工程材料习题集参考答案(第四章)
习题集部分参考答案
4合金的结构与相图
思考题
1.何谓合金？合金中基本的相结构有哪些？
答：合金是指两种或两种以上的金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。合金中基本的相结构有固溶体、金属化合物两类。
2.相组成物和组织组成物有何区别？
答：相组成物是指组成合金中化学成分、结构和性能均匀一致的部分。
组织组成物是指显微组织中具有某种形貌特征的独立部分。
两者的区别在于相组成物是不涉及金相形态的。
3.固溶体合金和共晶合金的力学性能和工艺性能有什么特点？
答：固溶体晶体结构与组成它的溶剂相同，但由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度、硬度提高，且大多固溶体还保持着良好的塑性。而共晶合金组织为二相混合物时，合金的性能与成分呈直线关系。当共晶组织十分细密时，硬度和强度会偏离直线关系而出现峰值。共晶合金熔点低，流动性好，易形成集中缩孔，不易形成分散缩孔，铸造性能较好。
4.合金的结晶必须满足哪几个条件？
答：合金的结晶需要满足结构、能量和化学成分三个条件（或者叫三个起伏）。
5.纯金属结晶与合金结晶有什么异同？
答：相同点：形成晶核、晶核长大；能量和结构条件。
不同点：合金结晶还需要“化学成分条件”；从结晶的自由度看，纯金属结晶是一个恒温过程，而合金的结晶常常在某个温度范围内进行。
6.固溶体的主要类型有哪些?影响固溶体的结构形式和溶解度的因素有哪些？
答：按溶质原子在固溶体(溶剂)晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体；按固溶度可分为有限固溶体和无限固溶体；置换固溶体按溶质原子在溶剂晶格中的分布特点可分为无序固溶体和有序固溶体。影响固溶体的结构形式和溶解度的因素很多，目前比较公认的有①原子尺寸因素；②晶体结构因素；③电负性因素；④电子浓度因素。
7、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。
答：固溶强化是由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度和硬度增加。
加工硬化是金属在冷塑性变形时，随着变形量的增加，出现位错的缠结，位错密度增加，造成材料的强度、硬度增加的现象。
弥散硬化是当超细第二相(强化相)大量均匀分布在材料基体中，造成位错运动受阻
而引起的强度、硬度升高的现象。
异同点：三种强化都是利用位错运动受阻来强化合金的。不同的是固溶强化和弥散强化都是利用合金化来强化合金的；而加工硬化而是通过力的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金。
8、固溶体和金属化合物在结构和性能上有什么主要区别？
答：固溶体晶体结构同于组成固溶体的溶剂的晶体结构，大多具有强而韧的性能特点；而金属化合物的晶格类型完全不同于组成金属化合物的任一组元的晶体结构，金属化合物一般具有硬而脆的性能特点。
9、机械混合物的构成方式有哪几种？
答：机械混合物是各相按照一定的重量比组成的物质。各相之间在一定的条件下既不溶解，也不化合，保持各自的晶格结构，各相之间是纯机械混合。它们的构成方式常有：固溶体与固溶体的组成，也有固溶体与金属化合物的组成等。
10、合金结晶中可能出现的三种偏析应如何控制并使之尽量减少？
答：1．晶内（枝晶）偏析，该情况取决于浇铸时的冷却速度，偏析元素扩散能力和液固相线的距离等，可以通过退火将偏析消除。
２．区域性偏析：在较大范围内化学成分不均匀的现象，退火无法将该情况消除，这种偏析与浇温、浇速等有关。
３．比重偏析：合金凝固时由于合金中组元比重的不同所引起的偏析。降低比重偏析的方法有，如使合金成分均匀；尽量缩短液态合金的放置时间；加快冷却速度及合理控制铸件的凝固方向等
11、什么是杠杆定律？它有什么用途？
答：组成合金二相的质量比等于这二相成分点到合金成分点距离的反比叫杠杆定律。它能够确定二相区内任一成分的合金在任一温度下处于平衡时各相的质量。
12、合金的性能与相图之间的关系如何？
答：相图表示合金在平衡条件下合金的状态与成分、温度之间的关系图解。它是在十分缓慢的条件下用热分析法测定的。利用相图可以知道不同成分的合金在不同温度、平衡条件下存在哪些相、各相的相对数量、化学成分及条件变化时可能发生的相变，相图是研究合金组织及其变化规律的有效工具。
13、何谓共晶反应、包晶反应和共析反应？试比较这三种反应的异同点？
答：共晶反应是指一定成分的液相在一定温度下，转变为两种成分不同结构不同的固相的反应。
包晶反应是指在一定温度下，一定成分的固相与包围它的成分一定的液相相互作用，形成一个一定成分的固相的反应。
共析反应是指一定成分的固相在一定温度下，转变为两种成分不同结构不同的固相的反应。
异同点：三个反应都是在恒温过程，反应时都必须具备温度和成分条件。不同的是共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应；共析反应是一种固相在恒温下生成两种固相
的反应；而包晶反应是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。
14、二元合金相图表达了合金的哪些关系？
答：二元合金相图表达了合金的状态与温度和成分之间的关系。
15、何谓金属的同素异构转变？试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图。简述纯铁的性能和用途。
答：金属在结晶之后继续冷却时或由固态加热直至熔化前皆会发生晶体结构的变化，凑够一种晶格转变为另外一种晶格，这种现象称为同素异构转变。纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化如下：
图略（见教材P27 ，图3.10）。
纯铁较软，具有较好的抗腐蚀性，韧性和延展性较高，硬度和强度较低。纯铁在工业中应用较少，主要用于实验研究。
16、默画出Fe-Fe3C相图，并按组织组成物填写各个相区。
答：
17、何谓一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体和共析渗碳体？它们之间有何异同？其金相形态如何？
答：一次渗碳体：在Fe-Fe3C相图相图中，碳含量大于4.3％时，在L＋Fe3C两相区内结晶析出的初生Fe3C为一次渗碳体，形成温度于共晶温度1148℃以上，形貌呈条状。碳含量于4.3%～6.69%是其典型成分区间。
二次渗碳体：在Fe-Fe3C相图中，碳含量大于0.77％时，在A＋Fe3C两相区内析出的Fe3C 为二次渗碳体，形成温度于共晶温度1148℃与共析温度727℃之间，形貌呈网状。碳含量于
0.77%～6.69％是其典型成分区间。
三次渗碳体：在Fe-Fe3C相图中，F＋Fe3C两相区内析出的Fe3C为三次渗碳体，形成温度于共析温度727℃以下，形貌呈断续网状（细片状）。
共晶渗碳体：于共晶温度1148℃形成的共晶组织A＋Fe3C中的Fe3C体。形貌呈基体状。碳含量约为4.3%。
共析渗碳体：于共析温度727℃形成的共析组织F+Fe3C中的Fe3C，形貌呈片状。碳含量约为0.77%。
18、为何各种非共晶成分的合金也能在共晶温度发生部分共晶转变？
答：各种非共晶成分的合金在结晶过程中，随着温度的降低，开始从液体中析出α固溶体或?固溶体，液相的成分随着液相线变化，固相成分随着固相线变化，当温度降到共晶温度时，此时合金中液相的成分变到了共晶点，于是剩下的合金液相将发生共晶转变，这一转变一直在恒温下进行到剩余液相全部转变为共晶组织为止。
19、Fe-Fe3C相图在选材、热处理、锻造、铸造等方面有什么用途？
答：根据Fe-Fe3C相图中合金成分、组织和性能之间的变化规律，可以根据零件的服役条件来选择材料。如要求良好的焊接和冲压性能的零件，应选用组织中铁素体较多、塑性较好的低碳钢来制造；如要求具有良好综合力学性能的零件，应选用中碳钢来制造；如要求高硬度、高耐磨性，就应该选用高碳钢；性质复杂的箱体和机座，则应该选中铸造性能较好的铸铁来制造。
在锻造方面，钢处于单相奥氏体时，塑性较好，变形抗力较小，便于锻造成型。从Fe-Fe3C 相图中，可以看到共晶成分或接近共晶成分的合金不仅熔点低，而且凝固温度区间也较小，具有较好的铸造流动性，不易形成分散缩孔，适宜于铸造，在生产中得到了广泛的应用。根据对工件材料性能要求的不同，各种不同热处理方法的加热温度选择都必须参考Fe-Fe3C相图，才能满足响应的性能要求。
20、何谓铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体？它们的结构、组织、形态、性能等各有何特点？
答：铁素体是在碳在α-Fe中的固溶体。为体心立方晶格，具有磁性及良好的塑性，硬度较低，用3%-4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析刚中铁素体呈块状分布。
奥氏体是碳溶于γ-Fe形成的间隙固溶体，晶体结构为面心立方，其溶碳能力较大，强度低，可塑性强，顺磁相。
渗碳体是铁和碳形成的一种化合物，其含碳量为6.69%，质硬而脆，耐腐蚀性强，经3%-4%硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦味酸钠溶液浸蚀，则渗碳体能被染成黑色或棕红色，而铁素体仍为白色，由此可区别铁素体与渗碳体。按照成分和形成条件的不同，渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体是直接由液体中结晶出来的，故在白口铸铁中呈粗大的条片状；二次渗碳体是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏晶界分布；三次渗碳体是从铁素体中析出的，通常呈不连续薄片状存在于铁素体晶界处,数量极微可忽略不计。
珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。在一般退火处理情况下,是由铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层片状组织。经硝酸酒精溶液侵蚀后,在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特性的珠光体组织。
莱氏体是在室温时珠光体及二次渗碳体和渗碳体所组成的机械混合物。含碳量为4.3%
的共晶白口铸铁在1148℃时形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶体,其中奥氏体冷却时析出二次渗碳体,并在727℃以下分解为珠光体。莱氏体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状的珠光体。二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起,从形式上难以区分。
21、Fe-Fe 3C 合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？
答：①碳钢和铸铁都是铁碳合金，是使用最广泛的金属材料。铁碳合金相图是研究铁碳合金的重要工具，了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研究和使用，各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义。
②为选材提供成分依据： 相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律，合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金；为制定热加工工艺提供依据：对铸造，根据相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度；根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏。对于锻造：根据相图可以确定锻造温度。对焊接：根据相图来分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性；对热处理：相图更为重要，如退火、正火、淬火的加热温度都要参考铁碳相图加以选择。
③由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到的，而在实际加热和冷却时的相变过程通常都有不同程度的滞后现象。
22、简述Fe-Fe 3C 相图中三个基本反应：包晶反应、共晶反应及共析反应。写出反应式，标出含碳量及温度。
答：包晶反应：冷却到1495℃时具有B 点成分的液相与具有H 点成分的固相δ反应生成具有J 点成分的固相A 。。0.09%<ωc <0.53%。 J H B A L ??→←+495℃
1δ共晶反应：1148℃时具有C 点成分的液体中同时结晶出具有E 点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物。。2.11%<ωc <6.69%。 C Fe A L E C 3℃
1148+??→←共析反应：冷却到727℃时具有S 点成分的奥氏体中同时析出具有P 点成分的铁素体和渗
碳体的两相混合物。。ωc >0.0218%。 C Fe F A P S 327℃
7+??→←
23、何谓碳素钢？何谓白口铁？二者的成分、组织和性能有何差别？
答：碳素钢：含有0.0218%~2.11%C 的铁碳合金。白口铁：含大于2.11%C 的铁碳合金。碳素钢中亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成，其中珠光体中的渗碳体以细片状分布在铁素体基体上，随着含碳量的增加，珠光体的含量增加，则钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。当含碳量达到0.77%时就是珠光体的性能。过共析钢组织由珠光体和二次渗碳体所组成，含碳量接近1.0%时，强度达到最大值，含碳量继续增加，强度下降。由于二次渗碳体在晶界形成连续的网络，导致钢的脆性增加。
白口铁中由于其组织中存在大量的渗碳体，具有很高的硬度和脆性，难以切削加工。
24、亚共析钢，共析钢和过共析钢的组织有何异同点？
答：亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成。其中铁素体呈块状。珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布。共析钢的组织由珠光体所组成。过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成，其中二次渗碳体在晶界形成连续的网络状。
共同点：钢的组织中都含有珠光体。不同点：亚共析钢的组织是铁素体和珠光体，共析钢的组织是珠光体，过共析钢的组织是珠光体和二次渗碳体。
25、分析含碳量分别为0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。
答：0.80%C：在1~2点间合金按匀晶转变结晶出A，在2点结晶结束，全部转变为奥氏体。冷到3点时（727℃），在恒温下发生共析转变，转变结束时全部为珠光体P，珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体，当温度继续下降时，珠光体中铁素体溶碳量减少，其成分沿固溶度线PQ变化，析出三次渗碳体，它常与共析渗碳体长在一起，彼此分不出，且数量少，可忽略。
室温时组织P。
0.60% C：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出A，在2点结晶结束，全部转变为奥氏体。冷到3点时开始析出F，3-4点A成分沿GS线变化，铁素体成分沿GP线变化，当温度到4点时，奥氏体的成分达到S点成分（含碳0.8%），便发生共析转变，形成珠光体，此时，原先析出的铁素体保持不变，称为先共析铁素体，其成分为0.0218%C，所以共析转变结束后，合金的组织为先共析铁素体和珠光体，当温度继续下降时，铁素体的溶碳量沿PQ线变化，析出三次渗碳体，同样量很少，可忽略。
所以含碳0.40%的亚共析钢的室温组织为：F+P
1.0% C：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出奥氏体，2点结晶结束，合金为单相奥氏体，冷却到3点，开始从奥氏体中析出二次渗碳体，沿奥氏体的晶界析出，呈网状分布，3-4间不断析出，奥氏体成分沿ES线变化，当温度到达4点（727℃）时，其含碳量降为0.77%，在恒温下发生共析转变，形成珠光体，此时先析出的保持不变，称为先共析渗碳体，所以共析转变结束时的组织为先共析二次渗碳体和珠光体，可忽略。
室温组织为二次渗碳体和珠光体。
习题
1.名词解释
组元；合金；合金系；相；显微组织；固溶体；金属间化合物；相图；匀晶转变；共晶转变；共析转变；包晶转变；细晶强化；枝晶偏析；固溶强化；弥散强化；机械混合物；高温莱氏体；低温莱氏体。
答：组元：组成合金的最基本的、独立的物质称为组元。
合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质，称为合金。
合金系：由给定组元按不同比例配制出一系列不同成分的合金，这一系列合金就构成一个合金系统，简称合金系。
相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分，均称之为相。
显微组织：借助光学或电子显微镜所观察到的，涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况。
固溶体：它是组元间在固态下形成的单一均匀的新相，其晶体结构同于组成该相的溶剂的晶体结构。
金属间化合物：合金的组元间发生相互作用形成的一种具有金属性质的新相，称为金属间化合物。它的晶体结构不同于任一组元，用分子式来表示其组成。
相图：用来表示合金系中平衡状态下合金的成分、温度与组织之间的关系图形。
匀晶转变：晶体材料从高温液相冷却下来的凝固转变产物包括多相混合物晶体和单相固
溶体两种，其中由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。
共晶转变：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应过程。
共析转变：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应过程。
包晶转变：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种固相的反应过程。
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
枝晶偏析：实际生产中，合金冷却速度快，原子扩散不充分，使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多，后结晶含低熔点组元较多，这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析。
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、硬度升高的现象称为固溶强化。
弥散强化：合金中以固溶体为主再有适量的金属间化合物弥散分布，会提高合金的强度、硬度及耐磨性，这种强化方式为弥散强化。
机械混合物：合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起，称机械混合物。
高温莱氏体：奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称高温莱氏体，用符号Ld或（A+Fe3C）表示。
低温莱氏体：高温莱氏体冷却到727℃以下时，将转变为珠光体和渗碳体机械混合物（P+Fe3C）,称低温莱氏体，用Ld'表示。
2.现有A、B两组元形成的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确？为什么?
（1）形成二元匀晶相图的A与B两组元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。
（2）合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是高于原液相中含B量。
（3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分都不相同，故在平衡状态下固溶体的成分是不均匀的。
答：（1）错。如Cu-Ni二元匀晶相图，二组元原子大小就不相等。
（2）对。从合金相图中可知。
（3）错。固溶体合金按匀晶相图进行结晶时前提条件是非常缓慢，原子能够有充分的时间进行扩散。
3.二元匀晶相图、共晶相图、共析相图与合金的力学性能、物理性能和工艺性能存在什么关系？
答：合金组织为二相混合物时，如二相的大小与分布都比较均匀，合金的性能大致是二相性能的算术平均值，即合金的性能与成分呈直线关系。此外，当共晶组织十分细密时，强度、硬度会偏离直线关系而出现峰值。单相固溶体的性能与合金成分呈曲线关系，反映出固溶强化的规律，在对应化合物的曲线上则出现奇异点。
固溶体中溶质含量越高，铸造性能愈差；共晶成分的合金铸造性能最好，即流动性好，分散缩孔少，偏析程度小，所以铸造合金的成分常选共晶成分或接近共晶成分。
4.一个A-B二元共晶反应如下：
L(75%B)→α(15%B)+?(95%B)
（1）求含50%B的合金完全凝固时：
①初晶α与共晶（α+?）的质量百分数；
②α相与?相的质量百分数；
③共晶体中α相与?相的质量百分数。
（2）若显微组织中测出?初相与（α+?）共晶各占一半，求该合金成分。
解：（1）①ωα=（0.75-0.5）/0.75-0.15)×100%=41.7%。
ωα+?=1-ωα=58.3%。
②ωα=（0.95-0.5）/（0.95-0.15）×100%=56.3%。
ω?=1-56.3%=43.7%。
③共晶体中α相与?相的质量百分数：
由②和①得到50%B的合金中共晶体中的ωα=56.3%-41.7%=14.6%
ω?=58.3-14.6=43.7%。
（2）若显微组织中测出?初相与（α+?）共晶各占一半，即ω?=50%，ωα+?=50%。
设该合金的成分为x，则根据杠杠定律（0.95-x）/0.95-0.75)×100%=50%。
故x=0.85，该合金为85%B、15%A。
5、已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态 300℃时A溶于 B 的最大溶解度为 30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在 300℃时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。
（1）作出A-B 合金相图；
（2）分析 20% A的合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量。
解：（1）图略。
（2）20%A合金如图①：合金在1点以上全部为液相，当冷至1点时，开始从液相中析出α固溶体，至2点结束，2～3点之间合金全部由α固溶体所组成，但当合金冷到3点以下，由于固溶体α的浓度超过了它的溶解度限度，于是从固溶体α中析出二次相A，因此最终显微组织：α+A II。
相组成物：α+A；ωA=（90-80/90）×100%=11%；ωα=1-ωA=89%。
组织组成物：α+A II；ωα=89%；ωA II=1-ωα=11%。
6、根据下图，说明28%Sn的Pb-Sn合金在下列各温度时组织中有哪些相？并求出相的相对量。
（1）高于300℃；
（2）刚冷到183℃，共晶转变尚未开始；
（3）在183℃，共晶转变完毕。
解：（1）从图中可知，高于300，全部为液相（L）。L =100%。
（2）刚冷到183℃，共晶转变尚未开始，为L+α。
根据杠杆定理，ωL=(28-19.2)：(61.9-19.2)×100%=20.6%；
ωα=(61.9-28)：(61.9-19.2)×100%=79.4%。
（3）在183℃，共晶转变完毕，为α+?相，
根据杠杆定理，ωα=(97.5-28)：(97.5-19.2)×100%=89.1%；
ω?=(28-19.2)：(97.5-19.2)×100%=10.9%。
7、说明共晶线与共析线的含义，写出共晶转变式和共析转变式。
答：在1148℃恒温下，2.11%<ωc <6.69%的铁碳合金缓慢冷却时均发生共晶反应，生
成莱氏体（L d ）
。铁碳相图上的水平线ECF 称为共晶线。转变式为：。 C Fe A L E C 3℃
1148+??→←在727℃恒温下，ωc >0.0218%的铁碳合金缓慢冷却时均发生共析反应，生成珠光体(P)。铁碳相图上的水平线PSK 称为共析线。转变式为。 C Fe F A P S 327℃
7+??
→← 8、在铁碳合金相图中有哪些相?哪些组织?他们各自的性能如何?
答：在铁碳合金相图中有A 、F 、Fe 3C 相。
组织：铁素体(F)、奥氏体(A)、渗碳体(Fe 3C)、珠光体(P)和莱氏体(Ld)。
铁素体(F)是C 在α-Fe 中形成的间隙固溶体，强度和硬度较低，塑性和韧性较好。 奥氏体(A)是C 在γ-Fe 中形成的间隙固溶体，高温组织，在>727℃存在。塑性好， 轻度和硬度高于F，在锻造、轧制时常要加热A，提高塑性，易于加工。 渗碳体(Fe 3C)是铁与碳形成的金属化合物。硬度极高，脆性大，不能单独使用。 珠光体(P)是F 和Fe 3C 组成的机械混合物，A 共析产物。力学性能介于F 和Fe 3C
之间。
莱氏体(Ld)是A 和Fe 3C 组成的机械混合物，分高温莱氏体(Ld)和低温莱氏体(Ld’)。 Ld’是P 和Fe 3C 组成。力学性能与Fe 3C 相似，硬度高，塑性极高。
9、写出下列渗碳体的生成条件：
一次渗碳体；二次渗碳体；三次渗碳体；共晶渗碳体；共析渗碳体。 答：一次渗碳体：碳含量大于4.3％时，在L ＋Fe 3C 两相区内结晶析出的初生Fe 3C 为一次渗碳体，形成温度于共晶温度（1148℃）以上，形貌为大的片（其间为共晶组织）。碳含量于4.3%～6.69%是其典型成分区间。
二次渗碳体：碳含量大于0.77％时，在A ＋Fe 3C 两相区内析出的Fe 3C 为二次渗碳体，形成温度于共晶温度（1148℃）与共析温度（727℃）之间，形貌以网状为典型。碳含量于0.77%～
6.69％是其典型成分区间。
三次渗碳体：F ＋Fe 3C 两相区内析出的Fe 3C 为三次渗碳体，形成温度于共析温度（727℃）以下，形貌为细片状或粒状。
共晶渗碳体：于共晶温度（1148℃）形成的共晶组织（A ＋Fe 3C ）中的Fe 3C 体。形貌为片状的共晶组织形貌。碳含量约为4.3%。
共析渗碳体：于共析温度（727℃）形成的共析组织（F+Fe 3C)中的Fe 3C ，形貌为片状的共析组织形貌。碳含量约为0.77%。
10、试分析45钢、T8钢、T12钢在极缓慢的冷却过程中相变的过程（用冷却曲线分析）。
答： 45钢含碳量为0.45%，属亚共析钢，在极其缓慢的冷却过程中，不断从L 中结晶出δ铁，冷却至1495℃时发生包晶反应，，然后从L 相中不断结晶出A ，后全部转变为A ，继续冷却，从A 从析出F 。在727℃时发生共析转变，，该合金组织的平衡组织为F+P 。冷却曲线分析图见教材P49，图4.27。
J H B A L ??→←+495℃
1δP As ??→←27℃7T8钢含碳量为0.8%，属共析钢，在极其缓慢的冷却过程中，不断从L 中结晶出A ，在727℃时发生共析转变，，室温下的组织为P 。
P As ??→←27℃7T12钢含碳量为1.2%，属于过共析钢，在极其缓慢的冷却过程中，不断从L 中结晶出A ，随着温度的降低，从A 中析出沿A 晶界分布、呈网状的Fe 3C II ，在727℃时发生共析转变，
，室温下的组织为P+Fe 3C II 。 P As ??→←27℃7
11、某碳素钢钢号不清，经金相检查其显微组织是F+P,其中P 约占20%。可否据此判断出它的钢号是什么？
解：从铁碳相图可知，该钢为亚共析钢。设该合金钢的含碳量为x %,根据杠杠定理可知：（x-0.0218）/(0.77-0.0218)×100%=20%
故含碳量约为0.17%，钢号为17号钢。
12、过共析钢在结晶过程中，当温度由1148℃下降到727℃时，为何会有二次渗碳体析出，二次渗碳体对过共析钢的性能有何影响？它和一次渗碳体有何不同？二次渗碳体的数量与什么因素有关？
答：过共析钢的结晶过程中会生成奥氏体（A）,A 在1148℃时的含碳量为2.11%，随着温度的降低，含碳量会逐渐降低，在727℃时会降到0.77%，过共析钢此时析出二次渗碳体。二次渗碳体一般以网状形式沿奥氏体晶界分布。
渗碳体脆而硬，它会使共析钢减小韧性，变脆，力学性能降低。
一次渗碳体只有在含碳量大于2.11%的铁碳合金（白口铁）中才能见到。其形貌可以是大块的板条（过共晶白口铁中）。二次渗碳体最典型的就是过共析钢退火平衡组织中，沿晶界网状分布的那些。
钢中的含碳量越多，二次渗碳体的数量越多。二次渗碳体呈网状分布于晶界上。
13、根据Fe-Fe 3C 相图，并通过必要的计算回答下面的问题。
（1）室温时，ωc =0.5%的钢中珠光体和铁素体各占多少？铁素体和渗碳体又各占多少？
（2）室温时，ωc =1.0%的钢中组织组成物的相对质量是多少？相组成物的相对质量又为多少？
（3）65钢在室温时的相组成物和组织组成为是多少？其相对质量百分数各是多少？
（4）T8（按共析钢对待）在室温时相组成物和组织组成为是多少？其相对质量百分数各是多少？
（5）T12钢在室温时相组成物和组织组成为是多少？各占多大比例？
（6）铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量各是多少？
解：（1）ωc =0.5%的钢中珠光体和铁素体相对质量百分数如下：
ωp=(0.5-0.0218)/(0.77-0.0218)×100%=63.91%。
ωF=1-ωp=1-63.91%=36.09%。
ωc =0.5%的钢中铁素体和渗碳体相对质量百分数如下：
ωF=(6.69-0.5)/(6.69-0.0008)×100%=92.54%。
ωFe3c =1-92.54%=7.46%。
(2)ωc =1.0%的钢中
组织组成物：ωp=(6.69-1.0)/(6.69-0.77)×100%=96.12%。
ωFe3c II=1-96.12%=3.88%。
相组成物：ωF=(6.69-1.0)/(6.69-0.0008)×100%=85.06%。
ωFe3c =1-85.06%=14.94%。
（3）65钢的含碳量为0.65%。属于亚共析钢,室温下组织为F+P,相组成物为F+Fe3C。
组织组成物：ωF=(0.77-0.65)/(0.77-0.0218)×100%=16.04%。
ωp=1-ωF=1-16.04%=83.96%。
相组成物：ωF=(6.69-0.65)/(6.69-0.0008)×100%=90.3%。
ωFe3c =1-90.7%=9.7%。
（4）T8（按共析钢对待）含碳量为0.77%。该合金的室温组织为P。
室温下P中F和Fe3C的相对质量百分数为：
ωF=(6.69-0.77)/(6.69-0.0008)×100%=88.5%。
ωFe3c =1-88.5%=11.5%。
（5）T12的含碳量为1.2%，为过共析钢。室温下组织组成物为P+Fe3C II，相组成 物为F+Fe3C。
组织组成物：ωp=(6.69-1.2)/(6.69-0.77)×100%=92.7%。
ωFe3C II =1-92.7%=7.3%。
相组成物：ωF =(6.69-1.2)/(6.69-0.0008)×100%=82%。
ωFe3C =1-82%=18%。
（6）二次渗碳体的最大含量:
ωFe3C II
=（2.11-0.77）/(6.69-0.77)×100%=22.64%。 三次渗碳体的最大含量:
ωFe3C III =（0.0218）/(6.69)×100%=0.33%。
14、某亚共析钢，其中铁素体占80%，问此钢的含碳量是多少？
解：亚共析钢在常温下组织为F+P。设此钢的含碳量为x %,根据杠杠定律，可知：(0.77-x)/(0.77-0.0218)×100%=80%。
故含碳量约为0.17%。
15、根据Fe-Fe 3C 相图，试完成下列问题：
（1）根据组织特征，写出铁碳合金按含含碳量划分的类型。
（2）写出相图中三条水平线上的反应及反应类型。
（3）分别写出亚共析钢、亚共晶白口铸铁在冷却过程中的相变过程并画出结晶组织示意图。
（4）40钢从液态缓冷至室温，计算其在室温下各相组成物和各组织组成物的相对质量百分含量。
解：(1)工业纯铁：ωc <0.0218%，室温组织：F 。
亚共析钢：0.0218%<ωc <0.77%，室温组织：F+P 。
共析钢：ωc =0.77%，室温组织：P 。
过共析钢：0.77%<ωc <2.11%，室温组织：P+Fe 3C II 。
亚共晶白口铸铁：2.11%<ωc <4.30%，室温组织：P+Fe 3C II +Ld’。 共晶白口铸铁：ωc =4.30%，室温组织：Ld’。
过共晶白口铸铁：4.30%<ωc <6.69%，室温组织：Ld’+Fe 3C II 。
（2）HJB ：包晶转变线，。
J H B A L ??→←+495℃
1δ ECF ：共晶转变线，。
C Fe A L E C 3℃1148+??→← PSK ：共析转变线，。
C Fe F As P 327℃7+??→←
(3)亚共析钢在缓冷时，不断从L 中结晶出δ铁，冷却至1495℃时发生包晶反应，
，然后从L 相中不断结晶出A ，后全部转变为A ，继续冷却，从A 从
析出F 。在727℃时发生共析转变，，该合金组织的平衡组织为F+P 。结晶
结构示意图见教材P50，图4.28。
J H B A L ??→←+495℃1δP As ??→←27℃7 亚共晶白口铸铁在在缓冷时，不断从L 中结晶出A，温度继续下降，剩余L相的成分达到共晶成分，发生共析转变，，继续下降，在727℃发生共析转变，
，形成P ，该合金的室温平衡组织为P+Fe 3C II +Ld’。结晶结构示意图见教材P52，图4.32。
C Fe A L E C 3℃1148+??→←C Fe F As P 327℃7+??→← (4)40钢的含碳量为0.4%，属于亚共析钢。室温组织组成物为F+P 。相组成物为F+Fe 3C 。 组织组成物： ωF = (0.77-0.40)/(0.77-0.0218)×100%=37.82%。
ωp = 1-37.82%=62.18%。
相组成物：ωF = (6.69-0.40)/(6.69-0.0008)×100%=94.03%
ωFe3C = 1-94.03%=5.97%。
16、根据已学到的知识解释下列现象。
(1)螺钉、螺母等标准件常用低碳钢制造。
(2)室温时平衡状态下T10比T12抗拉强度高，但硬度却低。
(3)捆绑用的镀锌钢丝常用低碳钢丝，而起重用的钢丝绳和绕制弹簧所用钢丝 却是65Mn 或65。
(4)锉刀常用T12制造，而钳工钢锯条常用T10制造。
(5)钢锭在正常热轧温度下轧制有时开裂。
(6)钢适于各种变形加工成形，不易铸造成形。
(7)钢在锻造时始锻温度选1000℃～1250℃，停锻选800℃左右。
答：（1）低碳钢塑性、韧性好，有一定强度，具有优良的冷成型性能。
（2）T10、T12含碳量为1.0%,1.2%，在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状使钢的脆性增加，塑性韧性不断下降，而硬度呈直线上升。
（3）绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而65Mn 或65钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。
（4）T10、T12属于碳素工具钢，含碳量为1.0%,1.2%，因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状使钢的脆性增加，受冲击能力下降。T10韧性中等，通常用作钳工钢锯条；T12韧性低，用于制造不受冲击的工具，如锉刀等。
（5）热轧温度低于结晶温度以下发生塑性变形时，由于晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，使金属的强度和硬度升高，塑性和韧性降低，故轧制时有时开裂。
（6）铸造要求结晶温度间隔小、流动性好、分散缩孔少。常选用铁碳相图中结晶共晶
成分附近的合金。共晶点的含碳量为4.3%。而钢的含碳量一般小于2.11%。钢中F较多，塑性好。容易加工成型。
（7）当钢加热到1000℃～1250℃，组织为单相奥氏体（A）,可锻性好，当温度在800℃以下是，会析出渗碳体，由于渗碳体脆而硬，不宜锻造。
17、对某退火碳素钢进行金相分析，其组织的相组成物为铁素体+渗碳体（粒状），其中渗碳体占18%，问：此碳钢的含碳量大约是多少？
解：设此钢的含碳量为x%,根据杠杠定律:
(x-0.0008）/(6.69-0.0008)×100%=18%。
故含碳量约为1.2%，该合金为过共析钢。
18、对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+渗碳体（网状），其中珠光体占93%，问：此碳钢的含碳量大约是多少？
解：从铁碳相图和室温组织可知该碳素钢为过共析钢。此钢的含碳量为x%,根据杠杠定律：（6.69-x）/(6.69-0.77)×100%=93%。
故含碳量x约为1.184%。
19、热轧空冷状态的碳素钢随ωc增加，其力学性能有什么变化？为什么？
答：碳素钢是指含碳量小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的钢。从铁碳相图可知，随着含碳量的增加，合金显微组织发生以下变化：
F+P→P→P+Fe3C II
随着碳素钢中含碳量的增加，高热度的Fe3C增加，低硬度的F减少，故钢的硬度不断增加，而塑性和韧性不断下降。
在含碳量小于0.77%时，随着含碳量的增加，强度高的P增加，强度低的F减少，因此强度随含碳量的增加而增加；当含碳量超过共析成分后，小于0.9%时，由于强度很低，少量的，一般未连成网状的Fe3C II沿晶界出现，合金强度增加变缓，当含碳量超过0.9%后，Fe3C II 数量增加且呈网状分布在晶界处，导致钢的强度下降。
20、指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途：
Q235-AF；Q235-C；Q195-B、Q255-D；40；45；08；20；20R；20G；T8；T10A；T12A；ZG270-500。
答：Q235-AF：普通碳素结构钢，屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。
Q235-C：屈服强度为235MPa的C级普通碳素结构钢。
Q195-B：屈服强度为195MPa的B级普通碳素结构钢。
Q255-D：屈服强度为255MPa的D级普通碳素结构钢。
Q195、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。
40：含碳量为0.4%的优质碳素结构钢。
45：含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
40、45钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件。
08：含碳量为0.08%的优质碳素结构钢。塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接
性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身，拖拉机驾驶室等。
20：含碳量为0.2%的优质碳素结构钢。用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等。
20R：含碳量为0.2%的优质碳素结构钢，容器专用钢。
20G：含碳量为0.2%的优质碳素结构钢，锅炉专用钢。
T8：含碳量为0.8%的碳素工具钢。用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。
T10A：含碳量为1.0%的高级优质碳素工具钢。用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条。
T12A：含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀。
ZG270-500：屈服强度为270MPa，抗拉强度为500MPa的铸钢，ZG270-500有一定的韧性及塑性，强度和硬度较高，切削性良好，焊接性尚可，铸造性能比低碳钢好。用于制造飞轮、机架、蒸汽锤、桩锤、水压机工作缸、横梁等。
工程材料题目及答案
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
工程材料学习题集答案整理最终版
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
工程材料试题与答案
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
机械工程材料试题及答案(1)
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。 .
工程材料习题集及参考答案.
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。（√）
最新工程材料题库及答案
工程材料及成形技术作业题库 一. 名词解释 1.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 2.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 3.同素异构性：同一合金在不同温度下晶格类型不同的现象。 4.晶体的各向异性：金属各方向的具有不同性能的现象。 5.枝晶偏析：结晶后晶粒内成分不均匀的现象。 6.本质晶粒度：奥氏体晶粒长大的倾向。 7.淬透性：钢淬火时获得淬硬层深度的能力。 8.淬硬性：钢淬火时得到的最大硬度。 9.临界冷却速度：奥氏体完全转变成马氏体的最低冷却速度。 10.热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。 11.时效强化：经固溶处理后随着时间的延长强度不断提高的现象。 12.形变强化：由于塑性变形而引起强度提高的现象。 13.调质处理：淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 14.变质处理：在浇注是向金属液中加入变质剂，使其形核速度升高长大速度减低，从而实现细化晶粒的处理工艺。 15.顺序凝固原则：铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 16.孕育铸铁：经过孕育处理的铸铁。 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.（×） 2.结构钢的淬透性,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处理进行强化。（√） 4. 单晶体必有各向异性. （√） 5. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的. （×） 6. 过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒. （×） 7. 奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。（√） 8. 马氏体的晶体结构和铁素体的相同. （×） 9. 面心立方金属的塑性比体心立方金属的好. （√） 10. 铁素体是置换固溶体. （×） 11. 晶界是金属晶体的常见缺陷. （√） 12. 渗碳体是钢中常见的固溶体相. （×） 13. 金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行.（√） 14. 金属在进行热加工时，不会产生加工硬化现象. （√） 15. 上贝氏体的韧性比下贝氏体的好 . （×） 16. 对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网. （×） 17. 对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度. （√） 18. 淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vk. （×） 19. 高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性. （×） 20. 无限固溶体必是置换固溶体. （√） 21. 金属的晶粒越细小,其强度越高,但韧性变差. （×） 22. 所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度. （√）
工程材料试题及答案
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
工程材料及成形技术题库答案
《工程材料及成形技术基础》课复习提纲 一、工程材料部分 1.常见金属晶格类型 2. 三种晶体缺陷。 3. 相的概念。 4.固态合金有哪些相。 5.过冷度的概念。 6.过冷度与晶粒度的关系。 7.结晶过程的普遍规律。 8.控制晶粒度的方法。 9.同素异构转变的概念。10.绘制铁碳合金相图（各线、特殊点、成份、温度、组织、相）。11.分析钢从奥氏体缓冷至室温时的结晶过程，画出典型铁碳合金（钢）显微组织示意图。12.共晶反应式和共析反应式。13.金属塑性变形的两种方式。14.加工硬化的概念。15再结晶温度的计算16热加工与冷加工的区别。17.钢的热处理概念18.热处理工艺分类。19.过冷奥氏体转变的产物。20.决定奥氏体转变产物的因素。21.马氏体的概念。22会分析过冷奥氏体转变曲线。知道淬透性与C曲线的关系。23.退火和正火的目的。 24.淬火的概念。25.一般怎样确定碳钢的淬火温度？26.影响淬透性的因素。27.回火的目的28.何为回火脆性？29.回火的种类。30.一般表面淬火的预备热处理方法和表面淬火后的组织。31渗碳的主要目的。32.钢按化学成分分类。33.钢按质量分类34 钢按用途分类。35机器结构钢的分类36 钢中S、P杂质的影响。37合金元素在钢中的作用38.结构钢牌号表示的含义。39.能区别渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢的牌号和一般采用的热处理方法。40按刃具钢的工作条件，提出哪些性能要求？41.根据碳钢在铸铁中存在形式及石墨形态，铸铁的分类。 二、材料成形技术部分 1铸造工艺参数主要包括哪些内容？2流动性对铸件质量的影响。3什么合金易于形成缩孔、什么合金易于形成缩松？。3铸造应力分为哪几类？4减小和消除铸造应力的主要方法。5绘制自由锻件图主要考虑哪些问题？。6何谓拉深系数？有何意义？8.焊接的实质。9. 碱性焊条的最主要优点。10.焊接接头由哪几部分组成？11.低碳钢焊接热影响区的划分。12.焊接变形的基本形式。13.防止和消除焊接应力的措施。14.如何根据碳当量的高低评估钢的焊接性？为什么？15.工程材料及成形工艺选用的基本原则。 题库 一、名词解释 1．固溶强化；2．结晶；3．加工硬化；4．屈服强度；5、过冷度；6．钢的热处理；7．再结晶；8、马氏体；9、钢的淬火……10、铸造……11疲劳现象.; 12.同素异构转变; 二、填空题： 1、根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，固溶体可分（间隙固溶体）
工程材料试卷及答案
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’
工程材料课后习题参考题答案
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？
工程材料_试题及答案
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
最新工程材料习题及答案
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
工程材料模拟题含答案
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
工程材料习题集与答案
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
工程材料试题 一、填空题（1×20=20分） 1.常用的材料强度指标有抗拉强度和屈服强度两种强度指标。（6页） 2.金属结晶的必要条件是一定的过冷度。（28页） 3.屈强比是屈服强度与，抗拉强度之比。（6页） 4.一般工程结构用金属是多晶体，在各个方向上的性能相同，这就是实际金属的各向同性现象。（20页） 5.实际金属存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种缺陷。实际晶体的强度比理想晶体的强度低得多。（20-21页） 6.共析钢加热至Ac1时将发生珠光体向奥氏体的转变，其形成过程包括四个阶段。（51页） 7.碳在铸铁中可以两种形式存在渗碳体和石墨。（131页） 8.金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。（83页） 9.缩聚反应的实施方法主要有熔融缩聚和溶液缩聚两种。 二、单项选择题（在下列选项中选择一个正确答案，并将其序号填在括号内）（每题2分，共20分） 1.钢在淬火后所得的组织是（A ） A.淬火马氏体 B.回火索氏体 C.回火屈氏体 D.索氏体 2.在淬火钢中，当含碳量增加到0.6％以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢，这是因为（ A ） A. 随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多 B. 随含碳量的增加，片状马氏体的量增多 C. 随含碳量的增加，淬火内应力增大 D. 随含碳量的增加，非马氏体的量减少 3.若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性（B ） A.提高 B.降低 C.不改变 D.对小试样堤高，对大试样则降低 4.下列钢铁材料中切削性能较好的是（B ） A.工业纯铁 B.45钢 C.白口铸铁 D.T12A钢 5.钢锭中的疏松可以能过下面哪种方法改善（B ） A.完全退火 B.足够变形量的锻轧 C.扩散退火 D.正火 6.正火T8钢与完全退火T8钢相比（ B ） A.前者珠光体更细密，故强度要低些 B. 前者珠光体更细密，故强度要高些 C.前者珠光体更粗大，故强度要低些 D. 前者珠光体更粗大，故强度要高些 7.退火亚共析钢，随含碳量的增加（ B ） A.HBS、σb值减小，δ、aK值增加 B. HBS、σb值增加，δ、aK值减小 C. HBS、σb值增加，δ、aK值增加 D. HBS、σb值减小，δ、aK值减小 8.碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ D ） A. 可锻性 B. 切削加工性能 C. 可焊性 D. 铸造性能 9.建筑用钢筋宜选用（ C ） A. 高碳钢 B.中碳钢 C. 低碳钢 D.工具钢 10.下述退火态钢中强度最高的是（ D ） A.T13钢 B.45钢 C.65钢 D.T8钢 三、判断题（1×10=10分） 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。（√） 四、名词解释（3×6=18分） 1．屈服强度：是指当材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。（6页） 2、断后伸长率：断后伸长率是指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。用符号δ表示。（7页） 3、晶胞：从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的，最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律。这个最小的几何单元称为晶胞。（18页） 4、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。（28页） 5、固溶体：合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这种新相称为固溶体。（22页） 6、变质处理：在浇铸前向液体金属中加入难溶质点（变溶质）结晶时这些质点将在液体中形成大量非自发晶核，使晶粒数目大大增加，从而达到晶粒细化的作用。（30页） 四、问答题（4×8=32分） 1．什么是工程材料？按其组成主要分为哪些类型? 答：工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。按其组成主要分为：金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料。（2页） 2、金属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？（20-22页） 答：在实际金属中存在的缺陷有点缺陷（空位和间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）三种类型。一般情况下，晶体缺陷的存在可以提高金属的强度，但是晶体缺陷的存在常常降低金属的抗腐蚀性能。 3、淬火目的是什么？常用淬火方法有哪些？（65-66页） 答：淬火目的是提高钢的硬度和耐磨性，常用淬火方法有单介质淬火、双介质淬火、马氏体分
工程材料试卷及答案
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。（）