工程材料2014习题集

工程材料

第1章工程领域对材料性能的要求

思考题与习题

1 名词解释：

弹性变形塑性变形强度与比强度刚度与比刚度塑性硬度冲击韧性疲劳极限

结构材料功能材料复合材料工艺性能

2 说明下列力学性能指标的含义：

（1）σs和σ0.2 （2）σb（3）ψ和δ（4）σ-1（5）HBS和HBW （6）HRC（7）K IC

3 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？

4 常用机械工程材料按化学组成分为几个大类？各自的主要特征是什么？

5 什么是塑性？衡量塑性的指标有哪些？塑性好的材料有什么实际意义?

6 拉伸试样为低碳钢圆棒标准短试样（Ф10 mm、长50 mm），试样发生屈服时的最高载荷为31400N，试样产生缩颈前的最高载荷为53000N，拉断后试样长79mm，缩颈处最小直径为Ф4.9mm，求其σs、σb、ψ和δ。

7 常用哪几种硬度试验？如何选用？硬度试验的优点何在？

8 如果在图纸上出现下面几种硬度技术指标的标注，判断是否正确？

（1）HBS250～280；（2）30～50HRC；（3）240～280HRC；（4）600～650HBS

9 根据图1-11中1、2、3、4四种材料的应力一应变曲线，试比较其抗拉强度、屈服强度和塑性，并找出最佳者。

图1-12 四种材料的应力应变曲线图1-13 五种材料的应力应变曲线

10 图1-12为五种材料的应力一应变曲线：①为45钢，②为铝青铜，③为35钢，④为硬铝，⑤为纯铜。试问：当应力为30MPa时各材料处于什么状态?

11 下列各种工件或钢材可用那些硬度试验法测定其硬度值?

(1)车刀、锉刀(2)供货状态的各种碳钢钢材(3)硬质合金刀片

(4)铝合金半成品(5)耐磨工件的表面硬化层

第2章材料的组成和内部结构特征

思考题与习题

1 名词解释：

晶体非晶体合金组元相置换固溶体间隙固溶体固溶强化细晶强化弥散强化

2 常见的金属晶格有哪几种？试画出它们的晶胞结构。

3 高分子材料的结构特点是什么？

4 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？

5 什么是固溶体？什么是金属间化合物？它们的结构特点和性能特点各是什么?

6 什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？

7 什么叫共晶反应和共析反应？两种反应得到的组织有何不同之处？

8 什么是组织组成物？铁碳合金中的渗碳体相有几种组织组成物？其对性能有何影响？

9 铁碳合金中主要的相是哪几个？两个最主要的恒温反应是什么，其生成的室温组织是什么？它们的性能有什么特点？

10 由铁碳相图可将铁碳合金分为哪几类？其室温平衡组织是什么？指出各自的性能特征。

11 试分析铁碳合金的成分、室温平衡组织及性能之间的关系。

12 一般陶瓷材料中存在哪几种相？各个相对陶瓷的性能有何影响？

13 从铁一碳相图的分析中回答以下问题，并说明其原因：

（1）随碳质量百分数的增加，硬度、塑性是增加还是减小？

（2）过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？

（3）钢有塑性而白口铁几乎无塑性吗？

（4）哪个区域熔点最低？哪个区域塑性最好？

14 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）在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；

（3）低温莱氏体（Ld′）的塑性比珠光体的塑性差；

（4）在1100℃，含碳0.4%的钢能进行锻造，含碳4.0%的生铁不能锻造；

（5）钢铆钉一般用低碳钢制成；

（6）钳工锯0.8%C、1.0%C、1.2%C等钢材比锯0.1%C、0.2%C钢材费力，锯条容易磨钝；

（7）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。

15 试述凝固非平衡组织和凝固平衡组织有何不同？

第3章工程材料成形过程中的行为与性能变化

思考题与习题

1 名词解释：

过冷度过冷现象形核率晶体长大线速度晶粒度加工硬化回复再结晶再结晶温度

2 合金结晶与纯金属结晶比较，有什么异同点？

3 晶粒大小对常温下金属的机械性能有什么影响？细化晶粒的措施有哪些？

4 为什么细晶粒钢强度高，塑韧性也好？

5 金属铸锭通常由哪几个晶区组成？它们的性能特点如何？

6 金属经过冷塑性变形后组织和性能会发生哪些变化？

7 室温下对一根铁丝进行反复弯曲-拉直实验，一定次数后铁丝变得越来越硬，试分析原因。如果将此变形试验后的铁丝进行一定温度的加热，待冷却至室温再行弯曲，发现又比较容易弯曲了，试分析原因。

8 什么是金属的回复和再结晶过程？回复和再结晶过程中金属的组织结构和性能发生哪些变化？

9 什么是加工硬化？试述金属在塑性变形中发生加工硬化的原因？试分析加工硬化的利与弊。

10 热加工对金属组织和性能有何影响？钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？

11 制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得到强化。请分析强化原因。

12 铁丝室温下反复弯折会越变越硬，直到断裂；而铅丝室温下反复弯折，却始终处于软态，请分析原因。

第4章改善材料性能的热处理、合金化及改性

思考题与习题

1 解释下列名词：

珠光体贝氏体马氏体C曲线临界冷却速度退火完全退火球化退火再结晶退火扩散退火去应力退火正火调质淬火回火淬透性固溶与时效处理化学热处理表面形变强化表面涂覆

2 结合Fe-Fe3C相图，试对比说明亚共析钢、共析钢、过共析钢完全奥氏体化的过程。

3 说明共析钢过冷奥氏体在不同温度等温冷却所得的转变组织及其性能的主要特征。

4 试说明有色金属固溶时效处理的步骤及目的。

5 正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何进行选择？

6 试说明预先热处理与最终热处理的主要区别，以及它们之间的联系。

7 对零件的力学性能要求高时，为什么要选用淬透性大的钢材？

8 钢淬火后为什么一定要回火？说明回火的种类及主要应用范围。

9 在同样硬度下碳钢由过冷奥氏体直接分解的产物与通过淬火加回火后得到的组织有何区别？它们的性能有什么不同？

10 指出下列碳钢常用的预先热处理方法，确定其最终热处理的淬火温度，说明各自可能达到的最大硬度。

碳钢中碳的质量分数为：0.20%、0.40%、0.60%、0.80%、1.0%。

11 在什么情况下采用表面淬火、表面化学热处理、表面形变强化及其他表面处理？

12 简述钢中主要合金元素的作用。哪些杂质损害钢材性能？

13 一批45钢试样（尺寸Φ15×10mm）因其组织粗大，晶粒大小不均匀，而采用退火处理，拟采用以下几种退火工艺，问哪一种正确，试分析其原因。

（1）加热至700℃，保温足够时同，随炉冷却至室温；

（2）加热至840℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；

（3）加热至1100℃，保温足够时同，随炉冷却至室温。

14 试分析产生下列热处理缺陷的原因。

（1）一批35钢冷墩螺钉，经再结晶退火后发现晶粒异常长大；

（2）一批45钢锻件，完全退火后硬度偏高；

（3）一批T12手丝锥坯料，球化退火后发现下列缺陷：有Fe3C网，球化不完全，球化后硬度偏高。

15 说明Φ10mm45钢试样分别经700℃、760℃、840℃、1100℃加热，并在水中冷却得到的室温组织。

16 甲、乙两厂生产同一批零件、材料均选45钢，硬度要求220～250HB。甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。试分析甲、乙两厂产品组织和性能的差别。何种情况下正火可以代替调质？为什么？

17 T12钢制Φ20mm冲头，正火前原始组织为网状渗碳体十珠光体，试制定该冲头正确的预先热处理、淬火回火工艺规程（T12钢Ac1=730℃、Accm=800℃、Ar1=700℃、Ms=200℃），要求硬度58～60HRC。

18 拟用T10钢制造形状简单的车刀，工艺路线为：煅造—热处理—机加工—热处理—磨加工。

（1）试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；

（2）制订最终热处理工艺规范（温度、冷却介质）（T10钢Ac1=730℃、Accm=800℃、Ar1=700℃）；