工程材料-习题修订(2008)

1、工程材料习题第1章 材料的结构与性能1. 1金属材料的结构与组织（一）解释名词晶格、晶胞、晶粒、亚晶粒、晶界、晶体的各向异性、空位、刃型位错；合金、组元、相、组织、组织组成物、中间相、化合物； 固溶体、间隙固溶体、置换固溶体、有限固溶体、无限固溶体；金属化合物、正常价化合物及其特点，电子化合物及其特点，间隙化合物、间隙相及其特点；强度、硬度、塑性、韧性。（二）填空题1. 具有体心立方晶格的金属，具有面心立方晶格的金属，具有密排六方晶格的金属 。2金属晶体中最主要的面缺陷是 和 。3 .点缺陷有 禾廿两种； 面缺陷中存在大量的 。4、 -Fe、: -Fe的一个晶胞内的原子数分别为 和。5、固溶体

2、的强度和硬度比溶剂的强度和硬度 。6、 金属产生固溶强化的原因是 。7、 金属材料的性能由 决定。8、金属材料的使用性能是指、金属材料的工艺性能是指，金属材料的机械性能是指 。9、 屈服极限强度指标是 ，抗拉强度极限指标是 、抗剪强度指标是 、缩颈现象是指。10、 表示塑性的指标是 禾廿。11、 © 10钢球，在9800KN载荷下保持30S时测得布氏硬度值为 200,应表示为 。（三）是非题1 因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。（）2 金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。（）3 晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。（）（四）

3、选择正确答案1 晶体中的位错属于：a。体缺陷；b 面缺陷；c.线缺陷；d.点缺陷。2. :-Fe和-Fe分别属于什么晶格类型：a.面心立方和体心立方；b.体心立方和面心立方；c.均为面心立方；d .均为体心立方。3. 固溶体的晶体结构与 a.溶剂；b.溶质；c.其它晶型相同。第二章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶（一）解释名词结晶、过冷度、自发晶核、非自发晶核、变质处理、同素异构转变。（二）填空题1. 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是和。2 .在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为 ;而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为 。3 .过

4、冷度是指 ，其表示符号为。4. 过冷是结晶的条件。5. 细化晶粒可以通过 、和等途径实现。 在一般情况下，晶粒越小，则金属的 、 越好。所以工程上使晶粒细化，是2提高重要途径之一。这种方法称为_（三）是非题1.凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。2 .室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。5.纯金属结晶时，生核率随过冷度的增加而不断增加。 10.过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。（四）选择正确答案1.金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：2 .为细化晶粒，可采用：a.快速浇注；3.实际金属结晶时，通过控制生核速率 粗大晶粒：a. N/G很大时；b. N/G很小时；（五）综

5、合分析题。如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小: 金属模浇注与砂模浇注； 变质处理与不变质处理； 铸成薄件与铸成厚件；浇注时采用振动与不采用振动。()a.越高；b .越低；c.越接近理论结晶温度。b. 加变质剂；c.以砂型代金属型。N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得c. N/G居中时。1.1)2)3)4)2.2合金的结晶 2.2.1二元合金的结晶（一）填空题1、共晶反应式为,共晶反应的特点是（二）是非题1. 平衡结晶获得的20% Ni的Cu-Ni合金比40% Ni的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。2. 在共晶相图中，从 L中结晶出来的晶粒与从：中出析的X晶粒

6、具有相同的晶体结构。3 .一个合金的室温组织为 ：+ :n + （ :+ -）,它由三相组成。（三）选择正确答案1 .在发生Lr + ：共晶反应时，三相的成分：a.相同；b.确定；c.不定。2.共析成分的合金在共析反应：t,+ ：刚结束时，其组成相为： a. +-. + - ； b. + :;3 一个合金的组织为o+風+（g+目）,其组织组成物为：a.a、B； b.a、（a+B）；（四）综合题如图2 1为Pb-Sn相图：用冷却曲线表示96% Pb的Pb-Sn合金的平衡结晶过程， 画出室温平衡组织示意图， 成物。指出该合金系室温组织中含'-n最多的合金成分。c. C' + ：)。

7、C.血。1.1)标上各组织组Sn%32 发动机活塞用 Al-Si合金铸件制成，根据相图（图 2-2）,选择铸造用 Al-Si合金的合适成分，简述 原因。2.2.3铁碳合金的结晶（一）解释名词组元、相、组织、组织组成物、:-Fe铁素体、珠光体。（二）填空题1、 F的晶体结构为 ； A的晶体结构为 。2、 室温下亚共析钢的组成相是 、共析钢的组成相是 、过共析钢的组成相是 。3、 室温下亚共析钢的组织组成物是 、共析钢的组织组成物是 、过共析钢的组织组成物4、 A中最大溶C量为, F中最大溶C量为，室温下a Fe中最大溶C量为。5、 室温下 P、的 w （C） 、Fe3C 的 w （C） 。6、

8、亚共析钢在冷却时从液态到室温，组织的变化 。7、 共析钢在冷却时从液态到室温，组织的变化 。8过共析钢在冷却时从液态到室温，组织的变化 。9、 室温下会出现 P+F的C质量分数为 。10、 在铁碳合金室温平衡组织中，含FesC "最多的合金成分点为 ，含L '最多的合金成分点为。11、 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢的碳含量为 。（三）是非题1. 铁素体的本质是碳在:-Fe中的间隙相。（）2. 20钢比T12钢的碳含量要高。（）3. FesCI与Fe36的形态与晶体结构均不相同。（）4在退火状态（接近平衡组织），45钢比20钢的硬度和强度都高。

9、（）5 在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为4.3% C的铁碳合金才能发生共晶反应。（）（四）选择正确答案1 奥氏体是：a.碳在-Fe中的间隙固溶体；b碳在:-Fe中的间隙固溶体；c.碳在:-Fe中的有限固溶体。2 .珠光体是一种：a.单相固溶体；b .两相混和物；c. Fe与C的化合物。3. T10 钢的含碳量为：a. 0.10% ； b. 1.0%; c. 10%。4 铁素体的机械性能特点是：a.强度高、塑性好、硬度低；b.强度低、塑性差、硬度低；c.强度低、塑性好、硬度低。5、 能进行锻造的铁碳合金有；a.亚共析钢;b.共析钢；c.亚共晶白口铸铁。6、 铁碳合金强度最高的 a.含C量：0

10、.25% ； b.含C量0.45%; c.含C量0.80%, d.含C量1.20%7、 45、T12、亚共晶铸铁钢中的 Fe3C来自于a. P； b. A ； c. F； d. Le。&过共析钢网状 Fe3S来自于a. P； b. A； c. F；9、 晶铸铁中 Fe3。来自于 a. P； b. A ； c. Le； d. L。10、 常温下塑性最好的是 a. P； b. A ； c. F； d. FesC。12、 常温下综合机械性能最好a. P； b. A ； c. F； d. FesC。13、会出现网状 Fe3C 的 W （C ）： a. 0.20% ； b. 0.45% ； c.

11、 1.25%； d. 4.3%。（五）综合题1. 对某一碳钢（平衡状态）进行相分析，得知其组成相为80% F和20% FesC,求此钢的成分及硬度。2. 用冷却曲线表示 E点成分的铁碳合金的平衡结晶过程，画出室温组织示意图，标上组织组成物,计算室温平衡组织中组成相和组织组成物的相对重量。3. 比较退火状态下的 45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。2.3金属的塑性加工（一）解释名词塑性变形、滑移、加工硬化、回复、再结晶、热加工、沿移系。（二）填空题1. 加工硬化现象是指金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的

12、根本原因是位错运动阻力增大。2 金属塑性加工的目的是获得一定形状和组织，金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生<3 钢在常温下的变形加工称为冷加工，而铅在常温下的变形加工称为热加工。4 再结晶后晶粒度的大小主要取决于加热温度和。5、 金属经大量变形，晶粒发生转动而位向趋于一致称形变织构。6、 晶体在切应力作用下晶面和晶向发生切变的过程称孪生变形。7、 金属变形后内部被拉长，破碎晶粒在加热过程中生成新的均匀晶粒现象称再结晶 。& 多晶体变形抗力大小取决于晶粒的粗细，晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大。9、多晶体在塑性变形时与单晶体的不同主要是由于多晶体中各个晶10、 金属塑性加工的预变形

13、是指金属再结晶前塑性变形的相对变形量，预变形度与再结晶温度之间的关系是预变形度越大，最低再结晶温度也越低。11、 实际采用的再结晶退火温度比金属的最低再结晶温度要高100o200o，同样化学成分金属的最低再结晶温度取决于预变形度。（三）是非题1 变形金属的再结晶退火温度越高，退火后得到的晶粒越粗大.（V ）2 金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（X ）3 .热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（X ）4 再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。（V ）5 再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。（X ）（四）选择正确答案1 变形金属再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

14、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。2 .加上硬化使：a.强度增大、塑性降低；b .强度增大、塑性增大；c.强度减小、塑性增大；d .强度减小、塑性减小。3.再结晶后：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。（五）综合分析题1、 为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？P1022、 金属塑性变形后组织和性能会有什么变化？P102、1033、 变形金属在加热回复过程中的性能有什么变化？在再结晶过程中的性能有什么变化？P1044、用低碳钢板冷冲压成形的零件，冲压后发现各部位的硬度不同，为什

15、么？如何解决？ 因为各个部位变形程度不同，加工硬化程度不同。变形大的硬度大5、 拉制半成品钢丝的过程如图4-2所示，试画出不同阶段的组织与性能变化示意图，并对图形加以 解释。炉温 几组织 示盍閹性g能欣图426热加工对金属的组织和性能有何影响？钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？P1082.4钢的热处理（一）解释名词临界冷却速度、马氏体、淬透性、淬硬性、调质处理（二）填空题1、亚共析钢、共析钢、共析钢中的P加热时从室温到 A转变需经历的4个过程是A晶核形成、A晶核长大 、 残余Fe3C溶解 、A成分均匀化 。2、Aci是从P 析出A 的临界温度线，AC3是从F 析出_A_的临界

16、温度线，Accm是从 Fe?Cn析出 A 的临界温度线，Ari是从 _A_析出_P_的临界温度线，Aq是从A析出 F 的临界温度线，Arcm是从 A 析出 FqC_的临界温度线。3、共析钢从A随炉缓冷得到的产物是 _P_、空冷得到的产物是 S、以大于Vk冷却至室温得到 的产物是M+A J 以大于VK，冷却至室温得到的产物是 、在VK Vk，之间得到的产物是 T+ M+A，。4、共析钢过冷 A在Ai650oC之间的等温转变产物是P ,在650o600oC之间的等温转变产物是S,在600o550oC之间的等温转变产物是T ,在550o350oC之间的等温转变产物是 B上，在350oMsC之间的等温

17、转变产物是 B下5、 在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是F+FesC的机械混合物Fe?C呈层片状分布在 F基体上 :不同点是 T比P的戻间距小。6、 钢的热处理工艺由加热 、保温 、冷却三个阶段所组成。7、 球化退火的主要目的是使钢中的碳化物球状化，它主要适应用于过共析钢。8、 钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是AC3以上30o50o ,对过共析钢是 Ac以上30o50o。9、 淬火钢进行回火的目的是消除淬火应力，获得所要求的组织，回火温度越高，钢的强度与硬度越低。10、化学热处理的基本过程包括介质的分解、表面的吸收、原子扩散 等三个阶段。（三）是非题1、 不论碳含量高低

18、，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。（x ）2、 高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。（x ）3、 经退火后再高温回火的钢，能得到回火索氏体组织，具有良好的综合机械性能。（x ）4、 钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。（x ）5、 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。（x ）8（四）选择正确答案1 钢经调质处理后获得的组织是：a.回火马氏体；b.回火屈氏体；c.回火索氏体。2 .过共析钢的正常淬火加热温度是；a. A ci+30 - 50 E ； b. Accm+30 50C； c. A c3+30 50C。3 .共析钢过冷奥氏体在550 350 C的温度

19、区间等温转变时，所形成的组织是；a.索氏体；b.下贝氏体；c.上贝氏体；d .珠光体。4. 马氏体的硬度取决于：a.冷却速度；b.转变温度；c.碳含量。5、 直径为10mm的40钢的常规淬火温度大约为：a. 750C； b. 850E； c. 920C。上述正确淬火后 的显微组织为：a.马氏体；b.铁素体+马氏体；c.马氏体+残余奥氏体。6、45钢为得到回火索氏体组织，应进行：a.淬火+低温回火；b.等温淬火；c.淬火+高温回火。7、完全退火主要适用于：a .亚共析钢：b .共析钢；c.过共析钢。8、 扩散退火的目的是：a.消除和改善晶内偏析 ；b.消除冷塑性变形后产生的加工硬化；c.降低硬度

20、以便于加工。9、 钢的回火处理是在：a.退火后进行；b.正火后进行；c.淬火后进行。10、钢的渗碳温度范围是：a. 600650 C； b. 800850 C； c. 900950 C ； d. 10001050 C。（五）综合分析题1. 再结晶和重结晶有何不同？答：再结晶是将经冷变形的材料加热到再结晶温度（通常在临界点以下的某温度）以上，无相变；而重 结晶退火必须把钢加热到相变温度以上，有相变。2. 试比较共析钢过冷奥氏体等温转变曲线和连续转变曲线的异同点。答: （ 1）与共桥钢的TTT曲线相比，CCT曲线稍靠右靠下一点，表明连续冷却时，奥氏体完成珠光体转变的温度要低些，时间要长一些；3.

21、何谓钢的临界冷却速度？它的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？答：钢由奥氏体状态冷却到室温，不与C曲线的转变开始线相交，从而可能获得全部马氏体组织的最低冷却速度，为其临界冷却过度。凡影响C曲线的因素均影响临界冷却速度的大小；钢的临界冷速愈小，过冷奥氏体愈稳定，冷却时愈易得到马氏体，表明钢的淬透性愈好。4. 共析钢加热到相变点以上，用图2-4所示的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？答：g： P；f : P,退火；e: S,正火d :下 B ；c: T+M+ Ab: M+A 二淬火；a: M+A 二淬火。5. T12钢加热到A c1以上，用图2-5所示各种方法冷却，分析

22、其所得到的组织。%图2-49图2-4#图2-5图2-410答：（a） : M+A /（b）下 B + M+A /（ c ）下 B6、正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火与退火？ 答：正火与退火的主要区别是冷却速度快一些，得到的珠光体组织很细，因而强度和硬度也较高。从改善切削加工性能的角度出发，低碳钢宜采用正火；中碳钢可采用退火，也可采用正火；高碳钢则 必须采用完全退火；过共析钢用正火消除网状渗碳体后再进行球化退火。7、确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；2）ZG35 的铸造齿轮；3）锻造过热的 60 钢锻坯；4）改善 T12

23、 钢的切削加工性能。1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；答：再结晶退火，目的：消除冷塑性变形后产生的应力及加工硬化现象。退火后的组织： F+P2）ZG35 的铸造齿轮； 答：完全退火通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化，以提高性能：退火后的组织： F+P3）锻造过热的 60 钢锻坯；答：完全退火,目的 并且降低硬度, 退火后的组织：通过完全重结晶,使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化,以提高性能； 改善切削加工性能,消除内应力。F+P4）改善 T12 钢的切削加工性能。答：球化退火，目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬度，改善切削加工性能；

24、并为以后的淬火作组织准备。退火后的组织： P+Fe 3C8、说明直径为 10mm 的 45 钢试样经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700 C, 760 C, 840C, 1100C。答：700C： P+F; 760C： F+M+ A ' 840C： M+ A ' 1100C： M+ A9、两个碳含量为 1 2的碳钢薄试样,分别加热到 于淬火临界冷却速度的冷却速度冷至室温。试分析1 ）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？答：2）哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多？答：3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多？答：4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？答：5）你认为哪个

25、温度加热淬火合适？为什么？答：780 C和900 C并保温相同时间奥氏体化后，以大900C900C900C900C780 C,因为：过共析钢加热到 Aci以上两相区时,组织中会保留少量二次渗碳体,而有利于钢的硬度和耐磨性,并且,由于降低了奥氏体中的碳质量分数, 可以改变马氏体的形态,从而降低马氏体的脆性。此外,还可减少淬火后残余奥氏作的量。若淬火温度太 高,会形成粗大的马氏体,使机械性能恶化；同时也增大淬火应力,使变形和开裂倾向增大。10、指出下列工件的淬火及回火温度,并说出回火后获得的组织。1）45 钢小轴（要求综合机械性能好） ；2）60 钢弹簧；3）T12 钢挫刀。答：45钢小轴：淬火+

26、高温回火，淬火温度：AC3以上30C 50C，回火温度：500 C 650C，组织：回火S60钢弹簧：淬火+中温回火，淬火温度：AC3以上30C 50C，回火温度：350 C 500C，组织：回火T12钢挫刀：淬火+低温回火，淬火温度： Aci以上30C 50C，回火温度：150C 250C，组织：回 火 M+ A / +F&C11、用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工。1 ）写出其中热处理工序的名称及作用。2 ）制定最终热处理（即磨加前的热处理）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：预备热处理：正火 +球化退火：其中

27、正火的目的是减少二次渗碳体量，并使其不形成连续网状，为 球化退火作组织准备，球化退火的目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬度，改 善切削加工性能；并为以后的淬火作组织准备。最终热处理：淬火+低温回火，组织：回火 M+ A /,硬度：58HRC64HRC2.5钢的合金化（一）解释名词回火稳定性、二次硬化、回火脆性（二）填空题1.合金元素中，碳化物形成元素有 2 .使奥氏体稳定化的元素有 。3 .促进晶粒长大的合金元素有 。4几乎所有的合金元素（除、外）都使Ms、Mf点，因此淬火后相同碳含量的合金钢比碳钢的 增多，使钢的硬度 。5 一些含有合金元素 的合金钢，容易产生第 类回火脆性

28、，为了消除回火脆性可采用 和。6 合金元素中的非碳化物形成元素有 。7 强烈阻止奥氏体晶粒长大的元素有 。8. 除外，其它的合金元素都使 C曲线向移动即使钢的临界冷却速度 、淬透性。9 合金钢中最常用来提高淬透性的合金元素有 五种，其中作用最大的（三）是非题1 .所有的合金元素都能提高钢的淬透性。（）2 合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。（）3所有的合金元素均使 Ms，Mf下降。（）4. （四）选择正确答案1. 的淬透性主要取决于：a.含碳量；b.冷却介质；c.合金元素。2. 钢的淬硬性主要取决于： a.含碳量；b.冷却介质，c.合金元素3. 二次硬化属于：a.固溶强化；b细晶强化；c.位

29、错强化；d第二相强化。（五）综合分析题1.添加合金元素使钢强化是通过什么措施实现的？2. 为什么说得到马氏体随后回火处理是钢中最经济而又最有效的强韧化方法?第3章金属材料3.13.2（一）填空题1 . 20 是钢，可制造:9SiCr 是钢，可制造:5CrMnMo是钢，可制造:3Cr2W8V 是钢，可制造40MnB 是钢，可制造；CrWMn 是钢，可制造Crl2MoV 是钢，可制造:T12 是钢，可制造:16Mn是钢,可制造:40Cr 是钢，可制造:ZG15 是钢，可制造；20Cr 是钢，可制造60Si2Mn 是钢：GCr15是钢：1Cr17是钢，可制造1Crl3 是钢，可制造:W18Cr4V

30、是钢，可制造1Cr18Ni9 是钢，可制造。2. 20CrMnTi是钢，热处理工艺是。3. W18Cr4V 是钢，含碳量是 , W的主要作用是 、Cr的主要作用是 、V的主要作用是 。热处理工艺是 最后组织是。（三）是非题1 . T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。（）2 .奥氏体型不锈钢只能采用加工硬化。（）3 .高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。（）4. T8与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。（）5. 高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多的溶入奥氏体中，从而提高钢的红硬性。（）9 .奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后稳定化处理。（）（四）选择正确答案1.制

31、造手用锯条应当选用：a. T12钢经淬火和低温回火；b. Crl2Mo钢经淬火和低温回火； c. 65钢淬火后中温回火。2. 高速钢的红硬性取决于：a.马氏体的多少：b.淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量；c.钢中的碳含量。3. 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：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。4. 拖拉机和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选用：a. 20Cr渗碳淬火后低温回火；b. Mnl3经水韧处理；c. W18Cr4V淬火后低温回火。5. 60Si2Mn钢的热处理工艺是：a.淬火和低温回火；b.淬火和中温回火；c.再结晶退火。6. 热锻模应选用：a. Cr12MoV淬火