工程材料答案全 、
土木工程材料概述及基本性质
思考题与习题：
一、填空
1、建筑材料按化学成分可分为有机材料、无机材料、复合材料三大类。
2、建筑材料按使用功能可分为结构材料、功能材料两大类。
3、我国建筑材料标准分为：国家标准、部委行业标准、地方标准、企业标准四类，国家标准代号为：GB ，企业标准代号为QB 。
4、材料标准表示由标准名称，标准分类，标准编号，实施年份四部分组成。
5、《蒸压加气混凝土砌块》（GB/T11969－1997）中，各字母和数字的含意为：GB : 国家标准，T : 推荐标准，11969 : 标准编号，1997 : 实施年份。
6、某材料的密度为2.5，表观密度为1.8，该材料的密实度为0.72 ，孔隙率为0.28 。
7、水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为材料的亲水性。
8、材料的吸水性大小用吸水率表示，吸湿性大小用含水率表示。
9、含水率为5％的湿砂1000g中，含干砂952.38 g，水47.62 g。
10、材料的耐水性用软化系数表示，耐水材料的K R≥0.85 。
11、一般来说，材料含水时比其干燥时的强度低。
12、墙体受潮后，其保温隔热性会明显下降，这是由于材料受潮后导热系数明显增大的缘故。
13、当某材料的孔隙率增大时，下表中的性质将如何变化。（增大↑，下降↓，不变－，不定？）
14、某钢材直径10mm，拉伸破坏荷载为31.5KN，该钢材的抗拉强度为401.07MPa 。
15、材料的弹性模量反映了材料抵抗变形的能力。
16、材料在使用环境中，除受荷载作用外，还会受到物理作用、化学作用和生物作用等周围自然因素的作用影响其耐久性。
二、是非判断题（对的打∨，错的打×）
1、含水率为2％的湿砂重100g，其中水的重量为2g。（×）
2、热容量大的材料导热性大，受外界气温影响时室内温度变化较快。（×）
3、材料的孔隙率相同时，连通粗孔比封闭微孔的导热系数大。（√）
4、同一种材料，其表观密度越大，则其孔隙率越大。（×）
5、吸水率小的材料，其孔隙率小。（×）
6、材料在进行强度试验时，大试件较小试件的试验结果值偏小。（√）
7、材料在进行强度试验时，加荷速度快者较加荷速度慢者的试验结果值偏小。（×）
8、材料的孔隙率越大，则其抗冻性越差。（×）
9、软化系数越大的材料，长期受水作用后，其强度降低越多。（×）
10、材料的比强度值越小，说明该材料愈是轻质高强。（×）
三、名词解释
1、表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量。
2、堆积密度：散粒状材料在自然堆积状态下单位体积的质量。
3、空隙率：散粒状材料颗粒间的体积占堆积体积的百分率。
4、比强度：材料强度与其表观密度之比。
5、吸湿性：材料在潮湿环境中吸收水分的性质。
6、抗冻性：材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏、同时也不严重降低强度的性质。
四、选择题（单选）
1、对于同一材料，各种密度参数的大小排列为（2 ）。
①、密度＞堆积密度＞表观密度②、密度＞表观密度＞堆积密度
③、堆积密度＞密度＞表观密度④、表观密度＞堆积密度＞密度
2、憎水性材料的润湿角θ（2 ）。
①、90o
=
≤②、＞90o③、0o
3、当某材料的孔隙率增大时，其吸水率（4 ）。
①、增大②、减小③、不变化④、不一定
4、材料的耐水性指材料（3 ）而不破坏，其强度也不显著降低的性质。
①、在水作用下②、在压力水作用下③、长期在饱和水作用④、长期在潮湿环境下
5、某混凝土标准试件经28d标准养护后测得其抗压强度为22.6Mpa，同时又测得同批混凝土水饱和
后的抗压强度为21.5Mpa，干燥状态下测得的抗压强度为24.5Mpa，该混凝土的软化系数为（4 ）。①、0.95 ②、0.92 ③、0.13 ④、0.88
6、材料的抗渗性是指材料抵抗（3 ）渗透的性质。
①、水②、潮气③、压力水④、饱和水
7、在寒冷地区环境中的结④构设计和材料选用，必须考虑材料的（4 ）。
①、吸水性②、耐水性③、抗渗性④、抗冻性
8、一块砖重2625g，其含水率为5％，该砖所含水量为（4 ）。
①、131.25g ②、129.76g ③、130.34g ④、125g
9、含水率为5％的砂220g，将其干燥后的重量为（3 ）。
①、209g ②、200g ③、209.52g ④、210g
10、关于材料的导热系数，以下哪个不正确？（3 ）
①、表观密度小，导热系数小②、含水率高，导热系数大
③、孔隙不连通，导热系数大④、固体比空气导热系数大
11、评价建筑材料保温隔热性能好坏的主要指标是（4 ）。
①、体积、比热②、形状、容重③、含水率、空隙率④、导热系数、热阻
12、材质相同的A、B两种材料，若A的表观密度大于B的表观密度，则A的保温效果比B (2 )。
①、好②、差③、差不多
13、材料吸水后，将使材料的（4 ）提高。
①、耐久性②、强度及导热系数③、密度④、表观密度和导热系数
14、对于某材料来说，无论环境怎么变化，其（1 ）都是一个定值。
①、密度②、表观密度③、导热系数④、平衡含水率
15、材料的抗弯强度与试件的以下哪个条件无关？（2 ）
①、受力情况②、材料质量③、截面形状④、支承条件
16、选择承受动荷载作用的结构材料时，应选择（4 ）的材料。
①、弹性②、塑性③、脆性④、韧性
17、下列材料中，（ 2 ）属于韧性材料。
①、烧结普通砖②、钢材③、混凝土④、石材
五、计算
1、某材料的干质量为105g，自然状态下的体积为40cm3，绝对密实状态下的体积为33cm3，计算其密
度、表观密度、密实度和孔隙率。
解：密度＝105/33=3.18g/cm3表观密度＝105/40＝2.625 g/cm3
D=2.625/3.18=0.825 P=1-D=0.175
2、一块普通烧结砖的外形尺寸为240mm×115mm×53mm，吸水饱和后重2940g，烘干至恒重为2580g。
将该砖磨细并烘干后取50g，用李氏瓶测得其体积为18.58cm3。试计算该砖的密度、表观密度、孔隙率、重量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。
解：密度＝50/18.58=2.69g/cm3表观密度＝2580/(24×11.5×5.3)＝1.76g/cm3
孔隙率P=1-1.76/2.69=0.3457=34.57％
质量吸水率Wm＝（2940－2580）/2580＝13.95％
开口孔隙体积V K=（2940－2580）/1=360cm3
开口孔隙率P K＝360/(24×11.5×5.3)＝24.61％
闭口孔隙率P B＝P－P K＝34.57％－24.61％＝9.96％
3、某石灰岩石的密度为2.62g/cm3，孔隙率为1.2％。将该岩石破碎成碎石，碎石的堆积密度为1580kg/m3,
计算此碎石的表观密度和空隙率。
解：表观密度＝2.62×（1－1.2％）＝2.59 空隙率＝1－1.58/2.59＝40％
4、某混凝土配合比中，需干砂660kg，干石子1240kg，施工现场砂含水率为4％，石子含水率为1％。
计算施工中砂、石子的用量。
解：砂：S＝660×（1＋4％）＝686.4Kg 石子：G＝1240×（1＋1％）＝1252.4Kg
5、已知碎石的表观密度为2.65g/cm3，堆积密度为1500kg/m3，砂子的堆积密度为1550kg/m3，求2.5m3
松散状态的碎石至少需要多少重量的砂子才能填满其空隙。
解：空隙率p＝1－1.5/2.65＝43.4％
2.5m3碎石中空隙体积V=4
3.4％×2.5=1.085m3
砂质量m=1.085×1550=1681.75Kg
气硬性胶凝材料
思考题与习题：
一、填空
1、建筑工程中将散粒状或块状材料胶结为整体，并具有一定机械强度的材料称为胶凝材料。
2、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持并发展强度，只适用于地上或干燥环境中的工程；水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而且能更好的在水中凝结硬化，保持并发展强度，适用于地上、地下或水中的工程。
3、半水石膏的晶体有α型和β型两种。
4、建筑石膏一般用作内墙板，这是因为其制品绝热保温、防火吸声好。但由于其耐水性性能差，不宜用作外墙板。
5、按消防要求我们尽可能用石膏板代替木质板，这是由于石膏板的防火性能好。
6、生石灰在建筑工程中一般加工成为石灰膏、生石灰粉、消石灰粉三种产品。
7、石灰的熟化是将氧化钙加水消解成氢氧化钙，熟化过程中放出大量热，体积产生明显膨胀。
8、石灰浆体的硬化包括结晶和碳化两个交叉进行过程。
9、石灰不能单独应用是因为其硬化后体积收缩大。
二、是非判断题（对的打∨，错的打×）
1、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化。（×）
2、石膏浆体的凝结硬化实际上是碳化作用。（×）
3、建筑石膏最突出的技术性质是凝结硬化慢，并且硬化时体积略有膨胀。（×）
4、建筑石膏板因为其强度高，所以在装修时可以用在潮湿环境中。（×）
5、生石灰熟化时，石灰浆流入储灰池中需要“陈伏”两周以上，其主要目的是为了制得和易性很好的
石灰膏，以保证施工质量。（×）6、在空气中贮存过久的生石灰，可以照常使用。（×）
7、欠火石灰用于建筑结构物中，使用时缺乏粘结力，但危害不大。（×）
三、选择题（单选）
1、（ 2 ）浆体在凝结硬化过程中，其体积发生微小膨胀。
①、石灰②、石膏③、水玻璃
2、石膏制品防火性能好的原因是（2 ）。
①、空隙率大②、含有大量结晶水③、吸水性强④、硬化快
3、石灰的“陈伏”是为了（ 1 ）。
①、消除过火石灰的危害②、沉淀成石灰膏
③、消除欠火石灰的危害④、有利于结晶
4、将石灰膏掺入水泥砂浆中制成的混合砂浆比纯水泥砂浆具有更好的（ 3 ）。
①、装饰性②、耐水性③、可塑性④、抗压强度
5、为了保持石灰膏的质量，应将石灰贮存在（ 3 ）。
①、潮湿空气中②、干燥环境中③、水中
6、用于拌制石灰土的消石灰粉，其主要成分是（ 4 ）。
①、碳酸钙②、氧化钙③、碳化钙④、氢氧化钙
7、石灰在建筑工程中的应用，以下哪种用途是错误的？（ 3 ）。
①、硅酸盐建筑制品②、灰土和三合土③、烧土制品④、砂浆和石灰乳
五、问答题
1、建筑石膏的特性及其应用。
答：建筑石膏具有：硬化速度快，硬化时体积微膨胀，硬化后孔隙率较大，表观密度和强度低，隔热、吸声、防火性能好，具有一定的调温调湿性，加工性能好，耐水性和抗冻性差等特点。
石膏主要用于调制粉刷砂浆，制作建筑装饰配件，生产石膏制品。
2、简述石灰的特性和应用。
答：石灰具有可塑性和保水性好，硬化缓慢，硬化后强度低，硬化时体积收缩大，耐水性差等特点。
在工程中可用于制作石灰乳涂料，配制砂浆，伴制石灰土或石灰三合土，生产石灰硅酸盐制品。
3、某建筑物室内墙面抹灰采用石灰砂浆，交付使用后墙面出现鼓包开裂和网状裂纹，试分析产生的原
因及其防止方法。
答：墙面鼓包开裂主要是用于石灰砂浆中的过火石灰引起的，使用前应将石灰膏充分陈伏。
网状裂纹主要是由于石灰干燥收缩造成的，可以减少石灰用量或掺加纤维质材料。
4、解释石灰、建筑石膏不耐水的原因。
答：石灰的炭化硬化较慢，强度主要由干燥硬化产生，石灰受潮后，氢氧化钙吸水软化导致强度下降。
石膏吸水后，石膏晶体间的粘合力降低，二水石膏在水中溶解而引起石膏溃散，由于石膏孔隙率较大，石膏中的水分冻结后引起石膏崩裂。
5、在没有检验仪器的条件下，如何采用简易方法鉴别生石灰的质量？
答：将生石灰加入适量的水，让其充分水化，若水化产物细度高，残渣少，则质量好。
水泥
思考题与习题：
一、填空
1、硅酸盐系列水泥的主要品种有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、
火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。
2、硅酸盐水泥熟料主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙四种矿物组成，分别简写成C3S 、C2S 、C3A 、C4AF 。
3、硅酸盐水泥熟料矿物组成中，硅酸三钙是决定水泥早期强度的组分，硅酸二钙是保证水泥后期强度的组分，铝酸三钙矿物凝结硬化速度最快。
4、国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min ，终凝时间不得迟于390min 。
5、水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。
6、水泥胶砂强度试件的灰砂比为1：3 ，水灰比为0.5 ，试件尺寸为160 ×40 ×40 mm。
7、硅酸盐水泥分为 6 个强度等级，其中有代号R表示早强型水泥。
8、防止水泥石腐蚀的措施主要有合理选用水泥品种、提高水泥石密实度、加做保护层。
9、掺混合材硅酸盐水泥的水化首先是熟料矿物的水化，然后水化生成的氢氧化钙与掺入的石膏和活性混合材发生二次水化反应。
10、掺混合材的硅酸盐水泥与硅酸盐水泥相比，早期强度低，后期强度高，水化热低，耐蚀性好，蒸汽养护效果好，抗冻性差，抗碳化能力差。
二、是非判断题（对的打∨，错的打×）
1、因为水泥是水硬性胶凝材料，故在运输和储存时不怕受潮和淋雨。（×）
2、硅酸盐水泥的细度越细越好。（×）
3、活性混合材料掺入石灰和石膏即成水泥。 （× ）
4、水泥的凝结时间不合格，可以降级使用。 （× ）
5、水泥水化放热，使混凝土内部温度升高，这样更有利于水泥水化，所以工程中不必考虑水化热造成
的影响。 （× ）
6、水泥中的Ca(OH)2与含碱高的骨料反应，形成碱－骨料反应。 （× ）
7、凡溶有二氧化碳的水均对硅酸盐水泥有腐蚀作用。 （√ ）
8、水泥是碱性物质，因此其可以应用于碱性环境中而不受侵蚀。 （× ）
9、有抗渗要求的混凝土不宜选用矿渣硅酸盐水泥。 （√）
10、粉煤灰水泥由于掺入了大量的混合材，故其强度比硅酸盐水泥低。 （× ）
11、因为火山灰水泥的耐热性差，故不适宜采用蒸汽养护。 （× ）
三、选择题 （单选） （ 多选 ）
1、为了调节水泥的凝结时间，常掺入适量的（2 ）。
①、石灰 ②、石膏 ③、粉煤灰 ④、MgO
2、硅酸盐水泥熟料中对强度贡献最大的是（ 1 ）。
①、3C S ②、2C S ③、3C A ④、4C AF
3、水泥是由几种矿物组成的混合物，改变熟料中矿物组成的相对含量，水泥的技术性能会随之改变，
主要提高（ 1 ）含量可以制备快硬高强水泥。
①、3C S ②、2C S ③、3C A ④、4C AF
4、硅酸盐水泥水化时，放热量最大且放热速度最快的是（ 3 ）。
①、3C S ②、2C S ③、3C A ④、4C AF
5、影响硅酸盐水泥强度的主要因素包括（ 1 2 3 4 ）。
①、熟料组成 ②、细度 ③、养护条件 ④、龄期
6、经沸煮法测定，水泥体积安定性不良，其产生的原因是由于（ 1）引起的。
①、f CaO 过多 ②、MgO 过多 ③、4CaSO 过多
7、硅酸盐水泥腐蚀的基本原因是（ 2 3 ）。
①、含有过多的游离CaO ②、水泥石中存在Ca(OH)2 ③、水泥石不密实 ④、掺石膏过多
8、硅酸盐水泥的下列性质和应用中何者不正确？（ 4 ）
①、强度等级高，常用于重要结构 ②、含有较多的氢氧化钙，不易用于有水压作用的工程
③、凝结硬化快，抗冻性好，适用于冬季施工 ④、水化时放热大，宜用于大体积混凝土工程
9、紧急抢修工程宜选用（ 4 ）。
①、硅酸盐水泥 ②、普通硅酸盐水泥 ③、硅酸盐膨胀水泥 ④、快硬硅酸盐水泥
10、建造高温车间和耐热要求的混凝土构件，宜选用（ 3 ）。
①、硅酸盐水泥 ②、普通水泥 ③、矿渣水泥 ④、火山灰水泥
11、一般气候环境中的混凝土，应优先选用（ 2 ）。
①、粉煤灰水泥 ②、普通水泥 ③、矿渣水泥 ④、火山灰水泥
12、火山灰水泥（ 1 ）用于受硫酸盐介质侵蚀的工程。
①、可以 ②、不可以 ③、适宜
13、采用蒸汽养护加速混凝土硬化，宜选用（ 3 ）水泥。
①、硅酸盐 ②、高铝 ③、矿渣 ④、粉煤灰
四、简述
1、 硅酸盐水泥的主要特性。
答：①、凝结硬化快，强度高，尤其是早期强度高；②、水化热大；③、耐腐蚀性差；
④、抗冻性好，干缩小；⑤、耐热性差。
2、 影响水泥性能的主要因素。
答：①、水泥组成成分；②、水泥细度；③、养护条件（温度、湿度）；④、龄期；
⑤、水灰比； ⑥、水泥贮存条件。
3、 工地仓库中存有一种白色胶凝材料，可能是生石灰粉、白水泥、石膏粉，请用简便方法区别。
答：将三种材料分别加入适量的水，放出大量热的是石灰，凝结硬化较快的是石膏，另一种是白水泥。
4、 为什么矿渣水泥的早期强度低，而后期强度却超过同强度等级的普通水泥？
答：矿渣水泥中水泥熟料含量较少，掺加的活性混合材水化慢，因此早期强度低，但水泥水化过程中
产生的氢氧化钙与活性混合材发生二次水化反应，生成的水化硅酸钙凝胶逐渐增多，因此后期强度高。
5、简述软水对水泥石的腐蚀作用。
答：水泥水化过程中产生的氢氧化钙在软水环境中逐步溶解，造成水泥石中的碱度降低，进一步引起
其他水化物的分解或溶解，导致水泥石强度降低。
五、计算
进场42.5号普通硅酸盐水泥，检验28d 强度结果如下：抗压破坏荷载：62.0KN ，63.5KN ，61.0KN ，65.0KN ，61.0KN ，64.0KN 。抗折破坏荷载：3.38KN ，3.81KN ，3.82KN 。问该水泥28d 试验结果是否达
到原强度等级？若该水泥存放期已超过三个月可否凭以上试验结果判定该水泥仍按原强度等级使用？
解：抗折强度：1223333801007.92224040
f f F L R MPa bh ??==
=??； 同理：28.93f R MPa =、38.95f R MPa = 则8.6f R MPa =，单值无超过平均值±10％。 抗压强度：16200038.754040
c c F R MPa A ===?；同理： 239.69c R MPa =、338.13c R MPa =、440.63c R MPa =、538.13c R MPa =、640c R MPa =，
则39.22c R MPa =， 单值无超过平均值±10％。
该水泥28d 强度没有达到原强度等级的要求。
若该水泥存放期超过三个月，该水泥应重新检验其强度。
实习与实踐：参观水泥厂，了解水泥的生产工程，产品检验方法。
混凝土
思考题与习题：
一、填空
1、在混凝土中，水泥浆在硬化前起 包裹 和 润滑 作用，硬化后起 胶结 作用；砂、石
在混凝土中主要起 骨架 作用，并不发生化学反应。
2、配制普通混凝土时，水泥强度一般为混凝土强度等级的 1.5～2.0 倍。
3、混凝土所用的骨料，粒径大于等于4.75mm 的称为粗骨料，粒径小于4.75mm 称为细骨料。
4、砂的筛分试验，砂样质量为500 g，按0.6 mm筛孔的累计筛余百分率，分成 3 个级配区。
5、砂的细度模数M X在3.1-3.7为粗砂，在3.0-2.3为中砂，在2.2-1.6为细砂，在1.5-0.7为特细砂。
6、混凝土中粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4 ，且不得大于钢筋最小净距的3/4 ；对于混凝土实心板，不得超过板厚的1/3 ，且不得超过40 mm；对于泵送混凝土，骨料最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1/3 ，卵石不宜大于1/2.5 。
7、粗骨料的强度可用岩石的抗压强度或压碎指标两种方法表示，压碎值的大小反映了粗骨料抵抗受压破坏的能力，骨料的坚固性用硫酸钠溶液法来测定。
8、级配良好的骨料，其空隙小，因此配制混凝土时可以节约水泥，并能提高混凝土的强度。
9、新拌混凝土的和易性包括流动性、粘聚性、保水性三个方面。
10、在混凝土拌合物中加入减水剂：在配合比不变时，可提高拌合物的流动性；在保持混凝土强度和坍落度不变的情况下，可减少用水量及节约水泥；在保持流动性和水泥用量不变的情况下，可减少水灰比和提高强度。
11、混凝土抗压强度标准试件为边长150 mm的立方体，标准养护条件为（温度20 ℃±1 ℃,相对湿度95 ％以上），养护时间为28 天。
12、边长为100mm的立方体试件的强度折算系数为0.95 ，边长为200mm的立方体试件的折算系数为 1.05 。
13、我国将普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为16 个强度等级，强度符号为 C 。
14、在混凝土配合比设计中，通过最大水灰比、最小水泥用量两个方面控制混凝土的耐久性。
15、P5表示混凝土的抗渗标号，5表示试件在0.5MPa压力水作用下不渗漏。
16、F100表示混凝土的抗冻标号，100表示经100次冻融循环试件符合规范要求。
17、混凝土的碳化是指环境中的二氧化碳和水与混凝土中的氢氧化钙反应，生成碳酸钙和水，从而使混凝土的碱度降低的现象。
二、是非判断题（对的打∨，错的打×）
1、两种砂子的细度模数相同，它们的级配也一定相同。(×)
2、混凝土用砂的细度模数越大，则该砂的级配越好。(×)
3、卵石拌制的混凝土比同条件下碎石拌制的混凝土的流动性好，但强度低。(√)
4、在结构尺寸及施工条件允许的情况下，选用较大粒径的粗骨料可以节约水泥。（√）
5、影响混凝土拌合物流动性的主要因素是总用水量的多少，增大流动性的方法是多加水。（×）
6、流动性大的混凝土比流动性小的混凝土强度低。（×）
7、在常用水灰比范围内，水灰比越小，混凝土强度越高，质量越好。（√）
8、普通混凝土的强度与水灰比成线性关系。(×)
9、级配良好的卵石骨料，其空隙率小，表面积大。（×）
10、混凝土中掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度，但对后期强度无明显影响。(√)
11、普通水泥混凝土配合比设计计算中，可以不考虑耐久性的要求。(×) 12、混凝土的强度平均值和标准差，都是说明混凝土质量的离散程度的。(×)
13、高性能混凝土就是指高强度的混凝土。(×)
三、选择题（单选）
1、混凝土中细骨料最常用的是（2 ）
①、山砂②、海砂③、河砂④、人工砂
2、配制混凝土用砂的要求是尽量采用（4 ）的砂。
①、空隙率小②、总表面积小③、总表面积大④、空隙率和总表面积均较小
3、碎石的颗粒形状对混凝土的质量影响甚为重要，下列何者的颗粒形状最好？（3 ）
①、片状②、针状③、小立方体状④、棱锥状
4、（ 4 ）不可用于混凝土拌和及养护用水。
①、市政自来水②、一般饮用水③、洁净天然水④、海水
5、混凝土拌合物塌落度试验只适用于粗骨料最大粒径（ 3 ）mm者。
①、≤80 ②、≤60 ③、≤40 ④、≤25
6、坍落度小于（ 3 ）的新拌混凝土，采用维勃稠度仪测定其工作性。
①、20mm ②、15mm ③、10mm ④、5mm
7、在原材料一定的条件下，影响混凝土强度的决定性因素是（2 ）
①、水泥用量②、水灰比③、水泥标号④、骨料强度
8、混凝土养护应注意夏天保持必要湿度、冬天保持必要温度，其主要原因是（4 ）
①、增加混凝土中的游离水②、增加混凝土的抗渗能力
③、延缓混凝土的凝结时间④、使水泥水化作用正常进行
9、混凝土徐变是指混凝土在（ 1 ）作用下沿受力方向产生的塑性变形。
①、长期荷载②、瞬时荷载③、交变荷载④、冲击荷载
10、设计混凝土配合比时，选择水灰比的原则是（4 ）。
①、混凝土强度要求②、小于最大水灰比③、大于最大水灰比④、强度要求与最大水灰比的规定
11、试配混凝土，经计算砂石总质量是1880kg，砂率是30%，则石子用量为（ 2 ）kg。
①、1016 ②、1316 ③、564 ④、654
12、防止混凝土中钢筋锈蚀的主要措施是（ 3 ）。
①、钢筋表面刷油漆②、钢筋表面用碱处理③、提高混凝土的密实度④、加入阻锈剂
13、在下列因素中，影响混凝土耐久性最重要的是（ 3 ）
①、单位用水量②、骨料级配③、混凝土密实度④、孔隙特征
四、名词解释
1、颗粒级配：骨料中不同粒径颗粒的分布情况。
2、细度模数：砂的粗细程度。
3、和易性：混凝土拌合物在一定的施工条件下易于各工序施工操作，并能获得质量稳定、整体均匀、
成型密实的性能。
4、水灰比：水泥浆中拌和水与水泥的质量比。
5、徐变：材料在长期荷载作用下产生的不可恢复的塑性变形。
五、简述
1、水泥混凝土的优缺点。
答：①、改变混凝土的组成材料的比例可配制成不同性能的混凝土；②、可浇注成不同形状的构件；
③、可与钢筋共同工作，制成钢筋混凝土；④、耐久性好；⑤、可浇注成整体结构，提高抗震性
能；⑥、成本较低；⑦、抗拉性能差；⑧、自重大。
2、影响混凝土强度的主要因素有哪些？
答：①、水泥强度等级；②、水灰比；③、骨料级配、形状、强度等；④、养护温度及湿度；
⑤、龄期；⑥、试验条件。
3、当混凝土拌合物的流动性太小或太大时，一般采用什么方法进行调整？
答：当混凝土的流动性较小时，应保持水灰比不变的前提下，增加水泥浆的用量；当混凝土流动性较大时，应保持砂率不变的前提下，增加砂子、石子的用量。
4、混凝土在下列情况下均能导致产生裂缝，试解释裂缝产生的原因，并提出主要防止措施。
（1）水泥水化热过大（2）水泥体积安定性不良（3）大气温度变化较大（4）混凝土养护缺水答：（1）水泥水化热过大：水泥水化放出的热量较多，而混凝土导热性差，水化热积聚在混凝土内部使混凝土内外温差较大，造成混凝土产生内胀外缩的变形，使混凝土表面产生较大的拉应力，
导致混凝土表面开裂。
防止措施：在混凝土中掺加矿物掺和料、减少水泥用量、使用低碱水泥等。
（2）水泥体积安定性不良：使混凝土结构产生不均匀的体积膨胀性破坏，导致混凝土变形、开裂。
防止措施：使用安定性合格的水泥。
（3）大气温度变化较大：混凝土硬化后的热胀冷缩变形，使混凝土开裂。
防止措施：通常每隔一定距离设置一道伸缩缝，或在结构中设置温度钢筋等。
（4）混凝土养护缺水：水泥水化反应不能顺利进行，使混凝土强度降低，并导致混凝土结构疏松，形成干缩裂缝。
防止措施：浇注成型后加强保水养护。
六、计算
1、某砂样筛分试验结果如下,试画出其级配曲线，判断其粗细和级配状况。
细度模数M X=（17+38+62+80+97-5×3）/（100-3）=2.88
该砂为中砂，属第Ⅱ级配区，级配情况良好。
2、某工地采用52.5普通水泥和卵石配制混凝土，其施工配合比为：水泥336kg、水129kg、砂698kg、石子1260kg。已知施工现场砂含水率为3.5％，石子含水率为1％。问该混凝土是否满足C30强度等
级要求（σ＝5.0Mpa）。
解：C=336kg，W’=129kg，S’=698kg，G’=1260kg.
则S=698/(1+3.5%)=674.4kg，G=1260/(1+1%)=1247.5kg
W=129+674.4×3.5%+1247.5×1％=165kg
C/W=336/165=2.04 f cu=0.48×52.5×1.13×(2.04-0.33)=48.7（MPa）
f cu.t=30+1.645×5=38.2 3、某组边长为150mm 的混凝土立方体试件，龄期28d ，测得破坏荷载分别为540KN 、580KN 、560KN ， 试计算该组试件的混凝土立方体抗压强度。若已知该混凝土是用强度等级42.5（富余系数1.10）的 普通水泥和碎石配制而成，试估计所用的水灰比。 解：1154000024150150 c c P R MPa A ===?，同理：R C2=25.78MPa ， R C3=24.89MPa 则R C =24.89MPa 单值未超过平均值±10％。 f cu.t =0.46×42.5×1.1×(C/W-0.07)=24.89 C/W=1.227 W/C=0.81 4、某混凝土的设计强度等级为C25，塌落度要求30－50mm ，采用机械搅拌和振捣。所用材料为：水泥：42.5普通水泥，ρc ＝3.1g/cm 3，堆积密度1300kg/m 3,富余系数1.13；碎石：5－20mm,连续级配，ρG ＝2700kg/m 3，堆积密度1500kg/m 3，含水率1.2％；中砂：M X ＝2.6，ρS ＝2650kg/m 3,堆积密度1450kg/m 3,含水率3.5％。试求：（1）、混凝土初步配合比；（2）、混凝土施工配合比（初步配合比符合要求）。 解：fcu.t=25+5×1.645=33.225 33.225=0.46×42.5×1.13×(C/W-0.07) C/W=1.574 W/C=0.64 W=195 C=195/0.64=305 S P =37% (1)、体积法：305/3100+195/1000+S/2650+G/2700+0.01=1 S/(S+G)=0.37 S=691kg G=1178kg (2)、体积密度法：假定混凝土表观密度为2400Kg/m 3. 305+195+S+G=2400 S/(S+G)=0.37 S= 703kg G=1197kg 施工配合比：C ’=305， S ’=691×(1+3.5%)=715 G ’=1178×(1+1.2%)=1192 W ’=195-691×3.5%-1178×1.2%=157 C ’:S ’:G ’=305:715:1192=1:2.34:3.91 W ’/C ’=0.515 每盘（100Kg 水泥）各种材料用量：砂子234Kg ，石子391Kg ，水51.5Kg 。 实习与实踐：参观施工现场，了解混凝土在工程中的应用，现场拌制、浇注、养护方法。 砂浆 思考题与习题： 一、填充 1、新拌砂浆的和易性包括流动性、保水性，分别用沉入度、分层度表示。 2、测定砂浆强度的标准试件尺寸为边长70.7 mm的立方体，每组试件 6 块。 3、砌筑砂浆的强度等级分为M20 、M15 、M10 、M7.5 、M5 、M2.5 六个等级。 4、水泥砂浆采用的水泥强度等级一般不大于42.5MPa ，混合砂浆中的水泥强度等级一般不大于52.5MPa 。 5、砌筑砂浆中的砂子，用于砌筑毛石砌体时，宜采用粗砂，最大粒径不得大于灰缝厚度的1/4－1/5 ，用于砌筑砖砌体时，宜采用中砂，最大粒径不得大于 2.5mm 。 6、在水泥砂浆中加入石灰膏制成水泥混合砂浆，这是为了改善砂浆的和易性和节约水泥。 二、简述 1、影响砂浆粘结力的因素有哪些？ 答：①砂浆强度；②基层材料的表面状态、清洁程度、湿润情况；③施工养护条件。 2、改善砂浆和易性的措施。 答：增加水泥用量；选择级配良好的砂子；掺入石灰膏或微沫剂。 3、用于吸水底面和不吸水底面的砂浆强度各受哪些因素的影响？强度如何计算？ 答：吸水底面：砂浆强度与水泥强度和水泥用量有关； 不吸水底面：砂浆强度与水泥强度、水泥用量、水灰比有关。 4、抹面砂浆的作用和要求。 答：作用：保护结构主体免遭各种侵蚀，提高结构的耐久性，改善结构的外观。 要求：具有良好的和易性，足够的粘结力。 三、计算 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 道路工程材料知识点考点 绪论 ● 道路工程材料是道路工程建设与养护的物质基础，其性能直接决定了道路工程质量和服务寿命和结 构形式。 ● 路面结构由下而上有：垫层，基层，面层。 ● 面层结构材料应有足够的强度、稳定性、耐久性和良好的表面特性。 第一章 ● 砂石材料是石料和集料的统称 ● 岩石物理常数为密度和孔隙率 ● 真实密度：指规定条件下，烘干岩石矿质实体单位真实体积的质量。 ● 毛体积密度：指在规定条件下，烘干岩石矿质实体包括空隙（闭口、开口空隙）体积在内的单位毛 体积的质量。 ● 孔隙率：是指岩石孔隙体积占岩石总体积（开口空隙和闭口空隙）的百分率。 ● 吸水性：岩石吸入水分的能力称为吸水性。 ● 吸水性的大小用吸水率与饱和吸水率来表征。 ● 吸水率：是岩石试样在常温、常压条件下最大的吸水质量占干燥试样质量的百分率。 ● 饱和吸水率：是岩石在常温及真空抽气条件下，最大吸水质量占干燥试样质量的百分率。 ● 岩石的抗冻性：是指在岩石能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低岩石强度的能力。 ● 集料：是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，在沥青混合料或水泥混凝土中起骨架和填充作用。 ● 表观密度：是指在规定条件下，烘干集料矿质实体包括闭口空隙在内的表观单位体积的质量。 ● 级配：是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。 ● 压碎值：用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，也是石料强度的相对指标。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。1000 1?='m m Q a （1m ：试验后通过2.36mm 筛孔的细集料质量） ● 磨光值：是反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，是决定某种集料能否用于沥青路面抗滑磨耗层 的关键指标。 ● 冲击值：反映粗集料抵抗冲击荷载的能力。由于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标 对道路表层用料非常重要。 ● 磨耗值：用于评定道路路面表层所用粗集料抵抗车轮磨耗作用的能力。 ● 级配参数： ?? ???分率。质量占试样总质量的百是指通过某号筛的式样通过百分率和。筛分级筛余百分率之总分率和大于该号筛的各是指某号筛上的筛余百累计筛余百分率率。量占试样总质量的百分是指某号筛上的筛余质分级筛余百分率i i i A a ρ 沥青混合料 水泥混合料 粗集料 ＞2.36mm ＞4.75mm 细集料 ＜2.36mm ＜4.75mm 《土木工程材料》 一：名词解释（每小题3分，共15分） 1、亲水材料 2、混凝土拌合物的和易性 3、混凝土拌合物的流动性 4．合理砂率 二、填空题（每空1.5分，共25分） 1、水泥的水化反应和凝结硬化必须在（）的条件下进行。 2、新拌砂浆的和易性包括（）和（）两方面。 3、Q235-A.Z牌号的钢中，符号Q表示（）。 4、合理砂率实际上保持混凝土拌合物具有良好（）和（）的最小砂率。 5、钢材的热处理方法有（）、（）、（）、（）。 6、材料的耐水性用（）来表示。 7、硅酸盐水泥适用于（）的混凝土工程。 8、配制混凝土时，若水灰比（）过大，则（）。 9、砂浆的保水性用（）表示。 10、普通碳素钢按屈服点、质量等级及脱氧方法分为若干牌号，随牌号提高，钢材 （）。 11、（）含量过高使钢材产生热脆性。 12、材料的体积吸水率（）与质量吸水率（）存在如下关系：（） 13、在100g含水率为3的湿砂中，水的质量为（）。 14、普通混凝土破坏一般是（）先破坏。 15、砂浆的强度主要取决于（）。 16、有抗冻要求的混凝土工程，宜选用（）水泥。 17、矿渣硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥比较，二者（）不同。 三，判断题（每小题1分，共15分） 1..常用的炼钢方法有转炉炼钢法，平炉炼钢法，电炉炼钢法三种。（） 2.抗压性能是建筑钢材的重要性能。（） 3.洛氏硬度一般用于较软材料。（） 4、道路水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥都属于专用水泥。（） 5、混凝土抗压强度试件以边长150㎜的正立方体为标准试件，其集料最大粒径为40㎜。（） 6、混凝土外加剂是在砼拌制过程中掺入用以改善砼性质的物质，除特殊情况外，掺量 不大于水泥质量的5%（） 7、在硅酸盐水泥熟料中含有少量游离氧化镁，它水化速度慢并产生体积膨胀，是引起 水泥安定性不良的重要原因（） 8、凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合标准规定时，称为废品水泥（） 9、砼配合比设计的三参数是指:水灰比,砂率,水泥用量。（） 10、按现行标准，硅酸盐水泥的初凝时间不得超过45 min。（） 四、问答题（每小题5分，共20分） 1、提高混凝土耐久性的主要措施有哪些？ 2.在土木工程中普通混凝土有哪些主要优点？ 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 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。 . 第一章金属材料的力学性能 1. 常用的力学性能有哪些？ 2. 金属材料室温拉伸性能试验可以测定金属的哪些性能（四个）？ 3.低碳钢的试样在拉伸过程中，可分为哪三个阶段？三个阶段各有什么特点？ 4.拉伸曲线和应力-应变曲线的区别是什么？为什么要采用应力-应变曲线？ 5. 如何从拉伸应力-应变曲线中获得弹性模量？什么是刚度？弹性模量对组织是否敏感？弹性模量与什么有关？什么是弹性极限？符号是什么？ 6. 什么是屈服强度？符号是什么？什么是条件屈服强度？符号是什么？什么是抗拉强度？符号是什么？什么是塑性？表示材料塑性好坏的指标有哪两个？计算公式是什么？ 7.生产中，应用较多的硬度测试方法有哪三种？三种硬度测试方法的原理和方法？表示符号？ 8.什么是冲击韧性？冲击试验的应用？什么是冷脆现象？ 9.什么是低应力脆断？是由什么引起的？ 10. 疲劳断裂也属于低应力脆断，是什么原因引起的？什么是疲劳极限？ 第二章金属与合金的晶体结构 1. 什么是晶体和非晶体？晶体与非晶体在性能上的别？晶体与非晶体是否可以转化？ 2. 什么是晶格、晶胞和晶格常数？ 3. 什么是金属键？由于金属键的结合，金属具有哪些金属特性？为什么？ 4. 纯金属中常见的三种晶格类型是什么？体心立方和面心立方晶格的晶胞原子数、原子半径和致密度是多少？能够画出各自的晶胞示意图（图2-6（a）、2-7（a））。α-Fe和γ-Fe分别是什么晶体结构？ 5. 合金的定义？组元的定义？相的定义？固态合金中的相有哪两大类？什么是固溶体？固溶体按溶解度分为哪两类？按溶质原子在晶格中的分布情况分为哪两类？什么是固溶强化？固溶强化原理是什么？什么是弥散强化？ 6. 实际金属的晶体缺陷有那三类？点缺陷包括哪几种？点缺陷对金属力学性能（强度、硬度、塑性和韧性）有什么影响？位错对金属的性能有什么样的影响？面缺陷有哪两种？对金属的性能有什么样的影响？ 第三章金属与合金的结晶 1. 结晶的定义？ 2. 什么是过冷度？金属结晶的必要条件是什么？过冷度与冷却速度的关系？ 3. 纯金属的结晶过程（或结晶规律）包括哪两个过程？两者是同时进行的吗？ 4. 金属的强度、硬度、塑性和韧性随着晶粒的细化而（提高还是降低）？工业生产中，为改善其性能，通常采用哪些方法来细化铸件的晶粒？ 5. 纯金属和合金的结晶过程有什么不同？冷却曲线和相图的横坐标和纵坐标分别表示什么？ 6. 什么是二元匀晶相图？什么是二元共晶相图？二元共晶反应和二元匀晶反应有何不同？认识图3-16中的点、线和相区。会分析图3-16中四种典型合金的结晶过程，为学习铁碳合金相图做准备。 7. 什么是枝晶偏析？为什么会产生枝晶偏析？用什么方式消除枝晶偏析？ 第四章铁碳合金相图 1. 铁碳合金的基本相有哪些？其中哪些是固溶体？哪些是金属间化合物？ 2. 能够自己换出图4-5简化后的铁-渗碳体相图（包括点、线、温度、成分、相区）。能够写出共晶反应和共析反应（包括反应相、生成相、相的成分、反应温度、生成的组织组成物的名称和相貌）。相图中点和线的含义。 3.铁碳合金可以分为哪三类？其成分分别是什么？ 4. 能够分析钢的3种典型铁碳合金（共析钢、亚共析钢、过共析钢）的结晶规程（包括绘制冷却曲线、每一转变过程在的显微组织，并用文字解释结晶过程）。能够画出典型合金室温下的平衡组织。 5. 含碳量对钢的力学性能影响（强度、硬度、塑性、韧性），图4-17。 第五章钢的热处理 工程材料期末复习考试题 一、填空题（每空1分，共20分） 1.机械设计时常用抗拉强度和屈服强度两种强度指标。 2.若退火亚共析钢试样中先共析铁素体占41.6％，珠光体58.4％，则此钢的含碳量为约0.46％。 3.屈强比是屈服强度与，抗拉强度之比。 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。 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（高，低）得多。 6.根据组成合金的各组元之间的相互作用不同，合金的结构可分为两大类： 固溶体和金属化合物。固溶体的晶格结构同溶剂，其强度硬度比纯金属的高。 7.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。 8.把两个45钢的退火态小试样分别加热到Ac1～Ac3之间和Ac3以上温度水冷淬火，所得到的组织前者为马氏体+铁素体+残余奥氏体，后者为马氏体＋残余奥氏体。 二、判断改错题（对打√，错打“×”并改错，每小题1分，共10分）（）1.随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。(×，片状马氏体增多，板条马氏体减少) （）2.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。(×，组织形态和性能也不同)（）3.退火工件常用HRC标出其硬度，淬火工件常用HBS标出其硬度。(×，退火工件硬度用HBS标出，淬火工件硬度用HRC标出；) （）4.马氏体是碳在α－Fe中所形成的过饱和固溶体；当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生膨胀。√； （）5.表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。 (5.×，表面淬火只能改变工件表面的组织与性能。) （√；）6.化学热处理既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。 （√）7.高碳钢淬火时，将获得高硬度的马氏体，但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下，故钢淬火后的组织中保留有少量的残余奥氏体。 （）8.为了消除加工硬化便于进一步加工，常对冷加工后的金属进行完全退火。 ×，进行再结晶退火； （）9.片状珠光体的机械性能主要决定于珠光体的含碳量。×，取决于珠光体的片间距； （）10.由于钢回火的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。×，尽管钢回火的加热温度在A1以下，但是淬火钢在回火时仍有组织变化。 三、选择题（每小题1分，共10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 ） 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 第二章晶体结构与结晶 简答题 1、常见的金属晶格类型有哪几种？它们的晶格常数和原子排列有什么特点？ 2．为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性？ 3．在实际金属中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的力学性能有何影响？ 4．金属结晶的基本规律是什么？工业生产中采用哪些措施细化晶粒?举例说明。 第三章金属的塑性变形 简答题 7、多晶体的塑性变形与单晶体的塑性变形有何异同？ 答：相同——塑性变形方式都以滑移或孪晶进行；都是在切应力作用下产生塑性变形的。 不同点——在外力作用下，各晶粒因位向不同，受到的外力不一致，分切应力相差大，各晶粒不能同时开始变形，接近45℃软位向先滑移，且变形要受到周围临近晶粒制约相互要协调；晶粒之间的晶界也影响晶粒的塑性变形。多晶体的塑性变形逐次逐批发生，由少数开始，最后到全部，从不均匀到均匀。 8．已知金属Pb、Fe、Cu的熔点分别为327℃、1534℃，1083℃、，试估算这些金属的再结晶温度范围?在室温下的变形属于冷加工还是热加工？ 9．说明产生下列现象的原因： （1）滑移面和滑移方向是原子排列密度最大的晶面和晶向； （2）晶界处滑移阻力最大； （3）实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比理论计算的数值小的多； （4）Zn、α-Fe和Cu的塑性不同。 作业： 1．解释下列名词：滑移、加工硬化 2．塑性变形的实质是什么？它对金属的组织与性能有何影响？ 3．何为塑性变形？塑性变形的基本方式有那些？ 4．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？ 第四章二元合金 1．解释下列名词：合金、组元、相、相图、组织、固溶体、金属间化合物、晶内偏析。2．指出下列名词的主要区别： （1）置换固溶体与间隙固溶体 （2）间隙相与间隙固溶体 （3）相组成物与组织组成物 答：相组成物：指构成显微组织的基本相，它有确定的成分与结构，但没有形态的概念。例：α和β 组织组成物：指在结晶过程中形成的，有清晰轮廓，在显微镜下能清楚区别开的组成部分。例：α、β、αⅡ、βⅡ、α+β。 （4）共晶反应与共析反应 3．为什么铸造合金常选用有共晶成分或接近共晶成分的合金？用于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？ 答：铸造性能：取决于结晶的成分间隔与温度间隔，间隔越大，铸造性能越差。 压力加工性能好的合金通常是固溶体，应强度较低，塑性好，变形均匀不易开裂。 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’ 第一章 1.三种典型晶胞结构： 体心立方： Mo 、Cr 、W 、V 和 α-Fe 面心立方： Al 、Cu 、Ni 、Pb 和 β-Fe 密排六方： Zn 、Mg 、Be 体心立方 面心立方 密排六方 实际原子数 2 4 6 原子半径 a r 4 3= a r 4 2= a r 21= 配位数 8 12 12 致密数 68% 74% 74% 2.晶向、晶面与各向异性 晶向：通过原子中心的直线为原子列，它所代表的方向称为晶向，用晶向指数表示。 晶面：通过晶格中原子中心的平面称为晶面，用晶面指数表示。 （晶向指数、晶面指数的确定见书P7。） 各向异性：晶体在不同方向上性能不相同的现象称为各向异性。 3.金属的晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷 4.晶体缺陷与强化：室温下金属的强度随晶体缺陷的增多而迅速下降，当缺陷增多到一定数量后，金属强度又随晶体缺陷的增加而增大。因此，可以通过减少或者增加晶体缺陷这两个方面来提高金属强度。 5..过冷：实际结晶温度Tn 低于理论结晶温度To 的现象称为过冷。 过冷度 n T T T -=?0 过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度也越大。 6.结晶过程：金属结晶就是晶核不断形成和不断长大的过程。 7.滑移变形：单晶体金属在拉伸塑性变形时，晶体内部沿着原子排列最密的晶面和晶向发生了相对滑移，滑移面两侧晶体结构没有改变，晶格位向也基本一致，因此称为滑移变形。 晶体的滑移系越多，金属的塑性变形能力就越大。 8.加工硬化：随塑性变形增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增强，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性显著降低，这称为加工硬化。 9.再结晶：金属从一种固体晶态过渡到另一种固体晶态的过程称为再结晶。 作用：消除加工硬化，把金属的力学和物化性能基本恢复到变形前的水平。 10.合金：两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。 11.相：合金中具有相同化学成分、相同晶体结构并有界面与其他部分隔开的均匀组成部分称为“相”。 分类：固溶体和金属间化合物 第二章 1.铁碳合金相图（20分） P22 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 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 第一章金属的结构与结晶 一、纯金属的三种晶体结构 1.体心立方晶格(胞) (B.C.C.晶格)钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、α-铁(α-Fe, <912℃)等。 2.面心立方晶格(胞) (F.C.C.晶格)铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ- 铁( γ-Fe, 912℃～1394℃)等。 3.密排六方晶格(胞) (H.C.P.晶格)镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。 二、金属的实际结构与晶体缺陷 多晶体结构 实际使用的工业金属材料，即使体积很小，其内部的晶格位向也不是完全一致的，而是包含着许许多多彼此间位向不同的、称之为晶粒的颗粒状小晶体。而晶粒之间的界面称为晶界。这种实际上由许多晶粒组成的晶体结构称为多晶体结构。 晶格缺陷 实际晶体还因种种原因存在着偏离理想完整点阵的部位或结构，称为晶体缺陷 1．点缺陷——空位和间隙原子实际晶体未被原子占有的晶格结点称为空位；而不占有正常晶格位置而处于晶格空隙之间的原子则称为间隙原子。在空位或间隙原子的附近，由于原子间作用力的平衡被破坏，使其周围的原子离开了原来的平衡位置，即产生所谓的晶格畸变。空位和间隙原子都处于不断的运动和变化之中，这对于热处理和化学处理过程都是极为重要的。 2．线缺陷——位错晶体中某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象称为位错。实际金属的晶体结构有刃型和螺型两种位错。3．面缺陷——晶界和亚晶界晶界实际上是不同位向晶粒之间原子排列无规则的过渡层。晶界处晶格处于畸变状态，导致其能量高于晶粒内部能量，常温下显示较高的强度和硬度，容易被腐蚀，熔点较低，原子扩散较快。亚晶界则是由一系列刃型位错所形成的小角度晶界。亚晶界处晶格畸变对金属性能的影响与晶界相似。在晶粒大小一定时，亚结构越细，金属的屈服强度就越高。 三、金属的结晶与铸锭 过冷是金属结晶的必要条件。一般地，金属液体的冷速愈大，则ΔT愈大，ΔF也愈大，结晶驱动力愈大，结晶倾向也愈大。 金属结晶的基本规律： 金属结晶的基本规律是形核和核长大。受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。 液态金属结晶时获得细晶粒的方法： 1.外加形核物质，变质剂，中间合金等（如陶瓷颗粒，稀土元素） 2.外加场作用（如，电磁搅拌，超声波处理） 3.固态成型工艺（如等径角道挤压(ECAE)和大比率挤压等） 4.快速冷却技术 第三章合金的结构与相图 一、固态合金的相结构 ◇组成合金的基本的相结构按其晶体结构分为两类：固溶体、金属间化合物。 ◇固溶体的分类：置换固溶体、间隙固溶体 ◇影响固溶体溶解度的主要因素: 尺寸因素：对于置换固溶体，溶质，溶剂原子间尺寸相差越小，溶解度越大。对于间隙固溶体，溶质原子越小，溶解度越大。 电负性因素：电负性相差越大，越容易形成化合物，越不利于形成固溶体。 晶体结构因素：晶格类型相同的置换固溶体，才有可能形成无限固溶体。 （间隙固溶体都是有限固溶体，无限固溶体都是置换固溶体。） ◇固溶强化的概念及原因 融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。 二、二元合金相图 二元相图小结 ◇相图中的每一点，称为合金的表象点。 ◇单相区中合金由单相构成；相的成分＝合金的成分。 ◇两个单相区之间一定有一个两相区；两相区中合金处于两相平衡状态。 两平衡相成分由合金表象点水平线与两相区边界线交点决定； 两平衡相相对重量用杠杆定律计算。 第一章 一、填空题 1．工程材料按成分特点可分为金属材料、非金属材料、复合材料；金属材料又可分为有色金属和黑色金属两类；非金属材料主要有无机非金属、有机非金属；复合材料是指。 2．金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性等；强度的主要判据有屈服点和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸试验来测定；洛氏硬度测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。 3．理解静拉伸试验过程和应力-应变曲线图。 二、判断题材料所受的应力小于屈服点σs时，是不可能发生断裂的。（×） 第二章 1 名词解释 晶体：指其原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度 变质处理：有意地向液态金属中加入某些变质剂以细化晶粒和改善组织达到提高材料性能的目的。 各向异性：在晶体中，由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和晶向上的各种性能的不同形核率：在单位时间内，单位体积中所产生的晶核 2 填空 三种常见的金属晶格体心立方，面心立方，密排六方。 晶体缺陷的形式包括点缺陷，线缺陷，面缺陷。 3 问答 1 简述形过冷度和难熔杂质对晶体的影响。 答：过冷度影响：金属结晶石，形核率和长大速度决定于过冷度。在一般的液态金属的过冷范围内，过冷度愈大，形核率愈高，则长大速度相对较小，金属凝固后得到的晶粒就愈细；当缓慢冷却时，过冷度小，晶粒就粗大。 难熔杂质的影响：金属结晶过程中非自发形核的作用王伟是主要的。所以某些高熔点的杂质，特别是当杂质的晶体结构与经书的晶体结构有某些相似时将强烈的促使非自发形核，大大提高形核率。 2 简述铸锭的组织结构特点。 答：铸锭是由柱状晶粒和等轴晶粒组成的，组织部均匀，不同形状的晶粒对性能由不同的影响。 3．凝固过程中晶粒度大小的控制。 答：主要有两种方法：1增大过冷度，2变质处理 第三章 1.金属塑性变形是在什么应力作用下产生的？金属的塑性变形有哪几种基本方式？它们之间有何区别 金属的塑性形变是在切应力的作用下产生的。金属的塑性形变有滑移和孪生两种形式。它们之间的区别是：1滑移是金属键一个个断裂，而孪生是孪生面上的键同时发生断裂；2孪生之后，虽然晶体结构为改变，但孪生的晶体的晶格位向已经发生改变。 2.塑性变形对金属的组织、结构和性能有哪些影响？ 组织结构影响：当工件的外形被拉长或者压扁时其内部的晶粒的形状也被拉长或压扁。 性能影响：强硬度提高，塑韧性降低，电阻增加，耐腐蚀性降低 3.什么叫再结晶？再结晶前、后组织和性能有何变化？ 当变形金属加热至较高温度，原子具有较大扩散能力时，会在变形最激烈的区域自发的形成新的细小等轴晶粒称为再结晶。再结晶前后组织上的变化是，在形变激烈能量高的地方形核。性能上的变工程材料题目及答案
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