工程材料与成形技术基础习题(含答案)

《工程材料及成形技术》课程习题集班级：________________姓名：________________学号：________________2013年2月——5月习题一工程材料的性能一、名词解释σs：σb：δ：ψ：E：σ-1：αk： HB： HRC：二、填空题1、材料常用的塑性指标有（δ）和（ψ）两种，其中用（ψ）表示塑性更接近材料的真实变形。

2、检验淬火钢成品的硬度一般用（洛氏硬度HRC），而布氏硬度是用于测定（较软）材料的硬度。

3、零件的表面加工质量对其（疲劳）性能有很大影响。

4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是（ak ），其单位是（ J/cm2 ）。

5、在外力作用下，材料抵抗（塑性变形）和（断裂）的能力称为强度。

屈服强度与（抗拉强度）比值，工程上成为（屈强比）。

三、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 ）A．σs b．σb c．σ-12、有一碳钢支架刚性不足，解决办法是（ C ）A．用热处理方法强化 b．另选合金钢 c．增加截面积3、材料的脆性转化温度应在使用温度（ B ）A．以上 b．以下 c．相等4、在图纸上出现如下硬度技术条件标注，其中哪种是正确的？（ B ）A．HB500 b．HRC60 c．HRC18四、简答题1、下列各种工件应采取何种硬度试验方法来测定其硬度？（写出硬度符号） 锉刀： HRC 黄铜轴套：HB供应状态的各种非合金钢钢材： HB 硬质合金刀片：HV耐磨工件的表面硬化层： HV 调质态的机床主轴：HRC铸铁机床床身：HB 铝合金半成品 HB2、在机械设计中多用哪两种强度指标？为什么？常用σs ： σb ：原因：大多数零件工作中不允许有塑性变形。

但从零件不产生断裂的安全考虑，同时也采用抗拉强度。

3、设计刚度好的零件，应和什么因素有关？（1）依据弹性模量E 选材，选择E 大的材料（2）在材料选定后，主要影响因素是零件的横截面积，不能使结构件的横截面积太小。

工程材料及成型技术基础考试模拟题含答案一、单选题（共90题，每题1分，共90分）1、晶体中的位错属于( )A、线缺陷B、点缺陷C、面缺陷D、体缺陷正确答案：A2、可锻铸铁的石墨形态是( )A、片状B、蠕虫状C、球状D、团絮状正确答案：D3、对薄壁弯曲件,如弯曲半径过小则会引起( )A、回弹B、裂纹C、拉穿D、飞边正确答案：B4、影响金属材料可锻性的主要因素之一是( )。

A、化学成分B、锻工技术水平C、锻件大小D、锻造工序正确答案：A5、关于球墨铸铁,下列叙述中错误的是( )。

A、塑性较灰口铸铁差B、可以进行调质,以提高机械性能C、铸造性能不及灰口铸铁D、抗拉强度可优于灰口铸铁正确答案：A6、模锻无法锻出通孔,一般需在孔中留下一层厚度为4~8mm的金属,这层金属称为( )A、余块B、飞边C、加工余量D、冲孔连皮正确答案：D7、工具钢的最终热处理是()A、淬火+低温回火B、调质C、渗碳D、球化退火正确答案：A8、固溶体和它的纯金属组元相比( )A、强度低,但塑性高些B、强度高,但塑性低些C、强度高,塑性也高些D、强度低,塑性也低些正确答案：B9、锻件的纤维组织使锻件在性能上具有方向性,从而影响锻件质量,它( )。

A、不能消除也不能改变B、可用热处理消除C、只能用多次锻造使其合理分布D、可经锻造消除正确答案：C10、某厂用冷拉钢丝绳吊运出炉热处理工件去淬火,钢丝绳承载能力远超过工件的重量,但在工件吊运过程中,钢丝绳发生断裂,其断裂原因是由于钢丝绳( )。

A、超载B、形成带状组织C、产生加工硬化D、发生再结晶正确答案：D11、对压铸而言,下列说法正确的是( )。

A、可浇厚大件B、铸件可通过热处理来提高强度C、可浇高熔点合金D、铸件不能热处理正确答案：D12、普通灰铸铁件生产时,工艺上一般采取的凝固原则是( )。

A、逐层凝固B、糊状凝固C、同时凝固D、定向凝固正确答案：C13、共析钢奥氏体化后,在A1~680℃范围内等温,其转变产物是( )。

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。

第1章工程材料一.判断题1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。

（√）2.一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。

（√）3. 碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。

（×）4.一般来说，对于组织均匀的材料，其硬度越高，耐磨性越好。

（√）5.HBW是洛氏硬度的硬度代号。

（×）6.金属材料的使用性能包括力学性能.铸造性能。

（×）7.硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。

（×）8.布氏硬度适用于毛坯和组织不均匀材料，洛氏硬度适用于成品件的硬度。

（√）9.生产中常用于测量退货刚.铸铁及有色金属的硬度方法是布氏硬度法。

（√）10.硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。

（×）11.材料的硬度越高，其强度也越高，这是所有材料都具有的特性。

（×）12.断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。

（√）13.布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。

（×）14.洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。

（×）15.材料抵抗小能量多次冲击的能力主要取决于材料的强度。

（×）16.只要零件的工作应力低于材料的屈服强度，材料不会发生塑性变形更不会断裂。

17.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。

（√）18.理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。

（×）19.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。

（×）20.纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。

（×）21.金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。

（×）22.铸成薄壁件与铸成厚壁件晶粒粗大。

（×）23.厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。

（×）24.一个合金的室温组织为α+β11+（α+β），则它由三相组成。

（×）25.α-Fe属于面心立方晶格晶格类型。

（×）26.金属Cu.Al都是面心立方晶格。

第一章 金属材料的性能复习思考题1．什么是塑性变形？什么是弹性变形？答：金属材料在外力作用下，发生不可逆的永久变形称为塑性变形。

金属材料在外力作用下，金属材料发生变形，失去外力金属材料又恢复到原来状态的变形叫弹性变形。

2．p0.2R 的含意是什么？为什么低碳钢不用此指标？答：p0.2R 的含意是对于高碳钢、铸铁、铜、铝等金属材料，没有明显的屈服现象，拉伸曲线上没有小锯齿状平台，通常规定试样产生0.2%塑性变形时的应力作为其规定非比例延伸强度，用p0.2R 表示。

低碳钢有明显屈服现象，可以测定其上屈服强度R eH 和下屈服强度R eL ，所以不用此指标。

3．抗拉强度与硬度之间有没有一定的关系？为什么？答：抗拉强度与硬度之间有一定的关系，低碳钢：m 2.7HBS R ≈、高碳钢：m 3.8HBS R ≈、合金调质钢：m 4.3HBS R ≈、灰铸铁：m 1.0HBS R ≈。

由于硬度和强度以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力，故二者之间有一定的关系。

4．冲击吸收能量K 代表什么指标？为什么K 不直接用于设计计算？答：K 值是试验中测定的吸收能量，它反映的是材料在冲击载荷下弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。

也就是金属材料的冲击韧性。

在冲击能量相对不太大的情况下，金属材料承受多次重复冲击的能力，主要取决于强度，而不是要求过高的冲击韧性。

即冲击韧性较低而强度较高的材料寿命较长。

因此，用K 值来衡量和设计这些机械零件是不太合适的，一般只用K 值作为选择材料的参考。

5．某低碳钢拉伸试样，直径为10 mm ，原始标距为50 mm ，屈服阶段拉力值首次下降前的最大拉力为18 840 N ，屈服阶段不计初始瞬时效应时的最小拉力为18 740 N ，屈服之后、断裂前的最大拉力为35 320 N ，拉断后将试样接起来，标距之间的长度为73 mm ，断口处截面平均直径为6.7 mm 。

问该低碳钢的m R ，eH R ，eL R ，Z ，A 各是多少？其硬度大约是多少？答：45021014.335320S F R 2mm=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯==MPa24021014.318840S F R 2eHeH =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯==MPaeLeL 2F 18740R 239MPa S 103.142===⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭220u 2010 6.7ππS 22Z 100%100%55%S 10π2S ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭=⨯=⨯=⎛⎫⎪⎝⎭%46%100505073%100L L A 00u =⨯-=⨯-=L 因为是低碳钢：m 2.7HBS R ≈m 450HBS 1672.7 2.7R ===第二章 金属的晶体结构复习思考题1．已知Cu 的原子直径为2.56 Å（10110m Å-=），求Cu 的晶格常数，并计算l 3mm Cu 中的原子个数。

工程材料及成型技术基础模考试题（含答案）一、单选题（共90题，每题1分，共90分）1、模锻件上平行于锤击方向(垂直于分模面)的表面必须有斜度,其原因是( )。

A、增加可锻性B、防止产生裂纹C、便于从模膛取出锻件D、飞边易清除正确答案：C2、为了改善高速钢铸态组织中的碳化物不均匀性,应进行( )。

A、正火B、锻造加工C、完全退火D、球化退火正确答案：B3、可锻铸铁适宜制造薄壁小件,这是由于浇注时其( )A、易得到白口组织B、石墨化完全C、收缩较小D、流动性较好正确答案：A4、T10钢锻坯切削加工前,应进行的预备热处理是( )。

A、完全退火B、去应力退火C、球化退火D、再结晶退火正确答案：C5、铸件的壁厚越厚,铸件强度越低,这是因为壁厚越厚( )A、易产生气孔B、易产生浇不足、冷隔C、易产生缩孔、晶粒粗大D、易产生白口组织正确答案：C6、过共析钢正常的淬火加热温度是( )。

A、Ac1+30~70℃B、Accm+30~70℃C、Ac3+30~70℃D、Ac1-30~70℃正确答案：A7、平衡状态下抗拉强度最高的材料是()A、20B、45C、65D、T9正确答案：D8、铸件同时凝固主要适用于( )。

A、铸铝件B、铸钢件C、灰口铸铁件D、球墨铸铁件正确答案：C9、选择金属材料生产锻件毛坯时,首先应满足( )。

A、硬度高B、塑性好C、无特别要求D、强度高正确答案：B10、亚共析钢常用的退火方法是( )。

A、完全退火B、球化退火C、等温退火D、均匀化退火正确答案：A11、锻造加热温度过高会产生过热、过烧。

过热指的是( )。

A、晶界物质氧化B、含碳量下降C、晶粒急剧长大D、表层氧化正确答案：C12、间隙相与间隙化合物的( )A、结构和性能都相同B、结构不同,性能相同C、结构相同,性能不同D、结构和性能都不相同正确答案：B13、共析成分的合金在共析反应γ→(α+β)刚结束时,其相组分为( )A、γ+(α+β)B、(α+β)C、α+βD、γ+α+β正确答案：C14、板料冲压工序中,属于变形工序的是()P119A、冲孔B、翻边C、落料D、剪切正确答案：B15、现有一碳钢支架刚性不足,可有效解决此问题的方法是( )A、改用另一种碳钢B、进行热处理改性C、改变该支架的截面与结构形状尺寸。

工程材料与技术成型基础课后习题答案第一章1-1由拉伸试验可以得出哪些力学性能指标?在工程上这些指标是如何定义的? 答:强度和韧性.强度(σb)材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度;塑性(δ)材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力.强度指标里主要测的是:弹性极限,屈服点,抗拉强度等.塑性指标里主要测的是:伸长率,断面收缩率.1-21-3锉刀:HRC 黄铜轴套:HB 供应状态的各种非合金钢钢材：HB 硬质合金刀片：HRA,HV 耐磨工件的表面硬化层：HV调质态的机床主轴：HRC 铸铁机床床身：HB 铝合金半成品：HB1-4公式HRC=10HBS,90HRB=210HBS,HV=HBS800HV>45HRC>240HBS>90HRB1-7材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。

包括铸造性，锻造性，切削加工性，热处理性。

第二章2-2 答:因为γ-Fe为面心立方晶格,一个晶胞含4个原子,致密度为0.74;γ-Fe冷却到912°C 后转变为α-Fe后，变成体心立方晶格，一个晶胞含2个原子，致密度为0.68，尽管γ-Fe 的晶格常数大于α-Fe的晶格常数，但多的体积部分抵不上因原子排列不同γ-Fe变成α-Fe 体积增大的部分，故γ-Fe冷却到912℃后转变为α-Fe时体积反而增大。

2-3.答：（1）过冷度理论结晶温度与实际结晶温度只差。

（2）冷速越快则过冷度越大，同理，冷速越小则过冷度越小（3）过冷度越大则晶粒越小，同理，过冷度越小则晶粒越大。

过冷度增大，结晶驱动力越大，形核率和长大速度都大，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。

2-4：答：（1）在一般情况下，晶粒越小，其强度塑性韧性也越高。

（2）因为晶粒越小则晶界形成就越多，产生晶体缺陷，在晶界处晶格处于畸变状态，故晶界能量高因此晶粒的大小对金属的力学性能有影响。

（3）在凝固阶段晶粒细化的途径有下列三种：①提高结晶时的冷却速度增加过冷度②进行变质处理处理：在液态金属浇筑前人工后加入少量的变质剂，从而形成大量非自发结晶核心而得到细晶粒组织。

工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案第一章：1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？答：机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。

力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。

1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料。

σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形时的条件屈服强度，用于无明显屈服现象的材料。

σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。

比强度－材料的强度与其密度之比。

比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。

思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？答：晶体的缺陷有：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。

⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。

⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。

2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结晶时的细晶方法。

⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。

2-8 在铁-碳合金中主要的相是哪几个？可能产生的平衡组织有哪几种？它们的性能有什么特点？答：在铁-碳合金中固态下主要的相有奥氏体、铁素体和渗碳体。

可能产生的室温平衡组织有铁素体加少量的三次渗碳体（工业纯铁），强度低塑性好；铁素体加珠光体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光体加二次渗碳体（亚共晶白口铸铁），莱氏体（共晶白口铸铁），莱氏体加一次渗碳体（过共晶白口铸铁），硬度高脆性大。

思考题1. 铁-碳合金相图反映了平衡状态下铁-碳合金的成分、温度、组织三者之间的关系，试回答：⑴随碳质量百分数的增加，铁-碳合金的硬度、塑性是增加还是减小？为什么？⑵过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？⑶钢有塑性而白口铁几乎无塑性，为什么？⑷哪个区域的铁-碳合金熔点最低？哪个区域塑性最好？﹡⑸哪个成分结晶间隔最小？哪个成分结晶间隔最大？答：⑴随碳质量百分数的增加，硬度增加、塑性减小。

庞国星主编工程材料作业第三章答案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。

（3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。

错误，钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。

（4）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。

（5）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。

（6）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。

（7）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。

（8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。

正确。

（9）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。

（10）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，对于过共析钢易造成晶粒粗大。

工程材料及成‎形技术基础课‎课后习题参考‎答案第一章：1-1 机械零件在工‎作条件下可能‎承受哪些负荷‎？这些负荷对零‎件产生什么作‎用？答：机械零件在工‎作条件下可能‎承受到力学负‎荷、热负荷或环境‎介质的作用（单负荷或复合‎负荷的作用）。

力学负荷可使‎零件产生变形‎或断裂；热负荷可使零‎件产生尺寸和‎体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强‎度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降‎；环境介质可使‎金属零件产生‎腐蚀和摩擦磨‎损两个方面、对高分子材料‎产生老化作用‎。

1-3 σs、σ0.2和σb含义‎是什么？什么叫比强度‎？什么叫比刚度‎？答：σs－P s∕F0,屈服强度，用于塑性材料‎。

σ0.2－P0.2∕F0,产生0.2％残余塑性变形‎时的条件屈服‎强度，用于无明显屈‎服现象的材料‎。

σb－P b∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀‎塑性变形的最‎大应力值。

比强度－材料的强度与‎其密度之比。

比刚度－材料的弹性模‎量与其密度之‎比。

思考１－１、１－２.2-3 晶体的缺陷有‎哪些？可导致哪些强‎化？答：晶体的缺陷有‎：⑴点缺陷——空位、间隙原子和置‎换原子，是导致固溶强‎化的主要原因‎。

⑵线缺陷——位错，是导致加工硬‎化的主要原因‎。

⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的‎主要原因。

2-5 控制液体结晶‎时晶粒大小的‎方法有哪些？答：见P101.3.4.2液态金属结‎晶时的细晶方‎法。

⑴增加过冷度；⑵加入形核剂（变质处理）；⑶机械方法（搅拌、振动等）。

2-8 在铁-碳合金中主要‎的相是哪几个‎？可能产生的平‎衡组织有哪几‎种？它们的性能有‎什么特点？答：在铁-碳合金中固态‎下主要的相有‎奥氏体、铁素体和渗碳‎体。

可能产生的室‎温平衡组织有‎铁素体加少量‎的三次渗碳体‎（工业纯铁），强度低塑性好‎；铁素体加珠光‎体（亚共析钢），珠光体（共析钢），珠光体加二次‎渗碳体（过共析钢），综合性能好；莱氏体加珠光‎体加二次渗碳‎体（亚共晶白口铸‎铁），莱氏体（共晶白口铸铁‎），莱氏体加一次‎渗碳体（过共晶白口铸‎铁），硬度高脆性大‎。