工程材料习题
<习题一>
1、抗拉强度：是材料在破断前所能承受的最大应力。
屈服强度：是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力。
塑性：是指材料在载荷作用下，产生永久变形而不破坏的能力。
韧性：材料变形时吸收变形力的能力。
硬度：硬度是衡量材料软硬程度的指标，材料表面抵抗更硬物体压入的能力。
刚度：材料抵抗弹性变形的能力。
疲劳强度：经无限次循环而不发生疲劳破坏的最大应力。
冲击韧性：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展的能力。
2 、材料的弹性模量与塑性无关。
3 、四种不同材料的应力应变曲线，试比较抗拉强度，屈服强度，刚度和塑性。
由大到小的顺序，抗拉强度： 2 、 1 、 3 、 4 。屈服强度： 1 、 3 、 2 、 4 。刚度：1 、3 、2 、4 。塑性：3 、2 、4 、 1 。
4、常用的硬度测试方法有几种？这些方法测出的硬度值能否进行比较？
布氏、洛氏、维氏和显微硬度。由于各种硬度测试方法的原理不同，所以测出的硬度值不能直接进行比较。
5、以下工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度？
（1）锉刀：洛氏或维氏硬度（2）黄铜轴套：布氏硬度（3）供应状态的各种碳钢钢材：布氏硬度（4）硬质合金刀片：洛氏或维氏硬度（5）耐磨工件的表面硬化层：显微硬度
6、反映材料承受冲击载荷的性能指标是什么？不同条件下测得的这些指标能否进行比
较？怎样应用这些性能指标？
冲击功或冲击韧性。
由于冲击功或冲击韧性代表了在指定温度下，材料在缺口和冲击载荷共同作用下脆化的趋势及其程度，所以不同条件下测得的这种指标不能进行比较。
冲击韧性是一个对成分、组织、结构极敏感的参数，在冲击试验中很容易揭示出材料中的某些物理现象，如晶粒粗化、冷脆、热脆和回火脆性等，故目前常用冲击试验来检验冶炼、热处理以及各种加工工艺的质量。此外，不同温度下的冲击试验可以测定材料的冷脆转变温度。同时，冲击韧性对某些零件（如装甲板等）抵抗少数几次大能量冲击的设计有一定的参考意义。
7、疲劳破坏时怎样形成的？提高零件疲劳寿命的方法有哪些？
产生疲劳断裂的原因一般认为是由于在零件应力集中的部位或材料本身强度较低的部位，如原有裂纹、软点、脱碳、夹杂、刀痕等缺陷，在交变应力的作用下产生了疲劳裂纹，随着应力循环周次的增加，疲劳裂纹不断扩展，使零件承受载荷的有效面积不断减小，当减小到不能承受外加载荷的作用时，零件即发生突然断裂。
可以通过以下途径来提高其疲劳抗力。改善零件的结构形状以避免应力集中；提高零件表面加工光洁度；尽可能减少各种热处理缺陷(如脱碳、氧化、淬火裂纹等)；采用表面强化处理，如化学热处理、表面淬火、表面喷丸和表面滚压等强化处理，使零件表面产生残余压应力，从而能显著提高零件的疲劳抗力。
8、断裂韧性是表示材料何种性能的指标？为什么要在设计中要考虑这些指标？
断裂韧性表示材料抵抗裂纹扩展的能力。
断裂韧性的实用意义在于：只要测出材料的断裂韧性，用无损探伤法确定零件中实际存在的缺陷尺寸，就可以判断零件在工作过程中有无脆性开裂的危险；测得断裂韧性和半裂纹长度后,就可以确定材料的实际承载能力。所以，断裂韧性为设计、无损伤探伤提供了定量的依据。
<习题二>
1、晶体：物质的质点（分子，原子或离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质的晶体
非晶体：是指组成物质的质点不呈空间有规则周期性排列的的固体。
晶格：表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做晶格
晶胞：从晶格中确定一个最基本的几何单元来表达其排列形式的特征，组成晶格的这种最基本的几何单元。叫做晶胞
晶格常数：晶胞的各边尺寸a，b，c叫做晶格常数
致密度：致密度是指晶胞中原子所占体积与该晶胞体积之比。
晶面指数：表示晶面的符号叫做晶面指数
晶向指数：表示晶向的符号叫做晶向指数
晶体的各向异性：由于晶体中不同晶面和晶向上原子的密度不同，因此在晶体上不同晶面和晶向上原子结合力就不同，从而在不同晶面和晶向上显示出不同的性能。
点缺陷:是指在晶体中形成的空位和间隙原子
面缺陷:其特征是在一个方向尺寸上很小，另外两个方向上扩展很大，也称二维缺陷，晶界、相界、孪晶界和堆垛层错都属于面缺陷。
线缺陷:晶格中一部分晶体相对另一部分晶体局部滑移，已滑移部分的交界线为位错线，即线缺陷。
亚晶界:相邻亚晶粒之间的界面称为亚晶界。
位错:晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移。已滑移部分和未滑移部分的交界线成为位错
亚晶粒：是实际金属晶体中，一个晶粒的内部，其晶格位向并不是像理想晶体那样完全一致，而是存在许多尺寸更小，位向差也很小的小晶块，它们相互镶嵌成一颗晶粒，这些小晶块称为亚晶粒。
单晶体:当一块晶体内部位向完全一致时。我们称这块晶体为单晶体
多晶体 :由许多彼此位向不同的晶粒组成的晶体结构成为多晶体
固溶体:当合金由液态结晶为固态时，组成元素间会像合金溶液那样相互溶解。形成一种在某种元素的晶格结构中包含有其他元素原子的新相，成为固溶体
金属间化合物: 凡是由相当程度的金属键结合，并具有明显金属特性的化合物，成为金属化合物
固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度，硬度升高的现象叫做固溶强化
结合键:是指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小，结合键分为化学键和物理键两大类，化学键包括金属键、离子键和共价键；物理键即范德华力。
2、金属键，离子键，共价键及分子键结合的材料其性能有何特点？
金属键，大量自由电子，良好导电导热性，又因金属键的饱和性无方向性，结构高度对，故有良好的延展性。
离子键，正负离子的较强电吸引，导致高硬度，高熔点，高脆性，因无自由电子，固态导电性差。
共价键，通过共用电子对实现搭桥联系，键能高，高硬度，高熔点，高介电性。
分子键，因其结合键能低，低熔点，低强度，高柔顺性。
3、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？α-Fe，δ-Fe，Cr，V ，γ-Fe，Cu，Ni，Pb ，Mg，Zn各属何种晶体结构？
有体心立方，面心立方，密排六方三种，
体心立方晶格的晶胞通常只用一个晶格常数a表示，它的每个角上和晶胞中心都排列一个原子，面心立方晶格也只用一个晶格常数表示，它的每个角上和晶胞的六个面的中心都排列一个原子。密排六方晶格有两个晶格常数，一个是柱体的高度c，另一个是六边形的边长a，它的每个角上和下，下底面的中心都排列一个原子，另外在晶胞中心还有三个原子。
α-Fe，δ-Fe，Cr，V属体心，
γ-Fe，Cu，Ni，Pb属面心，
Mg，Zn属密排六方。
4、已知Fe的原子直径为 2.54*10-10m，求Fe的晶格常数。并计算1mm3Fe中的原子数。
由√3/4a=r有a=（2.54*10-10/2）/√3/4=2.933*10-10（m）故α-Fe的晶格常数为 2.933*10-10m。
1mm3中α-Fe的原子数
（1*10-3）3*2/（2.933*10-10）3 =7.927*1019个。
5、注意晶面指数与晶向指数的求法：晶面对各轴的截距，倒数，比例
晶向在原点引出，随意一点坐标，比例
6、画出立方晶格中（110）晶面与（111）晶面。并画出在晶格中和（110）（111）晶面上原子排列情况完全相同而空间位向不同的几个晶面。
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？
这是因为单晶体在各个晶面和晶向上原子排列密度是有差异的，所以在晶体中不同晶面和晶向上原子结合力不同，从而在不同晶面和晶向上显示出晶体的各向异性。
而多晶体是由众多细小的晶粒所构成的集合体，各个晶粒的晶轴取向是随机分布的。这样，通常测出多晶体的性能在各个方向上表示是不同晶粒的平均性能，所以不显示各向异性的。
8、试比较α-Fe与γ-Fe晶格的原子排列紧密程度和容碳能力。
α-Fe的原子排列密度为0.68，
γ-Fe的原子排列密度为0.74，
由于γ-Fe的晶格间隙较大，所以，γ-Fe的渗碳能力大于α-Fe。
9、金属的晶体结构由面心立方转变为体心立方时，其体积变化如何？为什么？
体积会膨胀，这是因为α-Fe的体心致密度小于γ-Fe。
10、实际金属晶体中存在那些晶体缺陷，对性能有什么影响？
有点缺陷（空位、间隙原子），是金属中原子扩散的主要方式之一，对热处理过程很重要
线缺陷（位错）金属晶体中的位错线往往大量存在，相互连接呈网状分布
面缺陷（晶界、亚晶界）会引起晶格能量的提高，并使金属的物理化学和机械性能发生显著地变化。
一般来说，缺陷密度越高，位错滑移阻力越大，材料强度、硬度越高，塑性、韧性越低。
11、简述固溶体和金属间化合物在晶体结构与机械性能方面的区别。
固溶体形成的是一种在某种元素的晶格结构中包含有其他元素原子的新相，金属间化合物是由相当程度的金属间结合，并具有明显金属特性的化合物。
固溶体的强度韧性和塑性之间能有较好的配合，所以对综合机械性能要求较高的结构材料，金属化合物通常能提高合金的强度，硬度和耐磨性，会降低塑性和韧性。12、固溶体可分为几种类型？形成固溶体后对合金的性能有什么影响？为什么？
两种。置换型和间隙型。
形成固溶体后，由于溶质原子造成的晶格畸变，固溶体会产生所谓固溶强化现象，即强度、硬度上升，塑性、韧性下降。电阻率逐渐升高，导电性逐渐下降，磁矫顽力升高等等。
固溶强化的产生是由于溶质原子融入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而使位错移动时所收到的阻力增大的缘故。
13、金属间化合物有几种类型？它们在钢中起什么作用？
有正常价化合物（离子化合物、共价化合物），电子化合物和间隙化合物。正常价化合物和电子化合物在合金中一般可作为强化相。能提高钢的强度，硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性。间隙化合物起细化晶粒的作用
14、高分子化合物在结构上有哪些特点？
1.一般高分子化合物的分子量都十分巨大，
2.。高分子化合物的分子是由许许多多结构
相同的链节所组成。3组成高分子链的所有原子之间的结合键都属共价键
15、陶瓷材料的主要键性有哪些？各有什么特点？
主要键型有离子键与共价键的混合键，构成陶瓷的的是晶相，玻璃相，气相
晶相：由某些固溶体或化合物组成，晶向常常不止一个，而是多相多晶体
玻璃相：非晶态的低熔点固体相
气相：陶瓷内孔隙中的气体
晶相分类及特点：氧化物的特点是较大的氧离子紧密堆积（如六角紧密堆积和立方紧密堆积），较小的正离子则填充它们的孔隙内。数目相等的氧离子和金属离子组成的氧化物结构（如MgO，CaO等）属简单的面心立方晶格，当两种离子的数目不等时，则可形成其他类的晶体结构。
常见的含氧酸盐为硅酸盐，特点是不论何种硅酸盐，硅总是在四个氧离子形成的四面体
的中心，形成（SiO4）四面体。四面体之间又都以共有顶点氧离子相互连接起来。
<习题三>
1、解释下列名词的涵义：
过冷度，晶核形核率N，生长速率G，凝固，结晶，自由能差△F；变质处理，变质剂；合金，组元，相，相图；机械混合物；枝晶偏析，比重偏析，相组成物，组织组成物；平衡状态，平衡相。
答：过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之间的温度差叫过冷度；
晶核形核率N：单位时间，单位体积液态金属中生成的晶核数目（晶核形核数目∕s·mm3）；
生长速率G：表示晶核形成过程和晶体生长过程的快慢(单位时间内晶核长大的线长度mm∕s）；
凝固：物质从液态到固态的转变过程统称为凝固；
结晶：通过凝固形成晶体结构，可称为结晶；
自由能：物质中能够自动向外界释放出其多余的或能够对外做功的这一部分能量叫做自由能；
自由能差△F；液体结晶时，其温度低于理论结晶温度，造成液体与晶体间的自由能差（△F=F液-F晶）
变质处理：在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂使金属结晶时的晶核形核率N 增加或生长速率G降低，这种细化晶粒的方法，称为变质处理；
变质剂：能够使物质变质的其它物质叫做变质剂
合金：合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素经一定方法所组成的具有金属特性的物质；
组元：通常把组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质称为组元；
相：指在没有外力作用下，物理、化学性质完全相同，成分相同的均匀物质的聚焦态。
相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图，又称状态图或平衡图。
机械混合物：通过共晶或共析反应形成的混合物叫机械混合物。
枝晶偏析：固溶体的结晶一般是按树枝状方式成长的，这就使先结晶的枝干成分与后结晶的分枝成分不同，由于这种偏析呈树枝状分布，故又称枝晶偏析；
比重偏析：亚共晶或过共晶合金结晶时，若初晶的比重与剩余液相的比重相差很大时，则比重小的初晶将上浮，比重大的初晶将下沉。这种由于比重不同而引起的偏析，称为比重偏析或区域偏析；
相组成物：有三种，铁素体，奥氏体，渗碳体；
组织：通常把在镜像显微镜下观察到的具有某种形貌或形态特征的部分，称为组织；
组织组成物：由相组成物组成的物质，也可以是单一相构成。
平衡状态：物质达到的一种稳定的状态。
平衡相：指在合金系中，达到平衡状态时，相对质量和相的浓度不再改变的参与或相变过程的各相。
2、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形核率和生长速率受到哪些因素的影响？
答：金属洁净的基本规律是形核与长大。
受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形核率和成长率都增大，但形成率的增长率比成长率的增长快；同时外来难溶杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。3、在铸造生产中，采取哪些措施控制晶粒大小？如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小。
（1）、金属模浇注和砂模浇注；
（2）、高温浇注与低温浇注；
（3）。浇注时采用震动与不采用震动；
答：铸造生产中，控制晶粒大小的措施有：1）、增加过冷度，2）、孕育处理（变质处理），3）、附加振动等。
（1）金属模铸件晶粒小，
（2）低温浇注的晶粒小，
（3）采用振动的晶粒小。
4、何谓共晶反应、包晶反应和共析反应？试比较三种反应的异同点。
答：共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。
包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一种固相的反应过程。
共析反应：有特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相反应。
共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定成分的相，都处于三相平衡状态。
不同点：共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。
5 、现有A 、B 两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确? 为什么?
（l ）形成二元匀晶相图的 A 和 B 两个组元的晶格类型可以不同，但原子大小一定要相等。
（ 2 ）K 合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含 B 量总是高于原液相中含 B 量。
（ 3 ）溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分都不相同，故在平衡状态下固溶体的成分是不均匀的。
答：（1）错
（2）对：在同一温度下做温度线，分别与固液相交于一点，过交点，做垂直线可以看出与固相线交点处B含量冥想高于另一点。
（3）错：虽然结晶出来成份不同，但平衡液体中成份是平衡的。
6、分析部分Mg-Cu 相图( 如图所示) ：
(1) 填入各区域的组织组成物和相组成物，在各区域中是否会有纯Mg 相存在? 为什么?
(2) 求出30%Cu 合金冷却到500 ℃、400 ℃时各相的成分和重量百分比。
(3) 画出30%Cu 合金自液相冷到室温的冷却曲线，并注明各阶段的相与相变过程。
答：（1）不会，应为Mg与Gu发生化学反应（2）！！！！！！！！！！
（3）
7 、二元匀晶相图、共晶相图与合金的机械性能、物理性能和工艺性能存在什么关系? 答：
8 、为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金?
答：①因为共晶体在恒温下进行结晶，同时熔点又最低，具有较好的流动性，在结晶时易形成集中缩孔，铸件的致密度好，所以常选用接近共晶成份的合金。
②因为单相固溶体通过选择适当的组成元素和适量的组成关系，可以使合金获得较纯金属高得多的强度和硬度，并保持较高的塑性和韧性，具有良好的压力加工性能。
9 、已知组元A （熔点700 ℃）与B （熔点600 ℃）在液态无限互溶；在固态400 ℃时 A 溶于 B 中的最大溶解度为20% ，室温时为10% ，而 B 却不溶于 A ；在400 ℃时，含30%B 的液态合全发生共晶反应，现要求：
(1) 绘制A-B 合金相图，并标注各区域的相组成物和组织组成物；
(2) 分析15%A 、50%A 、80%A 合金的结晶过程，并确定室温下相组成物及组织组成物的对量；
<习题四>
1、解释下列名词
?一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体
二次渗碳体：从A中析出的Fe3C称为二次渗碳体
三次渗碳体：从F中析出的Fe3C称为三次渗碳体
共晶渗碳体：经共晶反应形成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体
共析渗碳体：经共析反应形成的渗碳体即珠光体中的渗碳体
?铁素体：碳在a-Fe中形成的间隙固溶体
奥氏体：碳在y-Fe中形成的间隙固溶体
珠光体:由铁素体和渗碳体组成的共析混合物
莱氏体:Ld是由奥氏体和渗碳体组成的共晶混合物
Ld’(P+Fe3Ci i+Fe3C)是树枝状的珠光体分布在共晶渗碳体的基体上
?热脆：S在钢中以FeS形式存在，FeS会与Fe形成低熔点共晶，当钢材在800-1200温度加工时，会沿着这些低熔点共晶体的边界开裂，钢材将变得极脆，这种脆性现象称为热脆冷脆：P使室温下的钢的塑性、韧性急剧下降，并使钢的脆性转化、温度有所升高。使钢变脆，称为冷脆
2简述Fe3C相图中的三个基本反应：包晶反应、共晶反应及共析反应，写出反应式，注出含碳量和温度。
共析反应：冷却到-727℃时具有S点成分的奥氏体中同时折出具有P点，成分的铁素体和渗碳体的两相混合物
r0.77→(727℃)F0.0218+Fe3C6.69
包晶反应：冷却到1495℃时具有B点成分的液相与具有H点成分的固相δ反应生成具有J 点成分的固相A
L0.77+δ0.09→（1495℃）r0.16
共晶反应：1148℃时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物L4.3→（1148℃）r2.11+Fe3C6.69
3、画出Fe-Fe 3 C 相图，并进行以下分析：
(1) 标注出相图中各区域的组织组成物和相组成物；
(2) 分析0.4%C 亚共析钢的结晶过程及其在室温下组织组成物与相组成物的相对重量；(2)
4 、现有两种铁碳合金( 退火状态) ；其中一种合金的显微组织为珠光体占80% ，铁素体占20% ；另一种合金的显微组织为珠光体占94% ，二次渗碳体占6% ，问这两种合金各属于那一类合金? 其含碳量各为多少?
5 、根据Fe-Fe 3 C 相图；计算：
(1) 室温下，含碳0.6% 的钢中铁素体和珠光体各占多少?
(2) 室温下，含碳1.2% 的钢中珠光体和二次渗碳体各占。多少?
(3) 铁碳含金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。
6 、现有形状尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金，它们分别为0.20%C ；
0.4%C ；1.2%C ；3.5%C 合金。根据所学知识，可有哪些方法来区别它们?、
可以金相法区分。
一是看有无莱氏体或石墨组织，有即为3.5%C的铁碳合金。
二是看有无二次渗碳体，有即为1.2%C的过共析钢。
剩下的两种合金只要比较珠光体的数量即可，多者为0.4%C少者为0.2%C的合金。
7根据Fe-Fe 3 C 相图，说明产生下列现象的原因：
(1)含碳量为1.0% 的钢比含碳量为0.5% 的钢硬度高；。
(2)低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差；
(3)在l100 ℃，含碳0.4% 的钢能进行锻造，含碳4.0% 的生铁不能锻造；
(4)钢锭在950 ～1100 ℃正常温度下轧制，有时会造成锭坯开裂；
(5) 一般要把钢材加热到高温( 约1000 ～1250 ℃ ) 下进行热轧或锻造；
(6)钢铆钉一般用低碳钢制成；
(7) 绑扎物件一般用铁丝( 镀锌低碳钢丝) ，而起重机吊重物却用60 、65 、70 、75 等钢制成的钢丝绳；
(8)钳工锯T8 、T10 、T12 等钢料时比锯10 、20 钢费力，锯条易磨钝；
(9) 钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。
（1）因为渗碳体的体积分数大，材料就硬；
（2）低温莱氏体中有大量共晶渗碳体，故材料的差；
（3）0.4%C的钢在1100℃时为单相奥氏体，塑性好，故可锻造。而 4.0%C的生铁在1100℃时为高温莱氏体，有共晶渗碳体，故不可锻造。
（4）这是因为有时因冶金质量不高，钢中留有低熔点的三元硫共晶在晶界上分布。在950～1100℃时，硫共晶会熔化，形成所谓“热脆”现象。
（5）对低碳钢而言，确是如此。这样可以保证是在单相奥氏体相区内进行压力加工。（6）塑性好。
（7）钢丝中碳量越高，钢丝的强度就越大（在共析成分以下）。
（8）T8，T10，T12是工具钢，材料中有大量二次渗碳体，故难锯。
（9）铸铁因其成分接近共晶点，有良好的流动性，故适合铸造；而钢因其基体相为α.Fe（铁素体），塑性好，且高温下可转变为奥氏体，塑性更好，故适合压力加工。
8 钢中常存的杂质元素有哪些，对钢的性能有何影响？
主要有Si，Mn，P，S等.
Si是有益于提高钢的铁素体的强度，主要是固溶强化。
Mn也是有益于提高钢的铁素体的强度，主要是固溶强化和形成合金渗碳体。
P提高钢的冷脆转变温度范围，不利于钢的韧性。
S主要是引起钢的热脆性，这是因为S会在钢中形成低熔点三元硫共晶。
9 在平衡条件下，45 钢、T 8 钢和T12 钢的强度、硬度、塑性和韧性哪个大，哪个小，变化规律是什么，原因何在？
强度：T8>T12>45#，碳素钢中以珠光体的综合机械性能为最好，强度最好，T8钢中珠光体的体积分数最大，其次为T12和45#钢；
硬度：T12>T8>45#，碳素钢中以渗碳体相的硬度为最高，T12钢中渗碳体的体积分数最大，其次为T8和45#钢。
塑性：45#> T8> T12，碳素钢中以铁素体相的塑性最好，45#钢中铁素体的体积分数最大，其次为T8钢和T12钢。
10 指出下列各类钢的类别、主要特点及用途：
(1)A3 ；(2)45 ；(3)T12A
（1）普通碳素结构钢对杂质元素控制不严，用于各种热轧型材和要求不高的机械结构。
（2）优质碳素结构钢对杂质元素控制严格，用于制造一般的机械零件。
（3）高级优质碳素工具钢对杂质元素控制非常严格，用于制造一般形状简单且速度不高的工具和刃具。
11 名称晶体结构的特征采用符号含碳量（%）铁素体体心立方晶格 F 0.008-0.0218奥氏体面心立方晶格 A 0.77-2.11 渗碳体复杂的晶体结构 Fe3C 6.69
显微组织的特征机械性能其它
碳溶在α-Fe中间隙固溶体良好的塑性良好的导磁性能碳溶在γ-Fe中的间隙固溶体塑性好，变形抗力小无磁性
复杂结构的间隙固溶体硬度高，塑性和冲击韧性差亚稳定的化合物<习题五>
1、（1）滑移：所谓滑移是晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面发生相对的滑动。孪生：晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面(孪生面)产生一定角度的切变(即转动)，这种变形方式叫做“孪生”。
（2）再结晶：变形金属加热到较高温度时，原子具有较强的活动能力，有可能在破碎的亚晶界处重新形核和长大，使原来破碎拉长的晶粒变成新的、内部缺陷较少的等轴晶粒。这一过程，使晶粒的外形发生了变化，而晶格的类型无任何改变，故称为“再结晶”。二次再结晶：通常再结晶后获得细而均匀的等轴状晶粒。如果温度继续升高或保温较长时间后，少数晶粒会吞并周围许多晶粒而急剧长大，形成极粗的晶粒，为了与通常晶粒的正常长大相区别，把这种现象称为“二次再结晶”。再结晶温度：变形金属开始进行再结晶的最低温度称为金属的再结晶温度。
（3）热加工：凡在再结晶温度以上的加工过程称为热加工。
冷加工：凡在再结晶温度以下的加工过程称为冷加工。
（4）加工硬化：晶粒破碎和位错密度增加，使金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化(或冷作硬化)现象。
（5）回复：加热温度较低时，变形金属中的一些点缺陷和位错，在某些晶内发生迁移变化的过程，称为回复。
（6）再结晶：变形金属加热到较高温度时，原子具有较强的活动能力，有可能在破碎的亚晶界处重新形核和长大，使原来破碎拉长的晶粒变成新的、内部缺陷较少的等轴晶粒。这一过程，使晶粒的外形发生了变化，而晶格的类型无任何改变，故称为“再结晶”。
（7）织构：当金属变形量达到一定值(70～90％以上)时，金属中的每个晶粒的位向都趋于大体一致，这种现象称为“织构”现象，或称“择优取向”。
2、一般条件下进行塑性变形时，为什么在锌、镁中易出现孪晶？而在纯铜中易产生滑移带？
因为锌、镁属于密排六方晶格，纯铜属于面心立方晶格。孪生变形仅在滑移系较少而不易产生滑移的密排六方金属 (如Mg、Zn、Cd等)中易于发生，而面心立方晶格金属（如Al、Cu等）中由于滑移系较多，故易产生滑移。
3、用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。试解释过程演变的原因？
弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，是由于在外力的作用下，铁丝随着外形的变化，其内部组织也要发生变化，晶粒破碎和位错密度增加，使金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化 (或冷作硬化)现象，金属的加工硬化，给进一步加工带来困难，所以后来逐渐感到有些费劲。再进一步变形时，由于金
属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，很快铁丝就因为疲劳而发生断裂。
4、为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？
金属的晶粒粗细，对其机械性能的影响是很大的。晶粒愈细，晶界总面积愈大，每个晶粒周围不同位向的晶粒数愈多。因此，塑性变形抗力也愈大。另外，晶粒的愈细，不仅使强度增高，而且也增加其塑性和韧性。因为晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数愈多，变形可以分散在更多的晶粒内进行，各晶粒滑移量的总和增大，故塑性好。同时，由于变形分散在更多的晶粒内进行，引起裂纹过早产生和发展的应力集中得到缓和，从而具有较高的冲击载荷抗力。所以，工业上常用细化晶粒的方法来使金属材料强韧化。
5、冷塑性变形对金属组织和性能有何影响？
在外力的作用下，金属随着外形的变化，其内部组织也要发生如下的变化：
(一)晶粒形状的变化。塑性变形后晶粒的外形沿着变形方向被压扁或拉长，形成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，且随变形量增大而加剧。这种组织通常叫做“纤维组织”。
(二)亚结构的形成。在未变形的晶粒内部存在着大量的位错壁 (亚晶界)和位错网，随着塑性变形的发生，即位错运动，在位错之间产生一系列复杂的交互作用，使大量的位错在位错壁和位错网旁边造成堆积和相互纠缠，产生了位错缠结现象。随着变形的增加，位错缠结现象的进一步发展，便会把各晶粒破碎成为细碎的亚晶粒。变形愈大，晶粒的碎细程度便愈大，亚晶界也愈多，位错密度显著增加。同时，细碎的亚晶粒也随着变形的方向被拉长。
(三)形变织构的产生。在定向变形情况下，金属中的晶粒不仅被破碎拉长，而且各晶粒的位向也会朝着变形的方向逐步发生转动。当变形量达到一定值 (70～90％以上)时，金属中的每个晶粒的位向都趋于大体一致，这种现象称为“织构”现象，或称“择优取向”。
塑性变形对金属性能的影响：组织上的变化，必然引起性能上的变化。如纤维组织的形成，使金属的性能具有方向性，纵向的强度和塑性高于横向。晶粒破碎和位错密度增加，使金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化 (或冷作硬化)现象。
6、金属的再结晶温度受哪些因素的影响？能否通过在结晶退火来消除粗大铸造组织？为什么？
影响再结晶温度的因素是：
（1）预先的变形程度。变形程度愈大，金属畸变能愈高，向低能量状态变化的倾向也愈大，因此再结晶温度愈低。
(2)原始晶粒大小。金属原始晶粒越小，则变形的抗力越大，变形后储存的能量较高，再结晶温度则较低。
(3)金属的纯度及成分。金属的化学成分对再结晶温度的影响比较复杂。当金属中含有少量元素，特别是高熔点元素时，常会阻碍原子扩散或晶界的迁移，而使再结晶温度升高。如纯铁的再结晶温度约为450℃，加入少量碳变成钢时，其再结晶温度提高至500～650℃。在钢中再加入少量的W、Mo、V等，还会更进一步提高再结晶温度。当合金元素含量较高时，可能提高也可能降低再结晶温度，这要看合金元素对基体金属原子扩散速度比对再结晶形核时的表面能的影响而定。有利于原子扩散和降低表面能的则降低再结晶温度；反之，则升高再结晶温度。
(4)加热速度和保温时间。再结晶过程需要有一定时间才能完成，故加热速度的增加会使再结晶推迟到较高温度才发生；而保温时间延长，原子扩散充分，可使再结晶过程在
较低温度下完成。
由于铸造组织没有经过塑性变形所以不能通过再结晶退火来消除粗大铸造组织。
7、当金属继续冷拔有困难时，通常需要进行什么热处理？为什么？
金属在冷拔过程中会产生加工硬化，金属的加工硬化，给进一步加工带来困难。为此，在其加工过程中必须安排一些中间退火工序，来消除加工硬化现象。
8、试述纤维组织的形成及其对材料性能的影响。
塑性变形后晶粒的外形沿着变形方向被压扁或拉长，形成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，且随变形量增大而加剧。这种组织通常叫做“纤维组织”。纤维组织的形成，使金属的性能具有方向性，纵向的强度和塑性高于横向。晶粒破碎和位错密度增加，使金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，产生了所谓加工硬化 (或冷作硬化)现象。9、何谓临界变形度？为什么实际生产中要避免在这一范围内进行变形加工？
变形度的影响实际上是一个变形均匀的问题。变形度愈大，变形便愈均匀，再结晶后的晶粒度便愈细。当变形度很小时，由于晶格畸变小，不足以引起再结晶，故晶粒度保持原样。当变形度在 2～l0％时再结晶后的晶粒十分粗大，因此时金属中只有部分晶粒发生变形，变形很不均匀，再结晶时的形核数目少，再结晶后的晶粒度很不均匀，故晶粒极易吞并长大。这个变形度称为“临界变形度”，生产中应设法避免。
10、热加工对金属组织和性能有何影响？钢材在热加工（如锻造）时，为什么不产生加工硬化现象？
热加工虽然不致引起加工硬化，但仍能使金属的组织和性能发生显著的变化：
(一)可使钢中的气孔焊合，分散缩孔压实，从而使材料的致密度增加。
(二)可使钢中的粗大枝晶和柱状晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提高。
(三)可使钢中的各种夹杂物沿着变形方向伸长(塑性夹杂物如FeS和细碎脆性夹杂物如氧化物等)，但晶粒通过再结晶变成细等轴晶，而夹杂物却被保留下来，形成了“纤维组织”，在宏观试样上呈现为条状(塑性夹杂物)和链状(脆性夹杂物)。这种组织使钢的机械性能有了方向性，在沿着纤维的方向上(纵向)具有较高的机械性能，而且在垂直纤维方向上(横向)性能较低。
钢材在热加工（如锻造）时，加工温度处于其再结晶温度以上，即使发生加工硬化，也会通过再结晶而消除，故不产生加工硬化。
11 、如图所示，用细棒料压制的齿轮毛胚和直接用粗料毛胚（与齿轮外径相等）来加工成齿轮，试问用哪种方法制造出的齿轮质量好？为什么？
用细棒料压制的齿轮好。
<习题六>
1 （1）奥氏体的起始晶粒度：起始晶粒度事指珠光体向奥氏体转变刚刚终了时的奥氏体晶粒度。
实际晶粒度：钢在具体加热条件下实际得到的奥氏体晶粒尺寸。
本质晶粒度：钢加热到930℃±10℃，保温8h，冷却后得到的晶粒度。
（2）珠光体：层比较大的铁素体与渗碳体的机械混合物。
索氏体：层片间距较小的铁素体与渗碳体的机械混合物。
屈氏体：层片间距较小的铁素体与渗碳体的机械混合物。
贝氏体：过饱和的铁素体和碳化物的机械混合物。
马氏体：碳在α—Fe中的过饱和固溶体。
（3）奥氏体：碳溶在γ—Fe中的间隙固溶体。
过冷奥氏体：钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到A r1以下，成为热力学不稳定状态的过冷奥氏体。
残余奥氏体：过冷奥氏体向马氏体转变时，冷至室温或Mf点尚未转变的奥氏体。
（4）退火：钢的退火是把钢加热到高于或低于临界点（Ac1或Ac3 ）的某一温度，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却以获得接近平衡组织的一种热处理工艺。
正火：正火时把亚共析钢加热到AC3以上30—50℃，过共析钢加热到ACM 上30—50℃，保温后在空气中冷却的工艺。
淬火：将钢加热到Ac1或Ac3 以上30-50℃，保温后快速的操作，称为淬火。
回火：将淬火钢加热到A1以下某一温度，保温一定时间，然后快速冷却到室温的热处理工艺。
冷处理：将退火钢继续冷却带室温以下某一温度并停留一定时间，使残余奥氏体转变为马氏体，然后在恢复到室温。
临界淬火冷却速度（Vk）：使获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
淬透性：淬透性表示钢在淬火时或得马氏体的能力。
淬硬性：淬硬性使指钢在理想条件下进行淬火硬化（即得到马氏体组织）所能达到的最高硬度的能力。
2 珠光体类型组织有哪几种？他们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？
珠光体组织使按层间距大小分为珠光体，索氏体，屈氏体三种。
珠光体在等温温度在制650 温度范围内获得，层片较大（>0.4μm ）硬度为170—200HBS，索氏体在等温温度在650—600范围内得到层片间距较小（0.2—0.4μm ）硬度为230-320HBS，屈氏体在等温温度在600-550范围内得到，层间距更小（<0.2μm），硬度为330-400HBS。
3 贝氏体类型组织有哪几种？他们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？
贝氏体组织最为常见的是上贝氏体和下贝氏体
上贝氏体使过冷奥氏体在550-350℃ 温度范围内等温度形成的。呈羽毛状，有粗大的片状铁素体和粗大的，分布不均匀的渗碳体组成。韧性显著降低，硬度为HBC35~45。下贝氏体使是过冷奥氏体在350~230℃温度范围内等温形成的，下贝氏体中的铁素体针细小，渗碳体弥散度大。分布更均匀，强度，硬度进一步提高。塑性，韧性有所改善，具有更好的综合机械性能。
4、马氏体组织有哪几种基本类型？他们的形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？
马氏体的组织形态主要有两种：板条状马氏体和片状马氏体。
高温奥氏体中含碳量大于 1.0%时，淬火组织中马氏体的形态是片状的，亚结构主要是栾晶，在片体边界上沿[111]m方向呈点状规则排列有螺形位错。片状马氏体韧性和塑性差。高温奥氏体中含碳量小于0.30%时，淬火组织中马氏体的形态是板条状的，体内有高容度位错，{111}r为其惯习面。板条状马氏体的韧性和塑性好。
马氏体的硬度主要取决于含碳量，随着马氏体含碳量的增高，硬度随之提高，当含碳量超过0.6%以后硬度增加趋于平缓。
5、何谓连续冷却及等温冷却？试绘出奥氏体这两种冷却方式的示意图。
连续冷却是以某一速度连续冷却到室温，使过冷奥氏体在连续冷需冷却过程中发生转变，等温冷却是快速冷却到Ar1以下某一温度，并等温停留一段时间，使过冷奥氏体发生转变，然后在冷却到室温。
6、说明共析碳钢C曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。
共析钢C曲线中，过冷奥氏体开始转变点的连线称为转变开始线；过冷奥氏体转变结束点的连线称为转变结束线。水平线A1表示奥氏体与珠光体的平衡温度。在A1线以上是奥氏体稳定存在的区域，A1线以下，转变开始线以左是过冷奥氏体区，转变结束线以右是转变产物区，转变开始线和结束线之间是过冷奥氏体和转变产物共存区。
影响C曲线形状和位置的主要因素有：（1）碳的影响。在亚共析钢中，随含碳量增加，C 曲线向右移动；在过共析钢中，随含碳量的增加，C曲线则向左移动。（2）合金元素的影响：除钴外，所有的合金元素使C曲线位置右移，碳化物形成元素含量较多时，不仅影响C曲线位置，还会改变C曲线的形状。（3）加热温度和保温时间的影响：随着加热温度的提高和保温时间的延长，C曲线右移。
7、球化退火，淬火+高温回火，淬火+中温回火，（高）等温淬火，（低）等温淬火，淬火，淬火。
8、确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织（1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度（2）ZG35的铸造齿轮（3）锻造后热的60钢锻坯（4）具有片状渗碳体的T12钢坯
（1）完全退火，目的是消除轧制工艺不合要求而产生的带状组织缺陷，并适当降低硬度，提高塑性和改善切屑加工性能。退火后组织为珠光体+铁素体
（2）去应力退火：目的是消除铸件的内应力，退火后组织为珠光体+铁素体
（3）去应力退火，目的是消除段柸的热应力，避免使用工程中变形和开裂，退火后组织为珠光体+铁素体。
（4）球化退火，目的是将珠光体的渗碳体由片状转化为球状，得到球状珠光体，降低钢的硬度，改善切削加工性能，得到的组织为球状珠光体+球状渗碳体
9、共析钢加热奥氏体化后，按图中V1~V7的方式冷却，（1）指出图中①~⑩各点处的组织（2）写出V1~V5的热处理工艺名称。
①过冷奥氏体+珠光体②过冷奥氏体③索氏体④过冷奥氏体+屈氏体⑤过冷奥氏体+屈氏体+贝氏体⑥下贝氏体⑦过冷奥氏体+下贝氏体⑧下贝氏体+马氏体+残余奥氏体⑨过冷奥氏体⑩马氏体+残余奥氏体
（2）V1：退火V2：正火V3：等温淬火V4：分级淬火V5：双液淬火10、（a）马氏体(b)贝氏体+马氏体(c) 屈氏体+贝氏体+马氏体(d)屈氏体+索氏体+珠光体
11、淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢淬火加热温度应如何选择？
淬火的目的是为了获得马氏体或贝氏体组织。提高钢的机械性能。
为了防止奥氏体晶粒粗化，一般淬火温度不宜太高，只允许超出临界点30-50℃。亚共析钢的淬火加热温度是A c3+30-50℃。过共析钢的淬火温度是A c1+30-50℃。
12、冷却后组织加热后组织700℃：珠光体+铁素体珠光体+铁素体
760℃：马氏体+铁素体奥氏体+铁素体
840℃：马氏体+残余奥氏体马氏体+奥氏体
1100℃：粗大的马氏体+粗大的残余奥氏体粗大的奥氏体
13、淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别？影响钢淬透性的因素有哪些？影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些？
淬透性表示钢在淬火时获得马氏体的能力。而淬硬层深度为钢的表面至半马氏体区的距离。淬透性是钢在规定条件下的一种工艺性能，是确定的可以比较的，为钢材本身固有的属性。淬硬层深度是实际工件在具体条件下淬得的马氏体和半马氏体的深度，是变化的，与钢的淬透性及外在因素（如淬火介质，零件尺寸）有关。
影响钢淬透性的因素：钢的临界冷却速度（V K）。凡是影响C曲线位置的因素均能影响钢的淬透性。
淬硬性主要与马氏体的含碳量有关，含碳量愈高，淬火后硬度愈高。
14、机械设计中应如何考虑钢的淬透性？
机械设计中应考虑钢的淬透性。界面较大或形状复杂以及受力情况特殊的重要零件，要求界面的力学性能均匀的零件，应选用淬透性好的钢：而陈寿扭转或弯曲再和的轴类零件，外层受力较大，心部受力较小，可选用淬透性较低的钢种，只要淬透性深度为轴半径的1/3-1/2即可，这样，既满足了性能的要求降低了成本。
15、指出下列组织的主要区别：（1）索氏体与回火索氏体（2）屈氏体与回火屈氏体（3）马氏体与回火马氏体
索氏体：正火所得，层片状，HB和回火索氏体相当，屈服强度，冲击韧性都比或会索氏体略低。
回火索氏体：调质所得，铁素体+细小颗粒碳化物，综合机械性能优越。
屈氏体：600-500℃范围内所得，层片状，硬度330-400HBS。
回火屈氏体：350-500℃回火所得，硬度为35-45HRC，又较高的弹性和屈服极限，同时有一定韧性。
马氏体：钢在M s点以下发生无扩散转变所得，高强度高硬度，塑性、韧性较差。
回火马氏体易于腐蚀，金相显微镜下为暗黑针片状，HRC58-64.
16、甲厂产品的组织为珠光体+铁素体。乙厂产品的组织为回火索氏体，与甲厂产品相比，乙厂产品具有良好的综合机械性能。
17、对低碳钢齿轮进行渗碳，渗碳后表面组织从珠光体+铁素体变成马氏体+残余奥氏体，硬度和耐磨性大幅提高。
对中碳钢齿轮进行表面淬火，表面淬火后表面组织从珠光体+铁素体变成马氏体+残余奥氏体，硬度和耐磨性提高。
18、表面淬火一般用中碳钢和中碳合金钢，也可用高碳工具钢和低合金工具钢以及铸铁等。渗碳用钢通常为含碳量0.15-0.25%的低碳钢和低碳合金钢。氮化用钢通常是含有Al、Cr、Mo等合金元素的钢。
表面淬火后，表面硬度，耐磨性和疲劳强度均提高。三者相比较，淬火后硬度值一般在HRC45-60之间，渗碳后硬度值在HRC58-60之间，渗氮后硬度值在67-74之间。渗碳与渗氮相比，工件变形大，渗层厚。
表面淬火可用于齿轮、轧辊等；渗碳可用于齿轮、大小轴、凸轮轴、活塞销及机床零件、大型轴承等；渗氮主要用于各种高速传动精密齿轮，高精度机床主轴（如镗床镗杆，磨床主轴），在交变载荷条件下要求疲劳强度很高的零件，以及要求变形很小和具有一定抗热、耐蚀能力的耐磨零件。
<习题七>
1、合金钢中经常加入哪些合金元素？如何分类？
合金钢中的合金元素通常分为以下几类：
碳化物形成元素：Mn, Cr, W，Mo, V, Ti, Nb ,Zr
非碳化物形成元素：Ni, Cu, Co, Si, Al。
2、合金元素Mn Cr W Mo V Ti对过冷奥氏体的转变有哪些影响？
除Co外，所有合金元素溶于奥氏体后，都增大其稳定性，使奥氏体分解转变速度减慢，即C曲线右移，从而提高钢的淬透性。碳化物形成碳化物形成元素，如Mo、W、V、Ti等，当它们含量较多时，不仅使C曲线右移，而且还会使C曲线的形状发生变化，甚至出现两组C曲线，上部的C曲线反映了奥氏体向珠光体的转变，而下部的C曲线反映了奥氏体向贝氏体的转变。
3、合金元素对钢中基本相有何影响？对钢的回火转变有什么影响？
（1）合金元素溶入铁素体中形成合金铁素体，由于与铁的晶格类型和原子半径不同而造成晶格畸变，产生固溶强化效应。①非碳化物形成元素：如Ni、Si、Al、Co等，它们不与碳形成化合物，基本上都溶于铁素体内，以合金铁素体形式存在；碳化物形成元素，基本上是置换渗碳体内的铁原子而形成合金渗碳体或合金碳化物，如：Cr7 C3 等。（ 2）钢在淬火后回火时的组织转变主要是马氏体分解、残余奥氏体的分解及碳化物形成、析出和聚集的过程，这个过程也是依靠元素之间的扩散来进行的。由于合金元素扩散速度小，而又阻碍碳原子扩散，从而使马氏体的分解及碳化物的析出和聚集速度减慢，将这些转变推迟到更高的温度，导致合金钢的硬度随回火温度的升高而下降的速度比碳钢慢。这种现象称之为回火稳定性。合金元素一般都能提高残余奥氏体转变的温度范围。在碳化物形成元素含量较高的高合金钢中，淬火后残余奥氏体十分稳定，甚至加热到500～600℃仍不分解，而是在回火冷却过程中部分转变为马氏体，使钢的硬度反而增加，这种现象称之为二次硬化。其次，在高合金钢中，由于Ti、V、W、Mo等在500～600℃温度范围内回火时，将沉淀析出特殊碳化物，这些碳化物以细小弥散的颗粒状存在，因此，这时硬度不但不降低，反而再次增加，这种现象称之为“沉淀型”的二次硬化，亦称为弥散硬化或沉淀硬化。合金元素对淬火及回火后钢的机械性能的不利影响是回火脆性问题。
4、区别下列名词的基本概念
（1）奥氏体：碳在γ-Fe中的一种间隙固溶体。合金奥氏体：溶在合金元素中的奥氏体。奥氏体钢：钢的组织为奥氏体的钢。
（ 2）铁素体：碳在α-Fe中的一种间隙固溶体。合金铁素体：溶在合金元素中的铁素体。铁素体钢：钢的组织为铁素体的钢。
（ 3）渗碳体即碳化三铁Fe 3 C。合金渗碳体：溶有合金元素的渗碳体，如(Fe、Cr) 3 C 等。特殊碳化物：指稳定性特高的碳化物，如：WC等。
5、解释下列现象：
（1）在含碳量相同的情况下，含碳除Mn、Ni等扩大γ相区的元素外，大多合金元素与铁相互作用能缩小γ相区，使A 4 下降，A 3 上升，因此使钢的淬火加热温度高于碳钢。
（ 2）钢在淬火后回火时的组织转变主要是马氏体分解、残余奥氏体的分解及碳化物形成、析出和聚集的过程，这个过程也是依靠元素之间的扩散来进行的。由于合金元素扩散速度小，而又阻碍碳原子扩散，从而使马氏体的分解及碳化物的析出和聚集速度减慢，将这些转变推迟到更高的温度，导致合金钢的硬度随回火温度的升高而下降的速度比碳钢慢。这种现象称之为回火稳定性。
（ 3）含碳量大于等于0.40%，含铬量为12%的钢属于过共析钢。，而含碳量1.5%，含铬量12%的钢属于莱氏体钢
从合金元素对铁碳相图的影响可知，由于合金元素均使相图中的S点和E点左移，因此使共析点和奥氏体的最大溶碳量相应地减小，出现了当含Cr量为12％时，共析点地含碳量小于0.4％,含碳量12％时奥氏体最大含碳量小于1.5％。
（ 4）高速钢在热锻或热扎后，经空冷获得马氏体组织
由于高速钢中含有大量地合金元素，使其具有很高的淬透性，在空气中冷却即可得到马氏体组织。
6、何谓渗碳钢？为什么渗碳钢的含碳量均为低碳？合金渗碳钢中常加入哪些合金元素？它们在钢中起什么作用？
用于制造渗碳零件的钢称为渗碳钢。渗碳钢的含碳量一般都很低(在0.15～0.25％之间)，属于低碳钢，这样的碳含量保证了渗碳零件的心部具有良好的韧性和塑性。为了提高钢的心部的强度，可在钢中加入一定数量的合金元素，如Cr、Ni、Mn、Mo、W、Ti、B等。其中Cr、Mn、Ni等合金元素所起的主要作用是增加钢的淬透性，使其在淬火和低温回火后表层和心部组织得到强化。另外，少量的Mo、W、Ti等碳化物形成元素，可形成稳定的合金碳化物，起到细化晶粒的作用。微量的B(0.001～0.004％)能强烈地增加合金渗碳钢的淬透性。
7、何谓调质钢？为什么调质钢的含碳量均为中碳？合金调质钢中常加入哪些合金元素？它们在钢中起什么作用？
调质钢一般指经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。调质钢的含碳量一般在0.25～0.50％之间，属于中碳钢。碳量过低，钢件淬火时不易淬硬，回火后达不到所要求的强度。碳量过高，钢的强度、硬度虽增高，但韧性差，在使用过程中易产生脆性断裂。常用合金调质钢通常加入的合金元素有Cr、Ni、Si、Mn、B等，主要是为了提高钢的淬透性及保证强度和韧性而加入的。
8、弹簧钢的含碳量应怎么确定？合金弹簧钢中常加入哪些合金元素？最终热处理工艺如何确定？
弹簧钢可分为碳素弹簧钢与合金弹簧钢。碳素弹簧钢是常用的弹簧材料之一，其含碳量为0.6～0.9％。合金弹簧钢的含碳量低一些，约介于0.45～0.70％之间，考虑到合金元素的强化作用，降低含碳量有利于提高钢的塑性和韧性。合金弹簧钢中所含合金元素经常有Si、Mn、Cr、V等，它们的主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改善了弹簧钢的力学性能。根据弹簧的加工成型状态不同，弹簧分为热成型弹簧与冷成型弹簧，热成型弹簧的最终热处理为淬火后中温回火；冷成型弹簧则是用冷拉弹簧钢丝经冷卷后成型，然后进行低温去应力退火。
9、滚动轴承钢的含碳量如何确定？钢中常加入的合金元素有哪些？其作用如何？
滚动轴承钢的含碳量为0.95～1.15％，这样高的含碳量是为了保证滚动轴承钢具有高的硬度和耐磨性。主加元素是Cr，其作用可增加钢的淬透性，铬与碳所形成的(Fe、Cr) 3 C 合金渗碳体比一般Fe 3 C渗碳体稳定，能阻碍奥氏体晶粒长大，减小钢的过热敏感性，使淬火后得到细小的组织，而增加钢的韧性。Cr还有利于提高回火稳定性。对于大型滚动轴承(如D>30～50mm的滚珠)，还须加入适量的Si(0.40～0.65％)和Mn(0.90～1.20％)，以便进一步改善淬透性，提高钢的强度和弹性极限而不降低韧性。
11、9SiCr制造的圆板牙，写出加工简明工艺路线，说明各工序作用及板牙在使用状态下的组织及大致硬度。
《机械工程材料》期末试卷 班级：______________ 学号：___________ 姓名：____________ 一、名词解释(每题2分，共10分) 1.淬透性 2. 回火马氏体 3. 位错 4. 相 5. 加工硬化 二、判断正误(每题1分，共10分) 1. 可锻铸铁可以进行锻造加工。（） 2. 高分子材料中，大分子链之间的结合键是离子键( ) 3. 钢的淬硬性主要取决于钢中的碳元素含量，合金元素越高，其淬硬性越好。( ) 4. 所以金属均有明显的屈服现象。（） 5. 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。( ) 6. 在铁碳合金相图中，具有E点与F点之间成分的合金缓冷到1148℃时都将发生共晶转变。（） 7. 凡是液态凝固为固体的过程都是结晶过程。( ) 8. 铸造条件下，冷却速度越大，则过冷度越大，晶粒越细( ) 9. 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。（） 10.复合材料中的增强相主要起承受应力和显示功能的作用。( ) 三、填空(每空1分，共15分) 1.金属的结晶主要由和两个基本过程。 2. 渗碳的方法主要有、和。 3. 完全退火是指将亚共析钢加热至A3+（30~50℃）完全奥氏体化，炉冷至室温得到和组织的热处理工艺。 4. 材料的工艺性能是指性、性、性和性。 5. 白口铸铁中碳主要以的形式存在，灰口铸铁中碳主要以的形式存在。 6. 常温下，金属单晶体的塑性变形方式为和。 四、选择题(单选或多选) (每题2分，共30分) 1.过共析钢正火的目的（）。 A. 调整硬度，便于切削加工 B.细化晶粒，为最终热处理作组织准备 C. 消除网状二次渗碳体 D.消除残余内应力，防止变形开裂 2. T12钢的正常淬火组织是（）。 A. 马氏体+残余奥氏体 B. 马氏体+颗粒状碳化物 C. 马氏体+铁素体 D.马氏体+残余奥氏体+颗粒状碳化物 11. 随冷塑性变形量增加，金属的（）。 A.强度下降，塑性提高 B.强度和塑性都下降 C.强度和塑性都提高 D.强度提
机械工程材料 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 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？ uvw；晶面是指晶答：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[] hkl。 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
机械工程材料(第二版)习题答案(王章忠) 例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为φ40×800mm，要求热处理后变形小，尺寸稳定，表面硬度为60～64HRC，用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料→球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。试分析：1. 用CrWMn钢的原因。2. 分析工艺安排能否达到要求，如何改进？ 丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。在加工处理过程中，每一工序都不能产生大的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少残余奥氏体量。丝杠受力不大，但转速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60～64 HRC。根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为合适。其原因如下：（1）CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满足硬度和耐磨性的要求。 （2）CrWMn钢由于加入合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝杠的精度。目前，9Mn2V 和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。
对原工艺安排分析：原工艺路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠的技术要求。所以原工艺路线应改为：下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。 例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为58～62HRC齿心部硬度为30～45HRC，其余力学性能要求为σb＞1000MPa，σOF≥600MPa，AK ＞48J。试从所给材料中选择制造该齿轮的合适钢种。 35、45 、20CrMnTi 、38CrMoAl 、T12 分析：从所列材料中可以看出35、45 、T12钢不能满足要求。对剩余两个钢种的比较可见表1。 材料热处理σs/ MPa σb/ MPa /% φ/% AK/J 接触疲劳强度 /MPa 弯曲疲劳强度 /MPa 20CrMnTi 渗碳 淬火853 1080 10 45 55 1380 750 38CrMoAl 调质835 980 14 50 71 1050 1020
机械工程材料期末复习 《工程材料》复习思考题参考答案 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？ a -Fe、丫- 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； a - Fe、Cr、V属于体心立方晶格； 丫― 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。 7■过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小 有何影响？ 答：①冷却速度越大，贝U过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，贝U晶体内形
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。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度，硬度升高的现象叫做固溶强化 原因：晶格畸变 过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？ 答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。③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。 9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？ 答：①采用的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。②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
机械工程材料期末复习题 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。
机械工程师笔试试卷 姓名：分数： 一、简答题：（12题，每题5分，共60分） 1．钢根据用途可分几类？按其端面形状可分几类？ 2．角钢变形有哪几种？槽钢的变形有哪几种？ 3．什麽叫装配？装配的三要素是什么？ 4．影响材料冲压的因素有哪些？ 5．金属结构的主要形式有哪些？ 6．金属结构的连接方法有哪几种？ 7．装配中常用的测量项目有哪些？
8．零件上表面对下表面的平行度公差值为0.05mm，若要规定该上表面的平面度公差，其公差值与平行度公差值有何关系，为什么。 9．40Cr钢汽车转向节是汽车的重要零件，毛坯硬度要求241～285HBS，成品表面硬度为52～63HRC，需进行哪两种热处理工艺。 10．举例说明在什么情况下螺纹连接需要防松，防松方法可分为哪几类。 11．试述刀具前刀面上的积屑瘤能够为切削加工带来哪些有利因素，并说明其条件。 12．常用的表面处理工艺有哪几种（至少答出5种）。
二、应用题：（4题，每题10分，共40分） 1．下图为工作压力20MPa的液压油缸装配示意图，请说明以下问题： 1）以右端为例，说明Ф1小孔在启动和停止时的缓冲作用原理。 2）说明数字标示部分所用密封圈的密封形式和类型。 2．指出图示轴系结构设计中的错误，在错误之处标出数字作记号，分别按数字记号说明其错误原因。
3．一个带有键槽的内孔，其设计尺寸如图a所示。该内孔有淬火处理的要求，因此有如下的工艺安排（参见图b）： 1）镗内孔到 046 .0 8. 49+ φmm；2）插键槽；3）淬火处理；4）磨内孔，同时保证内孔直径03.0 50+ φmm和键槽 深度 3.0 8. 53+ mm两个设计尺寸的要求。请计算插键槽工序的工序尺寸A2。 4．浇铸系统由哪几部分组成，铸件浇注系统应满足哪些工艺要求？某形状复杂的铸件材质为HT200，质量为60kg，壁厚δ=6mm，采用封闭式浇铸系统，计算该铸件浇注系统各组元的截面积。
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，
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
1.可否通过增加零件的尺寸来提高其弹性模量：不能，弹性模量主要取决与材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化手段如热处理，冷加工，合金化等对弹性模量的影响很小。 2.工程上的延伸率与选取的样品长度有关，为什么：延伸率=（L1-L2）/10,当式样d0不变时，L0增加，则延伸率下降，只有当L0/d0为常熟市，延伸率才有可比性。 3.如何用材料的应力--应变曲线判断材料的韧性：所谓的材料韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量，即拉伸曲线与横坐标所包围的面积。 4.从原子结构上说明晶体与非晶体的区别：院子在三维空间呈现规则排列的固体成为晶体，而原子在空间里无序排列的固体成为非晶体。晶体长程有序，非晶体短程无序。 5.立方晶系重指数相同的晶面与晶向有什么关系：互相垂直。 6.合金一定单相的吗，固溶体一定是单相的吗：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。 7.固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变，为什么：不属于，同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化。 8.根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因：由匀晶转变相图可以知道，固溶体合金的结晶只有在充分缓慢冷却的条件下才可能得到成分均匀的固溶体组织。然而在实际生产中，由于冷速较快，合金在结晶过程中固相和液相中的原子来不及扩散，使得线结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素，而后结晶的枝晶间含较多的低熔点元素，在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分出现不均匀的现象，成为枝晶偏析。 9.结合相图分析含0.45%、1.2%和3.0%的Fe-C合金在缓慢冷却过程中的转变及温室下的组织：0.45%C：L—L+δ—L+δ+γ—L+γ—γ+c—P+γ+α，室温组织：P+α 1.2%C：L—L+γ—γ—γ+二次渗碳体—F+γ+二次渗碳体—二次渗碳体，室温组织：P+二次渗碳体 3.0%C：L —L+γ—L+γ+Le—γ+Le+二次渗碳体—P+γ+二次渗碳体+一次渗碳体—Le’+二次渗碳体+P，室温组织：Le’+二次渗碳体+P 10.为什么室温下金属的晶粒越细，强度、硬度越高，韧性、塑性也越好：因为金属的晶粒越细，晶界总面积额越大，位错障碍越多，需协调的具有不同未向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高，从而导致金属的强度和硬度越高；合金的晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，同时参与变形的晶粒数目越多，变形越均匀，推迟了裂纹的形成与扩展，使得在断裂前发生了较大的塑性变形，在强度和硬度同时参加的情况下，所以合金晶粒越细，其苏醒和韧性也越好。 11.黄铜铸件上的数码不慎擦掉如何辨别数码：加热使其再结晶的方法可以使原来数码再显现，因为打字时会使铸件打字处产生塑性变形，有预变形存在，通过加热再结晶课使晶粒恢复到预变形之前的形态，便可现出数码。 12.合金铸件的晶粒粗大，能否再结晶退火来细化晶粒：不能，因为铸件没有产生预变性，就不能用再结晶的方法。 13.齿轮饼胚的加工方法：选择由热轧钢棒墩成圆饼，因为这样可以控制钢的纤维素的走向与受力方向一致。 14.用冷拉钢丝绳吊运刚出炉热处理工件去淬火，但在此过程中钢丝绳发生断裂的原因：因为热处理工件有很高的温度，冷拉钢丝绳接触后相当于使之再结晶，晶粒会恢复到以前的状态，因而强度会降低。 15.在冷拔钢丝时进行中间退火原因：因为在冷拔过程中会产生很大的应力，在以后使用中需要把这些应力消除，使用中间退火会细化晶粒，产生预变形，使强度和硬度提升，消除应力选取的温度应该小于再结晶温度。 16.用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧，最后要进行低温去应力定型退火：因为在冷拔过程中会
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
例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为φ40×800mm，要求热处理后变形小，尺寸 稳定，表面硬度为60～64HRC，用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料→ 球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。试分析：1. 用CrWMn钢的原因。2. 分析工艺安排能否达到要求，如何改进？ 丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。在加工处理过程中，每一工序都不能产生大的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少残余奥氏体量。丝杠受力不大，但转速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60～64 HRC。 根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为合适。其原因如下： （1）CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满 足硬度和耐磨性的要求。 （2）CrWMn钢由于加入合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝杠的精度。目前，9Mn2V和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。 对原工艺安排分析：原工艺路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠的技术要求。所以原工艺路线应改为：下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。 例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为58～62HRC齿心部硬度为30～45HRC，其余力学性能要求为σ＞1000MPa，σ≥600MPa，A＞48J。试从所K OFb给材料中选择制造该齿轮的合适钢种。 35、45 、20CrMnTi 、38CrMoAl 、T12 分析：从所列材料中可以看出35、45 、T12钢不能满足要求。对剩余两个钢种 比较，20CrMnTi能全面满足齿轮的性能要求。 其工艺流程如下：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→磨齿。 例3：机械式计数器内部有一组计数齿轮，最高转速为350r/min，该齿轮用下列哪些材料制造合适，并简述理由。40Cr、20CrMnTi、尼龙66。 工作条件分析：计数器齿轮工作时，运转速度较低、承受的扭矩很小，齿轮
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） 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） 名称 候选材料 选用材料 热处理方法 最终组织 机床床身 T10A, KTZ450-06, HT200 HT200 时效 P ＋F ＋G 片 汽车后桥齿轮 40Cr, 20CrMnTi, 60Si2Mn 20CrMnTi 渗碳＋淬火＋低温回火 表面Cm ＋M ＋A ’ 心部 F ＋M 滚动轴承 GCr15, Cr12, QT600-2 GCr15 球化退火＋淬火＋低温回火 Cm ＋M ＋A ’ 锉刀 9SiCr, T12, W18Cr4V T12 球化退火＋淬火＋低温回火 Cm ＋M ＋A ’ 汽车板簧 45, 60Si2Mn, T10 60Si2Mn 淬火＋中温回火 T 回 钻头 W18Cr4V ，65Mn, 20 W18Cr4V 淬火＋低温回火 Cm ＋M ＋A ’ 桥梁 1Cr13, 16Mn, Q195 16Mn, 不热处理 F ＋P 滑动轴承 H70, ZSnSb11Cu6, T8 ZSnSb11C u6 不热处理 a+SnSb 耐酸容器 Q235, 1Cr18Ni9Ti, ZGMn13 1Cr18Ni9T i 固溶处理 A 发动机曲轴 QT600-3, 45, ZL101 QT600-3 等温淬火＋高温回火 S 回＋G 球
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。
《机械工程材料》课程考试模拟试卷A及答案 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1、在设计汽车缸盖螺钉时，应选用的强度指标是（C ）。 A．?e B．?s C．?0.2 D．?b 2、在立方晶系中指数相同的晶面和晶向（B ）。 A．互相平行B．互相垂直C．即平行又垂直D．无必然联系 3、钢经调质处理后获得的组织是（C ）。 A．回火马氏体B．回火屈氏体C．回火索氏体D．回火贝氏体 4、钢的淬透性主要取决于（C ）。 A．含碳量B．冷却介质C．合金元素D．加热温度 5、用来合成高聚物的低分子化合物称为（B ）。 A．链节B．单体C．链段D．单分子 6、有一碳钢制作的支架刚性不足，解决的办法是（C ）。 A．用热处理方法强化B．另选合金钢C．增加横截面积D．在冷塑性变形状态下使用7、晶体中的空穴属于（A ）。 A．点缺陷B．面缺陷C．线缺陷D．不是缺陷 8、过共析钢的正常淬火加热温度是（B ）。 A．Ac3?（30～50）C B．Ac1?（30～50）C C．Accm?（30～50）C D．Are?（30～50）C 9、钢的淬硬性主要取决于（A ）。 A．含碳量B．冷却介质C．合金元素D．加热温度 10、塑料制品的玻璃化温度（B ）为好，橡胶制品的玻璃化温度（B ）为好。 A．低，高B．高，低C．高，高D．低，低0000 二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分） 1、从液态转变为固态时，为了细化晶粒，可采用（BD ）。 A．快速浇注B．加变质剂 C．以砂型替代金属型D．增大过冷度 2、淬火时，零件易变形、开裂的形状可能有（BD ）。 A．形状对称B．有尖角C．壁厚均匀D．壁厚不均匀 3、影响工程材料力学性能的内在因素包括（ABC ）。 A．化学成分B．内部结构C．内部组织D．使用条件 4、下列适于作高温耐热零件的材料为（AD ）。 A．陶瓷B．玻璃钢C．40Cr D．12CrMoV 5、经淬火+低温回火后可能为“高碳回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体”组织的钢为（ABCD ）。 A．T9 B．Cr12MoV C．9SiCr D．W18Cr4V 三、填空题（本大题共15空，每空2分，共30分） 1、单晶体与非晶体最根本的区别是晶体有固定的熔点、晶体原子排列具有规律性、晶体性能各向异性。 2、??Fe、??Fe的一个晶胞内的原子数分别为2 和4 。 3、当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越低，转变后的残余奥氏体量就越多。
判断题（在括号内打“√”或“×”，每小题1分，共17分） 1.测试淬火件的硬度经常使用布氏硬度。……………………洛氏………（F） 2.细晶粒金属不仅强度、硬度高，而且塑性、韧性也好。………………………（T） 3.由于存在温度不同，过冷奥氏体与奥氏体具有不同的组织结构。…………（T） 4.渗碳体是钢中的一种基本相。………………………………………………（） 5.高温回火脆性可通过快冷消除。……………………………………………（T ） 6.钢号GCr15种，15表示Cr含量是15%。……………………………………（F ） 7.灰铸铁中的白口组织可通过正火消除。……………退火………………（F ） 8.铸铁中顺序凝固法用来防止产生铸造应力。………………………………（） 9.冲压件强度高是因为材料产生了加工硬化。………………………………（） 10. 金属热加工就是把金属加热后进行加工。………………………………（F） 11.可锻铸铁适合锻造加工。……………………………………………………（F） 12.酸性焊条是指焊条药皮中含有酸性氧化物。………………………………（） 13.低碳钢焊接接头中以正火区性能最好。……………………………………（） 14.钎焊时焊件也发生融化。……………………………………………………（） 15.自由锻可生产大型零件。……………………………………………………（F） 16.弯曲成形件模具角度只要与工件角度吻合即可得到合格工件。…………（F ） 17.轴承套圈开裂后焊补不能继续使用。………………………………………（T） 二、填空题（每空1分，共30分） 1.常用的金属材料强度指标有抗拉强度和屈服强度两种。 2.钢中常存的元素中，有害元素有P 和S 两种 3.碳在γ-Fe的间隙固溶体称为，它具有晶体结构，在1148℃时 碳具有最大溶解度为 2.11 %。 4.齿轮经过渗碳淬火处理后，既改变了齿轮表面的，又改变 了。 5.钢铁牌号QT500-7中，QT表示，500表示，单位 是，7表示。 6.拔长时的锻造比表达式为； 镦粗时的锻造比表达式为。 7.焊接变形形式有、、、、。 8.设计机械零件时遵循的选材原则是、、。 9.白口铸铁中碳主要以形式存在，而在灰口铸铁中碳主要以 形式存在。 10.热处理工艺过程包括、、三个阶段。 11.ZL201是合金，H68是合金。 三、选择题（每空1分，共17分） 1.在二元合金中，最适宜用于铸造生产的合金是（）。 A、共析成分合金； B、固溶成分合金； C、共晶成分合金。 2.等温淬火所得组织中适用于生产的组织是（）。 A、上贝氏体； B、下贝氏体； C、贝氏体 3.对低碳结构钢，为提高其切削加工性能、细化晶粒，选用（）。 A、退火； B、正火； C、淬火 4.金属牌号T8表示( )。 A、特殊钢； B、碳素结构钢； C、碳素工具钢； D、铜合金
第一章 1．解释名词：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。 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？ 3．致密度和配位数可以用来说明哪些问题？ 4．晶面指数和晶向指数有什么区别？ 5．实际晶体中的缺陷（点缺陷，线缺陷和面缺陷）对金属性能有何影响？6．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出各向异性？7．过冷度与冷却速度有什么关系？它对金属结晶过程有什么影响？对铸件晶粒大小有什么影响？ 8．金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？9．在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？10．解释下列名词：合金，组元，相，相图；固溶体，金属间化合物，机械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶强化，弥散强化。 11．指出下列名词的主要区别 1）置换固溶体与间隙固溶体；2）相组成物与组织组成物。 12．Si、C、N、Ni、Mn元素在α-Fe 中形成哪几种固溶体? 13．试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别. 14．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？ 15. 什么叫共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点. 16．二元合金相图表达了合金的哪些关系？ 17．在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？ 18. 已知A（熔点600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态300℃时A溶于B 的最大溶解度为30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在300℃时，含40% B 的液态合金发生共晶反应。现要求： 1）作出A-B 合金相图； 2）分析20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量。