机械工程材料习题集曾美琴梁耀能罗堪昌李伯林编
华南理工大学
2003年
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第一章 金属的晶体结构
一、
名词概念解释
1、金属键、晶体、非晶体
2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数
3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数
4、晶体的各向异性、伪各向同性
5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量
6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒
7、晶界、亚晶界、相界
二、
思考题
1、常见的金属晶体结构有哪几种? 试画出晶胞简图, 说明其晶格常数特点。
2、α-Fe、γ-Fe、Cu 的晶格常数分别是2.066A ° 、3.64A °、3.6074A °, 求
(1) α-Fe 与 γ-Fe 的原子半径及致密度；
(2) 1mm 3 Cu 的原子数。
3、画出下列立方晶系的晶面及晶向
(1) (100)、(110)、(111)及[100]、[110]、[111]
(2) (101)、(123)及[101]、[123]
4、在立方晶体结构中, 一平面通过2
1=
y 、 Z=3并平行于x 轴, 它的晶面指数是多少? 试绘图表示。
5、体心立方晶格中的{110}晶面族, 包括几个原子排列相同而空间位向不同的晶面? 试绘图表示。
6、已知立方晶胞中三点A、 B、C 如图
所示, A、B 是晶胞角顶, C 是棱边中点, 求：
(1) ABC 面晶面指数；
(2) ABC 面的法向指数； (3) 晶向BC .的晶向指数。
7、何为晶向及晶面的原子密度? 体心立方晶格中, 哪个晶面及晶向的原子密度最大?
8、为何单晶体具有各向异性， 而多晶体在一般情况下不显示出各向异性?
9、何为晶体缺陷? 金属中存在哪些晶体缺陷?
10、实际晶体与理想晶体有何区别?
11、位错的定义是什么? 了解三种基本位错的模型及其特点。
12、怎样确定位错的柏氏矢量? 柏氏矢量的物理意义是什么?
三、 填空题
1、常见的金属晶格类型有 、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿三种, α-Fe、Cr、W、Mo属于＿＿＿＿＿＿＿， γ-Fe、Al、Cu、Ni属于＿＿＿＿＿＿＿, 而Be、Mg、Zn、Cd 属于＿＿＿＿＿＿＿＿。
2、晶胞中原子排列的紧密程度, 可以用＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两个参数来衡量。
3、面心立方晶格{100}、{110}、{111}晶面的原子密度分别是＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿； <100>、<110>、<111>晶向的原子密度分别是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。 可见, ＿＿＿＿＿＿＿晶面和＿＿＿＿＿＿＿晶向的原子密度最大。
4、与理想晶体比较, 实际金属的晶体结构是＿＿＿晶体, 而且存在＿＿＿＿＿＿。
5、三种典型金属晶格中, ＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿晶格的原子排列是最紧密的。
6、晶格常数为a的面心立方晶胞, 其原子数为＿＿＿＿＿＿, 原子半径为＿＿＿＿＿ , 配位数为＿＿＿＿＿, 致密度为＿＿＿＿＿＿＿。
7、实际金属中最常见的点缺陷是＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿； 线缺陷是＿＿＿＿＿； 面缺陷是＿＿＿＿＿＿＿＿。
8、如图立方晶胞中OA的晶向指数
为＿＿＿＿＿， 与此晶向垂直的晶面
的晶面指数是＿＿＿＿＿
9、凡金属晶格缺陷都会引起晶格
＿＿＿＿, 一般都会使金属的强度、
硬度＿＿＿＿, 塑性、韧性＿＿＿。
10、位错是＿＿＿＿＿＿＿＿＿与
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＿＿＿＿＿＿＿＿的边界线。
11、刃型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿＿＿, 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿。
12、位错的滑移面是＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿所构成的平面。 刃型位错的滑移面有＿＿＿＿个； 螺型位错的滑移面有＿＿＿＿＿＿个。
四、 选择题
1、在金属中能够完整地反映出晶格特征的最小几何单元叫( )。
A、晶胞；
B、晶格；
C、晶体
2、单晶体的性能特点是( )。
A、各向同性；
B、各向异性；
C、无规律
3、体心立方晶胞原子数、 原子半径、 致密度分别是( )。
A、2,
3
4
a, 0.68； B、4,
3
4
a, 0.74； C、2,
2
4
a,0.68
4、符号{ h k l }表示 ( )。
A、晶面族；
B、晶向族；
C、晶面
5、立方晶系中, 晶格常数是指( )。
A、最近邻原子间距；
B、最近邻原子间距的一半；
C、晶胞棱边长度
6、体心立方晶格原子密度最大的晶面和晶向分别是( )。
A、{111}、<110>；
B、{110}、<111>；
C、{100}、<111>
7、在立方晶格中, 晶向指数 [UVW] 与晶面指数 (hkl) 满足hU + k V + lW = 0 时, 则此晶面与晶向( )。
A、平行；
B、垂直；
C、成45°夹角
8、实际金属结晶后往往形成( ), 使性能呈无向性。
A、单晶体；
B、多晶体；
C、非晶体
9、实际金属中存在许多缺陷, 其中晶界属于( )。
A、点缺陷；
B、线缺陷；
C、面缺陷
五、 判断题
( ) 1、凡是原子具有规则排列的物质都叫晶体。
( ) 2、密排六方晶胞共有17个原子。
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( ) 3、空间点阵相同的晶体, 它们的晶体结构不一定相同。
( ) 4、体心立方晶胞体心位置上的原子的配位数比角上原子的配位数大。
( ) 5、在立方晶系中， 改变晶向指数的数字顺序, 所表示的晶向上的原子排列情况是完全相同的。
( ) 6、立方晶系中指数相同的晶面及晶向互相垂直。
( ) 7、晶格中每个结点都具有完全相同的周围邻点。
( ) 8、工业上使用的实际金属材料都表现出鲜明的各向异性特征。
( ) 9、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。 ( ) 10、晶体结构的配位数愈大, 其晶格致密度也愈大。
( ) 11、刃位错线运动方向垂直于位错线。
( ) 12、位错引起的晶格畸变的大小可用柏氏矢量表示出来。
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第二章纯金属的结晶
一、 名词概念解释
1、过冷、过冷度
2、均匀形核、非均匀形核
3、形核率、长大线速度
4、正温度梯度、负温度梯度
5、平面长大、枝晶长大
6、变质处理
二、 思考题
1、金属结晶的基本规律是什么?
2、结晶的热力学条件是什么?
3、金属晶核的形成率和长大线速度受哪些因素影响?
4、晶粒大小对金属力学性能有何影响? 怎样控制铸件晶粒大小? 实际生产中常用什么有效方法获得细晶粒?
5、简述铸锭的典型组织与缺陷。
6、钢锭、铜锭、铝锭在一般情况下各希望减少或扩大柱状晶区? 为什么?
三、 填空题
1、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为金属结晶的过冷现象, ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为过冷度。
2、金属结晶过程是＿＿＿＿＿＿与＿＿＿＿＿＿的过程, 这是结晶的基本规律。
3、金属结晶时的冷却速度越快, 则过冷度越＿＿＿＿＿, 结晶后的晶粒越＿＿＿＿, 其强度越＿＿＿＿＿＿, 塑性和韧性＿＿＿＿＿＿＿。
4、对晶核的形成和长大来说, ＿＿＿＿＿＿＿是驱动力, ＿＿＿＿＿＿＿是必须条件。
5、纯金属结晶时, 如果结晶前沿液相存在正的温度梯度, 晶体只能按＿＿＿＿＿＿
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方式长大, 最后晶体生长成主要以＿＿＿＿＿＿作为外表面的规则形状。
6、典型的金属铸锭组织由三层组成, 即＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿ 、＿＿＿＿＿。
7、在金属铸锭中, 除组织不均匀外, 还经常存在＿＿＿＿＿＿＿＿等各种铸造缺陷。
8、其它条件相同时, 在下列铸造条件下, 就铸件晶粒大小来说：
(1) 金属模浇注的比砂模浇注的＿＿＿＿＿＿＿；
(2) 铸成薄件的比铸成厚件的＿＿＿＿＿＿＿＿；
(3) 浇注时采用震动的比不采用震动的＿＿＿＿＿＿＿＿。
四、 选择题
1、在具有一定过冷度的金属液体结晶时, 液体与固相晶体的自由能差(△G=G固 - G液) ( )。
A、>0；
B、= 0；
C、< 0
2、纯金属结晶时冷却曲线上的水平台阶, 表示( )。
A、结晶时放出结晶潜热；
B、由外界补偿一定热量使其结晶；
C、结晶时的孕育期
3、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、增大N和G；
B、增大N、降低G；
C、降低N、增大G
4、较大型铸件一般是通过( )来细化晶粒的。
A、增大过冷度；
B、降低冷却速度；
C、变质处理
5、纯金属材料凝固后的晶粒大小主要取决于( )
A、过冷度的大小；
B、温度梯度的正负；
C、晶体长大方式
五、 判断题
( ) 1、物质从液态到固态的转变过程称为“结晶”。
( ) 2、液态金属冷却速度越快, 其实际结晶温度越接近理论结晶温度。
( ) 3、结晶时非均匀形核总比均匀形核容易。
( ) 4、在铁水中加入硅铁颗粒, 使铸铁晶粒细化, 这种方法称为变质处理。 ( ) 5、液态金属结晶时, 过冷度越大, 晶体越呈树枝状长大, 且分枝越细密。
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
一、 名词概念解释
1、弹性变形、塑性变形
2、滑移、滑移线、滑移带、孪生
3、滑移面、滑移方向、滑移系
4、软位向、硬位向
5、纤维组织、织构、丝织构、板织构
6、加工硬化
7、回复、多边化
8、再结晶、再结晶温度、临界变形度
9、热加工、冷加工
10、流线、带状组织
二、 思考题
1、在晶胞中画出体心立方、面心立方、密排六方的滑移系。
2、什么叫临界分切应力? 其表达式是什么?
3、为什么实际测定的晶体滑移所需的临界切应力远小于理论计算值?
4、多晶体塑性变形与单晶体相比, 有何特点?
5、为什么金属晶粒愈细, 强度愈高, 塑性与韧性也愈好?
6、金属经塑性变形后, 组织和性能发生什么变化? 如接着加热, 随加热温度提高,
组织和性能又发生什么变化?
7、什么叫加工硬化? 它的重要意义是什么?
8、说明回复与再结晶在工业上的应用。
9、金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒, 为什么?
10、金属经塑性变形后会造成哪几种残余内应力? 对金属制品有何影响? 如何消除?
11、影响再结晶温度的因素有哪些?
12、再结晶后的晶粒大小主要取决于什么因素?
13、为什么生产中一般应尽量避免在临界变形度这一范围内加工变形?
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14、冷热加工的本质区别何在? 讨论室温下反复弯折细铁丝和铅丝的过程及引起的结果。
15、热加工对金属组织和性能有何影响? 钢材在热变形加工 ( 如锻造时 ), 为什么不
出现硬化现象?
16、在室温下对铅板快速进行弯折, 愈弯愈硬, 而稍隔一段时间再行弯折, 铅板又象
最初一样柔软, 这是什么原因?
17、你认为室内用的花线与户外架空铜导线在冷拔加工后的热处理是否相同? 为什么?
三、 填空题
1、塑性变形的方式主要有＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿, 而大多数情况下是＿＿＿＿＿。
2、滑移常沿晶体中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的晶面及晶向发生。
3、在体心立方晶格中, 原子密度最大的晶面是 { }, 有＿＿＿＿个, 原子密度最
大的晶向是 < >, 有＿＿＿＿个, 因此其滑移系数目为＿＿＿＿＿； 在面心立方晶格
中, 原子密度最大的晶面是 { }, 有＿＿＿个, 原子密度最大的晶向是 < >, 有
＿＿＿个, 因此其滑移系数目为＿＿＿＿＿。 两者比较, 具有＿＿＿＿＿＿＿＿晶格的金
属塑性较好, 其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
4、τK与σS的关系式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿, 由此式可知, 当外力与滑移面和
滑移方向的夹角都接近于45°时, σS最＿＿＿＿, 滑移面处于此位向时称为＿＿＿＿位向。
5、多晶体金属的塑性变形由于受到＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿的影响, 与单晶体金属
相比, 塑性变形抗力＿＿＿＿＿＿＿。
6、金属在塑性变形时, 随变形量的增加， 变形抗力迅速＿＿＿＿＿, 即强度、硬度
＿＿＿＿, 塑性、韧性＿＿＿＿, 产生所谓加工硬化现象。 这种现象可通过＿＿＿＿＿ 加以消除。
7、冷深冲件出现“制耳”现象, 是由于原板材在轧制时组织出现了＿＿＿＿＿＿＿＿。
8、变形金属在加热时, 会发生＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿三个阶段的变化。
9、冷绕成形的钢质弹簧, 成形后应进行＿＿＿＿＿＿退火, 温度约为＿＿＿＿＿＿℃。
10、回复退火也称＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
11、冷拉拔钢丝, 如变形量大, 拉拔工序间应穿插＿＿＿＿退火, 目的是＿＿＿＿＿。
12、热加工与冷加工的划分应以＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 为界线。 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 的塑性变形称为冷加工； ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的塑性变形称为热加工。
13、热加工后钢中的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿沿加工方向延伸, 形成彼此平行的宏
观条纹组织, 称为＿＿＿＿＿＿。
14、热加工“纤维组织 ( 流线 )”使金属力学性能具有明显各向异性, 纵向的强度、 塑
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性、 韧性＿＿＿＿＿＿＿于横向。
四、 选择题
1、晶体在滑移的同时向( )方向发生转动。
A、切应力；
B、正应力；
C、外力
2、根据滑移系的数目, 三种典型金属晶格的塑性好坏顺序是( )。
A、体心立方 > 面心立方 > 密排六方
B、面心立方 > 体心立方 > 密排六方
C、密排六方 > 体心立方 > 面心立方
3、滑移是由于滑移面上的( )而造成的。
A、位错运动；
B、晶格畸变；
C、晶格位向差
4、滑移面及滑移方向与外力( )时, 最易滑移。
A、平行；
B、成45°夹角；
C、垂直
5、滑移过程中晶体转动的结果, 使原来有利于滑移的晶面滑移到一定程度后变成不利于滑移的晶面, 此现象称( )。
A、物理硬化；
B、几何硬化；
C、加工硬化
6、金属多晶体比单晶体滑移抗力高, 原因之一是多晶体 ( )。
A、位错密度非常高；
B、滑移系比单晶体少；
C、存在大量晶界
7、金属的晶粒愈细, ( )。
A、塑性变形抗力愈高, 塑性变形能力愈差；
B、塑性变形抗力愈高, 塑性变形能力愈好；
C、塑性变形抗力愈低, 塑性变形能力愈好；
8、( ) 内应力是使金属强化的主要原因, 也是变形金属的主要内应力。
A、宏观；
B、微观；
C、晶格畸变
9、冷变形金属经回复后, ( )。
A、消除了加工硬化；
B、显著降低了内应力；
C、细化了晶粒
10、冷变形金属经再结晶退火后, 力学性能的变化是( )。
A、强度、硬度降低， 塑性、韧性升高；
B、强度、硬度升高， 塑性、韧性降低；
C、强度、硬度、塑性、韧性都升高；
D、强度、硬度、塑性、韧性都降低
11、当金属塑性变形量较大 ( 70～90% ) 时, 由于( )而产生“织构”现象。
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A、晶粒被拉长；
B、晶粒被破碎；
C、晶粒转动
12、所谓再结晶温度, 是指( )。
A、再结晶开始温度；
B、最高再结晶温度；
C、大变形量时的再结晶最高温度
13、生产上, 冷变形金属的再结晶退火温度( )。
A、就是再结晶温度；
B、比再结晶温度高100～200℃；
C、比再结晶温度低100～200℃
14、为了合理利用热加工纤维组织, 零件在使用时应使( )平行于纤维组织, ( )垂直于纤维组织。
A、拉应力；
B、切应力；
C、冲击应力
五、 判断题
( ) 1、滑移只能在切应力的作用下发生。
( ) 2、单晶体的塑性变形方式是滑移, 而多晶体的塑性变形方式只能是孪生。
( ) 3、加工硬化是由于位错密度增加以致于缠结, 使金属强度提高。 所以当金属中无位错存在时, 强度最低。
( ) 4、α-Fe与 γ-Fe的滑移系都是12, 故塑性是一样的。
( ) 5、原子密度最大的晶面之间的面间距最大。
( ) 6、滑移面对塑性变形的作用比滑移方向大。
( ) 7、一般来说, 多晶体的变形抗力比单晶体低。
( ) 8、再结晶后, 晶粒外形与晶格型式都发生了改变。
( ) 9、对经塑性变形的金属进行回复处理, 可使金属的强度和塑性恢复到变形前的水平。
( ) 10、金属的预先变形程度愈大, 其再结晶温度愈低。
( ) 11、一般来说, 高纯金属比工业纯金属更易发生再结晶。
( ) 12、纯铜的熔点是1083℃, 所以它的最低再结晶温度为433.2℃。
( ) 13、生产中为使再结晶后晶粒细小, 应选择在临界变形度范围内进行冷变形加工。
( ) 14、对于截面尺寸较大, 变形量较大, 材料在常温下硬脆性较大的金属制品, 应采用热加工方法成型。
( ) 15、冷轧钢板的尺寸精度与表面光洁度都比热轧钢板好。
( ) 16、金属在热加工时形成“带状组织”是改善力学性能的方法之一。
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第四章合金的相结构与二元合金相图
一、 名词概念解释
1、合金、组元、相、组织
2、固溶体、金属化合物
3、置换固溶体、间隙固溶体、有限固溶体、无限固溶体、有序固溶体、无序固溶体
4、固溶强化
5、相图、晶内偏析、比重偏析
6、相组成物、组织组成物
7、伪共晶、离异共晶
二、 思考题
1、影响固溶体结构形式和溶解度的因素有哪些?
2、金属化合物有哪些基本类型? 它们对合金的性能有何影响?
3、置换原子与间隙原子的固溶强化效果哪个大些? 为什么?
4、在匀晶相图上证明杠杆定律, 说明其适用条件。
5、什么叫相律? 并用相律解释二元相图中各个相区。
6、分析枝晶( 晶内 )偏析出现的原因、过程、对合金性能的影响及消除方法。
7、何为共晶、共析、包晶反应? 分别画出其图形特征、写出反应式, 并比较其异同点。
8、有两个尺寸、形状均相同的铜镍合金铸件, 一个含Ni90%, 另一个含Ni50%, 铸后自然冷却, 问凝固后哪个铸件的偏析较严重? 为什么?
9、对比纯金属结晶与固溶体结晶过程的异同。
10、固溶体合金的铸造性能与成分的关系如何?
11、什么叫离异共晶？ 说明产生离异共晶的条件。
三、 填空题
1、合金中的基本相结构, 有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两类。
2、固溶体中含量较多的元素称为＿＿＿＿＿＿, 含量较少的元素称为＿＿＿＿＿, 固
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—13—溶体的晶格与＿＿＿＿＿＿元素的晶格相同。
3、按＿＿＿＿＿ 原子在＿＿＿＿＿晶格中所处位置不同, 可将固溶体分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两类。
4、当合金中出现金属化合物时, 通常能使合金的强度、硬度＿＿＿＿＿＿, 耐磨性＿＿＿＿＿＿, 塑性、韧性＿＿＿＿＿＿。
5、金属化合物根据其形成条件可分为三种类型, 即＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、相图中的临界点是在＿＿＿＿＿＿的条件下测得的, 相图也称为＿＿＿＿＿＿ 图或＿＿＿＿＿＿ 图。
7、在二元相图的单相区中, 相的成分即等于＿＿＿＿＿的成分, 而在两相区中, 相互处于平衡状态的两个相的成分, 分别沿着两相区的＿＿＿＿＿＿＿线改变。 8、固溶体的结晶温度变化范围及成分范围越大， 铸造性能越 ， 越有利于 状晶体的生成和长大， 因而流动性越 ， 分散缩孔越 ， 集中缩孔越 。 9、二组元 完全相同是形成无限固溶体的必要条件。 10、二元合金相图中最多可有 相平衡共存， 在相图中表现为 线。
11、由两相或多相构成的组织称为 ， 其性能与各相的 、 、 和分布有关。 12、二元合金相图中的恒温转变包括 反应、 反应和 反应。 13、合金的基本强化方式， 包括 、 、 等。 14、下图的三个合金，铸造性能最好的是合金 ， 最差的是 ， 压力加工性能最好的是合金 ， 最差的是 ， 时效硬化效果最好的是合金 ，不能时效硬化的是合金 。
α A B%
Ι ⅡⅢT
四、 选择题
1、合金中成分、结构和性能相同的均匀组成部分称为( )。
A、组元；
B、相；
C、组织
2、若A、B两组元形成化合物相, 则该相晶体结构( )。
A、与A相同；
B、与B相同；
C、与A、B不同
3、当非金属原子与金属原子直径比( )时, 将形成间隙相。
A、<.0.59；
B、>0.59；
C、>0.61
4、二元相图的杠杆定律用于确定两相区中两相的( )。
A、成份；
B、相对重量；
C、晶体结构
5、有一Cu-Ni合金的铸态组织为树枝状 α 固溶体, 枝干富Ni、枝间富Cu, 则其组织为( )。
A、单相；
B、两相；
C、多相
6、二元相图中的水平线是( )相平衡。
A、1；
B、2；
C、3；
D、4
7、两组元在液、 固态都无限互溶所构成的相图是( )相图。
A、匀晶；
B、共晶；
C、包晶
8、共折转变的产物属于( )。
A、单相固溶体；
B、机械混合物；
C、金属化合物、
9、固溶体合金中产生晶内偏析是因为( )。
A、冷却较快, 原子扩散来不及充分进行；
B、结晶时无限缓慢冷却, 使高熔点组元过早结晶；
C、结晶过程的温度变化范围太大
五、 判断题
( ) 1、间隙固溶体一定是无限固溶体。
( ) 2、固溶强化的本质是溶质原子的溶入使溶剂晶格发生了畸变所致。
( ) 3、间隙相的晶体结构与含量较多的组元相同。
( ) 4、合金中的相构成了组织， 组织决定了合金的性能。
( ) 5、固溶体合金平衡结晶过程中， 由于不同温度结晶出来的固溶体成份不同， 因而结晶后所得的固溶体成份也是不均匀的。
( ) 6、合金的结晶间隔越大， 铸件的组织越疏松。
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( ) 7、凡二元合金从液相结晶成固相后， 晶体结构便不再改变。
( ) 8、固溶体中的置换原子的固溶强化效果一定比间隙原子好。
( ) 9、在二元相图的两相区中， 两相的成分和相对重量都随温度而变化。
( ) 10、在共晶线成分范围内的合金室温组织都是共晶体。
( ) 11、共晶体和共析体是二元合金中非常重要的两个相。
( ) 12、Cu-Ni合金在室温下是单相固溶体， 因单相固溶体的硬度随溶质原子的溶入量的增加而提高， 所以含Ni90% 的合金的硬度比含Ni50% 的高。
( ) 13、合金中的相、相的成分和相对量、组织形态、晶粒大小都可在相图上反映出来。
—15—
第五章铁碳合金
一、 名词解释
1、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体
2、Fe3CⅠ 、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ 、Fe3C共析 、Fe3C共晶
3、钢、白口铸铁
4、冷脆、热脆
二、 思考题
1、何谓同素异构转变？ 说明铁的同素异构转变， 并简述纯铁的力学性能。
2、指出铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号、定义及性能特点。
3、铁碳相图由哪几种基本类型的相图组成？
4、默画出Fe-Fe3C相图， 标出各点温度及含碳量， 并
(1) 以相组成物及组织组成物填写相图。
(2) 说明下列点、线的意义：S、P、C、E、ES、GS、PQ、HJB、ECF、PSK
5、按含碳量和组织的不同， 铁碳合金相图上的合金可分成哪几类？ 其成分、组织及性能特征如何？
6、写出Fe-Fe3C相图的三个基本反应的反应式， 注明反应温度、各相含碳量及产物名称。
7、如何从成分、组织和性能上区分钢和铸铁？
8、以冷却曲线形式分析下列合金的结晶过程, 画出室温组织示意图, 计算室温组织相对量：
(1) 0.6%C； (2) 0.77%C； (3) 1.2%C； (4) 3.0%C； (5) 4.3%； (6) 5.0%C
9、根据Fe-Fe3C相图计算：
(1) 二次渗碳体及三次渗碳体的最大含量；
(2) 莱氏体中的共晶渗碳体及珠光体中的共析渗碳体的含量。
10、某批牌号不明的退火碳钢, 经金相分析, 结果如下, 试计算含碳量, 写出钢号。
(1) 组织为P+F, 其中P占60%；
(2) 组织为P+Fe3C网状, 其中P占90%；
(3) 组织为F+Fe3C粒状, 其中Fe3C粒状占18%；
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11、根据Fe-Fe3C相图, 说明产生下列现象的原因：
(1) 含碳0.5% 的钢比含碳1.2% 的钢硬度低；
(2) 室温下, 含碳0.8% 的钢比含碳1.2% 的钢强度高；
(3) 变态莱氏体的塑性比珠光体的塑性差；
(4) 在1100℃, 含碳0.4% 的钢能进行锻造, 含碳4.0% 的生铁不能锻造。
(5) 平衡状态下, >2.11%C的铁碳合金, 切削加工性很差；
(6) 钢铆钉宜用低碳钢制造；
(7) 一般要把钢材加热到高温( 约1000～1250℃ )下进行热轧或锻造。
(8) 钳工锯T8、T10、T12等钢料时比锯10、20钢费力, 锯条容易磨钝。
12、随含碳量的增加, 渗碳体的数量、分布、形态如何变化? 对钢的力学性能有何影响?
13、钢中常存杂质有哪些? 对钢的性能有何影响?
14、碳钢有哪几种分类方法? 如何编号?
15、指出下列各种钢的类别、含碳量及用途：
(1) Q235； (2) 08F； (3) 45； (4) 40Mn； (5) T10； (6) T12A；
三、 填空题
1、纯铁的同素异构转变为＿＿＿＿＿＿＿1394℃＿＿＿＿＿＿912℃＿＿＿＿＿＿, 它
们的晶体结构依次为＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。
2、常温平衡状态下, 铁碳合金基本相有＿＿＿＿＿＿＿＿等＿＿＿＿个。
3、Fe-Fe3C相图有＿＿＿个单相区, 各相区的相分别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
4、Fe-Fe3C相图有＿＿＿条水平线, 即＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿线, 它们代表的反应分别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
5、工业纯铁的含碳量为＿＿＿＿＿＿＿, 室温平衡组织为＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、共晶白口铁的含碳量为＿＿＿＿＿, 室温平衡组织中P占＿＿＿＿＿%, Fe3C 共晶 占
＿＿＿＿%, Fe3CⅡ占＿＿＿＿＿%。
7、一钢试样, 在室温平衡组织中, 珠光体占60%, 铁素体占40%, 该钢的含碳量为＿
＿＿＿＿。
8、钢的组织特点是高温组织为 , 具有良好的＿＿＿＿＿＿性, 因而适于
＿＿＿＿＿＿成形。
9、白口铸铁的特点是液态结晶都有＿＿＿＿＿＿转变, 室温平衡组织中都有＿＿＿＿＿, 因而适于通过＿＿＿＿＿成形。
—17—
10、珠光体中铁素体的相对量为＿＿＿＿＿, 渗碳体的相对量为＿＿＿＿＿。
11、工业上使用的钢的含碳量, 一般都不超过＿＿＿＿＿＿。
12、A1、A3、A cm是Fe-Fe3C相图中的＿＿＿＿＿＿线、＿＿＿＿＿＿＿线和＿＿＿＿＿线。
13、铁素体( F )是＿＿＿在＿＿＿＿＿＿中的间隙固溶体, 其晶体结构为＿＿＿＿＿＿立方。
14、用苦味酸钠溶液浸蚀的过共析钢平衡组织, 其中呈黑色网状的是＿＿＿＿＿, 而浅灰色的是＿＿＿＿＿＿＿。
15、用硝酸酒精浸蚀的亚共析钢平衡组织, 在100倍显微镜下观察, 其中呈亮白色的是＿＿＿＿＿＿, 暗黑色的是＿＿＿＿＿＿。
16、碳钢中的常存杂质有＿＿＿＿＿＿＿＿＿, 其中＿＿＿和＿＿＿是有害无素, 因为＿＿＿＿会引起冷脆, ＿＿＿＿＿会引起热脆。
17、碳钢的质量, 主要依据＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来区分。
18、低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量范围分别为＿＿＿＿＿＿＿%、＿＿＿＿＿＿＿%和＿＿＿＿＿＿%。
四、 选择题
912℃
1、质量一定的 γ-Fe α-Fe时, 体积( )。
A、胀大；
B、缩小；
C、不变
2、碳在γ-Fe中的最大溶解度为( )。
A、0.02%；
B、0.77%；
C、2.11%；
D、4.3%
3、渗碳体是一种具有复杂晶体结构的( )。
A、间隙相；
B、间隙化合物；
C、间隙固溶体
4、铁碳合金在平衡结晶过程中, ( )。
A、只有含碳0.77% 的合金才有共析转变发生；
B、只有含碳小于2.06% 的合金才有共析转变发生；
C、含碳0.0218～6.69% 的合金都有共析转变发生
5、由( )析出的渗碳体叫做三次渗碳体。
A、铁素体；
B、奥氏体；
C、液态金属
6、铁碳合金中, ( )组织为共晶反应产物。
A、铁素体；
B、珠光体；
C、莱氏体
7、平衡结晶时, 凡含碳量( )的铁碳合金, 自1148℃冷至727℃时, 均从奥氏体中析出二次渗碳体。
—18—
A、0.0218～6.69%；
B、0.77～2.11%
C、0.77～6.69%
8、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体( )。
A、晶体结构不同, 组织形态相同；
B、晶体结构相同, 组织形态不同；
C、晶体结构与组织形态都不同
9、由于三次渗碳体的数量很少, 故对( )性能的影响可忽略不计。
A、工业纯铁；
B、钢和铸铁；
C、所有Fe-C合金
10、室温平衡状态下, 钢中的碳绝大部分是以( )形式存在于组织中。
A、铁素体；
B、渗碳体；
C、石墨碳
11、含碳量0.45% 的铁碳合金平衡结晶后, 按相组成物计算, 其中铁素体占( )。
A、93.60%；
B、42.77%；
C、57.23%
12、钢的力学性能与( )的数量、形态和分布有关。
A、铁素体；
B、奥氏体；
C、渗碳体
13、含碳1.2% 的铁碳合金平衡结晶时, 727℃时的Fe3CⅡ量与冷至室温时的Fe3CⅡ量相比, ( )。
A、727℃时多；
B、室温时多；
C、一样多
14、平衡结晶时, 从奥氏体中析出的Fe3CⅡ一般呈( )状分布。
A、薄片；
B、颗粒；
C、网
五、 判断题
( ) 1、奥氏体是C在γ-Fe中的间隙固溶体。
( ) 2、在室温平衡状态下, 珠光体和莱氏体都是由F和Fe3C两种基本相组成的。 ( ) 3、亚共析钢室温组织中珠光体的数量随含碳量增加而增加。
( ) 4、含碳量<0.77% 的铁碳合金平衡结晶时, 奥氏体转变成铁素体的转变温度随含碳量增加而升高。
( ) 5、铁碳合金中的机械混合物, 其强度、硬度都比其组成相高。
( ) 6、共晶反应发生于所有含碳量大于2.11% 而小于6.69% 的铁碳合金中。
( ) 7、过共析钢平衡结晶时, 从1148℃冷至727℃时, 奥氏体的含碳量不断降低。
( ) 8、平衡状态下, 铁碳合金的强度和硬度随含碳量增加而提高。
( ) 9、过共的钢的室温平衡组织由珠光体和二次渗碳体两相组成。
( ) 10、铁碳合金室温下平衡组织由铁素体和渗碳体组成。 通常铁素体作为基体,
—19—
而渗碳体作为第二相。
( ) 11、亚共析钢加热到A C1～A C3之间时, 奥氏体的含碳量大于钢的含碳量。 ( ) 12、08F是含碳量为0.8%的优质碳素工具钢。
( ) 13、含碳量0.45% 的铁碳合金锻造时应加热到Fe-Fe3C相图中PSK线与GS线之间的温度范围。
( ) 14、在Fe-Fe3C相图中, PQ线为碳在铁素体中的固溶线。
—20—
一、判断：（对的打√，错的打×） １、奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。 ２、Ｆ与Ｐ是亚共析钢中室温时的主要组成相。 ３、金属的加工硬化是指金属在塑性变形后强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 ４、钢淬火时的冷却速度越快，马氏体的硬度越高。 ５、合金中，一个晶粒内的成分不均匀现象称枝晶偏析。 6、一种合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。 7、当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成 的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含量。 8、在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为4.3%C的铁碳合金才能发生共晶反应。 9、20钢比T12钢的碳含量要高。 10、再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。 11、过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度和塑性均上升。 12、正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理工艺。（） 13、65Mn是合金调质结构钢。 14、回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状 索氏体的性能。 15、T10A和60号钢均属于高碳钢。 （） 16、晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。 17、位错是实际金属晶体的一种面缺陷。 18、体心立方晶格的致密度为74%。 19、塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。 20、当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。 21、室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越好。 22、一般来说，钢的强度高于铸铁的强度。 23、65Mn的淬透性比65号钢的淬透性差。 24、从C曲线中分析可知，共析钢的过冷奥氏体在A1-550℃的范围内 发生贝氏体转变。 25、共析反应就是在某一温度时，从一种固相中同时结晶析出两种不同的固相。 26、包晶偏析可以通过回火的热处理方法消除。 27、所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。（） 28、一个合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由两相组成。（） 29、过冷奥氏体转变为马氏体是一种扩散型转变。30、60钢比T12钢的碳含量要高。 31、标识为100HBS的材料硬度大于标识为60HRC的材料硬度。（） 32、马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。（） 33、再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 34、当亚共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（） 35、贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁 原子不能进行扩散。 36、不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 37、高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。 38、经退火后再高温回火的钢，能得到回火马氏体组织，具有良好的综合机械性能。（） 39、热加工是指在室温以上的塑性变形加工。 40、在正常加热淬火条件下，亚共析钢的淬透性随碳的增高而增大，过共析钢的淬透性随碳 的增高而减小。 二、填空题：请把答案填在题中横线上。 1、铁素体的晶体结构为；奥氏体的晶体结构为。 2、细化晶粒可以通过 _和 ______________________两种途径实现。 3、在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为；而 把金属从一种固态晶体结构过渡为另一种固态晶体结构的转变称为 ____ 。 4、共析成分的铁碳合金室温平衡组织 是，其组成相是________ 和。 5、典型铸锭结构的三个晶区分别 为：、、。 6、金属晶体中最主要的面缺陷是 和。 7、用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢的碳含量为。 8、金属材料热加工和冷加工划分是以再结晶温度为界限的。已知铁的T再=600℃，铅的T再=-33℃，那么在室温下，铁的变形加工称为加工，铅的变形加工称为 加工。 9、钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越向（填“左或右”）。 10、HT200牌号中“HT”表示，数字”200”表
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
《工程材料学》习题 一、解释下列名词 1．淬透性与淬硬性; 2．相与组织; 3．组织应力与热应力；4．过热与过烧； 5. 回火脆性与回火稳定性 6. 马氏体与回火马氏体7. 实际晶粒度与本质晶粒度 8.化学热处理与表面热处理 淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示 淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力 相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的均匀组成部分称为相 组织：显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体（γ或A）向马氏体（M）转变时间不一致而产生的应力 热应力：由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力 过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象 过烧：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象 回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性 回火稳定性：又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。 回火马氏体：在回火时，从马氏体中析出的ε-碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体。本质晶粒度：钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度 实际晶粒度：在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢的性能。 化学热处理：将工件置于待定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。 表面淬火：：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、判断题 1. （）合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。错。根据结构特点不同，可将合金中相公为固溶体和金属化合物两类。 2. （）实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的。对。 3. （）为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。对。对于低、中碳的亚共析钢而言，正火与退火的目的相同；即调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。对于过共析钢而言，正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。对于普通话结构钢而言，正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和韧性，作为最终热处理。 4.（）在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金元素少量多元化方向发展。对。不同的元素对于钢有不同的效果。 5. （）不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。错。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳增加，其硬度也随之提高。合金元素对马氏体的硬度影响不大，马氏体强化的主要原因是过饱和引起的固溶体强化。 6．（）40Cr钢的淬透性与淬硬性都比T10钢要高。错。C曲线越靠右，含碳量越低，淬透性越好。40Cr为含碳量为0.4%，含Cr量为1.5%左右的调质钢。T10为含碳量为1%左右的碳素工具钢。但是淬火后45钢香到马氏体，T10钢得到马氏体加少量残余奥氏体，硬度比45钢高。 7．（）马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏体与转变前的奥氏体含碳量相同。对。当奥氏体过冷到Ms以下时，将转变为马氏体类型组织。但是马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留在马氏休中。马氏体转变的特点是高速长大、不扩散、共格切变性、降温形成、转变不完全。 8．（）铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。错。所有的铸铁都不可以进行锻造。 9．（）45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性,韧性下降，强度,硬度上升。 错。钢是随回火温度上升，塑性,韧性上升，强度,硬度提高。 10．（）淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。错。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区（50%马氏体+50%非马氏体组织）的深度。 11．（）钢的回火温度应在Ac1以上。错。回火是指将淬火钢加热到A1以下保温后再冷却的热处理工艺。 12．（）热处理可改变铸铁中的石墨形态。错。热处理只能改变铸铁的基休组织，而不能改变石黑的状态和分布。 13.（）奥氏体是碳在α-Fe中的间隙式固溶体。错。奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体。用符号A 或γ表示。 14．（）高频表面淬火只改变工件表面组织，而不改变工件表面的化学成份。对。高频表面淬火属于表面淬火的一种。表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 15．（）过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越小。错。过冷度（ΔT）是指理论结晶温度（T0）与实际结晶温度（T1）的差值，即ΔT=T0-T1。但是冷却速度越大，则过冷度越大，。
机械工程材料习题答案 第二章作业 2－1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有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？ 答：常见晶体结构有3种： ⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn 2---7为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。 第三章作业 3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。 答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒
小 第四章作业 4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。 答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。原因是： （1）强度高：Hall-Petch公式。晶界越多，越难滑移。 （2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。 （3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。 4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后 再精加工。试解释这样做的目的及其原因？ 答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？ 答：W、Sn的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工
第一章金属学基础一、名词解释 1.过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 2.均质成核：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。 3.非均质成核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 4.冷变形：金属在再结晶温度以下一定温度进行的塑性变形。 5.热变性：金属加在再结晶温度以上一定温度进行的塑性变形。 6.加工硬化：随着冷变形的增加，金属的强度、硬度增加；塑性、韧性下降的现象。 7.再结晶：冷变形后的金属被加热到较高的温度时，破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。 8.纤维组织：在塑性变形中，随着变形量的增加，其内部各晶粒的形状将沿受力方向伸长，由等轴晶粒变为扁平形或长条形晶粒。当变形量较大时，晶粒被拉成纤维状，此时的组织称为“纤维组织”。 9.锻造流线：在锻造时,金属的脆性杂质被打碎,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布, 这样热锻后的金属组织称为锻造流线。10.同素异构转变：某些金属，在固态下随温度或压力的改变,发生晶体结构的变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。 11.变质处理：在液态金属结晶前，人为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。 二、单选题 1. 表示金属材料延伸率的符号是（ A ） A.δ B.ψ C.σe D.σb 2. 表示金属材料弹性极限的符号是（ A ） A.σe B.σs C.σb D.σ-1 3. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A） A.强度 B.韧性 C.塑性 D.弹性 4. 晶体中的位错属于（ C ） A.体缺陷 B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷 5. 在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（ B ） A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 6. 变形金属再结晶后，（ D ） A.形成等轴晶，强度增大 B.形成柱状晶，塑性下降 C.形成柱状晶，强度增大 D.形成等轴晶，塑性升高 7.表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做（ B ） 晶向D. 晶粒C. 晶格B.晶胞A. 8. 晶格中的最小单元叫做（ A ） A.晶胞 B.晶体 C.晶粒 D.晶向
晶体缺陷： 点缺陷（空位、间隙原子、异类原子微观影响：晶格畸变）线缺陷（位错；极为重要的晶体缺陷，对金属强度、塑性、扩散及相变有显著影响）面缺陷（晶界、亚晶界） 合金相结构 :相是指系统中均匀的、与其他部分有界面分开的部分。相变：相与相的转变。按结构特点:固溶体、化合物、非晶相。 固溶体:指溶质原子溶入溶剂中所形成的均一结晶相。其晶体结构与溶剂相同。置换固溶体（溶质原子占溶剂晶格结点位置形成的固溶体）间隙固溶体:溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体 结晶： 材料从液态向固态的凝固成晶体的过程。 基本规律:晶核形成和长大交替进行。包括形核和核长大俩个过程， 影响形核率和成长率的因素：过冷度、不容杂志、振动和搅拌 变质处理：金属结晶时，有意向金属溶液中加入某种难溶物质，从而细化晶粒，改善金属性能 调质处理:淬火和高温回火 同素异构转变;固态金属由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变。 合金的组织决定合金的性能 金属材料的强化 本质;阻碍晶体位错的运动 强化途径:形变强化（冷加工变形）、固溶强化（形成固溶体）、第二相强化、细晶强化（晶粒粒度的细化） 钢的热处理 预先热处理：正火和退火 最终热处理：淬火和回火 退火：将钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。目的：降低硬度，提高塑性，改善切削性能；消除钢中内应力；细化晶粒，改善组织，为随后的热处理做组织上的准备。常用：完全退火Ac3以上30-50度（适用亚共析钢和合金钢，不适应低碳钢和过共析钢）得到组织为铁素体和珠光体，等温退火：适用某些奥氏体比较稳定的合金钢，加热和保温同完全退火，使奥氏体转变为珠光体，球化退火：温度略高于Ac1，适用过共析钢和合金工具钢，得到组织球状珠光体，去应力退火：Ac1以下100-200度，不发生组织变化，另外还有再结晶退火和扩散退火。 正火：亚共析钢Ac3以上30-50度，过共析钢Accm以上30-50度，保温后空冷获得细密而均匀的珠光体组织。目的:调整钢的硬度，改善加工性能；消除钢中内应力，细化晶粒，改善组织，为随后的热处理做组织上的准备。主要作用:作为低、中碳钢的预先热处理；消除过共析钢中的网状二次渗碳体，为球化退火做准备；作为普通件的最终热处理。 退火和正火区别：冷却速度不同，正火快，得到珠光体组织细，因而强度和硬度也高。实际中，如果俩者均能达到预先热处理要求时，通常选正火 淬火：加热到Ac1或Ac3以上某个温度，保温后以大于临界冷却速度冷却，使A转变为M 的热处理工艺.目的：获得马氏体或下贝氏体组织。温度：亚共析钢Ac3上30-50度，组织为M+少量A残，共析钢和过共析钢Ac1上30-50度，组织M+粒状Fe3C+少量A残 要求:淬火冷却速度必须大于临界冷却温度Vk.常用方法;单液、双液、分级、等温、局部淬火 回火：淬火以后的工件加热到Ac1以下某个温度，保温后冷却的一种热处理工艺.目的：降
机械工程材料课后答案 第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词 点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体， 过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。 答：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？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格； α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格； γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格； Mg、Zn属于密排六方晶格； 3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？ 答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。 4.晶面指数和晶向指数有什么不同？ 答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为。 5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。 6.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。
第一章材料的性能 选择题 1.在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是（）。 A．σb B．σs C．σ0.2 D．σp 2.有一碳钢支架刚性不足，解决的办法是（）。 A.通过热处理强化 B.选用合金钢 C.增加横截面积 D.在冷加工状态下使用 3.材料的使用温度（）。 A.应在其韧脆转变温度以上 B. 应在其韧脆转变温度以下 C.应与其韧脆转变温度相等 D. 与其韧脆转变温度无关 4.在作疲劳试验时，试样承受的载荷为 ______ 。 A．静载荷 B．冲击载荷 C．交变载荷 5.洛氏硬度 C 标尺使用的压头是 ______ 。 A．淬硬钢球 B．金刚石圆锥体 C．硬质合金球 是非题 1.所有金属材料均有明显的屈服现象。（） 2.碳的质量分数越高，焊接性能越差。（） 3.钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。（） 4.材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。（） 第二章材料的结构 选择题 1.两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（）。 A．与溶剂的相同 B．与溶质的相同 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 2.间隙固溶体与间隙化合物的（）。 A．结构相同，性能不同 B．结构不同，性能相同 C．结构相同，性能也相同 D．结构和性能都不相同 3.在立方晶系中指数相同的晶面和晶向（）。 A．互相平行 B．互相垂直 C．相互重叠 D．毫无关联
4.晶体中的位错属于 _______ 。 A．体缺陷 B．面缺陷 C．线缺陷 D．点缺陷 5.高分子材料中，大分子链之间的结合键是（）。 A．金属键 B．离子键 C．共价键 D．分子键 是非题 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。（） 2.单晶体具有各向异性，因此实际使用的所有晶体材料在各方向上的性能是不同的。（） 3.间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。（） 4.固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度高。（） 5.间隙固溶体和置换固溶体均可形成无限固溶体。（） 第三章材料的凝固 选择题 1.铸造条件下，冷却速度越大，则（）。 A．过冷度越大，晶粒越细 B．过冷度越大，晶粒越粗 C．过冷度越小，晶粒越细 D．过冷度越小，晶粒越粗 2.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（）。 A．越高 B．越低 C．与冷却速度无关 D．越趋于恒定 3.如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪组铸锭晶粒细？ 第①组：A.金属模铸造 B.砂模铸造（） 第②组：A.变质处理 B.不变质处理（） 第③组：A.浇注时振动 B.浇注时不振动（） 4.同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是（）。 A．晶粒度发生变化 B．过冷度发生变化 C．致密度发生变化 D．溶解度发生变化 5.实际金属结晶时，可通过控制形核率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒，应采用（）。 A．增大N/G值 B．减小N/G值
机械工程材料 1 .室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越高。() 2 ?因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。() 3?间隙固溶体一定是无限固溶体。() 4 ?铁素体的本质是碳在a-Fe中的间隙相。() 5?在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。 6 ?高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。() 7 .钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。() 8 ? T8钢比T12和40钢有更好的淬透性。() 9 ?灰铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。() 10. 齿轮渗碳用钢常采用低碳钢。() 是非题 1 ? (V) 2 ? ( X ) 3 ? ( X ) 4 ? ( V) 5 ? ( X ) 6 ? ( X ) 7 ? (V) 8 ? (V) 9 ? ( X)10 ? ( V) 1. _________________________________________________ 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 2 ? a —Fe是实际原子数为 _________ 。 a ? 2; b ? 4; c ? 6 3 ?固溶体的晶体结构___________ 。 a ?与溶剂相同； b ?与溶质相同； c ?为其他晶型 4?间隙相的性能特点是_____________ 。 a ?熔点高、硬度低； b ?硬度高、熔点低； c ?硬度高、熔点高 5. __________________________________ 金属的加工硬化现象将导致。 a. 强度降低，塑性提高； b.强度提高，塑性降低；c ?强度降低，塑性降低 6 ?用下述三种方法制成齿轮，____________ 种方法较为理想。 a.用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮； b.由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮; 圆棒锻成圆 c.由 饼，再加工成齿轮 7.钢中含硫量过高的最大危害是造成__________________ 。 a.热脆； b.冷脆； c.氢脆 8 ?奥氏体是___________ 。
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材料的性能 1、抗拉强度：材料抵抗最大均匀塑性变形的能力。 2、硬度：材料表面抵抗局部微量塑性变形的能力。 3、刚度：材料抵抗弹性变形的能力。 2 材料的结构 1、晶胞：晶胞是能代表晶格中原子排列规律的最小几何单元。 2、致密度：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。 3、晶体各向异性：晶体中不同晶面或晶向上的原子密度不同，从而造 成晶体不同方向上的性能不同的现象。 4、指出固溶体和金属化合物在晶体结构和机械性能方面的区别。 答：固溶体仍保持溶剂的晶格类型。而金属化合物为新的晶格，它与任一组元均不相同。固溶体一般是塑性、韧性好，强度、硬度低；金属化合物是硬度高，塑性、韧性差。 5、常见的金属化合物有______________、_______________和_______________三种类型。（正常价化合物；电子化合物；间隙化合物和间隙相） 6、金属的晶粒愈细小，则金属的强度、硬度愈_______________、
塑性韧性愈_______________，这种现象称为_______________强化。（高；好；细晶） 7、原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为_______________固溶体和_______________ 固溶体。（间隙；置换） 8、按合金的相结构分，铁碳合金中的铁素体属于_______________，渗碳体属于_______________。（固溶体；金属化合物） 9、在合金中具有_______________化学成分、_______________结构且与其他部分隔开的均匀组成部分叫做相。（同一;同一） 10、晶界和亚晶界属于_______________ 缺陷，位错属于_______________缺陷。（面；线） 11、晶体缺陷，按几何特征可分为__________缺陷、__________缺陷和__________缺陷三种类型。（点；线；面） 12、与固溶体相比，金属化合物具有高硬度、低塑性。（正确） 13、由固溶体（基体）和金属化合物（第二相）构成的合金，适量的金属化合物在合金中起强化相作用。（正确） 14、间隙固溶体的机械性能和间隙化合物的机械性能是相似的。（错误） 15、金属化合物都遵守原子价规律，其成分固定并可用化学式表示。（错误） 16、只要组成合金的两组元的原子直径差达到一定值，便可形成无限固溶体。
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》 基础篇 一：填空 1. 绝大多数金属具有体心立方、面心立方、和密排立方三种类型，α－Fe是体心立方类型，其实际原子数为 2 。 2．晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、和面缺陷。 3．固溶体按溶质原子在晶格位置分为置换固溶体、间隙固溶体。 4．铸造时常选用接近共晶成分（接近共晶成分、单相固溶体）的合金。5．金属的塑性变形对金属的组织与性能的影响晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化、织构现象的产生。6．金属磨损的方式有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损。 7.金属铸件否（能、否）通过再结晶退火来细化晶粒。 8．疲劳断裂的特点有应力低于抗拉极限也会脆断、断口呈粗糙带和光滑带、塑性很好的材料也会脆断。 9．钢中含硫量过高的最大危害是造成热脆。 10．珠光体类型的组织有粗珠光体、索氏体、屈氏体。 11．正火和退火的主要区别是退火获得平衡组织；正火获得珠光体组织。 12. 淬火发生变形和开裂的原因是淬火后造成很大的热应力和组织应力。 13. 甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。甲、乙两厂产品的组织各是铁素体＋珠光体、回火索氏体。 14．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中适合制造轴类零件的钢为 40Cr 。15．常见的普通热处理有退火、正火、淬火、回火。 16．用T12钢制造车刀，在切削加工前进行的预备热处理为正火、 球化退火。 17．量具钢加工工艺中，在切削加工之后淬火处理之前可能的热处理工序为调质（退火、调质、回火）。 18．耐磨钢的耐磨原理是加工硬化。 19．灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难采取的热处理措施为高温退火。 20、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。 21．纯铁的多晶型转变是α-Fe→γ-Fe→δ-Fe 。 22．面心立方晶胞中实际原子数为 4 。 23．在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同时，那么该晶面与晶向间存在着晶面与晶向相互垂直关系。 24．过冷度与冷却速度的关系为冷却速度越大过冷度越大。 25．固溶体按溶质原子在晶格中位置可分为间隙固溶体、置换固溶体。26．金属单晶体滑移的特点是滑移只能在切应力下发生、滑移总是沿原子密度最大的晶面和晶向进行、滑移时必伴随着晶体向外力方向转动。 27．热加工对金属组织和性能的影响有消除金属铸态组织的缺陷、改变内部夹杂物的形态与分布。
一、是非题 1. 一般说来，金属中的固溶体塑性比较好，金属间化合物的硬度比较高。( ) 2. 不论含碳量的高低，马氏体的硬度都很高、脆性都很大。( ) 3. 金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。( ) 4. 凡是由液体凝固为固体的过程都是结晶过程。( ) 5. γ→α+β共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。( ) 6. 1Crl8Ni9Ti钢可通过冷变形强化和固溶处理来提高强度。( ) 7. 用Q345钢制造的自行车车架，比用Q235 A钢制造的轻。( ) 8. 合金元素在钢中以固溶体、碳化物、金属间化合物、杂质等多种方式存在。( ) 9. 铸铁不能进行热处理。( ) 10.复合材料具有比其他材料高得多的比强度和比模量。( ) 二、选择题 1. 固溶体的晶格与( )相同。 A. 溶液； B. 溶剂； C. 溶质； D. 溶质或溶剂。 2. 钢经调质处理后的室温组织是( )。 A. 回火马氏体； B. 回火贝氏体； C. 回火托氏体； D. 回火索氏体。 3. 钢合适的渗碳温度是( )℃． A . 650 ； B. 800 ； C. 930 ； D. 1100 。 4. 高速钢的热（红）硬性取决于( )。 A. 马氏体的多少； B. 残余奥氏体的量； C. 钢的含碳量; D. 淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量。 5. 能减小淬火变形开裂的措施是( )。 A.加大淬火冷却速度；B．选择合适的材料；C.升高加热温度；D.增加工件的复杂程度。 6. 承受交变应力的零件选材应以材料的_________为依据。 A. R eL（σs）； B. R m（σb）； C. HRA ； D. R-1（σ－1）。 7. 铜管拉伸后为避免开裂，在冷弯前应进行( )。 A. 正火； B. 球化退火； C. 去应力退火； D. 再结晶退火。 8. 测定铸铁的硬度，应采用( )。 A. HBW ； B. HRC ； C. HRA ； D. HV 。 9. 汽车板簧应选用( )材料。 A. 45钢； B. 60Si2Mn ； C. 2Crl3 ； D. Q345 。 1 0．金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的( )不同。 A. 性能； B. 结构； C. 结合键； D. 熔点。 三、填空题 l. 金属结晶是依靠__________和___________这两个紧密联系的过程实现的。 2. 45钢，用作性能要求不高的零件时，可在______________状态或正火状态下使用； 用作要求良好综合性能的零件时，可进行_______________热处理。 3. 合金的相结构分为______________和___________两大类。 4．对冷塑性变形后的金属加热时，其组织和性能的变化过程大致可分为_________ __________________________________等阶段。 5. 钢中__________元素引起热脆，____________元索引起冷脆。 6．珠光体是由____________和________________构成的机械混合物。 7. 冷处理的目的是_________________________________________ ，此时发生的残余奥氏体的转变产物为_________________________ 。 8. 白口铸铁中碳全部以_________形式存在，灰口铸铁中碳主要以_______形式存在。 9．共晶反应的特征是_________________，其反应式为_______________________。 10. 对某亚共析钢进行显微组织观察时，若估计其中铁素体含量约占10％，其碳含量约为________，该钢属于________碳钢。 四、简答题 1. 在铁碳相图中存在着三种重要的固相，请说明它们的本质和晶体结构(如δ相是碳在δ－Fe中的固溶体，具有体心立方结构)。 α相是_____________________________________________________； γ相是_____________________________________________________;
中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 机械工程材料 一、判断： 1、奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。 ( ) 2、Ｆ与Ｐ是亚共析钢中室温时的主要组成相。 ( ) 3、金属的加工硬化是指金属在塑性变形后强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 ( ) 4、钢淬火时的冷却速度越快，马氏体的硬度越高。 ( ) 5、合金中，一个晶粒内的成分不均匀现象称枝晶偏析。 ( ) 6、一种合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。（） 7、当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织， ）（在平衡条件下，其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含 量。）8、在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为4.3%C的铁碳合金才能发生共晶反应。 （）T12钢的碳含量要高。（ 9、 20钢比）（ 10、再结晶能够消除加工硬化效果，是 一种软化过程。） 11、过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度 和塑性均上升。（ ）（ 12、正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理 工艺。）13、65Mn是合金调质结构钢。 （、回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状索氏体的性能。 （）14 （）15、T10A和60号钢均属于高碳钢。 、晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。16 （）（） 17、位错是实际金属晶体的一种面缺陷。 （）18、体心立方晶格的致密度 为74%。、塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。19 （） ）20、当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。 （（）、室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越好。21 22、一般来说，钢的强度高于铸铁的强度。 （） （）号钢的淬透性差。、2365Mn的淬透 性比65 C曲线中分析可知，共析钢的过冷奥氏体在A-550℃的范围内发生贝氏体转变。 （）、从241、共析反应就是在某一温度时，从一种固相中同时结晶析出两种不同的固相。 （） 25 （26、包晶偏析可以通过回火的热处理方法消 除。） 、所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。 （）27 +β）（），它由两相组成。（+28、一个合金的室温组