机械工程材料练习题考题含答案

1、机械工程材料练习题一、填空丿1 机械零件在工作条件下可能受到 力学负荷、热负荷 或环境介质的作用 三种负荷的作用。2. 金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。3. 金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）或（断裂）的能力。4. 刚度是指材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。5强度度是指材料在外力作用下抵抗 变形和断裂 的能力。6. 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。7. 材料按化学成分分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料 和复合材料四大类。8. 金属材料的加工工艺性能包括铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性和 热处理工艺09. 常见的晶

2、体结构有体心立方、面心立方和 密排六方三种。10. 晶体缺陷按其几何特征可分为点缺陷 、线缺陷 和而缺陷 三种。11. 固溶体的晶体结构与溶剂晶体结构相同。12. 当合金溶液凝固后，由于组元间的相互作用不同，可形成固溶体 、金属化合 物 和机械混合物三种形式。3- Fx 门航 _ F_Fe13. 铁从髙温液态向室温冷却时发生的变化：° UV14珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。15. 碳溶解在（a-Fe）中所形成的（固溶体）称为铁素体。16. 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% ）o17. 低温莱氏体是（

3、珠光体 ）和（共晶渗碳体）组成的机械混合物。金属结晶的过程包括 形核 和 长大两个过程。19. 晶核的形成包括自发形核和 非自发形核两种形式。20. 晶核的长大包括枝晶长大 和 平而长大两种形式。21金属铸锭的宏观组织是由三个晶区组成，由外向内分别是表而细等轴晶区、柱状晶区 和中心等轴晶区 。22. 铸锭的缺陷包括 缩孔、缩松、气孔、非金屈夹杂物、成分偏析、。23. 焊缝的组织是o24. 焊接接头是由 焊缝 和 热影响区 构成。25. 冷变形后金属在加热中，随温度的升髙或加热时间的延长，其组织和性能一般经历_0复、再结晶 和晶粒长大三个阶段的变化。26.细化晶粒的方法包括增大过冷度 、加入形核

4、剂和机械方法。27改善和提高工程材料性能的主要途径有塑性变形、热处理、合金化和表面改28. 预先热处理常用的工艺方法有正火 、 退火 、 调质 。29. 钢根据含碳量的高低分为（写出含碳量儿 低碳钢（vO.25%）、中碳钢（0.25%0.60%）和高碳钢（0.60%）o二、术语解释（14分，7题）1 弹性变形材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的变 形。2.塑性变形材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并不能恢复原来形状的变形。3比刚度材料的弹性模量与其密度的比值4冲击韧性材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力5. 疲劳极限材料在规定次数应

5、力循环后仍不发生断裂时的最大应力6晶体 固态物质内部原子在三维空间呈周期性规则排列的物质7. 合金一种金属元素同另一种或几种其它元素，通过熔化或其它方法合在一起所形成的具有金属特 性的物质。8. 固溶体溶质原子溶入固态金属溶剂中形成的合金相。9. 过冷度金属的实际结晶温度与理论结晶温度之差10. 加工硬化金属材料经过冷塑性变形以后，出现强度、硬度提髙，而塑性、韧性下降的现象11再结晶冷变形加工的金属在温度更高时，破碎晶粒变成完整晶粒，拉长纤维状晶粒转变成等轴晶粒的过程。12. 回复冷变形加工的金属在低温加热时，在组织发生改变前所产生的某种结构和性能的变化13. 退火将钢加热到适当温度（临界温度

6、以上3050°C ）,保温一定时间，然后缓慢地（通常为随炉冷却）冷却的 热处理工艺。14. 完全退火将钢加热Ac3+（3050°C）,完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到600°C以下，出炉空冷15. 球化退火将钢加热到Ac 1+（20-30 °C）,保温后随炉缓冷至600 °C,出炉空冷，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。16. 正火将亚共析钢加热到Ac3+3O 50“C,共析钢加热到Acl+3O5O°C,过共析钢加热到Accm+30-5（rc完全奥氏体化以后从炉中取岀空冷的热处理工艺。17调质淬火+高温回火18. 淬火将钢铁加热至

7、高温奥氏体状态后急冷，使奥氏体过冷到 Ms点以下，获得高硬度马氏体的工艺称为淬火。19. 回火把淬火钢加热到AC1以下某一个温度进行冷却的热处理工 艺。20. 淬透性经奥氏体化的材料接受淬火时形成马氏体多少的能力。21 .表面淬火仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。22 .表面形变强化将冷变形强化用于提高金属材料的表面性能，成为提高工件 疲劳强度、延长使用寿命的重要工艺措施。23 表面涂覆将材料的表面用其他金属或非金属涂覆后，可赋予零件 表面强烈的光和热的反射性、表面着色装饰性、耐磨、耐蚀 及其他电、磁功能之效果。24.渗碳钢经渗碳、淬火和低温回火后使用的结构钢。25 合金调制钢调质处理后使用的

8、合金结构钢，是在中碳调质钢基础上发张起来的，适用于对强度要求高，截面尺寸大的重要零件。26、渗碳体是铁与碳行形成的稳定化合物。27枝晶偏析由于冷却速度过快，使得先结晶的枝干含高熔点组元较多， 而后结晶的分支含高熔点组元较少的现象。28. 相图即状态图或平衡图，是用图解的方法表示不同温度、压力及成分下合金系中各相的平衡关系。29. 热处理是一种将材料在固态下通过加热、保温、和冷却，使其内部结构组织发生变化，以获得预期性能的工艺方法。30. 金属化合物是金属与金属元素之间或金属与类金属（以及部分非金属）元素之间的具有金属特性的的化合物，这些化合物的晶体结构与其组元的晶体结构完全不同。一部分金属化合

9、物兼具固溶体的特性。31渗碳体是铁与碳行形成的稳定化合物。32、铁素体是碳溶解在aFe中形成的间隙固溶体。33、热加工将金属加热到再结晶温度以上一定的温度进行压力加 工。34、冷加工 在再结晶温度以下进行的压力加工。三、选择题（16分，16题）1 表示金属材料屈服强度的符号是（B）A. oB. o sC. o bD. o -12表示金属材料弹性极限的符号是（A）A. o e B o sC o bD o 一13. 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（C）A. HB B. HRC C. HV D. HSB. 4金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫（A ）A.强度B硬度C.

10、塑性D.弹性5每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子A. 1 B. 2 C. 3 D. 46每个希心出方晶胞中包含有（C）个原子A 1 R 9 r Q n 47属于面心丘方晶格的金属有（C）A. a -Fe,铜 B ci -Fe, fl C Y Fe,铜 D § -Fe, fL8. 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9. 铁素体是碳溶解在（A ）中所形成的间隙固溶体。A. a -Fe B. 丫Fe C 5 -Fe D. P -Fe10. 以下最容易发生塑性变形的金属是（）A面心立方金属B体心立方金属C密排六方金属11. 在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（）

11、A.间隙原子 B.位错C.晶界D.缩孔12奥氏体是碳溶解在（B）中所形成的间隙固溶体。A. a -Fe B 丫Fe C 5 -Fe D P -Fe 13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% 12莱氏体是一种（C）oA. 固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组 织金属.13在铁一碳合金中，当含碳量超过（）以后，钢的硬度虽 然在继续增加，但强度却在明显下降。A. 08%B . 0.9 %C L0%D. 1.1% 13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 14

12、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15.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 16珠光体是一种（C）oA. 固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组 织金屈舌:在施一碳合金中，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%18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. 细晶粒区一柱状晶粒区一等轴晶粒区B.细晶粒 区一等轴晶粒区一柱状晶

13、粒区C. 等轴晶粒区一细晶粒区一柱状晶粒区D.等轴晶 粒区一柱状晶粒区一细晶粒区19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20. Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。A. 724°C B. 725°C C. 726°C D. 727°C21 在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（B）oA. 0.67% B 0.77% C 0.8% D. 0.87%.22.® Fe-FesC相图中，共晶转变温度是（）、共析转变温 度是（）A 1148°、727°B912°、72

14、7° C 1148°、600。D 727°、600° 22加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。A.均匀的基体组织B.均匀的A体组织C.均匀的P 体组织D.均匀的M体组织23下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为 （A ） （D ） （B ）oA. 500°C B. 200°C C. 400°C D. 350°C24.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段 时间，然后采用的冷却方式是（D ）oA.随炉冷却B.在风中冷却C.在空气中冷却D.在 水中冷却25正火是将工件加热到一定温度

15、，保温一段时间，然后采 用的冷却方式是（C ）oA.随炉冷却B.在油中冷却C.在空气中冷却D.在 水中冷却11 .当两个组元在液态和固态都能无限互溶时，其所构成的相图称为（）A.匀晶相图B.共晶相图C共析相图D包晶相图 26完全退火主要用于（A ）oA.亚共析钢B.共析钢 C.过共析钢D.所有钢种27.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（C）oA. PB SC BD. M28退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采 用的冷却方式是（A ）oA.随炉冷却B.在油中冷却C.在空气中冷却D.在 水中冷却29.20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（）

16、使用。A.合金渗碳钢 B.合金弹簧钢C.合金调质钢D. 滚动轴承钢30以下什么方法可以达到细化晶粒的目的？（）A增大过冷度B加入形核剂C电磁搅拌D以上都是29. 欲要提高18-8型锯鎳不锈钢的强度，主要是通过（B ）。 A.时效强化方法B.固溶强化方法C.冷加工硬化方法D.马氏体强化方法30. 20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为 一种（A）使用。A.合金渗碳钢 B.合金弹簧钢C.合金调质钢D 衮 车由 xj3：吴多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其 中细化晶粒作用最为显著的有（C ）。A. Mn,PB Mn, TiC . Ti, VD. V,P32除（A ）元素

17、外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增 加过冷奥氏体的稳定性。A. Co B. Cr C Mn D. Ti33.下面所给的三种常用的淬火介质，按冷却能力有大到小的排列顺序为（）A 水，盐水，机油B 盐水，水，机油10少征易学老难C 机油，水，盐水D 机油，盐水，水33退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）oA.随炉冷却B.在油中冷却C.在空气中冷却D.在水中冷却33优质钢的含硫量应控制在下列（C）范围内。A. 0. 06%0.05% B. 0. 05%0.035% C. 0. 035% 0. 02% D. 0. 02%0.015%34优质钢的含磷量应控制在下列（C）范

18、围内。A . 0. 055 % 0. 045 % B 0. 045 % 0. 035 %C. 0.035%0.03% D. 0. 03%0. 02%35铁从高温液态向室温冷却时发生的变化过程是（）A. 5 Fe* Y Fe-* a FeB. 5 Fe* a Fe Y FeC. a Fe -* Y Fe -* 8 FeD. 以上都不对36加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（）。A.均匀的基体组织B.均匀的A体组织C.均匀的P体组织D.均匀的M体组织37.不同成分的钢应采用不同的热处理工艺调整其硬度，以便于切削加工性能。一般低碳钢宜采用：（）A正火 B完全退火C球化退火D等温退火四、判断

19、题（io分，10题）1用布氏硬度测虽硬度时，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. 沙发垫子的刚度比钻杆的刚度大。否4. 图纸上标注的硬度值为：240-280HRC。否5. 图纸上标注的硬度值为：HBS250-280。否6. 图纸上标注的硬度值为：250-280HBW. 否7. 渗碳件经淬火处理后用掘硬度汁测量表层硕度。否8液相中形成稳定晶核后，晶核长大时要求的过冷度比形核时的过冷度小。V8. 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。否9. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。否10. 陶瓷和矿物的硬度主要

20、用莫氏硬度方法测定。J10. 金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与苴他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。 是11. 晶体的配位数越大，英致密度也越髙。是12. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。非13. 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14晶体的点缺陷是造成金属材料固溶强化的主要原因。V14. 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15. 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16. 在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则苴强度越好，而塑性和韧性越差。否

21、17. 在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727°C）,该线叫共晶线。 否18. 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。否19. 珠光体、索氏体和贝氏体均属于珠光体类型转变组织。X19. 珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳虽:为0. 77%O否20. 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。否21. 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。 否22. 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。否23 预先热处理常用的工艺方法有退火、正火和淬火。X24.在铁碳

22、合金相图中，钢的部分随含碳虽:的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指 标随之提高。否24. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148SC时，溶碳能力可达4.3%。否25. 碳溶解在« -Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727°C时为0. 0218亂 否26. 在铁碳合金相图中，铁素体在727°C时，溶碳能力可达2.1氓。否27. 纯金属再结晶温度大约为熔点的0.5倍左右。X27. 在过共析钢中含碳量越多，则英组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。否28. 碳溶解在丫-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727°C时为0.77%。

23、否29. 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。否30. 碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：随着钢中碳的质疑分数的增加，硬度、强度增 加，塑性、韧性也随着增加。X30. 奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，英平衡组织为莱氏体。否31. 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。否32完全退火是将工件加热到Acm以上3050°C,保温一迫的时间后，随炉缓慢冷却的一种12热处理工艺。J33合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳左性。X五、分析说明题1、下列几种工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度？A、钢淬火、低温回火后的成品件；B、退火件C、渗碳件

24、答：A、洛氏硬度试验法B布氏C、维氏硬度试验法2从Fe-Fe3C的分析中回答以下问题，并说明其原因：A、随碳质量百分数的增加，硬度、塑性是增加还是减小？B、过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？C、钢有塑性而白口铁几乎无塑性吗？D、哪个区域熔点最低？哪个区域塑性最好？3.根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因：A、含碳量为1. 0%的钢比含碳量为0. 5%的钢硬度高B、在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；C、低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差；D、在1100°C,含碳0. 4%的钢能进行锻造，含碳4. 0的生铁 不能锻造；E、钢适宜于通过压力加工成形，而

25、铸造适宜于通过铸造成 形。4. 钢的渗碳工艺是将钢件加热至完全奥氏体区，让活性的碳 原子进入表面并向内扩散，形成一定深度的渗层，然后进行 淬火、回火工艺。试根据晶体结构知识分析：为什么钢的渗 碳选择在A区进行？答：选择在A区的原因是：1）要使钢件中碳原子容易扩散，必须有比较大的空间。2）A相的晶体结构与丫-Fe的晶体结构一样，是面心立方。 而心立方与体心立方相比，虽然致密度大，但原子排列更加 集中，即空间更加集中，所以比较适合渗碳。5. 试分析含碳量为0. 6%o铁碳含金从液态冷却到室温时的结 晶过程L GL L A+F F+P6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。

26、L+A-* A AFe3Cn P+Fe3Cn7 写岀铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。（写出含碳量）解：共晶反应T（4.3）A（2.H）+Fe3C（莱氏体）共析反应：A%. 77）F（o.o2+Fe3C （珠光体）8写出Fe-Fe3C相图上-区的组织组成物，标明A, E, C, S, P, K各点的含碳量。c%区：_F+P_区：P区：P+Fe3Cn区： P+Ld +Fe3Cu；区： Ld'区：Ld +Fe3C IA点： 纯铁的熔点 E点：_C在Y -Fe中的最大溶解度点一 C点:共晶点S点：_共析点_P点：C在9 -Fe_屮的最人溶解度点 K点：Fe3C的成分9、试画出Fe-

27、Fe3C相图中钢的部分（包晶部分可省略），并完成下列各题：标明各特征点的 成分、温度，按相组成填充各相区。P+a P+ Fe3Cn p+Ldr+ Fe3Cn Ld'Ldr+ Fe3C ja- Fe3C rPFe oc,、i%9 F10、什么是热加工和冷加工？，请说明他们是热加工还是冷加工？（鸨熔点是3399°C,锡熔 点是232°C）答：1）冷加工：塑性变形是在再结晶温度以下进行的。热加工：塑性变形是在再结晶温度以上进行的。2）钩在1000°C变形加工是冷加工，锡在室温下变形加工是热加工。9. 如果其他条件相同，试比较在下列条件下所得铸件晶粒的大小：金属模

28、浇注与砂模浇注：0高温浇注与低温浇注 铸成薄壁件与铸成厚壁件； 浇注时采用振动与不采用振动：厚大铸件的表面部分与中心部分.答：晶粒较小者分别是：金属模浇注低温浇注铸成薄壁件浇注时采用振动厚大铸 件的表而部分10. 某厂用冷拔钢丝绳直接吊运加热至1100°C的破碎机频板，吊至中途钢绳突然断裂。这条 钢绳是新的，事前经过检查，并无疵病。试分析钢绳断裂的原因。答：从两种可能的原因进行分析冷拔钢幺攵绳是通过加工硬化强化的，使用前处于加工駛化状态，内部可能有比较大的内应 力，导致吊至中途钢绳突然断裂。边吊运加热至1100°C的破碎机额板，会对钢丝绳进行加热，随钢丝绳温度升高，会发生回

29、 复、再结晶过程，加工硬化现象消失，强度、硬度下降，而破碎机频板重而大，所以吊至中 途钢绳突然断裂。11. 室温下，对一根钢丝进行反复弯曲一一拉直实验，经过一左次数后，铁丝变得越来 越硬，试分析原因。如果将这根经过弯曲一拉直试验后的铁幺幻进行一左温度的加热后， 待冷却至室温，然后再试着弯曲，发现又比较容易弯曲了，试分析原因。答：铁丝进行反复巧曲一拉直的过程是塑性变形 的过程，在经过一定次数后铁丝产生了加H硬化， 因此强度硬度越来越高；若进行一定温度的加热 后，变形的铁丝发生了回复再结晶，加工硬化消 除，硬度降低，所以又比较容易弯曲了。11. 从铸锭的组织结构分析，为什么铸锭的力学性能不好，而吸

30、振性较好。答：1）铸锭从外到里的组织分别是表而细等轴晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。表层 的细等轴晶比较薄，基本一加工就被去除掉，柱状晶区域比较大，晶粒比较粗大，所以力学 性能不好。2）铸锭里的组织比较疏松，而且缩孔、缩松、气孔等，当振动波传来时，就会被吸收, 所以吸振性比较好12钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？答：热变形加工时温度比较髙，虽然热变形加工也发生了塑性变形，组织也发生了变化, 但由于温度比较髙，很快通过再结晶回复到以前的状态，所以不出现硬化现象。13 什么是金属的回复和再结晶过程？回复和再结晶过程中金属的组织结构和性能发生哪些 变化？答：回复：塑性变形后的金属加

31、热时，开始阶段由于加热温度 不高，原子获得的活动能力较小，只能进行短距离的扩散，金 属的显徹组织仍保持纤维组织.力学性能也不发生明显的变化。 在这一阶段内，原子的短距离扩散使晶体在塑性变形过程中产 生的晶体缺陷减少，晶格畸变大部分消除，材料中的残余应力 基本消除，导电性和抗腐蚀能力也基本恢复至变形前的水平。再结晶：把经历回复阶段的金属加热到更高温度时，原子活 动能力增大，金属晶粒的显微组织开始发生变化，由破碎的晶 粒变成完搭的晶粒，由拉长的纤维状晶粒转变成等轴晶粒。这 种变化经历了两个阶段，即先在畸变晶粒边界上形成无畸变晶 核'然后无畸变晶核长大，直到全部转化为无畸变的等轴晶粒。 该过程无相变发生，也为原子扩散导致的形核、长大过程，因 此称为再结晶。金属在再结晶过程中，由于冷塑性变形产生的 组织结构变化基本恢复，力学性能也随之发