工程材料及热处理：第一章作业 15-6-8
机械工程材料第1-6章习题及参考答案
第1章材料的结构和金属的结晶一、选择题1. 材料的结构层次包括：（）。
（a）原子结构和原子结合键、原子的空间排列、相和组织(b) 原子结构和电子结构、原子的空间排列、相和组织(c) 原子结构、电子结构、相和组织(d) 原子、电子、质子2. 金属中正离子与电子气之间强烈的库仑力使金属原子结合在一起，这种结合力叫做（）。
（a）离子键（b）共价键（c）金属键（d）氢键3. 两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键叫做（）。
（a）离子键（b）氢键（c）共价键（d）金属键4. 金属具有良好的导电性和导热性与（）有密切关系。
（a）金属有光泽（b）金属不透明（c）金属塑性好（d）金属中自由电子数量多5. 金属键没有方向性，对原子没有选择性，所以在外力作用下发生原子相对移动时，金属键不会被破坏，因而金属表现出良好的（）。
（a）脆性（b）塑性（c）绝缘性（d）刚性6. 金属加热时，正离子的振动增强，原子排列的规则性受到干扰，电子运动受阻，电阻增大，因而金属具有（）。
（a）正的电阻温度系数（b）高强度（c）高塑性（d）绝缘性7. 固态物质按原子（离子或分子）的聚集状态分为两大类，即（）。
（a）晶体和非晶体（b）固体和液体（c）液体和气体（d）刚体和质点8. 原子（离子或分子）在空间规则排列的固体称为（）。
（a）气体（b）液体（c）晶体（d）非晶体9. 原子（离子或分子）在空间不规则排列的固体称为（）。
（a）气体（b）液体（c）晶体（d）非晶体10. 晶体具有（）的熔点。
（a）不定确定（b）固定（c）可变（d）无法测出11. 非晶体（）固定的熔点。
（a）没有（b）有12. 在晶体中，通常以通过原子中心的假想直线把它们在空间的几何排列形式描绘出来，这样形成的三维空间格架叫做（）。
（a）晶胞（b）晶格（c）晶体（d）晶核13. 从晶格中取出一个能完全代表晶格特征的最基本的几何单元叫做（）。
（a）晶胞（b）晶格（c）晶体（d）晶核14. 晶胞中各个棱边长度叫做（）。
工程材料作业(1-8章)
工程材料作业第一章1.解释下列常用力学性能指标：σb、σs、σ0.2、δ、ψ、 a K 、A K、HBS 、HRC、HV、σ-12.什么叫冲击韧性？什么叫金属的疲劳？3.拉伸试验、冲击试验、疲劳试验用的载荷分别属于哪种类型的载荷？第二章1.名词解释：晶体、非晶体、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、晶面、晶向、点缺陷、线缺陷、面缺陷、过冷度、变质处理、晶格畸变、位错。
2.常见金属晶体结构有哪几种？每种请举三个实例。
3.晶粒大小对金属的性能有何影响？在铸造生产中，常采用哪些措施控制晶粒大小？4.金属结晶包括哪两个过程？结晶的必要条件是什么？第三章1.名词解释：滑移、滑移带、滑移系、软位向、硬位向、加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。
2.为什么Zn、α—Fe、Cu的塑性不同？排一下次序（由好到坏）3.说明回复、再结晶在工业中的应用。
4.用冷拉钢丝绕制的螺旋弹簧，为什么要经低温回火？5.铅板在室温反复弯折，硬度增加，停止弯折一段时间后，硬度下降；而低碳钢板在室温反复弯折，硬度增加，停止弯折后硬度不下降，为什么？（铅的熔点为327℃，钢板的熔点为1527℃。
）6.为什么细晶粒金属不但强度高，而且塑、韧性也好？7.碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有加工硬化现象？8.铅在20℃、钨在1100℃时变形，各属那种变形？为什么？（铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃）第四章1.名词解释：合金、组元、相图、固溶体、（金属间）化合物、晶内偏析、间隙相、固溶强化、共晶转变、共析转变、包晶转变。
2.右图为Pn-Sn二元合金相图（P40）(1)说明W Sn %=50%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。
（a）高于300℃；（b）刚冷到183℃，共晶转变尚未开始；（c）在183℃，共晶转变完毕；=70%的合金，在室温下组织组成物和相组成物的相对量。
（提示：组织组（2）计算WSn成物中忽略а）Ⅱ第五章C、P、Ld′在晶体结构、组织形态及性能方面的特点。
工程材料1,2章作业
工程材料作业第一章1.常见的金属晶体结构有哪些？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格2.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。
3.晶面指数和晶向指数有什么不同？答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，确定晶向指数的方法和步骤如下：①选定任一结点作为空间坐标原点，通过坐标原点引一条平行所求晶向的直线；②求出该直线上任一点的三个坐标值α、β、γ；③把这三个坐标值α、β、γ按比例化为最小整数u、v、w，再将u、v、w不加标点写入[ ]内，就得到晶向指数的一般形式[uvw]。
；晶面是指通过晶体中原子中心的平面，用晶面指数来表示，就是用晶面（或者平面点阵）在三个晶轴上的截数的倒数的互质整数比来标记。
确定晶面指数的方法和步骤如下：①选定不在所求晶面上的晶格中的任一个结点为空间坐标原点，以晶格的三条棱边为坐标轴，以晶格常数a、b、c分别作为相应坐标轴上的度量单位；②计算出所求晶面在各坐标轴上的截距，并取截距的倒数；③将这三个截距的倒数按比例化为最小整数h、k、l，再将h、k、l不加标点写入( )内，就得到晶面指数的一般形式（hkl）。
如(100)、(010)、(111)、等。
4.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。
因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加，晶体缺陷破坏了晶体的完整性，使晶格畸变、能量增高、金属的晶体性质发生偏差，对金属性能有较大的影响。
同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。
5.产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？答：加工硬化的产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，产生许多细碎的亚晶粒。
《工程材料学1》习题
《工程材料》习题第一章第二章习题一、名称解释疲劳强度、过冷度、晶格、变质处理、晶体结构、晶体二、判断题1、金属结晶的必要条件是快冷。
2、细晶粒金属的强度高但塑性差。
3、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
4、金属的晶界是面缺陷。
晶粒越细，晶界越多，金属的性能越差。
5、纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
6、晶界是一种面缺陷，所以晶界面积越大，金属的机械性能越差。
7、实际金属在不同方向上的性能是不一样的。
8、所有金属材料在拉伸时均有明显的屈服现象。
三、选择题1、决定金属结晶后晶粒大小的因素a)液态金属的形核率b)金属的实际结晶温度c)结晶速率d)晶核的长大速率2、工程上使用的金属材料一般都具有a)各向异性b)各向同性c)伪各向异性d)伪各向同性3、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)越接近理论结晶温度d)不能确定4、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5、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是a)晶粒尺寸发生变化b)过冷度发生变化c)致密度发生变化d)晶粒长大速度发生变化6、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)过冷度越大，晶粒越粗四、填空题1、金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越，晶粒越，强度越，塑性越。
2、金属的结晶主要由和两个基本过程组成。
3、金属结晶过程中，细化晶粒的方法有、和。
4、实际金属中存在、、缺陷。
其中，位错是缺陷，晶界是缺陷。
第三章习题一、名称解释固溶强化弥散强化相金属化合物固溶体二、判断题9、金属化合物相与固溶体相的本质区别在于前者的硬度高、脆性大。
10、由于溶质原子对位错运动具有阻碍作用，因此造成固溶体合金的强度、硬度提高。
11、固溶体的强度、·一定比溶剂金属的强度、硬度高。
三、选择题1、固溶体合金在结晶时a)不发生共晶转变b)要发生共晶转变c)必然有二次相析出d)多数要发生共析转变2、二元合金中，铸造性能最好的合金是：a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金3、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是：a)晶粒尺寸发生变化b)过冷度发生变化c)致密度发生变化d)晶粒长大速度发生变化4、二元合金中，压力加工性能最好的合金是a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金四、填空题1、强化金属材料的基本方法：、和。
工程材料与热处理 第章作业题参考答案
1．常见的金属晶格类型有哪些?试绘图说明其特征。
体心立方：单位晶胞原子数为2配位数为8原子半径=(设晶格常数为a)致密度0.68面心立方：单位晶胞原子数为4配位数为12原子半径= (设晶格常数为a)致密度0.74密排六方：晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为6。
配位数为12，原子半径为1/2a。
2实际金属中有哪些晶体缺陷?晶体缺陷对金属的性能有何影响?点缺陷、线缺陷、面缺陷一般晶体缺陷密度增大，强度和硬度提高。
3什么叫过冷现象、过冷度?过冷度与冷却速度有何关系？它对结晶后的晶粒大小有何影响？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。
金属结晶时的过冷度与冷却速度有关，冷却速度愈大，过冷度愈大，金属的实际结晶温度就愈低。
结晶后的晶粒大小愈小。
4金属的晶粒大小对力学性能有何影响?控制金属晶粒大小的方法有哪些?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。
控制金属晶粒大小的方法有：增大过冷度、进行变质处理、采用振动、搅拌处理。
5．如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小：(1)金属型浇注与砂型浇注：(2)浇注温度高与浇注温度低；(3)铸成薄壁件与铸成厚壁件；(4)厚大铸件的表面部分与中心部分(5)浇注时采用振动与不采用振动。
(6)浇注时加变质剂与不加变质剂。
（1）金属型浇注的冷却速度快，晶粒细化，所以金属型浇注的晶粒小；（2）浇注温度低的铸件晶粒较小；（3）铸成薄壁件的晶粒较小；（4）厚大铸件的表面部分晶粒较小；（5）浇注时采用振动的晶粒较小。
（6）浇注时加变质剂晶粒较小。
6．金属铸锭通常由哪几个晶区组成?它们的组织和性能有何特点?（1）表层细等轴晶粒区金属铸锭中的细等轴晶粒区，显微组织比较致密，室温下力学性能最高；（2）柱状晶粒区在铸锭的柱状晶区，平行分布的柱状晶粒间的接触面较为脆弱，并常常聚集有易熔杂质和非金属夹杂物等，使金属铸锭在冷、热压力加工时容易沿这些脆弱面产生开裂现象，降低力学性能。
机械工程材料与热处理-精品
第一章金属材料的力学性能•工程上将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。
•强度是指金属材料在静力作用下，抵抗永久变形和断裂的性能。
•抗拉强度。
b是材料在破断前所承受的最大应力值。
•塑性是指金属材料在静力作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。
•塑性指标：伸长率和断面收缩率。
•硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。
•硬度包括：布氏硬度（HBW）、维氏硬度（HV）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）第二章金属与合金的晶体结构•在晶体中，原子（或分子）按一定的几何规律作周期性地排列。
•这种抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架，简称晶格。
•能够完全反应晶格特征的、最小的几何单元称为晶胞。
•原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距地一半。
•配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。
•致密度：K二箸（n为原子个数）V照•晶面指数确定方法：（工）设坐标（2）求截距（3）取倒数（4）化整数（5）列括□•晶向指数确定方法：（1）设坐标（2）求坐标值（3）化整数（5）列括号•晶体缺陷包括：点缺陷（空位、间隙、置换）、线缺陷（刃型位错、螺型位错）、面缺陷（晶界、亚晶界）第三章金属与合金的结晶•金属的实际结晶温度Tn低于理论结晶温度T。
的现象，称为过冷现象。
理论结晶温度与实际结晶温度的差4T称为过冷度，过冷度△!'二To・Tn•实践证明，金属总是在一定的过冷度下结晶的，过冷是结晶的必要条件。
同一金属，结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低。
•纯金属的结晶过程是在冷却曲线上平台所经历的这段时间内发生的。
它是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。
•细化晶粒的方法：在增加过冷度②变质处理③附加振动•共晶反应和a+B相互转化（恒温下由一个液相同时结晶出两个成分结构不同的固相）⑦渗碳体+奥氏体一莱氏体•共析反应：、和a+B相互转化（恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同的固相）/铁素体+渗碳体一珠光体•包晶反应：L+a和B相互转化（恒温下由一个液相包着一个固相生成另一个新的固相）•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：过冷度和冷却速度是两个不同的概念。
机械工程材料与热加工工艺试题与答案
一、名词解释：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、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。
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。
５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。
二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法三、（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、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．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回四、选择填空（20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、20CrMnTi３．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)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。
材料学作业1-第一章热处理教程文件
《材料学》作业1-第一章钢的热处理复习作业题：1.解释下列名词：（1）奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度；（2）珠光体、索氏体、屈氏体；（3）贝氏体、马氏体；（4）奥氏体，过冷奥氏体，残余奥氏体；（5）退火，正火，淬火，回火，冷处理，时效处理（尺寸稳定处理）；（6）淬火临界冷却温度（Vk），淬透性，淬硬性；（7）再结晶，重结晶；（8）调质处理，变质处理。
2．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是为了什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理强化？3．画出共析碳钢过冷奥氏体等温转变C 曲线，标明各点、线、区的意义；并指出影响C 曲线形状和位置的主要因素；说明合金元素对C 曲线位置及形状的影响。
4.马氏体的本质是什么?它的硬度为什么很高? 是什么因素决定了它的脆性?5.试比较索、屈氏体、马氏体和回火索氏体、回火屈氏体、回火马氏体之间在形成条件、金相形态与性能上的主要区别。
6.淬透性和淬透层深度有何联系与区别？影响钢件淬透性的主要因素是什么？7.什么是钢的回火脆性？如何避免？8.确定下列钢件的退火方法，并指明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）ZG35铸造齿轮；（3）锻造过热的60钢锻坯；（4）具有片状渗碳体的T12钢坯。
9.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。
复习思考题：1.指出共析碳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的奥氏体形成的主要特点。
2.指出影响奥氏体形成速度和奥氏体实际晶粒度的因素。
3.何谓本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细？4.有甲、乙两种钢，同时加热至1150℃，保温两小时，经金相显微组织检查，甲钢的奥氏体晶粒度为3级，乙钢为6级。
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一、选择题
1、金属键的一个基本特征是( )
A没有方向性 B具有饱和性 C 具有择优取向性 D没有传导性
2、晶体中的位错属于( )
A体缺陷 B点缺陷 C 面缺陷 D线缺陷
3、在面心立方晶格中，原子线密度最大的晶向是( ) A<100>B <110> C<111> D<112>
二、问答题
1. 根据原子结合键，工程材料是如何分类的？它们之间性能的主要差异表现在哪里？
答：根据原子结合键，工程材料分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料四大类。
金属材料具有良好的塑性、高的导电性和导热性、工艺性能好。
高分子材料具有重量轻、耐腐蚀、绝缘性良好、易于加工成型等特点。
陶瓷材料的最大特点是高硬度、高耐磨、高耐蚀性和高的抗氧化性，最大的弱点是塑性极低、太脆。
复合材料是组成它的任何一材料所不具备的。
2. 材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？
答：材料在弹性范围内，应力与应变的比值（ζ∕ε）称为弹性模量E（单位为MPa）。
E标志材料抵抗弹性变量的能力，用以表示材料的刚度。
E值愈大，即刚度愈大，材料愈不容易产生弹性变形。
E值的大小主要取决于各种材料的本性，反映了材料内部原子结合
键的强弱。
当温度升高时，原于间距加大，金属材料的E值会有所降低。
值得注意的是，材料的刚度不等于零件的刚度，因为零件的刚度除了取决于材料的刚度外，还与结构因累有关，提高机件的刚度，可通过增加模截面积或改变截面形状来实现。
3. 说明以下符号的意义和单位。
(1)ζs；(2) ζb；(3) δ；(4) ψ；(5)ζ-1；(6)αk；
(7) KIc
答：1.屈服点（ζs）：表示金属开生明显塑性变形的抗力，MPa；铸铁等材料没有明显的屈服现象，则用条件屈服点（ζ0.2）来表示：产生0.2%残余应变时的应力值。
单位：MPa(N/mm2)
2.强度极限（抗拉强度ζb）表示金发属受拉时所能承受的最大应力。
单位：MPa(N/mm2)
3.伸长率(δ)：在拉伸试验中，试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。
单位：%
4.断面收缩率（ψ）：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。
单位：%
5.ζ-1:在对称循环应力条件下，试样可以经受无限周期循环而不破坏，此应力值称为材料的疲劳极限（亦叫疲劳强度），用ζ-1表示。
单位：MPa(N/mm2)
6.αk：材料的冲击韧度（性），单位：J/cm2
7.KIc：称为断裂韧度（性），KI的临界值，当KI超过KIc时裂纹突然扩展，材料快速断裂。
单位：MPa·m1/2。