材料工程基础答案doc资料

材料工程基础1.材料科学与材料工程研究的对象有何异同？材料科学侧重于发现和揭示组成与结构、性能、使用效能，合成与加工等四要素之间的关系，提出新概念、新理论。

而材料工程指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题，侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入使用，两者相辅相成。

2.材料的制备技术或方法主要有哪些？金属：铸造（砂型铸造、特种铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、消失模铸造），塑性加工（锻造、板料冲压、轧制和挤压、拉拔），热处理，焊接（熔化焊、压力焊、钎焊）橡胶：塑炼、混炼、压延、压出、硫化五部分高分子：挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型3.如何区分传统材料与先进材料？传统材料指已经成熟且已经在工业批量生产的材料，如水泥、钢铁，这些材料量大，产值高，涉及面广，是很多支柱产业的基础，先进材料是正在发展，具有优异性能和应用前景的一类材料。

二者没有明显界限，传统材料采用新技术，提高技术含量、性能，大幅度增加附加值成为先进材料；先进材料长期生产应用后成为传统材料，传统材料是发展先进材料和高技术基础，先进材料推动传统材料进一步发展。

4.纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？纳米材料指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。

纳米技术：能操作细小到1-100nm物件的一类新发展的高技术。

作用：对于高端的技术，如在超导的应用方面，集成电路的发展方面纳米技术有重要作用。

5.简述芯片的主要制备工艺步骤？步骤如下：1、氧化；2、光刻；3、浸蚀；4、扩散；5、离子注入；6、互连；7、封装；8、装配。

6.简述熔体法生长单晶的特点以及主要方法？答：特点：液相是均匀的单相熔体，熔点以下不发生相变。

方法：提拉法，坩埚下降法，水平区熔法，浮区法，尖端形核法。

7.为什么纤维通常具备高强度、高模量且韧性好的特点？当纤维材料制成时，拉伸强度变大是因为物体愈小，表面和内部包含一个能导致其脆性断裂的危险裂纹的可能性越小。

J、名词解释题间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。

再结晶：金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。

淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。

枝晶偏析：金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。

时效强化：固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。

同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同品格类型的现象。

临界冷却速度：钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。

热硬性：指金属材料在高温下保持高硬度的能力。

二次硬化：淬火钢在|口|火时硬度提高的现象。

共晶转变：指具有一定成分的液态合金，在一定温度下，同时结晶出两种不同的固相的转变。

比重偏析：因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。

置换固溶体：溶质原了溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。

变质处理：在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。

晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。

固溶强化：因溶质原了溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。

形变强化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而型性、韧性下降的现象。

残余奥氏体：指淬火后尚未转变，被迫保留下来的奥氏体。

调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。

淬硬性：钢淬火时的硬化能力。

过冷奥氏体：将钢奥氏体化后冷却至Ai温度之下尚未分解的奥氏体。

木质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾仙。

C曲线：过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。

CCT曲线：过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。

马氏体：含碳过饱和的a固溶体。

热皇性观料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的架料。

热固性规料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的型料。

回火稳定性：钢在|门1火时抵抗硬度下降的能力。

可逆I口I火脆性：又称第二类1门1火脆性，发生的温度在400〜650°C,当重新加热脆性消失后, 应迅速冷却，不能在400〜650°C区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。

材料工程基础答案(总7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--一、金属材料的制备1.简要说明高炉的结构及高炉内主要区域分布。

高炉本体是冶炼生铁的主体设备。

由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护；高炉内部工作空间的形状称为高炉内型。

高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力。

根据物料存在形态的不同，可将高炉划分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区、渣体聚集区。

2高炉炼铁的主要原料和产品分别是什么原料：铁矿石：含铁矿物+脉石=机械混合物天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种产品：（1）生铁-----不是纯铁！！含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素组成的合金。

w(C)在2%左右，实际上可达%%铸造生铁：即灰口生铁，碳以游离石墨形式存在，断面呈灰色炼钢生铁：即白口生铁，碳以Fe3C形式存在，断面呈银白色特种生铁：高锰、高硅生铁（2）高炉煤气：含CO、CO2、CH4、H2等（3）炉渣3高炉炼铁的主要理化过程有哪些主要的反应有哪些1）燃烧过程:C＋O2——CO2↑CO2在上升过程中：CO2＋C——CO↑2）溶剂分解:CaCO3——CaO＋CO2↑3）铁的还原:FeO＋CO——CO2＋Fe(间接还原)FeO＋C——Fe＋CO （直接还原）4）增碳：铁水在与焦碳的接触中会增碳－扩散过程，使铁水被C所饱和。

5）其他元素的还原:Mn，Si 部分被还原，被还原后进入铁水中Al不被还原，只能和熔剂形成渣6）去S: FeS＋CaO——CaS＋FeO7）P还原： Ca3(PO4)2＋5C － 3CaO＋2P＋5CO8）造渣：SiO2、Al2O3、CaO等铁水中： C饱和，溶有部分Mn，Si，S以及全部的P。

4炼钢有哪些主要方法炼钢过程的主要反应是什么主要方法：转炉炼钢：氧气转炉炼钢法电炉炼钢：电弧炉炼钢法平炉炼钢炼钢过程的主要反应：脱CSi、Mn的氧化脱P脱S脱O5说明连铸机的组成及作用。

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。

一、解释名词淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力淬硬性：钢在正常淬火下获得的马氏体组织所能达到的最高硬度球化退火：球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺调质处理：淬火加高温回火的热处理氮化：向钢件表面渗入N原子以形成高氮硬化层的化学热处理工艺完全退火：将工件加热到Ac3+30~50℃保温后缓冷的退火工艺，主要用于亚共析钢冷处理：钢件淬火冷却到室温后，继续在0℃以下的介质中冷却的热处理工艺软氮化：低温气体氮碳共渗，以渗氮为主分级淬火：将加热的工件放入稍高于Ms的盐浴或碱浴中，保温适当时间，待内外温度均匀后再取出空冷等温淬火：将工件在稍高于Ms 的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法珠光体：过冷奥氏体在A1到550℃间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同,又细分为珠光体、索氏体和托氏体炉渣碱度：炉渣中碱性氧化物的质量分数总和与酸性氧化物的质量分数总和之比，常用炉渣中的氧化钙含量与二氧化硅含量之比表示，符号R=CaO/SiO2偏析：钢锭内部出现化学成分的不均匀性称为偏析疏松：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些细小的孔洞白点：当钢中含氢量高达了3ml/100g左右时，经锻轧后在钢材内部会产生白点。

在经侵蚀后的横向低倍断口上可见到发丝状的裂纹，在纵向断口上呈现圆形或椭圆形的银白色斑点。

白点是一种不允许出现的存在的缺陷镇静钢：钢液在浇注前经过充分脱氧的钢沸腾钢：沸腾钢是脱氧不完全的钢缩孔：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些大而集中的孔洞素炼：利用机械或加热方法提高橡胶塑性、降低弹性的工艺过程滚焊：采用滚轮作电极，边焊边滚，相邻两个焊点重叠一部分，形成一条有密封性的焊缝。

氢脆：钢中只要含有0.5ml/100g的氢就可引起氢脆，使钢的塑性特别是断面收缩率明显降低，而对其他力学性能影响不大软钎焊：钎料的熔点在450 ℃以下。

第一章工程材料基础知识参考答案1.金属材料的力学性能指标有哪些？各用什么符号表示？它们的物理意义是什么？答：常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。

强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。

强度常用材料单位面积所能承受载荷的最大能力（即应力。

，单位为Mpa）表示。

塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不被破坏的能力。

金属塑性常用伸长率5和断面收缩率出来表示：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬程度的指标，是一个综合的物理量。

常用的硬度指标有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度（HV）。

以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷,金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。

冲击韧性的常用指标为冲击韧度，用符号a k表示。

疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。

疲劳强度用。

-1表示，单位为MPa。

2.对某零件有力学性能要求时，一般可在其设计图上提出硬度技术要求而不是强度或塑性要求，这是为什么？答：这是由它们的定义、性质和测量方法决定的。

硬度是一个表征材料性能的综合性指标，表示材料表面局部区域内抵抗变形和破坏的能力，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，而强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际生产中，在零件设计图或工艺卡上一般提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。

3.比较布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。

答：（1）布氏硬度测量原理：采用直径为D的球形压头，以相应的试验力F压入材料的表面，经规定保持时间后卸除试验力，用读数显微镜测量残余压痕平均直径d,用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。

实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。

布氏硬度测量范围：用于原材料与半成品硬度测量，可用于测量铸铁；非铁金属（有色金属）、硬度较低的钢（如退火、正火、调质处理的钢）（2）洛氏硬度测量原理：用金刚石圆锥或淬火钢球压头，在试验压力F的作用下，将压头压入材料表面，保持规定时间后，去除主试验力，保持初始试验力，用残余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。

工程材料基础题库+参考答案一、单选题（共76题，每题1分，共76分）1.共析钢过冷奥氏体在350℃-Ms 的温度区间等温转变时，所形成的组织是：( )A、上贝氏体；B、下贝氏体；C、珠光体。

D、索氏体；正确答案：B2.为消除过共析钢中的网状渗碳体，应采用的热处理工艺是( )A、去应力退火B、正火C、球化退火D、渗碳E、调质F、球化退火G、完全退火H、正火正确答案：B3.马氏体的硬度取决于( )。

A、奥氏体的晶粒度B、合金元素的含量C、马氏体的含碳量D、淬火冷却速度正确答案：C4.过冷度是金属结晶的驱动力，它的大小主要取决于（）A、化学成分B、晶体结构C、冷却速度D、加热温度正确答案：C5.对硬度在160HBS以下的低碳钢、低合金钢，为改善其切削加工性能，应采用的热处理工艺是( )A、调质B、渗碳C、球化退火D、正火正确答案：D6.为改善过共析钢的切削加工性，应采用()A、完全退火B、去应力退火C、球化退火D、均匀化退火正确答案：C7.铁碳合金中，共晶转变的产物称为 ( )A、莱氏体B、奥氏体C、珠光体D、铁素体正确答案：A8.下列组织中，硬度最高的是( )A、奥氏体B、渗碳体C、珠光体D、铁素体正确答案：B9.在可锻铸铁的显微组织中，石墨的形态是( )A、球状的B、蠕虫状的C、片状的D、团絮状的正确答案：D10.碳在铁素体中的最大溶解度为( )A、4.3B、2.11C、0.0218D、0.77正确答案：C11.奥氏体中碳的质量分数为( )。

A、0.77%B、≤2.11%C、2.11%正确答案：B12.间隙相的性能特点是( )A、硬度高、熔点高B、熔点高、硬度低C、硬度低、熔点低D、硬度高、熔点低正确答案：A13.共析钢奥氏体化后，在A1～680℃范围内等温，其转变产物是( )。

A、上贝氏体B、屈氏体C、索氏体D、珠光体E、A1～550℃F、550℃～350℃G、350℃～MsH、低于Ms正确答案：D14.淬硬性好的钢A、具有低的碳含量。

一、解释名词淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力淬硬性：钢在正常淬火下获得的马氏体组织所能达到的最高硬度球化退火：球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺调质处理：淬火加高温回火的热处理氮化：向钢件表面渗入N原子以形成高氮硬化层的化学热处理工艺完全退火：将工件加热到Ac3+30~50℃保温后缓冷的退火工艺，主要用于亚共析钢冷处理：钢件淬火冷却到室温后，继续在0℃以下的介质中冷却的热处理工艺软氮化：低温气体氮碳共渗，以渗氮为主分级淬火：将加热的工件放入稍高于Ms的盐浴或碱浴中，保温适当时间，待内外温度均匀后再取出空冷等温淬火：将工件在稍高于Ms 的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法珠光体：过冷奥氏体在A1到550℃间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同,又细分为珠光体、索氏体和托氏体炉渣碱度：炉渣中碱性氧化物的质量分数总和与酸性氧化物的质量分数总和之比，常用炉渣中的氧化钙含量与二氧化硅含量之比表示，符号R=CaO/SiO2偏析：钢锭内部出现化学成分的不均匀性称为偏析疏松：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些细小的孔洞白点：当钢中含氢量高达了3ml/100g左右时，经锻轧后在钢材内部会产生白点。

在经侵蚀后的横向低倍断口上可见到发丝状的裂纹，在纵向断口上呈现圆形或椭圆形的银白色斑点。

白点是一种不允许出现的存在的缺陷镇静钢：钢液在浇注前经过充分脱氧的钢沸腾钢：沸腾钢是脱氧不完全的钢缩孔：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些大而集中的孔洞素炼：利用机械或加热方法提高橡胶塑性、降低弹性的工艺过程滚焊：采用滚轮作电极，边焊边滚，相邻两个焊点重叠一部分，形成一条有密封性的焊缝。

氢脆：钢中只要含有0.5ml/100g的氢就可引起氢脆，使钢的塑性特别是断面收缩率明显降低，而对其他力学性能影响不大软钎焊：钎料的熔点在450 ℃以下。

2-2： 12Mg: 25.11172-3: N 壳层: 共32个电子；K 、L 、M 、N 全满时： 70个2-4 O 壳层： 共50个电子K 、L 、M 、N 、O 全满时： 102个2-6： CO 2： C sp 杂化，CH 4： C sp 3杂化，CH 2=CH 2： C sp 2杂化，H 2O ： O sp 3杂化，苯环： C sp 2杂化，羰基： C sp 2杂化。

2-10：若(按K +半径不变) 求负离子半径, 则：CN=6 r - = 0.321 nmCN=4 r - = 0.591 nmCN=8 r - = 0.182 nm2-11：（a ）: 一个Au 原子： 3.274×10-22（g ）（b ） （b ） 5.895×1019(个)（c ） （c ） v = 1.696×10-2（cm 3）(d) v’ = 1.253×10-2 (cm 3)(e) (e) v’/ v = 73.88%2-12 3.41 (g/cm 3)2-14 （a ） PF = 0.74（b ） PF = 0.64结论: (1) 同种原子晶体的致密度只与晶胞类型相关,与原子尺寸无关(2) 化合物晶体的离子致密度与离子大小相关2-15 2-15: x = 2 (个)2-16: V = 35.3 (A 0)32-17 面心立方: 0.74体心立方: 0.68密排六方: 0.742-182-20 (a) 8.07×1020 (个)(b) 1.79×10-22 (g)2-21 (a) 1.5346 ×1019个(b) (b) 0.6845mm(c) (c) 钡属于 体心立方结构(致密度0.68)2-22 x = 4 (4个Mg 2+, 4个O 2-)2-24 过 (0, -1/2 , 0) , (1, 1/2 , 1) 点2-25 (a)θ=35.3°(b)θ=35.3°八面体间隙四面体间隙2-26 (3 2 0)2-27 (2 3 3)2-28 (a) [1 1 1] 和 [1 1 1](b) [1 1 0]2-29 (a) λ= 0.154 (nm)(b) (b) 2θ= 10.24°2-30 d 200= 0.2×10-9m a =0.4nm2-31 0.598 (A 0)2-33 Li:6.94 F:19 Mg:24.31 O:16MgO: 40 (w%)LiF: 60 (w%)(a) Li +: 16 (w%) F -: 44 (w%)Mg 2+: 24.1 (w%) O 2-: 15.9 (w%)2-37 ρ= 5.73 (g/cm 3)2-39 (1) ΔV / V = (0.0486-0.0493)/0.0493 = - 0.014 = - 1.4%(2) (2) 室温至912℃, 体积增大; 912℃, 体积减小；912℃至1000℃, 体积增大2-41 溶入的Sn 重量为 45.25(g)2-42 300 ~ 700℃: α相；800℃: β相；1000℃: 液相2-45 J= 1.05×1019/m 2sJ u C= 84原子/min2-46右螺型 左螺型滑移矢量平行位错线 2-49 D =1.13×10-17 (m 2/s)2-50 x=75%a=5%y=15%正刃型 滑移矢量垂直位错线 负刃型3-6 结晶性：1，2，3，6，7，10非结晶性：5，8，9，11，（12，4）3-19 非桥氧的分数0.2153-21 临界半径比：r/R(1)(1)立方体配位：0.732(2)(2)八面体配位：0.414(3)(3)四面体配位：0.255(4)(4)三角形配位：0.1553-22立方晶系：Ca2+占立方体顶角，O2-占立方体面心，Ti4+占立方体体心配位数：Ca2+为12（12个O2-），Ti4+为6（6个O2-），O2-为（4个Ca2++2个Ti4+）3-25（a）：F （铁素体）+ A（奥氏体）（b）：F 0.01%C; A 0.4%C.(c): A是48.7%; F是51.3%.3-37 1.01×106g/m3 (1.01g/m3)4.1 V= 0.06638(nm3)4.2 0.37的黄铜大。

材料工程基础及参考答案材料工程基础习题1、从粉碎过程来看，制粉方法可归纳为三大类：机械制粉、（物理制粉）和（化学制粉）2衡量合金铸造性能的主要指标有流动性和。

3．高炉原料主要有（）A铁矿石、脉石、焦碳;B铁矿石、熔剂、燃料;C碳质还原剂、燃料、脉石;D铁矿石、还原剂、熔剂4．炼钢的基本任务（）A脱碳、脱氧、脱硫，氧化生铁;B使生铁中C、Si、Mn、P、S 等元素合乎标准要求；C氧化生铁中C、Si、Mn等元素；D去除生铁中的杂质元素5．铝土矿的浸出是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一，浸出所用的循环母液中的主要成分为NaOH、NaAlO2、Na2CO3等，其中起主要作用的是（）ANaOH；BNaAlO2；CNa2CO3；DNaAlO2和NaOH7．下列哪种材料不适合挤压加工（）A铝及铝合金；B铜及铜合金；C中碳钢；D高合金纲8．保证冲压件质量的最重要因素是（A）A模具质量；B成形工序；C分离工序；D成形设备9．下列热处理工艺中，哪种处理工艺常用来改善金属材料的切削加工性（）A退火处理；B正火处理；C淬火处理；D时效处理10．要使某种金属材料获得高弹性、高屈服强度的力学性能，可以采用的热处理工艺为（）A退火处理;B淬火+中温回火；C淬火+低温回火；D淬火+高温回火11．表面淬火用钢的含碳量范围一般为（）A0.1—0.2%;B0.2—0.3%;C0.3—0.4%;D0.4—0.5%12．汽车齿轮表面受严重磨损并受较大的交变冲击载荷而破坏，为了提高其使用寿命，必须提高其表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时齿轮心部要保持良好的韧性及塑性，可以采用的技术方案为（）A低碳钢表面渗碳+淬火+高温回火；B低碳钢表面渗碳+淬火+低温回火C低碳钢表面渗氮+淬火+高温回火；D低碳钢表面渗氮+淬火+低温回火13．为了防止飞机、车辆、冷冻设施等的观察窗在寒冷气候条件下表面不结冰，可以对玻璃表面进行（）处理A化学抛光；B涂层导电薄膜；C涂层憎水涂层；D涂层光学薄膜14．（）两种元素具有较强的脱氧能力，一般认为在钢中是有益的元素。

材料工程基础复习题答案一、单项选择题1. 材料的力学性能主要包括哪些方面？A. 弹性、塑性、韧性B. 弹性、硬度、韧性C. 弹性、塑性、硬度D. 弹性、塑性、韧性、硬度答案：D2. 材料的热处理工艺中，退火的主要目的是？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 降低硬度D. 增加塑性答案：C3. 材料的疲劳破坏通常发生在哪个阶段？A. 弹性变形阶段B. 塑性变形阶段C. 断裂阶段D. 疲劳裂纹扩展阶段答案：D二、多项选择题1. 以下哪些因素会影响材料的力学性能？A. 材料的化学成分B. 材料的微观组织C. 材料的加工工艺D. 材料的使用环境答案：ABCD2. 材料的断裂韧性与哪些因素有关？A. 材料的微观结构B. 材料的表面状态C. 材料的尺寸D. 材料的加载速率答案：ABCD三、填空题1. 材料的硬度是指材料抵抗______的能力。

答案：硬物压入表面2. 材料的韧性是指材料在受到______时吸收能量的能力。

答案：外力作用3. 材料的疲劳是指材料在______的循环应力作用下发生的破坏。

答案：长时间四、简答题1. 简述材料的热处理工艺中正火和退火的区别。

答案：正火是将材料加热到一定温度后迅速冷却，目的是提高材料的硬度和强度；退火是将材料加热到一定温度后缓慢冷却，目的是降低材料的硬度，提高塑性和韧性。

2. 描述材料的疲劳破坏过程。

答案：材料的疲劳破坏过程通常包括三个阶段：疲劳裂纹的萌生、疲劳裂纹的扩展和最终断裂。

在循环应力作用下，材料表面或内部的微小缺陷逐渐发展成为裂纹，随着应力循环次数的增加，裂纹逐渐扩展，最终导致材料的断裂。

五、计算题1. 已知某材料的屈服强度为300MPa，求该材料在受到150MPa的持续应力作用下是否会发生塑性变形。

答案：不会发生塑性变形，因为持续应力150MPa小于材料的屈服强度300MPa。

2. 计算材料在受到循环应力作用下的疲劳寿命，已知材料的疲劳极限为200MPa，循环应力幅值为100MPa。

材料的液态成形技术1. 影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？答：①第一类因素，属于金属性质方面的，主要有金属的密度、比热、导热系数、结晶潜热、动力黏度、表面张力及结晶特点等。

②第二类因素属于铸型性质方面的主要有铸型的蓄热系数、密度、比热、导热系数、温度、涂料层和发气性、透气性等。

③第三类因素，属于浇注条件方面的，主要有液态金属的浇注温度、静压头，浇注系统中压头的损失及外力场拯力、真空、离心、振动勘的影响等。

④第四类因素，属于铸件结构方面的，主要有铸件的折算厚度，及由铸件结构所规定的型腔的复杂程度引起的压头损失。

常用提高充型能力的措施针对影响充型能力的因素提出改善充型能力的措施，仍然可以从上述四类因素入手：①合金设计方面，在不影响铸件使用性能的情况下，可根据铸件大小、厚薄和铸型性质等因素，将合金成分调整到共晶成分附近;采取某些工艺措施，使合金晶粒细化，也有利于提高充型能力由于夹杂物影响充型能力，故在熔炼时应使原材料清洁，并采取措施减少液态金属中的气体和非金属夹杂物②铸型方面，对金属铸型、熔模型壳等提高铸型温度，利用涂料增加铸型的热阻，提高铸型的排气能力，减小铸型在金属填充期间的发气速度，均有利于提高充型能力③浇注条件方面，适当提高浇注温度，提高充型压头，简化浇注系统均有利于提高充型能力④铸件结构方面能提供的措施则有限2. 铸件的凝固方式有哪些？其主要的影响因素？答：铸件的凝固方式：逐层凝固，糊状凝固，中间凝固主要影响因素：合金的凝固温度范围和铸件凝固期间固、液相界面前沿的温度梯度。

通常，合金的凝固温度范围越小，铸件凝固期间固、液相界面前沿的温度梯度越大，则铸件凝固时越趋于逐层凝固；反之，则越趋于糊状凝固。

3. 什么是缩松和缩孔？其形成的基本条件和原因是什么？答：金属液在铸型中冷却和凝固时，若液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些孔洞。

其中，在铸件中集中分布且尺寸较大的孔洞称为缩孔；分散且尺寸较小的孔洞称为缩松。

1-2假设塑性变形时材料体积不变，那么在什么情况下塑性指标δ、ψ之间能建立何种数学关系。

解：无颈缩情况下，L0S0＝L1S1 ……①δ＝（L1- L0）/ L0，ψ＝（S0- S1）/ S0 ……②②代入①化简得（δ+1）(1-ψ)=11-3 现有一碳钢制支架刚性不足，采用以下三种方法中的哪种方法可有效解决此问题？为什么？①改用合金钢；②进行热处理改性强化；③改变改支架的截面与结构形状尺寸。

答：选用第三种。

因为工件的刚性首先取决于其材料的弹性模量E，又与该工件的形状和尺寸有关。

而材料的弹性模量E难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法改变，所以选第三种。

l-5在零件设计与选材时，如何合理选择材料的σp、σe、σs、σb性能指标?各举一例说明。

答：σp：当要求弹性应力和弹性变形之间保持严格的正比关系时。

σ工‹σpσe：工程上，对于弹性元件，要求σ工‹σeσs：对于不允许有明显塑性变形的工程零件，要求σ工‹σs σb：对塑性较差的材料，要求σ工‹σb例如：σp-炮管、σe-弹性元件、σs-紧固螺栓、σb-钢丝绳1-6现有两种低强度钢在室温下测定冲击韧性，其中材料A的A K =80J，材料B的A K =60J，能否得出在任何情况下材料A的韧性高于材料B，为什么？答：不能。

因为影响冲击韧性的因素很多。

1-7实际生产中，为什么零件设计图或工艺卡上一般是提出硬度技术要求而不是强度或塑性值？答：这是由它们的定义、性质和测量方法决定的。

硬度是一个表征材料性能的综合性指标，表示材料表面局部区域内抵抗变形和破坏的能力，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，而强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际生产中，在零件设计图或工艺卡上一般提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。

2-1常见的金属晶体结构有哪几种：它们的原于排列和晶格常数有什么特点?。

α—Fe、γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、C r、V、Mg、Zn各属何种结构?答：体心：α—Fe、C r、V 面心：γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、密排六方：Mg、Zn 2-2已知γ-Fe的晶格常数要大于α-Fe的晶格常数，但为什么γ-Fe冷却到9120C转变为α-Fe时，体积反而增大？答：这是因为这两种晶格的致密度不同，γ-Fe的致密度是74%，α-Fe 的致密度是68%，当γ-Fe冷却到9120C转变为α-Fe时，由于致密度变小，导致了体积反而增大。

材料工程基础复习题答案一、选择题1. 材料工程中，以下哪个不是常见的材料分类？A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 塑料材料D. 生物材料答案：C2. 金属材料的强度和硬度通常与其什么属性有关？A. 密度B. 弹性模量C. 屈服强度D. 热膨胀系数答案：C3. 陶瓷材料的主要特性是什么？A. 高导电性B. 高延展性C. 高熔点D. 高韧性答案：C4. 以下哪个因素不是影响材料疲劳寿命的因素？A. 材料的微观结构B. 材料的表面处理C. 材料的化学成分D. 材料的重量答案：D5. 材料的断裂韧性是衡量材料在什么条件下的性能？A. 静载荷B. 循环载荷C. 冲击载荷D. 热载荷答案：B二、填空题6. 材料的_______是材料在受到外力作用时抵抗永久变形的能力。

答案：弹性模量7. 金属材料的_______是指材料在受到外力作用时发生断裂前的最大应力。

答案：抗拉强度8. 陶瓷材料的_______是材料在受到冲击或振动时抵抗破坏的能力。

答案：断裂韧性9. 材料的_______是指材料在受到外力作用时发生永久变形而不断裂的能力。

答案：韧性10. 材料的_______是指材料在受到高温作用时保持其物理和化学性质不变的能力。

答案：热稳定性三、简答题11. 简述材料的硬度和强度的区别。

答案：硬度是指材料抵抗硬物体压入其表面的能力，通常通过硬度计来测量。

强度是指材料在受到外力作用时抵抗断裂的能力，它包括抗拉强度、抗压强度和抗剪强度等。

12. 解释什么是材料的疲劳寿命，并举例说明。

答案：材料的疲劳寿命是指材料在受到循环或重复载荷作用下，从开始加载到发生断裂所经历的周期数。

例如，汽车的弹簧在长时间的行驶过程中，由于路面的颠簸，会经历无数次的压缩和释放，最终可能导致弹簧断裂，这就是疲劳破坏。

四、论述题13. 论述材料的微观结构如何影响其宏观性能。

答案：材料的微观结构包括晶粒大小、晶界、相界、孔隙率等，这些微观特征对材料的宏观性能有着显著的影响。