度为340的蠕墨铸铁
37．5CrMnMo：平均碳的质量分数为0.5%，铬、锰、钴的平均质量分数均小于1%的合金工具钢
38．LF5：5号防锈铝合金，镁的质量分数为4.5~5.5之间，锰的质量分数在0.3~0.6%之间
39．LF21：21防锈铝合金，锰的质量分数为1.0~0.6%之间
40．LY1：1号硬铝合金，铜的质量分数在2.2~3.0%之间，镁的质量分数在
0.4~0.8%之间，锰质量分数在0.4~0.8之间
41．LY12：12号硬铝合金，铜的质量分数在3.8~4.9%之间，镁的质量分在1.2~1.8%之间，锰质量分数在0.3~0.9%
42．LC4：4号超硬铝合金，铜含量在1.4~2.0%之间，镁含量在1.8~2.8%之间，锰为0.2~0.6，锌为5~7
43．LC6：6号超硬铝合金，铜含量2.2~2.8%，Mg为1.8~2.8%，Mn为0.2~0.5%，锌为7.6~8.6
44．LD5：5号锻铝合金，铜含量1.8~2.6%，镁为0.4~0.8%，锰为0.4~0.8% 45．LD10：10号锻铝合金，铜含量1.9~2.7%，镁为1.4~1.8%，锰为0.4~1.0% 46．ZL101：铸造铝合金中的铝硅合金，硅含量为 6.5~7.5%，镁含量为0.25~0.45%
47．ZL203：铸造铝合金中的铝铜合金，铜含量为4~5%
48．ZL303：铸造铝合金中的铝镁合金，硅含量为0.8~3.3%，镁含量为0.25~0.45%，锰为0.1~0.4%
49．ZL401：铸造铝合金中的铝锌合金，硅含量为6~8%，镁含量为0.1~0.3%，锌为9~13%
50．H90：铜合金中黄铜，H为黄汉字的第一个拼音字母，90表示铜的含量为0.90％。
51．H62：铜合金中黄铜，H为黄汉字的第一个拼音字母，62表示铜的含量为0.62％。
52．HPb59－1：特殊黄铜中铅黄铜，铜含量59%，铅含量15，锌含量40% 53．HMn58－2：特殊黄铜中锰黄铜，铜含量58%，锰含量2%，锌含量40% 54．ZHSi80－3：铸造硅黄铜，铜含量80%，硅含量3%，锌含量17% 55．ZQSn10－1：锡青铜中铸造锡青铜，锡含量10%，其他杂质1% 56．QSn4－3：锡青铜，锡含量4%，锌含量3%
57．QAl9－4：铝青铜，铝含量9%，铁含量3%
58．QBe2：铍青铜，铍含量2%，镍含量0.2~0.5
59．TA1：纯钛，杂质极微，退火状态
60．TA4：α钛合金，化学成分为Ti-3Al，铝含量3%
61．TA6：α钛合金，化学成分为Ti~5Al，铝含量5%
62．T2：碳素工具钢，T表示“碳”字的汉语拼音第一个字母，2表示平均含碳量为0.2％。
63．TC2：α+β钛合金，化学成分为Ti-3Al-1.5Mn
二、填空题
1．钢按冶炼炉的不同，有平炉钢、转炉钢、电炉钢。2．钢按脱氧的方法不同分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。
3．钢按碳的质量分数不同分为高碳钢、中碳钢和低碳钢。4．钢按含硫、磷杂质的质量分数多少分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。
5．碳素结构钢按用途不同分为建筑工程结构用钢和机械工程结构用钢。
6．除Co以外，所有溶入奥氏体中的合金元素都能增加过冷奥氏体的稳定性。
7．表面硬化钢按表面硬化方式不同分为合金渗碳钢、合金渗氮钢和合金弹簧钢。
8．根据铸铁组织中石墨存在形态的差异，灰口铸铁分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。
9．灰铸铁按基体的不同分为珠光体灰铸铁、珠光体－铁素体灰铸铁和铁素体灰铸铁。
10．灰铸铁的性能除与基体组织有关外，最主要的是取决于石墨的形态、数量、大小和分布。
11．可锻铸铁按基体组织不同分为铁素体（黑心）可锻铸铁和珠光体（白心）可锻铸铁。
三、判断题。
1．碳素工具钢用于制造量具、模具和低速切削刀具。（√ ）
2．碳素工具钢用于制造量具、模具和高速切削刀具。（× ）
3．合金钢中合金元素越多质量越好，碳钢中硫磷质量分数越多其质量越好。（× ）
4．碳钢中硫磷的质量分数越少，其质量越好。（√ ）
5．合金元素溶于铁素体中，配比适当时不仅能强化铁素体，也能提高钢的韧性。（√ ）
6．除Co以外，所有溶入奥氏体中的合金元素，都能降低过冷奥氏体的稳定性。（× ）
7．合金元素增加了合金钢的回火稳定性。（√ ）
8．合金元素使回火稳定性增加，降低了回火温度。（× ）
9．合金工具钢比碳素工具钢有较好的红硬性。（√ ）
10．碳素工具钢比合金工具钢有更好的红硬性。（× ）
11．因高速钢制造的工具比较锋利，因而称作锋钢。（√ ）
12．白口铸铁因其硬度高而广泛用于机械工程中制造各类零件。（× ）
13．白口铸铁因其硬度高无法加工，主要用作炼钢的原料。（√ ）
14．对渗碳体进行长时间高温加热时，渗碳体会分解为铁和石墨。（√ ）
15．灰铸铁在机械工程中主要用于制造各种抗拉结构件。（× ）
16．灰铸铁在机械工程中主要用于制造各种抗压结构件。（√ ）
17．可锻铸铁因其可锻而得名称为其可锻铸铁。（× ）
18．可锻铸铁的机械性能可与钢相比，但不可锻造。（√ ）
三、选择题。
1．机床主轴要求具有良好的综合力学性能，制造时，应选用的材料及热处理工艺是（ B ）。
A.20钢，淬火＋高温回火
B.45钢，淬火＋高温回火
C.T8钢，淬火＋低温回火
D.45钢，正火2．制造锉刀，模具时，应选用的材料及热处理工艺是（ B ）. A.45钢，淬火＋高温回火 B.T12钢，淬火＋低温回火
C.T8钢，淬火＋高温回火
D.T12钢，正火3．弹簧及一些要求具有较高屈服极限的热作模具等，常采用的热处理工艺是（ B ）。
A.淬火＋低温回火
B.淬火＋中温回火
C.表面淬火
D.退火
4．15钢零件在切削加工前，进行正火出理的目的是（ C ）。
A.消除应力，防止工件加工后变形
B.降低硬度以便于切削加工
C.适当提高硬度以便于切削加工
D.消除网状二次渗碳体
5．T12钢棒在球化退火前，进行正火出理的目的是（ C ）。
A.消除应力
B.适当提高硬度以便于切削加工
C.消除网状二次渗碳体
D.降低硬度以便于切削加工6．将白口铸铁通过高温石墨化退火或氧化脱碳处理，改变其金相组织获得的具有较高韧性的铸铁，称为（ A ）。
A.可锻铸铁
B.灰口铸铁
C.球墨铸铁
D.蠕墨铸铁
四、问答题：P53。
第五章非铁材料
1．形变铝合金：经不同的变形加工方式生产各种半成品
2．铸造铝合金：密度小，比强度较高，且具有良好的耐蚀性和铸造性能。3．硅铝明：Al-Si系合金，硅的质量分数一般为10%~13%，这类合金具有优良的铸造性能。
4．黄铜：以Zn为唯一或主要合金元素的铜合金。
5．特殊黄铜：又称复杂黄铜，在铜锌合金中再加入其他合金元素，常有铅、铝、锡、锰、镍、硅等。
6．金黄铜：
7．弹壳黄铜：
8．青铜：除了以Zn或Ni为主加元素的铜合金外，其余铜合金统称青铜。9．特殊青铜：是不含Sn的青铜。
10．α型钛合金：这类合金的退火组织为单相α固溶体，压力加工性较差，多采用热压加工成形。这类合金不能进行热处理强化，只能进行退火处理，室温强度不高。绝大多数α单相钛合金中均含5%Al与2.5%Sn，其作用是固溶强化。
11．β型钛合金：加入V或Mo后可使钛合金在室温下全部是β相，通过淬火可得到介稳定β相的钛合金，这类合金可通过热处理强化（淬火、时效），故室温强度较高。其主要用途为高强度紧固件、杆类件及其他航空配件。
二、填空题。
1．铝合金按其加工方法分为形变铝合金和铸造铝合金。
2．形变铝合金根据其特性分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻铝合金。
3．铸造铝合金按合金成分不同分为铝硅系、铝铜系、铝镁系和铝锌系几种。
4．黄铜按其化学成分不同分为普通黄铜和特殊黄铜两类。
5．青铜按其化学成分不同分为普通青铜和特殊青铜。
6．钛合金的主要缺点是工艺性差、导热系数小、摩擦因数大，固切削性能差。
三、判断题。
1. 将同一棒料上切割下来的4块45#试样，同时加热到850°，然后分别在水、油、 炉和空气中冷却，说明：各是何种热处理工艺？各获得何种组织？排列一下硬度大小： 答： （1）水冷：淬火M （2）油冷：淬火M+T （3）炉冷：退火P+F （4）空冷：正火S+F 硬度（1）>（2）>（4）>（3） 2. 确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的和退火后的组织： （1）经冷轧后的15号钢板，要求降低硬度。 （2）ZG的铸造齿轮； （3）锻造过热后的60钢锻坯； （4）改善T12钢的切削加工性能： 答： （1）再结晶退火：目的：细化晶粒，均匀组织，使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加工硬化，降低了硬度，消除内应力，得到P(等轴)+F （2）去应力退火：目的：消除铸造内应力，得到P+F 3）完全退火：目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低了硬度，改善切削加工性，得到P+F （4）球化退火：目的：使片状渗碳体装变为球状渗碳体，降低硬度，均匀组织，改善切削
性能，得到粒状P+Fe3C 3. 说明直径为10mm的45钢试样分别为下列温度加热：700°C、760°C、840°C、1100°C。保温后在水中冷却得到的室温组织 答： 4.两个碳质量分数为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780°C和900°C，保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却至室温。试分析：
（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ （2）哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？ （3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ （4）哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多？ （5）你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？ 答：（1）900°C（2）900°C（3）900°C（4）780°C（5）780°C，综上所述此温度淬火后得到的均匀细小的M+颗粒状Cm+AR的混合组织，使钢具有最大的硬度和耐磨性。 5.用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工。 （1）写出其中热处理工序的名称及作用。 （2）制定最终热处理（磨加工前的热处理）的工艺规范，并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。 答:(1)球化退火，作用：利于切削加工。得到球状珠光体，均匀组织，细化晶粒，为后面淬火处理作组织准备。淬火+低温回火，作用：使零件获得较高的硬度、耐磨性和韧性，消除淬火内应力，稳定组织和尺寸。 （2）工艺规范：760°C水淬+200°C回火； 显微组织：M回+Cm，大致硬度：60HRC. 6.如下图所示，T12钢加热到Ac1以上，用图示
工程材料习题集 第一章钢得合金化基础 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？ ①溶入α(铁素体)、γ(奥氏体)、M(马氏体),以溶质形式存在形成固溶体; ②形成强化相:碳化物、金属间化合物; ③形成非金属夹杂物; ④以游离状态存在:Cu、Ag。 2写出六个奥氏体形成元素,其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？ ①奥氏体形成元素:Mn、Co、Ni、Cu、C、N(锰、钴、镍、铜、碳、氮),其中Mn、Co、Ni(锰、钴、镍)可无限溶解在奥氏体中,Cu、C、N(铜、碳、氮)为有限溶解; ②Cr、V(铬、钒)可无限溶解在铁素体中,其余为有限溶解。 3写出钢中常见得五种非碳化物形成元素。 ①非碳化物形成元素:Ni、Si、Al、Cu、Co 4按由强到弱得顺序写出钢中常见得八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强得顺序写出钢中常见得四种碳化物得分子式。 ①碳化物由强到弱排列:(强)Ti、Nb、V、(中强)W、Mo、Cr、(弱)Mn、Fe ②碳化物稳定性由弱到强得顺序:Fe3C→M23C6→M6C→MC 5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形,而高锰奥氏体钢难于冷变形,容易加工硬化？奥氏体层错能高与低时各形成什么形态得马氏体？ ①镍就是提高奥氏体层错能得元素,锰就是降低奥氏体层错能得元素,层错能越低,越有利于位错扩展而形成层错,使交滑移困难,加工硬化趋势增大。 ②奥氏体层错能越低,形成板条马氏体,位错亚结构。如Cr18-Ni8钢;奥氏体层错能越高,形成片状马氏体,孪晶亚结构。如Fe-Ni合金。 6钢得强化机制得出发点就是什么？钢中常用得四种强化方式就是什么？其中哪一种方式在提高强度得同时还能改善韧性？钢中得第二相粒子主要有哪两个方面得作用？ ①强化机制得出发点就是造成障碍,阻碍位错运动。 ②钢中常用得四种强化方式:固溶强化、晶界强化(细晶强化)、第二相强化、位错强化(加工硬化)。 ③晶界强化(细晶强化)在提高强度得同时还能改善韧性。 ④钢中得第二相粒子主要作用:细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用得韧性指标有哪三个？颈缩后得变形主要取决于什么？ α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ①韧性指标:冲击韧度 k ε表示,主要取决于微孔坑或微裂纹形成得难易程度。 ②颈缩后得变形用P 8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢得塑性,钢中碳化物应保持什么形态？ ①细化晶粒对改善均匀塑性(εu)贡献不大,但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为随着晶粒尺寸得减少,使应力集中减弱,推迟了微孔坑得形成。 ②为了改善钢得塑性,充分发挥弥散强化得作用,钢中得碳化物(第二相)应为球状、细小、均匀、弥散地分布。 9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化得因素有哪两
机械工程材料(第二版)习题答案(王章忠) 例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为φ40×800mm，要求热处理后变形小，尺寸稳定，表面硬度为60～64HRC，用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料→球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。试分析：1. 用CrWMn钢的原因。2. 分析工艺安排能否达到要求，如何改进？ 丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。在加工处理过程中，每一工序都不能产生大的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少残余奥氏体量。丝杠受力不大，但转速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60～64 HRC。根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为合适。其原因如下：（1）CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满足硬度和耐磨性的要求。 （2）CrWMn钢由于加入合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝杠的精度。目前，9Mn2V 和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。
对原工艺安排分析：原工艺路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠的技术要求。所以原工艺路线应改为：下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。 例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为58～62HRC齿心部硬度为30～45HRC，其余力学性能要求为σb＞1000MPa，σOF≥600MPa，AK ＞48J。试从所给材料中选择制造该齿轮的合适钢种。 35、45 、20CrMnTi 、38CrMoAl 、T12 分析：从所列材料中可以看出35、45 、T12钢不能满足要求。对剩余两个钢种的比较可见表1。 材料热处理σs/ MPa σb/ MPa /% φ/% AK/J 接触疲劳强度 /MPa 弯曲疲劳强度 /MPa 20CrMnTi 渗碳 淬火853 1080 10 45 55 1380 750 38CrMoAl 调质835 980 14 50 71 1050 1020
一、填空题（每空1分，共20分） 1．常见的金属晶格类型有:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。 2．空位属于____点__缺陷，晶界和亚晶界分别_____线_____ 缺陷，位错属于________面_______缺陷。 3．金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为____过冷______。4．原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为______间隙______固溶体和_____置换____ 固溶体。 5．室温下Fe－Fe3C合金中的4种基本组织是：铁素体、珠光体、渗碳体、莱氏体6．常见的金属的塑性变形方式有_____滑移___和____孪生____两种类型。 7．钢的热处理工艺是：加热、保温、冷却 _三个步骤组成的。 8．铁碳合金为双重相图，即铁－渗碳体相图和铁－渗碳体相图。 二、单项选择题（每题2分，共20分） （ B ）1.两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构。 A．与溶质的相同 B．与溶剂的相同 C．与溶剂、溶质的都不相同 D．是两种元素各自结构的混合体 （ D ）2.铸造条件下，冷却速度越大，则。 A．过冷度越小，晶粒越细 B．过冷度越小，晶粒越粗 C．过冷度越大，晶粒越粗 D．过冷度越大，晶粒越细 （ A ）3.金属多晶体的晶粒越细，则其。 A．强度越高，塑性越好 B．强度越高，塑性越差 C．强度越低，塑性越好 D．强度越低，塑性越差 （ B ）4. 钢的淬透性主要取决于。 A．冷却介质 B．碳含量 C．钢的临界冷却速度 D.其它合金元素 （ D ）5.汽车、拖拉机的齿轮要求表面具有高耐磨性，心部具有良好的强韧性，应选用。 A．45钢表面淬火+低温回火 B．45Cr调质 C．20钢渗碳、淬火+低温回火 D．20CrMnTi渗碳、淬火+低温回火 （ A ）6.完全退火主要适用于。 A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．白口铸铁 （ A ）7.铸铁如果第一、第二阶段石墨化都完全进行，其组织为。 A． F＋G B． F＋P＋G C． P＋G D.Le＋P＋G （ D ）8.对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为。 A．淬火 + 低温回火 B．正火 C．水韧处理 D. 固溶处理 + 时效 （ C ）9. 马氏体的硬度主要取决于。 A．过冷奥氏体的冷却速度 B．过冷奥氏体的转变温度 C．马氏体的含碳量 D．马氏体的亚结构 （ D ）10.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是。 A．扩散退火 B．切削加工 C．喷丸处理 D．变质处理 三、判断题（每题1分，共10分） （正确）1.金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。 （错误）2.在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。 （错误）3.由于再结晶过程是一个形核和长大的过程，因而是相变过程。 （正确）4.位错是晶体中常见的缺陷，在常见的工业金属中位错密度愈多，其强度愈高。 （错误）5. 回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。 （正确）6.球墨铸铁可通过热处理来提高其综合力学性能。 （错误）7.所有铝合金都可以通过热处理进行强化。 （错误）8.钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。 .
工程材料习题集 一．名词解释题 间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。 再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。 淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。 时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。 同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。 临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。 热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。 二次硬化：淬火钢在回火时硬度提高的现象。 共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。 置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。 变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。 晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。 固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。 形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。 调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。 淬硬性：钢淬火时的硬化能力。 过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至A1温度之下尚未分解的奥氏体。 本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。 C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。 CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。 马氏体：含碳过饱和的α固溶体。 热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。 热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。 回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。 可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。 过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。 二．判断正误并加以改正 1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。（╳） 改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。 2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。（╳） 改正：结构钢的淬硬性，随钢中碳含量的增大而增大。 3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。（√） 4、置换固溶体必是无限固溶体。（╳） 改正：置换固溶体有可能是无限固溶体。 5、单晶体必有各向异性。（√）
机械工程课后答案 第一章 1、什么是黑色金属什么是有色金属 答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。 2、碳钢，合金钢是怎样分类的 答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在%——%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。 3、铸铁材料是怎样分类的应用是怎样选择 答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 4、陶瓷材料是怎样分类的 答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。 5、常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数各有什么特点α -Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构 答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。面心晶格立方，晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。密排六方晶格，Mg，Zn。 6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响 答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。 线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。 面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。 7、固溶体有哪些类型什么是固溶强化 答：间隙固溶体、置换固溶体。由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。 第二章
1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好 答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。 2、σ的意义是什么能在拉伸图上画出来吗 答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。 3、什么是金属的疲劳金属疲劳断裂是怎样产生的疲劳破坏有哪些特点如何提高零件的疲劳强度 答：金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多，即金属疲劳； 疲劳断裂是指在交变载荷作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象； 疲劳断裂的特点：引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载下的屈服强度； 断裂时无明显的宏观塑性变形，无预兆而是突然的发生；疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂三个阶段； 提高疲劳强度：改善零件的结构形状，避免应力集中，降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理，表面淬火及化学热处理等。 4、韧性的含义是什么αk有何实际意义 答：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，称为材料的韧性；冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，αk值的大小表示材料的韧性好坏。一般把αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。 5、何谓低应力脆断金属为什么会发生低应力脆断低应力脆断的抗力指标是什么答：低应力脆断是在应力作用下，裂纹发生的扩展，当裂纹扩展到一定临界尺寸时，裂纹发生失稳扩展（即自动迅速扩展），造成构件的突然断裂；抗力指标为断裂韧性（P43） 6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求 答：钢材的屈服强度未达到要求。 第三章 1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因 答：液态金属开始结晶时，由于结晶潜热的放出，补偿了冷却时散失的热量，
1.什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量。 2．缩颈现象：在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。 不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 3.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度(库存钢材、硬质合金刀头、锻件、台虎钳钳口)? 答:洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏硬度法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。 硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 4.金属型铸造能不能取代砂型铸造? 答：金属型铸造成本高，周期长，工艺要求严格，铸件易出现浇不足、冷隔、裂纹等缺陷，易产生白口现象，所以金属型铸造不宜生产铸铁件，而广泛应用于铜、铝合金铸件的大批量生产，故它不能取代砂型铸造。
5、为什么用金属型生产灰铸件常出现白口现象？该如何预防和消除其白口组织？ 答：因为金属型导热快，故灰铸件中易出现白口组织。 预防措施：铸型预热；合适的出型时间；采用高碳、高硅铁水。 消除白口组织的措施：利用出型时铸件的自身余热及时退火。 6、压力铸造有何优缺点？它与熔模铸造的使用范围有何不同？ 答：压力铸造的优点：（1）铸件的精度高（IT11～IT 13），表面粗糙度值低（Ra6.3～1.6um），铸件不经机加工可直接使用；（2）可压铸形状复杂的薄壁件、小孔、螺纹、齿轮等；（3）铸件在高压下快速冷却成型，晶粒层致密，力学性能高4）在铸造行业，生产率最高。 压力铸造的缺点：（1）设备昂贵，生产成期长，成本高；（2）压铸高熔点合金如铜、钢、铸铁等压型寿命很低；（3）压型速度极快，型腔中气体很难逸出，铸件中容易产生气孔，缩松；（4）不能用热处理方法提高力学性能。 应用：低熔点有色金属，如铝、镁、锌合金。 7、什么是离心铸造？它在圆筒形或圆环形铸件生产中有哪些优越性？成形铸件采用离心铸造有什么好处？ 答：将液态合金浇入高速旋转的铸型，使金属液在离心力作
工程材料试题及答案 工程材料试题及答案 在现实的学习、工作中，我们都不可避免地要接触到试题，试题是考核某种技能水平的标准。什么类型的试题才能有效帮助到我们呢？以下是小编为大家收集的工程材料试题及答案，欢迎阅读与收藏。 1、金属材料的使用性能包括物理性能、（）和（）。答案：化学性能力学性能 2、金属材料的工艺性能包括锻造、（）、（）等。答案：铸造焊接 3、变化很慢的载荷称为（）载荷。答案：静 4、在短时间内以高速度作用于零件上的载荷称为（）载荷。答案：冲击 5、大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为（）载荷。答案：交变 6、变形一般分为（）变形和塑性变形两种。不能随载荷的去除而消失的变形称为（）变形。答案：弹性塑性 7、强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗（）或（）的能力。答案：塑性断裂 8、强度常用的衡量指标有（）和（）。答案：屈服点抗拉强度 9、如果零件工作时所受的应力低于材料的（）和（），则不会产生过量的塑性变形。答案：屈服点σs 210、有一钢试样其横截面积为100mm，已知钢试样的σs＝314MPa，σb＝530MPa 。拉伸试时，当受到拉力为（）时，试样出现屈服现象，当受到拉力为（）时，试样出现缩颈. 答案：31400 53000 11、断裂前金属材料产生塑性变形的能力称为塑性。金属材料的（）和（）的数值越大，表示材料的塑性越好。答案：断后伸长率断面收缩率 12、一拉伸试样的原标距长度为50mm，直径为10 mm拉断后试样的标距长度为79 mm，缩颈处的最小直径为4.9 mm,此材料的伸长率为（）,断面必缩率为（）。答案：58% 73% 13、填出下列力学性能指标的符号：符号：抗拉强度（），洛氏硬度C标尺（）。答案：σb HRC 14、符号：断面收缩率（），冲击韧度（）。答案：φ Ak 15、500HBW5/750表示用直径为5mm, 材料为硬质合金球形压头，在7350 N压力下，保持（）s,测得的硬度值是（）。答案：10—15 500 16、金属材料抵抗（）载荷作用而（）能力，称为冲击韧性。答案：冲击不破坏 17、原子呈无序堆积状况的物体叫非晶体，原子呈有序、有规则排列的物体称为（）。一般固态金属都属于（）。答案：晶体晶体 18、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为（）。通过两个或两个以上原子中心的连
例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为φ40×800mm，要求热处理后变形小，尺寸 稳定，表面硬度为60～64HRC，用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料→ 球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。试分析：1. 用CrWMn钢的原因。2. 分析工艺安排能否达到要求，如何改进？ 丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。在加工处理过程中，每一工序都不能产生大的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少残余奥氏体量。丝杠受力不大，但转速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60～64 HRC。 根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为合适。其原因如下： （1）CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满 足硬度和耐磨性的要求。 （2）CrWMn钢由于加入合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝杠的精度。目前，9Mn2V和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。 对原工艺安排分析：原工艺路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠的技术要求。所以原工艺路线应改为：下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。 例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为58～62HRC齿心部硬度为30～45HRC，其余力学性能要求为σ＞1000MPa，σ≥600MPa，A＞48J。试从所K OFb给材料中选择制造该齿轮的合适钢种。 35、45 、20CrMnTi 、38CrMoAl 、T12 分析：从所列材料中可以看出35、45 、T12钢不能满足要求。对剩余两个钢种 比较，20CrMnTi能全面满足齿轮的性能要求。 其工艺流程如下：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→磨齿。 例3：机械式计数器内部有一组计数齿轮，最高转速为350r/min，该齿轮用下列哪些材料制造合适，并简述理由。40Cr、20CrMnTi、尼龙66。 工作条件分析：计数器齿轮工作时，运转速度较低、承受的扭矩很小，齿轮
第一部分 一、判断：（每题1.5分，共30分） 1、 Vk表示临界冷却速度。（） 2、σb和σS都是判定材料强度的性能指标。（） 3、铁素体（F）和奥氏体（A）都属于固溶体。（） 4、共析钢的Wc=2.11%。（） 5、高速钢不需要进行三次回火。（） 6、灰铸铁中碳主要以片状石墨的形态存在。（） 7、大多数的合金元素加入钢中均使“C”曲线右移，淬透性提高。（） 8、 HBS210-240为布氏硬度的正确标注方法。（） 9、正火与退火的主要区别是加热温度的不同。（） 10、淬火后的钢必须立即进行回火。（） 11、20钢的碳含量低于40钢。（） 12、钢的质量高低是按磷和硫的含量多少来分。（） 13、渗碳用钢一般属于中碳钢。（） 14、金属由液态变为固态的过程称为结晶。（） 15、铁素体的塑性高于渗碳体。（） 16、在Fe-Fe3C相图中，PSK线为共晶转变线。（） 17、晶粒越细小，钢的力学性能能越好。（） 18、合金钢的力学性能低于非合金钢，且价格也低于非合金钢。（） 19、球墨铸铁可以用热处理来强化。（） 20、铸造主要用于内腔较简单的零件。（） 二、填空 1、热处理主要分___________、___________和___________三个阶段。 2、珠光体是___________和___________的机械混合物。 3、在相图中，AECF线是___________、ES线是___________线。 4、若按含碳量来分，碳钢可分为___________________钢___________钢和___________钢。 三、作图（10分） 将常见的淬火方法画在“C”曲线示意图中并注明各属于哪中淬火。 四、填表 材料名称Wc(%)主要用途材料名称σb或σsMPa主要用途
工程材料 第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词 点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。 如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。 亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半 原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 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，这种处理方法即 为变质处理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？
工程材料试题及答案 一、判断题 1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。（×） 2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。（×） 3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。（×） 4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。（×） 5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。（√） 6、一个合金的室温组织为α+β11 +（α+β），则它由三相组成。（×） 7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（√） 8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。（√） 9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。（×） 10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。（√） 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分） 路线为： 下料锻造正火机加工调质机加工（精） 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出：1、主轴应用的材料：45钢 2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段
时间空冷 3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度 5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S 回 四、选择填空（20分） 1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 2、适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3、要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ） （a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4、制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5、高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7、65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8、二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9、1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 10、推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火 11、位错是一种。（①） ①线缺陷②点缺陷③面缺陷 12、纯铁在850℃时为晶格。（①） ①体心立方②面心立方③密排六方 13、有些金属在固态下会发生晶体结构的变化，这种变化可以称为。(③) ①等温转变②变温转变③同素异构转变 14、共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，有如下转变。(②) ①只有贝氏体和马氏体转变，而没有珠光体型转变 ②只有珠光体型和马氏体转变，而没有贝氏体转变 ③只有珠光体型和贝氏体转变，而没有马氏体转变
一、填空 1. 金属单晶体具有（各向异性）性，这是由于在不同晶面、不同晶向上的（原子 密排程度不同）造成的。 2. 按照溶质原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为（置换）固溶体和 （间隙）固溶体。 3. 钢的锻造温度高于（最低再结晶）温度，故属于（热）加工。 4. 在F&Fe s C相图的各组织或相中，硬度最高的是（渗碳体），强度最高的是（珠 光体），塑性最好的是（铁素体）。 5. T10钢，按用途分类，属于（工具）钢；按化学成分分类，属于（高碳）钢； 按质量分类，属于（优质碳素）钢 6. 在平衡状态下，45、T8及T12钢中，塑性最好的是（45）钢，硬度最高的是 （T12）钢，强度最高的是（T8）；制造锉刀常用（T12）钢，制造调质零件常用（45）钢。 7. 完全退火适用于（亚共析）钢，其加热温度为（Ac3+3O~50,冷却速度（较 慢），得到（接近平衡）组织。 8. 38CrMoAI钢制的零件经过表面（淬火）以后，表面硬度可达到800 HV以上 （＞67 HRC，零件的心部组织为（回火索氏体）。 9. 60Si2Mn钢制载重汽车板簧，其常规热处理为（淬火+中温回火），最终组织 为（回火屈氏体），硬度大致为（48HRC 0 10. QT700-2牌号中的QT表示（球墨铸铁），700表示（最低抗拉强度），2表示 （延伸率），该铸铁组织应是（P+Q。 二、单项选择 1. 与粗晶粒金属相比，细晶粒金属的（A）。 A,强度、韧性均好B,强度高、韧性差C,强度高、韧性相等D,强度、 韧性均差 2. 在工业生产条件下，金属结晶时冷速愈快，（形核率）N/（长大率）G值（A ）, 晶粒愈细。 A,愈大B,愈小C,不变D,等于零 3. 欲使冷变形金属的硬度降低、塑性提高，应进行（D）o A,去应力退火B,再结晶退火C,完全退火D,重结晶退火 4. 为了提高零件的机械性能，通常将热轧圆钢中的流线（纤维组织）通过（C）o A,热处理消除B,切削来切断C,锻造使其分布合理D,锻造来消除 5. 单相黄铜中a相的晶格类型应该（B ）o A，与锌的相同B，与铜的相同C,锌、铜的都不同D，无法确定 6. 消除晶内偏析的工艺方法是（C）o A，正火B，完全退火C,扩散退火D，再结晶退火 7. 平衡结晶时，共析钢冷至共析温度，共析转变已经开始，但尚未结束，此时存在的相为（A）。 A铁素体+渗碳体+奥氏体B铁素体+渗碳体C奥氏体D奥氏体+铁素体 8. 在铁碳合金平衡组织中，硬度最高的是（B）,塑性最高的是（A）o A铁素体B渗碳体C低温莱氏体或变态莱氏体D珠光体中E奥氏体
土木工程材料习题集与参考答案 1 土木工程材料的基本性质 2．试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。密度与视密度的区别何在？ 参考答案：密度ρ：是指材料在密实状态下单位体积的质量。测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm 的粉末，再用排液法测得其密实体积。用此法得到的密度又称“真密度”。 表观密度0ρ：是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外观尺寸就可得到自然体积。对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。 孔隙率P ：材料中的孔隙体积与总体积的百分比。 相互关系：%10010????? ??-=ρρP 密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来 说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。 3．孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？ 参考答案：对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自 然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表 观密度会发生变化。 对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会 发生变化，如：孔隙处的应力集中。 对吸水性的影响：开口大孔，水容易进入但是难以充满；封闭分散的孔隙，水无法进入。当孔隙率 大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。 对抗渗性的影响：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；如果孔隙 率小，孔隙封闭不连通，则材料不易被水渗透。 对抗冻性的影响：连通的孔隙多，孔隙容易被水充满时，抗冻性差。 对导热性的影响：如果材料微小、封闭、均匀分布的孔隙多，则导热系数就小，导热性差，保温隔热 性能就好。如果材料孔隙较大，其空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。 4．材料的耐水性、吸水性、吸湿性、抗冻性、导热性、热容、抗渗性的含义是什么？ 参考答案：耐水性： 材料抵抗水破坏作用的能力称为耐水性，即材料经水浸泡后，不发生破坏，同时强
机械工程材料模拟练习题 一、填空题（每空0.5分） 1.常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。 2. 金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、弹性、塑性等；强度的主要判据有屈服强度和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸实验来测定；压入法测量方法简便、不破坏试样，并且 能综合反映其它性能，在生产中最常用。 3. 铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是铁素体和渗碳体，随着碳的质量分数的增加，渗碳体相的相对量增多，铁素体相的相对量 却减少。 4. 珠光体是一种复相组织，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成。珠光体用符号P表示。 5. 铁碳合金中，共析钢的w=0.77%,室温平衡组织为珠光体；亚共析钢的 w=0.0218%-cc0.77%，室温平衡组织为铁素体和珠光体；过共析钢的w=0.77%-2.11%,室温平衡组织为珠光c 体和二次渗碳体。 6. 铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体称为一次渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。 7. 低碳钢的碳质量分数范围是：Wc≤0.25%、中碳钢：Wc=0.25%-0.6%、高碳钢：Wc>0.6%。 8. 金属的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性越好。实际生产中可通过增加过冷度、变质处理和附加振动来细化晶粒。 9. 常用金属中，γ-Fe、Al、Cu 等金属具有面心立方晶格，α-Fe具有体心立 方晶格。 10. 金属的结晶是在过冷的情况下结晶的,冷却速度越快,过冷度越大，金属结晶后的晶粒越细小,力学性能越好。 11. 钢的热处理工艺是由（加热）、（保温）和（冷却）三个步骤组成的；热处理基本不改变钢件的（形状和尺寸），只能改变钢件的（结构组织）和（力学性能）。 12. 完全退火适用于（亚共析碳）钢，其加热温度为（Ac3以上30-50°C），冷却速度（缓慢），得到（铁素体和珠光体）组织。 13. 球化退火又称为（均匀化）退火，其加热温度在（Ac1）＋20-30℃，保温后（随炉缓慢）冷却，获得（球状珠光体）组织；这种退火常用于高碳工具钢等。 14. 中碳钢淬火后，再经低温回火后的组织为（回火马氏体），经中温回火后的组织为（回火托氏体），经高温回火后的组织为（回火索氏体）；淬火高温回火后具有（综合力学）性能。 15. 钢的高温回火的温度范围在（500-650°C），回火后的组织为（回火索氏体）。这里开始！！！16. 按化学成份分类，就含碳量而言，渗碳钢属低碳钢, 调质钢属中碳钢, 滚动轴承钢属高碳钢。 17. 高速钢W18Cr4V 中合金元素W 的作用是提高钢的红硬性和回火稳定性； Cr
工程材料试题 一、填空题（1×20=20分） 1.常用的材料强度指标有抗拉强度和屈服强度两种强度指标。（6页） 2.金属结晶的必要条件是一定的过冷度。（28页） 3.屈强比是屈服强度与，抗拉强度之比。（6页） 4.一般工程结构用金属是多晶体，在各个方向上的性能相同，这就是实际金属的各向同性现象。（20页） 5.实际金属存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种缺陷。实际晶体的强度比理想晶体的强度低得多。（20-21页） 6.共析钢加热至Ac1时将发生珠光体向奥氏体的转变，其形成过程包括四个阶段。（51页） 7.碳在铸铁中可以两种形式存在渗碳体和石墨。（131页） 8.金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。（83页） 9.缩聚反应的实施方法主要有熔融缩聚和溶液缩聚两种。 二、单项选择题（在下列选项中选择一个正确答案，并将其序号填在括号内）（每题2分，共20分） 1.钢在淬火后所得的组织是（A ） A.淬火马氏体 B.回火索氏体 C.回火屈氏体 D.索氏体 2.在淬火钢中，当含碳量增加到0.6％以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢，这是因为（ A ） A. 随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多 B. 随含碳量的增加，片状马氏体的量增多 C. 随含碳量的增加，淬火内应力增大 D. 随含碳量的增加，非马氏体的量减少 3.若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性（B ） A.提高 B.降低 C.不改变 D.对小试样堤高，对大试样则降低 4.下列钢铁材料中切削性能较好的是（B ） A.工业纯铁 B.45钢 C.白口铸铁 D.T12A钢 5.钢锭中的疏松可以能过下面哪种方法改善（B ） A.完全退火 B.足够变形量的锻轧 C.扩散退火 D.正火 6.正火T8钢与完全退火T8钢相比（ B ） A.前者珠光体更细密，故强度要低些 B. 前者珠光体更细密，故强度要高些 C.前者珠光体更粗大，故强度要低些 D. 前者珠光体更粗大，故强度要高些 7.退火亚共析钢，随含碳量的增加（ B ） A.HBS、σb值减小，δ、aK值增加 B. HBS、σb值增加，δ、aK值减小 C. HBS、σb值增加，δ、aK值增加 D. HBS、σb值减小，δ、aK值减小 8.碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ D ） A. 可锻性 B. 切削加工性能 C. 可焊性 D. 铸造性能 9.建筑用钢筋宜选用（ C ） A. 高碳钢 B.中碳钢 C. 低碳钢 D.工具钢 10.下述退火态钢中强度最高的是（ D ） A.T13钢 B.45钢 C.65钢 D.T8钢 三、判断题（1×10=10分） 1、合金渗碳钢经最终热处理后的组织全部是回火马氏体。（×） 2、热加工与冷加工的主要区别在于是否有加工强化现象产生。（×） 3、铸铁是含碳量小于2.11%的铁碳合金。（×） 4、二元共晶相图是指合金两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。（×） 5、感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。（√） 6、一个合金的室温组织为α+β11 +（α+β），则它由三相组成。（×） 7、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。（√） 8、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。（√） 9、碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。（×） 10、金属的再结晶转变，也要经历形核与晶核长大的过程。（√） 四、名词解释（3×6=18分） 1．屈服强度：是指当材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。（6页） 2、断后伸长率：断后伸长率是指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。用符号δ表示。（7页） 3、晶胞：从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的，最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律。这个最小的几何单元称为晶胞。（18页） 4、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。（28页） 5、固溶体：合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这种新相称为固溶体。（22页） 6、变质处理：在浇铸前向液体金属中加入难溶质点（变溶质）结晶时这些质点将在液体中形成大量非自发晶核，使晶粒数目大大增加，从而达到晶粒细化的作用。（30页） 四、问答题（4×8=32分） 1．什么是工程材料？按其组成主要分为哪些类型? 答：工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。按其组成主要分为：金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料。（2页） 2、金属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？（20-22页） 答：在实际金属中存在的缺陷有点缺陷（空位和间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）三种类型。一般情况下，晶体缺陷的存在可以提高金属的强度，但是晶体缺陷的存在常常降低金属的抗腐蚀性能。 3、淬火目的是什么？常用淬火方法有哪些？（65-66页） 答：淬火目的是提高钢的硬度和耐磨性，常用淬火方法有单介质淬火、双介质淬火、马氏体分