工程材料复习思考题(全)

《机械工程材料》复习思考题

陈永泰

第一章材料的性能

1材料的力学性能主要有哪些？

强度，塑性，硬度，韧性及疲劳强度。

2简述低碳钢的应力－应变曲线（分为几个阶段，各特征点表示什么含义）。

弹性变形阶段，屈服阶段，塑性变形阶段，颈缩阶段。（画图）

第二章材料的结构

1体心立方晶格的密排面和密排方向各有那些？面心立方晶格呢？

{110}，<111>；{111}，<110>

2与理想的晶体相比较，实际晶体在结构上有何特征？

①多晶体结构；②具有晶体缺陷。

3为何晶粒越细，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好？

金属的晶粒越细，晶界的总面积越大，位错阻碍越多，要协调的具有不同位向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高，从而导致金属强度和硬度越高。

金属晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，同时参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，推迟了裂纹的形成和扩展，使得在断裂前发生较大的塑性变形，在强度和硬度同时增加的情况下，金属在断裂前消耗的功增大，因而其韧性也较好，因此，金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越好。

4 名词解释：相固溶体金属化合物固溶强化弥散强化

相：金属或合金中，凡成分相同，结构相同，并与其它成分有界面分开的均匀组成部分。

固溶体：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相称为固溶体。

金属化合物：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构均不相同的固相称为金属化合物。

固溶强化：随溶质质量增加，固溶体的强度，硬度增加，塑性，韧性下降，这种现象称为固溶强化。

弥散强化：即沉淀强化。若合金中的第二相以细小弥散的微粒均匀分布在基体上，则可以显著提高合金的强度，称为弥散强化。

固溶体：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相称为固溶体。

金属化合物：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构均不相同的固相称为金属化合物。

6 铁素体、奥氏体和渗碳体哪些是固溶体，哪些是金属化合物，为什么？它们都是间隙型吗？

铁素体，奥氏体是固溶体，渗碳体是金属化合物。按定义划分，渗碳体是间隙化合物。（未完）

第三章材料的凝固

1为什么过冷是液态结晶的必要条件？液态结晶有那两种基本的形核方式？哪种形核方式需要的过冷度较小？在相同的过冷度下，哪种形核方式具有较高的形核率？

只有“过冷”，才会存在相变驱动力，即能量条件。自发形核和非自发形核。非自发形核需要的过冷度较小。非自发形核。

2金属结晶的基本规律是什么？

①能量条件：过冷度。②阶段性：形核、晶核长大。

3名词解释：细晶强化

通过细化晶粒而使金属材料力学性能（强度，塑性，硬度，韧性及疲劳强度）提高的方法称为细晶强化。

4为了细化晶粒，是否应使液态金属冷得越快越好？试述理由。

否。如果过冷度超过一定的限度后，晶粒可能变粗。

5什么是相图？制定相图的条件是什么？

相图是表示合金系中各合金在极其缓慢的冷却条件下结晶过程的简明图解。

6哪些材料属于恒温凝固？哪些材料在某种温度范围内凝固？

纯金属和共晶合金均为恒温凝固。

7在两相共存区，相成份的变化有何规律？

各相成分沿着各自相关的线发生变化。

8工业条件下有可能产生哪两类成份偏析？应如何消除？

微观偏析（枝晶偏析）：扩散退火；宏观偏析：大变形锻造（如高速钢之锻造）。

9碳在钢铁材料中有哪几种存在形态？

游离态的石墨、化合态的渗碳体、固溶体的A和F。石墨和渗碳体为碳在铁碳合金相图中的主要存在形式。

10简述Fe-Fe3C相图中的两个基本反应，写出反应式并注明含碳量和温度。

共析反应：)(30218.077.0C Fe p +→αλ 生成珠光体， 727度 共晶反应：)(311.23.4C Fe Le L +→γ 生成高温莱氏体， 1148度

11指出下列组织的主要区别： ⑪高温莱氏体与低温莱氏体；

高温莱氏体：共晶奥氏体和共晶渗碳体的机械混合物 低温莱氏体：珠光体和共晶渗碳体

⑫共晶渗碳体，共析渗碳体，一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体。 共晶渗碳体：共晶反应产生的渗碳体 共析渗碳体：共析反应产生的渗碳体 一次渗碳体：由液相直接析出的渗碳体 二次渗碳体：奥氏体中析出的渗碳体 三次渗碳体：铁素体中析出的渗碳体

12含碳量对碳钢的力学性能有何影响？

从相的角度看，贴碳合金在室温下只有铁素体和渗碳体两个相，随含碳量增加，渗碳体的量呈线性增加。从组织的角度看，随含碳量增加，组织中渗碳体不仅数量增加，而且形态也在变化：

三次渗碳体（不连续的网状或片状）共析渗碳体（在珠光体中，片状）二次渗碳体（连续网状）共晶渗碳体（存在低温莱氏体中，作为基体）一次渗碳体（粗条片状）

13熟练画出Fe-Fe 3C 相图，分析含碳量为3.5%、0.4%和1.3%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程，并画出该合金在室温下的显微组织示意图。

14依据Fe-Fe 3C 相图，说明产生下列现象的原因： ⑪1.4%C 的钢比0.9%C 的钢的硬度高；

①随着含碳量↑，渗碳体含量↑，所以硬度↑

⑫室温下，0.9%C 的钢比1.3%C 的钢的抗拉强度高。

② 当含碳量小于0.9%时，随着含碳量↑，渗碳体含量↑，且弥散分布，起到弥散强化的作用，所以强度升高，但含碳量超过0.9％时，二次渗碳体结成连续的网状，不再起到弥散强化的作用，而是主要表现为渗碳体的性能特点，也即脆性大、强度低，故强度↓。

15计算0.6%C 的Fe-C 二元合金平衡结晶时，其室温组织的相对量。

16试计算：室温下，珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量。

17某优质碳素结构钢钢的试样经金相分析，其组织为铁素体加珠光体，其中珠光体的面积约占40%。试判断其钢号。