工程材料与热处理 第3章作业题参考答案

工程材料与热处理试题及答案工程材料与热处理复习题及答案一·选择题1.金属的化学性能主要指耐腐蚀性和抗氧化性。

2.材料的物理性能除了密度外，还包括熔点，导热性，导电性，磁性和热膨胀性。

3.工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力，它包括切削加工性能，热加工性能和热处理工艺性能。

4.常见的金属晶体结构有体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。

5.金属结晶时冷却速度越快，则过冷度约大，结晶后晶粒越小，6.钢的热处理是将刚在固态下采用适当的方法进行加热，保温和冷却，已获得所需要的组织结构与性能的工艺。

7.根据回火加热温度不同，可将其分为低温回火，中温回火和高温回火三种。

8.调质是指淬火后高温回火的复合热处理工艺。

9.钢的化学热处理的过程包括分解，吸收，扩散三个过程。

10.08F钢属于低碳钢，其含碳量0.2% ；40钢属于中碳钢，其含碳量0.45%；T8钢属于碳素工具钢，其含碳量0.8% 。

11.根据石墨的形态不同，灰口铸铁可分为灰铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁和蠕墨铸铁。

12.影响石墨化过程的主要因素有化学成分和冷却速度。

13.常用的高分子材料有塑料，橡胶，胶黏剂和纤维素。

二．选择题1.下列力学性能指标的判据中不能用拉伸试验测得的是（B ）。

A.δsB.HBSC.σDψ2.下列退火中不适用于过共析钢的是（ A ）。

A.完全退火B.球化退火C.去应力退火3.钢淬火的主要目的是为了获得（ C ）。

A.球状体组织B.贝氏体组织C.马氏体组织4.为了提高钢的综合机械性能，应进行（B）。

A. 正火B.调质C.退火D.淬火+中温回火5.v5F牌号（C ）属于优质碳素结构钢。

A.ZG450B.T12C.35D.Gr126选择制造下列零件的材料，冷冲压条件（A）；齿轮（C）；小弹簧（B）。

A.08FB.70C.457.汽车板弹簧选用（B ）。

A.45B.60si2MnC.2Cr13D.16Mn8.汽车拖拉机的齿轮要求表面耐磨性，中心有良好的韧性，应选用（C ）A.20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9.常见的齿轮材料20CrMnTi的最终热处理工艺应该是（ D ）。

第三章知识巩固与能力训练题一、填空题1.热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成。

2.奥氏体的形成过程可归纳为奥氏体形核、奥氏体长大、渗碳体溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。

3.常用的整体热处理工艺有退火、正火、淬火和回火。

4.共析钢过冷奥氏体等温转变区产物，分别为珠光体型、贝氏体型和马氏体型。

5.根据退火的目的，退火分为完全退火、等温退火、球化退火、和扩散退火等。

6.常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和等温淬火。

7.按回火温度不同，回火分为低温回火、中温回火和高温回火回火。

淬火后进行高温回火，称为调质处理。

8.表面淬火方法有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火等。

根据交流电流频率的不同，感应淬火分为高频、中频和工频三种。

9.化学热处理的基本过程一般分为分解、吸收和扩散三个阶段。

10.目前最常用的化学热处理方法有渗碳、渗氮和碳氮共渗。

二、选择题1.铁碳合金相图上的ES线用符号 B 表示，PSK线用符号 A 表示，GS线用符号 C 表示。

A. A1B. A cmC. A3D. Ac12.过冷奥氏体是在 D 温度下暂存的、不稳定、尚未转变的奥氏体。

A. MsB. A cmC. A3D. Ac13.调质处理就是 C 的热处理。

A. 淬火和低温回火B. 淬火和中温温回火C. 淬火和高温温回火D. 渗碳淬火4.汽车变速箱齿轮渗碳后，一般需要经过 B C 处理，才能达到表面高硬度和高耐磨性的目的。

A.整体淬火B.表面淬火C.低温回火D. 正火5.在制造45钢轴类零件的工艺路线中，调质处理应安排在 B 。

A.粗加工之前B.粗精加工之间C. 精加工之后D. 无法确定6.弹簧类零件一般最终热处理安排 B 。

A. 淬火和低温回火B. 淬火和中温温回火C. 淬火和高温温回火D. 渗碳淬火7.为了提高45钢轴类零件表面硬度和耐磨性，其最终热处理一般安排 A 。

A.感应加热表面淬火B. 整体淬火C.正火D.渗碳8.化学热处理与其他热处理方法的基本区别是 C 。

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。

第1章习题参考答案自测题一、填空题1. 强度、刚度、硬度、塑性、韧性2. σe σs σb3. 屈服点规定残余伸长率为0.2%时的应力值塑性变形4. 断后伸长率断面收缩率断面收缩率5. 应力场强度因子断裂韧度断裂二、判断题1.（×）2.（×）3.（×）4.（×）习题与思考题1.①因为δ5=L1L0L5d0100%=1100%=25% L05d0δ10=L1L0L10d0100%=1100%=25% L010d0所以L1（5）=6.25d0同理L1（10）=12.5d0②长试样的塑性好。

设长试样为A,短试样为B,已知δ所以δ5B=δ10A，因为同一种材料，δ5〉δ10，5B=δ10A<δ5A,则δ5B<δ5A，即长试样的塑性好。

2.合格。

因为σs=FS21100268.79MP >225 MP aa S03.1425σb=Fb34500439.5 MP >372MPaa S03.1425L15d065500100%30%>27% 100%=505d0δ5=S0S15232ψ=100%64%>55% 所以，该15钢合格2S033.（1）洛氏硬度HRC；（2）洛氏硬度HRB；（3）洛氏硬度HRA；（4）布氏硬度HB；（5）维氏硬度HV。

第2章习题解答参考自测题一、填空题1. 体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格2. （1）A （2）F （3）Fe3C （4）P （5）Ld （6）Ld'3. F+P 大高低4. 过冷过冷度细好5. 固溶体金属化合物成分、组织、状态、温度6.二、判断题1.（×）2.（√）3.（×）习题与思考题1.根据晶体缺陷的几何形态特征，实际金属晶体中存在有点、线、面缺陷。

在这些缺陷处及其附近，晶格均处于畸变状态，使金属的强度、硬度有所提高。

2.(1）钢材加热到1000～1250℃时为单相奥氏体组织，奥氏体强度、硬度不高，塑性、韧性好，变形抗力小，适于热轧、锻造。

1、何为冷变形、热变形和温变形？冷变形：温度低于回复温度，变形过程只有加工硬化无回复和再结晶。

热变形：温度在再结晶温度以上，变形产生的加工硬化被再结晶抵消，变形后具有再结晶等轴晶粒组织，而无加工硬化痕迹。

温变形：金属材料在高于回复温度但低于再结晶开始温度的温度范围内进行的塑性变形过程。

2、简述金属的可锻性及其影响因素。

可锻性：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。

它包括在热态或冷态下能够进行锤锻，轧制，拉伸，挤压等加工。

可锻性的好坏主要与金属材料的化学成分有关。

(1)内在因素(a)化学成分:不同化学成分的金属其可锻性不同；(b)合金组织:金属内部组织结构不同，其可锻性差别很大。

(2)外在因素(a)变形温度:系指金属从开始锻造到锻造终止的温度范围。

温度过高:过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。

温度过低：变形抗力↑－难锻，开裂(b)变形速度:变形速度即单位时间内的变形程度(c)应力状态:金属在经受不同方法进行变形时，所产生的应力大小和性质（压应力或拉应力）不同。

3、自由锻和模锻的定义及其特点是什么？自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。

1、自由锻锻件的精度不高，形状简单，其形状和尺寸一般通过操作者使用通用工具来保证，主要用于单件、小批量生产。

2、对于大型机特大型锻件的制造，自由锻仍是唯一有效的方法。

3、自由锻对锻工的技术水平要求高，劳动条件差，生产效率低。

模锻是指在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。

模锻具有如下特点：(1)生产效率高。

劳动强度低。

(2)锻件成形靠模膛控制，可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整，有利于提高零件的力学性能和使用寿命。

(3)锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材料和切削加工工时。

(4)操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、自动化。

工程材料习题与辅导（第四版）朱张校姚可夫3.2 习题参考答案1. 解释名词热硬性、石墨化、孕育（变质）处理、球化处理、石墨化退火、固溶处理、时效答: 热硬性: 热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）。

热硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。

石墨化: 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。

孕育（变质）处理: 在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的处理工艺。

球化处理: 在铁水中加入球化剂，以获得球状石墨的处理工艺称为球化处理。

石墨化退火: 使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨的退火过程。

固溶处理: 把合金加热到单相固溶体区，进行保温使第二相充分溶解，然后快冷（通常用水冷却），得到单一的过饱和固溶体组织的热处理工艺。

固溶处理可以使奥氏体不锈钢获得单相奥氏体组织，提高奥氏体不锈钢的耐蚀性。

固溶处理也在有色金属合金中得到应用。

有色金属合金（如铝合金）先进行固溶处理获得过饱和固溶体，然后再进行时效处理，析出细小、均匀、弥散分布的第二相，提高合金的强度和硬度。

时效: 固溶处理后得到的过饱和固溶体在室温下或低温加热时析出细小、均匀、弥散分布的第二相，合金硬度和强度明显升高的现象称为时效或时效硬化。

2. 填空题(1) 20是（优质碳素结构）钢，可制造（冲压件、焊接件、渗碳零件，如齿轮、销) .(2) T12是（优质碳素工具）钢，可制造（锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具) .(3) 按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（低合金钢) 、(中合金钢）和（高合金钢）几类。

(4) Q345(16Mn)是（低合金结构）钢，可制造（桥梁、船舶、车辆、锅炉等工程结构) .(5) 20CrMnTi是（合金渗碳）钢，Cr、Mn的主要作用是（提高淬透性、提高经热处理后心部的强度和韧性) , Ti的主要作用是（阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度、提高耐磨性) ，热处理工艺是（渗碳后直接淬火、再低温回火) .(6) 40Cr是（合金调质）钢，可制造（重要调质件如轴类件、连杆螺栓、进汽阀和重要齿轮等) .(7) 60Si2Mn是（合金弹簧）钢，可制造（汽车板簧) .(8) GCr15是（滚珠轴承）钢，1Cr17是（铁素体型不锈）钢，可制造（硝酸工厂设备以及食品工厂设备) .(9) 9SiCr是（低合金刃具）钢，可制造（板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铰刀、冷冲模、冷轧辊等) .(10) CrWMn是（冷作模具）钢，可制造（冷冲模、塑料模) .(11) Cr12MoV是（冷模具）钢，可制造（冷冲模、压印模、冷镦模等) .(12) 5CrMnMo是（热模具）钢，可制造（中型锻模) .(13) W18Cr4V是（高速）钢，碳质量分数是（0.70%以上) , W的主要作用是（保证高的热硬性) , Cr的主要作用是（提高淬透性) , V的主要作用是（形成颗粒细小、分布均匀的碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒) 。

1.滑移和孪晶的变形机制有何不同？为什么在一般条件下进行塑性变形时锌中容易出现孪晶，而纯铁中容易出现滑移带？主要的不同：（1）晶体位向在滑移前后不改变，而在孪生前后晶体位向改变，形成镜面对称关系。

（2）滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍，而孪生过程中的位移量正比于该层至孪晶面的距离。

（3）孪生是一部分晶体发生了均匀的切变，而滑移是不均匀的。

锌的晶体结构为密排六方，密排六方金属滑移系少，所以容易出现孪晶，而纯铁为体心立方结构，滑移系多，所以容易出现滑移带。

2.多晶体塑性变形与单晶体塑性变形有何不同？多晶体的每一晶粒滑移变形的规律与单晶体相同，但由于多晶体中存在晶界，且各晶体的取向也不相同，多晶体的塑性变形具有以下特点：（1）各晶粒不同同时变形；（2）各晶粒变形的不均匀性；（3）各变形晶粒相互协调。

3.什么是滑移、滑移线、滑移带和滑移系？滑移线和滑移带是如何在金属表面形成的？列举金属中常见晶体结构最重要的滑移系，并在其晶胞内画出一个滑移系。

哪种晶体的塑性最好？哪个次之？为什么？所谓滑移是指在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对滑动，滑动后原子处于新的稳定位置。

晶体材料的滑移面与晶体表面的交线称为滑移线。

由数目不等的滑移线或滑移台阶组成的条带称为滑移带。

一个滑移面和该面上的一个滑移方向组成一个滑移系。

滑移线是由于晶体的滑移变形使试样的抛光表面产生高低不一的台阶所造成的；相互靠近的小台阶在宏观上反映的是一个大台阶，所以形成了滑移带。

滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越好。

滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。

密排六方由于滑移少，塑性最差。

4.简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并说明如何区分冷、热加工。

动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？一次再结晶的驱动力是冷变形所产生的储存能的释放。

二次再结晶的驱动力是由于界面能变化引起的。

工程材料与热处理-第5章作业题参考答案(总24页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1.奥氏体晶粒大小与哪些因素有关为什么说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小。

（1）加热温度和保温时间。

加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。

（2）加热速度。

加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否则晶粒反而更加粗大。

（3）钢的化学成分。

在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。

（4）钢的原始组织。

钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小。

传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。

显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。

然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。

所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。

奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。

2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物试列表比较它们的组织和性能。

3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短，转变速度最快因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。

等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。

工程材料3,4章作业工程材料作业第三章1.简述等温转变动力学曲线（C曲线）的意义和应用。

答：意义：（1）钢件热处理后的性能在很大程度上取决于冷却时A转变产物类型和形态；（2）转变温度及冷却速度不同，过冷奥氏体将按不同机理转变成不同组织（P、B、M）；（3）通过研究不同冷却条件下钢中A组织的转变规律对于正确制定热处理工艺、合理选材有重要的实际意义。

应用：（1）等温淬火：将加热到淬火温度的零件淬入350℃至MS点之间的恒温槽中，长时间等温，可得到下贝氏体；（2）等温退火：用于合金钢锻、铸件，以消除冷却时形成的巨大应力。

操作时将零件加热到完全退火的高温区域，再冷却到A→P区域等温，使发生P转变。

（3）形变热处理：形变热处理将合金钢加热到两条C曲线中间的A稳定区域变形，可提高缺陷密度及材料强度。

（4）定性解释连续冷却的奥氏体转变过程。

2.什么是贝氏体、珠光体和马氏体？其性能和组织有何特点？答：珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。

贝氏体：碳过饱和的铁素体和细小碳化物的混合物。

马氏体：碳在α-Fe中的过饱和间隙固溶体。

性能特点：珠光体：韧性较大，珠光体团直径和片层间距越小，强度越高，塑性也大。

而亚晶粒越细，晶体点阵畸变越大，则所得珠光体强度越高。

贝氏体：韧性、强度和硬度介于珠光体和马氏体之间，下贝氏体综合性能更好，因为下贝氏体中，较小的碳化物不易形成裂纹，即使形成，其扩展也将受到大量弥散碳化物和位错的阻止。

贝氏体适用于强度要求不太高又需要有一定韧性的场合。

马氏体：高强度、高硬度，其硬度在一定范围内随C含量的增加而升高。

相对而言，板条型马氏体具有较好的韧性，因此板条状马氏体相对片状马氏体机械综合性能好。

组织特点：珠光体组织形态：主要为片状珠光体，即是由一片铁素体和一片渗碳体交替堆叠而成。

片层方向大致相同的区域构成“珠光体团”。

一个原奥氏体晶粒内部往往有多个“珠光体团”，同一“珠光体团”内片层取向基本相同。

在珠光体形成的温度区间内，过冷度越大，则珠光体片层间距越小。

1．常见的金属晶格类型有哪些?试绘图说明其特征。

体心立方：单位晶胞原子数为2配位数为8原子半径=(设晶格常数为a)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= (设晶格常数为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。

3.8 铁具有BCC晶体结构，原子半径为0.124 nm，原子量为55.85g/mol。

计算其密度并与实验值进行比较。

答：BCC结构，其原子半径与晶胞边长之间的关系为：a = 4R/3= 4⨯0.124/1.732 nm = 0.286 nmV = a3 = (0.286 nm)3 = 0.02334 nm3 = 2.334⨯10-23 cm3BCC结构的晶胞含有2个原子，∴其质量为：m = 2⨯55.85g/(6.023⨯1023) = 1.855⨯10-22 g密度为ρ= 1.855⨯10-22 g/(2.334⨯10-23 m3) =7.95g/cm33.9 计算铱原子的半径，已知Ir具有FCC晶体结构，密度为22.4g/cm3，原子量为192.2 g/mol。

答：先求出晶胞边长a，再根据FCC晶体结构中a与原子半径R的关系求R。

FCC晶体结构中一个晶胞中的原子数为4，ρ= 4⨯192.2g/(6.023⨯1023⨯a3cm3) = 22.4g/cm3，求得a = 0.3848 nm 由a = 22R求得R = 2a/4 = 1.414⨯0.3848 nm/4 = 0.136 nm 3.10 计算钒原子的半径，已知V 具有BCC晶体结构，密度为5.96g/cm3，原子量为50.9 g/mol。

答：先求出晶胞边长a，再根据BCC晶体结构中a与原子半径R的关系求R。

BCC晶体结构中一个晶胞中的原子数为2，ρ= 2⨯50.9g/(6.023⨯1023⨯a3cm3) = 5.96 g/cm3，求得a = 0.305 nm 由a = 4R/3求得R = 3a/4 = 1.732⨯0.305 nm/4 = 0.132 nm3.11 一些假想的金属具有图3.40给出的简单的立方晶体结构。

如果其原子量为70.4 g/mol，原子半径为0.126 nm，计算其密度。

答：根据所给出的晶体结构得知，a = 2R =2⨯0.126 nm = 0.252 nm 一个晶胞含有1个原子，∴密度为：ρ= 1⨯70.4g/(6.023⨯1023⨯0.2523⨯10-21cm3)= 7.304 g/cm33.12 Zr 具有HCP晶体结构，密度为6.51 g/cm3。

第三章复习题（合金的结晶和合金化原理）1、由于物质中热能（Q）或成分(C)不均匀所引起的宏观和微观迁移现象统称为扩散现象。

2、在研究空间内温度或浓度不随时间而变化的扩散称为稳态扩散。

3、在研究空间内温度或浓度随时间而变化的扩散称为非稳态扩散。

4、单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散通量与温度或浓度梯度成正比，这一规律称为扩散第一定律。

5、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。

6、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。

7、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。

8、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。

9、某合金结晶时先发生L→a，然后又发生L+a→b，完成结晶后只有b相，则该合金称为包晶合金。

10、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。

11、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。

12、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。

13、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。

14、某合金结晶时先发生L→a，然后又发生L+a→b，完成结晶后只有b相，则该合金称为包晶合金。

15、在只有固态下发生的相变称为固态相变。

16、固溶体随温度降低，溶解度减小，多余的溶质原子形成另一种固溶体或化合物的过程称为脱溶沉淀。

17、由一个固相同时转变成两种成分不同但晶体结构相同且与母相晶体结构也相同的转变称为调幅分解。

18、由一个固相同时转变成两种固相的转变称为共析转变。

19、由两个固相转变成一种固相的转变称为包析转变。

20、原子扩散的结果使成分更均匀或形成新的相。

我的答案：√21、温度越高，扩散系数越小，扩散速度越慢。

我的答案：×22、渗碳温度越高，渗碳速度越快。

我的答案：√23、气氛碳势小于工件表面含碳量时气氛中的碳原子向工件内扩散。

我的答案：×24、工件表面与介质之间的换热系数越大，则工件加热或冷却速度越快，工件内的温度梯度也越大。

1．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。

σe、σs、σ r 0.2、σb、δ、ψ、a k 、σ-1、HRA、HRB、HRC、HBS(HBW)。

σe是弹性极限，是材料产生完全弹性变形时所承受的最大应力值；σs是屈服强度，是材料产生屈服现象时的最小应力值；σ r 0.2是以试样的塑性变形量为试样标距长度的0.2%时的应力作为屈服强度；σb是抗拉强度，是材料断裂前所能承受的最大应力值；δ是伸长率，试样拉断后标距长度的伸长量与原始标距长度的百分比；ψ是断面收缩率，是试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比；a k是冲击吸收功，摆锤冲击试验中摆锤冲断试样所消耗的能量称为冲击吸收功；σ-1是材料经受无数次应力循环而不被破坏的最大应力；HRA、HRB、HRC是洛氏硬度由于不同的压头和载荷组成的几种不同的洛氏硬度标尺而产生的三种表示方法；HBS(HBW)是布氏硬度，用淬火钢球做压头测得的硬度用符号HBS表示，用硬质合金做压头测得的硬度用符号HBW表示。

2．低碳钢试样在受到静拉力作用直至拉断时经过怎样的变形过程?由最初受力时的弹性变形到超过屈服极限的塑性变形到最后超过抗拉强度后的断裂。

3．某金属材料的拉伸试样l0=100mm，d0=10mm。

拉伸到产生0.2％塑性变形时作用力(载荷)F0.2=6.5×103N；F b=8．5×103N。

拉断后标距长为l l=120mm，断口处最小直径为d l=6.4mm，试求该材料的σ0.2、σb、δ、ψ。

σ0.2= F0.2/ s0=(6.5×103)/π×（10/2）2=82.8MPaσb= F b/ s0=(8.5×103)/π×（10/2）2=108.28MPaδ=(l l- l0)/ l0×100%=20%ψ=( s0- s1)/ s0=[π×（10/2）2-π×（6.4/2）2]/π×（10/2）2=59.04%4．钢的弹性模量为20.7×104MPa，铝的弹性模量为6.9×104MPa。

第1章材料的力学的性能（习题）一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是（ B ）。

A、；B、；C、；D、；1.金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力称为( C )。

A、塑性；B、硬度；C、强度；D、弹性；2.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是( B )。

A、HBS；B、HRC；C、HV；D、HBW；3.做疲劳试验时，试样承受的载荷为( B )。

A、静载荷；B、交变载荷；C、冲击载荷；D、动载荷；二、填空题1.材料的力学性能通常是指在载荷作用下材料抵抗（变形）或（断裂）的能力。

2.金属塑性的指标主要有（断后伸长率）和（断面收缩率）两种。

3.金属的性能包括（物理）性能、（化学）性能、（力学）性能和（工艺）性能。

4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。

5.疲劳强度是表示材料经（无限次循环应力）作用而（不发生断裂）的最大应力值。

6.材料的工艺性能包括（铸造性能）、（锻造性能）、（焊接性能）、（切削加工性能）、（热处理性能）等。

7.零件的疲劳失效过程可分为（疲劳裂纹产生）、（疲劳裂纹扩展）、（瞬时断裂）三个阶段。

三、判断题1.拉伸试验可以测定材料的强度、塑性等性能指标，因此材料的力学性能都可以通过拉伸试验测定。

（×）2.用布氏硬度测试法测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

（×）3.金属材料的力学性能可以理解为金属材料的失效抗力。

（×）4.材料的断裂韧度大于材料的应力场强度因子的，材料的宏观裂纹就会扩展而导致材料的断裂。

（×）四、练习与思考1.说明下列符号的意义和单位。

（1）σe；（2）σs或σ0.2；（3）σb；（4）δ；（5）ψ；（6）σ－1；（7）A K；2.在测定强度指标时，σ0.2和σs有什么不同？3.拉伸试样的原标距长度为50 mm，直径为10 mm。

试验后，将已断裂的试样对接起来测量，标距长度为73 mm，颈缩区的最小直径为5.1 mm。

《工程材料与成型技术基础》课后习题答案第三章（庞国兴主编）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。

机械工程材料及热加工工艺试题及答案一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法名称机床床身汽车后桥齿轮候选材料T10A,KTZ450-06,HT20040Cr,20CrMnTi,60Si2Mn选用材料HT20020CrMnTi热处理方法时效渗碳＋淬火＋低温回火最终组织P＋F＋G片表面Cm＋M＋A’心部F＋MCm＋M＋A’Cm＋M＋A’T回Cm＋M＋A’F＋Pa+SnSbAS回＋G球滚动轴承GCr15,Cr12,QT600-2GCr15球化退火＋淬火＋低温回火锉刀9SiCr,T12,W18Cr4VT12球化退火＋淬火＋低温回火汽车板簧钻头桥梁滑动轴承耐酸容器发动机曲轴45,60Si2Mn,T10W18Cr4V，65Mn,201Cr13,16Mn,Q195H70,ZSnSb11Cu6,T860Si2MnW18Cr4V16Mn,ZSnSb1 1Cu6淬火＋中温回火淬火＋低温回火不热处理不热处理固溶处理等温淬火＋高温回火Q235,1Cr18Ni9Ti,ZGMn131Cr18Ni9TiQT600-3,45,ZL101QT600-3三、（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。

工程材料及热处理练习题—、简答题8.写出Fe-Fe:i C状态图上共品和共析反应式。

答案.L-*A+FesC (共晶)A->F+Fe3C (共析)9.选用工程材料的一般原则是什么？答案.①使用性能足够的原则②工艺性能&好的原则③经济性合理的原则④结构、材料、成形工敢相适应的原则。

10.金属结品的一般过程归纳为几个阶段？答案.一种是&发形核；另一种是非&发形核11.简述普通热处理的基本过程。

答案.退火、正火、淬火、回火12.何谓加工硬化？加工硬化：金属经过冷态下的塑性变形后其性能发生很大的变化，最明显的特点是强度随变形程度的增加而大为提髙，其槊性却随之冇较人的降低。

15.试述金属结品吋品粒度的控制方法。

①增加过冷度②变质处量③热处理16.什么是同索异构转变？并举例说明。

同素异构转变：就是原子重新排列的过程，它也遵循生核勾忪大的基本规律。

17.铁碳合金中基本相足哪些？其机械性能如何？基本相：铁素体、奥氏体、渗碳体；机械性能：铁素体溶碳能力差，奥氏体溶液碳能力较强，渗碳体溶碳能力最强；18.简述化学热处理的基本过程。

过程：活性原了•的产生、活性原了•的吸收、活性原子的扩散二、问答题3.试比较金属材料、陶瓷材料、髙分子材料和复合材料在结合键上的差别及其主要性能特点。

T答案:4.用冷却曲线表示45钢的平衡结晶过程；写出该过程中相及组织转变反应式；图P48LL+A-* AA+F-* P+F5.工厂生产一批小齿轮，耍求齿面硬度大于HKC55，心部冇&好的塑性和韧性，现冇以下材料：65Mn、45钢、16Mn、9SiCr、己知:试回答以下问题：(1)•选择一种合适的材料，并说明理由；45,采用表而淬火，45钢屈于，调质钢，渗碳+淬火+低温W火，具有高强度和足够的韧性.(2)•编制其•工艺流程；下料毛坯成形预备热处理粗加终热处理一精加工一装配(3)•制订其热处理工艺(用工艺曲线表示，要求标出加热温度、冷却介质)；(4)-说明各热处理工序的主要目的，并指岀最终热处理记齿轮表凼和心部的组织。