机械工程材料习题集
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1 材料的性能
1 、 抗拉强度： 材料反抗最大均匀塑性变形的能力。
2 、 硬度：材料表面反抗局部微量塑性变形的能力。
3 、 刚度：材料反抗弹性变形的能力。
2 材料的结构
1 、 晶胞： 晶胞是能代表晶格中原子罗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：晶体中不同晶面或者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。固溶体普通是塑性、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；臵换)
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_______________化学成份、 _______________
结构且与其他部份隔开的均匀组成部份叫做相。 (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，其成份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。(错
误)
17、工业金属大多为单晶体。 (错误)
18、位错是晶体中常见的缺陷，在常见的工业金属中位错密度愈小，其强度愈
高。 (错误)
19、面心立方晶格中原子罗列最密的晶面是{110}，原子罗列最密的晶向是
＜111＞ (正确)
20、工业上常用的金属，其中原子罗列是完整的、规则的，晶格位向也是彻底
一致的。 (错误)
21、不论在什么条件下，金属晶体缺陷总是使金属强度降低。 (错误)
22、只要是晶体 (单晶体或者多晶体)，其性能必然呈现各向异性 (错误)
23、与面心立方晶格的{111}晶面相比，体心立方晶格的{110}晶
面上的原子罗列比较密切。 (正确)
24、金属化合物的机械性能特点是 。(D)
A. 高 塑 性 B. 高韧 性 C. 高 强度 D. 硬 而 脆
25 、 合金铁素体比铁素体的强度高，这是由于造成的。 (D)
A. 弥 散 强 化 B. 加 工 硬 化 C. 细 晶 强化 D. 固 溶 强 化
26、固溶体的机械性能特点是 。(B)
A. 高 硬度 B. 高 强度 C. 高 塑性 D. 高 刚度
27 、常见金属的三种晶体结构是 、 、 。 (体心立方晶格；面心立方晶格；密排六
方晶格)
28、金属具有良好的导电性、导热性、塑性等，是由于金属键造成的。 (正确)
29、经塑性变形后金属的强度、硬度升高，这主要是由于造成的( A )
A. 位错密度提 高 B. 晶 体 结 构 改 变 C. 晶 粒 细 化 D. 浮现 纤 维 组 织
30、与粗晶粒金属相比,细晶粒金属的( A )
A. 强度 、 韧 性 均 好 B. 强度 高 、 韧 性 差 C. 强 度 高 、 韧 性 相 等 D. 强 度 、 韧 性
均 差
31 、 在工业生产条件下，金属结晶时冷速愈快， N/G 值( A )，晶粒愈细。
A. 愈 大 B. 愈 小 C. 不 变 D. 等 于 零
32 、 具有体心立方晶格的金属有( C )
A. C u B. A l C.α － F e D.γ － F e
33、组成晶格的最基本的几何单元是( B )
A. 原 子 B. 晶 胞 C. 晶 粒 D. 亚 晶 粒
34、具有面心立方晶格的金属有( B )
A.α － F e B.γ － F e C.δ － F e D. Z n
3 材料的凝固
1 、 同素异构转变： 固态金属的晶格结构随温度改变而改变的现象。
2、过冷度： 理论结晶温度与实际结晶温度之差。
3:、晶内偏析(枝晶偏析)：固溶体合金冷速较快时，形成在一个晶粒内化学成
分不均匀的现象。
4、相： 在合金中，具有同一化学成份、同一晶体结构，且有界面与其它部份分
开的均匀组成部份。
5 ：珠光体： 由铁素体与渗碳体两相组成的片层状机械混合物。
6、 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。
答：(1)略
(2) 20%A 合金如图①：
合金在 1 点以上全部为液相，当冷至 1 点时，开始从液相中析出α 固溶体，至 2
点结束， 2~3 点之间合金全部由α 固溶体所组成，但当合金冷到 3 点以下，由
于固溶体α 的浓度超过了它的溶解度限度， 于是从固溶体α 中析出二次相 A，因
此最终显微组织： α +AⅡ
相组成物: α +A
A= (90-80/90) *100%=11% α =1-A%=89%
45%A 合金如图②：
合金在 1 点以上全部为液相，冷至 1 点时开始从液相中析出α 固溶体，
此时液相线成份沿线 BE 变化，固相线成份沿 BD 线变化，当冷至 2 点时，液相
线成份到达 E 点，发生共晶反应，形成(A+α )共晶体，合金自 2 点冷至室温
过程中，自中析出二次相 AⅡ，于是合金②室温组织：
AⅡ+α +(A+α ) 相组成物:A+α
组织： AⅡ= (70-55) /70*100%=21% α =1- AⅡ=79%
A+α = (70-55) /(70-40) *100%=50%
相： A= (90-55) /90*100%=50% α =1-A%=50%
80%A 合金如图③：
合金在 1 点以上全部为液相， 冷至 1 点时开始从液相中析出 A，此时液相线成份
沿 AE 线变化，冷至 2 点时，液相线成份到达点，发生共晶反应，形成(A+α )
共晶体，于是合金③的室温组织： A+ (A+α )
相组成物： A+α
组织： A= (40-20) /40*100%=50% A+α =1-A%=50%
相： A= (90-20) /90*100%=78% α =1-A%=22%
7、如图是铁碳平衡相图。
①写出 ECF 线、 PSK 线发生的相变相变反应名称及反应式。
②简要分析含碳为 2.5%的铁碳合金的结晶过程。
③计算含碳为 2.5%的铁碳合金室温组织组成物和相的相对质量。
8、有形状、 尺寸相同的两个 Cu-Ni 合金铸件， 一个含 90% Ni ，另一个含 50% Ni,
铸后自然冷却，问哪个铸件的偏析较严重？
答：含 50% Ni 的 Cu-Ni 合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中，由于冷速较快，
使得先结晶部份含高熔点组元多，后结晶部份含低熔点组元多，因为含 50% Ni 的
Cu-Ni 合金铸件固相线与液相线范围比含 90% Ni 铸件宽， 因此它所造成的化学成份 不均匀现象要比含 90% Ni 的 Cu-Ni 合金铸件严重
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？
