工程材料习题

第一章

1.1 晶体与非晶体的本质区别是什么？单晶体为何有各向异性？而实际金属却表现为各向同性？

1.2 作图表示立方晶系（211）、（2）、（210）、（321）、（223）、（236）晶面与[111]、[111]、[021]、[112]、[211]、[123]晶向。

1.3 立方晶系中，{120}、{123}晶面族包括哪些晶面？

1.4 铜和铁室温下的晶格常数分别为0.286nm 和0.3607nm ，求13cm 铁和铜中的原子数。

1.5 常见的金属晶体典型结构有哪几种？αFe −、γFe −、Cu 、Al 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mo 、Mg 、Zn 、W 各属何种晶体结构？

l.6 分析纯金属冷却曲线中出现“过冷现象”和“平台”的原因。

1.7 液态金属过冷提供了结晶的驱动力，所以只要有过冷就可以形核，试分析此种说法是否正确？

1.8 凝固时典型金属晶体生长具有何种长大机制？何种条件下，纯金属晶体长大后会得到树枝晶？

1.9 说明过冷（或过冷度）对晶粒细化的影响、如何理解降低浇注温度对晶粒细化的作用。

1.10 试说明布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的应用范围及相互关系。

1.11 试分析钨（熔点3380℃）和铁（熔点1538℃）在1100℃变形，铅（熔点323℃）和锡（熔点232℃）在室温（20℃）变形，能否发生加工硬化现象？

1.12 发动机曲轴毛坯的加工方法为锻造，试问锻造前为什么要将坯料加热？

1.13 指出面心立方金属中位于（111）和（1）滑移面上每一个滑移方向的晶向指数（作图并标出）。

1.14 某面心立方晶体[001]晶向的拉伸应力达到 20MPa 时，（111）、［110］滑移系上位错开始滑移， 求临界分切应力。

1.15 说明滑移和孪生的主要区别？

1.16 一块厚金属板冷弯180℃后进行再结晶退火，试画出纵截面上显微组织示意图。

第二章

2.1 什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？

2.2 合金相图反映一些什么关系？应用时要注意什么问题？

2.3 为什么纯金属凝固时不能呈枝晶状生长，而固溶体合金却可能呈枝晶状生长？

2.4 30kg 纯铜与20kg 纯镍熔化后慢冷至125O ℃，利用图2.3的Ni Cu −相图，确定：

⑴合金的组成相及相的成分；⑵相的质量分数。

2.5 示意画出图2.8中过共晶合金Ⅳ（假设Sn w =70％）平衡结晶过程的冷却曲线。画出室温平衡组织示意图，并在相图中标注出组织组成物。计算室温组织中组成相的质量分数及各种组织组成物的质量分数。

2.6 铋 （Bi ）熔点为271.5℃，锑 （Sb ）熔点为630.7℃，两组元液态和固态均无限互溶。缓冷时=Bi w 50％的合金在520℃开始析出成分为=Sb w 87％的α固相，=Bi w 80％的合金在400℃时开始析出=Sb w 64％的α固相,由以上条件:

⑴ 示意绘出Sb Bi −相图，标出各线和各相区名称；

⑵ 由相图确定Sb w = 40％合金的开始结晶和结晶终了温度，并求出它在400℃时的平衡相成分和相的质量分数。

2.7 若Sn Pb −合金相图（图2.8）中f 、c 、d 、e 、g 点的合金成分分别是Sn w 等于2％、19％、61％、97

％和99％。问在下列温度（t ）时，=Sn w 30％的合金显微组织中有哪些相组成物和组织组成物？它们的相对质量百分数是否可用杠杆定律计算？是多少？

⑴t =300℃；⑵刚冷到183℃共晶转变尚没开始；⑶在183℃共晶转变正在进行中；⑷共晶转变刚完，温度仍在 183℃时；⑸冷却到室温时（20℃）。

2.8 固溶体合金和共晶合金其力学性能和工艺性能各有什么特点？

2.9 纯金属结晶与合金结晶有什么异同？

2.10 为什么共晶线下所对应的各种非共晶成分的合金也能在共晶温度发生部分共晶转变呢？

2.11 某合金相图如图2.20所示，

⑴标上⑴-⑶区域中存在的相；⑵标上⑷，⑸区域中的组织。⑶相图中包括哪几种转变？写出它们的反应式。

图2.20 题2.11图 图2.21 题2.12 图

2.12 发动机活塞用Si Al −合金铸件制成，根据相图（图2.21），选择铸造用Si Al −合金的合适成分，简述原因。

第三章

3.1 对某一碳钢（平衡状态）进行相分析，得知其组成相为80％F 和20％C Fe 3，求此钢的成分及其硬度。

3.2 计算铁碳含金中C Fe 3的最大可能含量。

3.3 计算低温莱氏体Le ′中共晶渗碳体、C Fe 3和共析渗碳体的含量。

3.4 有一碳钢试样，金相观察室温平衡组织中，珠光体区域面积占93％，其余为网状II C Fe 3，F 与C Fe 3密度基本相同，室温时的F 含碳量几乎为零。试估算这种钢的含碳量。

3.5 亚共析钢的力学性能大致是其组织组成物平均值，例如硬度HBS ≈80α×％＋240×P ％，数字为α、P 的硬度，α％、P ％为组织中α、P 的含量。试估算含碳量为0.4％的碳钢的硬度（HBS ）、抗拉强度（b σ）、伸长率（δ％）。

3.6 含碳量增加，碳钢的力学性能如何变化并简单分析原因。

3.7 同样形状的一块含碳量为0.15％的碳钢和一块白口铸铁，不作成分化验，有什么方法区分它们？

3.8 用冷却曲线表示E 点成分的铁碳合金的平衡结晶过程，画出室温组织示意图，标上组织组成物，计算室温平衡组织中组成相和组织组成物的相对重量。

3.9 10kg 含3.5％C 的铁碳含金从液态缓慢冷却到共晶温度（但尚未发生共晶反应）时所剩下的液体的成分及重量。

第四章

4.1 再结晶和重结晶有何不同？

4.2 说明共析钢C 曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C 曲线形状和位置的主要因素。

4.3 何谓钢的临界冷却速度？它的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？

4.4 亚共析钢热处理时快速加热可显著地提高屈服强度和冲击韧性，是何道理？