作业：
第一章
1 解释概念
晶体结构：构成晶体的基元在三维空间的具体的规律排列方式。
固溶体：溶质原子完全溶于固态溶剂中，并能保持溶剂元素的晶格类型的合金相。
点缺陷：在空间三维方向上的尺寸很小，约为几个原子间距，又称零维缺陷。
线缺陷：各种类型的位错，是指晶体中的原子发生了有规律的错排现象。
面缺陷：晶界、亚晶界、相界、孪晶界、表面和层错都属于面缺陷。
离子键：由于正离子和负离子间的库仑引力而形成的。
共价键：共用价电子对产生的结合键叫共价键。
金属键：贡献出价电子的原子成为正离子，与公有化的自由电子间产生静电作用而结合起来。这种结合力就叫做金属键。
空间点阵：阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。
晶界：晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面，称为晶粒间界，简称晶界。
位错：晶体中的原子发生的有规律的错排现象。
2 实际晶体中存在哪几类缺陷。P32(9)
点缺陷包括空位，置换原子和间隙原子；线缺陷主要由位错组成，包括刃位错和螺位错；面缺陷包括外表面、相界、晶界、孪晶界和堆垛层错。
3常见的金属晶格类型有哪几种？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？
体心立方：α-Fe、Cr、V
面心立方：γ-Fe、Al、Cu、Ni
密排六方：Mg、Zn
第二章
1 理解下列术语和基本概念：
组织组成物：显微组织中独立的组成部分。
相：合金中具有同一聚集状态、相同的晶体结构，成分和性能均一，并由相界隔开的组成部分。
碳钢：0.0218%< w(C)≤2.11%的铁碳合金。
铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金。
铁素体：碳固溶于α－Fe(或δ－Fe)中形成的间隙固溶体。
奥氏体：γ相常称奥氏体, 用符号A或γ表示, 是碳在γ-Fe 中的间隙固溶体, 呈面心立方晶格。
渗碳体：Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物, 通常称为渗碳体。
莱氏体：共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混和物, 称莱氏体, 以符号Ld表示
珠光体：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, 以符号P表示。
过冷-纯金属的实际结晶温度总是低于其熔点，这种现象称为过冷。
相图：是用图解的方法表示不同成分、温度下合金中相的平衡关系。
变质处理：往液体金属中加入难熔的固态粉末(变质剂)，促进非均匀形核，细化晶粒。
2 默画Fe-Fe3C相图，填出各相区的平衡相，并分析含0.3%C、0.77%C、1.2%C
合金的固态相变过程。
Fe-Fe3C相图：略。
成分为0.3%C的铁碳合金：
GS线以上，完全为单相奥氏体；GS线以下，共析线以上，单相奥氏体中析出单相铁素体；共析线上剩余奥氏体发生共析反应，析出铁素体与渗碳体的机械混合物即珠光体；共析线以下相和组织不发生转变。
室温组成相：F＋Fe3C。室温组织组成物为F+P
成分为0.77%C的铁碳合金：
共析线以上，完全为单相奥氏体，共析线上奥氏体发生共析反应，析出铁素体与渗碳体的机械混合物即珠光体；共析线以下相和组织不发生转变。
室温组成相：F＋Fe3C。
室温组织组成物为P。
成分为1.2%C的铁碳合金：
ES线以上，完全为单相奥氏体；ES线以下，共析线以上，单相奥氏体中析出二次渗碳体；共析线上剩余奥氏体发生共析反应，析出铁素体与渗碳体的机械混合物即珠光体；共析线以下相和组织不发生转变。
室温组成相：F＋Fe3C。组织组成物为Fe3C II+P。
3 比较下列名词
(1)Fe3CⅠ、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ、Fe3C共晶、Fe3C共析
Fe3CⅠ是直接从液相中析出的一次渗碳体。Fe3CⅡ是指当温度低于碳在奥氏体中的溶解度曲线时，将从奥氏体中析出二次渗碳体。Fe3CⅢ是指当温度低于碳在铁素体中的溶解度曲线时，将从铁素体中析出三次渗碳体。共晶产物中的渗碳体称之为Fe3C共晶，而共析产物中的渗碳体称之为Fe3C共析。
(2)α-Fe、铁素体
α-Fe为纯铁的一种同素异构体，而铁素体即α相也称铁素体, 用符号F或α表示, 是碳在α-Fe中的间隙固溶体。
(3)共晶转变、共析转变
共晶转变是指一定成分的液态在一定温度(共晶温度)下同时析出两种成分的固溶体。
共析转变是指由一种固相转变成完全不同的两种相互关联的固相。
4．说明含碳量对钢的组织与性能的影响。
碳钢在室温下的平衡组织皆由铁素体(F )和渗碳体(Fe3C)两相组成。随着含碳量的增加，碳钢中铁素体的数量逐渐减少，渗碳体的数量逐渐增多，从而使得组织按下列顺序发生变化：
F →F + P →P →P + Fe3CII
随着含碳量升高，钢的强度、硬度增加，塑性下降。当钢中的含碳量超过1.0%以后，钢的硬度继续增加，而强度开始下降，这主要是由于脆性的二次渗碳体沿奥氏体晶界呈网状析出所致。
5 。P51第1题
金属结晶的基本规律是：是晶核的不断形成和晶核不断长大的过程。冷却速度越大，过冷度越大。
6．P51第2题
在一个枝晶范围内成分不均匀的现象叫枝晶偏析，或晶内偏析。
在实际生产条件下，一般冷却速度都较快，固溶体中原子扩散过程不能充分进行。因此先结晶的枝晶主轴含高熔点组元较多，后结晶的分枝含低熔点组元较多。
通常把具有晶内偏析的合金加热到高温进行长时间的保温，使合金元素进行充分的扩散来消除枝晶偏析，这种处理为扩散退火。
7. P51第4题
镇静钢：钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铝粉进行充分脱氧，使钢液在凝固时不析出一氧化碳，因而没有沸腾现象而得名。
沸腾钢：钢液在浇注前仅用锰脱氧，脱氧很不充分，钢液在凝固过程中碳和氧发生反应产生大量的一氧化碳，使钢液沸腾，因而得名。
镇静钢的宏观组织：表层细晶粒区，柱状晶粒区，中心等轴晶粒区以及致密的沉积锥体组成。
沸腾钢的宏观组织：表层细晶粒区，柱状晶粒区，中心等轴晶粒区以及大量的气泡组成。
第三章
1．理解下列术语和基本概念
弹性模量：材料在弹性变形阶段，应力与应变成正比关系，两者的比值称为弹性模量。
屈服强度：屈服时所对应的应力。
抗拉强度：试样能承受最大载荷除以试样原始截面积所得的应力。
塑性：断裂前材料发生塑性变形的能力。
伸长率：一种塑性指标，即试样拉伸过程中的伸长量与原始长度的比值。
显微硬度：维氏硬度的一种，用来测量组织中某一相的硬度。
冲击韧性：冲击功与试样缺口处截面积的比值。
屈服-在拉伸过程中，出现载荷不增加而试样还继续伸长的现象称为屈服。
强度：材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
塑性：断裂前材料发生塑性变形的能力。
第五章
1. 理解重要的术语和基本概念
形变强化：金属材料经塑性变形后，其强度和硬度升高，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化（加工硬化）。
滑移：在切应力作用下，一部分晶体相对于另一部分沿着某一晶面和晶向发生相对滑动，这种变形方式称为滑移，
滑移系：一个滑移面和其上的一个滑移方向组合成一个滑移系。
临界分切应力：晶体的滑移是在切应力作用下进行，而且只有当外力在某一滑移系中的应力达到一定的临界值时，在这一滑移系上晶体才发生滑移，称该临界值为滑移的临界分切应力。
取向因子：临界分切应力中的cosλcosφ称为取向因子
孪生：当金属晶体滑移变形难以进行时，其塑性变形还可能以生成孪晶的方式进行，称为孪生。
纤维组织：金属经塑性变形时，沿着变形方向晶粒被拉长。当变形量很大时，晶粒难以分辨，而呈现出一片如纤维丝状的条纹，称之为纤维组织。
形变织构：随着变形的发生，还伴随着晶粒的转动。在拉伸时晶粒的滑移面转向平行于外力的方向，在压缩时转向垂直于外力方向。故在变形量很大时，金属中各晶粒的取向会大致趋于一致，这种由于变形而使晶粒具有择优取向的组织叫形变织构。
回复：在回复阶段，由于温度升高，金属的屈服强度下降，在内应力的作用
下将发生局部塑性变形，从而使第一内应力得以消除。
再结晶：冷变形的金属加热到一定温度，组织和性能会发生一系列的变化，其中在变形组织的基体上产生新的无畸变的晶核，并迅速长大形成等轴晶粒，逐渐取代全部变形组织的阶段。
热加工：在再结晶温度以上进行的压力加工称为热加工。
冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工称为冷加工。
固溶强化：溶质原子溶入金属基体而形成固溶体，使金属的强度、硬度升高，塑性、韧性有所下降的现象。
沉淀强化(时效强化)：通过过饱和固溶体沉淀形成第二相微粒产生的强化。
弥散强化：第二相微粒通过粉末冶金法加入并起强化作用，称之为弥散强化。
固溶处理：当组元B含量大于Bo的合金加热到略低于固相线的温度，保温一定时间，使B组元充分溶解后，取出快速冷却，则B组元来不及沿CD线析出，而形成亚稳定的过饱和固溶体，这种处理称为固溶处理
时效：经固溶处理的合金在室温或一定温度下加热保持一定时间，使过饱和固溶体趋于某种程度的分解，这种处理称为时效。
细晶强化：细化晶粒提高强度的方法。
形变强化：金属塑性变形后，强度、硬度升高，塑性、韧性降低的现象。
第二相强化：第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中，产生的强化作用。
2. 工程材料的基本强化方法有那些？
形变强化，固溶强化，第二相强化（包括沉淀强化和弥散强化），细晶强化
第六章
1. 理解重要的术语和基本概念
奥氏体：碳固溶于γ－Fe中形成的间隙固溶体。
晶粒度-晶粒的大小称为晶粒度，通常用晶粒的平均面积或平均直径来表示。
残余奥氏体：钢淬火至室温未转变的奥氏体。
珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。
索氏体：只有在800倍以上光学显微镜下观察才能分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
屈氏体：在光学显微镜下已很难分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
马氏体：碳在α-Fe中的过饱和间隙固溶体。
贝氏体-是铁素体和渗碳体的混合物。
回火马氏体-当回火温度在100~200℃时，马氏体开始发生部分分解，钢的组织由有一定过饱和度的固溶体和与其有共格关系的ε碳化物所组成，这种组织称为回火马氏体
回火屈氏体：在300~400℃之间, 由ε碳化物转变成与基体无共格关系的颗粒状渗碳体。这一阶段转变完成后, 钢的组织由饱和的针状α相和细小粒状的渗碳体组成，这种组织称为回火屈氏体。
回火索氏体：当回火温度超过400℃以上后，在回火过程中也发生回复和再结晶过程。α相由针状或板条状转变成无应变的、等轴状新晶拉。同时渗碳体发生聚集和长大，有一定程度的粗化。这一阶段转变完成后, 钢的组织由等轴的α相和粗粒状渗碳体组成，称为回火索氏体。
退火：钢加热到一定温度，保温后缓慢冷却的热处理工艺。
正火：将钢件加热到Ac3或Accm以上（Ac3或Accm ＋30~50℃），保温一定时间后，在空气中冷却得到索氏体或屈氏体（细片状珠光体)组织的热处理工艺。
正火与退火的明显差异是正火冷却速度稍快。
球化退火：使片状珠光体转变为球状珠光体的退火。
淬火：是将钢件加热到Ac1或Ac3以上保温一定时间后，快速冷却得到马氏体（或下贝氏体）组织的热处理工艺。
回火：将淬火钢加热到Ac1以下某温度保温后冷却的热处理。
调质处理：淬火+高温回火处理。
淬透性：钢淬火获得马氏体的能力。
固溶处理：加热形成固溶体，然后快冷使溶质来不及析出而形成过饱和固溶体的处理。
Ms：过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度。
2. 掌握碳钢在加热、冷却以及回火时的组织转变。
共析钢加热过程中奥氏体形成的四个步骤；
碳钢冷却过程中按温度从高到低分为珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。
回火过程中四个阶段的组织变化：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物的转变以及基体α相的回复、再结晶和碳化物的聚集长大。
3、说明钢中马氏体的常见形态，亚结构以及力学性能特点。
钢中马氏体的形态很多，其中板条马氏体和片状马氏体最为常见。
板条马氏体的亚结构主要为高密度的位错，片状马氏体内部的亚结构主要是孪晶。
马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量。片状马氏体硬度高，脆性较大，而板条马氏体有相当高的塑、韧性。
4 说明马氏体具有高硬度和高强度的原因。
a. 固溶强化: 过饱和的间隙原子碳在α相晶格中造成晶格的正方畸变，形成一个很强的应力场，该应力场与位错交互作用对位错产生钉扎，阻碍了位错的滑移。
b. 相变强化: 奥氏体通过切变方式转变成马氏体，在晶体内产生大量的晶格缺陷，如位错、孪晶、层错等，这些缺陷都将阻碍位错的运动，增加了滑移阻力。
c. 时效强化: 马氏体转变以后要进行回火处理，碳和其它合金元素的原子会向位错线等缺陷处扩散而产生偏聚，使位错难以运动，从而造成马氏体的强化。
d. 晶界强化: 马氏体相变形成的板条和片对原奥氏体晶粒有分割作用，使晶界增多，阻碍位错的运动。
第七章
1. 重要概念：
红硬性：钢在受热条件下仍能保持足够硬度和切削能力的特性。
二次淬火：每次回火冷却时发生残余奥氏体向马氏体转变的现象
二次硬化：回火时形成特殊碳化物，弥散分布提高硬度的现象。
灰口铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；
可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。
2. 碳素钢按含碳量不同分为低碳钢、中碳钢和高碳钢；一般钢的供应状态有退火态和正火态两种。按正火态组织将钢分为珠光体类、贝氏体类、马氏体类及奥氏体类。按退火态（即平衡态）组织将钢分为亚共析钢、共析和过共析钢。
3. 何谓调质钢？它应具备哪些性能？为何含碳量为中碳？调质钢中常加入哪些合金元素？说明其热处理特点及最终组织。
调质钢是经过淬火加高温回火处理而使用的钢。
它应具备的性能为：(1)高的屈服强度；(2)良好的韧性塑性；(3)局部表面有一定耐磨性；(4)较好的淬透性。
常加入合金元素为Cr、Ni、Mn、Si。
低碳钢韧性很好，但强度低；而高碳钢则有较高强度，但韧性差。只有中碳在调质处理后能达到强韧性的最佳配合。
最终热处理为调质处理。最终组织是回火索氏体
4．何谓渗碳钢？含碳量通常是多少？为什么？合金元素为何不能过多？渗碳钢为何采用低温回火？
渗碳钢即需要渗碳表面强化的钢，根据上述的性能要求，这类钢成分上一般是低碳或低碳合金结构钢。渗碳钢“外硬里韧”的力学性能可通过选择低含碳量钢并经过渗碳后满足，提高含碳量在提高材料的强度、硬度的同时，会降低材料的韧性。合金元素含量过高会降低渗碳钢的淬透性，而且过多的合金元素将在渗碳层中产生许多块状碳化物，引起表面脆性。低温回火时，马氏体部分分解，析出与基体共格的 碳化物，材料具有很高的硬度与耐磨性，在保持高硬度、高耐磨性的同时，低温回火可以降低残余应力和脆性，提高韧性。
5. 弹簧钢的含碳量通常是多少？选择低碳是否可以，为什么？以60Si2Mn为例，说明用它制造热成型弹簧的热处理工艺和热处理后的组织。
0.6%C左右或0.55%~0.7%，不可以，因为低碳钢强度特别是屈服强度太低，不能满足弹簧的使用要求。60Si2Mn弹簧钢热处理工艺为淬火＋中温回火，组织为回火屈氏体。
6．用GCr15钢制造轴承，其加工工艺路线如下：锻造→预备热处理→粗加工→淬火+冷处理→低温回火→磨削→去应力回火，试说明预备热处理的工艺名称和作用；并给出淬火温度和回火温度，说明最终热处理后获得什么显微组织？冷处理有何目的？低温回火的目的？去应力回火的目的是什么？
预备热处理的工艺名称：正火+球化退火；正火的目的是细化组织并消除锻造缺陷；球化退火的目的是降低硬度便于切削加工，同时为最终热处理做好准备工作。
淬火温度840±10℃，回火温度150-160℃，最终热处理后获得显微组织是M 回+细小弥散的碳化物+A’(少量)
冷处理的目的：减少A’（使残余奥氏体转变为马氏体）
低温回火的目的：消除内应力，提高韧性，稳定组织和尺寸。
去应力回火的目的是稳定尺寸并消除磨削应力
7. 重要的机器零件用优质结构钢主要有渗碳钢、调质钢、弹簧钢和轴承钢。
8．说出下列钢号的类别，用途和成分
(1)T10
工具（刃具）钢，1%C，车刀
(2)40Cr
调质钢，0.4%C，1%Cr，轴类
(3)Cr12
冷作模具钢，1.4~2.3%C，12%Cr，硅钢片冲模
(4)60Si2Mn
弹簧钢，0.6%C，2%Si，1%Mn，弹簧
(5)4Cr13
不锈钢，0.4%C，13%Cr，医疗器械
(6)16Mn
普低钢；0.16% C，1%Mn；船舶
(7)20CrMnTi
渗碳钢；0.2%C，1%Cr，1%Mn，1%Ti；齿轮
(8)GCr15
轴承钢；1%C，1.5%Cr；轴套
(9)65Mn
弹簧钢；0.65%C，1%Mn；弹簧
(10)3Cr13
不锈钢；0.3%C，13％Cr；医疗机械
(11) 20Cr
渗碳钢，0.2％C，1％Cr，机床齿轮、齿轮轴、蜗杆等
（12）40CrNiMo
调质钢，0.4％C，1％Cr，1％Ni，1％Mo，飞机发动机轴等
（13）W18Cr4V
高速钢，制造车刀等，1.0%C，18%W，4%，1%V。
（14）42Mn2B
调质钢，0.42％C，2％Mn，1％B，主轴等。
(15) 20CrMnTi
渗碳钢，制造齿轮等，0.2%C，1%Cr，1% Mn，1%Ti。
（16）12CrNi3A
渗碳钢，制造齿轮等，0.12%C，1%Cr，3% Ni，A-优质。
9．说明W18Cr4V高速钢的用途，最终热处理工艺规范如何？为何采用高温加热淬火？570°C多次回火的目的是什么？为什么具有高的红硬性？
制造切削刀具(车刀、铣刀、钻头等) 。最终热处理工艺规范为淬火加570℃3次回火。高温加热淬火保证有足够碳化物溶入奥氏体，使奥氏体固溶碳和合金元素含量高，淬透性非常好。570°C多次回火的目的是保证充分消除应力，减少残余奥氏体数量，稳定组织。因为高速钢中加入W、Mo、Cr、V元素，提高钢的回火稳定性、具有二次硬化效应，使得高速钢具有高的红硬性。
10．Cr保护不锈钢表面的机理是什么？为使不锈钢生锈，铁中需要多少重量百分数的Cr？
铬不但提高铁素体电位，形成致密氧化膜，且在一定成分下也可获得单相铁素体组织。根据n/8定律，为使不锈钢不锈，铁中需要13%重量百分数Cr。
11. 与钢相比，铸铁化学成分有何特点？铸铁作为工程材料有何特点？
碳含量>2.11%为铸铁。许多优良的使用性能和工艺性能，略。
12．指出下列材料的类别，数字意义
(1) HT350
灰口铸铁，最低抗拉强度350MPa。
(2)KTH300－06
铁素体基体可锻铸铁，最低抗拉强度300MPa，最低延伸率6%。
(3)QT400-18
球墨铸铁，最低抗拉强度400MPa，最低延伸率18%。
(4) HT200
灰口铸铁（灰铁），最低抗拉强度200MPa
（5）KTZ550－04
珠光体基体可锻铸铁，最低抗拉强度550MPa，最低延伸率4%
（6）QT900-25
球墨铸铁，屈服强度（σb）≥900Mpa，δ%≥25
13. T10钢淬火和回火温度分别为多少？最终热处理后获得由哪些组成物组成的显微组织？(4分)
淬火温度为760~780℃
回火温度为150~250℃
显微组织为：回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体
第八章
1．铝合金和钢铁材料在强化方式上有什么不同？为什么？
铝合金通常是采用时效强化，在高温固溶处理后，再进行低温时效处理使第二相粒子弥散析出对合金进行强化。钢铁材料通常采用淬火强化，在高温奥氏体化后，淬火处理得到马氏体，因马氏体强度高使材料得到强化。
因为铝合金没有同素异构转变，淬火后得不到马氏体，所以不能采用淬火工艺进行强化；
钢铁材料有同素异构转变，可以采用淬火工艺获得马氏体进行强化。
2．铝合金的固溶处理，时效处理（包括自然时效、人工时效）对材料组织性能有什么影响？铝合金零件的加工和应用中如何利用或避免这种影响？
固溶处理后（淬火）得到的组织是不稳定的，有分解出强化相过渡到稳定状态的倾向；铝合金的强度和硬度不高，且有良好的塑性，可以进行一定的压力加工。在室温下放置或低温加热即时效后，强度和硬度会明显升高。
3．说明下列材料的类别、成分、特性和用途：
LF21，LY12，H70，ZQSn5-5-5, TC4
(1) ZL111
铝硅基铸造铝合金
（2）ZL102
铝硅基铸造铝合金
（3）H68
普通黄铜，含锌32%
（4）H65
普通黄铜，H－黄铜，65＝65％铜，散热器，螺钉等
（5）BMn40-1.5
白铜，含镍40%，含锰1.5%，仪表零件。
（6）L Y12
硬铝合金，L Y－硬铝，12－编号，飞机结构制造材料，如螺旋浆叶片、螺栓、飞机翼肋等。
（7）LF21：防锈铝
(8) ZQSn5-5-5
铸造锡青铜
土木工程材料课后习题 第一章 2、当某种材料得孔隙率增大时,表17内其她性质如何变化？(用符号表示:↑增大、↓下降、不变、？不定) 材料长期在水得作用下不被破坏,强度也不显著降低得性质称耐水性 用软化系数来表示K R=f b/f g 工程中将K R>0、85得材料瞧做就是耐水材料,可以用在水中或潮湿环境中得重要结构;用于受潮较轻或次要结构时,材料得K R值也不得低于0、75 4、材料发生渗水与冻融破坏得主要原因就是什么？如何提高材料得抗渗性与抗冻性？材料得孔隙率大,孔径大、开口并连通得空隙多、强度低就是发生渗水与冻融破坏得主要原因。 工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、减少裂缝或进行憎水处理等方法提高材料得抗渗性。 工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、提高材料得强度等方法提高材料得抗冻性。 5、什么就是材料得导热性？用什么表示？一般如何利用孔隙提高材料得保温性能？导热性就是指材料传导热量得能力。用导热系数来表示。 减少开口孔隙率,提高闭口孔隙率比例。 7、什么就是材料得耐久性？通常用哪些性质来反映？ 材料得耐久性就是指其在长期得使用过程中,能抵抗环境得破坏作用,并保持原有性质不变、不破坏得一项综合性质。 通常用抗渗性、抗冻性、抗老化与抗碳化等性质。 8、某工地有砂50t,密度为2、65g/cm3,堆积密度为1450kg/m3;石子100t,密度为2、70g/cm3,堆积密度为1500kg/m3、试计算砂石得空隙率,若堆积高度为1、2m,各需要多大面积存放？ 砂:绝对密实体积V1=50*1000/2650=18、87m3 自然状态下得体积V2=50*1000/1450=34、48m3 砂得空隙率为P1=(34、4818、87)/34、48=45、28% 存放面积为S1=3*34、48/1、2=86、2m2 石:绝对密实体积V3=100*1000/2700=37、04m3 自然状态下得体积V4=100*1000/1500=66、67m3 砂得空隙率为P2=(66、6737、04)/66、67=44、44% 存放面积为S2=3*66、67/1、2=166、675m2 第二章 3、花岗石与大理石各有何特性及用途？ 花岗石特性:(1)、密度大。(2)、结构致密,抗压强度高。(3)、孔隙率小,吸水率低。(4)、材质坚硬。(5)、装饰性好。(6)、耐久性好。 用途:用于高级建筑结构材料与装饰材料
绍兴文理学院2007学年01学期 机自专业06级《机械工程材料》期末试卷 （考试形式：闭卷） 一、名词解释（共15 分，每小题 3 分） 1、过冷度 2、渗碳体 3、淬硬性 4、纤维组织 5、再结晶 二、填空题（共15 分，每空格0.5分） 1、HB、a k、б0.2分别表示材料的力学性能是、、。 2、工程材料的结合键有、、和。 3、金属的结晶过程主要由和两个基本过程组成。 4、常温下，金属单晶体的塑性变形方式为和两种。其中主要的变形方式是。 5、固溶体出现枝晶偏析后，可用加以消除。 6、在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度、强度。 7、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是，其组成相是和。 8、利用Fe-Fe3C相图确定钢完全退火的正常温度范围是________________，它只适应于___________钢。 9、马氏体的显微组织中，高碳马氏体呈状，低碳马氏体呈状。其中________的韧性较好。 10、调质钢中加入Cr、Mn等元素是为了提高，加入W、Mo是为了。 11、1Cr18Ni9Ti是钢，Cr、Ni的主要作用是，Ti主要作用是，使用状态下的组织是。 12、铸铁中析出石墨的三个途径是、、。 13、QT500-05牌号中，QT表示，数字500表示、数字05表示。 14、变形铝合金按热处理性质可分为铝合金和铝合金两类。 15、机器零件选材的三大基本原则是、和。 三、判断题（共10 分，每小题 1 分） 1、材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。（） 2、室温下，金属的晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（） 3、滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（） 4、凡组织组成物都是以单相状态存在于合金系中。（） 5、莱氏体的含碳量为6.69％。（） 6、不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。（） 7、表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织和性能。（） 8、在碳钢中具有共析成分的钢，较之于亚共析钢和过共析钢有更好的淬透性。（） 9、球墨铸铁可通过热处理来提高其机械性能。（） 10、表面耐磨的凸轮，材料用20钢，热处理技术条件：淬火+低温回火，HRC50～60。（） 四、选择题（共15 分，每小题 1 分） 1、拉伸试验时，试样断裂前所能承受的最大应力称为材料的（）。 (a)屈服强度(b)弹性极限(c)抗拉强度(d)疲劳强度 2、晶体中的位错属于（）。 (a) 体缺陷(b) 面缺陷(c) 线缺陷（d）点缺陷
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 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 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
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.
第一章 2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：①45钢，②铝青铜，③35钢，④硬铝，⑤纯铜。试问： （1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？ （2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？ （3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？ 答：（1）①45钢：弹性变形②铝青铜：塑性变形③35钢：屈服状态④硬铝：塑性变形⑤纯铜：断裂。 （2）不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=σ/ε可以看出在同样的条件下45钢的弹性模量要大，所以不能减少弹性变形。 （3）能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处在弹性或塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低于35钢，所以能减少塑性变形。 4．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？ σb 、σs、σ0.2、σ-1、δ、αk、HRC、HBS、HBW 答：σb抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。 σs屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最低应力。 σ0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。 σ-1疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳断裂的交变应力值。 δ伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。 HRC洛氏硬度，表示用金刚石圆锥为压头测定的硬度值。 HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。 HBW布氏硬度，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。 7.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； 8．什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 答：形成固溶体使金属强度和硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象称为固溶强化。
工程材料试题库及答案 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见的热处理方法( 30分) 三、( 20分) 车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58, 其余地方为HRC20—25, 其加工路线为:
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 )
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工程材料 思考题参考答案 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
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”。 2 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
第一份试题 1.判断下列说法是否正确： （1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。 错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。 （2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。 错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火（提高硬度）或完全退火。而高碳钢工件则应进行球化退火（若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次正火），其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。 （3）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （4）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （5）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。 正确。同一钢种，其C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。（6）钢经过淬火后是处于硬脆状态。 基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆。 （7）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。 正确。 （8）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。 错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。 （9）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量 错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。 2、将含碳量为1.2%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。问： （1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。900℃粗大，处于完全奥氏体化区，对于过共析钢易
《工程材料与成形技术》课复习提纲 一、工程材料部分 1.常见金属晶格类型。 2. 三种晶体缺陷。 3. 相的概念。 4.固态合金有哪些相。 5.过冷度的概念。 6.过冷度与晶粒度的关系。 7.结晶过程的普遍规律。8.控制晶粒度的方法。 9.同素异构转变的概念。 10.绘制铁碳合金相图（各线、特殊点、成份、温度、组织、相）。 11.分析钢从奥氏体缓冷至室温时的结晶过程，画出典型铁碳合金（钢）显微组织示意图。 12.共晶反应式和共析反应式。 13.金属塑性变形的两种方式。14.加工硬化的概念。 15再结晶温度的计算。16热加工与冷加工的区别。 17.钢的热处理概念。18.热处理工艺分类。 19.过冷奥氏体转变的产物。20.决定奥氏体转变产物的因素。 21.马氏体的概念。 22会分析过冷奥氏体转变曲线。知道淬透性与C曲线的关系。 23.退火和正火的目的。24.淬火的概念。 25.一般怎样确定碳钢的淬火温度？26.影响淬透性的因素。 27.回火的目的。28.何为回火脆性？ 29.回火的种类。 30.一般表面淬火的预备热处理方法和表面淬火后的组织。 31渗碳的主要目的。32.钢按化学成分分类。 33.钢按质量分类。34 钢按用途分类。 35.机器结构钢的分类。36 钢中S、P杂质的影响。 37合金元素在钢中的作用。38.结构钢牌号表示的含义。 39.能区别渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢的牌号和一般采用的热处理方法。40按刃具钢的工作条件，提出哪些性能要求？ 41.根据碳钢在铸铁中存在形式及石墨形态，铸铁的分类。 二、材料成形技术部分 1、铸造工艺参数主要包括哪些内容？ 2、流动性对铸件质量的影响。 3、什么合金易于形成缩孔、什么合金易于形成缩松？。 4、铸造应力分为哪几类？ 5、减小和消除铸造应力的主要方法。 6、绘制自由锻件图主要考虑哪些问题？。 7、何谓拉深系数？有何意义？8.焊接的实质。
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
土木工程材料习题集与参考答案 第一章土木工程材料的基本性质 1. 试述材料成分、结构和构造对材料性质的影响？ 参考答案： 材料的成分对性质的影响：材料的组成及其相对含量的变化，不仅会影响材料的化学性质，还会影响材料的物理力学性质。材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。值得注意的是，材料中某些成分的改变，可能会对某项性质引起较大的改变，而对其他性质的影响不明显。 材料的结构对性质的影响：材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。可分为微观结构和细观结构。材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。 材料的构造对性质的影响：材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。不同材料适当搭配形成的复合材料，其综合性能优于各个单一材料。材料的内部孔隙会影响材料的强度、导热性、水渗透性、抗冻性等。 总之，材料的组成、结构与构造决定了材料的性质。材料的组成、结构与构造的变化带来了材料世界的千变万化。 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 ：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0 ρ：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，其内部仅含少量微小、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：如果材料内微小、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。如果材料内孔隙较大，其内空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。
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.晶体的各向异性：金属各方向的具有不同性能的现象。 5.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 6.本质晶粒度：奥氏体晶粒长大的倾向。 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.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。 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.（×） 2.结构钢的淬透性,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. （×） 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。（√） 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. （×） 11. 晶界是金属晶体的常见缺陷. （√） 12. 渗碳体是钢中常见的固溶体相. （×） 13. 金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行.（√） 14. 金属在进行热加工时，不会产生加工硬化现象. （√） 15. 上贝氏体的韧性比下贝氏体的好 . （×） 16. 对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网. （×） 17. 对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度. （√） 18. 淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vk. （×） 19. 高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性. （×） 20. 无限固溶体必是置换固溶体. （√） 21. 金属的晶粒越细小,其强度越高,但韧性变差. （×） 22. 所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度. （√）
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
三、选择正确答案 1、为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理（ A、等温退火 B 、完全退火 C、球化退火 D 、正火 2、钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其 C 曲线右移，从而（B ） A、增大VK B 、增加淬透性 C、减小其淬透性 D 、增大其淬硬性 3、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 4、高碳钢淬火后回火时，随回火温度升高其（A ） A、强度硬度下降，塑性韧性提高 B、强度硬度提高，塑性韧性下降 C、强度韧性提高，塑性韧性下降 D、强度韧性下降，塑性硬度提高 5、过共析钢的正常淬火加热温度应该选择在（ A ） A、Acl+30 —50C B 、Ac3+30 —50C C、Accm+30 —50C D 、T 再+30 —50C 6、常见的齿轮材料20CrMnTi 的最终热处理工艺应该是（D ） A、调质 B 、淬火+低温回火 C、渗碳 D 、渗碳后淬火+低温回火 7、常见的调质钢大都属于（B ） A、低碳低合金钢 B 、中碳低合金钢 C、高碳低合金钢 D 、低碳中合金钢 8 、某一中载齿轮决定用45 钢制造，其最终热处理采用下列哪种方案为宜（ A、淬火+低温回火 B 、渗碳后淬火+ 低温回火
C、调质后表面淬火 D 、正火 9、某工件采用单相黄铜制造，其强化工艺应该是（ C ) A、时效强化 B、固溶强化 C、形变强化 D、热处理强化 10 、在Fe-Fe3C 合金中，其平衡组织中含有二次渗碳量最多的合金的含碳量为（ D ） A、0.0008% B 、0.021% C、0.77% D 、2.11% 11 、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% 12 、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 13 、下列材料中不宜淬火的是（D ） A、GCr15 B 、W18Cr4V C、40Cr D 、YT15 14 、下列二元合金的恒温转变中，哪个是共析转变（ C ） A、L+ a~^卩 B、L f a +卩 C、a +卩 D 、 a +宦丫 15 、下列合金钢中，耐蚀性最好的是（D ） A、20CrMnTi B 、40Cr B、W18Cr4V D 、1Cr18Ni9Ti 16 、下列合金中，哪种合金被称为巴氏合金（B ）
WORD恪式 1-5在下面几种情况下，该用什么方法来测试硬度？写出硬度符号。 （1）检查锂刀、钻头成品硬度；（2）检查材料库中钢材硬度；（3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层；（4）黄铜轴套；（5）硬质合金刀片； （1）检查锂刀、钻头成品硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRCo （2）检查材料库中钢材硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号 HBWo （3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。 （4）黄铜轴套硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号HBW。 （5）硬质合金刀片采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。 2-4单晶体和多晶体有何差别？为什么单晶体具有各向异性，多晶体具有各项同性？ 单晶体是由原子排列位向或方式完全一致的晶格组成的；多晶体是由很多个小的单晶体所组成的，每个晶粒的原子位向是不同的。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。 2-5简述实际金属晶体和理想晶体在结构与性能上的主要差异。理想晶体中原子完全为规则排列，实际金属晶体由于许多因素的影响，使这些原子排列受到干扰和破坏，内部总是存在大量缺陷。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。 2-6简述间隙固溶体和间隙化合物的异同点。 间隙固溶体和间隙化合物都是溶质原子嵌入晶格间隙形成的。间隙固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而间隙化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。 3-3常用的管路焊锡为成分w(Pb二50%)、w(Sn=50%)的Pb-Sn合金。若该合金以及慢速度冷却至室温，求合金显微组织中相组成物和组织组成物的相对量。 0 20 40 80 |ixr? HXTcPb Sn
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： 温度加热后组织水冷后组织 700°C P+F P+F 760°C A+F M+F 840°C A M 1100°C A M 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
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。