机械工程材料练习题
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
14.用于制造渗碳零件的钢称为( )。
A.结构钢；
B.合金钢；
C.渗碳钢；
D.工具钢
15.马氏体组织有两种形态( )。
A.板条、树状；
B.板条、针状；
C.树状、针状；
D.索状、树状
16.实际生产中，金属冷却时( )。
A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度；
B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度；
C.理论结晶温度总是大于实际结晶温度；
D.实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17.零件渗碳后，一般需经过( )才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A.淬火+低温回火；
B.正火；
C.调质；
D.淬火+高温回火
18.C曲线右移使淬火临界冷却速度( )，淬透性( )。
A.减小、增大；
B.减小、减小；
C.增大、减小；
D.增大、增大
19.机械制造中，T10钢常用来制造( )。
A.容器；
B.刀具；
C.轴承；
D.齿轮
20.钢经表面淬火后将获得( )。
A.一定深度的马氏体；
B.全部马氏体；
C.下贝氏体；
D.上贝氏体
21.GCrl5SiMn钢的含铬量是：( )
A.15％；
B.1．5％；
C.0. 15％；
D.0.015％
22.铅在常温下的变形属：( )
A.冷变形；
B.弹性变形；
C.热变形；
D.既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以（）为主加元素的铜合金。
A.铅
B.铁
C.锡
D.锌
24、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（）。
A.铁素体
B.珠光体
C.二次渗碳体
D.莱氏体
25、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（）温度为界限区分的。
A.结晶
B.再结晶
C.相变
D.25℃
四、判断题（共10 分，每小题1 分）
1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成，因而其性能相同。( )
2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。( )
3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。( )
4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。( )
5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。( )
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。( )
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。( )
8.所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。( )
9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。( )
10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。( )
五、简答题（共30分，每题10分）
1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
2.简述回火的目的。
3.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？
三、判断题：1０×2＝２0分
1.( ×)钢的淬透性主要取决于冷却速度。
2. ( √)实际的金属晶体都呈各向异性。
3. ( ×)加工硬化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高，塑性、韧性明显降低，故可认为它们有相同的强化机理。
4. ( √)金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的化学键不同。
5. ( √)材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。
6.( √)调质和正火两种热处理工艺所获得的组织分别为回火索氏体和索氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。
7. (×)铝合金人工时效比自然时效所获得的硬度高，且效率也高，因此多数情况下采用人工时效。
8．( ×)硬质合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。9．( ×)在热处理中变形和开裂都是不可避免的。
10．( √)球墨铸铁是铸铁中力学性能最好的。
3、钢按化学成分可分为哪几类？
钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。其中，碳素钢按含碳量的多少分低碳钢、中碳钢、高碳钢；合金钢按合金元素种类分锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢，按合金元素含量的多少分低合金钢、中合金钢、高合金钢。
4、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁在组织上的根本区别是什么？
四种材料的在组织上的根本区别是铸铁中的石墨的形态不同（形状、大小、数量、分布等），灰铸铁的石墨是片状，球墨铸铁的石墨是球状，可锻铸铁的石墨是团状，蠕墨铸铁的石墨是虫状。
5、硬质合金的主要组成是什么？常用硬质合金分哪几类？各有何主要应用？
硬质合金的主要组成是难熔金属碳化物和粘结金属。常用硬质合金分为钨钴类硬质合金(代号YG)和钨钴钛类硬质合金(代号YT) 两种。YG合金多用于加工产生断续切屑的的脆性材料(如铸铁)，YT合金多用于加工产生连续切屑的韧性材料，特别是高速切削钢件。
4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？
（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；
（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；
（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。
答：齿轮的材料、加工与加工工艺有一定的原则，同时也要根据实际情况具体而定，总的原则是满足使用要求；加工便当；性价比最佳。对齿轮而言，要看是干什么用的齿轮，对于精度要求不高的，使用频率不高，强度也没什么要求的，方法1、2都可以，用方法3反倒是画蛇添足了。对于精密传动齿轮和高速运转齿轮及对强度和可靠性要求高的齿轮，方法3就是合理的。经过锻造的齿坯，金属内部晶粒更加细化，内应力均匀，材料的杂质更少，相对材料的强度也有所提高，经过锻造的毛坯加工的齿轮精度稳定，强度更好。
4－10 用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃，保温后再次吊装工件时钢丝绳发生断裂，试分析原因？
答：由于冷拔钢丝在生产过程中受到挤压作用产生了加工硬化使钢丝本身具有一定的强度和硬度，那么再吊重物时才有足够的强度，当将钢丝绳和工件放置在1000℃炉内进行加热和保温后，等于对钢丝绳进行了回复和再结晶处理，所以使钢丝绳的性能大大下降，所以再吊重物时发生断裂。
4－11 在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又像最初一样柔软这是什么原因？
答：铅板在室温下的加工属于热加工，加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成，而过一段时间又会变软是因为室温对于铅已经是再结晶温度以上，所以伴随着回复和再结晶过程，等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒，硬度和塑性又恢复到了未变形之前。
5－5 某仓库中积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂不知其化学成分，现找出一根，经金相分析后发现组织为珠光体和铁素体，其中珠光体占75％。问此钢的碳含量大约为多少？
答：＝P%·0.77%＝75％×0.77％＝0.5775％
5－6 现有形状、尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金，它们的碳含量分别为Wc=0.2%，Wc=0.4%，Wc=1.2，Wc=3.5%的合金。根据你所学的知识，可有哪些方法区别它们？
答：测量四块合金的硬度，其硬度随含碳量增加而升高。
观察四块合金的金相，0.2%和0.4%的合金均为亚共析钢，其组织为珠光体+铁素体，珠光体的量随含碳量增加而增加；1.2%的合金为过共析钢，其组织为珠光体+二次渗碳体；3.5%的合金为亚共晶白口铁，其组织为珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体。
观察四块合金与砂轮磨出的火花，随着含碳量的增加，流线数量和爆花数量都急剧增多，碳含量超过0.8%以后，增多的趋势逐渐缓和。
5－7 根据铁碳相图解释下列现象：
1)含碳量1.0%的钢比含碳量0.5%的钢硬度高；
2)在室温平衡状态下，含碳量为0.8%的钢比含碳量为1.2%的钢强度高；
3)室温下莱氏体比珠光体塑性差；
答：1) 含碳量1.0%的钢比含碳量0.5%的钢硬度高；
钢由较软的铁素体和较硬的渗碳体组成，随着含碳量的提高，钢中渗碳体的量提高，因此硬度提高。
2) 在室温平衡状态下，含碳量为0.8%的钢比含碳量为1.2%的钢强度高；
钢的强度是典型的对组织敏感的性能指标，细密相间的两相组织珠光体具有较高的强度，因此提高珠光体的比例可改善钢的强度，而连续分布在原奥氏体晶界上的二次渗碳体将降低钢的强度。0.8%的钢中珠光体的比例高于1.2%的钢，同时1.2%的钢含有更多的二次渗碳体，故0.8%的钢比1.2%的钢强度高。
3)室温下莱氏体比珠光体塑性差；
室温下莱氏体Fe3C+P，即珠光体分布渗碳体相的基底上，而渗碳体基底的脆性极大，莱氏体表现为脆性的，几乎不能塑性变形。
6－7 甲，乙两厂生产同一批零件，材料均选45钢，硬度要求为220~2250HBW。甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。试分析甲，乙两厂产品的组织和性能的差别。
答：甲厂采用正火：获得细珠光体，正火消除中碳钢经热加工后产生的组织缺陷，塑性基本不降低。乙厂采用调质：获得回火索氏体，强度、硬度、耐磨性降低。大幅度提高了塑性、韧性，得到较好的综合力学性能的钢。
6-9 仓库中有45钢、38CrMoAlA钢和20CrMnTi钢，它们都可以用来制造齿轮，为了满足齿轮的使用要求，问各应进行何种热处理？并比较它们经热处理后在组织和性能上的不同。答: (1) 45钢：先调质，感应加热表面淬火＋低温回火组织：表层M回,心部S回
(2) 38CrMoAlA：先调质，后氮化组织：表层氮化组织，心部S回
(3) 20CrMnTi：渗碳，淬火＋低温回火组织：M回＋少量AR ,心部F＋P
6-10 某一用45钢制造的零件，其加工路线如下：
备料→锻造→正火→粗机械加工→调质→精机械加工→高频感应加热淬火＋低温回火→磨削，请说明各热处理工序的目的及热处理后的组织。
答：正火目的:消除锻造应力,改善切削加工性,同时均匀组织,细化晶粒,为后续热处理作组织准备。组织: 晶粒均匀细小的F和S。
调质目的:提高塑性、韧性,使零件获得较好的综合力学性能。组织: S回。
高频感应加热淬火目的:提高工件表面的硬度和耐磨性,而心部仍保持良好的塑性和韧性。
低温回火目的:降低内应力和脆性。表层组织: M回，心部组织：S回。
7－8 试比较T9、9SiCr、W6Mo5Cr4V2作为切削刀具材料的热处理、力学性能特点及适用范围，并由此得出一般性结论。
答：T9的热处理：淬火＋低温回火。
力学性能：硬度高，韧性中等，无热硬性，综合力学性能欠佳。
适用范围：用于尺寸不大，形状简单，要求不高的低速切削工具。
9SiCr热处理：淬火＋低温回火。
力学性能：硬度和耐磨性良好，，无热硬性，综合力学性能优于T9。
适用范围：用于制造尺寸较大，形状复杂，受力要求较高，切削速度不高的刀具。
7－16为什么铸造生产中，化学成分如具有三低（碳、硅、锰的含量低）一高（硫含量高）特点的铸铁易形成白口？而在同一铸铁中，往往在其表面或薄壁处易形成白口？
答：在铸铁生产中，碳、硅低易出现白口组织，铸件激冷也会出现白口，高牌号铸铁孕育不良也会出现白口，锰是反石墨化元素，含量高才会出现白口。
齿轮：20CrMnTi渗碳钢；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti<1.5%；渗碳＋淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。（3分）
连杆：40Cr调质钢；C%=0.4%,Cr<1.5%；调质处理（淬火＋高温回火）；组织为回火索氏体。（2分）弹簧：65Mn弹簧钢；C%=0.65%,Mn<1.5%；淬火＋中温回火；组织为回火托氏体。（2分）
冷冲压模具：Cr12MoV冷变形模具钢；C%>1%,Cr=12%,Mo,V<1.5%；淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。（2分）
滚动轴承：GCr15Mo轴承钢；C%＝1%,Cr=1.5%,Mo<1.5%；球化退火＋淬火＋低温回火；组织为回火马氏体。（2分）
车刀：W6Mo5Cr4V2高速钢；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；淬火＋560℃三次回火；组织为回火马氏体＋碳化物。（3分）
锉刀：T10碳素工具钢；C%＝1%；淬火＋低温回火；组织为回火马氏体＋碳化物。（2分）
热锻模具：5CrMnMo热变形模具钢；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo<1.5%；淬火＋高温回火；组织为回火索氏体。（2分）
机床床身：HT300灰口铁；无需热处理。（2分）
由T12材料制成的丝锥，硬度要求为HRC60～64。生产中混入了Q235钢料，如果按T12钢进行淬火＋低温回火处理，问其中Q235钢制成的丝锥的性能能否达到要求？为什么？
不能达到要求。
Q235属于普通碳素结构钢，碳的质量分数很低，一般在0、1－0、17％C，按照T12淬火温度淬火（760－780℃），钢中只有少量珠光体转变成马氏体，大量铁素体未发生转变。因此淬火后的硬度很低，不能使用。
四、下面材料所属类别，常用热处理工艺和应用实例(15分)
材料排号类别典型热处理工艺应用举例
QT600 球墨铸铁等温淬火＋高温回火曲轴，齿轮箱
1Cr18Ni9Ti 不锈钢固溶处理耐蚀罐体，炉条
5CrMnMo 热作模具钢淬火＋中温回火热锻模热挤压模
65Mn 碳素钢淬火＋中温回火弹簧发条
GCr15 滚动轴承钢淬火＋低温回火滚珠套圈
五、分析题（25分）
三、简答（24分）（每小题4分）
1.在铸造生产中，采用哪些措施获得细晶粒组织？
2.说明实际金属晶体缺陷种类及特征。
3.石墨的形态对铸铁都有哪些影响？
4.常见的热处理方法有哪些？
5.什么是铝合金的固溶处理和时效处理。
6.回火的目的是什么，常用的回火操作有哪几种？
答案：
四、指出下列金属材料的类别（12分）（每空格0.5分）
23.指出下列工件的淬火及回火温度，并说明其回火后获得的组织和大致的硬度：
（1）45钢小轴（要求综合机械性能）；
（2）60钢弹簧；
（3）T12钢锉刀。
答：（1）45钢小轴（要求综合机械性能），工件的淬火温度为850℃左右，回火温度为500℃～650℃左右，其回火后获得的组织为回火索氏体，大致
的硬度25～35HRC。
选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，并且钢材具有足够的淬透性）：
（1）某机床变速箱齿轮（模数m=4），要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45钢；
（2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（HRC 50-55），材料选用45钢；
（3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用
38CrMoALA。
答：（1）下料→锻造→正火→粗加工→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品
（2）下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品
（3）下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→氮化→研磨→成品
（2）60钢弹簧，工件的淬火温度为850℃左右，回火温度为350℃～500℃左右，其回火后获得的组织为回火屈氏体，大致的硬度40～48HRC。
（3）T12钢锉刀，工件的淬火温度为780℃左右，回火温度为150℃～250℃，其回火后获得的组织为回火马氏体，大致的硬度60HRC。
合金钢和碳素钢相比，具有哪些特点？
（1）合金钢的淬透性高
(2)合金钢回火抗力高
碳钢淬火后，只有经低温回火才能保持高硬度，若其回火温度超过200℃，其硬度就显著下降。即回火抗力差，不能在较高的温度下保持高硬度，因此对于要求耐磨，切削速度较高，刃部受热超过200℃的刀具就不能采用碳钢
制作而采用合金钢来制作。
(3)合金钢能满足一些特殊性能的要求
如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性（低温下高韧性）。
18 、指出下列钢类别，用途，碳及合金元素的主要作用
和热处理特点。
（ 1 ）、20CrMnTi ：渗碳钢。用于承受较强烈的冲
击作用和受磨损的条件下进行工作的零件。0 ． 2 ％
的碳含量保证了渗碳零件的心部具有良好的韧性和塑性，Cr、Mn、Ti等合金元素所起的主要作用是增加钢
的淬透性，提高钢的心部的强度。另外，少量的Ti可形
成稳定的合金碳化物，起到细化晶粒、抑制钢件在渗碳
时发生过热的作用。渗碳钢的主要热处理工序一般是在
渗碳之后再进行淬火和低温回火。处理后零件的心部为
具有足够强度和韧性的低碳马氏体组织，表层为硬而耐
磨的回火马氏体和一定量的细小碳化物组织。
（ 2 ）、40MnVB ：调质钢。这类钢在多种负荷下工作，受力情况比较复杂的重要零件，要求具有高强度与
良好的塑性及韧性的配合，即具有良好的综合机械性能。
0 ．4 ％的含碳量保证调质钢零件获得良好的综合机
械性能；合金元素的加入，主要是为了提高钢的淬透性
及保证强度和韧性而加入的。调质钢经过调质热处理后
得到回火索氏体组织。调质钢零件，通常除了要求有良
好的综合机械性能外，往往还要求表面有良好的耐磨性。为此，经过调质热处理的零件往往还要进行感应加热表
面淬火。如果对表面耐磨性能的要求极高，则需要选用
专门的调质钢进行专门的化学热处理。
（ 3）、60Si2Mn ：弹簧钢。用于通过弹性变形储存能量，从而传递力和机械运动或缓和机械振动与冲击，如
汽车、火车上的各种板簧和螺旋弹簧、仪表弹簧等，要
求必须具有高的弹性极限。0.6％的含碳量为了保证弹
簧的强度要求；合金元素的主要作用是提高钢的淬透性
和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改
善了弹簧钢的力学性能。淬火后中温回火，得到回火屈
氏体组织。
（ 4）、9Mn2V（5）、Crl2MoV：冷作模具钢。用来制造
在冷态下使金属变形的模具钢种。为了保证模具经过热
处理后获得高硬度和高耐磨性，冷作模具钢含有比较高
的碳量。加入的合金元素，其作用主要是为了提高钢的
淬透性，耐磨性及减少变形等。热处理采用淬火+低温回
火的热处理工艺。
（ 6）、5CrNiMo：热作模具钢。用来制造在受热状态下
对金属进行变形加工的模具用钢。碳：0.50％C，保证
一定的强度、硬度和耐磨性；铬：主要是提高淬透性，
并能提高回火稳定性，形成的合金碳化物还能提高耐磨
性，并使钢具有热硬性；镍：镍与铬共同作用能显著提
高淬透性，镍固溶于铁素体中，在强化铁素体的同时还
增加钢的韧性。锰：在提高淬透性方面不亚于镍，但
Mn固溶于铁素体中，在强化铁素体的同时使钢的韧性
有所降低。钼：其主要作用是防止产生第二类回火脆性。
另外钼也有细化晶粒，增加淬透性，提高回火稳定性等
作用。热处理采用淬火+低温回火的热处理工艺。
（ 7）、1Crl3：马氏体型不锈钢。用于要求韧性较高与受
冲击载荷下的耐腐蚀的结构钢零件。铬：能在阳极区表
面上形成一层富Cr的氧化物保护膜，这层氧化膜会阻碍
阳极区域的电化学反应，并能增加钢的电极电位而使其
电化学腐蚀过程减缓，从而使含铬不锈钢获得一定的耐
蚀性。热处理采用淬火＋高温回火，得到回火索氏体组
织。
（ 8）、1Cr18Ni9Ti：奥氏体型不锈钢。含碳量很低，属
于超低碳范围，这是因为含碳量增高对耐蚀性是不利的。
合金元素铬主要产生钝化膜，阻碍阳极电化学腐蚀反应，
增加钢的耐蚀性；含约9％Ni主要作用是扩大γ区并降
低Ms点(降低至室温以下)。使钢在室温时具有单相奥氏
体组织。热处理：固溶处理，让所有碳化物全部溶于奥
氏体，然后水淬快速冷却，不让奥氏体在冷却过程中有
碳化物析出或发生相变，在室温下获得单相的奥氏体组
织，提高耐蚀性。
（ 9）、ZGMnl3：高锰耐磨钢。用于制造有强烈摩擦或
撞击时的抗磨损的工件。Mn:C比值不小于10。为了使
高锰钢全部获得奥氏体组织须进行“水韧处理”。
化学成分和冷却速度对铸铁石墨化和基体组织有何影响？
答：(1)化学成分
1)碳和硅。碳和硅是强烈促进石墨化元素,铸铁中碳和硅的含量越高,就越容
易充分进行石墨化。由于共晶成分的铸铁具有最佳的铸造性能。因此,将灰铸铁的碳当量均配制到4%左右。
2)锰。锰是阻止石墨化的元素,但锰与硫化合成硫化锰,减弱了硫的有害作用,
结果又间接促进石墨化的作用。故铸铁中有适量的锰是必要的。
3)硫。硫是强烈阻碍石墨化的元素,它不仅强烈地促使白口化,而且还会降低
铸铁的流动性和力学性能,所以硫是有害元素,必须严格控制其含量。
(2)冷却速度
生产实践证明,在同一成分的铸铁件中,其表面和薄壁部分易出现白口组织,而内部和厚壁处则容易进行石墨化。由此可见,冷却速度对石墨化的影响很大。冷却速度越慢,原子扩散时间充分,也就越有利于石墨化的进行。冷却速度主要决定于浇注温度、铸件壁厚和铸型材料。
4)磷。磷是弱促进石墨化的元素,同时能提高铁液的流动性,但磷的含量过高
会增加铸铁的脆性,使铸铁在冷却过程中易开裂,、所以也应严格控制其含量。
三、试述石墨形态对铸铁性能的影响。
灰铸铁中石墨呈片状，片状石墨的强度、塑性、韧
性几乎为零,存在石墨地方就相当于存在孔洞、微裂纹,
它不仅破坏了基体的连续性,减少了基体受力有效面积,
而且在石墨片尖端处形成应为集中,使材料形成脆性断
裂。石墨片的数量越多,尺寸越粗大,分布越不均匀,铸铁
的抗拉强度和塑性就越低。
可锻铸铁中石墨呈团絮状。与灰铸铁相比对金属基
体的割裂作用较小,可锻铸铁具有较高的力学性能,尤其
是塑性与韧性有明显的提高。
球墨铸铁中石墨呈球状，所以对金属基体的割裂作
用较小,使得基体比较连续,在拉伸时引起应力集中的现
象明显下降,从而使基体强度利用率从灰铸铁的30%~50%
提高到70%~90%,这就使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧
性、疲劳强度不仅高于其它铸铁,而且可以与相应组织的
铸钢相比。
总之，石墨的形状越接近于球形，铸铁的强度、塑
性及韧性越高。
2.何谓硅铝明？它属于哪一类铝合金？为什么硅铝明具有良好的铸造性能？在变质处理前后其组织及性能有何变化？这类铝合金主要用在何处？
答：铝硅铸造合金又称为硅铝明，由于含硅量为17%附近的硅铝明为共晶成分合金，具有优良的铸造性能。在铸造缓冷后,其组织主要是共晶体(α十Si),其中硅晶体是硬化相,并呈粗大针状,会严重降低合金的力学性能,为了改善铝硅合金性能,可在浇注前往液体合金中加入含钠的变质剂,纳能促进硅形核,并阻碍其晶体长犬,使硅晶体成为极细粒状均匀分布在铝基体上。钠还能使相图中共晶点向右下方移动,使变质后形成亚共晶组织。变质后铝合金的力学性能显著提高。
铸造铝硅合金一般用来制造质轻、耐蚀、形状复杂及有一定力学性能的铸件,如发动机缸体、手提电动或风动工具(手电钻)以及仪表外壳。同时加入镁、铜的铝硅系合金(如ZL108),在变质处理后还可进行固溶处理+时效,使其具有较好耐热性和耐磨性,是制造内燃机活塞的材料。
补充：
17.钢中常存杂质有哪些？对钢的性能有何影响？
答：钢中常存杂质有Si、Mn、S、P等。
Mn：大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化：另一部分Mn溶于Fe3C中，形成合金渗碳体，这都使钢的强度提高，Mn与S
化合成MnS，能减轻S的有害作用。当Mn含量不多，在碳钢中仅作
为少量杂质存在时，它对钢的性能影响并不明显。
Si：Si与Mn一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。当Si含量不多，在碳钢中仅作为少量夹
杂存在时，它对钢的性能影响并不显著。
S：硫不溶于铁，而以FeS形成存在，FeS会与Fe形成共晶，并分布于奥氏体的晶界上，当钢材在1000℃~1200℃压力加工时，由于FeS-Fe共晶（熔
点只有989℃）已经熔化，并使晶粒脱开，钢材将变得极脆。
P：磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所升
高，使钢变脆。
18.试述碳钢的分类及牌号的表示方法。
答：分类：1）按含碳量分类
低碳钢：含碳量小于或等于0.25%的钢，0.01~0.25%C ≤0.25%C
中碳钢：含碳量为0.30~0.55%的钢0.25~0.6%C
高碳钢：含碳量大于0.6%的钢0.6~1.3%C ＞0.6%C
（2）按质量分类：即含有杂质元素S、P的多少分类：
普通碳素钢：S≤0.055% P≤0.045%
优质碳素钢：S、P≤0.035~0.040%
高级优质碳素钢：S≤0.02~0.03%；P≤0.03~0.035%
（3）按用途分类
碳素结构钢：用于制造各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等，及机
器零件，如齿轮、轴、连杆、螺钉、螺母等。
碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢，在质量
上都是优质钢或高级优质钢。
牌号的表示方法：（1）普通碳素结构钢：
用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。
若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。
（2）优质碳素结构钢：
牌号是采用两位数字表示的，表示钢中平均含碳量的万分之几。若钢中含锰量较高，须将锰元素标出，
（3）碳素工具钢：
这类钢的牌号是用“碳”或“T”字后附数字表示。数字表示钢中平均含碳量的千分之几。若为高级优质碳素工具钢，则在钢号最后附以“A”字。19.低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何根据含碳量划分的？分别举例说明他们的用途？
答：低碳钢：含碳量小于或等于0.25%的钢；08、10、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；15、20、25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。
中碳钢：含碳量为0.30~0.55%的钢；30、35、40、45、50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；
高碳钢：含碳量大于0.6%的钢；60、65钢热处理（淬火+高温回火）后具有高的弹性极限，常用作弹簧。T7、T8、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。T9、T10、T11、
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。T12、T13、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、精车刀等。20．下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。
答：手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。
普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q215、Q235。
车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、35、
40、45、50。
21.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
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。
1.为什么比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大
型发电机转子等都必须用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优缺点？
答：碳钢制成的零件尺寸不能太大，否则淬不透，出现内外性能不均，对于一些大型的机械零件，（要求内外性能均匀），就不能采用碳钢制作，比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等都必须用合金钢制造。
(1) 如上所述合金钢的淬透性高
(2)合金钢回火抗力高
碳钢淬火后，只有经低温回火才能保持高硬度，若其回火温度超过200℃，其硬度就显著下降。即回火抗力差，不能在较高的温度下保持高硬度，因此对于要求耐磨，切削速度较高，刃部受热超过200℃的刀具就不能采用碳钢制作而采用合金钢来制作。
(3)合金钢能满足一些特殊性能的要求
如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性（低温下高韧性）。
点有何影响？将
2.合金元素Mn、Cr、W、Mo、V、Ti、Zr、Ni对钢的C曲线和M
S 引起钢在热处理、组织和性能方面的什么变化？
答：除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性，使C曲线右移。非碳化物形成元素Al、Ni、Si、Cu等不改变C曲线的形状，只使其右移，碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、W等除使C曲线右移外，还将C曲线分裂为珠光体转变的贝氏体转变两个C曲线，并在此二曲线之间出现一个过冷奥氏体的稳定区。除Co、Al外，其他合金元素均使Ms点降低，残余奥氏体量增多。
由于合金元素的加入降低了共析点的碳含量、使C曲线右移, 从而使退火状态组织中的珠光体的比例增大, 使珠光体层片距离减小, 这也使钢的强度增加, 塑性下降。由于过冷奥氏体稳定性增大, 合金钢在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体, 或贝氏体甚至马氏体组织, 从而强度大为增加。Mn、Cr、Cu的强化作用较大, 而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般结构钢的实际含量)下影响很小。合金元素都提高钢的淬透性, 促进马氏体的形成, 使强度大为增加但焊接性能变坏。
3.合金元素对回火转变有何影响？
答；合金元素对回火转变及性能的影响如下：
1.产生二次硬化
由于合金元素的扩散慢并阻碍碳的扩散,还阻碍碳化物的聚集和长大,因而合金钢中的碳化物在较高的回火温度时,仍能保持均匀弥散分布的细小碳化物的颗粒。强碳化物形成元素如Cr、W、Mo、V等,在含量较高及在一定回火温度下,还将沉淀析出各自的特殊碳化物。如Mo2C、W2C、VC等,析出的碳化物高度弥散分布在马氏体基体上,并与马氏体保持共格关系,阻碍位错运动,使钢的硬度反而有所提高,这就形成了二次硬化。钢的硬度不仅不降低,反而再次提高。
在合金钢中,当含有W、Mo、Ti、V、Si等,它们一般都推迟a相的回复与再结晶和碳化物的聚集,从而可抑制钢的硬度、强度的降低。
2.提高淬火钢的回火稳定性（耐回火性）
由于合金元素阻碍马氏体分解和碳化物聚集长大过程,使回火的硬度降低过程变缓,从而提高钢的回火稳定性。由于合金钢的回火稳定性比碳钢高,若要得到相同的回火硬度时,则合金钢的回火温度就比同样含碳量的碳钢要高,回火时间也长。而当回火温度相同时,合金钢的强度、硬度都比碳钢高。
3.回火时产生第二类回火脆性
在合金钢中,除了有低温回火脆性外,在含有Cr、Ni、Mn等元素的钢中,在550~650℃回火后,又出现了冲击值的降低(如图8),称为高温回火脆性或第二类回火脆性。此高温回火脆性为可逆回火脆性，或第二类回火脆性。产生这类回火脆性的原因,一般认为是由于锡、磷、锑、砷等有害元素沿奥氏体晶界偏聚,减弱了晶界上原子间的结合力所致。
1.不同铝合金可通过哪些途径达到强化目的？
答：铸造铝硅合金可通过变质处理达到强化的目的。能热处理强化的变形铝合金可利用时效强化（固溶处理后时效处理）达到强化目的。
2.何谓硅铝明？它属于哪一类铝合金？为什么硅铝明具有良好的铸造性能？在变质处理前后其组织及性能有何变化？这类铝合金主要用在何处？
答：铝硅铸造合金又称为硅铝明，由于含硅量为17%附近的硅铝明为共晶成分合金，具有优良的铸造性能。在铸造缓冷后,其组织主要是共晶体(α十Si),其中硅晶体是硬化相,并呈粗大针状,会严重降低合金的力学性能,为了改善铝硅合金性能,可在浇注前往液体合金中加入含钠的变质剂,纳能促进硅形核,并阻碍其晶体长犬,使硅晶体成为极细粒状均匀分布在铝基体上。钠还能使相图中共晶点向右下方移动,使变质后形成亚共晶组织。变质后铝合金的力学性能显著提高。
铸造铝硅合金一般用来制造质轻、耐蚀、形状复杂及有一定力学性能的铸件,如发动机缸体、手提电动或风动工具(手电钻)以及仪表外壳。同时加入镁、铜的铝硅系合金(如ZL108),在变质处理后还可进行固溶处理+时效,使其具有较好耐热性和耐磨性,是制造内燃机活塞的材料。
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。
机械工程材料复习题含答案
第一章金属学基础一、名词解释 1.过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 2.均质成核：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。 3.非均质成核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 4.冷变形：金属在再结晶温度以下一定温度进行的塑性变形。 5.热变性：金属加在再结晶温度以上一定温度进行的塑性变形。 6.加工硬化：随着冷变形的增加，金属的强度、硬度增加；塑性、韧性下降的现象。 7.再结晶：冷变形后的金属被加热到较高的温度时，破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。 8.纤维组织：在塑性变形中，随着变形量的增加，其内部各晶粒的形状将沿受力方向伸长，由等轴晶粒变为扁平形或长条形晶粒。当变形量较大时，晶粒被拉成纤维状，此时的组织称为“纤维组织”。 9.锻造流线：在锻造时,金属的脆性杂质被打碎,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布, 这样热锻后的金属组织称为锻造流线。10.同素异构转变：某些金属，在固态下随温度或压力的改变,发生晶体结构的变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。 11.变质处理：在液态金属结晶前，人为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。 二、单选题 1. 表示金属材料延伸率的符号是（ A ） A.δ B.ψ C.σe D.σb 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. 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.韧性 C.塑性 D.弹性 4. 晶体中的位错属于（ C ） A.体缺陷 B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷 5. 在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（ B ） A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 6. 变形金属再结晶后，（ D ） A.形成等轴晶，强度增大 B.形成柱状晶，塑性下降 C.形成柱状晶，强度增大 D.形成等轴晶，塑性升高 7.表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做（ B ） 晶向D. 晶粒C. 晶格B.晶胞A. 8. 晶格中的最小单元叫做（ A ） A.晶胞 B.晶体 C.晶粒 D.晶向
机械工程材料复习题和答案
一、判断：（对的打√，错的打×） １、奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。 ２、Ｆ与Ｐ是亚共析钢中室温时的主要组成相。 ３、金属的加工硬化是指金属在塑性变形后强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 ４、钢淬火时的冷却速度越快，马氏体的硬度越高。 ５、合金中，一个晶粒内的成分不均匀现象称枝晶偏析。 6、一种合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。 7、当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成 的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含量。 8、在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为4.3%C的铁碳合金才能发生共晶反应。 9、20钢比T12钢的碳含量要高。 10、再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。 11、过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度和塑性均上升。 12、正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理工艺。（） 13、65Mn是合金调质结构钢。 14、回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状 索氏体的性能。 15、T10A和60号钢均属于高碳钢。 （） 16、晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。 17、位错是实际金属晶体的一种面缺陷。 18、体心立方晶格的致密度为74%。 19、塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。 20、当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。 21、室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越好。 22、一般来说，钢的强度高于铸铁的强度。 23、65Mn的淬透性比65号钢的淬透性差。 24、从C曲线中分析可知，共析钢的过冷奥氏体在A1-550℃的范围内 发生贝氏体转变。 25、共析反应就是在某一温度时，从一种固相中同时结晶析出两种不同的固相。 26、包晶偏析可以通过回火的热处理方法消除。 27、所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。（） 28、一个合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由两相组成。（） 29、过冷奥氏体转变为马氏体是一种扩散型转变。30、60钢比T12钢的碳含量要高。 31、标识为100HBS的材料硬度大于标识为60HRC的材料硬度。（） 32、马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。（） 33、再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 34、当亚共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（） 35、贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁 原子不能进行扩散。 36、不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 37、高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。 38、经退火后再高温回火的钢，能得到回火马氏体组织，具有良好的综合机械性能。（） 39、热加工是指在室温以上的塑性变形加工。 40、在正常加热淬火条件下，亚共析钢的淬透性随碳的增高而增大，过共析钢的淬透性随碳 的增高而减小。 二、填空题：请把答案填在题中横线上。 1、铁素体的晶体结构为；奥氏体的晶体结构为。 2、细化晶粒可以通过 _和 ______________________两种途径实现。 3、在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为；而 把金属从一种固态晶体结构过渡为另一种固态晶体结构的转变称为 ____ 。 4、共析成分的铁碳合金室温平衡组织 是，其组成相是________ 和。 5、典型铸锭结构的三个晶区分别 为：、、。 6、金属晶体中最主要的面缺陷是 和。 7、用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢的碳含量为。 8、金属材料热加工和冷加工划分是以再结晶温度为界限的。已知铁的T再=600℃，铅的T再=-33℃，那么在室温下，铁的变形加工称为加工，铅的变形加工称为 加工。 9、钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越向（填“左或右”）。 10、HT200牌号中“HT”表示，数字”200”表
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
机械工程材料第二版习题答案王章忠
机械工程材料(第二版)习题答案(王章忠) 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，AK ＞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σs/ MPa σb/ MPa /% φ/% AK/J 接触疲劳强度 /MPa 弯曲疲劳强度 /MPa 20CrMnTi 渗碳 淬火853 1080 10 45 55 1380 750 38CrMoAl 调质835 980 14 50 71 1050 1020
机械工程材料习题答案
机械工程材料习题答案 第二章作业 2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？ 答：常见晶体结构有3种： ⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn 2---7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？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。 第三章作业 3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。 答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒
小 第四章作业 4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。 答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。原因是： （1）强度高：Hall-Petch公式。晶界越多，越难滑移。 （2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。 （3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。 4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后 再精加工。试解释这样做的目的及其原因？ 答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？ 答：W、Sn的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工
机械工程材料课后习题答案
机械工程课后答案 第一章 1、什么是黑色金属什么是有色金属 答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。 2、碳钢，合金钢是怎样分类的 答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在%——%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。 3、铸铁材料是怎样分类的应用是怎样选择 答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 4、陶瓷材料是怎样分类的 答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。 5、常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数各有什么特点α -Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构 答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。面心晶格立方，晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。密排六方晶格，Mg，Zn。 6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响 答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。 线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。 面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。 7、固溶体有哪些类型什么是固溶强化 答：间隙固溶体、置换固溶体。由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。 第二章
1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好 答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。 2、σ的意义是什么能在拉伸图上画出来吗 答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。 3、什么是金属的疲劳金属疲劳断裂是怎样产生的疲劳破坏有哪些特点如何提高零件的疲劳强度 答：金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多，即金属疲劳； 疲劳断裂是指在交变载荷作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象； 疲劳断裂的特点：引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载下的屈服强度； 断裂时无明显的宏观塑性变形，无预兆而是突然的发生；疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂三个阶段； 提高疲劳强度：改善零件的结构形状，避免应力集中，降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理，表面淬火及化学热处理等。 4、韧性的含义是什么αk有何实际意义 答：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，称为材料的韧性；冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，αk值的大小表示材料的韧性好坏。一般把αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。 5、何谓低应力脆断金属为什么会发生低应力脆断低应力脆断的抗力指标是什么答：低应力脆断是在应力作用下，裂纹发生的扩展，当裂纹扩展到一定临界尺寸时，裂纹发生失稳扩展（即自动迅速扩展），造成构件的突然断裂；抗力指标为断裂韧性（P43） 6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求 答：钢材的屈服强度未达到要求。 第三章 1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因 答：液态金属开始结晶时，由于结晶潜热的放出，补偿了冷却时散失的热量，
机械工程材料复习题
第一章材料的性能 选择题 1.在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是（）。 A．σb B．σs C．σ0.2 D．σp 2.有一碳钢支架刚性不足，解决的办法是（）。 A.通过热处理强化 B.选用合金钢 C.增加横截面积 D.在冷加工状态下使用 3.材料的使用温度（）。 A.应在其韧脆转变温度以上 B. 应在其韧脆转变温度以下 C.应与其韧脆转变温度相等 D. 与其韧脆转变温度无关 4.在作疲劳试验时，试样承受的载荷为 ______ 。 A．静载荷 B．冲击载荷 C．交变载荷 5.洛氏硬度 C 标尺使用的压头是 ______ 。 A．淬硬钢球 B．金刚石圆锥体 C．硬质合金球 是非题 1.所有金属材料均有明显的屈服现象。（） 2.碳的质量分数越高，焊接性能越差。（） 3.钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。（） 4.材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。（） 第二章材料的结构 选择题 1.两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（）。 A．与溶剂的相同 B．与溶质的相同 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 2.间隙固溶体与间隙化合物的（）。 A．结构相同，性能不同 B．结构不同，性能相同 C．结构相同，性能也相同 D．结构和性能都不相同 3.在立方晶系中指数相同的晶面和晶向（）。 A．互相平行 B．互相垂直 C．相互重叠 D．毫无关联
4.晶体中的位错属于 _______ 。 A．体缺陷 B．面缺陷 C．线缺陷 D．点缺陷 5.高分子材料中，大分子链之间的结合键是（）。 A．金属键 B．离子键 C．共价键 D．分子键 是非题 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。（） 2.单晶体具有各向异性，因此实际使用的所有晶体材料在各方向上的性能是不同的。（） 3.间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。（） 4.固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度高。（） 5.间隙固溶体和置换固溶体均可形成无限固溶体。（） 第三章材料的凝固 选择题 1.铸造条件下，冷却速度越大，则（）。 A．过冷度越大，晶粒越细 B．过冷度越大，晶粒越粗 C．过冷度越小，晶粒越细 D．过冷度越小，晶粒越粗 2.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（）。 A．越高 B．越低 C．与冷却速度无关 D．越趋于恒定 3.如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪组铸锭晶粒细？ 第①组：A.金属模铸造 B.砂模铸造（） 第②组：A.变质处理 B.不变质处理（） 第③组：A.浇注时振动 B.浇注时不振动（） 4.同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是（）。 A．晶粒度发生变化 B．过冷度发生变化 C．致密度发生变化 D．溶解度发生变化 5.实际金属结晶时，可通过控制形核率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒，应采用（）。 A．增大N/G值 B．减小N/G值
机械工程材料试卷复习题
机械工程材料 1 .室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越高。() 2 ?因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。() 3?间隙固溶体一定是无限固溶体。() 4 ?铁素体的本质是碳在a-Fe中的间隙相。() 5?在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。 6 ?高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。() 7 .钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。() 8 ? T8钢比T12和40钢有更好的淬透性。() 9 ?灰铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。() 10. 齿轮渗碳用钢常采用低碳钢。() 是非题 1 ? (V) 2 ? ( X ) 3 ? ( X ) 4 ? ( V) 5 ? ( X ) 6 ? ( X ) 7 ? (V) 8 ? (V) 9 ? ( X)10 ? ( V) 1. _________________________________________________ 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 2 ? a —Fe是实际原子数为 _________ 。 a ? 2; b ? 4; c ? 6 3 ?固溶体的晶体结构___________ 。 a ?与溶剂相同； b ?与溶质相同； c ?为其他晶型 4?间隙相的性能特点是_____________ 。 a ?熔点高、硬度低； b ?硬度高、熔点低； c ?硬度高、熔点高 5. __________________________________ 金属的加工硬化现象将导致。 a. 强度降低，塑性提高； b.强度提高，塑性降低；c ?强度降低，塑性降低 6 ?用下述三种方法制成齿轮，____________ 种方法较为理想。 a.用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮； b.由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮; 圆棒锻成圆 c.由 饼，再加工成齿轮 7.钢中含硫量过高的最大危害是造成__________________ 。 a.热脆； b.冷脆； c.氢脆 8 ?奥氏体是___________ 。
机械工程材料试卷
一、名词解释 固溶强化、过冷度、变质处理、细晶强化、铁素体、奥氏体 固溶强化：指随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象； 过冷度：理论结晶温度（T）与实际温度（t）的差值，即过冷度=T-t； 变质处理：在液态金属结晶前，特意假如某些难容固态颗粒，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，这种处理方法称为变质处理； 细晶强化：金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好，称为细晶强化； 铁素体：碳在中的固溶体称为铁素体，用符号F或表示； 奥氏体：碳在中的固溶体称为奥氏体，用符号A或表示； 二、填空题 1.材料常用的塑性指标有_伸长率_和_断面收缩率__两种，其中__断面收缩率__表示塑性更接近材料的真实变形。 2．检验淬火钢成品件的硬度一般用_洛氏__硬度，检测渗氮件和渗金属件的硬度采用_维氏__硬度。 3.体心立方晶格和面心立方晶格晶胞内的原子数分别为__2___和___4_____，其致密度分别为___0.68_____和__0.74______。 4.实际金属中存在有__点缺陷__、__线缺陷___和__面缺陷___ 3类缺陷。位错是___线___缺陷，晶界是__面___缺陷。金属的晶粒度越小，晶界总面积就越_大__，金属的强度也越__高__。1.结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的。这两个过程是__晶核形成___和 _晶核长大__。 5.金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有_控制过冷度__、_变质处理__和_振动、搅拌__。 6.物质在固态下的晶体结构随温度发生变化的现象称为_同素异构体转变__。铁的同素异构体转变为。 7.金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越_大__，晶粒越_小_，强度和硬度越_高___，塑性越__好__。 8.珠光体的本质是__转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物_ _。 9.纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变，其体积将_变小__。
机械工程材料练习题
三、选择题(共 25 分，每小题 1 分) I. 40钢钢锭在1000 C 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Y 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.ZAISi12 ； B.2A50(旧牌号 LD5) ； C.ZAIMglO ； 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.AI2O3 ； B.聚苯乙烯； C.聚丙烯； D.饱和聚酯 II. 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 14. 用于制造渗碳零件的钢称为 ( )。
机械工程材料习题集
1材料的性能 1、抗拉强度：材料抵抗最大均匀塑性变形的能力。 2、硬度：材料表面抵抗局部微量塑性变形的能力。 3、刚度：材料抵抗弹性变形的能力。 2 材料的结构 1、晶胞：晶胞是能代表晶格中原子排列规律的最小几何单元。 2、致密度：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。 3、晶体各向异性：晶体中不同晶面或晶向上的原子密度不同，从而造 成晶体不同方向上的性能不同的现象。 4、指出固溶体和金属化合物在晶体结构和机械性能方面的区别。 答：固溶体仍保持溶剂的晶格类型。而金属化合物为新的晶格，它与任一组元均不相同。固溶体一般是塑性、韧性好，强度、硬度低；金属化合物是硬度高，塑性、韧性差。 5、常见的金属化合物有______________、_______________和_______________三种类型。（正常价化合物；电子化合物；间隙化合物和间隙相） 6、金属的晶粒愈细小，则金属的强度、硬度愈_______________、
塑性韧性愈_______________，这种现象称为_______________强化。（高；好；细晶） 7、原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为_______________固溶体和_______________ 固溶体。（间隙；置换） 8、按合金的相结构分，铁碳合金中的铁素体属于_______________，渗碳体属于_______________。（固溶体；金属化合物） 9、在合金中具有_______________化学成分、_______________结构且与其他部分隔开的均匀组成部分叫做相。（同一;同一） 10、晶界和亚晶界属于_______________ 缺陷，位错属于_______________缺陷。（面；线） 11、晶体缺陷，按几何特征可分为__________缺陷、__________缺陷和__________缺陷三种类型。（点；线；面） 12、与固溶体相比，金属化合物具有高硬度、低塑性。（正确） 13、由固溶体（基体）和金属化合物（第二相）构成的合金，适量的金属化合物在合金中起强化相作用。（正确） 14、间隙固溶体的机械性能和间隙化合物的机械性能是相似的。（错误） 15、金属化合物都遵守原子价规律，其成分固定并可用化学式表示。（错误） 16、只要组成合金的两组元的原子直径差达到一定值，便可形成无限固溶体。
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
机械工程材料复习题及答案
中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 机械工程材料 一、判断： 1、奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。 ( ) 2、Ｆ与Ｐ是亚共析钢中室温时的主要组成相。 ( ) 3、金属的加工硬化是指金属在塑性变形后强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 ( ) 4、钢淬火时的冷却速度越快，马氏体的硬度越高。 ( ) 5、合金中，一个晶粒内的成分不均匀现象称枝晶偏析。 ( ) 6、一种合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。（） 7、当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织， ）（在平衡条件下，其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含 量。）8、在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为4.3%C的铁碳合金才能发生共晶反应。 （）T12钢的碳含量要高。（ 9、 20钢比）（ 10、再结晶能够消除加工硬化效果，是 一种软化过程。） 11、过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度 和塑性均上升。（ ）（ 12、正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理 工艺。）13、65Mn是合金调质结构钢。 （、回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状索氏体的性能。 （）14 （）15、T10A和60号钢均属于高碳钢。 、晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。16 （）（） 17、位错是实际金属晶体的一种面缺陷。 （）18、体心立方晶格的致密度 为74%。、塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。19 （） ）20、当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。 （（）、室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越好。21 22、一般来说，钢的强度高于铸铁的强度。 （） （）号钢的淬透性差。、2365Mn的淬透 性比65 C曲线中分析可知，共析钢的过冷奥氏体在A-550℃的范围内发生贝氏体转变。 （）、从241、共析反应就是在某一温度时，从一种固相中同时结晶析出两种不同的固相。 （） 25 （26、包晶偏析可以通过回火的热处理方法消 除。） 、所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。 （）27 +β）（），它由两相组成。（+28、一个合金的室温组
机械工程材料试题
一、是非题 1. 一般说来，金属中的固溶体塑性比较好，金属间化合物的硬度比较高。( ) 2. 不论含碳量的高低，马氏体的硬度都很高、脆性都很大。( ) 3. 金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。( ) 4. 凡是由液体凝固为固体的过程都是结晶过程。( ) 5. γ→α+β共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。( ) 6. 1Crl8Ni9Ti钢可通过冷变形强化和固溶处理来提高强度。( ) 7. 用Q345钢制造的自行车车架，比用Q235 A钢制造的轻。( ) 8. 合金元素在钢中以固溶体、碳化物、金属间化合物、杂质等多种方式存在。( ) 9. 铸铁不能进行热处理。( ) 10.复合材料具有比其他材料高得多的比强度和比模量。( ) 二、选择题 1. 固溶体的晶格与( )相同。 A. 溶液； B. 溶剂； C. 溶质； D. 溶质或溶剂。 2. 钢经调质处理后的室温组织是( )。 A. 回火马氏体； B. 回火贝氏体； C. 回火托氏体； D. 回火索氏体。 3. 钢合适的渗碳温度是( )℃． A . 650 ； B. 800 ； C. 930 ； D. 1100 。 4. 高速钢的热（红）硬性取决于( )。 A. 马氏体的多少； B. 残余奥氏体的量； C. 钢的含碳量; D. 淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量。 5. 能减小淬火变形开裂的措施是( )。 A.加大淬火冷却速度；B．选择合适的材料；C.升高加热温度；D.增加工件的复杂程度。 6. 承受交变应力的零件选材应以材料的_________为依据。 A. R eL（σs）； B. R m（σb）； C. HRA ； D. R-1（σ－1）。 7. 铜管拉伸后为避免开裂，在冷弯前应进行( )。 A. 正火； B. 球化退火； C. 去应力退火； D. 再结晶退火。 8. 测定铸铁的硬度，应采用( )。 A. HBW ； B. HRC ； C. HRA ； D. HV 。 9. 汽车板簧应选用( )材料。 A. 45钢； B. 60Si2Mn ； C. 2Crl3 ； D. Q345 。 1 0．金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的( )不同。 A. 性能； B. 结构； C. 结合键； D. 熔点。 三、填空题 l. 金属结晶是依靠__________和___________这两个紧密联系的过程实现的。 2. 45钢，用作性能要求不高的零件时，可在______________状态或正火状态下使用； 用作要求良好综合性能的零件时，可进行_______________热处理。 3. 合金的相结构分为______________和___________两大类。 4．对冷塑性变形后的金属加热时，其组织和性能的变化过程大致可分为_________ __________________________________等阶段。 5. 钢中__________元素引起热脆，____________元索引起冷脆。 6．珠光体是由____________和________________构成的机械混合物。 7. 冷处理的目的是_________________________________________ ，此时发生的残余奥氏体的转变产物为_________________________ 。 8. 白口铸铁中碳全部以_________形式存在，灰口铸铁中碳主要以_______形式存在。 9．共晶反应的特征是_________________，其反应式为_______________________。 10. 对某亚共析钢进行显微组织观察时，若估计其中铁素体含量约占10％，其碳含量约为________，该钢属于________碳钢。 四、简答题 1. 在铁碳相图中存在着三种重要的固相，请说明它们的本质和晶体结构(如δ相是碳在δ－Fe中的固溶体，具有体心立方结构)。 α相是_____________________________________________________； γ相是_____________________________________________________;
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：l0=5d0时的伸长率（l0=5.65s01/2） HBS:布氏硬度（压头为钢球） 第2章材料的结构 一、选择题 1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4 2. 每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4 3. 属于面心立方晶格的金属有（C） A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒 C.γ-Fe,铜 D.γ-Fe,钒 4. 属于体心立方晶格的金属有（B） A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬 5. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A） A. 间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 6. 在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向(B) A.相互平行 B.相互垂直 C.相互重叠 D.毫无关联 7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C) A.(100) B.(110) C.(111) D.(122)