《机械工程材料》
总复习
●条件屈服强度σ0.2—残余塑变为0.2%时的应力。
●疲劳强度σ-1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。
●⑶塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指标为δ、ψ。
●⑷硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为HB、HRC。
●⑸冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
●⑹断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。指标为K1C。
●2、化学性能
●⑴耐蚀性：材料在介质中抵抗腐蚀的能力。
●⑵抗氧化性：材料在高温下抵抗氧化作用的能力。
●3、耐磨性：材料抵抗磨损的能力。
●㈡工艺性能
●1、铸造性能：液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。
●2、锻造性能：成型性与变形抗力。
●3、切削性能：对刀具的磨损、断屑能力及导热性。
●4、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。
●5、热处理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。
二、晶体结构
●㈠纯金属的晶体结构
●1、理想金属
●⑴晶体：原子呈规则排列的固体。
●晶格：表示原子排列规律的空间格架。
●晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.
⑵三种常见纯金属的晶体结构
●⑶立方晶系的晶面指数和晶向指数
●①晶面指数：晶面三坐标截距值倒数取整加（）
●②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加 [ ]
●立方晶系常见的晶面和晶向
●⑷晶面族与晶向族
●指数不同但原子排列完全相同的
晶面或晶向。
●⑸密排面和密排方向——同滑移面与滑移方向
●在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。
2、实际金属
●⑴多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。
●晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.
●晶界：晶粒之间的交界面。
●⑵晶体缺陷—晶格不完整的部位
●①点缺陷
●空位：晶格中的空结点。
●间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。
●置换原子：取代原来原子位置的外来原子。
●②线缺陷——位错
●晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移, 滑移面上滑移区与未滑移区的交接线.
●③面缺陷——晶界和亚晶界
●亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。亚晶界：亚晶粒之间的交界面。
●④晶界的特点：
●原子排列不规则；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性低；产生内吸附；是相变的优先形核部位。
●金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。
●晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和塑性同时增加，在断裂前消耗的功大，因而韧性也好.
●细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。
●㈡合金的晶体结构
●合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。
●相：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。
●1、固溶体：与组成元素之一的晶体结构相同的固相.
●⑴置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。
●⑵间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体。
●为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。
●铁素体：碳在α-Fe中的固溶体。
●奥氏体：碳在γ-Fe中的固溶体。
●马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
●固溶强化：随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。
●马氏体的硬度主要取决于其含碳量，并随含碳量增加而提高。
●⑵金属化合物：与组成元素晶体结构均不相同的固相.
●①正常价化合物如Mg2Si
●②电子化合物如Cu3Sn
●③间隙化合物：由过度族元素与C、N、H、B等小原子半径的非金属元素组成。
●分为结构简单的间隙相和复杂结构的间隙化合物。
●强碳化物形成元素：Ti、Nb、V 如TiC、VC
●中碳化物形成元素：W、Mo、Cr 如Cr23C6
●弱碳化物形成元素：Mn、Fe 如Fe3C
●⑶性能比较：强度：固溶体>纯金属
●硬度：化合物>固溶体>纯金属
●塑性：化合物<固溶体<纯金属
●⑷金属化合物形态对性能的影响
●①基体、晶界网状：强韧性低
●②晶内片状：强硬度提高，塑韧性降低
●③颗粒状：
●弥散强化：第二相颗粒越细，数量越多，分布越均匀,合金的强度、硬度越高，塑韧性略有下降的现象。
●⑸固溶体与化合物的区别：①结构；②性能；③表达方式
?合金元素在钢中的作用
●1、强化铁素体；
●2、形成化合物——第二相强化
●3、扩大（C,Mn,Ni,Co）或缩小（Cr,Si,W,Mo）A相区
●4、使S、E点左移
●5、影响A化
●6、溶于A(除Co外), 使C曲线右移, V k减小, 淬透性提高.
●7、除Co、Al外，使Ms、M f点下降。
●8、提高耐回火性（淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力）
●9、产生二次硬化(含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回，使硬度不仅不下降，反而升高的现象)
●10、防止第二类回火脆性：W、Mo
●(回火脆性：淬火钢在某些温度范围内回火时，出现的冲击韧性下降的现象。)
三、组织
●㈠纯金属的组织
●1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程
●⑴结晶的条件——过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。
●过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。
●⑵结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大
●形核——自发形核与非自发形核
●长大——均匀长大与树枝状长大
●⑶结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌●2、纯金属中的固态转变
●同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。
●固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大;③伴随着体积变化。
●3、再结晶
●⑴再结晶条件：冷塑性变形
●⑵加热时的变化：回复→再结晶→晶粒长大
●再结晶：冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.再结晶不是相变过程。
●⑶再结晶温度：发生再结晶的最低温度。
纯金属的最低再结晶温度T再 0.4T熔
●
●⑷影响再结晶晶粒度的因素：①加热温度和时间；
●②预先变形程度
●4、塑性变形：
●金属塑性变形方式：滑移和孪生
●⑴滑移的特点：
●①只能在切应力的作用下发生；
●②沿密排面和密排方向发生；
●③位移量是原子间距整数倍；
●④伴随着转动
●滑移的机理：通过位错运动实现。
●孪生特点：
●①孪生使晶格位向发生改变；②所需切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近于声速；③孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。
●⑵冷热加工：以再结晶温度划分
●①冷加工组织：晶粒被拉长压扁、亚结构细化、
●织构：变形量大时，大部分晶粒的某一位向与外力趋于一致的现象。
●加工硬化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。
●冷加工使内应力增加，耐蚀性下降，ρ提高。
●②热加工：形成纤维组织、带状组织
●纤维组织使热加工金属产生各向异性，加工零件时应考虑使流线方向与拉应力方向一致。
㈡合金的组织
●1、相图
匀晶L→α共晶L→α+β共析γ→α+β包晶L+α→β
●杠杆定律：只适用于两相区。
●枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。
●2、合金中的固态相变
●⑴固溶体转变：A→F
●⑵共析转变：A→P(F+Fe3C)
●⑶二次析出：A→Fe3CⅡ
●⑷奥氏体化
●⑸过冷奥氏体转变
●⑹固溶处理+时效：
●固溶处理是指将合金加热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。
●时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。
3、铁碳合金相图
●点：符号、成分、温度
典型合金的结晶过程（以共析钢为例）
杠杆定律的应用
四、钢的热处理
●㈠热处理原理
●1、加热时的转变
●奥氏体化步骤：A形核；A晶核长大；残余渗碳体溶解；A成分均匀化。
●奥氏体化后的晶粒度：
●初始晶粒度：奥氏体化刚结束时的晶粒度。
●实际晶粒度：给定温度下奥氏体的晶粒度。
●本质晶粒度：加热时奥氏体晶粒的长大倾向。
2、冷却时的转变
●⑴等温转变曲线及产物
⑵用C曲线定性说明连续冷却转变产物
●根据与C曲线交点位置判断转变产物
●3、回火时的转变
●碳钢：马氏体的分解；残余奥氏体分解； -碳化物转变为Fe3C ；Fe3C聚集长大和铁素体多边形化。
●W18Cr4V钢： 560℃三次回火。析出W、Mo、V的碳化物，产生二次硬化。回火冷却时，A’转变为M。每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。
●强化钢铁材料最经济有效的热处理工艺是淬火+回火,它包含了四种基本强化方法。
㈡热处理工艺
热处理工艺（续）
五、工业用金属材料
●㈠工业用钢
工业用钢（续）
工业用钢（续）
㈡铸铁
●石墨化：铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程。
㈢有色金属及其合金
一．填空题（共30分，每空1分）
1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。
2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型
是：体心立方。
3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。
4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是 1.5% 。
5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。
6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。
7. 钢与铸铁含碳量的分界点是： 2.11% 。
8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。
9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶
粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。
10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。
11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。
13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。
14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是： P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。
15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：
P+Fe3CⅡ（网状）， P ， P+F 。
二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√错误 ×，答案填
1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。
2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。
3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：随着钢中碳的质量分数的增加，
硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。
5．淬火临界冷却速度是钢获得马氏体的最小冷却速度。
6．淬透性好的钢，其淬硬性也一定好。
7．大部分合金钢的淬透性比碳钢好。
8．正火的冷却速度比退火快，故同一钢种经正火处理后的组织较细，其强度、硬度比退火高。
9．由于淬火钢回火时的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。10．可锻铸铁具有一定的塑性，可以进行锻造加工。
三．单项选择题（共15分，每小题1分）（请将答案填入表格）
1．表示金属材料屈服点的符号是：
a. σe
b. σS
c. σb
2．引起钢的冷脆性的有害杂质元素是：
a. 硫
b.磷
c. 硫和磷
3．固溶体的晶体结构特点是：
a. 与溶剂相同
b. 与溶质相同
c. 形成新的晶体类型
4．钢在淬火后获得M组织的粗细主要取决于：
a. A的本质晶粒度
b. A的实际晶粒度
c. A的起始晶粒度
5．高速钢的红硬性取决于：
a.马氏体的多少
b. 淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量
c.钢的含碳量
6．室温下金属的晶粒越细，则：
a. 强度越高，塑性越差
b. 强度越高，塑性越好
c. 强度越低，塑性越好
7．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了：
a.加工硬化现象
b.再结晶现象
c.去应力退火
8．为了改善碳素工具钢的切削加工性，常采用的热处理是：
a. 完全退火
b. 球化退火
c.再结晶退火
9．形状简单的工件淬火应选用
a. 单液淬火
b. 双液淬火
c. 分级淬火
10．回火索氏体与索氏体相比
a.塑性韧性好
b.强度硬度高
c.塑性韧性差
11．灰铸铁具有良好的抗压、减震性能，常用于制造
a .曲轴 b.管接头 c.机床床身、底座、箱体
12．绑扎物件宜选用
a.低碳钢
b.中碳钢
c.高碳钢
13．灰铸铁的石墨形态是
a. 片状
b. 团絮状
c. 球状
14．钢的淬硬性主要取决于：
a. 含碳量
b. 冷却介质
c.合金元素
15．下列说法错误的是
a.金属材料的强度、塑性等可通过拉伸试验来测定
b.调质处理是淬火+低温回火
c.布氏硬度实验测定的数据准确、稳定、数据重复性好
1．（4分）根据Fe-Fe3C相图，分析下列现象：
（1）wC＝1.2％的钢比wC＝0.8％的钢强度低；
（2）加热到1100℃，wC＝0.4％的钢能进行锻造，wC＝4％的铸铁不能锻造；
答：（1）wC＝0.8％的钢的室温平衡组织为100%P,而wC＝1.2％的钢的室温平衡组织为P+Fe3CⅡ，Fe3CⅡ硬而脆、呈网状使合金强度降低。
（2）1100℃时，wC＝0.4％的钢为单相A，塑性好，变形抗力低，能进行锻造；wC
＝4％的铸铁为P+Fe3CⅡ+L’d，脆性大，不能锻造。
机械工程材料期末迎考复习题(2010-10-08 17:20:04)
标签：马氏体铁素体奥氏体不锈钢灰口铸铁淬透性分类：学习、娱乐、电影、电视
一、填空
1.纯金属常见的晶体结构有面心结构，体心结构和密排_____ 结构。金属中常见的点缺陷为，线缺陷为，面缺陷为；工程实践中，通常采用晶体缺陷数量的方法强化金属
2.铁素体的强度高于纯铁，是由于发生了强化；孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁，是由于发生了强化；冷变形钢丝的强度高于退火态钢丝，是由于发生了强化；珠光体的强度高于铁素体，是由于发生了强化。
3.石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。其中，铸铁的韧性最，因而可以锻造。
4. 高分子材料中分子链的形状有三种，其中的型具有热固性，而具有热性。按照物理状态，室温下处于态的高分子材料称为塑料，处于__ 态的称为橡胶。高分子材料的加工成型是在其态下进行的。
5.滑动轴承材料的显微组织特征是：粒子分布在软中，或粒子分布在硬中，前者的承载能力于后者。
6.陶瓷材料中的气相是指，它是在过程中形成的，它了陶瓷的强度。
7．根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。
8、普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为__________、__________、__________和__________。
9、陶瓷材料中的气相是指__ ，它是在________过程中形成的，
它了陶瓷的强度。
10、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。
11、金属的断裂形式有__________和__________两种。
12、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_________、_________、_________和_________。
13、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
14、常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
15、合金常见的相图有__________、__________、__________和具有稳定化合物的二元相图。
16、感应表面淬火的技术条件主要包括__________、_________及__________。
二、判断
1. 回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成的组织，因而其性能相同。
2. 冷却速度越快，钢的淬透性越高。
3. 钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。
4. 铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。
5. 所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。
6. 可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。
7. 一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。
8. 所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。
9. 铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。
10. 弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。
1. 40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是
(a)温度过低；(b)温度过高；(c)钢锭含磷量过高；(d)钢锭含硫量过高
2. 下列碳钢中，淬透性最高的是
(a) 20钢； (b) 40钢； (c) T8钢； (d) T12钢
3. Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是
(a) 提高淬透性； (b) 固溶强化；
(c)扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区； (d)细化晶粒；
三、选择
4. W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行
(a) 完全退火； (b) 球化退火； (c) 去应力退火； (d) 再结晶退火
5. 下列材料中，最适合制造机床床身的是
(a) 40钢； (b) T12钢； (c) HT300； (d) KTH300-06
6. 下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是
(a) 1Cr13钢； (b) 1Cr17钢； (c) 3Cr13钢； (d) 4Cr13钢7.
7. 下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是
(a)ZAlSi12；(b)2A50(旧牌号LD5)；(c) ZAlMg10；(d) 2A12(旧牌号LY12)
8. 下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是
(a) 1Cr17； (b) 1Cr18Ni9Ti； (c) 聚四氟乙烯； (d) SiO2
9. 下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是
(a) 60Si2Mn； (b) 5CrNiMo； (c) Cr12MoV； (d) GCr15
10. 下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是
(a) Al2O3； (b) 聚苯乙烯； (c) 聚丙烯； (d) 饱和聚酯
11、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（）
A 铁总是存在加工硬化，而铜没有
B 铜有加工硬化现象，而铁没有
C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有
D 铁和铜的再结晶温度不同
12、常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和（）
A 铁素体-奥氏体不锈钢
B 马氏体-奥氏体不锈钢
C 莱氏体不锈钢
D 贝氏体不锈钢
13、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（）
A 马口铁
B 白口铸铁
C 麻口铸铁 D灰铸铁
14、用于制造渗碳零件的钢称为（）。
A 结构钢
B 合金钢
C 渗碳钢
D 工具钢
15、马氏体组织有两种形态（）。
A 板条、树状 B板条、针状 C 树状、针状 D 索状、树状
16、实际生产中，金属冷却时（）。
A 理论结晶温度总是低于实际结晶温度
B 理论结晶温度总是等于实际结晶温度
C 理论结晶温度总是大于实际结晶温度
D 实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17、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 淬火+低温回火
B 正火
C 调质
D 淬火+高温回火
18、C曲线右移使淬火临界冷却速度（），淬透性（）。
A 减小、增大
B 减小、减小
C 增大、减小 D、增大、增大
19、机械制造中，T10钢常用来制造（）
A 容器
B 刀具
C 轴承
D 齿轮
20、钢经表面淬火后将获得（）。
A一定深度的马氏体 B全部马氏体 C 下贝氏体 D上贝氏体
21、GCrl5SiMn钢的含铬量是：（）
A 15％
B 1．5％
C 0. 15％
D 0.015％
22、铅在常温下的变形属：( )
A 冷变形
B 弹性变形
C 热变形
D 既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以（）为主加元素的铜合金。
A 铅
B 铁
C 锡
D 锌
24、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（）。
A 铁素体
B 珠光体
C 二次渗碳体
D 莱氏体
25、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（）温度为界限区分的。
A 结晶
B 再结晶
C 相变
D 25℃
四、名词解释
1、加工硬化
2、回复
3、固溶体
4、自然时效
5、结晶
6、稀有金属
五、简答
1、简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
2、写出下列牌号数字及文字的含意:
(1) Q235-F ；
(2) KTZ450-06；
(3) H68；
(4) LF5；
3、轴承钢应满足哪些性能要求？
4、试述耐磨钢的耐磨原理。
5、简述回火的目的。
6.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？
7.写出碳质量分数为1.2%的碳钢室温时的相组成物和组织组成物，并计算各相组成物和组织组成物的质量分数。
8.示意画出平衡态碳钢的强度随钢的碳质量分数变化曲线，并定性解释该曲线。
六、综合
1、欲用20CrMnTi钢制造汽车变速齿轮。
（1）定性分析该齿轮的受力情况及常见失效方式。
（2）该齿轮应当具有怎样的力学性能特点？
（3）写出该齿轮的制造工艺路线，并说明工艺路线中各热处理工序的作用及热处理加热温度和冷却方式。
2、用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45.
（1）试写出加工工艺路线.
（2）说明各热处理的作用和目的。
1、 B . 、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 长轴类零件在热处理后进行冷校直，可能会造成力学性能指标降低，主要是 1 C. : D . H 在零件图样上出现如下几种硬技术条件的标注，其中正确的是（ B ）。 B ）。 A . b ： A . HB159 B. 180 ?210H B C. 800HV D . 10?17HR C 3、间隙固溶体与间隙化合物的（ A .结构相同，性能不同 C .结构与性能都相同 固溶体的性能特点是（ 塑性韧性高、强度硬度较低 综合力学性能高 4、 A . D . ）。 D ）。 .结构不同，性能相同 结构与性能都不同 .塑性韧性低、强度硬度高 .综合力学性能低 5、在发生）（：：：L 的共晶反应时，三相的相对成分 （B ）。A . 相同 B .确定 C .不定D . 发 生变化 6、马氏体的硬度取决于（ C ） A .奥氏体的冷却速度 B . 奥氏体的转变温度 C. .奥氏体的碳含 量D .奥氏体的晶粒 7、对形状复杂，截面变化大的钢件进行淬火时, 应选用（ A ） A .高淬透性钢 B 中淬透性钢 C. 低 淬透性钢D.碳素钢 8、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时, 应采用（ C ） 。A .水中淬火 B . 油中淬火C . 盐 浴中淬火D .空冷 9、GCr15钢中Cr 的平均含量为（ B ）。 A . 15% B . 1.5% C . .0.15% D .没有表示出来 10、高速钢二次硬化属于（ D ）。 A . 固溶强化 B . 细晶强化 C . 位错强化 D . 第二相强化 二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分， 共20分） C. D 1、 A . C. 2、 奥氏体是（BD ）。 碳在F e ::中的间隙固溶体 碳在F e ::中的有限固溶体 下列能进行锻造的铁碳合金是 B .碳在 D.碳在 （AB Fe ：冲的间隙固溶体 Fe ：冲的有限固溶体 A.亚共析钢 B .共析钢 ）。 .共晶白口铸铁 D .亚 共晶白口铸铁 影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是（ 钢材本身的碳含量 B .钢中奥氏体的碳含量 3、 A . 4、 BD ）。 C .钢中碳化物的含量 D. A . C. 5、 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（ 20号钢渗碳淬火后低温回火 B . 40Cr 淬火后高温回火 20CrMnTi 渗碳后淬火低温回火 D . ZGMn1水韧处理 下列钢种中，以球化退火作为预备热处理的钢种是（ BD ）。A . 钢的淬火加热温度 AC ）。 40Cr B . T12 C . 16Mn GCr15 、填空题（本大题共15空，每空2分，共30分） 1、 合金的相结构有 固溶体和金属化合物两大类，其中前者具有较好的 后者具有较高的硬度，适宜作强化相。 2、 用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈 3、 化学热处理的基本过程包括 分解 4、 促进石墨化的元素有 —碳—、—硅 1、 共晶转变和共析转变的产物都属于 2、 塑性变形后的金属经加热将发生回复、 3、 共析钢的含碳量为 0.7 7 %。 塑性性能，适宜作基本相； 羽毛状，而下贝氏体则呈 吸附 和 扩散 ，阻碍石墨化的元素， _ 两相混合物。 再结晶 针 状。 三个阶段。 _硫_、锰 。 、晶粒长大的变 化。
《机械工程材料》实验与实践教学 实验一铁碳合金平衡组织分析 一、实验目的 1. 熟练运用铁碳合金相图，提高分析铁碳合金平衡凝固过程及组织变化的能力。 2. 掌握碳钢和白口铸铁的显微组织特征。 二、原理概述 铁碳合金相图是研究碳钢组织、确定其热加工工艺的重要依据。按组织标注的铁碳相图见图。铁碳合金在室温的平衡组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）两相按不同数量、大小、形态和分布所组成。高温下还有奥氏体（A）和δ固溶体相。 利用铁碳合金相图分析铁碳合金的组织时，需了解相图中各相的本质及其形成过程，明确图中各线的意义，三条水平线上的反应及反应产物的本质和形态，并能做出不同合金的冷却曲线，从而得知其凝固过程中组织的变化及最后的室温组织。 根据含碳量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、碳钢及白口铸铁三大类，现分别说明其组织形成过程及特征。 1. 工业纯铁 碳的质量分数小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。见图1-1。当其冷到碳在α-Fe中的固溶度线PQ以下时，将沿铁素体晶界析出少量三次渗碳体，铁素体的硬度在80HB左右，而渗碳的硬度高达800HB，因工业纯铁中的渗碳体量很少，故硬度、强度不高而塑性、韧性较好。
图1-1 工业纯铁组织 2. 碳钢 碳的质量分数C w 在（0.0218~2.11）%之间的铁碳合金称为碳钢，根据合金在相图中的位置可分为亚共析、共析和过共析钢。 （1）共析钢 成分为%77.0=C w ，在727℃以上的组织为奥氏体，冷至727℃时发生共析反应： {}{}C Fe F A C C 3%0218.0%77.0+→ 将铁素体与渗碳体的机械混合物称珠光体（P ）。室温下珠光体中渗碳体的质量分数约为12%，慢冷所得的珠光体呈层片状。 图1-2 珠光体电镜组织 图1-3 珠光体光镜组 织 采用电子显微镜高倍放大能看出Fe 3C 薄层的厚度，图1-2中窄条为Fe 3C ，
大工13春《机械工程材料》在线作业1 一、多选题（共 5 道试卷，共 25 分。） 1. 根据外力加载方式不同，强度指标包括下列的（）。 A. 屈服强度 B. 抗拉强度 C. 抗压强度 D. 抗弯强度 2. 材料的物理性能包括下列的（）。 A. 热膨胀性 B. 导热性 C. 导电性 D. 磁性 3. 根据受力情况，裂纹分为（）。 A. 张开型 B. 滑开型 C. 撕开型 D. 断开型 4. 材料受外力作用时所表现的性能称为力学性能，下列各项属于力学性能的是（）。 A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性及疲劳强度 5. 工艺性能是指材料在加工过程中所表现的性能，包括下列的（）。 A. 铸造 B. 锻压 C. 热处理 D. 焊接和切削加工性能 二、单选题（共 5 道试卷，共 25 分。） 1. 材料常常在远（）其屈服强度的应力下发生断裂，这种现象称为疲劳。 A. 高于 B. 低于 C. 不高于 D. 不低于 2. 材料受外力作用时所表现的性能称为（）。 A. 物理性能 B. 化学性能 C. 力学性能 D. 工艺性能 3. 材料在外力去除后能够恢复的变形称为（），不能恢复的变形称为（）。 A. 弹性变形，塑性变形 B. 塑性变形，弹性变形 C. 弹性变形，弹性变形 D. 塑性变形，塑性变形 4. 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力是（）。 A. 硬度 B. 塑性 C. 强度 D. 变形 5. 实际服役的金属材料有（）是因为疲劳而破坏的。 A. 90% B. 80% C. 70% D. 60% 三、判断题（共 10 道试卷，共 50 分。） （×）1. 金属原子的外层电子多，不容易失去。 （×）2. 晶相中的晶粒大小对陶瓷材料的性能影响很小。 （×）3. 常见的金属材料都具有非晶体结构。 （√）4. 共价键中的电子对数因元素种类不同而不同。 （√）5. 晶相是陶瓷材料中的主要组成相。 （√）6. 固态物质按照原子在空间的排列方式，分为晶体和非晶体。 （√）7. 线缺陷就是晶体中的位错。 （×）8. 晶体中一维尺寸很大、另两维尺寸很小的缺陷称为面缺陷。 （√）9. 工程材料通常是固态物质。 （×）10. 在常温下，晶粒越粗，晶界面积越大。 大工13春《机械工程材料》在线作业2 一、多选题（共 5 道试卷，共 25 分。） 1. 下列各项属于影响奥氏体晶粒大小因素的是（）。 A. 原始组织 B. 合金元素 C. 加热速度 D. 加热温度 2. 材料的普通热处理包括下列的（）。 A. 退火 B. 正火 C. 淬火 D. 回火 3. 材料的其他热处理方式包括下列的（）。 A. 真空热处理 B. 形变热处理 C. 控制气氛热处理 D. 激光热处理 4. 材料的其他热处理包括下列的（）。 A. 真空热处理 B. 形变热处理 C. 表面淬火 D. 化学热处理 5. 材料的表面热处理包括下列的（）。 A. 退火 B. 正火 C. 表面淬火 D. 化学热处理 二、单选题（共 5 道试卷，共 25 分。）
机械工程材料试题三 一、名词解释（共15分，每小题3分） 1. 奥氏体（A） 2.回复 3.固溶体 4.自然时效 5.加工硬化 二、填空题（共20分，每空1 分） 1.石墨为片状的灰口铸铁称为________铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为________铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为________铸铁。其中________铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指________，在________程中形成的，它 ________了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 5.金属的断裂形式有__________和__________两种。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 三、选择题（共25分，每小题1分） 1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是( ) A.温度过低； B.温度过高； C.钢锭含磷量过高； D.钢锭含硫量过高 2.下列碳钢中，淬透性最高的是( ) A.20钢； B.40钢； C.T8钢； D.T12钢 3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是( ) A.提高淬透性； B.固溶强化； C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区； D.细化晶粒； 4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行( ) A.完全退火； B.球化退火； C.去应力退火； D.再结晶退火 5.下列材料中，最适合制造机床床身的是( ) A.40钢； B.T12钢； C.HT300； D.KTH300-06 6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是 A.1Cr13钢； B.1Cr17钢； C.3Cr13钢； D.4Cr13钢 7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是( ) A.ZAlSi12； B.2A50(旧牌号LD5)； C.ZAlMg10； D.2A12(旧牌号LY12) 8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是( ) A.1Cr17； B.1Cr18Ni9Ti； C.聚四氟乙烯； D.SiO2 9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是( ) A.60Si2Mn； B.5CrNiMo； C.Cr12MoV； D.GCr15 10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是( ) A.Al2O3； B.聚苯乙烯； C.聚丙烯； D.饱和聚酯 11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只 需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是( ) A.铁总是存在加工硬化，而铜没有； B.铜有加工硬化现象，而铁没有； C.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有 D.铁和铜的再结晶温度不同 12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和( ) A.铁素体-奥氏体不锈钢； B.马氏体-奥氏体不锈钢； C.莱氏体不锈钢； D.贝氏体不锈钢 13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？( ) A.马口铁； B.白口铸铁； C.麻口铸铁； D.灰铸铁
机械工程材料综合实验心得体会 篇一：机械工程材料总结 第01章材料的力学性能 静拉伸试验：材料表现为弹性变形、塑性变形、颈缩、断裂。 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。表示引起单位变形所需要的应力。 强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 断裂的类型：韧性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与沿晶断裂、剪切断裂与解理断裂 布氏硬度 HB：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。洛氏硬度 HR 、维氏硬度HV 冲击韧性：A k = m g H – m g h (J)（冲击韧性值）a k= AK/ S0 (J/cm2) 疲劳断口的三个特征区：疲劳裂纹产生区、疲劳裂纹扩展区、断裂区。 断裂韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标，是应力强度因子的临界值。K ? C a C 工程应用要求：? YIC
磨损过程分：跑和磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段阶段 蠕变性能：钢材在高温下受外力作用时，随着时间的延长，缓慢而连续产生塑性变形的现象，称为蠕变。（选用高温材料的主要依据） 材料的工艺性能：材料可生产性：得到材料可能性和制备方法。铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。 决定材料性能实质：构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料的元素种类以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工过程有密切的关系。 第02章晶体结构 晶体：是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体有固定的熔点，具有各向异性。非晶体：是指原子呈无序排列的固体。各向同性。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。 晶格：晶体中，为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称
(一) 单选题 1. 下列哪种不是铸锭的常见缺陷（）。 (A) 缩孔 (B) 缩松 (C) 气孔 (D) 咬边 参考答案： (D) 2. 面心立方晶胞致密度为（）。 (A) 0.68 (B) 0.86 (C) 0.74 (D) 0.72 参考答案： (C) 3. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（）。 (A) 越高 (B) 越低 (C) 越接近理论结晶温度 参考答案：
(B) 4. 延伸率是用来表示金属材料的哪种性能（）。 (A) 强度 (B) 塑性 (C) 硬度 (D) 刚度 参考答案： (B) 5. 实际金属结晶形成晶核时，主要是哪种形核方式（）。 (A) 自发形核 (B) 非自发形核 (C) 平面形核 参考答案： (B) 6. 亚晶界是由（）。 (A) 点缺陷堆积而成 (B) 位错垂直排列成位错墙而构成 (C) 晶界间的相互作用构成 参考答案： (B)
7. 理论结晶温度与实际结晶温度之差称为（）。 (A) 过热度 (B) 过冷度 (C) 冷热度 参考答案： (B) 8. 晶体中的位错属于（）。 (A) 体缺 陷 (B) 面缺 陷 (C) 线缺 陷 (D) 点缺 陷 参考答案： (C) 9. 冷却速度较大时，实际金属结晶形成晶核后长大，主要是哪种长大方式（）。 (A) 平面长大 (B) 树枝状长大 (C) 自发长大 参考答案： (B) 10. 金属材料的流动性是衡量哪种工艺性能的（）。 (A) 铸造性能 (B) 锻造性能 (C) 焊接性能
(D) 热处理性能 参考答案： (A) 11. 硬度的高低是用来衡量金属材料的哪种性能（）。 (A) 耐腐蚀性能 (B) 耐磨性能 (C) 耐热性能 (D) 抗老化性能 参考答案： (B) 12. 固溶体的晶体结构与哪个相同（）。 (A) 溶质 (B) 溶剂 (C) 与两者都不同 参考答案： (B) 13. 金属材料的碳质量分数是衡量哪种工艺性能的（）。 (A) 铸造性能 (B) 锻造性能 (C) 焊接性能
《机械工程测试技术基础》期末试题及答 案
第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中， 并依靠它们来传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独 立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬变周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方 差 。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 关于Y 轴 （偶） 对称，虚 频谱（相频谱）总是 关于原点（奇） 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ √ ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ √ ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ × ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ × ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ √ ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2 x ψ，和概率密度函数 p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数???≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的 总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实 现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题
机械工程材料复习 第一部分基本知识 一、概述 1.目的 掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。 具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料；具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。 2复习方法 以“材料的化学成分-加工工艺-组织、结构-性能-应用”之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。 二、材料结构与性能： 1?材料的性能： ①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）； ②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。 2.材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）；纯金属：体心立方（-F e ）、面心立方（-F e ）,各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）-各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。 合金：多组元、固溶体与化合物。力学性能优于纯金属。单相合金组织：合金在
固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成 多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。 多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。 3.材料的组织结构与性能 ⑴。结晶组织与性能：F、P、A、Fe3G Ld; 1）平衡结晶组织 平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，并一直保留到室温。 2）成分、组织对性能的影响 ①硬度（HBS）:随C%!,硬度呈直线增加，HBS值主要取决于组成相F63C的相对量。 ②抗拉强度（b） : C%v 0.9%范围内，先增加，C%> 0.9?1.0 %后，b值显着下降。 ③钢的塑性（）、韧性（a k）:随着C%!,呈非直线形下降。 3）硬而脆的化合物对性能的影响： 第二相强化: 硬而脆的化合物， 若化合物呈网状分布: 则使强度、塑性下降; 若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）:降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高; 呈弥散分布于基体上: 则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、
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
第一章材料的结构与金属的结晶 1．解释下列名词： 变质处理P28;细晶强化P14;固溶强化P17。 5?为什么单晶体具有各向异性P12,而多晶体在一般情况下不显示各向异性P13? 答：因为单晶体内部的原子都按同一规律同一位向排列，即晶格位向完全一致。 而在多晶体的金属中，每个晶粒相当于一个单晶体，具有各项异性，但各个晶粒在整块金属中的空间位向是任意的，整个晶体各个方向上的性能则是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。 6. 在实际金属中存在哪几种晶体缺陷P13?它们对力学性能有何影响P14？ 答：点缺陷、线缺陷、面缺陷。缺陷的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。 7. 金属结晶的基本规律是什么P25?铸造（或工业）生产中采用哪些措施细化晶粒？举例说明。P27?P28 答：金属结晶过程是个形核、长大的过程。 （1 ）增大过冷度。降低金属液的浇筑温度、采用金属模、水冷模、连续浇筑等。 （2）变质处理。向铝合金中加入钛、锆、硼;在铸铁液中加入硅钙合金等。 （3）振动和搅拌。如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。 第二章金属的塑性变形与再结晶 1. 解释下列名词： 加工硬化P40;再结晶P43 ;纤维组织P3& 2. 指出下列名词的主要区别：重结晶、再结晶P43 答：再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，故称为再结晶; 而重结晶时晶格类型发生了变化。另外，再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。 5. 为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好? P38 答：晶粒愈细，单位体积内晶粒数就愈多，变形是同样的变形量可分散到更多的晶粒中发生，以产生比较均匀的变形，这样因局部应力集中而引起材料开裂的几率较小，使材料在断裂前就有可能承受较大的塑性变形，得到较大的伸长率和具有较高的冲击载荷抗力。 6. 用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应如何处理?为什么? P42 答：应该利用回复过程对冷拔铜丝进行低温退火。 因为在回复阶段，变形金属的显微组织没有明显变化，纤维状外形的晶粒仍存在，故金属的强度、硬度和塑性韧性等力学性能变化不大，某些物理、化学性能恢复，如电阻降低、抗应力腐蚀性能提高等，同时残留应力显著降低。 7. 已知金属W Fe、Cu、铅Pb的熔点分别为3380'C、1538'C、1083'C、327C，试估算这些金属的再结晶温度P43o T再"0.4T熔
二、填空题（共20分，每空1 分） 1.石墨为片状的灰口铸铁称为普通灰口铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为可锻铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为球墨铸铁。其中球墨铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指气孔，在烧结程中形成的，它降低了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为___固体渗碳气体渗碳_______、___三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有___不锈钢耐热钢耐磨刚______、__________等。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为__合金渗碳体特殊碳化物_______、______两类。 1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是( d ) A.温度过低； B.温度过高； C.钢锭含磷量过高； D.钢锭含硫量过高 2.下列碳钢中，淬透性最高的是( c ) A.20钢； B.40钢； C.T8钢； D.T12钢 3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是( C ) A.提高淬透性； B.固溶强化； C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区； D.细化晶粒； 4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行( ) A.完全退火； B.球化退火； C.去应力退火； D.再结晶退火 6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是A A.1Cr13钢； B.1Cr17钢； C.3Cr13钢； D.4Cr13钢 7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是( D ) A.ZAlSi12； B.2A50(旧牌号LD5)； C.ZAlMg10； D.2A12(旧牌号LY12) 8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是(C )A.1Cr17； B.1Cr18Ni9Ti；C.聚四氟乙烯； D.SiO2 9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是( )A.60Si2Mn； B.5CrNiMo； C.Cr12MoV； D.GCr15 10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是( A )A.Al2O3； B.聚苯乙烯； C.聚丙烯； D.饱和聚酯 11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是( C )A.铁总是存在加工硬化，而铜没有； B.铜有加工硬化现象，而铁没有； C.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有D.铁和铜的再结晶温度不同15.马氏体组织有两种形态( B )。A.板条、树状 B.板条、针状C.树状、针状； D.索状、树状四、判断题（共10 分，每小题1 分） 3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。( R ) 4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。( W ) 6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。( W ) 7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。( R ) 9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。( W ) 10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。( W ) 2、答：回火的目的是：（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；（2）获得所要求的力学性能；（3）稳定尺寸；（4）改善加工性。
名词解释： 合金：由两种或两种以上金属元素；或金属与非金属元素熔炼、烧结或通过其方法由化学键组合而成的具有金属特性的物质。 同素异晶转变：在固态下，同一种元素由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变。 铁素体：碳溶解在α－Fe中形成的间隙固溶体。 再结晶：冷变形金属在加热时其组织和性能都恢复到变形前的软化状态的过程。淬透性：一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。 奥氏体：C在γ－Fe中的间隙固溶体，常用A或γ表示，是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。 固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。 自然时效：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。 加工硬化：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。 调质:对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。 碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。 SPCD: 表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08A（13237）优质碳素结构钢。 填空题： 1.石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为__ 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。其中铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指，在程中形成的，它了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 5.金属的断裂形式有__________和__________两种。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 1、普通灰口；可锻；球墨； 2、气孔；烧结；降低。 3、固体渗碳气体渗碳 4、不锈钢耐热钢耐磨刚 5、延性断裂 6、合金渗碳体特殊碳化物 7、体心立方晶格密排六方晶格
机械工程材料期末考试 一．填空题（共30分，每空1分） 1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。 2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型是：体心立方。 3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5% 。5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。7. 钢与铸铁含碳量的分界点是：2.11% 。 8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。 10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C 两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。 14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。 15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：P+Fe3CⅡ （网状），P ，P+F 。得分 二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√ 错误×，答案填入表格）1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。× 2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。√ 3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√ 4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响
机械工程材料实验钢的热处理 题目：钢的热处理 指导老师：克力木·吐鲁干 姓名：杨达 所属院系：电气工程学院 专业：能源与动力工程 班级：能动15-3 完成日期：2017年12月3日 新疆大学电气工程学院
钢的热处理 一总述 热处理是可以改变金属内部的组织结构，从而改变金属的性能。热处理是把钢件加热至一定的温度，保温足够的时间，然后以一定速度冷却的过程。一般热处理工艺有退火、正火、淬火和回火等。 45钢和T8钢是工厂生产中绝大部分零件的辅助用钢、在零件的制造过程中，零件的力学性能检验主要采用硬度检测。碳钢的淬火工艺是提高其力学性能的有效方法之，实践证明零件经热处理后得到的硬度直接受含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度这四个因素的影响。本文通过对碳钢进行淬火试验,确定这些因素对碳钢硬度的影响。 二钢的退火和正火 退火和正火是应用最广泛的热处理工艺，除经常作为预先热处理工序外，在一些普 通铸件、焊接件以及某些不重要的热加工工件上，还作为最终热处理工序。钢的退火通常是把钢加热到临界温度AC或AC 以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。此时奥氏体在高温区发生分解而得到接近平衡状态的组织。正火则是把钢加热到A或A以上，保温后在空气中冷却。由于冷却速度稍快，与退火相比较，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对低碳钢来说，正火后硬度提高，可改善切削性能，有利于降低零件表面粗糙度; 对高碳钢则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火做准备。 三钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3亚共析钢或Ac1 (过共析钢)以上30-50℃保温后放入各种不同的冷却介质V冷应大于V临以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火必须考虑下列三个重要因素淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 1淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量可根据相图确定。对亚共析钢其加热温度为30-50℃若加热温度不足低于则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢加热温度为30-50℃ 淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。 2保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加
1机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷?这些负荷对零件产生什么作用? 机械工程材料在工作中，会受到力学负荷、热负荷、环境介质的作用。力学负荷可分为静载荷和动载荷两类。热负荷主要指材料的热疲劳现象和高温氧化等。环境负荷主要包括金属的腐蚀和金属的摩擦磨损和老化作用等. 2金属材料有哪些加工工艺?加工工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能，反映了材料加工的难易程度。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。 3常见的金属晶格有：体心立方晶格, 面心立方晶格, 密排六方晶格 4晶体缺陷有哪些?他们的几何特征是: 由于结晶条件等原因，会使晶体内部出现某些原子排列不规则的区域，这种区域被称为晶体缺陷。根据晶体缺陷的几何特点，可将其分为以下三种类型：(1）点缺陷：点缺陷是指长、宽、高尺寸都很小的缺陷。最常见的点缺陷是晶格空位和间隙原子和置换原子。（2）线缺陷：线缺陷是指在一个方向上的尺寸很大，另两个方向上尺寸很小的一种缺陷，主要是各种类型的位错。（3）面缺陷：面缺陷是指在两个方向上的尺寸很大，第三个方向上的尺寸很小而呈面状的缺陷。面缺陷的主要形式是各种类型的晶界，它是多晶体中晶粒之间的界面。 5结晶时的过冷现象和过冷度:金属在平衡条件下所测得的结晶温度称为理论结晶温度 (T0)。但在实际生产中，液态金属结晶时，冷却速度都较大，金属总是在理论结晶温度以下某一温度开始进行结晶，这一温度称为实际结晶温度(Tn)。金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，用△T表示，即△T=T0-Tn。 6金属晶粒大小对机械性能有什么影响?如何控制结晶时晶粒的大小?金属结晶后的晶粒大小对金属的力学性能影响很大。一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。因此，细化晶粒是使金属材料强韧化的有效途径。金属结晶时，一个晶核长成一个晶粒，在一定体积内所形成的晶核数目愈多，则结晶后的晶粒就愈细小。因此，工业生产中，为了获得细晶粒组织，常采用以下方法：1．增大过冷度，增加过冷度，使金属结晶时形成的晶核数目增多，则结晶后获得细晶粒组织。2．进行变质处理，变质处理是在浇注前向液态金属中人为地加入少量被称为变质剂的物质，以起到晶核的作用，使结晶时晶核数目增多，从而使晶粒细化。例如，向铸铁中加入硅铁或硅钙合金，向铝硅合金中加入钠或钠盐等都是变质处理的典型实例。3．采用振动处理，在金属结晶过程中，采用机械振动、超声波振动、电磁振动等方法，使正在长大的晶体折断、破碎，也能增加晶核数目，从而细化晶粒。 7冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。在1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。 8奥氏体的形成过程：分为新相的形核，长大过程。根据Fe-Fe3C，将共析钢加热到A1以上温度后，珠光体处于不稳定状态。首先，在铁素体碳体的交界处产生奥氏体晶核，这是由于Fe/Fe3C相界上原子排列不规则以及碳浓度不均匀，为优先形核提供了有利条件，既有利于铁的晶格有体心立方变为面心立方，有利于Fe3C的溶解及碳向新生相的扩散，其后就是奥氏体晶核长大的过程，也就是α-Fe→γ-Fe的连续转变和Fe3C向奥氏体的不断溶解。实验表明，在奥氏体长大的过程，也就是铁素体比参碳体先消失。因此，奥氏体形成之后还有残余参碳体不断溶入奥氏体，直到参碳体全部消失，继续加热时奥氏体中碳含量逐渐均匀化，最终得到细小均匀的奥氏体。 10钢常用的合金元素有锰Mn硅Si铬Gr镍Ni钨W钼Mo钒V钛Ti硼B这些元素既可以单独加入钢中，也可将两种，三种或更多元素同时加入钢中。合金元素在钢中的作用：
福建农林大学考试试卷（A）卷 2013 ——2014 学年第1 学期 课程名称：机械工程材料考试时间：120分钟 专业年级班学号姓名 一、判断题（每小题1分，共10分） 1、硬度愈高的材料其冲击韧性值也愈高。（×） 2、金属晶格中的空位和间隙原子会引起晶格畸变，从而导致金属塑性提高。（×） 3、在铁碳合金中，只有共析成分的合金冷却时，才能发生共析转变，形成共析组织。(×) 4、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。（×） 5、钢的淬透性愈好，则它的淬硬层硬度愈高。（×） 6、等温淬火的目的是为了获得下贝氏体组织。（√） 7、所有的合金元素都能使过冷奥氏体的稳定性增加，C曲线右移。（×） 8、表面淬火既不能改变工件的表面化学成分，也不能改善心部的组织和性能。( × ) 9、金属中的固态相变过程，都是晶粒的重新形核和长大过程。（√） 10、热塑性塑料一般具有链状或支链状分子结构。（√） 二、单项选择题（每小题1分，共20分）请将答案填入表格 1、鸟巢是世界上公认最难建造的建筑物，建造时最有可能使用的材料是（C ）。 A、Q235； B、KT300-06； C、Q460E； D、60Si2Mn 2、当晶格常数相同时，面心立方晶格比体心立方晶格的：（C ） A、原子半径大，致密度小； B、原子半径大，致密度大； C、原子半径小，致密度大； D、原子半径小，致密度小。 3、铁碳合金中, （ C ）组织为共晶反应产物。 A、铁素体； B、珠光体； C、莱氏体； D、索氏体
4、碳在γ-Fe 中的最大溶解度为(C )。 A、0.02%； B、0.77%； C、2.11%； D、4.3% 5、金属结晶后晶粒大小取决于结晶时的形核率N 和核长大速度G, 要细化晶粒必须（ A ）。 A、增大N、降低G； B、增大N 和G； C、降低N、增大G; D、降低N和G 6、固溶体合金中产生晶内偏析是因为(A )。 A、冷却较快, 原子扩散来不及充分进行； B、结晶温度区间过窄，冷却速度过慢 C、结晶时无限缓慢冷却, 使高熔点组元过早结晶； D、结晶过程的温度变化范围太大 7、与40 钢相比, 40Cr 钢的特点是（ C ）。 A、C 曲线左移, Ms 点上升； B、C 曲线左移, Ms 点下降； C、C 曲线右移, Ms 点下降； D、C 曲线右移, Ms 点上升 8、合金元素溶入奥氏体后能使淬火钢在回火过程中马氏体分解速度减慢，从而（ B ）。 A、降低回火稳定性； B、提高回火稳定性； C、降低淬透性；C、增加淬透性 9、过共析钢淬火时，合适的淬火温度为（ C ） A、Ac3+（30～50℃）； B、Ac1～Ac3； C、Ac1+（30～50℃）； D、Accm+（30～50℃） 10、碳素工具钢和低合金刃具钢的预先热处理宜采用（ D ）。 A、完全退火； B、正火； C、调质； D、球化退火 11、45 钢加热保温后以大于V K 的冷却速度水淬, 发现硬度偏低, 其原因是(C )。 A、冷却过程中析出了铁素体； B、残余奥氏体的量太多。 C、加热温度低于Ac3, 有未溶铁素体； D、冷却过程中析出了奥氏体； 12、回火索氏体比索氏体具有较好的δ、ψ、a K , 是由于（ C ）所致。 A、F的过饱和程度不同； B、碳化物片层间距不同； C、碳化物形态不同； D、碳含量质量百分数不同 13、下列钢经完全退火后，哪种钢可能会析出网状渗碳体（D ） A、Q235 B、45 C、60Si2Mn D、T12 14、钢获得下列哪种组织时有最佳的综合机械性能（ C ）。 A、M+K; B、P+F; C、B下; D、M+P 15、感应加热表面淬火的硬化层深度主要取决于(D )。 A、钢的含碳量； B、钢的淬透性； C、淬火介质的冷却能力； D、感应电流的频率 16、石墨在铸铁中具有良好的吸振作用和减摩作用, 尤其是（ A ）石墨更好。 A、片状； B、团絮状； C、球状； D、蠕虫状