机械工程材料老师给的复习题华南理工大学广州学院答案

一、名词解释1.奥氏体：碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，以符号A表示。2.回复：当加热温度不高时，冷变形金属的显微组织无明显变化，力学性能也变化不大，但剩余应力显著降低，物理和化学性能局部地恢复到变形前的情况，这一阶段称为回复。3.固溶体：溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型而形成的相。4.自然时效：将铸件长时间置于室温环境下消除应力的时效处理方法。5.加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料所有强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。6.固溶强化：通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高的现象。7.细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化。8.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差△T。△T=T0-Tn.9.淬硬性：指钢在正常淬火条件下其马氏体所能到达的最高硬度。10.淬透性：指钢在淬火时能获得淬硬深度的能力。二、填空题1.石墨为片状的灰口铸铁为普通灰铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁为可锻铸铁，石墨为球状的灰口铸铁为球墨铸铁。其中，球墨铸铁的韧性最高，因而可以锻造。〔片普团可锻球墨韧最高〕2.工程中常用的特殊性能钢有不锈钢、耐磨钢、耐热钢等。〔特不耐磨热〕3.金属的断裂形式有延性断裂和脆性断裂两种。〔脆延断〕4.金属元素在钢中形成的碳化物可分为合金渗碳体、特殊碳化物两类。5.常见的金属晶体结构有体心立方晶核、面心立方晶格和密排立方晶格三种。〔体面心密排〕6.常用的回火方法有低温回火、中温回火和高温回火。7.影响石墨化的主要因素有化学成分和冷却速度。8.马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，其形态主要有板状马氏体、针状马氏体。其中，高碳针状马氏体硬度高、塑性差。9.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奥氏体、珠光体、共析渗碳体。10.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’、T回、S回。11.钢在加热过程中产生的过热缺陷可通过扩散退炽热处理来消除。12．实际金属中存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三类缺陷，位错属于线缺陷。13.金属结晶过程中，冷却速度越大，那么过冷度越大，晶粒越呈树状长大，材料的强度越强，塑性越差。14.钢的热处理工艺由预先热处理、淬火、回火3个阶段组成。15.强化金属材料的根本方法有结晶强化、形变强化、固溶强化和相变强化。16.亚共析钢的淬火温度为Ac3+(30~50)℃，过共析钢的淬火温度为Ac1+(30~50)℃。17．HT250是灰铸铁，数字250表示抗拉强度为250MPa。18.纯铁的多晶型转变是当外部条件〔如温度压强〕改变时，金属内部一种晶体结构转变成另一种晶体结构的现象。19.面心立方晶胞中实际原子数为4。20.在立方晶格中，如果晶面指数和晶面指数的数值相同时，那么该晶面与晶向间存在着互相垂直关系。21.过冷度与冷却速度的关系是冷却速度越大，过冷度越大。22.固溶体按溶质原子的晶格中位置可分为置换固溶体、间隙固溶体。23.金属单晶体滑移的特点是滑移只能在切应力下发生、滑移总是沿原子密度最大的晶面和晶向进行、滑移时必伴随着晶体向外力方向转动。24.常见的普通热处理有退火、正火、淬火、回火。25.贝氏体类型的组织有铁素体、渗碳体或ε碳化物。26.钢经调质处理后获得的组织是回火索氏体+少量铁素体。27.合金工具钢是指用于制造各种刀具、冷热变形模具和量具用钢的总和。28.材料渗碳的目的是为了得到较高的零件表层硬度与耐磨性。29.45钢按用途分类属于碳素结构钢。30碳钢中的有益元素是Mn、Si，碳钢中的有害杂质是P、S三、选择题1.马氏体组织有两种形态〔B〕A．板条、树状；B.板条、针状；C.树状、针状；D.索状、树状2.实际生产中，金属冷却时〔C〕A．理论结晶温度总是低于实际结晶温度；B理论结晶温度总是等于实际结晶温度；C．理论结晶温度总是大于实际结晶温度；D实际结晶温度和理论结晶温度没有关系3.零件渗碳后，一般需经过〔A〕才能到达外表硬度高而且耐磨的目的。A淬火+低温回火；B正火；C调质；D淬火+高温回火4.C曲线右移使淬火临界冷却速度〔A〕，淬透性〔〕。A减小、增大；B减小、减小；C增大、减小；D增大、增大5.机械制造中，T10钢常用来制造〔B〕A容器；B刀具；C轴承；D齿轮6.钢经外表淬火后将获得〔A〕A一定深度的马氏体；B全部马氏体；C下贝氏体；D上贝氏体7.GCr15SiMn钢的含铬量〔B〕A15%B1.5%C0.15%D0.015%8.黄铜是以〔D〕为主加元素的铜合金。A．铅B铁C锡D锌9.在Fe-Fe3C图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出〔C〕A铁素体B珠光体C二次渗碳体D莱氏体10.从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以〔B〕温度为界限区分的。A结晶B再结晶C相变D25℃11.拉伸试验，试样拉断前能承受的最大拉应力为材料的〔B〕A屈服点B抗拉强度C弹性极性D刚度12.位错是一种〔A〕A线缺陷B点缺陷C面缺陷D不确定13.晶体中原子一定规那么排列的空间几何图形为〔B〕A晶粒B晶格C晶界D晶相14.从灰铸铁的牌号可看出它的〔D〕指标A硬度B韧性C塑性D强度15.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16.适合制造渗碳零件的钢有〔C〕A16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4AB45、40Cr、65Mn、T12C15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi17.金属多晶体的晶粒越细小，那么其〔A〕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18.二元合金中，铸造性能最好的是〔B〕A固溶体合金B共晶合金C共析合金D包晶成分的合金19.马氏体与回火马氏体〔D〕A形态相同B形态不同C组织结构相同D组织结构不同20.阻止石墨化的元素有〔C〕A硅B磷C硫21.碳以片状石墨形式存在的铸铁是〔A〕A灰铸铁B白口铸铁C球墨铸铁22.在铁碳合金的根本组成相中，属于金属化合物的是〔B〕A铁素体B渗碳体C奥氏体23.以下物质属于晶体的是〔B〕A松香B水晶C石蜡24.以下情况属于相变过程的是〔A〕A液态金属的结晶B晶粒长大C冷变形金属的再结晶四、简答题1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。奥氏体晶粒的大小将影响随后冷却过程中发生的转变及转变所得的组织与性能。当奥氏体晶粒细小，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与韧性都较高，韧脆性转变温度较低。所以，为了获得细晶粒奥氏体，有必要了解奥氏体晶粒在其形成后的长大过程及控制方法。①钢在奥氏体化时所得到的晶粒。此时的晶粒尺寸称为奥氏体晶粒度。分为有起始晶粒、实际晶粒和本质晶粒3种。②热时所得到的奥氏体实际晶粒的大小，对冷却后钢的组织和性能有很大的影响。一般地说，粗大的奥氏体实际晶粒往往导致冷却后获得粗大的组织，而粗大的组织又往往相应地具有较低的塑性和韧性。③就冲击韧性而言，普通碳钢和低合金钢的奥氏体晶粒度每细化一级，冲击韧性值能提高19.6～39.2J/cm，同时冷脆转化温度可降低10℃以上。因此，在热处理时应严格控制奥氏体晶粒大小，以获得良好的综合性能。2.简述回火的目的。①提高组织稳定性，获得工件所需组织和性能。②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。③消除或减小淬火内应力。③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。3.简述碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体，它们的力学性能各有什么特点？铁素体：强度、硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。渗碳体：不会发生同素异构转变，但有磁性转变，它在230℃一下具有弱铁磁性，而在230℃以上那么失去铁磁性，硬度很高，二塑性和韧性几乎为零，脆性极大。珠光体：其力学性能介于铁素体与渗碳体之间，决定于珠光体片层间距，即一层铁素体与一层渗碳体厚度和的平均值。预备热处理：球化退火工艺，或正火处理；作用是形成球化组织，降低材料硬度及内应力，便于切削加工，同时为随后的热处理做准备。最终热处理：一般为淬火＋低温回火；也可采用下贝氏体等温淬火工艺，以到达工具最终的性能要求。。5.写出以下牌号数字及文字的含义。Q390-A、ZG200-400、Y12、QT400-15、QSn4-3.例如：HT100：表示灰铸铁，其最低抗拉强度为100MPa。Q390-A：表示低合金高强度结构钢，其屈服强度为：390MPa，A，表示A级质量。ZG200-400：表示铸造碳钢，其最低屈服强度为200MPa，最低抗拉强度为400MPa。Y12：表示易切削结构钢，其平均碳的质量分数为0.12%。QT400-15：表示球墨铸铁，其表示最低抗拉强度为400MMPa，最小伸长率为15%。QSn4-3：表示锡青铜，含锡4%，含锌3%，余量为铜。6.用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机械粗加工→渗碳+淬火+低温回火→喷丸→磨齿正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度〔便于切削加工〕，并使组织细化，均匀；渗碳后外表含碳量提高，保证淬火后得到高的硬度，提高耐磨性和接触疲劳强度；喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化，提高抗疲劳能力。7.铁碳合金中根本相是那些？其机械性能如何？答：铁素体、奥氏体、渗碳体。铁素体：强度、硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。奥氏体：硬度较低而塑性较高，易于锻压成型的固溶体，不具有铁磁性。渗碳体：不会发生同素异构转变，但有磁性转变，它在230℃一下具有弱铁磁性，而在230℃以上那么失去铁磁性，硬度很高，二塑性和韧性几乎为零，脆性极大。8.车床主轴要求轴颈硬度为HRC54-58，其余地方为HRC20-25，其加工路线为：指出：1.主轴应用的材料45号钢2.正火的目的和大致热处理工艺3.调质目的和大致热处理工艺4.外表淬火目的5.低温回火目的和轴颈外表和心部组织。加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机械粗加工→调质→精加工→高频感应淬火+低温回火→精磨正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度〔便于切削加工〕，并使组织细化，均匀，消除残留应力调质处理的目的是使零件的心部具有足够的强度和韧性，以承受弯曲、扭曲及冲击载荷，并为外表热处理作准备高频感应淬火的目的是提高齿外表的硬度，耐磨性和疲劳强度，以抵抗齿外表的磨损和疲劳破坏低温回火的目的是在保持齿外表高硬度和高耐磨性的条件下消除淬火内应力，防止磨削加工时产生裂纹9.什么是钢的热处理？常用热处理方法有哪些？答：把金属和合金加热到给定温度并保持一段时间，然后用选定的速度和方法使之冷却，以得到所需要的显微组织和性能的操作工艺，称之为热处理。常见热处理的形式很多，如：退火、正火、淬火、回火、调质、时效；此外还有渗碳、渗氮、离子氮化、高频淬火、外表法兰、真空光亮处理等等。10.共析钢加热到相变点以上，用以下图的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？序号室温组织热处理方法a马氏体直接淬火〔单液淬火〕b马氏体分级淬火c托氏体+马氏体单液淬火〔油〕d下贝氏体等温淬火e索氏体或托氏体正火f珠光体完全退火g珠光体等温退火a.直接淬火〔单液淬火〕

马氏体+剩余奥氏体b.马氏体分级淬火马氏体+剩余奥氏体c.

未淬透

珠光体+贝氏体+马氏体d.等温淬火

下贝氏体e.退火屈氏体f.退火索氏体g.等温退火珠光体11.为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？主要是因为晶粒细化之后，与粗晶粒相比，晶粒取向更为均匀，从而防止了过早出现应力集中引起的开裂，提高了韧性～12.什么是金属的力学性能，金属的力学性能主要包括哪些方面？金属的力学性能是指金属材料抵抗各种外加载荷的能力，其中包括：弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等，它们是衡量材料性能极其重要的指标。13.画出简化的铁碳相图