工程材料习题集一
一、名词解释
淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、Ｃ曲线
二、填空
1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（）℃保温（）小时后测定的奥氏体晶粒大小。
2．共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于温度将形成（），为（）与（）的机械混合物，其典型形态为（）或（）。
3．中马氏体是碳在α—Fe中的过饱和（），具有（）点阵。
4．于过冷奥氏体等温转变图通常呈（），所以又称（），亦称为（）。
5．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（）。
6．中温回火主要用于处理（）。。因火后得到（）。
7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（）、（）和（）三种。
8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（），其中低温（）的硬度提高不多，故又称为（）。
三、选择填空
1．根据Ｆe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（）或（）加（）或（）加（）。
(a)珠光体(b)渗碳体（c）铁素体（d）马氏体
2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在800~1500?之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（）。
（a）超细珠光体 (b)索氏体（c）屈氏体（d）马氏体
3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（）、（）和（）三大类。
（a）重结晶、再结晶、去应力退火（b）扩散、球化法应力退火
（c）再结晶、完全、去应力退火（d）去氢、扩散、重结晶退火
4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（），淬火后的组织为均匀的马氏体。
(a)Ac1+30~50℃ (b) Acm+30~50℃ (c) Ac3+30~50℃ (d) A0+30~50℃
5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。
(a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化
6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（）等热处理技术是当代发展起来的具有广泛应用前景的新技术。
（a）表面淬火（b）复合热处理（c）化学热处理（d）表面热处理和
四、判断正误并改正
1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。
3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体复杂单斜点阵的回火组织。4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。
5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。
６．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。
7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”
8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。
五、简答
1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。
2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？
提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油
冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力
3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。
提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。
4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。
5．T12钢加热到770℃后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。
6．用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。
提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。
试题222
一、填空题（每空1分，共30分）
1.纯金属常见的晶体结构有面心（1）结构，体心（2）结构和密排（3）
结构。金属中常见的点缺陷为（4），线缺陷为（5），面缺陷为（6）；
工程实践中，通常采用（7）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（8）强化；孕育铸铁的强度高于普
通灰口铸铁，是由于发生了 (9) 强化；冷变形钢丝的强度高于退火态钢丝，是由于发生了（10）强化；珠光体的强度高于铁素体，是由于发生了（11）强化。
3.石墨为片状的灰口铸铁称为（12）铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为
（13）铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为（14）铸铁。其中，（15）铸铁的韧性最（16），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(17) 型具有热固性，而(18) 具
有热(19) 性。按照物理状态，室温下处于（20）态的高分子材料称为塑料，处于（21）态的称为橡胶。高分子材料的加工成型是在其（22）态下进行的。
5.滑动轴承材料的显微组织特征是：（23）粒子分布在软（24）中，或
（25）粒子分布在硬（26）中，前者的承载能力（27）于后者。
6.陶瓷材料中的气相是指（28），它是在（29）过程中形成的，它（30）
了陶瓷的强度。
二、判断题（每小题1分，共10分）
1.回火托氏体和托氏体都是由铁素体和渗碳体两个相构成的组织，因而他们的性能相
同。
2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。
3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。
4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。
5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。
6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。
7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。
8. 所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。
9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。
10. 弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。
三、单项选择题（每小题1分，共10分）
1. 40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是
(a) 温度过低；(b) 温度过高；(c) 钢锭含磷量过高；(d) 钢锭含硫量过高
2. 下列碳钢中，淬透性最高的是
(a) 20钢； (b) 40钢； (c) T8钢； (d) T12钢
3. Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是
(a) 提高淬透性； (b) 固溶强化；(c) 扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区；(d) 细化晶粒
4. W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行
(a) 完全退火； (b) 球化退火； (c) 去应力退火； (d) 再结晶退火
5. 下列材料中，最适合制造机床床身的是
(a) 40钢； (b) T12钢； (c) HT300； (d) KTH300-06
6. 下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是
(a) 1Cr13钢； (b) 1Cr17钢； (c) 3Cr13钢； (d) 4Cr13钢
7. 下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是
(a) ZAlSi12； (b) 2A50(旧牌号LD5)； (c) ZAlMg10； (d) 2A12(旧牌号LY12)
8. 下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是
(a) 1Cr17； (b) 1Cr18Ni9Ti； (c) 聚四氟乙烯； (d) SiO2
9. 下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是
(a) 60Si2Mn； (b) 5CrNiMo； (c) Cr12MoV； (d) GCr15
10. 下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是
(a) Al2O3； (b) 聚苯乙烯； (c) 聚丙烯； (d) 饱和聚酯
四、简答题（共20分）
1.（6分）何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？
2. （6分）写出碳质量分数为1.2%的碳钢室温时的相组成物和组织组成物，并计算各
相组成物和组织组成物的质量分数。
3. （8分）示意画出平衡态碳钢的强度随钢的碳质量分数变化曲线，并定性解释该曲
线。
五、综合题（共20分）
欲用20CrMnTi钢制造汽车变速齿轮。
1.（5分）定性分析该齿轮的受力情况及常见失效方式。
2.（3分）该齿轮应当具有怎样的力学性能特点？
3.（12分）写出该齿轮的制造工艺路线，并说明工艺路线中各热处理工序的作用及
热处理加热温度和冷却方式。
六、论述题（10分）
定性比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料的性能特点，他们在机械工程中的应用范围有何不同？
试题33
一、名词解释：
１、调质处理：２、淬透性：３、马氏体：４、共析反应：
５、过冷Ａ体：６、加工强化： 7、热处理：８、表面淬火：
二、作图题：
１、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度
℃
lgt
2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明淬火加热温度和A1,A2,Acm线、符号
三、下面材料所属类别和应用实例
材料样号类别典型热处理工艺使用状态下组织应用举例
Q235A
Gcr15
45
T12
20CrMnTi
60Si2Mn
16Mn
9SiCr
5CrMnMo
1Cr18Ni9
四、
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、本轴应用的材料：
2、正火和调质的目的和大致热处理工艺
3、表面淬火目的
4、低温回火目的及工艺
5、轴颈表面组织和其余地方组织
标准答案与评分标准
一、填空题（每空1分，共30分）
1. （1）立方；（2）立方；（3）六方；（4）间隙原子或空位或杂质原子；（5）位错；（6）晶
界或亚晶界；（7）增加；
2. （8）固溶；（9）细晶；（10）形变；（11）第二相；
3. （12）普通灰口；（13）可锻；（14）球墨；（15）球墨；（16）高；
4. （17）交联；（18）线型和支化型；（19）塑；（20）玻璃；（21）高弹；（22）粘流；
5. （23）硬；（24）基体；（25）软；（26）基体；（27）低；
6. （28）气孔；（29）烧结；（30）降低。
二、判断题（每小题1分，共10分）
1. 错误；
2. 错误；
3. 正确；
4. 错误；
5. 错误；
6. 错误；
7. 正确；
8. 错误；
9. 错误； 10. 错误。
三、单项选择题（每小题1分，共10分）
1.（d ）；
2.（c ）；
3.（c ）；
4.（b ）；
5.（c ）；
6.（a ）；
7.（d ）；
8.（c ）；
9.（a ）； 10.（a ）。
四、简答题（共20分）
1. （6分）
铁素体——碳在α-Fe 中的间隙固溶体，软而韧。 （2分）
渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。 （2分）
珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性
能。 （2分）
2. （6分）
相组成物：3Fe C a +， （1分）
6.69 1.2%100%82.07%6.690.0008w a -=椿-， （1分）
3%1%17.93%Fe C w w a =- （1分）
组织组成物：3P Fe C +C ，
（1分）
6.69 1.2%100%92.74%6.690.77P w -=椿-，
（1分）
3%1%7.26%Fe C P w w =- C
（1分）
3. （8分）
如图所示， （2
分）
强度随碳含量增加先增高后下降，在碳含量约1.0%时为强度极大值。 （2
分）
强度的这种变化与平衡态碳钢中的组织随碳含量变化有关：当0.77%C w ￡时，钢
中的组织为铁素体+珠光体，且珠光体的分数随碳含量增高而增大，而珠光体在钢中起
强化作用，故强度随碳含量增加而增高；当0.77%C w >后，钢中的组织为二次渗碳体+
珠光体，二次渗碳体以网状分割珠光体，且二次渗碳体的分数随碳含量增高而增大。渗
碳体硬而脆，少量的不连续分布的二次渗碳体起强化作用，故强度随碳含量增加继续增
高；但当 1.0%C w 3后，二次渗碳体的分数增加到呈连续网状分布，则会在外力作用下
首先断裂形成微裂纹，故强度下降。（4分）
五、综合题（共20分）
1.（5分）
弯曲应力（1分）接触摩擦应力（1分）冲击力（1分）齿断裂（1分）齿面损伤（1分）
2.（3分）
高的弯曲疲劳强度 （1分）
足够高的齿心强度和韧性（1分）
足够高的齿面接触疲劳强度和硬度（1分）
3. （12分）
下料 → 锻造 → 正火 → 机械加工 → 渗碳、淬火 + 低温回火 → 喷丸→ 磨加→
成品（6分）
(%)
C w 碳含量， 强度 第四题第3题解答图
正火：调整硬度，以利于机械加工；～930℃，空冷；（2分）
渗碳、淬火：提高齿面碳含量，获得一定马氏体淬硬层，以提高齿面硬度疲劳强度；～930℃，油冷；（2分）
低温回火：消除淬火应力，降低脆性，以提高冲击抗力；～200℃，炉冷。（2分）六、论述题（10分）
略
工程材料模拟试题一
一、填空（每空1分，共30分）
1．金属材料以___________键结合，陶瓷材料中的主要结合键是___________和___________，而高分子材料中的主要结合键是___________。
2．冲击载荷是___________载荷的一种形式。___________是反映材料抵抗冲击载荷能力的性能指标。
3．单晶体的性能在不同的方向上是___________的，这是单晶体的___________现象。实际应用的金属为多晶体，它在各个方向上的性能是___________的，这是实际金属在性能方面所具有的___________现象，而非金属材料的性能在各个方向上___________，它称作非金属材料的___________
4．铁碳相图中，特征点S称作___________点，该点的碳的质量分数（含碳量）为_____%，其反应式可表示为______________________。
5．Al、Cu、Ni、γ-Fe等金属具有___________晶体结构，Cr、Mo、W、α-Fe等金属具有___________晶体结构，它们均具有较好的___________性能。
6．钢的过冷奥氏体等温转变有___________转变、___________转变和___________转变三个类型。
7．使20CrMnTi钢和T10钢淬火进行比较，20CrMnTi钢的___________性好，但___________性差
8．钢中的有害杂质元素为___________和___________，它们分别使用钢材产生___________和___________。
9．白口铸铁比灰口铸铁硬的原因是白口铸铁中的碳以硬度极高的___________形式存在，而灰口铸铁中的碳则以硬度较低的___________形式存在的缘故。
10．通常___________合金称为青铜。
二、选择答案题（每小题1分，共10分）（请将正确答案的字母序号填入括号内）
1．晶界、亚晶界是实际晶体材料晶体缺陷中的（）
A．点缺陷 B. 线缺陷 C. 面缺陷
2.冷变形金属随着变形量的增加，它的（）
A．强度提高，塑性提高 B.强度提高，塑性降低 C．强度降低，塑性提高
3.冷变形后的金属，在加热的过程中，将发生再结晶，这种转变是（）
A．晶格类型变化
B．只有晶粒形状、大小的变化，而无晶格类型的变化
C．既有晶格类型的变化，又有晶粒形状、大小的变化
4．具有共晶反应的二元合金，其共晶成分的合金（）
A．铸造性能好 B.锻造性能好 C．焊接性能好
5.按碳相图，钢与铁在成分上的分界点指的是碳的质量分数（含碳量）这（）
A．0．77% B.2.11% C．4．3%
6．T10材料在加工过程中采用正火处理的目的是
A．提高强度和硬度，改善切削加工性能
B．碎化网状的二次渗碳体，为球化退火作组织准备
C．获得马氏体，提高硬度和耐磨性
7．在可锻铸铁的显微组织中，石墨的形态是（）
A．片状的 B.球状的
C．团絮状的
8.9SiCr中碳的质量分数（含碳量）约为（）
A．0．9% B. 0。09%
C．9%
9．化学热处理（）
A．改变工作的化学成分
B．改变工作组织
C．既改变工件表面的化学成分又改变其表面的级织
10．强化铝合金的重要热处理方法之一是（）
A．淬火 B.冷作硬化
B．固溶时效
三、简答题（31分）
1．强度要求高的低碳钢板，为什么采用冷轧生产，而不采用热轧后进行热处理的方法来生产？（6分）
2．锡的熔点为232o C，它在室温下加工属于热加工还是冷加工，简单说明理由。（7分）
3．计算20钢和T10钢在室温下的平衡组织中各组织组成物的质量分数（百分含量）和两种钢的大致硬度。（已知铁素体、珠光体、渗碳体的硬度分别为80HB、200HB和800HB，另外铁素体中的含碳量可忽略不计）。画出这两种钢室温显微组织示意图，并标明组织组成物。
四、综合题（7分）
1. 用40Cr钢制造模数为3的齿轮，其加工工艺路线为：下料（棒料）→锻造毛坯→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火→低温回火→磨削，请说明各热处理工艺的目的、工艺参数。（只说明加热温度范围及冷却方式，不要求具体温度）
五、12分）
2. 为下列零件选择适用的材料并安排相应的热处理方法或使用状态，备送材料有：20CrMnTi、W18Cr4V、16Mn、40Cr、1Cr18Ni9Ti、65Mn、GCr9。
试题一
一、名词解释：15分
1．固溶强化 2、奥氏体 3、回火脆性 4、淬透性 5、加工硬化
二、填空题：10分
1、HV、A kv、б0.2分别表示材料的力学性能、、。
2．填出下列机械性能指标的符号：屈服点、抗拉强度、洛氏硬度、延伸率、断面收缩率。
2、选材的一般原则是在满足的前提下，再应考虑、。
3．实际金属中存在大量缺陷，根据几何特征可分为三类，试各举一例、、。
4．金属材料冷热加工的区别是；钨在1 1 0 0 ℃加工属于加工。( 其中钨的熔点是3 4 1 0 ℃)
5．工业用钢按用途分为钢、钢、钢。
10．过冷奥氏体转变为马氏体仅仅是改变，而无的改变，所以马氏体是碳在铁中的。
三、选择题：10
1．拉伸试验时，试样断裂前所能承受的最大应力称为材料的。
A屈服强度 B弹性极限 C抗拉强度 D疲劳强度
2．某一钢材制成长短两个试样，测得伸长率分别为28％和35％，则。
A.短试样塑性好
B.长试样塑性好
C.塑性一样好
D.不能比较
3．体心立方晶格的晶胞中独立原子数为。
A.9
B.2
C.1 Ｄ. 4
4．下列材料中，淬硬性高的是。
A.9SiCr
B.45
C.12Cr2Ni4WA
D.38CrMoAl
5、实际生产中，碳钢的再结晶温度大致为。
A.600~700℃
B.750~800℃
C.360~450℃
D.360℃以下
6．在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为。
A．共晶线 B.共析线 C. Acm线 D. A3线
7．过冷奥氏体是指冷却到温度下，尚未转变的奥氏体。
A Mf
B Ms
C A1
D A3
8．确定碳钢淬火加热温度的基本依据是
A C曲线
B Fe－Fe3C相图
C 钢的Ms线
D CCT曲线
四、选材题（将相应的材料序号填入用材料途前的括号中）
1．（）磨床主轴1．W18Cr4V
2．（）挖掘机铲斗的斗齿2．55Si2Mn
3．（）汽车缓冲弹簧3．CrWMn
4．（）机床床身4．38CrMoAlA
5．（）手术刀5．7Cr17
6．（）拉刀，长丝锥6．Q195
7．（）仪表箱壳7．HT200
8．（）麻花钻头8．ZGMn13
五、综合应用题20分
1．有20CrMnTi、38CrMoAl、T12、45等四种钢材，请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮（高速中载受冲击），并写出工艺路线，说明各热处理工序的作用。
习题1
一、名词解释
滑移、孪生、加工硬化、滑移系、形变织构、回复、再结晶、二次再结晶、热加工
二、填空题
1．常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（）和（）两种。
2．与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（）和（）。
3．在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（）来划分的．因此Cu（熔点为1084℃）在室温下变形加工称为（）加工，Sn（熔点为232℃）在室温的变形加工称为（）加工。
4．再结晶温度是指（），其数值与熔点间的大致关系为（）。
5．再结晶后晶粒度的大小取决于（）、（）、和（）。
6．a－Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为（）和（），滑够系为（）个。
7．强化金属材料的基本方法有（）、（）、（）和（）。
8．冷变形后的金属进行加热，当温度不太高时，金属内部的晶格畸变程度（），内应力（），这个阶段称为（）。当加热到较高温度，晶粒内部晶格畸变（），金属的位错密度（），使变形的晶粒逐步变成（等轴晶粒），这一过程称为（）。
三、简答题
1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？
2．什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。
3．用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施？为什么？
4．已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在1000℃、铁在800℃、铜在600℃时的加工变形是处于什么加工状态。
5．用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想？为什么？
（1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。
（2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。
（3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。
6．说明下列现象产生的原因。
（1）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向。
（2）晶界处滑落的阻力最大。
（3）Zn（密排六方）、a一Fe、Cu的塑性不同。
7．简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。
8．在图2－10中的晶面、晶向中，哪些是滑移面，哪单是滑移方向？就图中情况能否构成滑移系？
四、判断题
1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。（）
2．因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。（）3．金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。（）
4．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（）
5．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（）
6．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（）
7．热加工过程，实行上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（）
8．孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得多。（）
五、选择填空
1．体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的（）
（a）滑移系数不同(b)滑移方向数不同
（c）滑移面数不同（d）滑移面和滑移方向的指数不同
2．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）强度提高，塑性下降
3．冷变形金属再结晶后，则（）。，
（a）形成等轴晶，强度增大(b)形成柱状晶，塑性下降
（c）形成柱状晶，强度升高(d)形成等轴晶，塑性升高
4．能使单晶体产生塑性变形的应力为（）。
（a）正应力（b）切应力（c）复合应力
5．变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的
晶型是（）。
（a）与变形前的金属相同（b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型
6．再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（）改变。
（a）温度（b）晶体结构（c）应力状态。
7．冷热加工的区别在于加工后是否留下（）。
（a）加工硬化（b）晶格改变性（c）纤维组织
8．钢只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到
一定温度即使晶粒细化，其原因是（）
（a）铁总是存在加工硬化，而铜没有（b）铜有加工硬化现象，而铁没有
（c）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有（d）铁和铜的再结晶温度不同
习题2
一、名词解释
淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、Ｃ曲线
二、填空
1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（）℃保温（）小时后测定的奥氏体晶粒大小。
2．共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于温度将形成（），为（）与（）的机械混合物，其典型形态为（）或（）。
3．中马氏体是碳在α—Fe中的过饱和（），具有（）点阵。
4．于过冷奥氏体等温转变图通常呈（），所以又称（），亦称为（）。
5．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（）。
6．中温回火主要用于处理（）。。因火后得到（）。
7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（）、（）和（）三种。
8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（），其中低温（）的硬度提高不多，故又称为（）。
三、简答
1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。
2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？
提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油
冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力
3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。
提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。
4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。
5．T12钢加热到770℃后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。
6．用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。
提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。
四、判断正误并改正
1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。
3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。
5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。
６．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。
7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”
8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。
五、选择填空
1．根据Ｆe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（）或（）加（）或（）加（）。
(a)珠光体(b)渗碳体（c）铁素体（d）马氏体
2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜
测定其片层间距，大约在800~1500?之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（）。
（a）超细珠光体(b)索氏体（c）屈氏体（d）马氏体
3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（）、（）和（）三大类。
（a）重结晶、再结晶、去应力退火（b）扩散、球化法、去应力退火
（c）再结晶、完全、去应力退火（d）去氢、扩散、重结晶退火
4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（），淬火后的组织为均匀的马氏体。
(a)Ac1+30~50℃(b) Acm+30~50℃(c) Ac3+30~50℃(d) A0+30~50℃
5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种
在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。
(a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化
6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（）等热处理技术是当代发展
起来的具有广泛应用前景的新技术。
（a）表面淬火（b）复合热处理（c）化学热处理（d）表面热处理
第1章材料的性能
一、选择题
1.表示金属材料屈服强度的符号是（ B） A.σ B.σs C.σb D.σ-1
2.表示金属材料弹性极限的符号是（ A） A.σe B.σs C.σb D.σ-1
3.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.HB B.HRC C.HV
D.HS
4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A ） A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性
二、填空
1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）或（破坏）的能力。
2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。
3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。
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（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。
三、是非题
1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。是
2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。是
3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。
四、改正题
1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。将冲击载荷改成交变载荷
2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。将HB改成HR
3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。将疲劳强度改成冲
4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。将冲击韧性改成断面收缩率
5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。将载荷改成冲击载荷
五、简答题
1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。σs: 屈服强度σ0.2：条件屈服强度
HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）σ-1: 疲劳极限
σb: 抗拉强度σ5：l0=5d0时的伸长率（l0=5.65s01/2）HBS:布氏硬度（压头为钢球）
第2章材料的结构
一、选择题
1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4
2. 每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4
3. 属于面心立方晶格的金属有（C） A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒 C.γ-Fe,铜 D.γ-Fe,钒
4. 属于体心立方晶格的金属有（B） A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬
5. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A） A. 间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔
6. 在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向(B)
A.相互平行
B.相互垂直
C.相互重叠
D.毫无关联
7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)
A.(100)
B.(110)
C.(111)
D.(122)
二、是非题
1. 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。是
2. 在体心立方晶格中，原子排列最密的方向[111]垂直于原子排列最密的晶面（110）。非
（指数相同才会相互垂直）
3. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。非（晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性）
4．晶体的配位数越大，其致密度也越高。是
三、填空题
1. 一切固态物质可以分为（晶体）与（非晶体）两大类。
2. 晶体缺陷主要可分为（点缺陷）,（线缺陷）和面缺陷三类。
3. 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（间隙原子）和（空位）。
4. 面缺陷主要指的是（晶界）和（亚晶界）；最常见的线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）。
5. 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ 4）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（2?
6. 每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（ 2）原子，致密度为（ 0.68），原子半径为（3?a/4）。
7. 每个密排六方晶胞在晶核中实际含有（ 6）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（ a/2 ）。
四、解释下列现象
1. 金属一般都是良导体，而非金属一般为绝缘体。
2．实际金属都是多晶体结构。
第3章材料的凝固
A 纯金属的结晶
一、是非题
1. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。非(称为凝固)
2. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。非
3. 在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。是
4. 液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。非（晶粒都会细化）
5. 液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。非（要到理论结晶温度以下才会有）
二、填空题
1.随着过冷度的增大，晶核形核率N（增大），长大率G（增大）。
2.细化晶粒的主要方法有（a、控制过冷度 b、变质处理 c、振动、搅拌）。
3.纯铁在1200℃时晶体结构为（γ-Fe），在800℃时晶体结构为（α-Fe）。
三、改正题
1.金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。
2.在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。将差改成好
四、简答题
1.影响金属结晶过程的主要因素是什么？
答：晶核形核率和长大率
2.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。
答：有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。
纯铁在固态下的冷却过程中有两次晶体结构变化：δ-Fe?γ-Fe ?α-Fe δ-Fe、γ-Fe、α-Fe是铁在不同温度下的同素异构体，其中δ-Fe和α-Fe都是体心立方晶格，分别存在于熔点到1394℃之间及912℃以下，γ-Fe是面心立方晶格，存在于1394℃到912℃之间。
3.试述晶粒大小对其机械性能有何影响？
答：常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好。
高温下，晶界呈黏滞状态，在外力作用下易产生滑动和迁移，因而细晶粒无益，但晶粒太粗，易产生应力集中。因而高温下晶粒过粗、过细都不好。
B 合金的结晶
一、填空题
1. 根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为（置换固溶体）和（间隙固溶体）。
2. 相是指合金中（成分相同）与（结构相同）均匀一致的组成部分。
3. 合金的晶体结构大致可以有三种类型：（固溶体），金属化合物和（）。
4. 组成合金的（最简单），（最基本），（能够独立存在）的物质称为组元。
5．两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（与组成元素之一的晶体结构相同）。
二、改正题
1.合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶体。将固溶体改成金属化合物
2.合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合物。将金属化合物改成固溶体
3.固溶体的强度和硬度比溶剂金属的强度和硬度高。
4.间隙固溶体和置换固溶体均可形成无限固溶体。间隙固溶体可形成有限固溶体，置换固溶体可形成无限固溶体
三、简答题
1.试述金属中固溶体与金属化合物的机械性能有何特点。
答：固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低；金属化合物具有较高的熔点、硬度和较大的脆性。
2.合金中固溶体和金属化合物的晶体结构有何不同？
C 铁碳合金相图
一、选择题
1. 铁素体是碳溶解在（A ）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe
2.奥氏体是碳溶解在（ B）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe
3.渗碳体是一种（C）。
A．稳定化合物 B．不稳定化合物 C．介稳定化合物 D．易转变化合物
4.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（C）。
A．2％ B．2.06％ C．2.11％ D．2.2％
5.莱氏体是一种（C）。
A．固溶体B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属
6.在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（D）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线
7.在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为（C）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线
8. 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（A）。
A．A1线 B．ECF线 C．Acm线 D．PSK线
9.珠光体是一种（C）。
A．固溶体 B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属
10.在铁－碳合金中，当含碳量超过（B）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。
A．0.8％ B．0.9％ C．1.0％ D．1.1％
11.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（A）。 A．细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区 B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区
C．等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区 D．等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区
12.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（B）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线
13.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。
A．724℃ B．725℃ C．726℃ D．727℃
14.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（B）。
A．0.67％ B．0.77％ C．0.8％ D．0.87％
二、填空题
1. 珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。
2. 碳溶解在（α-Fe）中所形成的（固溶体）称为铁素体。
3. 在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（
4.3% ），共析点的含碳量为（ 0.77% ）。
4. 低温莱氏体是（珠光体）和（共晶渗碳体）组成的机械混合物。
5. 高温莱氏体是（共晶奥氏体）和（工晶渗碳体）组成的机械混合物。
6. 铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（表层细晶区），（柱状晶区）和心部等轴晶粒区。
7. 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（ 1148℃），共析转变温度是（ 727℃）。
三、改正题
1. 在Fe-Fe3C相图中,GS斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，称为A3线。冷却时铁素体从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线
2. 在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727℃），该线叫共晶线，通称A1线。
3. 过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。珠光体
4. 珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为0.77%。铁素体
5. 亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。珠光体
6. 在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。含碳量在0.0218%～0.77%范围内增加
7. 过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。一次渗碳体和低温莱
氏体
8. 在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高。下降
9. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148℃时，溶碳能力可达4.3%。2.11%
10.碳溶解在α-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727℃时为0.0218%。铁素体
11.在铁碳合金相图中，铁素体在727℃时，溶碳能力可达2.11%。0.0218%
12.在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。二次渗碳体
13.碳溶解在γ-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727℃时为0.77%。奥氏体
14.亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。珠光体
15.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，其平衡组织为莱氏体。珠光体
16.在铁碳合金相图中，ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称A1线。γ-Fe Acm
四、简答题
1.铁碳合金中基本相有哪几相？室温下的基本相是什么？
答：基本相有液相L高温铁素体相δ、铁素体相α、奥氏体相γ和渗碳体相Fe3C 室温下的基本相是
2.试分析含碳量为0.6%。铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程。
答：
3.试分析含碳量为1.2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。
答：合金在1～2点转变为γ , 到 3 点, 开始析出Fe3C。从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体, 用Fe3CⅡ表示,其沿晶界呈网状分布。温度下降, Fe3CⅡ量增加。到4点，γ成分沿ES线变化到S点，余下的γ转变为P。P53
4.结合Fe-Fe3C相图指出A1、A3和Acm代表哪个线段，并说明该线段表示的意思。
答：A1为PSK水平线，即共析线，在该线温度（727℃）下发生共析转变
A3为GS线，即γ?α固溶体转变线
Acm为ES线，即碳在γ-Fe中的固溶线
5.简述碳钢中碳含量变化对机械性能的影响。
答：亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升高, 塑性、韧性下降.
0.77%C时, 组织为100% P, 钢的性能即P的性能。
＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界连续网状，强度下降, 但硬度仍上升。
＞2.11%C，组织中有以Fe3C为基的Le’,合金太脆
6.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。
答：共晶:L4.3→γ 2.11＋Fe3C,产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，即莱氏体。
共析：γ0.77→α0.0218+Fe3C,产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，即珠光体。
7.在Fe—Fe3C相图上空白处填写上组织。
8.简述Fe—Fe3C相图应用是在哪些方面？
答：铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造工艺的依据。
五、计算题
1.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：
第一块：珠光体占40%，铁素体60%。
第二块：珠光体占95%，二次渗碳体占5%。
试问它们的含碳量约为多少？（铁素体含碳量可忽略不计）
解：∵铁素体含碳量忽略不计∴第一块：C％=P面积％×0.77%=Q P×0.77%=0.31%
第二块：C%=Q P×0.77%+Q Fe3CⅡ×2.11%=0.84%
2.已知铁素体的σb=180-230MPa，δ=30%-50%，HB=50-80；珠光体的σb=770MPa，δ=20%-35%，
HB=180；,试计算45钢的硬度,抗拉强度和伸长率。
解：由已知可得45钢中Q p=58.4%，Qα=41.6%
∵σ混 = σα? Qα + σβ? Qβ
∴45钢的σb=σb(F)×Qα+Q p×σb（P）=230×41.6%+770×58.4%=545.36MPa
δ=δF×Qα+Q p×δp= 0.5×41.6%+0.35×58.4%=41.24%
HB=HB(F) ×Qα+ Q p×HB(p)=80×41.6%+180×58.4%=138.4
3.室温下45钢（含碳量0.45%）中铁素体和珠光体的相对重量百分比。
解：由杠杆定理有Q p=（0.45-0.0008）/(0.77-0.0008)×100%=58.4%
则Qα=100%-58.4%=41.6%
4.某锅炉钢板，图纸要求用20钢制作。显微组织观察发现，组织中珠光体的量占30%，问
钢板是否符合图纸要求。（20钢含碳量范围为0.17-0.23%）
解：由已知可求的C%=Qp×0.77%=23%
又∵20钢含碳量范围为0.17-0.23%
∴钢板符合图纸要求
5. 用Pb-Sb合金制造轴瓦，要求其组织在共晶体上分布有10%Sb作硬质点，试求该合金的
成分和硬度，（Pb-Sb合金相图如下所示，纯Pb的硬度为HB=3，纯Sb的硬度为HB=30）。
温度℃解：由已知可得
↑
252℃∵HB混 = HBα? Qα +HBβ? Qβ
∴ HB=
Pb 11.1 Sb Sb,%→
Pb-Sb合金相图
第5章钢的热处理
一、选择题
1. 将同一棒料上切割下来的4块45#试样，同时加热到850°，然后分别在水、油、 炉和空气中冷却，说明：各是何种热处理工艺？各获得何种组织？排列一下硬度大小： 答： （1）水冷：淬火M （2）油冷：淬火M+T （3）炉冷：退火P+F （4）空冷：正火S+F 硬度（1）>（2）>（4）>（3） 2. 确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的和退火后的组织： （1）经冷轧后的15号钢板，要求降低硬度。 （2）ZG的铸造齿轮； （3）锻造过热后的60钢锻坯； （4）改善T12钢的切削加工性能： 答： （1）再结晶退火：目的：细化晶粒，均匀组织，使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加工硬化，降低了硬度，消除内应力，得到P(等轴)+F （2）去应力退火：目的：消除铸造内应力，得到P+F 3）完全退火：目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低了硬度，改善切削加工性，得到P+F （4）球化退火：目的：使片状渗碳体装变为球状渗碳体，降低硬度，均匀组织，改善切削
性能，得到粒状P+Fe3C 3. 说明直径为10mm的45钢试样分别为下列温度加热：700°C、760°C、840°C、1100°C。保温后在水中冷却得到的室温组织 答： 4.两个碳质量分数为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780°C和900°C，保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却至室温。试分析：
（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？ （2）哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？ （3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？ （4）哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多？ （5）你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？ 答：（1）900°C（2）900°C（3）900°C（4）780°C（5）780°C，综上所述此温度淬火后得到的均匀细小的M+颗粒状Cm+AR的混合组织，使钢具有最大的硬度和耐磨性。 5.用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工。 （1）写出其中热处理工序的名称及作用。 （2）制定最终热处理（磨加工前的热处理）的工艺规范，并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。 答:(1)球化退火，作用：利于切削加工。得到球状珠光体，均匀组织，细化晶粒，为后面淬火处理作组织准备。淬火+低温回火，作用：使零件获得较高的硬度、耐磨性和韧性，消除淬火内应力，稳定组织和尺寸。 （2）工艺规范：760°C水淬+200°C回火； 显微组织：M回+Cm，大致硬度：60HRC. 6.如下图所示，T12钢加热到Ac1以上，用图示
第1章材料的性能 一、选择题 1.表示金属材料屈服强度的符号是（ B） A.σ B.σs C.σb D.σ-1 2.表示金属材料弹性极限的符号是（ A） A.σe B.σs C.σb D.σ-1 3.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.HB B.HRC C.HV D.HS 4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A ） A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性 二、填空 1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）或（破坏）的能力。 2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。 3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。 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（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。 三、是非题 1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。是 2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。是 3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。 四、改正题 1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。将冲击载荷改成交变载荷 2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。将HB改成HR 3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。将疲劳强度改成冲击韧性 4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。将冲击韧性改成断面收缩率 5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。将载荷改成冲击载荷 五、简答题 1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。σs: 屈服强度σ0.2：条件屈服强度 HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）σ-1: 疲劳极限 σb: 抗拉强度σ5：l 0=5d 时的伸长率（l =5.65s01/2） HBS:布氏硬度（压头为钢球）第2章材料的结构
工程材料习题集 第一章钢得合金化基础 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？ ①溶入α(铁素体)、γ(奥氏体)、M(马氏体),以溶质形式存在形成固溶体; ②形成强化相:碳化物、金属间化合物; ③形成非金属夹杂物; ④以游离状态存在:Cu、Ag。 2写出六个奥氏体形成元素,其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？ ①奥氏体形成元素:Mn、Co、Ni、Cu、C、N(锰、钴、镍、铜、碳、氮),其中Mn、Co、Ni(锰、钴、镍)可无限溶解在奥氏体中,Cu、C、N(铜、碳、氮)为有限溶解; ②Cr、V(铬、钒)可无限溶解在铁素体中,其余为有限溶解。 3写出钢中常见得五种非碳化物形成元素。 ①非碳化物形成元素:Ni、Si、Al、Cu、Co 4按由强到弱得顺序写出钢中常见得八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强得顺序写出钢中常见得四种碳化物得分子式。 ①碳化物由强到弱排列:(强)Ti、Nb、V、(中强)W、Mo、Cr、(弱)Mn、Fe ②碳化物稳定性由弱到强得顺序:Fe3C→M23C6→M6C→MC 5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形,而高锰奥氏体钢难于冷变形,容易加工硬化？奥氏体层错能高与低时各形成什么形态得马氏体？ ①镍就是提高奥氏体层错能得元素,锰就是降低奥氏体层错能得元素,层错能越低,越有利于位错扩展而形成层错,使交滑移困难,加工硬化趋势增大。 ②奥氏体层错能越低,形成板条马氏体,位错亚结构。如Cr18-Ni8钢;奥氏体层错能越高,形成片状马氏体,孪晶亚结构。如Fe-Ni合金。 6钢得强化机制得出发点就是什么？钢中常用得四种强化方式就是什么？其中哪一种方式在提高强度得同时还能改善韧性？钢中得第二相粒子主要有哪两个方面得作用？ ①强化机制得出发点就是造成障碍,阻碍位错运动。 ②钢中常用得四种强化方式:固溶强化、晶界强化(细晶强化)、第二相强化、位错强化(加工硬化)。 ③晶界强化(细晶强化)在提高强度得同时还能改善韧性。 ④钢中得第二相粒子主要作用:细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用得韧性指标有哪三个？颈缩后得变形主要取决于什么？ α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ①韧性指标:冲击韧度 k ε表示,主要取决于微孔坑或微裂纹形成得难易程度。 ②颈缩后得变形用P 8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢得塑性,钢中碳化物应保持什么形态？ ①细化晶粒对改善均匀塑性(εu)贡献不大,但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为随着晶粒尺寸得减少,使应力集中减弱,推迟了微孔坑得形成。 ②为了改善钢得塑性,充分发挥弥散强化得作用,钢中得碳化物(第二相)应为球状、细小、均匀、弥散地分布。 9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化得因素有哪两
绍兴文理学院2007学年01学期 机自专业06级《机械工程材料》期末试卷 （考试形式：闭卷） 一、名词解释（共15 分，每小题 3 分） 1、过冷度 2、渗碳体 3、淬硬性 4、纤维组织 5、再结晶 二、填空题（共15 分，每空格0.5分） 1、HB、a k、б0.2分别表示材料的力学性能是、、。 2、工程材料的结合键有、、和。 3、金属的结晶过程主要由和两个基本过程组成。 4、常温下，金属单晶体的塑性变形方式为和两种。其中主要的变形方式是。 5、固溶体出现枝晶偏析后，可用加以消除。 6、在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度、强度。 7、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是，其组成相是和。 8、利用Fe-Fe3C相图确定钢完全退火的正常温度范围是________________，它只适应于___________钢。 9、马氏体的显微组织中，高碳马氏体呈状，低碳马氏体呈状。其中________的韧性较好。 10、调质钢中加入Cr、Mn等元素是为了提高，加入W、Mo是为了。 11、1Cr18Ni9Ti是钢，Cr、Ni的主要作用是，Ti主要作用是，使用状态下的组织是。 12、铸铁中析出石墨的三个途径是、、。 13、QT500-05牌号中，QT表示，数字500表示、数字05表示。 14、变形铝合金按热处理性质可分为铝合金和铝合金两类。 15、机器零件选材的三大基本原则是、和。 三、判断题（共10 分，每小题 1 分） 1、材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。（） 2、室温下，金属的晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（） 3、滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（） 4、凡组织组成物都是以单相状态存在于合金系中。（） 5、莱氏体的含碳量为6.69％。（） 6、不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。（） 7、表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织和性能。（） 8、在碳钢中具有共析成分的钢，较之于亚共析钢和过共析钢有更好的淬透性。（） 9、球墨铸铁可通过热处理来提高其机械性能。（） 10、表面耐磨的凸轮，材料用20钢，热处理技术条件：淬火+低温回火，HRC50～60。（） 四、选择题（共15 分，每小题 1 分） 1、拉伸试验时，试样断裂前所能承受的最大应力称为材料的（）。 (a)屈服强度(b)弹性极限(c)抗拉强度(d)疲劳强度 2、晶体中的位错属于（）。 (a) 体缺陷(b) 面缺陷(c) 线缺陷（d）点缺陷
一、填空题（每空1分，共20分） 1．常见的金属晶格类型有:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。 2．空位属于____点__缺陷，晶界和亚晶界分别_____线_____ 缺陷，位错属于________面_______缺陷。 3．金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为____过冷______。4．原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为______间隙______固溶体和_____置换____ 固溶体。 5．室温下Fe－Fe3C合金中的4种基本组织是：铁素体、珠光体、渗碳体、莱氏体6．常见的金属的塑性变形方式有_____滑移___和____孪生____两种类型。 7．钢的热处理工艺是：加热、保温、冷却 _三个步骤组成的。 8．铁碳合金为双重相图，即铁－渗碳体相图和铁－渗碳体相图。 二、单项选择题（每题2分，共20分） （ B ）1.两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构。 A．与溶质的相同 B．与溶剂的相同 C．与溶剂、溶质的都不相同 D．是两种元素各自结构的混合体 （ D ）2.铸造条件下，冷却速度越大，则。 A．过冷度越小，晶粒越细 B．过冷度越小，晶粒越粗 C．过冷度越大，晶粒越粗 D．过冷度越大，晶粒越细 （ A ）3.金属多晶体的晶粒越细，则其。 A．强度越高，塑性越好 B．强度越高，塑性越差 C．强度越低，塑性越好 D．强度越低，塑性越差 （ B ）4. 钢的淬透性主要取决于。 A．冷却介质 B．碳含量 C．钢的临界冷却速度 D.其它合金元素 （ D ）5.汽车、拖拉机的齿轮要求表面具有高耐磨性，心部具有良好的强韧性，应选用。 A．45钢表面淬火+低温回火 B．45Cr调质 C．20钢渗碳、淬火+低温回火 D．20CrMnTi渗碳、淬火+低温回火 （ A ）6.完全退火主要适用于。 A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．白口铸铁 （ A ）7.铸铁如果第一、第二阶段石墨化都完全进行，其组织为。 A． F＋G B． F＋P＋G C． P＋G D.Le＋P＋G （ D ）8.对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为。 A．淬火 + 低温回火 B．正火 C．水韧处理 D. 固溶处理 + 时效 （ C ）9. 马氏体的硬度主要取决于。 A．过冷奥氏体的冷却速度 B．过冷奥氏体的转变温度 C．马氏体的含碳量 D．马氏体的亚结构 （ D ）10.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是。 A．扩散退火 B．切削加工 C．喷丸处理 D．变质处理 三、判断题（每题1分，共10分） （正确）1.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。 （错误）2.在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。 （错误）3.由于再结晶过程是一个形核和长大的过程，因而是相变过程。 （正确）4.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多，其强度愈高。 （错误）5. 回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。 （正确）6.球墨铸铁可通过热处理来提高其综合力学性能。 （错误）7.所有铝合金都可以通过热处理进行强化。 （错误）8.钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。 .
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
工程材料习题集 一．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晶格类型的现象。 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：淬火钢在回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：溶质原子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：因溶质原子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，而塑性、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A1温度之下尚未分解的奥氏体。 本质晶粒度：指奥氏体晶粒的长大倾向。 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α固溶体。 热塑性塑料：加热时软化融融，冷却又变硬，并可反复进行的塑料。 热固性塑料：首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构，再加热时不软化的塑料。 回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。 可逆回火脆性：又称第二类回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。 过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。 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化处理进行强化。（√） 4、置换固溶体必是无限固溶体。（╳） 改正：置换固溶体有可能是无限固溶体。 5、单晶体必有各向异性。（√）
工程材料试题及答案 工程材料试题及答案 在现实的学习、工作中，我们都不可避免地要接触到试题，试题是考核某种技能水平的标准。什么类型的试题才能有效帮助到我们呢？以下是小编为大家收集的工程材料试题及答案，欢迎阅读与收藏。 1、金属材料的使用性能包括物理性能、（）和（）。答案：化学性能力学性能 2、金属材料的工艺性能包括锻造、（）、（）等。答案：铸造焊接 3、变化很慢的载荷称为（）载荷。答案：静 4、在短时间内以高速度作用于零件上的载荷称为（）载荷。答案：冲击 5、大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为（）载荷。答案：交变 6、变形一般分为（）变形和塑性变形两种。不能随载荷的去除而消失的变形称为（）变形。答案：弹性塑性 7、强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗（）或（）的能力。答案：塑性断裂 8、强度常用的衡量指标有（）和（）。答案：屈服点抗拉强度 9、如果零件工作时所受的应力低于材料的（）和（），则不会产生过量的塑性变形。答案：屈服点σs 210、有一钢试样其横截面积为100mm，已知钢试样的σs＝314MPa，σb＝530MPa 。拉伸试时，当受到拉力为（）时，试样出现屈服现象，当受到拉力为（）时，试样出现缩颈. 答案：31400 53000 11、断裂前金属材料产生塑性变形的能力称为塑性。金属材料的（）和（）的数值越大，表示材料的塑性越好。答案：断后伸长率断面收缩率 12、一拉伸试样的原标距长度为50mm，直径为10 mm拉断后试样的标距长度为79 mm，缩颈处的最小直径为4.9 mm,此材料的伸长率为（）,断面必缩率为（）。答案：58% 73% 13、填出下列力学性能指标的符号：符号：抗拉强度（），洛氏硬度C标尺（）。答案：σb HRC 14、符号：断面收缩率（），冲击韧度（）。答案：φ Ak 15、500HBW5/750表示用直径为5mm, 材料为硬质合金球形压头，在7350 N压力下，保持（）s,测得的硬度值是（）。答案：10—15 500 16、金属材料抵抗（）载荷作用而（）能力，称为冲击韧性。答案：冲击不破坏 17、原子呈无序堆积状况的物体叫非晶体，原子呈有序、有规则排列的物体称为（）。一般固态金属都属于（）。答案：晶体晶体 18、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为（）。通过两个或两个以上原子中心的连
机械工程材料A卷评分标准 一、名词解释：（１０分） 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分） ２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。（2分） 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（2分） 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。（2分） ５、细晶强化：通过细化晶粒处理，使得金属强度提高的方法。（2分） 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）（每空1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） 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（4 分） 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（4分）
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分） 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度（4分） １．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回。 （4分） 四、选择填空（20分）（每空2分） 1．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d ） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 2．适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理 4．制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火5．高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量 6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60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7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 １０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火 五、填空题(20分) （每空1分） 1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。 其中，片状马氏体硬度高、塑性差 2、W18Cr4V钢的淬火加热温度为1270－1280℃，回火加热温度为560℃，回火次数3次。 3、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。 4、合金结构钢与碳素结构钢相比，其突出优点是强度高，淬透性好。 5. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是P B M。 6. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为M回＋A’
工程材料 第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词 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？
1.什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量。 2．缩颈现象：在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。 不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 3.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度(库存钢材、硬质合金刀头、锻件、台虎钳钳口)? 答:洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏硬度法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。 硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 4.金属型铸造能不能取代砂型铸造? 答：金属型铸造成本高，周期长，工艺要求严格，铸件易出现浇不足、冷隔、裂纹等缺陷，易产生白口现象，所以金属型铸造不宜生产铸铁件，而广泛应用于铜、铝合金铸件的大批量生产，故它不能取代砂型铸造。
5、为什么用金属型生产灰铸件常出现白口现象？该如何预防和消除其白口组织？ 答：因为金属型导热快，故灰铸件中易出现白口组织。 预防措施：铸型预热；合适的出型时间；采用高碳、高硅铁水。 消除白口组织的措施：利用出型时铸件的自身余热及时退火。 6、压力铸造有何优缺点？它与熔模铸造的使用范围有何不同？ 答：压力铸造的优点：（1）铸件的精度高（IT11～IT 13），表面粗糙度值低（Ra6.3～1.6um），铸件不经机加工可直接使用；（2）可压铸形状复杂的薄壁件、小孔、螺纹、齿轮等；（3）铸件在高压下快速冷却成型，晶粒层致密，力学性能高4）在铸造行业，生产率最高。 压力铸造的缺点：（1）设备昂贵，生产成期长，成本高；（2）压铸高熔点合金如铜、钢、铸铁等压型寿命很低；（3）压型速度极快，型腔中气体很难逸出，铸件中容易产生气孔，缩松；（4）不能用热处理方法提高力学性能。 应用：低熔点有色金属，如铝、镁、锌合金。 7、什么是离心铸造？它在圆筒形或圆环形铸件生产中有哪些优越性？成形铸件采用离心铸造有什么好处？ 答：将液态合金浇入高速旋转的铸型，使金属液在离心力作
一、填空 1. 金属单晶体具有（各向异性）性，这是由于在不同晶面、不同晶向上的（原子 密排程度不同）造成的。 2. 按照溶质原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为（置换）固溶体和 （间隙）固溶体。 3. 钢的锻造温度高于（最低再结晶）温度，故属于（热）加工。 4. 在F&Fe s C相图的各组织或相中，硬度最高的是（渗碳体），强度最高的是（珠 光体），塑性最好的是（铁素体）。 5. T10钢，按用途分类，属于（工具）钢；按化学成分分类，属于（高碳）钢； 按质量分类，属于（优质碳素）钢 6. 在平衡状态下，45、T8及T12钢中，塑性最好的是（45）钢，硬度最高的是 （T12）钢，强度最高的是（T8）；制造锉刀常用（T12）钢，制造调质零件常用（45）钢。 7. 完全退火适用于（亚共析）钢，其加热温度为（Ac3+3O~50,冷却速度（较 慢），得到（接近平衡）组织。 8. 38CrMoAI钢制的零件经过表面（淬火）以后，表面硬度可达到800 HV以上 （＞67 HRC，零件的心部组织为（回火索氏体）。 9. 60Si2Mn钢制载重汽车板簧，其常规热处理为（淬火+中温回火），最终组织 为（回火屈氏体），硬度大致为（48HRC 0 10. QT700-2牌号中的QT表示（球墨铸铁），700表示（最低抗拉强度），2表示 （延伸率），该铸铁组织应是（P+Q。 二、单项选择 1. 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 2. 在工业生产条件下，金属结晶时冷速愈快，（形核率）N/（长大率）G值（A ）, 晶粒愈细。 A,愈大B,愈小C,不变D,等于零 3. 欲使冷变形金属的硬度降低、塑性提高，应进行（D）o A,去应力退火B,再结晶退火C,完全退火D,重结晶退火 4. 为了提高零件的机械性能，通常将热轧圆钢中的流线（纤维组织）通过（C）o A,热处理消除B,切削来切断C,锻造使其分布合理D,锻造来消除 5. 单相黄铜中a相的晶格类型应该（B ）o A，与锌的相同B，与铜的相同C,锌、铜的都不同D，无法确定 6. 消除晶内偏析的工艺方法是（C）o A，正火B，完全退火C,扩散退火D，再结晶退火 7. 平衡结晶时，共析钢冷至共析温度，共析转变已经开始，但尚未结束，此时存在的相为（A）。 A铁素体+渗碳体+奥氏体B铁素体+渗碳体C奥氏体D奥氏体+铁素体 8. 在铁碳合金平衡组织中，硬度最高的是（B）,塑性最高的是（A）o A铁素体B渗碳体C低温莱氏体或变态莱氏体D珠光体中E奥氏体
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，A K ＞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 σ s/ MPa σb/ MPa /% φ/% AK/J 接触疲劳强 度 /MPa 弯曲疲劳强度 /MPa 20CrMnT i 渗碳 淬火 853 1080 10 45 55 1380 750 38CrMo Al 调质835 980 14 50 71 1050 1020
土木工程材料习题集与参考答案 1 土木工程材料的基本性质 2．试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。密度与视密度的区别何在？ 参考答案：密度ρ：是指材料在密实状态下单位体积的质量。测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm 的粉末，再用排液法测得其密实体积。用此法得到的密度又称“真密度”。 表观密度0ρ：是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外观尺寸就可得到自然体积。对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。 孔隙率P ：材料中的孔隙体积与总体积的百分比。 相互关系：%10010????? ??-=ρρP 密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来 说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。 3．孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？ 参考答案：对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自 然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表 观密度会发生变化。 对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会 发生变化，如：孔隙处的应力集中。 对吸水性的影响：开口大孔，水容易进入但是难以充满；封闭分散的孔隙，水无法进入。当孔隙率 大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。 对抗渗性的影响：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；如果孔隙 率小，孔隙封闭不连通，则材料不易被水渗透。 对抗冻性的影响：连通的孔隙多，孔隙容易被水充满时，抗冻性差。 对导热性的影响：如果材料微小、封闭、均匀分布的孔隙多，则导热系数就小，导热性差，保温隔热 性能就好。如果材料孔隙较大，其空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。 4．材料的耐水性、吸水性、吸湿性、抗冻性、导热性、热容、抗渗性的含义是什么？ 参考答案：耐水性： 材料抵抗水破坏作用的能力称为耐水性，即材料经水浸泡后，不发生破坏，同时强
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） 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。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S 回 四、选择填空（20分） 1、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 2、适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi 3、要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ） （a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4、制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5、高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ） （a）60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 7、65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8、二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9、1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 10、推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火 11、位错是一种。（①） ①线缺陷②点缺陷③面缺陷 12、纯铁在850℃时为晶格。（①） ①体心立方②面心立方③密排六方 13、有些金属在固态下会发生晶体结构的变化，这种变化可以称为。(③) ①等温转变②变温转变③同素异构转变 14、共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，有如下转变。(②) ①只有贝氏体和马氏体转变，而没有珠光体型转变 ②只有珠光体型和马氏体转变，而没有贝氏体转变 ③只有珠光体型和贝氏体转变，而没有马氏体转变
课程名称: 工程材料学(A卷, 闭卷) 适用专业年级: 考试时间100分钟 考生注意事项：1、本试卷共 2 页，试卷如有缺页或破损，请立即举手报告以便更换。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。(答案请写在试卷纸密封线内和试卷纸正面，否则不记分) 一、填空题（10分，每空1分） 1、共晶转变和共析转变的产物都属于相混合物。 2、塑性变形后的金属经加热将发生回复、、晶粒长大的变化。 3、共析钢的含碳量为。 4.共晶白口铸铁的含碳量为。 5、Q235钢的含义是为。 5、三种典型的金属晶体结构是：体心立方晶格、面心立方晶格 和。 7、根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，退火常分为、球化退火、去应力退火等几种。 8、钢在奥氏体化后，冷却的方式通常有和连续冷却两种。 9、工具钢按用途可分为、模具钢、量具钢。 10、常用测定硬度的方法有、洛氏硬度和维氏硬度等测试法。 二、判断题（15分，每小题1分） （在括号里正确的划“√”，错误的划“×”） 1、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。（） 2、铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。（） 3、热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。（） 4、熔点为232℃的锡在室温下的塑性变形是冷加工。（） 5、金属结晶时，冷却速度愈大，则结晶后金属的晶粒愈粗大。（） 6、铸铁经过热处理，改变了基体和石墨形态，从而提高了性能。（） 7、物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。 （） 8、共晶转变是在恒温下进行的。 （） 9、机械零件选材的一般原则是：使用性能足够原则、工艺性能良好原则和经济行 合理原则。（） 10、对于弹簧钢的要求是具有高的弹性极限和高的屈强比，以保证承受大的弹性变形和较高的载荷；具有高的疲劳强度以承受交变载荷的作用。（） 11、热处理的基本工艺过程是加热、保温和冷却。（） 12、马氏体是碳在α-Fe中的过饱和溶解。（）
机械工程材料 1．室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越高。( ) 2．因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。( ) 3．间隙固溶体一定是无限固溶体。( ) 4．铁素体的本质是碳在a-Fe中的间隙相。( ) 5．在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4．3％的铁碳合金才能发生共晶反应。( ) 6．高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。( ) 7．钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。( ) 8．T8钢比T12和40钢有更好的淬透性。( ) 9．灰铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。( ) 10．齿轮渗碳用钢常采用低碳钢。( ) 是非题 1．(√) 2． (×) 3．(×) 4．(√) 5．(×) 6．(×) 7．(√) 8．(√) 9． (×) 10．(√) 1.金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将 a．越高； b．越低； c．越接近理论结晶温度 2．α－Fe是实际原子数为。 a．2； b．4； c．6 3．固溶体的晶体结构。 a．与溶剂相同； b．与溶质相同； c．为其他晶型 4．间隙相的性能特点是。 a．熔点高、硬度低； b．硬度高、熔点低；c．硬度高、熔点高 5. 金属的加工硬化现象将导致。 a. 强度降低,塑性提高； b. 强度提高,塑性降低； c．强度降低,塑性降低 6．用下述三种方法制成齿轮，种方法较为理想。 a. 用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮； b. 由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮； c. 由 圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮 7. 钢中含硫量过高的最大危害是造成。 a. 热脆； b. 冷脆； c. 氢脆 8．奥氏体是。 a．碳在γ-Fe中的间隙固溶体 b．碳在α-Fe中的间隙固溶体； c. 碳在α-Fe中的无限固溶体 9．珠光体是一种。