机械工程材料复习题2011

第一章 金属材料的结构与性能

(二)填空题

1. 同非金属相比，金属的主要特性是

_______________________________。

2. 晶体与非晶体最根本的区别是

___________________________________。

3. 金属晶体中最主要的面缺陷是____________和______________。

4. 位错分两种，它们是________和_______，多余半原子面是

___________位错所特有的。

6. 点缺陷有___________和___________两种；面缺陷中存在大量的

_______。

7. α-Fe、γ-Fe 的一个晶胞内的原子数分别为_________和

____________。

8. 当原子在金属晶体中扩散时，它们在内、外表面上的扩散速度较在体内的扩散速度_________________________。

9. 金属中晶粒越细小，晶界面积越_______________。

10. 已知银的原子半径为0.144nm,则其晶格常数为_______________nm。

11. 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度

______________________。

12. 以电子浓度因素起主导作用而生成的化合物称_________________。

13. 材料常用的塑性指标有____________和____________两种。其中用____________表示塑性更接近材料的真实变形。

14. 检验淬火钢成品件的硬度一般用____________硬度，而布氏硬度适用于测定____________的硬度。

15. 零件的表面加工质量对其____________性能有很大的影响。

（三）是非题

1.因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也不相同的。（）

2.金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。（）

3.因为面心立方晶体的配位数大于体心立方晶格的配位数，所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。（）

7.在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。（）

8.因为固态金属的扩散系数比液态金属的扩散系数小很多，所以固态下的扩散比液态下的慢得多。（）

9.金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高一些。（）

10.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。（）

11.间隙固溶体一定是无限固溶体。 ( )

12．间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。 ( )

（四）选择题

1．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）无必然联系；（d）其晶向在晶面上

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

3．亚晶界是由：

（a）点缺陷堆积而成；（b）位错直排列成位错墙而构成；（c）晶界间的相互作用构成。

4．在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：

（a）<100> （b） <110> （c）<111>.

5．在体心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：

(a) <100> （b） <110> （c）<111>.

6．α-Fe和γ-Fe分别属于什么晶格类型：

(a) 面心立方和体心立方； (b) 体心立方和面心立方； (c)均为面心立方;

(d) 均为体心立方。

8.有一碳钢制支架刚性不足，解决的办法是：

（a）用热处理方法强化；(b)另选合金钢；(c)增加截面积；(d)用冷加工方法制造。

9.材料的脆性转化温度应在使用温度：

（a）以上；（b）以下；（c）与使用温度相等。

11.在图纸上出现如下几种硬度技术条件的标注，其中哪种是错的？

（a）HB500；（b）HV800；（c）HRC12-15；（d）HB229。

(五)综合分析题

2.作图表示立方晶系中的(1 1 0)、(1 1 2)、(1 2 0)、 (1 21)晶面和[111]、[132]、[210]晶向.

3．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各属何种晶体结构？

4．画出体心立方、面心立方和密排六方晶体中原子最密的晶面和晶

向、写出它们的晶面和晶向指数并求出单位面积及单位长度上的原子数。

5．在常温下，已知铁的原子直径d=0.254nm，铜的原子直径

d=0.255nm，求铁和铜的晶格常数。

6．实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？

7.常用的硬度方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否直接进行比较？

答案

（二）填空题

1.导电性和导热性、不透明性和金属光泽、塑性变形能力

2.原子排列的规则性

3.晶界和亚晶界

4.刃型位错和螺型位错刃型位错

6. 空位和间隙原子位错

7. 4 2

8.快

9.多

10. 0.407（Ag是fcc）

11.高

12.电子化合物

13.延伸率断面收缩率断面收缩率

14.洛氏（HRC）较软的毛坯或半成品

15疲劳

（三）是非题

1.错误

2.错误

3.正确

4.错误

5.错误

6.正确

7.正确

8.正确

9.正确 10.正确

11.错误 12.错误

(四) 选择题

1.(b)

2.(c)

3.(b)

4.(b)

5.(c)

6.(b)

7.(c) 8.(c) 9.(b) 10.(b) 11.(c)

（五）综合分析题

略

(二)填空题

1．按钢中合金元素含量，可将合金钢分为

________________________，和__________________和

_______________________几类(分别写出合金元素含量范围)。

2．合金钢按用途可分为______________、____________和

____________。

3．20CrMnTi是____________钢，Cr，Mn的主要作用是________，Ti的主要作用是_____________，热处理工艺是_____________。

4．W18Cr4V是__________钢，含碳量是_______，W的主要作用是

_________、Cr的主要作用是_________，V的主要作用是________。热处理工艺是___________，最后组织是___________。

5．0Crl8Ni9Ti是__________钢，Cr，Ni和Ti的作用分别是_________ 、_________________和_______________。

6．拖拉机和坦克履带板受到严重的磨损及强烈的冲击，应选用

_________钢，采用____________处理。

7．白口铸铁中碳主要以_____________的形式存在，灰口铸铁中碳主要以____________的形式存在。

8．普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为______状、_____状和_______状。

9．铸铁的基体有__________、___________、 _____________三种．10．QT500-05牌号中，QT表示_________，数字500表示__________，数字05表示____________。

11．HT250是__________铸铁，250表示__________。

12．促进石墨化的元素有_________、_________，阻碍石墨化的元素有_____、_________。

13．铸铁的石墨化过程分为三个阶段，分别为__________、

____________、__________。

15．生产孕育(变质)铸铁选用___________作为孕育(变质)剂。

16．生产球墨铸铁选用____________作为球化剂。

17．灰口铸铁的机械性能主要取决于_______________。

18．机架和机床床身应选用_____________。

19．影响石墨化的主要因素是___________和_____________。

20.球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高，这是因为

_________________________________。

21．ZL110是____________合金，其组成元素为_____________。(三)是非题

1．调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。 ( )

2．T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 ( )

3．要提高奥氏体不锈钢的强度，只能采用冷塑性变形予以强化。 ( )

4．高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体，使其均匀分布于基体中。 ( )

5．T8与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。 ( )

6．高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多的溶入奥氏体中，从而提高钢的硬性。 ( )

7．奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后稳定化处理。 ( )

8．20CrMnTi与1Crl8Ni9Ti中的Ti都是起细化晶粒的作用。 ( ) 9．铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。 ( ) 10．可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。 ( )

11．石墨化的第三阶段不易进行。 ( )

12．可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。 ( ) 13．球墨铸铁可以通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。 ( )

14．采用热处理方法，可以使灰铸铁中的片状石墨细化，从而提高其机械性能. ( )

15．铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其机械性能。 ( )

16．灰铸铁的减震性能比钢好。 ( )

17．所有的铝合金都可以通过热处理予以强化。 ( )

18．铅黄铜加铅是为了提高合金的切削加工性。 ( )

(四)选择题

1．要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用

(a)45钢经正火处理； (b)60Si2Mn钢经淬火和中温回火；

(c)40Cr钢经调质处理。

2．制造手用锯条应当选用：

(a)T12钢经淬火和低温回火；(b)Crl2Mo钢经淬火和低温回火；

(c)65钢淬火后中温回火。

3．高速钢的红硬性取决于：

(a)马氏体的多少； (b)淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的

量；

(c)钢中的碳含量

4．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：

(a)20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。

5．下列钢种中，以球化退火作为预备热处理的钢种是：

(a)40Cr； (b)20Cr； (c)16Mn； (d)GCrl5。

6．60Si2Mn钢的热处理工艺是：

(a)淬火和低温回火； (b)淬火和中温回火； (c)再结晶退火。

7．热锻模应选用：

(a)Crl2MoV淬火和低温回火；(b)5CrNiMo调质处理；(c)40Cr调质处理。

8．GCrl5钢中Cr的平均含量为；

(a)15%； (b)1.5%； (c)没有表示出来。

9．二次硬化属于：

(a)固溶强化；(b)细晶强化，(c)位错强化，(d)第二相强化。

10．欲制一耐酸容器，选用的材料和相应的热处理工艺应为：

(a)W18Cr4V，固溶处理； (b)1Crl8Ni9，稳定化处理；

(c)1Crl8Ni9Ti，固溶处理； (d)1Crl7，固溶处理。

11．0Crl8Ni9钢固溶处理的目的是：

(a)增加塑性； (b)提高强度： (c)提高耐蚀性。

12．下列钢中最易发生晶间腐蚀的是：

(a)0Crl8Ni9Ti； (b)0Crl8Ni9； (c)1Crl8Ni9； (d)1Crl8Ni9Ti。13．下列钢中热处理时不产生二次硬化的是：

(a)W18Cr4V； (b)Crl2MoV； (c)3Cr2W8V； (d)5CrNiMo。

14．铸铁石墨化过程的第一，二、三阶段完全进行，其显微组织为：（a）F十G；（b)F+P+G； (c)P十G。

15．铸铁石墨化过程的第一、二阶段完全进行，第三阶段部分进行，其显微组织为：

(a)F+G； (b)P+G； (c)F+P+G。

16．铸铁石墨化过程的第一、二阶段完全进行，第三阶段未进行，其显微组织为：

(a)F+P+G； (b)P+G； (c)F+G。

17．提高灰口铸铁的耐磨性应采用：

(a)整体淬火； (b)渗碳处理； (c)表面淬火。

18．普通灰铸铁的机械性能主要取决于：

(a)基体组织； (b)石墨的大小和分布； (c)石墨化程度。

19．现有下列灰口铸铁，请按用途选材；

(a)HT250； (b)KTH350-10； (c)QT600-02。

①机床床身( )；

②汽车前后轮壳( )；

③柴油机曲轴( )。

20．灰口铸铁磨床床身薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。解决的办法是：

(a)改用球墨铸铁； (b)正火处理； (c)软化退火； (d)等温淬火。

21.在下列铸铁中可采用调质、等温淬火工艺方法获得良好综合机械性能的是：

(a)灰铸铁； (b)球墨铸铁； (c)可锻铸铁； (d)蠕墨铸铁。24．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)完全退火，(c)水韧处理；(d)固溶+时效。

(五)综合分析题

1．说出Q235A，15，45，65，T8，T12等钢的钢类，含碳量，各举出一个应用实例。

2．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。

3．为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素?

4．试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

5．有两种高强螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合机械性能：σb≥800MPa，αk≥25J/cm2。试问应选择什么材料及热处理工艺?

6．为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素?为什么要进行中温回火? 7．轴承钢为什么要用铬钢?为什么对非金属夹杂限制特别严格?

8．简述高速钢的成分、热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。9．W18Cr4V钢的A c1约为820℃，若以一般工具钢A c1+30～50℃的常规方法来确定其淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能?为什么?其实际淬火温度是多少?W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560℃三次回火，这又是为什么?

10．不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么?

11．试分析合金元素Cr在40Cr，GCrl5，CrWMn，1Crl3，1Crl8Ni9Ti，4Cr9Si2等钢中的作用。

12．试就下列四个钢号：20CrMnTi，65，T8，40Cr讨论如下问题：

a．在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；

b．各种钢的用途，热处理工艺，最终的组织．

13．试画出经正常淬火后的W18Cr4V钢在回火时的回火温度与硬度的关系曲线。14．指出表1-2中各类钢中的合金元素的主要作用。

表1-2

钢号元素合金元素的主要作用20CrMnTi Ti

GCr15Cr

60Si2Mn Si

W18Cr4V V

40CrNiMo Mo

ZGMn13Mn

1Cr18Ni9Ni

40MnB B

答案

（二）填空题

1.低合金钢（总量低于5%）中合金钢（总量5～10%）高合金钢（总量高于10%）

2.合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢

3.合金渗碳钢提高淬透性细化晶粒渗碳后直接淬火，再低温回火

4.高速钢＞0.7% 保证钢的热硬性提高淬透性提高耐磨性球化退火+淬火+低温回火回火马氏体、细粒碳化物、少量残余奥氏体

5.奥氏体型不锈钢提高基体电极电位、获得奥氏体组织，提高耐蚀性、避免晶间贫铬，减轻晶间腐蚀

6.耐磨水韧

7.渗碳体石墨

8.片状、团絮状、球状和蠕虫状

9.P、F、P+F

10.球墨铸铁最低抗拉强度延伸率

11.灰口铸铁最低抗拉强度

12.C、Si、Al、Cu、Ni、Co Cr、W、Mo、V、Mn、S

13.结晶出一次石墨和形成共晶石墨、析出二次石墨、形成共析石墨

14.铸造纯白口铸铁石墨化退火处理

15.硅类合金和碳类

16.稀土镁

17.石墨的形态、含量和分布

18.灰口铸铁

19.温度及冷却速度合金元素

20.其石墨的形态比普通灰口铸铁更圆整，对基体的强度、塑性和韧性影响更小。

21.铝硅 Al、Si、Cu、Mg

22.铜锌（复杂黄铜） 1%

23.铜铝（铝青铜） Cu、Al

24.α＋β 钛

（三）是非题

1.错误

2.错误

3.错误

4.错误

5.错误

6.正确

7.正确

8.错误

9.错误 10.错误 11.正确 12.错误 13.正确 14.错误 15.错误 16.正确17.错误 18.正确19.正确 20.错误

（四）选择题

1.(c)

2.(a)

3.(b)

4.(c)

5.(d)

6.(b)

7.(b)

8.(b)

9.(d) 10.(c) 11.(c) 12.(c) 13.

(d) 14.(a) 15.(c) 16.(b) 17.(c) 18.(b) 19.(1)(a) (2)(b) (3)(c) 20.(c) 21.(b)

22.(c) 23.(d) 24.(c) 25.(d)

(五)综合分析题

略

(二)填空题

1．所谓失效是指机器零件__________、____________、___________。2．零件失效形式的三种基本类型是__________、__________ 、

_______。

3．机器零件选材的三大基本原则是________ 、________ 、________。6．尺寸较大(分度圆直径d>400~600mm)、形状较复杂而不能锻造的齿轮可用____________制造，在无润滑条件下工作的低速无冲击齿轮可用_________制造，要求表面硬、心部强韧的重载齿轮必须用

____________制造。

7．对承载不大、要求传递精度较高的机床齿轮，通常选用_________经_____热处理制造。而对要求表面硬、耐磨性好，心部强韧性好的重载齿轮，则通常选用________经___________热处理制造。

9．连杆螺栓工作条件繁重，要求高的强度和高的冲击韧性，应选用

______材料。

(三)是非题

1．最危险的、会带来灾难性后果的失效形式是低应力脆断、疲劳断裂

和应力腐蚀开裂，因为在这些断裂之前没有明显的征兆，很难预防。( )

2．零件失效的原因可以从设计不合理、选材错误、加工不当和安装使用不良四个方面去找。( )

6．火箭发动机壳体选作某超高强度钢制造，总是发生脆断，所以应该选用强度更高的钢材。( )

7，载重汽车变速箱齿轮选用20CrMnTi钢制造，其工艺路线是；下料→锻造→渗碳→预冷淬火→低温回火→机加工→正火→喷丸→磨齿。（）

8．C618机床变速箱齿轮选用45钢制造，其工艺路线为：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→高频表面淬火→低温回火→精磨。( )

四选择题

1．弹性失稳属于_______失效，热疲劳属于______失效，接触疲劳属于_____失效，应力腐蚀属于_______失效，蠕变属于_______失效。

(a)变形类型； (b)断裂类型； (c)表面损伤类型

2．某化肥厂由国外进口的30万吨氨合成塔，在吊装时吊耳与塔体连接的12个螺栓全部突然断裂。经化验，螺栓材料为与热轧20钢相近的碳钢，强度不高。显然，事故是由______引起的，原因乃________错误。塑性断裂；脆性断裂；疲劳断裂，蠕变断裂；设计，加工，选材，安装使用

3．C618机床变速箱齿轮工作转速较高，性能要求：齿的表面硬度HRC50-56，齿心部硬度HRC22-25，整体强度：σb=760-800MN/m2，整体韧性α k=40~60J/cm2。应选_________钢并进行_________处理。

35，45，20CrMnTi，38CrMoAl，0Crl8Ni9Ti，T12；调质+氮化，水淬，回火，调质+表面淬火，淬火+低温回火，渗碳+淬火+低温回火。4．大功率内燃机曲轴选用_____，中吨位汽车曲轴选用_____，C620车床主轴选用 _______ ，精密镗床主轴应选用_______。

(a)45； (b)球墨铸铁； (c)38CrMoAl； (d)合金球墨铸铁。

5．高精度磨床主轴用38CrMoAl制造，试在其加工工艺路线上，填入热处理工序名称。锻造→( ) →粗机加工→( ) →精机加工→( ) →粗磨加工→( ) →精磨加工。

(a)调质； (b)氮化； (c)消除应力； (d)退火。

6．现有下列钢号：①Q235；②W18Cr4V；③5CrNiMo；④60Si2Mn；

⑤ZGMnl3；⑥16Mn；⑦1Crl3；⑧20CrMnTi；⑨9SiCr；

⑩1Crl8Ni9Ti；11T12；1240Cr，13GCrl5；14Crl2MoV；1512CrlMoV．请按用途选择钢号：

(1)制造机床齿轮应选用( )；

(2)制造汽车板簧应选用( )；

(3)制造滚动轴承应选用( )；

(4)制造高速车刀应选用( )；

(5)制造桥梁应选用( )；

(6)制造大尺寸冷模具应选用( )；

(7)制造耐酸容器应选用( )；

(8)制造锉刀应选用( )。

(五)综合分析题

1．机器零件或试样的尺寸越大，在相同的热处理条件下机械性能越低，此即所谓尺寸效应。请解释其道理，并在选材时予以注意。

5．一尺寸为ф30×250mm的轴，用30钢制造，经高频表面淬火(水冷)和低温回火，要求摩擦部分表面硬度达HRC50～55，但使用过程中摩擦部分严重磨损。试分析失效原因，并提出解决问题的办法。

6．某工厂用T10钢制造钻头，给一批铸件打ф10mm的深孔，但打几个孔后钻头即很快磨损。据检验，钻头的材质、热处理、金相组织和硬度都合格。问失效的原因和解决问题的方案。

9．有一个45钢制造的变速箱齿轮，其加工工序为下料→锻造→正火→粗机加工(车) →调质→精机加工(车、插) →高频表面淬火→低温回火→磨加工。说明各热处理工序的目的及使状态下的组织。

10．用15钢制作一要求耐磨的小轴(直径20mm)，其工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火→低温回火→磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。

答案

（二）填空题

1.零件完全破坏，不能继续工作、严重损伤，继续工作不安全、虽能安全工作，但不能满意的起到预期的作用

2.变形失效、断裂失效、表面损伤失效

3. 使用性能原则、工艺性能原则、经济性原则

4.使用寿命、重量、加工费用、维修费用、材料价格

5.刚度屈服强度断裂韧性

6. 灰口铸铁球墨铸铁中碳钢

7. 35CrMo 850℃～870℃空冷，600℃～650℃回火 20CrMnTi 900℃～950℃渗碳，降温至820℃～850℃淬火，180℃～200℃回火

8.珠光体耐热钢中碳钢45 马氏体耐热钢

9.合金调质钢40Cr

10.碳素工具钢T12 球化退火＋淬火＋低温回火

（三）是非题

1.正确

2.正确

3.正确

4.正确

5.错误

6.错误

7.错误

8.正确

（四）选择题

1.(a) (b) (c) (b) (a)

2. 塑性断裂选材

3. 45 调质＋表面淬火＋低温回火

4.(d) (b) (a) (c)

5.(d) (a) (c) (b)

6.⑿④⒀②⑥⒁⑩⑾

（五）综合分析题

略

计算题

1．常见的金属的三种晶格类型是什么？α-Fe, Cu, Al各是什么晶格类型？计算 α-Fe致密度？

2．已知金属W、Fe、Cu的溶点分别分3380℃，1534℃，1083℃试估算这些金属的最低再结晶温度范围。

3．Cu室温下软态σb=200MPa，硬态σb=300 MPa问在800℃时，两者σb 是否改变？（硬态即经加工硬化后，软态即经再结晶退火处理后）4．根据Fe —Fe3C相图计算：

（1）室温下，含碳0.6%钢中珠光体和铁素体各占多少？

（2）室温下，含碳1.2%的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少？

（3）铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量？

5．对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体十渗碳体（网状），其中珠光体占93%，问此碳钢的含碳量大约是多少？

6．计算40钢中F和P各占多大重量百分比？

7．现有两种铁碳合金，在显微镜上观察其组织，并以面积分数评定各组织的相对量。一种合金的珠光体占75%，铁素体占25%；另一种合金的显微组织中珠光体占92%，二次渗碳体占8%。这两种铁碳合金各属于哪一类合金？其碳的质量分数各为多少？

8．某厂仓库中积压了许多碳钢(退火状态)，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，其中铁素体量占80%。问此钢材碳的含量大约是多少?是哪个钢号?

判断题

1．所有金属材料在拉伸试验时都有显著的屈服现象。（）2．同素异构转变过程也同样遵循晶核形成与长大规律。（）3．金属铸件可以用再结晶来细化晶粒。（）

4．渗碳体是铁与碳的化合物。（）

5．碳在奥氏天体中的溶解度随温度的升高而增加。（）6．碳素工具钢的含碳量一般都大于0.7％。（）

7．低碳钢的硬度低，但有良好的塑性，韧性以及焊接性。（）8．钢的最高淬火硬度，主要取决于钢中奥氏体的含碳量。（）9．实际加热时的临界点总是高于相图中的临界点。（）10．球化退火不适用于低碳钢。（）

11．热硬性高的钢必具有较高的回火稳定性。（）12．合金钢只有经过热处理才能显提高其力学性能。（）13．孕育铸铁比普通灰铸铁强.硬度高。 （ ）

14．特殊黄铜是不含锌元素的黄铜。 （ ）

15．金属材料包括有色金属、黑色金属及其合金。 （ ）

16．钢经淬火后处于硬脆状态。 （ ）

17．马氏体中的碳含量等于钢中的碳含量。（）

填空题

1．气体渗碳使用的渗碳剂是，其加热温度为。

2．请列举两个可以制作冷作模具的低合金工具钢号：，。3．请列举两个可以制作压铸模的钢号，

4．请列举两个可以制作热锻模的钢号：，

5．就温度高低而言，临界点Ac1比临界点A1要。

6、就温度高低而言，临界点Ac1比临界点Ar1要。

7．过共析钢的淬火加热温度为，随着钢中含碳量的增

加，其淬火加热温度。

8．根据回火加热温度不同，可将其分为，和

三种。

9．常见的晶格类型主要有，和三种。

10．含碳量为的奥氏体在的温度下发生共析转变形成

组织。

11．影响铸铁石墨化过程的主要因素是和。

12．工业纯铁在9120C以下的同素异晶体为，其晶格为

。

13．平衡状态下20、T8、T12钢的室温组织分别为，和。

14．过共析钢的淬火加热温度为，随着钢中含碳量的增加，其淬火加热温度。

15．含碳量为的奥氏体在的温度下发生共析转变形成

组织。

16．为了改善碳素工具钢的切削加工性能，其预先热处理工艺应采用。

17．下列钢中钢的质量最差；钢的含碳量最高；钢的淬透性最好。

50 16Mn T8 CrWMn

18．面心立方晶格中，每个晶胞内完全拥有个原子。

19．以锌为主加元素的铜合金称为，而以镍为主加元素的铜合金称为。

20．碳在α-Fe中形成的过饱和固溶体称为。

21．HRC代表金属材料的指标，σs 代表金属材料的指标。

22．下列钢中为优质碳素结构钢；为高速工具钢；为合金弹簧钢，为马氏体不锈钢；为低合金结构钢。

23．下列合金中为球墨铸铁；为锻铝合金；为滚动轴承合金；为工业纯铜；为合金渗碳钢。

20Cr， T8， QT400-18 ，ZChSnSb11-6 ，40MnVB，LY11，T7，LD2

24．工业纯铁在9120C以下的同素异晶体为，其晶格为

25．根据下表所列要求，归纳比较固溶体、金属化合物及机械混合物的特点

名 称种 类举 例晶格特点相 数性能特点

固 溶 体

金属化合物

机械混合物

26．过共析钢的淬火加热温度为，随着钢中含碳量的增加，其淬火加热温度。

27．含碳量为0.77的奥氏体在的温度下发生共析转变形成组织。

28．影响铸铁石墨化过程的主要因素是和。

辨析题

1 .判断下列说法是否正确，并说明其原因

（1）HT150铸铁的箱体，σb为15 MPa。

（2）同一铸件用HT150，HT350铸造，其收缩量相同。

（3）HT150，HT300可浇注的铸件最小壁厚相同。

2．判断下列说法是否正确，为什么?

（1）钢的含碳量越高，质量越好

（2）共析钢在727℃发生共析转变形成单相珠光体

（3）w c=4.3%的钢在1148℃发生共晶转变形成莱氏体

（4）钢的含碳量越高，其强度和塑性也越高

3．有关零件图图纸上，出现了以下几种硬度技术条件的标注方法，问这种标注是否正确?为什么?

(1)600～650 HBS； (2)230 HBW； (3)12～15 HRC；

(4)70～75 HRC；（5)HRC 55～60 kgf／mm2； (6)HBS220～250kgf

／mm2。

4．判断下列说法是否正确？为什么？

（1）钢在奥氏体化冷却时所形成的组织，主要取决于钢的加热速度。

（2）低碳钢和高碳钢零件为了切削方便，可预先进行球化退火处理。

问答题

1．金属材料的性能包括几方面？

2．简述常用机械性能指标（名称、符号、含义、单位）。

3．衡量金属材料力学性能的指标有哪几项？拉伸实验可以测得哪几项性能指标？

4．什么是密排面，密排方向？

5．在fcc中，那个晶面和晶向的原子密度最大？

6 ．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？

7．实际金属的晶体结构特征是什么？常见的晶体缺陷是什么？缺陷对性能有何影响？

8 ．说明Zn、α—Fe，Cu的塑性不同的原因。

9．强化方法有哪些，简述其原因。

10．为什么细晶粒钢强度高，塑性韧性也好？

11.金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒，为什么？

12.热加工对金属组织性能有何影响？钢材在热变形加工（如锻造）时为什么不出现硬化现象？

13．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出各向异性？（从塑性变形的角度说明）

14．说明合金的成分、组织、相之间的关系。

15．试述固溶强化，加工硬化和弥散强化原理并说明三者的区别。16．何谓共晶反应，匀晶反应和共析反应？试比较三种反应的异同点。17．二元匀晶相图，共晶相图与合金的机械性能，物理性能和工艺性能存在什么关系？

18．为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？

19．为什么r—Fe和α—Fe的比容不同？一块质量一定的铁在910℃发生r—Fe→α—Fe转变时，其体积如何变化？

20．何谓α，r，Fe3C，P, L d（L1d），它们的结构，组织形态，机械性能有何特点？

21．画出Fe —Fe3C相图，标出图中S、C、J、H、E、P、N、G及GS、SE、PQ、PSK各点、线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。

22．分析含量别为0.20%，0.60%，0.80%，1.0%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。指出这四种成分组织与性能的区别。23．指出下列名词的主要区别

（1）一次渗碳体，二体渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体与共析渗碳体。

（2）热脆与冷脆

（3）莱氏体与变态莱氏体

24．解释下列现象：

（1）在相同含碳量情况下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理温度都比碳钢高。

（2）在相同含碳量情况下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。

（3）含碳0.40%，含铬12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.5%，含铬12%的钢属于莱氏体钢。

（4）高速钢在热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织。

25．指出下列钢牌号的意义、类别，主要特点及用途：

（1）Q235—AF （2）45 （3）T12A

26．共析钢过冷A等温转变产物有哪三种类型？M的结构是什么？哪种产物性能最软？

27．指出共析钢加热时奥氏体形成的几个阶段，并说明亚共析碳钢及过共析碳钢奥氏体形成的主要特点。

28．指出影响奥氏体形成速度和奥氏体实际晶粒度的因素。

29．指出A1，A2，A cm，A cl，A c3，A ccm，A r1，A r3，A rcm各临界点的意义。

30．珠光体类型和贝氏体类型组织各有哪几种？它们在形成条件，组织形态，性能方面有何特点？

31．马氏体组织有哪几种基本类型？它们的形成条件、晶体结构、组织形态和性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？

32．退火的主要目的是什么？何谓球化退化？何谓完全退火？

33．确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织。

（1）经冷轧后的15钢板，要求降低硬度；

（2）锻造过热的60钢锻坯。

（3）具有片状渗碳体的T12钢坯。

34．正火和退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火及退火？35．指出下列零件的锻造毛坏进行正火的主要目的及正火后的显微组织。

（1）20钢齿轮 （2）45钢小轴 （3）T12钢锉刀

36．在生产中常用增加钢中珠光体数量的方法来提高亚共析钢的强度，为此采用何种热处理工艺？为什么？

37．常用淬火方法中有哪些？说明它们的主要特点及其应用范围。

38．说明45钢试样（?10mm）经下列温度加热、保温，并在水中冷却，

得到的室温组织。

（1）700℃ （2）760℃ （3）840℃ （4）1100℃

39．指出下列工件的淬火、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

40．指出下列组织的主要区别：

（1）索氏体与回火索氏体。（2）屈氏体与回火屈氏体。（3）马

氏体与回火马氏体。

41．分析调质处理（从工艺、组织、性能、应用）为什么调质安排在

粗、精切削加工之间？

48.指出下列钢的类别，用途、碳和合金元素的主要作用及热处理特

点。

①3Cr13 ②0Cr18Ni9 ③1Cr18Ni9Ti ④ZGMn13 ⑤YT15

⑥YG6

49.白口铸铁、灰口铸铁和钢这三者的成分、组织和性能有何主要区

别？

62．画出Fe-Fe3C相图钢的部分，试分析45钢、T8钢、T12钢在极缓慢的

冷却条件下的组织转变过程，并绘出室温显微组织示意图。

64．下列工件，由于管理的差错，造成钢材错用，问使用过程中会出现

哪些问题?比较两者的成分与性能差异。

（1）把Q235当作45钢制造齿轮；（2）把30钢当作T13钢制成锉

刀；

（3）把20钢当作60钢制成弹簧

82．常见的金属的三种晶格类型是什么？α-Fe，cu,Al各是什么晶格类

型？计算 α-Fe致密度？

86．用T12钢制造的丝锥，其成品硬度要求为＞60HRC，加工工艺过程

为：轧制—→热处理1—→机加工—→热处理2—→机加工。

（1）写出热处理1和热处理2工序的名称及作用：

（2）制订最终热处理的工艺规范(加热温度、冷却介质)。

87．为什么过共析钢锻件采用球化退化而不用完全退火?

90．分析T12钢在平衡条件下的结晶过程，并计算室温组织中组织组成

物的相对重量。

94．括号内提供下列工件材料的选择范围(08F、20、T8、T12、65Mn、

45)试就下列工件选择合适的材料：

(1)冷冲压件 (2)螺钉 (3)齿轮 (4)小弹簧 (5)锉刀。

95．将二个同尺寸的T12钢试样，分别加热到780℃和860℃，并保温相同时间，然后以大于V k的同一冷速冷至室温，试问：

（1）哪个试样马氏体中的碳含量较高，为什么?

（2）哪个试样中残余奥氏体量较多，为什么?

（3）哪个试样中未溶碳化物较多，为什么?

（4）哪个淬火加热温度较合适?为什么?

96．分析含量别为0.20%，0.60%，0.80%，1.0%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。指出这四种成分组织与性能的区别。99．根据Fe —Fe3C相图，说明产生下列现象的原因：

（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高。

（2）变态莱氏体的塑性比珠光体的塑性差。

（3）捆扎物体一般用铁丝（镀锌的碳钢丝）而起重机起吊重物却用钢丝绳（用60，65，70，75等钢制成）。

（4）一般要把钢材加热到高温（约1000~1250℃）下进行热轧或锻造。

综合分析题

1． Pb—Sn相图如图所示

（1）试标出尚未标注的相区的组织。（2）指出组织中含βⅡ最多和最少的成分。

（3）指出组织中共晶体最多和最少的成分。（4）指出最容易和最不容易产生枝晶偏析的成分。（5）初生相α和β，共晶体α+β；二次相βⅡ及αⅡ，它们在组织形态上有何区别？画出它们的组织意图

2．根据上题图，说明含28%Sn的Pb—Sn合金在下列温度时组织中有哪些

相并求出相的相对量。（1）高于300℃。（2）刚冷到183℃，共晶转变尚未开始。

（3）在183℃，共晶转变完毕。（4）冷至室温。

3. 已知A（熔点600℃）与B（熔点500℃）在液态无限互溶，在固态300℃时A溶于B的最大溶解度为30%，室温时为10%，但B不溶于A；在300℃时含40%B的液态合金发生共晶反应，现要求：

（1）作出A-B合金相图。（2）分析20%A，45%A，80%A等合金的结晶过程，并确定室温下的组织成物和相组成物的相对量。（3）写出共晶反应。

7．根据Fe —Fe3C相图，说明产生下列现象的原因：

（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高。

（2）变态莱氏体的塑性比珠光体的塑性差。

（3）捆扎物体一般用铁丝（镀锌的碳钢丝）而起重机起吊重物却用钢丝绳（用60，65，70，75等钢制成）。

（4）一般要把钢材加热到高温（约1000~1250℃）下进行热轧或锻造。（5）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。8．低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何根据含量划分的？分别举例说明它们的用途。铁碳合金相图中，随含碳量增加，钢的室温组织变化规律是什么？画出钢的部分的组织示意图。

9．某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC＞50），而心部具有良好的韧性（A K＞40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替，试说明：

（1）原45钢各热处理工序的作用。

（2）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？

10．分析比较T9碳素工具钢与9SiCr合金工具钢？

（1）为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9钢高？

（2）直径为φ30~φ40mm的9SiCr钢在油中冷却能淬透，相同尺寸的T9碳素工具钢在油中冷却不能淬透？

（3）为什么T9碳素工具钢制造的刀具刃部受热至200—250℃其硬度和耐磨性已迅速下降，以致于失效。而9SiCr钢刀具的刃部在230—250℃条件下工作，硬度仍不低于HRC60，且耐磨性良好，尚可维持正常工作。

（4）为什么9SiCr钢比较适宜于制造要求变形小、硬度较高（HRC60—