机械工程材料-习题集2013
机械工程材料习题集曾美琴梁耀能罗堪昌李伯林编
华南理工大学
2013年
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第一章 金属的晶体结构
一、
名词概念解释
1、金属键、晶体、非晶体
2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数
3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数
4、晶体的各向异性、伪各向同性
5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量
6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒
7、晶界、亚晶界、相界
二、
思考题
1、常见的金属晶体结构有哪几种? 试画出晶胞简图, 说明其晶格常数特点。
2、α-Fe、γ-Fe、Cu 的晶格常数分别是2.066A ° 、3.64A °、3.6074A °, 求
(1) α-Fe 与 γ-Fe 的原子半径及致密度；
(2) 1mm 3 Cu 的原子数。
3、画出下列立方晶系的晶面及晶向
(1) (100)、(110)、(111)及[100]、[110]、[111]
(2) (101)、(123)及[101]、[123]
4、在立方晶体结构中, 一平面通过2
1=
y 、 Z=3并平行于x 轴, 它的晶面指数是多少? 试绘图表示。
5、体心立方晶格中的{110}晶面族, 包括几个原子排列相同而空间位向不同的晶面? 试绘图表示。
6、已知立方晶胞中三点A、 B、C 如图
所示, A、B 是晶胞角顶, C 是棱边中点, 求：
(1) ABC 面晶面指数；
(2) ABC 面的法向指数； (3) 晶向BC .的晶向指数。
7、何为晶向及晶面的原子密度? 体心立方晶格中, 哪个晶面及晶向的原子密度最大?
8、为何单晶体具有各向异性， 而多晶体在一般情况下不显示出各向异性?
9、何为晶体缺陷? 金属中存在哪些晶体缺陷?
10、实际晶体与理想晶体有何区别?
11、位错的定义是什么? 了解三种基本位错的模型及其特点。
12、怎样确定位错的柏氏矢量? 柏氏矢量的物理意义是什么?
三、 填空题
1、常见的金属晶格类型有 、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿三种, α-Fe、Cr、W、Mo属于＿＿＿＿＿＿＿， γ-Fe、Al、Cu、Ni属于＿＿＿＿＿＿＿, 而Be、Mg、Zn、Cd 属于＿＿＿＿＿＿＿＿。
2、晶胞中原子排列的紧密程度, 可以用＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两个参数来衡量。
3、面心立方晶格{100}、{110}、{111}晶面的原子密度分别是＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿； <100>、<110>、<111>晶向的原子密度分别是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。 可见, ＿＿＿＿＿＿＿晶面和＿＿＿＿＿＿＿晶向的原子密度最大。
4、与理想晶体比较, 实际金属的晶体结构是＿＿＿晶体, 而且存在＿＿＿＿＿＿。
5、三种典型金属晶格中, ＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿晶格的原子排列是最紧密的。
6、晶格常数为a的面心立方晶胞, 其原子数为＿＿＿＿＿＿, 原子半径为＿＿＿＿＿ , 配位数为＿＿＿＿＿, 致密度为＿＿＿＿＿＿＿。
7、实际金属中最常见的点缺陷是＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿； 线缺陷是＿＿＿＿＿； 面缺陷是＿＿＿＿＿＿＿＿。
8、如图立方晶胞中OA的晶向指数
为＿＿＿＿＿， 与此晶向垂直的晶面
的晶面指数是＿＿＿＿＿
9、凡金属晶格缺陷都会引起晶格
＿＿＿＿, 一般都会使金属的强度、
硬度＿＿＿＿, 塑性、韧性＿＿＿。
10、位错是＿＿＿＿＿＿＿＿＿与
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＿＿＿＿＿＿＿＿的边界线。
11、刃型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿＿＿, 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿。
12、位错的滑移面是＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿所构成的平面。 刃型位错的滑移面有＿＿＿＿个； 螺型位错的滑移面有＿＿＿＿＿＿个。
四、 选择题
1、在金属中能够完整地反映出晶格特征的最小几何单元叫( )。
A、晶胞；
B、晶格；
C、晶体
2、单晶体的性能特点是( )。
A、各向同性；
B、各向异性；
C、无规律
3、体心立方晶胞原子数、 原子半径、 致密度分别是( )。
A、2,
3
4
a, 0.68； B、4,
3
4
a, 0.74； C、2,
2
4
a,0.68
4、符号{ h k l }表示 ( )。
A、晶面族；
B、晶向族；
C、晶面
5、立方晶系中, 晶格常数是指( )。
A、最近邻原子间距；
B、最近邻原子间距的一半；
C、晶胞棱边长度
6、体心立方晶格原子密度最大的晶面和晶向分别是( )。
A、{111}、<110>；
B、{110}、<111>；
C、{100}、<111>
7、在立方晶格中, 晶向指数 [UVW] 与晶面指数 (hkl) 满足hU + k V + lW = 0 时, 则此晶面与晶向( )。
A、平行；
B、垂直；
C、成45°夹角
8、实际金属结晶后往往形成( ), 使性能呈无向性。
A、单晶体；
B、多晶体；
C、非晶体
9、实际金属中存在许多缺陷, 其中晶界属于( )。
A、点缺陷；
B、线缺陷；
C、面缺陷
五、 判断题
( ) 1、凡是原子具有规则排列的物质都叫晶体。
( ) 2、密排六方晶胞共有17个原子。
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( ) 3、空间点阵相同的晶体, 它们的晶体结构不一定相同。
( ) 4、体心立方晶胞体心位置上的原子的配位数比角上原子的配位数大。
( ) 5、在立方晶系中， 改变晶向指数的数字顺序, 所表示的晶向上的原子排列情况是完全相同的。
( ) 6、立方晶系中指数相同的晶面及晶向互相垂直。
( ) 7、晶格中每个结点都具有完全相同的周围邻点。
( ) 8、工业上使用的实际金属材料都表现出鲜明的各向异性特征。
( ) 9、金属晶格中的空位和间隙原子会引起晶格畸变， 从而导致金属塑性提高。 ( ) 10、晶体结构的配位数愈大, 其晶格致密度也愈大。
( ) 11、刃位错线运动方向垂直于位错线。
( ) 12、位错引起的晶格畸变的大小可用柏氏矢量表示出来。
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第二章纯金属的结晶
一、 名词概念解释
1、过冷、过冷度
2、均匀形核、非均匀形核
3、形核率、长大线速度
4、正温度梯度、负温度梯度
5、平面长大、枝晶长大
6、变质处理
二、 思考题
1、金属结晶的基本规律是什么?
2、结晶的热力学条件是什么?
3、金属晶核的形成率和长大线速度受哪些因素影响?
4、晶粒大小对金属力学性能有何影响? 怎样控制铸件晶粒大小? 实际生产中常用什么有效方法获得细晶粒?
5、简述铸锭的典型组织与缺陷。
6、钢锭、铜锭、铝锭在一般情况下各希望减少或扩大柱状晶区? 为什么?
三、 填空题
1、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为金属结晶的过冷现象, ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为过冷度。
2、金属结晶过程是＿＿＿＿＿＿与＿＿＿＿＿＿的过程, 这是结晶的基本规律。
3、金属结晶时的冷却速度越快, 则过冷度越＿＿＿＿＿, 结晶后的晶粒越＿＿＿＿, 其强度越＿＿＿＿＿＿, 塑性和韧性＿＿＿＿＿＿＿。
4、对晶核的形成和长大来说, ＿＿＿＿＿＿＿是驱动力, ＿＿＿＿＿＿＿是必须条件。
5、纯金属结晶时, 如果结晶前沿液相存在正的温度梯度, 晶体只能按＿＿＿＿＿＿
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方式长大, 最后晶体生长成主要以＿＿＿＿＿＿作为外表面的规则形状。
6、典型的金属铸锭组织由三层组成, 即＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿ 、＿＿＿＿＿。
7、在金属铸锭中, 除组织不均匀外, 还经常存在＿＿＿＿＿＿＿＿等各种铸造缺陷。
8、其它条件相同时, 在下列铸造条件下, 就铸件晶粒大小来说：
(1) 金属模浇注的比砂模浇注的＿＿＿＿＿＿＿；
(2) 铸成薄件的比铸成厚件的＿＿＿＿＿＿＿＿；
(3) 浇注时采用震动的比不采用震动的＿＿＿＿＿＿＿＿。
四、 选择题
1、在具有一定过冷度的金属液体结晶时, 液体与固相晶体的自由能差(△G=G固 - G液) ( )。
A、>0；
B、= 0；
C、< 0
2、纯金属结晶时冷却曲线上的水平台阶, 表示( )。
A、结晶时放出结晶潜热；
B、由外界补偿一定热量使其结晶；
C、结晶时的孕育期
3、金属结晶后晶粒大小取决于结晶时的形核率N和核长大速度G, 要细化晶粒必须( )。
A、增大N和G；
B、增大N、降低G；
C、降低N、增大G
4、较大型铸件一般是通过( )来细化晶粒的。
A、增大过冷度；
B、降低冷却速度；
C、变质处理
5、纯金属材料凝固后的晶粒大小主要取决于( )
A、过冷度的大小；
B、温度梯度的正负；
C、晶体长大方式
五、 判断题
( ) 1、物质从液态到固态的转变过程称为“结晶”。
( ) 2、液态金属冷却速度越快, 其实际结晶温度越接近理论结晶温度。
( ) 3、结晶时非均匀形核总比均匀形核容易。
( ) 4、在铁水中加入硅铁颗粒, 使铸铁晶粒细化, 这种方法称为变质处理。 ( ) 5、液态金属结晶时, 过冷度越大, 晶体越呈树枝状长大, 且分枝越细密。
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第三章 金属的塑性变形与再结晶
一、 名词概念解释
1、弹性变形、塑性变形
2、滑移、滑移线、滑移带、孪生
3、滑移面、滑移方向、滑移系
4、软位向、硬位向
5、纤维组织、织构、丝织构、板织构
6、加工硬化
7、回复、多边化
8、再结晶、再结晶温度、临界变形度
9、热加工、冷加工
10、流线、带状组织
二、 思考题
1、在晶胞中画出体心立方、面心立方、密排六方的滑移系。
2、什么叫临界分切应力? 其表达式是什么?
3、为什么实际测定的晶体滑移所需的临界切应力远小于理论计算值?
4、多晶体塑性变形与单晶体相比, 有何特点?
5、为什么金属晶粒愈细, 强度愈高, 塑性与韧性也愈好?
6、金属经塑性变形后, 组织和性能发生什么变化? 如接着加热, 随加热温度提高,
组织和性能又发生什么变化?
7、什么叫加工硬化? 它的重要意义是什么?
8、说明回复与再结晶在工业上的应用。
9、金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒, 为什么?
10、金属经塑性变形后会造成哪几种残余内应力? 对金属制品有何影响? 如何消除?
11、影响再结晶温度的因素有哪些?
12、再结晶后的晶粒大小主要取决于什么因素?
13、为什么生产中一般应尽量避免在临界变形度这一范围内加工变形?
—8—
14、冷热加工的本质区别何在? 讨论室温下反复弯折细铁丝和铅丝的过程及引起的结果。
15、热加工对金属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?
16、在室温下对铅板快速进行弯折, 愈弯愈硬, 而稍隔一段时间再行弯折, 铅板又象
最初一样柔软, 这是什么原因?
17、你认为室内用的花线与户外架空铜导线在冷拔加工后的热处理是否相同? 为什么?
三、 填空题
1、塑性变形的方式主要有＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿, 而大多数情况下是＿＿＿＿＿。
2、滑移常沿晶体中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的晶面及晶向发生。
3、在体心立方晶格中, 原子密度最大的晶面是 { }, 有＿＿＿＿个, 原子密度最
大的晶向是 < >, 有＿＿＿＿个, 因此其滑移系数目为＿＿＿＿＿； 在面心立方晶格
中, 原子密度最大的晶面是 { }, 有＿＿＿个, 原子密度最大的晶向是 < >, 有
＿＿＿个, 因此其滑移系数目为＿＿＿＿＿。 两者比较, 具有＿＿＿＿＿＿＿＿晶格的金
属塑性较好, 其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
4、τK与σS的关系式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿, 由此式可知, 当外力与滑移面和
滑移方向的夹角都接近于45°时, σS最＿＿＿＿, 滑移面处于此位向时称为＿＿＿＿位向。
5、多晶体金属的塑性变形由于受到＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿的影响, 与单晶体金属
相比, 塑性变形抗力＿＿＿＿＿＿＿。
6、金属在塑性变形时, 随变形量的增加， 变形抗力迅速＿＿＿＿＿, 即强度、硬度
＿＿＿＿, 塑性、韧性＿＿＿＿, 产生所谓加工硬化现象。 这种现象可通过＿＿＿＿＿ 加以消除。
7、冷深冲件出现“制耳”现象, 是由于原板材在轧制时组织出现了＿＿＿＿＿＿＿＿。
8、变形金属在加热时, 会发生＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿三个阶段的变化。
9、冷绕成形的钢质弹簧, 成形后应进行＿＿＿＿＿＿退火, 温度约为＿＿＿＿＿＿℃。
10、回复退火也称＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
11、冷拉拔钢丝, 如变形量大, 拉拔工序间应穿插＿＿＿＿退火, 目的是＿＿＿＿＿。
12、热加工与冷加工的划分应以＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 为界线。 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 的塑性变形称为冷加工； ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的塑性变形称为热加工。
13、热加工后钢中的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿沿加工方向延伸, 形成彼此平行的宏
观条纹组织, 称为＿＿＿＿＿＿。
14、热加工“纤维组织 ( 流线 )”使金属力学性能具有明显各向异性, 纵向的强度、 塑
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性、 韧性＿＿＿＿＿＿＿于横向。
四、 选择题
1、晶体在滑移的同时向( )方向发生转动。
A、切应力；
B、正应力；
C、外力
2、根据滑移系的数目, 三种典型金属晶格的塑性好坏顺序是( )。
A、体心立方 > 面心立方 > 密排六方
B、面心立方 > 体心立方 > 密排六方
C、密排六方 > 体心立方 > 面心立方
3、滑移是由于滑移面上的( )而造成的。
A、位错运动；
B、晶格畸变；
C、晶格位向差
4、滑移面及滑移方向与外力( )时, 最易滑移。
A、平行；
B、成45°夹角；
C、垂直
5、滑移过程中晶体转动的结果, 使原来有利于滑移的晶面滑移到一定程度后变成不利于滑移的晶面, 此现象称( )。
A、物理硬化；
B、几何硬化；
C、加工硬化
6、金属多晶体比单晶体滑移抗力高, 原因之一是多晶体 ( )。
A、位错密度非常高；
B、滑移系比单晶体少；
C、存在大量晶界
7、金属的晶粒愈细, ( )。
A、塑性变形抗力愈高, 塑性变形能力愈差；
B、塑性变形抗力愈高, 塑性变形能力愈好；
C、塑性变形抗力愈低, 塑性变形能力愈好；
8、( ) 内应力是使金属强化的主要原因, 也是变形金属的主要内应力。
A、宏观；
B、微观；
C、晶格畸变
9、冷变形金属经回复后, ( )。
A、消除了加工硬化；
B、显著降低了内应力；
C、细化了晶粒
10、冷变形金属经再结晶退火后, 力学性能的变化是( )。
A、强度、硬度降低， 塑性、韧性升高；
B、强度、硬度升高， 塑性、韧性降低；
C、强度、硬度、塑性、韧性都升高；
D、强度、硬度、塑性、韧性都降低
11、当金属塑性变形量较大 ( 70～90% ) 时, 由于( )而产生“织构”现象。
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A、晶粒被拉长；
B、晶粒被破碎；
C、晶粒转动
12、所谓再结晶温度, 是指( )。
A、再结晶开始温度；
B、最高再结晶温度；
C、大变形量时的再结晶最高温度
13、生产上, 冷变形金属的再结晶退火温度( )。
A、就是再结晶温度；
B、比再结晶温度高100～200℃；
C、比再结晶温度低100～200℃
14、为了合理利用热加工纤维组织, 零件在使用时应使( )平行于纤维组织, ( )垂直于纤维组织。
A、拉应力；
B、切应力；
C、冲击应力
五、 判断题
( ) 1、滑移只能在切应力的作用下发生。
( ) 2、单晶体的塑性变形方式是滑移, 而多晶体的塑性变形方式只能是孪生。
( ) 3、加工硬化是由于位错密度增加以致于缠结, 使金属强度提高。 所以当金属中无位错存在时, 强度最低。
( ) 4、α-Fe与 γ-Fe的滑移系都是12, 故塑性是一样的。
( ) 5、原子密度最大的晶面之间的面间距最大。
( ) 6、滑移面对塑性变形的作用比滑移方向大。
( ) 7、一般来说, 多晶体的变形抗力比单晶体低。
( ) 8、再结晶后, 晶粒外形与晶格型式都发生了改变。
( ) 9、对经塑性变形的金属进行回复处理, 可使金属的强度和塑性恢复到变形前的水平。
( ) 10、金属的预先变形程度愈大, 其再结晶温度愈低。
( ) 11、一般来说, 高纯金属比工业纯金属更易发生再结晶。
( ) 12、纯铜的熔点是1083℃, 所以它的最低再结晶温度为433.2℃。
( ) 13、生产中为使再结晶后晶粒细小, 应选择在临界变形度范围内进行冷变形加工。
( ) 14、对于截面尺寸较大, 变形量较大, 材料在常温下硬脆性较大的金属制品, 应采用热加工方法成型。
( ) 15、冷轧钢板的尺寸精度与表面光洁度都比热轧钢板好。
( ) 16、金属在热加工时形成“带状组织”是改善力学性能的方法之一。
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第四章合金的相结构与二元合金相图
一、 名词概念解释
1、合金、组元、相、组织
2、固溶体、金属化合物
3、置换固溶体、间隙固溶体、有限固溶体、无限固溶体、有序固溶体、无序固溶体
4、固溶强化
5、相图、晶内偏析、比重偏析
6、相组成物、组织组成物
7、伪共晶、离异共晶
二、 思考题
1、影响固溶体结构形式和溶解度的因素有哪些?
2、金属化合物有哪些基本类型? 它们对合金的性能有何影响?
3、置换原子与间隙原子的固溶强化效果哪个大些? 为什么?
4、在匀晶相图上证明杠杆定律, 说明其适用条件。
5、什么叫相律? 并用相律解释二元相图中各个相区。
6、分析枝晶( 晶内 )偏析出现的原因、过程、对合金性能的影响及消除方法。
7、何为共晶、共析、包晶反应? 分别画出其图形特征、写出反应式, 并比较其异同点。
8、有两个尺寸、形状均相同的铜镍合金铸件, 一个含Ni90%, 另一个含Ni50%, 铸后自然冷却, 问凝固后哪个铸件的偏析较严重? 为什么?
9、对比纯金属结晶与固溶体结晶过程的异同。
10、固溶体合金的铸造性能与成分的关系如何?
11、什么叫离异共晶？ 说明产生离异共晶的条件。
三、 填空题
1、合金中的基本相结构, 有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两类。
2、固溶体中含量较多的元素称为＿＿＿＿＿＿, 含量较少的元素称为＿＿＿＿＿, 固
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—13—溶体的晶格与＿＿＿＿＿＿元素的晶格相同。
3、按＿＿＿＿＿ 原子在＿＿＿＿＿晶格中所处位置不同, 可将固溶体分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两类。
4、当合金中出现金属化合物时, 通常能使合金的强度、硬度＿＿＿＿＿＿, 耐磨性＿＿＿＿＿＿, 塑性、韧性＿＿＿＿＿＿。
5、金属化合物根据其形成条件可分为三种类型, 即＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、相图中的临界点是在＿＿＿＿＿＿的条件下测得的, 相图也称为＿＿＿＿＿＿ 图或＿＿＿＿＿＿ 图。
7、在二元相图的单相区中, 相的成分即等于＿＿＿＿＿的成分, 而在两相区中, 相互处于平衡状态的两个相的成分, 分别沿着两相区的＿＿＿＿＿＿＿线改变。 8、固溶体的结晶温度变化范围及成分范围越大， 铸造性能越 ， 越有利于 状晶体的生成和长大， 因而流动性越 ， 分散缩孔越 ， 集中缩孔越 。 9、二组元 完全相同是形成无限固溶体的必要条件。 10、二元合金相图中最多可有 相平衡共存， 在相图中表现为 线。
11、由两相或多相构成的组织称为 ， 其性能与各相的 、 、 和分布有关。 12、二元合金相图中的恒温转变包括 反应、 反应和 反应。 13、合金的基本强化方式， 包括 、 、 等。 14、下图的三个合金，铸造性能最好的是合金 ， 最差的是 ， 压力加工性能最好的是合金 ， 最差的是 ， 时效硬化效果最好的是合金 ，不能时效硬化的是合金 。
α A B%
Ι ⅡⅢT
四、 选择题
1、合金中成分、结构和性能相同的均匀组成部分称为( )。
A、组元；
B、相；
C、组织
2、若A、B两组元形成化合物相, 则该相晶体结构( )。
A、与A相同；
B、与B相同；
C、与A、B不同
3、当非金属原子与金属原子直径比( )时, 将形成间隙相。
A、<.0.59；
B、>0.59；
C、>0.61
4、二元相图的杠杆定律用于确定两相区中两相的( )。
A、成份；
B、相对重量；
C、晶体结构
5、有一Cu-Ni合金的铸态组织为树枝状 α 固溶体, 枝干富Ni、枝间富Cu, 则其组织为( )。
A、单相；
B、两相；
C、多相
6、二元相图中的水平线是( )相平衡。
A、1；
B、2；
C、3；
D、4
7、两组元在液、 固态都无限互溶所构成的相图是( )相图。
A、匀晶；
B、共晶；
C、包晶
8、共折转变的产物属于( )。
A、单相固溶体；
B、机械混合物；
C、金属化合物、
9、固溶体合金中产生晶内偏析是因为( )。
A、冷却较快, 原子扩散来不及充分进行；
B、结晶时无限缓慢冷却, 使高熔点组元过早结晶；
C、结晶过程的温度变化范围太大
五、 判断题
( ) 1、间隙固溶体一定是无限固溶体。
( ) 2、固溶强化的本质是溶质原子的溶入使溶剂晶格发生了畸变所致。
( ) 3、间隙相的晶体结构与含量较多的组元相同。
( ) 4、合金中的相构成了组织， 组织决定了合金的性能。
( ) 5、固溶体合金平衡结晶过程中， 由于不同温度结晶出来的固溶体成份不同， 因而结晶后所得的固溶体成份也是不均匀的。
( ) 6、合金的结晶间隔越大， 铸件的组织越疏松。
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( ) 7、凡二元合金从液相结晶成固相后， 晶体结构便不再改变。
( ) 8、固溶体中的置换原子的固溶强化效果一定比间隙原子好。
( ) 9、在二元相图的两相区中， 两相的成分和相对重量都随温度而变化。
( ) 10、在共晶线成分范围内的合金室温组织都是共晶体。
( ) 11、共晶体和共析体是二元合金中非常重要的两个相。
( ) 12、Cu-Ni合金在室温下是单相固溶体， 因单相固溶体的硬度随溶质原子的溶入量的增加而提高， 所以含Ni90% 的合金的硬度比含Ni50% 的高。
( ) 13、合金中的相、相的成分和相对量、组织形态、晶粒大小都可在相图上反映出来。
—15—
第五章铁碳合金
一、 名词解释
1、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体
2、Fe3CⅠ 、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ 、Fe3C共析 、Fe3C共晶
3、钢、白口铸铁
4、冷脆、热脆
二、 思考题
1、何谓同素异构转变？ 说明铁的同素异构转变， 并简述纯铁的力学性能。
2、指出铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号、定义及性能特点。
3、铁碳相图由哪几种基本类型的相图组成？
4、默画出Fe-Fe3C相图， 标出各点温度及含碳量， 并
(1) 以相组成物及组织组成物填写相图。
(2) 说明下列点、线的意义：S、P、C、E、ES、GS、PQ、HJB、ECF、PSK
5、按含碳量和组织的不同， 铁碳合金相图上的合金可分成哪几类？ 其成分、组织及性能特征如何？
6、写出Fe-Fe3C相图的三个基本反应的反应式， 注明反应温度、各相含碳量及产物名称。
7、如何从成分、组织和性能上区分钢和铸铁？
8、以冷却曲线形式分析下列合金的结晶过程, 画出室温组织示意图, 计算室温组织相对量：
(1) 0.6%C； (2) 0.77%C； (3) 1.2%C； (4) 3.0%C； (5) 4.3%； (6) 5.0%C
9、根据Fe-Fe3C相图计算：
(1) 二次渗碳体及三次渗碳体的最大含量；
(2) 莱氏体中的共晶渗碳体及珠光体中的共析渗碳体的含量。
10、某批牌号不明的退火碳钢, 经金相分析, 结果如下, 试计算含碳量, 写出钢号。
(1) 组织为P+F, 其中P占60%；
(2) 组织为P+Fe3C网状, 其中P占90%；
(3) 组织为F+Fe3C粒状, 其中Fe3C粒状占18%；
—16—
11、根据Fe-Fe3C相图, 说明产生下列现象的原因：
(1) 含碳0.5% 的钢比含碳1.2% 的钢硬度低；
(2) 室温下, 含碳0.8% 的钢比含碳1.2% 的钢强度高；
(3) 变态莱氏体的塑性比珠光体的塑性差；
(4) 在1100℃, 含碳0.4% 的钢能进行锻造, 含碳4.0% 的生铁不能锻造。
(5) 平衡状态下, >2.11%C的铁碳合金, 切削加工性很差；
(6) 钢铆钉宜用低碳钢制造；
(7) 一般要把钢材加热到高温( 约1000～1250℃ )下进行热轧或锻造。
(8) 钳工锯T8、T10、T12等钢料时比锯10、20钢费力, 锯条容易磨钝。
12、随含碳量的增加, 渗碳体的数量、分布、形态如何变化? 对钢的力学性能有何影响?
13、钢中常存杂质有哪些? 对钢的性能有何影响?
14、碳钢有哪几种分类方法? 如何编号?
15、指出下列各种钢的类别、含碳量及用途：
(1) Q235； (2) 08F； (3) 45； (4) 40Mn； (5) T10； (6) T12A；
三、 填空题
1、纯铁的同素异构转变为＿＿＿＿＿＿＿1394℃＿＿＿＿＿＿912℃＿＿＿＿＿＿, 它
们的晶体结构依次为＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。
2、常温平衡状态下, 铁碳合金基本相有＿＿＿＿＿＿＿＿等＿＿＿＿个。
3、Fe-Fe3C相图有＿＿＿个单相区, 各相区的相分别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
4、Fe-Fe3C相图有＿＿＿条水平线, 即＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿线, 它们代表的反应分别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
5、工业纯铁的含碳量为＿＿＿＿＿＿＿, 室温平衡组织为＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、共晶白口铁的含碳量为＿＿＿＿＿, 室温平衡组织中P占＿＿＿＿＿%, Fe3C 共晶 占
＿＿＿＿%, Fe3CⅡ占＿＿＿＿＿%。
7、一钢试样, 在室温平衡组织中, 珠光体占60%, 铁素体占40%, 该钢的含碳量为＿
＿＿＿＿。
8、钢的组织特点是高温组织为 , 具有良好的＿＿＿＿＿＿性, 因而适于
＿＿＿＿＿＿成形。
9、白口铸铁的特点是液态结晶都有＿＿＿＿＿＿转变, 室温平衡组织中都有＿＿＿＿＿, 因而适于通过＿＿＿＿＿成形。
—17—
10、珠光体中铁素体的相对量为＿＿＿＿＿, 渗碳体的相对量为＿＿＿＿＿。
11、工业上使用的钢的含碳量, 一般都不超过＿＿＿＿＿＿。
12、A1、A3、A cm是Fe-Fe3C相图中的＿＿＿＿＿＿线、＿＿＿＿＿＿＿线和＿＿＿＿＿线。
13、铁素体( F )是＿＿＿在＿＿＿＿＿＿中的间隙固溶体, 其晶体结构为＿＿＿＿＿＿立方。
14、用苦味酸钠溶液浸蚀的过共析钢平衡组织, 其中呈黑色网状的是＿＿＿＿＿, 而浅灰色的是＿＿＿＿＿＿＿。
15、用硝酸酒精浸蚀的亚共析钢平衡组织, 在100倍显微镜下观察, 其中呈亮白色的是＿＿＿＿＿＿, 暗黑色的是＿＿＿＿＿＿。
16、碳钢中的常存杂质有＿＿＿＿＿＿＿＿＿, 其中＿＿＿和＿＿＿是有害无素, 因为＿＿＿＿会引起冷脆, ＿＿＿＿＿会引起热脆。
17、碳钢的质量, 主要依据＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来区分。
18、低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量范围分别为＿＿＿＿＿＿＿%、＿＿＿＿＿＿＿%和＿＿＿＿＿＿%。
四、 选择题
912℃
1、质量一定的 γ-Fe α-Fe时, 体积( )。
A、胀大；
B、缩小；
C、不变
2、碳在γ-Fe中的最大溶解度为( )。
A、0.02%；
B、0.77%；
C、2.11%；
D、4.3%
3、渗碳体是一种具有复杂晶体结构的( )。
A、间隙相；
B、间隙化合物；
C、间隙固溶体
4、铁碳合金在平衡结晶过程中, ( )。
A、只有含碳0.77% 的合金才有共析转变发生；
B、只有含碳小于2.06% 的合金才有共析转变发生；
C、含碳0.0218～6.69% 的合金都有共析转变发生
5、由( )析出的渗碳体叫做三次渗碳体。
A、铁素体；
B、奥氏体；
C、液态金属
6、铁碳合金中, ( )组织为共晶反应产物。
A、铁素体；
B、珠光体；
C、莱氏体
7、平衡结晶时, 凡含碳量( )的铁碳合金, 自1148℃冷至727℃时, 均从奥氏体中析出二次渗碳体。
—18—
A、0.0218～6.69%；
B、0.77～2.11%
C、0.77～6.69%
8、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体( )。
A、晶体结构不同, 组织形态相同；
B、晶体结构相同, 组织形态不同；
C、晶体结构与组织形态都不同
9、由于三次渗碳体的数量很少, 故对( )性能的影响可忽略不计。
A、工业纯铁；
B、钢和铸铁；
C、所有Fe-C合金
10、室温平衡状态下, 钢中的碳绝大部分是以( )形式存在于组织中。
A、铁素体；
B、渗碳体；
C、石墨碳
11、含碳量0.45% 的铁碳合金平衡结晶后, 按相组成物计算, 其中铁素体占( )。
A、93.60%；
B、42.77%；
C、57.23%
12、钢的力学性能与( )的数量、形态和分布有关。
A、铁素体；
B、奥氏体；
C、渗碳体
13、含碳1.2% 的铁碳合金平衡结晶时, 727℃时的Fe3CⅡ量与冷至室温时的Fe3CⅡ量相比, ( )。
A、727℃时多；
B、室温时多；
C、一样多
14、平衡结晶时, 从奥氏体中析出的Fe3CⅡ一般呈( )状分布。
A、薄片；
B、颗粒；
C、网
五、 判断题
( ) 1、奥氏体是C在γ-Fe中的间隙固溶体。
( ) 2、在室温平衡状态下, 珠光体和莱氏体都是由F和Fe3C两种基本相组成的。 ( ) 3、亚共析钢室温组织中珠光体的数量随含碳量增加而增加。
( ) 4、含碳量<0.77% 的铁碳合金平衡结晶时, 奥氏体转变成铁素体的转变温度随含碳量增加而升高。
( ) 5、铁碳合金中的机械混合物, 其强度、硬度都比其组成相高。
( ) 6、共晶反应发生于所有含碳量大于2.11% 而小于6.69% 的铁碳合金中。
( ) 7、过共析钢平衡结晶时, 从1148℃冷至727℃时, 奥氏体的含碳量不断降低。
( ) 8、平衡状态下, 铁碳合金的强度和硬度随含碳量增加而提高。
( ) 9、过共的钢的室温平衡组织由珠光体和二次渗碳体两相组成。
( ) 10、铁碳合金室温下平衡组织由铁素体和渗碳体组成。 通常铁素体作为基体,
—19—
而渗碳体作为第二相。
( ) 11、亚共析钢加热到A C1～A C3之间时, 奥氏体的含碳量大于钢的含碳量。 ( ) 12、08F是含碳量为0.8%的优质碳素工具钢。
( ) 13、含碳量0.45% 的铁碳合金锻造时应加热到Fe-Fe3C相图中PSK线与GS线之间的温度范围。
( ) 14、在Fe-Fe3C相图中, PQ线为碳在铁素体中的固溶线。
—20—
机械工程材料试题
1、 B . 、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 长轴类零件在热处理后进行冷校直，可能会造成力学性能指标降低，主要是 1 C. : D . H 在零件图样上出现如下几种硬技术条件的标注，其中正确的是（ B ）。 B ）。 A . b ： A . HB159 B. 180 ?210H B C. 800HV D . 10?17HR C 3、间隙固溶体与间隙化合物的（ A .结构相同，性能不同 C .结构与性能都相同 固溶体的性能特点是（ 塑性韧性高、强度硬度较低 综合力学性能高 4、 A . D . ）。 D ）。 .结构不同，性能相同 结构与性能都不同 .塑性韧性低、强度硬度高 .综合力学性能低 5、在发生）（：：：L 的共晶反应时，三相的相对成分 （B ）。A . 相同 B .确定 C .不定D . 发 生变化 6、马氏体的硬度取决于（ C ） A .奥氏体的冷却速度 B . 奥氏体的转变温度 C. .奥氏体的碳含 量D .奥氏体的晶粒 7、对形状复杂，截面变化大的钢件进行淬火时, 应选用（ A ） A .高淬透性钢 B 中淬透性钢 C. 低 淬透性钢D.碳素钢 8、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时, 应采用（ C ） 。A .水中淬火 B . 油中淬火C . 盐 浴中淬火D .空冷 9、GCr15钢中Cr 的平均含量为（ B ）。 A . 15% B . 1.5% C . .0.15% D .没有表示出来 10、高速钢二次硬化属于（ D ）。 A . 固溶强化 B . 细晶强化 C . 位错强化 D . 第二相强化 二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分， 共20分） C. D 1、 A . C. 2、 奥氏体是（BD ）。 碳在F e ::中的间隙固溶体 碳在F e ::中的有限固溶体 下列能进行锻造的铁碳合金是 B .碳在 D.碳在 （AB Fe ：冲的间隙固溶体 Fe ：冲的有限固溶体 A.亚共析钢 B .共析钢 ）。 .共晶白口铸铁 D .亚 共晶白口铸铁 影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是（ 钢材本身的碳含量 B .钢中奥氏体的碳含量 3、 A . 4、 BD ）。 C .钢中碳化物的含量 D. A . C. 5、 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（ 20号钢渗碳淬火后低温回火 B . 40Cr 淬火后高温回火 20CrMnTi 渗碳后淬火低温回火 D . ZGMn1水韧处理 下列钢种中，以球化退火作为预备热处理的钢种是（ BD ）。A . 钢的淬火加热温度 AC ）。 40Cr B . T12 C . 16Mn GCr15 、填空题（本大题共15空，每空2分，共30分） 1、 合金的相结构有 固溶体和金属化合物两大类，其中前者具有较好的 后者具有较高的硬度，适宜作强化相。 2、 用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈 3、 化学热处理的基本过程包括 分解 4、 促进石墨化的元素有 —碳—、—硅 1、 共晶转变和共析转变的产物都属于 2、 塑性变形后的金属经加热将发生回复、 3、 共析钢的含碳量为 0.7 7 %。 塑性性能，适宜作基本相； 羽毛状，而下贝氏体则呈 吸附 和 扩散 ，阻碍石墨化的元素， _ 两相混合物。 再结晶 针 状。 三个阶段。 _硫_、锰 。 、晶粒长大的变 化。
机械工程材料实验与实践教学
《机械工程材料》实验与实践教学 实验一铁碳合金平衡组织分析 一、实验目的 1. 熟练运用铁碳合金相图，提高分析铁碳合金平衡凝固过程及组织变化的能力。 2. 掌握碳钢和白口铸铁的显微组织特征。 二、原理概述 铁碳合金相图是研究碳钢组织、确定其热加工工艺的重要依据。按组织标注的铁碳相图见图。铁碳合金在室温的平衡组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）两相按不同数量、大小、形态和分布所组成。高温下还有奥氏体（A）和δ固溶体相。 利用铁碳合金相图分析铁碳合金的组织时，需了解相图中各相的本质及其形成过程，明确图中各线的意义，三条水平线上的反应及反应产物的本质和形态，并能做出不同合金的冷却曲线，从而得知其凝固过程中组织的变化及最后的室温组织。 根据含碳量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、碳钢及白口铸铁三大类，现分别说明其组织形成过程及特征。 1. 工业纯铁 碳的质量分数小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。见图1-1。当其冷到碳在α-Fe中的固溶度线PQ以下时，将沿铁素体晶界析出少量三次渗碳体，铁素体的硬度在80HB左右，而渗碳的硬度高达800HB，因工业纯铁中的渗碳体量很少，故硬度、强度不高而塑性、韧性较好。
图1-1 工业纯铁组织 2. 碳钢 碳的质量分数C w 在（0.0218~2.11）%之间的铁碳合金称为碳钢，根据合金在相图中的位置可分为亚共析、共析和过共析钢。 （1）共析钢 成分为%77.0=C w ，在727℃以上的组织为奥氏体，冷至727℃时发生共析反应： {}{}C Fe F A C C 3%0218.0%77.0+→ 将铁素体与渗碳体的机械混合物称珠光体（P ）。室温下珠光体中渗碳体的质量分数约为12%，慢冷所得的珠光体呈层片状。 图1-2 珠光体电镜组织 图1-3 珠光体光镜组 织 采用电子显微镜高倍放大能看出Fe 3C 薄层的厚度，图1-2中窄条为Fe 3C ，
《机械工程材料》在线作业(整理)
大工13春《机械工程材料》在线作业1 一、多选题（共 5 道试卷，共 25 分。） 1. 根据外力加载方式不同，强度指标包括下列的（）。 A. 屈服强度 B. 抗拉强度 C. 抗压强度 D. 抗弯强度 2. 材料的物理性能包括下列的（）。 A. 热膨胀性 B. 导热性 C. 导电性 D. 磁性 3. 根据受力情况，裂纹分为（）。 A. 张开型 B. 滑开型 C. 撕开型 D. 断开型 4. 材料受外力作用时所表现的性能称为力学性能，下列各项属于力学性能的是（）。 A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性及疲劳强度 5. 工艺性能是指材料在加工过程中所表现的性能，包括下列的（）。 A. 铸造 B. 锻压 C. 热处理 D. 焊接和切削加工性能 二、单选题（共 5 道试卷，共 25 分。） 1. 材料常常在远（）其屈服强度的应力下发生断裂，这种现象称为疲劳。 A. 高于 B. 低于 C. 不高于 D. 不低于 2. 材料受外力作用时所表现的性能称为（）。 A. 物理性能 B. 化学性能 C. 力学性能 D. 工艺性能 3. 材料在外力去除后能够恢复的变形称为（），不能恢复的变形称为（）。 A. 弹性变形，塑性变形 B. 塑性变形，弹性变形 C. 弹性变形，弹性变形 D. 塑性变形，塑性变形 4. 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力是（）。 A. 硬度 B. 塑性 C. 强度 D. 变形 5. 实际服役的金属材料有（）是因为疲劳而破坏的。 A. 90% B. 80% C. 70% D. 60% 三、判断题（共 10 道试卷，共 50 分。） （×）1. 金属原子的外层电子多，不容易失去。 （×）2. 晶相中的晶粒大小对陶瓷材料的性能影响很小。 （×）3. 常见的金属材料都具有非晶体结构。 （√）4. 共价键中的电子对数因元素种类不同而不同。 （√）5. 晶相是陶瓷材料中的主要组成相。 （√）6. 固态物质按照原子在空间的排列方式，分为晶体和非晶体。 （√）7. 线缺陷就是晶体中的位错。 （×）8. 晶体中一维尺寸很大、另两维尺寸很小的缺陷称为面缺陷。 （√）9. 工程材料通常是固态物质。 （×）10. 在常温下，晶粒越粗，晶界面积越大。 大工13春《机械工程材料》在线作业2 一、多选题（共 5 道试卷，共 25 分。） 1. 下列各项属于影响奥氏体晶粒大小因素的是（）。 A. 原始组织 B. 合金元素 C. 加热速度 D. 加热温度 2. 材料的普通热处理包括下列的（）。 A. 退火 B. 正火 C. 淬火 D. 回火 3. 材料的其他热处理方式包括下列的（）。 A. 真空热处理 B. 形变热处理 C. 控制气氛热处理 D. 激光热处理 4. 材料的其他热处理包括下列的（）。 A. 真空热处理 B. 形变热处理 C. 表面淬火 D. 化学热处理 5. 材料的表面热处理包括下列的（）。 A. 退火 B. 正火 C. 表面淬火 D. 化学热处理 二、单选题（共 5 道试卷，共 25 分。）
#机械工程材料-习题集答案
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
机械工程材料试题及答案三
机械工程材料试题三 一、名词解释（共15分，每小题3分） 1. 奥氏体（A） 2.回复 3.固溶体 4.自然时效 5.加工硬化 二、填空题（共20分，每空1 分） 1.石墨为片状的灰口铸铁称为________铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为________铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为________铸铁。其中________铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指________，在________程中形成的，它 ________了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 5.金属的断裂形式有__________和__________两种。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 三、选择题（共25分，每小题1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 11.铜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.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有 D.铁和铜的再结晶温度不同 12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和( ) A.铁素体-奥氏体不锈钢； B.马氏体-奥氏体不锈钢； C.莱氏体不锈钢； D.贝氏体不锈钢 13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？( ) A.马口铁； B.白口铸铁； C.麻口铸铁； D.灰铸铁
机械工程材料综合实验心得体会
机械工程材料综合实验心得体会 篇一：机械工程材料总结 第01章材料的力学性能 静拉伸试验：材料表现为弹性变形、塑性变形、颈缩、断裂。 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。表示引起单位变形所需要的应力。 强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 断裂的类型：韧性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与沿晶断裂、剪切断裂与解理断裂 布氏硬度 HB：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。洛氏硬度 HR 、维氏硬度HV 冲击韧性：A k = m g H – m g h (J)（冲击韧性值）a k= AK/ S0 (J/cm2) 疲劳断口的三个特征区：疲劳裂纹产生区、疲劳裂纹扩展区、断裂区。 断裂韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标，是应力强度因子的临界值。K ? C a C 工程应用要求：? YIC
磨损过程分：跑和磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段阶段 蠕变性能：钢材在高温下受外力作用时，随着时间的延长，缓慢而连续产生塑性变形的现象，称为蠕变。（选用高温材料的主要依据） 材料的工艺性能：材料可生产性：得到材料可能性和制备方法。铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。 决定材料性能实质：构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料的元素种类以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工过程有密切的关系。 第02章晶体结构 晶体：是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体有固定的熔点，具有各向异性。非晶体：是指原子呈无序排列的固体。各向同性。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。 晶格：晶体中，为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称
中南大学机械工程材料在线作业一讲解
(一) 单选题 1. 下列哪种不是铸锭的常见缺陷（）。 (A) 缩孔 (B) 缩松 (C) 气孔 (D) 咬边 参考答案： (D) 2. 面心立方晶胞致密度为（）。 (A) 0.68 (B) 0.86 (C) 0.74 (D) 0.72 参考答案： (C) 3. 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 参考答案：
(B) 4. 延伸率是用来表示金属材料的哪种性能（）。 (A) 强度 (B) 塑性 (C) 硬度 (D) 刚度 参考答案： (B) 5. 实际金属结晶形成晶核时，主要是哪种形核方式（）。 (A) 自发形核 (B) 非自发形核 (C) 平面形核 参考答案： (B) 6. 亚晶界是由（）。 (A) 点缺陷堆积而成 (B) 位错垂直排列成位错墙而构成 (C) 晶界间的相互作用构成 参考答案： (B)
7. 理论结晶温度与实际结晶温度之差称为（）。 (A) 过热度 (B) 过冷度 (C) 冷热度 参考答案： (B) 8. 晶体中的位错属于（）。 (A) 体缺 陷 (B) 面缺 陷 (C) 线缺 陷 (D) 点缺 陷 参考答案： (C) 9. 冷却速度较大时，实际金属结晶形成晶核后长大，主要是哪种长大方式（）。 (A) 平面长大 (B) 树枝状长大 (C) 自发长大 参考答案： (B) 10. 金属材料的流动性是衡量哪种工艺性能的（）。 (A) 铸造性能 (B) 锻造性能 (C) 焊接性能
(D) 热处理性能 参考答案： (A) 11. 硬度的高低是用来衡量金属材料的哪种性能（）。 (A) 耐腐蚀性能 (B) 耐磨性能 (C) 耐热性能 (D) 抗老化性能 参考答案： (B) 12. 固溶体的晶体结构与哪个相同（）。 (A) 溶质 (B) 溶剂 (C) 与两者都不同 参考答案： (B) 13. 金属材料的碳质量分数是衡量哪种工艺性能的（）。 (A) 铸造性能 (B) 锻造性能 (C) 焊接性能
机械工程材料课后习题答案 (2)
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
机械工程材料复习
机械工程材料复习 第一部分基本知识 一、概述 1.目的 掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点）。 具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料；具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。 2复习方法 以“材料的化学成分-加工工艺-组织、结构-性能-应用”之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习。 二、材料结构与性能： 1?材料的性能： ①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）； ②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。 2.材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构（第二章）；纯金属：体心立方（-F e ）、面心立方（-F e ）,各向异性、强度、硬度低；塑性、韧性高实际金属：晶体缺陷（点：间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）-各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低。 合金：多组元、固溶体与化合物。力学性能优于纯金属。单相合金组织：合金在
固态下由一个固相组成；纯铁由单相铁素体组成 多相合金组织：由两个以上固相组成的合金。 多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。 3.材料的组织结构与性能 ⑴。结晶组织与性能：F、P、A、Fe3G Ld; 1）平衡结晶组织 平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀，并一直保留到室温。 2）成分、组织对性能的影响 ①硬度（HBS）:随C%!,硬度呈直线增加，HBS值主要取决于组成相F63C的相对量。 ②抗拉强度（b） : C%v 0.9%范围内，先增加，C%> 0.9?1.0 %后，b值显着下降。 ③钢的塑性（）、韧性（a k）:随着C%!,呈非直线形下降。 3）硬而脆的化合物对性能的影响： 第二相强化: 硬而脆的化合物， 若化合物呈网状分布: 则使强度、塑性下降; 若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）:降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高; 呈弥散分布于基体上: 则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、
机械工程材料期末试题含详细答案
机械工程材料模拟练习题 一、填空题（每空0.5分） 1.常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。 2. 金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、弹性、塑性等；强度的主要判据有屈服强度和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸实验来测定；压入法测量方法简便、不破坏试样，并且 能综合反映其它性能，在生产中最常用。 3. 铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是铁素体和渗碳体，随着碳的质量分数的增加，渗碳体相的相对量增多，铁素体相的相对量 却减少。 4. 珠光体是一种复相组织，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成。珠光体用符号P表示。 5. 铁碳合金中，共析钢的w=0.77%,室温平衡组织为珠光体；亚共析钢的 w=0.0218%-cc0.77%，室温平衡组织为铁素体和珠光体；过共析钢的w=0.77%-2.11%,室温平衡组织为珠光c 体和二次渗碳体。 6. 铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体称为一次渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。 7. 低碳钢的碳质量分数范围是：Wc≤0.25%、中碳钢：Wc=0.25%-0.6%、高碳钢：Wc>0.6%。 8. 金属的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性越好。实际生产中可通过增加过冷度、变质处理和附加振动来细化晶粒。 9. 常用金属中，γ-Fe、Al、Cu 等金属具有面心立方晶格，α-Fe具有体心立 方晶格。 10. 金属的结晶是在过冷的情况下结晶的,冷却速度越快,过冷度越大，金属结晶后的晶粒越细小,力学性能越好。 11. 钢的热处理工艺是由（加热）、（保温）和（冷却）三个步骤组成的；热处理基本不改变钢件的（形状和尺寸），只能改变钢件的（结构组织）和（力学性能）。 12. 完全退火适用于（亚共析碳）钢，其加热温度为（Ac3以上30-50°C），冷却速度（缓慢），得到（铁素体和珠光体）组织。 13. 球化退火又称为（均匀化）退火，其加热温度在（Ac1）＋20-30℃，保温后（随炉缓慢）冷却，获得（球状珠光体）组织；这种退火常用于高碳工具钢等。 14. 中碳钢淬火后，再经低温回火后的组织为（回火马氏体），经中温回火后的组织为（回火托氏体），经高温回火后的组织为（回火索氏体）；淬火高温回火后具有（综合力学）性能。 15. 钢的高温回火的温度范围在（500-650°C），回火后的组织为（回火索氏体）。这里开始！！！16. 按化学成份分类，就含碳量而言，渗碳钢属低碳钢, 调质钢属中碳钢, 滚动轴承钢属高碳钢。 17. 高速钢W18Cr4V 中合金元素W 的作用是提高钢的红硬性和回火稳定性； Cr
《机械工程材料》作业页解
第一章材料的结构与金属的结晶 1．解释下列名词： 变质处理P28;细晶强化P14;固溶强化P17。 5?为什么单晶体具有各向异性P12,而多晶体在一般情况下不显示各向异性P13? 答：因为单晶体内部的原子都按同一规律同一位向排列，即晶格位向完全一致。 而在多晶体的金属中，每个晶粒相当于一个单晶体，具有各项异性，但各个晶粒在整块金属中的空间位向是任意的，整个晶体各个方向上的性能则是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。 6. 在实际金属中存在哪几种晶体缺陷P13?它们对力学性能有何影响P14？ 答：点缺陷、线缺陷、面缺陷。缺陷的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。 7. 金属结晶的基本规律是什么P25?铸造（或工业）生产中采用哪些措施细化晶粒？举例说明。P27?P28 答：金属结晶过程是个形核、长大的过程。 （1 ）增大过冷度。降低金属液的浇筑温度、采用金属模、水冷模、连续浇筑等。 （2）变质处理。向铝合金中加入钛、锆、硼;在铸铁液中加入硅钙合金等。 （3）振动和搅拌。如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。 第二章金属的塑性变形与再结晶 1. 解释下列名词： 加工硬化P40;再结晶P43 ;纤维组织P3& 2. 指出下列名词的主要区别：重结晶、再结晶P43 答：再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，故称为再结晶; 而重结晶时晶格类型发生了变化。另外，再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。 5. 为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好? P38 答：晶粒愈细，单位体积内晶粒数就愈多，变形是同样的变形量可分散到更多的晶粒中发生，以产生比较均匀的变形，这样因局部应力集中而引起材料开裂的几率较小，使材料在断裂前就有可能承受较大的塑性变形，得到较大的伸长率和具有较高的冲击载荷抗力。 6. 用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应如何处理?为什么? P42 答：应该利用回复过程对冷拔铜丝进行低温退火。 因为在回复阶段，变形金属的显微组织没有明显变化，纤维状外形的晶粒仍存在，故金属的强度、硬度和塑性韧性等力学性能变化不大，某些物理、化学性能恢复，如电阻降低、抗应力腐蚀性能提高等，同时残留应力显著降低。 7. 已知金属W Fe、Cu、铅Pb的熔点分别为3380'C、1538'C、1083'C、327C，试估算这些金属的再结晶温度P43o T再"0.4T熔
机械工程材料专升本试题(答案)
二、填空题（共20分，每空1 分） 1.石墨为片状的灰口铸铁称为普通灰口铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为可锻铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为球墨铸铁。其中球墨铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指气孔，在烧结程中形成的，它降低了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为___固体渗碳气体渗碳_______、___三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有___不锈钢耐热钢耐磨刚______、__________等。 6.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。 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( d ) 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( c ) A.20钢； B.40钢； C.T8钢； D.T12钢 3.Ni在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是( C ) 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 6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是A 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( D ) 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(C )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 )A.Al2O3； B.聚苯乙烯； C.聚丙烯； D.饱和聚酯 11.铜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( C )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.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有D.铁和铜的再结晶温度不同15.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、树状四、判断题（共10 分，每小题1 分） 3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。( R ) 4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。( W ) 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。( W ) 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。( R ) 9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。( W ) 10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。( W ) 2、答：回火的目的是：（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；（2）获得所要求的力学性能；（3）稳定尺寸；（4）改善加工性。
机械工程材料期末考试
机械工程材料期末考试 一．填空题（共30分，每空1分） 1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。 2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型是：体心立方。 3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5% 。5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。7. 钢与铸铁含碳量的分界点是：2.11% 。 8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。 10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C 两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。 14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。 15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：P+Fe3CⅡ （网状），P ，P+F 。得分 二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√ 错误×，答案填入表格）1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。× 2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。√ 3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√ 4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响
机械工程材料试验
机械工程材料实验钢的热处理 题目：钢的热处理 指导老师：克力木·吐鲁干 姓名：杨达 所属院系：电气工程学院 专业：能源与动力工程 班级：能动15-3 完成日期：2017年12月3日 新疆大学电气工程学院
钢的热处理 一总述 热处理是可以改变金属内部的组织结构，从而改变金属的性能。热处理是把钢件加热至一定的温度，保温足够的时间，然后以一定速度冷却的过程。一般热处理工艺有退火、正火、淬火和回火等。 45钢和T8钢是工厂生产中绝大部分零件的辅助用钢、在零件的制造过程中，零件的力学性能检验主要采用硬度检测。碳钢的淬火工艺是提高其力学性能的有效方法之，实践证明零件经热处理后得到的硬度直接受含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度这四个因素的影响。本文通过对碳钢进行淬火试验,确定这些因素对碳钢硬度的影响。 二钢的退火和正火 退火和正火是应用最广泛的热处理工艺，除经常作为预先热处理工序外，在一些普 通铸件、焊接件以及某些不重要的热加工工件上，还作为最终热处理工序。钢的退火通常是把钢加热到临界温度AC或AC 以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。此时奥氏体在高温区发生分解而得到接近平衡状态的组织。正火则是把钢加热到A或A以上，保温后在空气中冷却。由于冷却速度稍快，与退火相比较，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对低碳钢来说，正火后硬度提高，可改善切削性能，有利于降低零件表面粗糙度; 对高碳钢则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火做准备。 三钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3亚共析钢或Ac1 (过共析钢)以上30-50℃保温后放入各种不同的冷却介质V冷应大于V临以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火必须考虑下列三个重要因素淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 1淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量可根据相图确定。对亚共析钢其加热温度为30-50℃若加热温度不足低于则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢加热温度为30-50℃ 淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。 2保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加
机械工程材料习题集答案解析王章忠主编第二版
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
机械工程材料考试复习
1机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷?这些负荷对零件产生什么作用? 机械工程材料在工作中，会受到力学负荷、热负荷、环境介质的作用。力学负荷可分为静载荷和动载荷两类。热负荷主要指材料的热疲劳现象和高温氧化等。环境负荷主要包括金属的腐蚀和金属的摩擦磨损和老化作用等. 2金属材料有哪些加工工艺?加工工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能，反映了材料加工的难易程度。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。 3常见的金属晶格有：体心立方晶格, 面心立方晶格, 密排六方晶格 4晶体缺陷有哪些?他们的几何特征是: 由于结晶条件等原因，会使晶体内部出现某些原子排列不规则的区域，这种区域被称为晶体缺陷。根据晶体缺陷的几何特点，可将其分为以下三种类型：(1）点缺陷：点缺陷是指长、宽、高尺寸都很小的缺陷。最常见的点缺陷是晶格空位和间隙原子和置换原子。（2）线缺陷：线缺陷是指在一个方向上的尺寸很大，另两个方向上尺寸很小的一种缺陷，主要是各种类型的位错。（3）面缺陷：面缺陷是指在两个方向上的尺寸很大，第三个方向上的尺寸很小而呈面状的缺陷。面缺陷的主要形式是各种类型的晶界，它是多晶体中晶粒之间的界面。 5结晶时的过冷现象和过冷度:金属在平衡条件下所测得的结晶温度称为理论结晶温度 (T0)。但在实际生产中，液态金属结晶时，冷却速度都较大，金属总是在理论结晶温度以下某一温度开始进行结晶，这一温度称为实际结晶温度(Tn)。金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，用△T表示，即△T=T0-Tn。 6金属晶粒大小对机械性能有什么影响?如何控制结晶时晶粒的大小?金属结晶后的晶粒大小对金属的力学性能影响很大。一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。因此，细化晶粒是使金属材料强韧化的有效途径。金属结晶时，一个晶核长成一个晶粒，在一定体积内所形成的晶核数目愈多，则结晶后的晶粒就愈细小。因此，工业生产中，为了获得细晶粒组织，常采用以下方法：1．增大过冷度，增加过冷度，使金属结晶时形成的晶核数目增多，则结晶后获得细晶粒组织。2．进行变质处理，变质处理是在浇注前向液态金属中人为地加入少量被称为变质剂的物质，以起到晶核的作用，使结晶时晶核数目增多，从而使晶粒细化。例如，向铸铁中加入硅铁或硅钙合金，向铝硅合金中加入钠或钠盐等都是变质处理的典型实例。3．采用振动处理，在金属结晶过程中，采用机械振动、超声波振动、电磁振动等方法，使正在长大的晶体折断、破碎，也能增加晶核数目，从而细化晶粒。 7冷拉钢丝绳是利用加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。在1000℃时保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复到软化状态。在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。 8奥氏体的形成过程：分为新相的形核，长大过程。根据Fe-Fe3C，将共析钢加热到A1以上温度后，珠光体处于不稳定状态。首先，在铁素体碳体的交界处产生奥氏体晶核，这是由于Fe/Fe3C相界上原子排列不规则以及碳浓度不均匀，为优先形核提供了有利条件，既有利于铁的晶格有体心立方变为面心立方，有利于Fe3C的溶解及碳向新生相的扩散，其后就是奥氏体晶核长大的过程，也就是α-Fe→γ-Fe的连续转变和Fe3C向奥氏体的不断溶解。实验表明，在奥氏体长大的过程，也就是铁素体比参碳体先消失。因此，奥氏体形成之后还有残余参碳体不断溶入奥氏体，直到参碳体全部消失，继续加热时奥氏体中碳含量逐渐均匀化，最终得到细小均匀的奥氏体。 10钢常用的合金元素有锰Mn硅Si铬Gr镍Ni钨W钼Mo钒V钛Ti硼B这些元素既可以单独加入钢中，也可将两种，三种或更多元素同时加入钢中。合金元素在钢中的作用：
机械工程材料期末试题(附答案) 整理
名词解释： 合金：由两种或两种以上金属元素；或金属与非金属元素熔炼、烧结或通过其方法由化学键组合而成的具有金属特性的物质。 同素异晶转变：在固态下，同一种元素由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变。 铁素体：碳溶解在α－Fe中形成的间隙固溶体。 再结晶：冷变形金属在加热时其组织和性能都恢复到变形前的软化状态的过程。淬透性：一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。 奥氏体：C在γ－Fe中的间隙固溶体，常用A或γ表示，是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。 固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。 自然时效：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现象。 加工硬化：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。 调质:对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。 碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。 SPCD: 表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08A（13237）优质碳素结构钢。 填空题： 1.石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为__ 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。其中铸铁的韧性最高，因而可以锻造。 2. 陶瓷材料中的气相是指，在程中形成的，它了陶瓷的强度。 3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。 4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。 5.金属的断裂形式有__________和__________两种。 6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。 7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。 1、普通灰口；可锻；球墨； 2、气孔；烧结；降低。 3、固体渗碳气体渗碳 4、不锈钢耐热钢耐磨刚 5、延性断裂 6、合金渗碳体特殊碳化物 7、体心立方晶格密排六方晶格