工程材料作业
第一章
1.常见的金属晶体结构有哪些？
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
2.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。
3.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，确定晶向指数的方法和步骤如下：
①选定任一结点作为空间坐标原点，通过坐标原点引一条平行所求晶向的直线；
②求出该直线上任一点的三个坐标值α、β、γ；
③把这三个坐标值α、β、γ按比例化为最小整数u、v、w，再将u、v、w不加标点写入[ ]内，就得到晶向指数的一般形式[uvw]。
；晶面是指通过晶体中原子中心的平面，用晶面指数来表示，就是用晶面（或者平面点阵）在三个晶轴上的截数的倒数的互质整数比来标记。
确定晶面指数的方法和步骤如下：
①选定不在所求晶面上的晶格中的任一个结点为空间坐标原点，以晶格的三条棱边为坐标轴，以晶格常数a、b、c分别作为相应坐标轴上的度量单位；
②计算出所求晶面在各坐标轴上的截距，并取截距的倒数；
③将这三个截距的倒数按比例化为最小整数h、k、l，再将h、k、l不加标点写入( )内，就得到晶面指数的一般形式（hkl）。如(100)、(010)、(111)、等。
4.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，晶体缺陷破坏了晶体的完整性，使晶格畸变、能量增高、金属的晶体性质发生偏差，对金属性能有较大的影响。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。
5.产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？
答：加工硬化的产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，产生许多细碎的亚晶粒。而亚晶粒随着晶粒的拉账而拉账，同时晶粒破碎和位错密度的提高使得金属塑性和韧性下降而强度和硬度提高的的现象。
加工硬化在一定程度上可以提高金属强度和硬度；金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，导致后续加工工艺困难，需退火处理。
6.划分冷加工和热加工的主要条件是什么？
答：结晶温度。在再结晶温度以下的塑性变形加工是冷加工，在再结晶温度以上的塑性变形加工是热加工。
7. 与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？
答：a.热加工可使金属中的气孔、裂纹、疏松焊合，从而使其致密度得以提高。
b.热加工可使金属中的枝晶和柱状晶破碎细化，从而使其机械性能提高。
c.热加工可使金属中的枝晶偏析、夹杂物和第二相等沿塑性变形方向被拉
长，形成纤维组织的流线，使得金属的力学性能具有方向性，使纵向的强度、塑性和韧性显著大于横向，进而提高零件的使用寿命。
8.什么是异质成核和均质成核？他们对铸件结晶和晶粒大小有什么影响？
答：均质形核——依靠液态金属本身在过冷条件下形成晶核（自发形核）；
异质形核——金属原子依附于固态杂质微粒的表面形成晶核（非自发形核）；
在实际生产过程中，异质形核和均质形核同时存在，，但是异质形核更为重要，往往起到了优先和主导的作用。所以，实际金属凝固结晶的过冷度△T都不会超过20℃，而由于形成的晶粒越多，生成的晶粒就越细，故过冷度的大小会影响到晶粒的大小和粗细。所以，所以，均质形核和异质形核会阻碍晶粒的细化。
9.何谓过冷度？它对冷却速度和铸件晶粒大小有什么影响？
答：a.过冷度degree of under cooling ——熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值。
b.冷却速度越大，则过冷度也越大。过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核
率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。
10.进行细晶强化的措施有哪些？
答：a.增加过冷度形核率N，长大速率G都随过冷度△T的增加而增大。△T越
大，N∕G越大。使单位体积中的晶粒数目越多，故晶粒越细化。
b.变质处理在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使结晶时的形核率N
增加或降低长大速率G，这种方法称为变质处理。
c.附加振动振动能使液态金属在铸模中运动，造成枝晶破碎，破碎的枝晶尖端又
可起晶核作用。
d.对于冷变形的金属可以通过控制变形度，退火温度来细化晶粒。
11.镇静钢锭和沸腾钢锭的缺陷有哪些？
答：镇静钢的宏观组织是由细晶区、柱状晶区、等轴晶区组成。此外，镇静钢还有缩孔、疏松、气泡、成分偏析等缺陷。沸腾钢的疏松、气泡、成分偏析等缺陷比镇静钢严重，力学性质也不如镇静钢。
12.固溶体与金属间化合物在结构与性能上有什么主要差别？答：a.固溶体：在固态下，合金的组元相互溶解而形成的均匀固相。
固溶体是指溶质原子溶入金属溶剂的晶格中所组成的合金相。两组元在液态下互溶，固态也相互溶解，且形成均匀一致的物质。形成固溶体时，含量大者为溶剂，含量少者为溶质；溶剂的晶格即为固溶体的晶格。
置换固溶体和间隙固溶体：间隙固溶体中的溶质原子分布于溶剂晶格的间隙之中；置换固溶体中的溶质原子取代部分溶剂原子而占据晶格点位置。
影响固溶体类型的主要因素是原子半径、晶格类型和电化学特性。
非金属元素如碳、氮、氢、硼、氧等作为溶质在合金中形成间隙固溶体。
置换固溶体在溶质原子直径较大时形成正畸变（晶格常数增加），原子较小时形成负畸变（晶格常数减小）；而间隙固溶体的晶格都形成正畸变。
晶格畸变起到固溶强化的作用：增加位错运动的阻力，滑移变形变困难，塑性和韧性下降，强度和硬度提高。
b.金属间化合物或中间相：组成合金的A、B两组元除可以形成固溶体外，
还有可能产生晶格类型和特性完全不同于任一组元的新固相。
金属间化合物或中间相：由组成合金的A、B两组元产生的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新固相，类型主要有正常价化合物、电子化合物、间隙化合物。
正常价化合物：分子式严格遵守化合价规律的化合物，由电负性相差较大的
两种原子构成，可用明确的分子式表示，如MnS、ZnS、AlP等。正常价化合物的特点是脆性大、硬度高。
电子化合物：不遵守化合价规律氮按一定电子浓度组成的化合物，电子浓度是化合物的价电子数与原子数之比。例如：CuZn，Cu价电子数1，Zn价电子数2，原子数2，(1+2)/2＝3/2。电子化合物的特性是具有明显的金属特性、熔点和硬度较高、塑性较差，是有色合金中的重要强化相。
间隙化合物：过渡金属原子与原子半径较小的非金属元素碳、氮、氢、硼、氧等形成的化合物。
当原子半径之比（非/金）＜0.59时，形成具有简单晶格的间隙化合物（间隙相），如W2C、TiC、TiN、CrN、ZrC、NbC等，可显著提高合金的耐磨性、红硬性和热强性。
当原子半径之比（非/金）＞0.59时，形成具有复杂晶格的间隙化合物，如Fe3C（渗碳体）、Cr7C3、WC、Fe2B等。
金属间化合物一般具有硬度和熔点高、性脆的特性。工程中的合金常以固溶体为主，辅以金属间化合物弥散分布，以提高合金的强度、硬度和耐磨性。
这种强化方式称为弥散强化或第二相质点硬化，是合金钢和有色金属的重要强化手段。
13、总结细晶强化、固溶强化和弥散强化的异同点。
答：其共同点是都是通过一定的方法提高金属的强度、韧性、塑性、耐磨性等方面。满足使用要求。
不同点是：1,固溶强化是通过固溶在晶格间的原子引起的畸变应力使错位运动阻力增大来阻止位错的运动. 2.细晶强化是通过晶体内部的晶界来阻止位错的运动 3,弥散强化一般是通过分散在金属晶体内部的硬质相来阻止位错的运动，利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金。
14、二元合金相图表达了合金的那些关系
答：它表示在极缓慢的冷却速度下合金状态随温度和化学成分的变化关系，比如合金系中不同成分合金同温度下由哪些平衡相(或组织)组成，以及合金相之间平衡关系的图形。根据合金相图，不仅可以看到不同成分的合金在室温下平衡组织，而且还可以了解它以极缓慢冷却速度冷却到室温所经历的各种相变过程，同时相图还能预测合金性能的变化规律。
15、在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？
答：杠杆定律可以用来计算处于两相平衡的二元合金中每个相的质量分数，
它也可以用来估算二元合金在接近平衡状态下，不同组织组成物的质量分数。即计算合金相互平衡两相的成分和相对含量、
16、何谓匀晶反应、共晶反应和包晶反应？
答：晶体材料从高温液相冷却下来的凝固转变产物包括多相混合物晶体和单相固溶体两种，其中由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶反应。
包晶反应是在结晶过程先析出相进行到一定温度后新产生的固相大多包围在已有的旧固相周围生成。
在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变过程称为共晶反应
第二章
1．什么是铁素体、奥氏体和渗碳体，其性能有何特点和差异？
答：铁素体（用F或者α表示）碳溶于α-Fe中形成的体心立方晶格的间隙固溶体，金相显微镜下为多边形晶粒。铁素体中碳的溶解度很小，在室温中时小于0.008%，在727。C时也只有0.0218%。铁素体的强度和硬度低、塑性好，力学性能与纯铁相似。铁素体在770。C以下具有磁性。
奥氏体（用A或者γ表示）碳溶于γ-Fe中形成的面心立方晶格的间隙固溶体，金相显微镜下为规则的多边形晶粒。奥氏体中碳的溶解度很大，在727。C时有0.77%，1148。C时溶解度最大，达到2.11%。奥氏体的强度和硬度不高，塑性好，容易压力加工。奥氏体没有磁性。
渗碳体即是Fe3C相，含碳量为6.69%，它是一种复杂铁碳间隙化合物。渗碳体的硬度很高，强度极低，脆性非常大，对铁碳合金的力学性能有很大影响。
2．什么是莱氏体和珠光体，其性能和组织有何特点？
共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混合物，称莱氏体，用Le表示。由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。在莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共析混合物，称珠光体，用P表示。由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。
3．Fe-Fe3C合金相图有何作用？
（1）可作为钢铁选材的成分依据
工程设计中对服役的金属材料有不同的要求。相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律，合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金
（2）作为钢铁热加工（铸、锻、热处理）的工艺依据
铸铁工艺可以根据Fe-Fe3C合金相图确定不同成分材料的熔点，制定浇注温度和工艺；根据相图液相线和固相线之间的距离估计铸件质量，距离越小，铸造性能越好。
锻造工艺可以根据Fe-Fe3C合金相图去顶锻造温度。
（3）对制定热处理（例如退火、正火、淬火等）的依据
4．亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点？
亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成。其中铁素体呈块状。珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布。共析钢的组织由珠光体所组成。过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成，其中二次渗碳体在晶界形成连续的网络状。
共同点：钢的组织中都含有珠光体。
不同点：亚共析钢的组织是铁素体和珠光体，共析钢的组织是珠光体，过共析钢的组织是珠光体和二次渗碳体。
5.一种钢材中含有15%珠光体和85%铁素体，请计算钢中的含碳量，并确定它是亚共析钢还是过共析钢。
解：由杠杆定律得：
Wα=85%=(0.77-W C)/(0.77-0.02)*100%
解得：W C=0.1325%
所以根据此含碳量得此钢为亚共析钢。
6.一种钢材中含有88%珠光体和12%二次渗碳体，请计算钢中的含量，并确定它是亚共析钢还是过共析钢。
解：由杠杆定律有：
W p=88%=(2.11-W C)/(2.11-0.77)*100%
解得：W C=0.9308%
所以根据含碳量得此钢为过共析钢。
7.计算Fe-1.4%C合金在700℃下各个相及其组分的数量成分。解：含碳量为1.4%的合金属于过共析钢，相为铁素体和渗碳体；其组分成分为珠光体和二次渗碳体。
由杠杆定律得：
W p=(2.11-1.4)/(2.11-0.77)*100%=53%
∴W Fe3CⅡ=1-53%=47%
Wα= (6.69-1.4)/(6.69-0.02)*100%=79%
∴W Fe3C=1-79%=21%
8.一种钢材中含有80%α相和20%渗碳体，请计算钢中的含碳量，
并确定它是亚共析钢还是过共析钢。
解：由杠杆定律得：
W Fe3CⅡ=20% =( W C-0.02)/(6.69-0.02)*100% 解得：W C=1.354%
所以根据含碳量可确定此种钢为过共析钢。
第1章 材料的基本性质 1、烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为 2487g ，浸水饱和后质量为 2984g 。求该砖的密度、干表观密度、 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 解：砖自然状态下的体积：3 300.2400.1150.053 1.462810m V -=??=? 干表观密度：3030 2.4871700kg/m 1.462810m V ρ-===? 由孔隙率0001700100%1100%1100%37%V V P V ρρρ-????=?=-?=-?= ? ???? ? 得砖的密度：ρ＝2698 kg/m 3 吸水率：29842487100%100%20%2487 m m W m = ?=?=干吸吸干－－ 开口孔隙率： 3029842487()/100%/1.462810100%34%1000m m P V ρ-??-??=?=??=????????干吸开水－ 闭口孔隙率：37%34%%P P P ==开闭--＝3 2、已知碎石的表观密度为2.65g/cm 3，堆积密度为1.50g/cm 3，求 2.5m 3 松散状态的碎石，需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙 ? 若已知砂子的堆积密度为1.55g /cm 3，求砂子的重量为多少？ 解：0000002.5 1.5100%1100%1100%43%2.5 2.65V V V P V ρρ??''-??'=?=-?=-?= ? ?'???? －＝ V 0＝1.425m 3 所以，填充碎石空隙所需砂子的体积为：300 2.5 1.425 1.075 m V V '-=-= 或30 2.543% 1.075m V P '?=?=
工程材料试卷二答案 1．F 和 A 分别是碳在α-Fe、γ-Fe中所形成的间隙固溶体。 2．液态金属结晶时常用的细化晶粒的方法有增加过冷度、 加变质剂、增加液体的流动。 3.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。4．在Fe-Fe3C相图中，钢与铸铁分界点的含碳量为 2.11% 。 5．完全退火主要用于亚共析钢，其加热温度为： Ac3 +（30～50）℃。6．1Cr18Ni9Ti是不锈钢，其碳的质量分数是 0.1% 。 7. QT600-03中的“600”的含义是：σb≥600MPa 。 8．T8MnA是碳素工具钢，其中“A”的含义是高级优质。 9．40Cr是合金结构钢，其Cr的主要作用是提高淬透性、强化铁素体。10．调质件应选中碳成分的钢，渗碳件应选低碳成分的钢。11．化学热处理的基本过程包括：化学介质分解出渗入元素的活性原子，活性原子被工件表面吸附，原子由表层向内扩散形成渗层。 12．按冷却方式的不同，淬火可分为单介质淬火、双介质淬火、等温淬火、分级淬火等。 13．60钢（Ac1≈727℃，Ac3≈766℃）退火小试样经700 ℃、740 ℃、800 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+F ，F+M+Ar ，M+Ar 。14．金属的冷加工与热加工是按再结晶温度来划分的。 15．制造形状简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具应选用 T10 钢，而制造形状复杂的大、中型精密塑料模具应选用 3Cr2Mo 钢。（请从45、T10、3Cr2Mo、Q235A中选择）
二．判断题（共10分，每小题1分） （正确 √ 错误 ×，请将答案填入表格） 1． 碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。 2． 铁碳合金平衡结晶时，只有成分为 0.77%的共析钢才能发生共析反应。 3． 在1100℃，含碳0.4%的钢不能进行锻造，含碳4.0%的铸铁能进行锻造。 4． 细晶强化能同时提高钢的强度和韧性。 5． 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。 6． 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。 7． 淬火临界冷却速度是钢抑制非马氏体转变的最小冷却速度。 8． 可锻铸铁具有一定的塑性，可以进行锻造加工。 9． 高速钢铸造后需要反复锻造是因为硬度高不易成形。 10．同一钢种，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透 性好。 三．单项选择题（共15分，每小题1分） （请将答案填入表格） 1．金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力叫： a. 强度 b. 硬度 c. 塑性 2．晶体中的位错是一种： a. 点缺陷 b. 线缺陷 c. 面缺陷
工程材料 判断题 、珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物 1..√ 2..× 、可锻铸铁中，石墨是团絮状的，有较高强度和一定塑韧性，所以可以锻造。 1..√ 2..× 、正火是将钢加热到临界温度以上一定范围保温一定时间，然后空冷的热处理工艺。 1..√ 2..× 、上贝氏体是由过饱和的铁素体和渗碳体组成。 1..√ 2..× 、把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做面缺陷。
1..√ 2..× 、实际金属中位错密度越大、晶界和亚晶界越多，其强度越高。 1..√ 2..× 、金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫强度。 1..√ 2..× 、选材的一般原则包括满足零件使用性能、工艺性、经济性、环保和资源合理利用。 1..√ 2..× 、贝氏体是过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。 1..√ 2..× 、奥氏体是碳溶解在γ中所形成的置换固溶体。 1..√
2..× 、钢的淬火后进行高温回火的工艺称为调质，其组织为回火索氏体。 1..√ 2..× 、零件失效形式包括变形失效、磨损失效、断裂失效。 1..√ 2..× 、表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。 1..√ 2..× 、调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。 1..√ 2..× 、在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。 1..√ 2..×
、在铁碳合金中，铁素体在℃时，溶碳能力可达。 1..√ 2..× 、衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。 1..√ 2..× 、布氏硬度测量硬度时，用符号表示。 1..√ 2..× 、单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。 1..√ 2..× 、失效是机械零件因某种原因致使丧失其规定功能的现象。 1..√ 2..× 、维氏硬度测量硬度时，用符号表示.
作业1 一、名词解释 固溶强化、过冷度、变质处理、铁素体、奥氏体、同素异构转变 二、填空题 1、材料常用得塑性指标有—伸长率______ —_与——断面收缩率_______ 两种，其中 断面收缩率______ _ 表示塑性更接近材料 得真实变形。 2、检验淬火钢成品件得硬度一般用__洛氏硬度______ 硬度，检测渗氮件与渗金属件得硬度采用——维氏硬度—硬度。 3、实际金属中存在有—点______ _、__ 线——与____________ 面—3类缺陷。位
错就是___________ 线缺陷，晶界就是_ —面_______ 缺陷。金属得晶粒度越小，晶 界总面积就越_________ 大—_，金属得强度 也越—高―—. 4、铁得同素异构体转变为. 5、金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越大，晶粒越_大，强度与硬度越强____,塑性越—差 _ ___ 。 6、纯铁在912C发生a—F e^Y-F e 转变，其体积将——增大_____ 。 7、在实际生产中，若要进行热锻或热轧时，必须把钢加热到奥氏体—相区。
8在缓慢冷却条件下，含碳0、8%得钢比含碳 1、2 %得钢硬度低，强度 _ 低_ _。 三、选择题 1 、材料断裂之前所能承受得最高应力就是（A ）。 A o ab B o as C. a0 2 D . ap 2、材料得刚度可以通过下列哪种方法提高（B ）o A 、热处理 B 、合金化 C 、增加横截面积 3、材料得使用温度（A ）o 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，试样承受得载荷为——C___ . ? A。静载荷 B.冲击载荷 C .交变载荷 5、两种元素组成金属化合物，则其晶体结 构( C )。 A。与溶剂得相同B。与溶质得相同 C .与溶剂、溶质得都不相同 D.就是两种元素各自结构得混合体 6、固溶体得结构与( A )相同。? A。溶质 B .溶剂 C。结构与任一组元都不相同
第二章晶体结构与结晶 简答题 1、常见的金属晶格类型有哪几种？它们的晶格常数和原子排列有什么特点？ 2．为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性？ 3．在实际金属中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的力学性能有何影响？ 4．金属结晶的基本规律是什么？工业生产中采用哪些措施细化晶粒?举例说明。 第三章金属的塑性变形 简答题 7、多晶体的塑性变形与单晶体的塑性变形有何异同？ 答：相同——塑性变形方式都以滑移或孪晶进行；都是在切应力作用下产生塑性变形的。 不同点——在外力作用下，各晶粒因位向不同，受到的外力不一致，分切应力相差大，各晶粒不能同时开始变形，接近45℃软位向先滑移，且变形要受到周围临近晶粒制约相互要协调；晶粒之间的晶界也影响晶粒的塑性变形。多晶体的塑性变形逐次逐批发生，由少数开始，最后到全部，从不均匀到均匀。 8．已知金属Pb、Fe、Cu的熔点分别为327℃、1534℃，1083℃、，试估算这些金属的再结晶温度范围?在室温下的变形属于冷加工还是热加工？ 9．说明产生下列现象的原因： （1）滑移面和滑移方向是原子排列密度最大的晶面和晶向； （2）晶界处滑移阻力最大； （3）实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比理论计算的数值小的多； （4）Zn、α-Fe和Cu的塑性不同。 作业： 1．解释下列名词：滑移、加工硬化 2．塑性变形的实质是什么？它对金属的组织与性能有何影响？ 3．何为塑性变形？塑性变形的基本方式有那些？ 4．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？ 第四章二元合金 1．解释下列名词：合金、组元、相、相图、组织、固溶体、金属间化合物、晶内偏析。2．指出下列名词的主要区别： （1）置换固溶体与间隙固溶体 （2）间隙相与间隙固溶体 （3）相组成物与组织组成物 答：相组成物：指构成显微组织的基本相，它有确定的成分与结构，但没有形态的概念。例：α和β 组织组成物：指在结晶过程中形成的，有清晰轮廓，在显微镜下能清楚区别开的组成部分。例：α、β、αⅡ、βⅡ、α+β。 （4）共晶反应与共析反应 3．为什么铸造合金常选用有共晶成分或接近共晶成分的合金？用于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？ 答：铸造性能：取决于结晶的成分间隔与温度间隔，间隔越大，铸造性能越差。 压力加工性能好的合金通常是固溶体，应强度较低，塑性好，变形均匀不易开裂。
工程材料课后大作业 1.现有下列零件及可供选择的材料,给各零件选择合适的材料,并选择合适的最终热处理方法(或使用状态). 零件名称:自行车架,连杆螺栓,车厢板簧,滑动轴承,变速齿轮,机床床身,柴油机曲轴. 可选材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2, T12A, 40Cr, HT200, 16Mn, 20CrMnTi.答：自行车架：16Mn 焊接 连杆螺栓：40Cr 最终热处理方法：调质； 车厢板簧：60Si2Mn 最终热处理方法：淬火+中温回火； 滑动轴承：ZQSn6-6-3 使用状态：铸造； 变速齿轮：20CrMnTi 最终热处理方法：渗碳后淬火、低温回火； 机床床身：HT200 最终热处理方法：去应力退火； 柴油机曲轴：QT600-2 最终热处理方法：等温淬火。 2. 某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有 良好的韧性（Ak>40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。试说明： （1）原45钢各热处理工序的作用； （2）改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？ （3）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？ 答：(1)调质处理：得到心部硬度,获得良好的综合力学性能和疲劳强度，为高频淬火做好准备；高频淬火：使其有足够的强度硬度，耐磨性;低温回火：消除内应力，便于后续加工; （2）、不能，心部较软而表面硬度，会造成表面脱落； （3）表面要渗碳处理 3. 选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛 坯，并且钢材具有足够的淬透性）： （1）某机床变速箱齿轮（模数m=4），要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45 钢； （2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（HRC 50-55），材料选用45 钢； （3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA。 （4）M12 丝锥，要求刃部硬度为60～62HRC，柄部硬度为30～40HRC，材料选用T12A。 答: ⑴45钢机床变速箱齿轮: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→超音频感应加热淬火+低温回火→精磨→成品； ⑵45钢机床主轴: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火+低
工程材料考试作业二精 编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
一、选择题 1、珠光体是一种（C）。 A、固溶体 B、金属化合物 C、机械混合物 D、间隙相 2、金属的塑性变形主要是通过下列哪种方式进行的（C ）。 A、晶粒的相对滑动 B、晶格的扭折 C、位错的滑移 D、位错类型的改变 3、当晶格常数相同时，面心立方晶格比体心立方晶格的致密度 (B)。 A、小 B、大 C、相等 D、不确定
4、多晶体的晶粒越细，则其（A ）。 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 5、在Fe-Fe3C合金的退火组织中，含珠光体量最多的合金的碳含量为（ B）。 A、0.02% B、0.77% C、2.11% D、4.3% 二、问答题 1、用杠杆定律计算室温下wc=1.20%的铁碳合金组织组成物和相组成物的质量分数。 答：从铁碳相图看,Wc=1.20%的铁碳合金是过共析钢,其组织组成物是珠光体+二次渗碳体,即P+Fe3Cii,相组成物是铁素体+渗碳体,即F+Fe3C.一、组织组成物计算：按照杠杆定律,列式子如下WP=（6.69-1.2）/(6.69-0.77)=5.49/5.92=0。 2、何谓淬火临界冷却速度、淬透性和淬硬性？它们主要受哪些因素的影响？ 答：答：临界冷却速度VK：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。临界冷却速度Vk,工件的尺寸只与淬硬性有关,注意：刚的淬透性和淬硬性是不同的两个概念：刚的淬透性只是刚的本身属性,只与刚的化学成分和临界冷却速度Vk有关,与其他因素无关：而刚的淬硬性又叫（淬硬层深度）,它不仅与刚的淬透性有关,还与刚的冷却介质（如,水冷,盐水冷,油冷,沙冷等介质）、工件尺寸有关。 3、为什么室温下钢的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好？
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
工程材料作业（2） 1.何谓铁素体，奥氏体，渗碳体，珠光体和莱氏体，它们的结构，组织形态，性能等各有何特 点？ 2.分析含碳量为0.3%, 1.3%, 3.0%和5.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。 2.分桁含碳fi!:为0.3%, 1.3%, 3.0%和5.盼的铁碳合&的结品过W和室扪纠织? 3.指山下列名词的主要区别：一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体和共析渗碳 体。 3.桁出下列名词的主要区別：一次涔碳体，二次涉碳休，三次涔碳休，共品浓碳体和丸析浃碳体? 4.
4. 5.根据铁碳相图： ①分析0.6%C的钢室温下的组织，并计算其相对量。 ②分析1.2%C的钢室温下的相组成，并计算其相对量。 ③计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大含量。 5.报裾佚碳相阳： ①分析0.6%C的钢室混下的组织,并计算其相对堡。 室渦下的纠织：F+P F%= (0.77-0.6) Z (0.77-0.02) ^=0.17/0.75^=23^ P^=l00%-23%=77% ②分的讷室温下的相汨成，并计符其和对S* 室温下的相绀成:F+Fc3C F%=(6.69-1.2)/ (6.69-0.020)知5.49/6.67%=82.3% he3C%: 100^-82.3%= 17.6% ③计蔚铁碳合金中二次涉碳怀和三次泫碳体的煨大含ffl， 二次渗碳体从奥氏体析出，班大溶解度2.11%,班小溶解度077% Fc?C^= (2.11-0.77) / 16.69-0.77) %=1.34/5.92%-=22.6% 三次涔碳体从铁紊体中析出，W大溶解唆为0.02%，小溶解嗖0.0008% Fe3C<5- ( 0.02-0.0008) / < 6.69-0.0008) %=(102/6.69^ =0.3^ 6.对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93%,问此钢的含碳量大约为多少？ 6.对臬氾火碳糾<)进行金相分Pi，A:州织力诛光休十M状浓碳休，JC中诛光休A 93%.问此诩 的念碳堺大约力多少？m织力珠光体《状涞碳休，所以为过共析销 PQ=93%= (6.69-X) / (6.69-0.77) %, \%=1.19^=1.2%
一、选择题 1、过冷奥氏体向珠光体的转变是（C）。 A、半扩散型转变 B、非扩散型转变 C、扩散型转变 D、复合型转变 2、弹簧及一些要求具有较高屈服极限的热作模具等，常采用热处理工艺是（D ）。 A、淬火+低温回火 B、淬火+中温回火 C、表面淬火 D、退火 3、二元合金中，铸造性能最好的合金是（A）。 A、共晶合金 B、固溶体合金 C、共析合金 D、包晶成分合金 4、对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（C ）。 A、Ac1 ＋ 30~50℃ B、Acm ＋ 30~50℃ C、Ac3 ＋ 30~50℃ D、Ac3 -30~50℃ 5、间隙相的性能特点是（B）。 A.硬度高、熔点低 B.硬度高、熔点高 C.熔点高、硬度低 D.熔点低、硬度低 6、t8碳素工具钢的含碳量是（B）。
A、% B、% C、% D、8% 二、判断题（正确打√，错误打×） 1、金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（×） 2、合金元素Mn、Ni、N可以扩大奥氏体区。（√） 3、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。（×） 三、填空题 1、一块纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变时，体积将(体积缩小)。 2、钢在常温下的变形加工称为（冷）加工，而铅在常温下的变形加工则称为（热）加工。 3、滑移的本质是（部分晶体发生相对移动）。 四、问答题 1、写出体心立方和面心立方晶格中原子最密的晶面指数和晶向指数。 答：（1）体心立方原子最密排晶面{110}，；原子最密排晶向111＞， (2)面心立方原子最密排晶面{111}，原子最密密晶向110＞，。 2、试对比分折GCr15和20CrMnTi中各合金元素的作用。 答：GCr15形成碳化物,弥散强化,提高强度、硬度、耐磨性.固溶于基体,固溶强化,提高强度、硬度、耐磨性、淬透性。 20CrMnTi为中淬透性低碳钢，具有良好的综合力学性能，低温冲击韧度较高，晶粒长大倾向小，冷热加工性能均较好。 3、本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细，为什么 答：不一定.本质晶粒度只代表钢在加热时奥氏体晶粒长大倾向的大小.本质粗晶粒钢在较低加热温度下可获得细晶粒,而本质细晶粒钢若在较高温度下加热也会得到粗晶粒。
1、1 4.简答及综合分析题 (1）金属结晶得基本规律就是什么？条件就是什么？简述晶粒得细化方法。 （2）什么就是同素异构转变？ (１)金属结晶得基本规律:形核、长大; 条件就是具有一定得过冷度； 液态金属晶粒得细化方法:增大过冷度、变质处理、附加振动; 固态金属晶粒得细化方法:采用热处理、压力加工方法。 (2)金属同素异构性(转变）：液态金属结晶后获得具有一定晶格结构得晶体,高温状态下得晶体,在冷却过程中晶格发生改变得现象。 １、2 4。简答及综合分析题 （４)简述屈服强度得工程意义。 （5)简述弹性变形与塑性变形得主要区别。 （4）答：屈服强度就是工程上最重要得力学性能指标之—.其工程意义在于:①屈服强 度就是防止材料因过最塑性变形而导致机件失效得设计与选材依据； ②根据屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）得大小，衡量材料进一步产生塑性变形得倾向，作为金属材料冷塑性变形加工与确定机件缓解应力集中防止脆性断裂得参考依据。 (５）答:随外力消除而消失得变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复得变形称为塑性变形。 1、３ 4.简答题 （6）在铁碳相图中存在三种重要得固相，请说明它们得本质与晶体结构(如，δ相就是碳在δ—Ｆｅ中得固溶体，具有体心立方结构）。 α相就是 ; γ相就是
； Fe３C相就是。 （7）简述Fe—Fe３C相图中共晶反应及共析反应,写出反应式,标出反应温度. （9）在图３—2所示得铁碳合金相图中，试解答下列问题: 图3—2铁碳合金相图 （1)标上各点得符号； (2）填上各区域得组成相(写在方括号内）; (3）填上各区域得组织组成物（写在圆括号内); （４)指出下列各点得含碳量：E（)、C（）、P( )、S（)、K（）；(5）在表３—1中填出水平线得温度、反应式、反应产物得名称。 表3—１ （6)答:碳在α—Fe中得固溶体，具有体心立方结构；碳在γ—Fe中得固溶体,具有面心 立方结构;Fe与Ｃ形成得金属化合物，具有复杂结构。
工程材料作业一 一、选择题 1、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（C ） A塑性 B硬度 C强度 D密度 2、金属键的实质是（A ） A自由电子与金属阳离子之间的相互作用 B金属原子与金属原子间的相互作用 C金属阳离子与阴离子的吸引力 D自由电子与金属原子之间的相互作用 二、问答题 1、晶体中的原子为什么能结合成长为长程有序的稳定排列？ 这是因为原子间存在化学键力或分子间存在范德华力。从原子或分子无序排列的情况变成有序排列时，原子或分子间引力增大，引力势能降低，多余的能量释放到外界，造成外界的熵增加。尽管此时系统的熵减小了，只要减小量比外界熵增加来的小，系统和外界的总熵增加，则系统从无序状态变成有序状态的过程就可以发生。分子间存在较强的定向作用力（例如较强极性分子间的取向力、存在氢键作用的分子间的氢键力）的情况下，分子从无序变有序，系统能量降低更多，释放热量越多，外界熵增越大，越有利于整齐排列。这样的物质比较易于形成晶体。相反非极性或弱极性分子间力方向性不明显，杂乱排列和整齐排列能量差别不大，形成整齐排列时，外界熵增有限，不能抵消体统高度有序排列的熵减。这样的物质较难形成规则晶体。综上粒子间的引力越强、方向性越强，越有利于粒子定向有序排列。粒子的热运动则倾向于破坏这种有序排列。热运动越剧烈（温度越高），越倾向于杂乱排列。物质中粒子最终有序排列的程度取决于这对相反因素的消长
2、材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？ 材料在弹性范围内，应力与应变的比值（σ/ε）称为弹性模量E(单位为MPa)。E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。E值愈大，即刚度愈大，材料愈不容易产生弹性变形。E值的大小，主要取决于各种材料的本性，反映了材料内部原子结合键的强弱。当温度升高时，原于间距加大，金属材料的E值会有所降低。值得注意的是，材料的刚度不等于零件的刚度，因为零件的刚度除取决于材料的刚度外，还与结构因素有关，提高机件的刚度，可通过增加横截面积或改变截面形状来实现。 3、δ和ψ两个性能指标，哪个表征材料的塑性更准确？塑性指标在工程上有哪些实际意义？ 金属材料的塑性指标中有拉伸实验时的最大延伸率δ和断面收缩率ψ，压缩实验时的压缩比ξ，扭转实验时扭转角度γ，极限压缩率以及冲击韧性等。这些指标反映了固体金属在外力作用下可以稳定地发生永久变形而不破坏其完整性(不断裂、不破损）的能力。塑性反映材料发生永久变形的能力。柔软性反映材料抵抗变形的能力（变形抗力大小）。塑性指标在工程上的实际意义十分巨大，因为塑性好的材料在外力作用下只会变形，不会开裂。许多场合需要塑性好的材料来制作要去变形量大的部件，例如螺栓紧固件、数不胜数的冲压件、连杆、汽车外壳等。 作业二 一、选择题 1、在密排六方晶格中，单个晶胞的原子数为（ C ）。 A、2 B、4 C、6 D、8 2、纯铁在850℃时的晶型为（A ）。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 D、复杂晶系 二、判断题 1、晶界是金属晶体的常见缺陷。（√） 2、渗碳体是钢中常见的固溶体相。（×）
陕西科技大学试题纸B 课程工程材料（11级）班级 学号姓名 题号一二三四五六七八九十总分得分 阅卷人 一．名词解释（20分） 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。 二、判断正误并加以改正（30分） 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。（√） 6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。（╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 7、过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒。（╳） 改正：过热钢经正火后能显著细化晶粒。 8、奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。（√）
工程材料及成形技术作业题库 一. 名词解释 1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 3..同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 4.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 5.再结晶：金属发生重新形核和长大而晶格类型没有改变的结晶过程。 6.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。 8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。 9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。 10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。 11.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。 12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。 13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的 处理工艺。 15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 16.同时凝固原则： 17.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。 18.热固性塑料： 19.热塑性塑料： 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处理进行强化。（√） 4. 单晶体必有各向异性. （√） 5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. （╳） 改正：普通钢和优质钢是按钢中有害杂质硫、磷的含量来划分的。 6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. （√） 7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（╳） 改正：奥氏体耐热钢不是奥氏体不锈钢。 8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （√） 9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （╳） 10. 铁素体是置换固溶体. （╳） 改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。
1.常见的金属晶格类型有哪些？试绘图说明其特征。 i 4 I 体心立方: 单位晶胞原子数为2 配位数为8 <3 原子半径=—a （设晶格常数为a） 4 致密度0.68
面心立方： 单位晶胞原子数为4 配位数为12 原子半径=_2a（设晶格常数为 4 a）致密度0.74
密排六方： 晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为6。配位数为12,原子半径为1/2a。 2实际金属中有哪些晶体缺陷？晶体缺陷对金属的性能有何影响点缺陷、线缺陷、面缺陷 一般晶体缺陷密度增大，强度和硬度提高。 3什么叫过冷现象、过冷度？过冷度与冷却速度有何关系？它对结晶后的晶粒大小有何影响？ 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。金属结晶时的过冷度与冷却速度有关，冷却速度愈大，过冷度愈大，金属的实际结晶温度就愈低。结晶后的晶粒大小愈小。 4金属的晶粒大小对力学性能有何影响？控制金属晶粒大小的方法有哪些 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。
控制金属晶粒大小的方法有：增大过冷度、进行变质处理、采用振动、搅拌处理。 5?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) 浇注温度高与浇注温度低； (3) 铸成薄壁件与铸成厚壁件； (4) 厚大铸件的表面部分与中心部分 (5) 浇注时采用振动与不采用振动。 (6) 浇注时加变质剂与不加变质剂。 (1) 金属型浇注的冷却速度快，晶粒细化，所以金属型浇注的晶粒小; (2) 浇注温度低的铸件晶粒较小； (3) 铸成薄壁件的晶粒较小； (4) 厚大铸件的表面部分晶粒较小； (5) 浇注时采用振动的晶粒较小。 (6) 浇注时加变质剂晶粒较小。。 6 ?金属铸锭通常由哪几个晶区组成 ？它们的组织和性能有何特点 ？ (1) 表层细等轴晶粒区 金属铸锭中的细等轴晶粒区，显微组织比较致密，室温下 力学性能最 高； (2) 柱状晶粒区 在铸锭的柱状晶区，平行分布的柱状晶粒间的接触面较为脆弱， 并常常聚集有易熔杂质和非金属夹杂物等，使金属铸锭在冷、热压力加工时容 易沿这些脆弱面产生开裂现象，降低力学性能。 (3) 中心粗等轴晶粒区 由于铸锭的中心粗等轴晶粒区在结晶时没有择优取向，不 存在脆弱的交界面，不同方向上的晶粒彼此交错，其力学性能比较均匀，虽然 其强度和硬度 低，但塑性和韧性良好。 7?为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性 ？ 因为单晶体中的不同晶面和晶向上的原子密度不同， 导致了晶体在不同方向上的性能不 同的现象，因此其性能呈现各向异性的。 而多晶体是由许多位向不同的晶粒组成， 虽然每个晶粒具有各向异性， 但不同位向的各晶粒 的综合作用结果，使多晶体的各方向上性能一样，故显示出各向同性。 &试计算面心立方晶格的致密度。 4 3 4 一 r 3 3 a 9?什么是位错？位错密度的大小对金属强度有何影响 ？ 所谓位错是指晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。 随着位错密度的增加金属的强度会明显提高。 0.74 74% nv V
单选题（总分30.00） 1. 工程质量事故按其严重程度，分为（）和一般质量事故。（2.00分） A. 重大质量事故 B. 特殊质量事故 C. 无人员伤亡质量事故 D. 有人员伤亡质量事故 2. 重点工程，技术负责工程应由（）负责组织并进行交底（2.00分） A. 企业技术负责人 B. 项目经理 C. 专业工长， D. 班组长 3. 建设工程技术资料按照基本建设程序可分为前期的工程资料、施工阶段的资料、工程竣工后归档资料以及（）。（2.00分） A. 工程竣工资料 B. 工程安全资料 C. 工程备案资料 D. 工程管理资料 4. 开工报告一般应由（）负责填写（2.00分） A. 质监单位 B. 监理单位
C. 施工单位 D. 建设单位 5.建设单位应在工程竣工后（）将工程档案移交城建档案馆。（2.00分） A. 四个月内 B. 二个月内 C. 三个月内 D. 一个月内 6.建设工程技术资料管理中，基建文件由（）负责形成。（2.00分） A. 建设单位 B. 监理单位 C. 设计单位 D. 勘察单位 7.施工企业五大员是施工技术员、质量员、安全员、材料员和（）（2.00分） A. 造价员 B. 会计员 C. 监督员 D. 资料员 8.施工日志的内容一般不包括（）（2.00分） A. 天气情况 B. 施工图的变更情况
C. 施工人员出勤情况 D. 混凝土试块留置情况 9.开工报告的“审核意见”栏内，不需要（）负责人的签字。（2.00分） A. 建设单位 B. 监理单位 C. 施工单位 D. 设计单位 10.开工报告的“审核意见”栏内，不需要（）负责任签字。（2.00分） A. 设计单位 B. 监理单位 C. 建设单位 D. 施工单位 11.建设单位应在工程竣工验收后（），将工程档案移交城建档案馆（2.00分） A. 1个月 B. 2个月 C. 4个月 D. 3个月 12. J,工程资料出现笔误需要修改时，应（） （2.00分）
4 ?简答及综合分析题 (1 )金属结晶的基本规律是什么？条件是什么？简述晶粒的细化方法。 (2)什么是同素异构转变？ (1)金属结晶的基本规律：形核、长大； 条件是具有一定的过冷度； 液态金属晶粒的细化方法：增大过冷度、变质处理、附加振动； 固态金属晶粒的细化方法：采用热处理、压力加工方法。 (2)金属同素异构性(转变)：液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的 晶体，在冷却过程中晶格发生改变的现象。 4 ?简答及综合分析题 (4)简述屈服强度的工程意义。 (5)简述弹性变形与塑性变形的主要区别。 (4)答：屈服强度是工程上最重要的力学性能指标之一。其工程意义在于：①屈服强 度是防止材料因过最塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据； ②根据屈服强度与抗拉强度之比(屈强比)的大小，衡量材料进一步产生塑性变形的倾向，作 为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆性断裂的参考依据。 ⑸答:随外力消除而消失的变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性 变形。 4 ?简答题 (6)在铁碳相图中存在三种重要的固相，请说明它们的本质和晶体结构(如，3相是碳在3 —Fe中的固溶体，具有体心立方结构)。 a相是_____________________________________________________________________________ ； Y相是 _____________________________________________________________________________ ； Fe3C相是。 ⑺ 简述Fe—Fe3C相图中共晶反应及共析反应，写出反应式，标出反应温度。 (9)在图3—2所示的铁碳合金相图中，试解答下列问题:
第1章 材料的基本性质 1、烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm ，已知其孔隙率为37%，干燥质量为 2487g ，浸水饱和后质量为 2984g 。求该砖的密度、干表观密度、 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 解：砖自然状态下的体积：3 300.2400.1150.053 1.462810m V -=??=? 干表观密度：3030 2.4871700kg/m 1.462810m V ρ-===? 由孔隙率0001700100%1100%1100%37%V V P V ρρρ-????=?=-?=-?= ? ???? ? 得砖的密度：ρ＝2698 kg/m 3 吸水率：29842487100%100%20%2487 m m W m = ?=?=干吸吸干－－ 开口孔隙率： 3029842487()/100%/1.462810100%34%1000m m P V ρ-??-??=?=??=????????干吸开水－ 闭口孔隙率：37%34%%P P P ==开闭--＝3 2、已知碎石的表观密度为2.65g/cm 3，堆积密度为1.50g/cm 3，求 2.5m 3 松散状态的碎石，需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙 ? 若已知砂子的堆积密度为1.55g /cm 3，求砂子的重量为多少？ 解：0000002.5 1.5100%1100%1100%43%2.5 2.65V V V P V ρρ??''-??'=?=-?=-?= ? ?'??? ?－＝ V 0＝1.425m 3 所以，填充碎石空隙所需砂子的体积为：300 2.5 1.425 1.075m V V '-=-= 或30 2.543% 1.075m V P '?=?= 沙子的重量：1.075×1.55×103＝1666.25kg 3．某地红砂岩，已按规定将其磨细，过筛。烘干后称取50g ，用李氏瓶测得其体积为18.9cm 3。另有卵石经过清洗烘干后称取1000g ，将其浸水饱和后用布擦干。又用广口瓶盛满水，连盖称得其质量为790g ，然后将卵石装入，再连盖称得其质量为1409g ，水温为25℃，求红砂岩及卵石的密度或视密度，并注明哪个是密度或视密度。
工程材料（B） 一、填空题 1．屈服强度指的是材料的。2．晶体结构主要分为个晶系和种晶格。 3 4．常温下，钢与铸铁的晶粒越，其机械性能越，在结晶过程中若加快冷却速度可达到晶粒的目的。 5．下列铸铁中石墨的存在状态及获取方法是：孕育铸铁、；球墨铸铁、；可锻铸铁、。 6．写出下列力学指标的符号：抗拉强度；布氏硬度；断裂韧性。7．钢的室温组织有、、。 8．平衡状态下，含碳量为0.60%的铁碳合金由液态冷至室温的组织转变过程为：液态、、、及。 9．晶核形成有和两种方式。 10．共析钢的室温组织是，它是和的机械混合物。 二、判断题 1．普通碳素结构钢一般都在供货状态下使用，不做热处理。（）2．硅在钢中可以起到强化的作用，所以碳钢中不限制其含量的多少。（）3．硬度不是金属材料的独立的性能指标。（）4．黄铜是铜锡合金。（）5．Q235-A是A型球墨铸铁。（）6．高分子材料是由相对分子质量104以上的化合物构成的材料。（）7．环氧树脂是一种热塑性树脂。（）8．陶瓷材料的主要结合键是金属键和离子键。（）9．树脂基复合材料是应用最广的一类复合材料。（）10．在冷或热状态下的压力作用下，材料产生塑性变形的能力叫压力加工性能。（） 三、解词 1．过冷度 2．固溶体 3．贝氏体 4．玻璃钢
四、问答题 1．何谓同素异构转变？给出铁的同素异构转变过程 3．分析并举例（比如轴类）说明如何选择零部件用钢。 3．分析下列牌号钢铁材料的种类、含碳量及主要合金元素含量、用途及常用的最终热处理工艺。（15分） Q235-AF、20CrMnTi、45、40Cr、GCr15、60Si2Mn、65 4．什么是锡青铜？为什么工业用锡青铜的含锡量为3~14%？