机械工程材料基础期末复习题一

《机械工程材料基础》期末复习题一

一、填空题

1．绝大多数金属的晶体结构都属于（体心立方）、（面心立方）和（密排六方）三种典型的紧密结构。

2．液态金属结晶时，过冷度的大小与其冷却速度有关，冷却速度越大，金属的实际结晶温度越（低），此时，过冷度越（大）。

3．（滑移）和（孪生）是金属塑性变形的两种基本方式。

4．形变强化是一种非常重要的强化手段，特别是对那些不能用（热处理）方法来进行强化的材料。通过金属的（塑性变形）可使其（张度）、（硬度）显著提高。

5．球化退火是使钢中（渗碳体）球状化的退火工艺，主要用于（共析）和（过共析）钢，其目的在于（降低硬度），改善（切削加工）性能，并可为后面的（淬火）工序作准备。6．共析碳钢奥氏体化过程包括（奥氏体核）、（奥氏体长大）、（残余Fe3C溶解）和（奥氏体成分均匀化）。

7．高速钢需要反复进行锻造的目的是（打碎莱氏体中的粗大碳化物）。

二、是非题（请在正确的题后标出“√”，在错误的题后标出“×”）

1．金属晶体各向异性的产生，与不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，致使

原子的结合力大小等因素密切相关。（√）

2．合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物三大类。（×）

3．在铸造生产中，为使铸件的晶粒细化，我们可通过降低金属型的预热温度，提高金

属的浇注温度等措施来实现。（√）

4．淬火加热高温回火处理称为调质处理。处理后获得回火索氏体组织，具有综合机械性能好的特点。（√）

5．固溶时效处理是铝合金的主要强化手段之一。（√）

6．65Mn是低合金结构钢。（×）

7．马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来，因此，马氏体与

转变前的奥氏体的含碳量相同。（√）

8.钢中合金元素含量越多，则淬火后钢的硬度越高。（×）

9.某钢材加热条件相同时，小件比大件的淬透性好。（×）

10.铸铁中的可锻铸铁是可以进行锻造的。（×）

三、画图和计算题

1．在图1.1中分别画出纯铁（0 1 1）、（111）晶面及[1 11]、[0 1 1]晶向。并指出当纯铁在室温下进行拉申加工时应该沿着上述两个晶面、晶向生产变形（即滑移）？

图1.1

因为纯铁在室温下为体心立方晶体结构，滑移系为{1 1 0}×<1 1 1>，所以应该沿上述的（0 1 1）晶面的[1 1 1]晶向产生变形。

图1.2

2.按照下面给出的条件，示意画出二元合金的相图，并填出各区域的相组分或者组织组分（只填一种即可）。根据相图画出合金的硬度与成分的关系曲线。

已知A、B组元在液态时无限溶解，在固态时能形成共晶，共晶成分为含B量35%；

A组元在B组元中有限固溶，溶解度在共晶温度时为15%，在室温时为10%；B组元在A 组元中不能溶解。组B元比A组元的硬度高。

解答:正确相图与成分标注如图1.3(a)所示。

（1）相组分见(a)图（2）组织组分见(b)图（3）硬度与成分关系见(c)图

图1.3

3．现有A、B两种铁碳合金。A的显微组织为珠光体的量占75%，铁素体的量占25%；B 的显微组织为珠光体的量占92%，二次渗碳体的量占8%。请计算并回答：

（1）这两种铁碳合金按显微组织的不同分属于哪一类钢？

（2）这两种钢铁合金的含碳量各为多少？

（3）画出这两种材料在室温下平衡状态时的显微组织示意图，并标出各组织组成物

的名称。

解(1)A:亚共析钢; B:过共析钢。 （2）①设A 钢的含碳量为X1

()%58.0%75%77.0%,75%

77.0%11

≈?===

X X P ω

或 %58.0%2577.077.0%,25%

77.0%77.0)%(11

≈?-==-=X X F ω

②设B 钢的含碳量为X2

%24.1%92%)77.0%69.6(%69.6%,92%

77.0%69.669.6)%(22

≈?--==--=

X X P ω

或

()%24.1%77.0%8%)77.0%69.6(%,8%

77.0%69.6%

77.0%22≈+?-==--=

X X Cm Ⅱω

答：B 钢的含碳量为1.24% (3)

4．在拉拔铜材的过程中，需要进行中间退火时，其退火温度约为多少（即确定其再结 晶退火的温度，铜的熔点为1083℃）？

解:再结晶温度℃℃T R 2704

.269273)2731083(4.0≈=-+≈ 铜的再结晶退火温度()℃～～T T R Z 470370200100=+=

四、问答题

1．某汽车齿轮选用20CrMnTi 材料制作，其工艺路线如下：

下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②、淬火③、低温回火④→喷丸→磨削加工。 请分别说明上述①、②、③和④四项热处理工艺的目的及工艺。 答:①正火目的：使组织均匀化、细化、改善加工性能。

正火工艺：加热至()℃

～A C 50303+，空气中冷却。 ②渗碳目的：提高齿轮表面的含碳量，为淬火作准备。

渗碳工艺：在900～℃进行。

③淬火目的：使渗碳层获得最好的性能，即获得高的齿面硬度，耐磨性及疲劳强度，并保持心部的强度及韧性。 淬火工艺：渗碳后，油冷。

④低温回火目的：减少或消除淬火后应力，并提高韧性。 低温回火工艺：加热至（150～200）℃进行。

2．简答零件选材的原则。

答：机器零件选材的三个原则是：使用性能原则，工艺性能原则及经济性原则。

《机械工程材料基础》期末复习题二

一、是非题（请在正确的题后标出“√”在错误的题后标出“×”）

1．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。（√）

2．实际金属在不同的方向上性能是不一样的。（×）

3．金属的理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。（√）

4．金属结晶时，冷却速度越大，则晶粒越细。（√）

5．金属的加工硬化是指金属冷变形后强度和塑性提高的现象。（×）

6．在室温下，金属的晶粒越细，则强度越高和塑性越低。（×）

7．金属中的固溶体一般说塑性比较好，而金属化合物的硬度比较高。（√）

8．白口铸铁在高温时可以进行锻造加工。（×）

9．不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高和脆性都很大。（×）

10．合金元素能提高α固溶体的再结晶温度，使钢的回火稳定性增大。（√）

二、画图和计算题

1．在图中，用影线和箭头表示出（110）、（111）、[100]、[110]、[111]。

图2.1

2．工业纯铝在生活用具上应用很广。试根据纯铝的熔点（660℃）与再结晶温度的实验关系，确定工业纯铝的再结晶退火温度（一般再结晶退火温度在最低再结晶温度以上100～200℃）。

解：

铝的再结晶退火温度

3.根据显微分析，某铁碳合金的组织中，珠光体的量约占56% ，铁素体的量约占44%。

请估算此合金的含碳量和大致的硬度（已知珠光体的硬度为200HBS，铁素体的硬度为80HBS）

解：（1）合金的含碳量，可应用杠杆定律进行计算；也可用分析方法进行计算；按题指出，合金应为亚共析钢，合金中的碳应全部分布在珠光体内（铁素体中的碳忽略不

计）。所以合金中

（2）合金的硬度，按相图与性能的对应规律，合金的硬度应与含碳量成直线关系，具体数值决定于组织组成物的硬度和相对数量，所以，

合金的硬度= 三、问答题

1．在铁碳相图中存在着三种重要的固相，请说明它们的本质和晶体结构（如δ是碳在 δ-Fe 中的固溶体，具有体心立方结构）。

α相是碳在

中的固溶体，具有体心立方结构； γ相是碳在中的固溶体，具有面心立方结构；

Fe3C 相是碳与铁的（金属）化合物，具有复杂的晶体结构。

2．在铁碳相图中有四条重要线，请说明这些线上所发生的转变并指出生成物（如HJB 水平线，冷却时发生包晶转变，J H B ℃L γδ1490+点成分的γ相） ECF 水平线：冷却时发生共析转变，

生成莱氏体（或Ld ）

PSK 水平线：冷却时发生共析转变

, 生成珠光体（或P ） ES 线：冷却时发生转变，析出二次渗碳体（或） GS 线：冷却时发生转变，析出铁素体（或F 、或Α相）

3．在图2.2中画出三种钢的显微组织示意图，并标出其中的组织组成物：

4．车床主轴要求轴颈部位的硬度为56～58HRC 其余地方为20～HRC ，其加工路线如下：锻造→正火→机加工→轴颈表面淬火→低温回火→磨加工。 请说明：

（1） 主轴应采用何种材料；45钢（或其他中碳合金钢）；

（2） 正火的目的和大致处理工艺：目的是获得主轴整体所要求的性能和便于机加工；工

艺是加热到850℃左右，空气冷却；

（3） 表面淬火的目的和大致处理工艺；目的是使轴颈表面的硬度满足要求；工艺是轴颈

亚共析钢

亚共析钢

过共析钢

表面高频电流加热，水中冷却；

（4） 低温回火的目的和大致处理工艺：目的是降低淬火残余应力；工艺是整体在170～

200℃回火，或高频电流加热后自回火；

（5） 轴颈表面的组织和其余地方的组织：轴颈表面为回火马氏体，其余地方为珠光体（或

索氏体）

四、选择题（请在正确的答案上画“√”）

1．钢的本质晶粒度：

A ．是指钢加热过程中刚完成奥氏体转变时的奥氏体的晶粒度

B ．是指钢在各种具体热加工后的奥氏体的晶粒度

C ．√是指钢在规定的加热条件下奥氏体的晶粒度；它反映奥氏体晶粒长大的倾向性 2．共析碳钢加热为奥氏体后，冷却时所形成的组织主要决定于： A ．奥氏体加热时的温度

B ．奥氏体在加热时的均匀化程度

C ．√奥氏体冷却时的转变温度 3．马氏体是：

A ．Fe -α 中的固溶体

B ．√碳在Fe -α的过饱和固溶体

C ． 碳在Fe -γ中的固溶体

D ．碳在Fe γ中的过饱和固溶体

4．马氏体的硬度决定于：

A ．冷却速度

B ．转变温度

C .√碳的质量分数 5.回火马氏体与马氏体相比，其综合机械性能： A .√好些 B.差不多 C.差些

6.回火索氏体与索氏体相比,其综合机械性能: A .√好些 B.差不多 C.差些

7.为使低碳钢便于机械加工，常预先进行：

A.淬火 B .√正火 C.球化退火 D.回火 8.为使高碳钢便于机械加工，可预先进行：

A.淬火

B.正火 C .√球化退火 D.回火 9.为使钢得到回火索氏体，应进行：

A.淬火+中温回火 B .√淬火+高温回火 C.等温淬火 10.为使65钢得到回火托氏体，应进行：

A .√淬火+中温回火 B.淬火+高温回火 C.淬火+低温回火 D.直接油冷 11.直径为10mm 的40钢其常规整体淬火温度大约为： A.750℃

B .√850℃ C.920℃ 12．上述正确淬火后的组织为：

A ．√马氏体 B.马氏体+残余奥氏体 C. 马氏体+渗碳体 D.铁素体+马氏体 13.直径为10mm 的T10钢其常规整体淬火温度大约为： A ．√760℃ B.850℃ C.920℃ 14.上述正确淬火后的组织为：

A.马氏体

B.马氏体+残余奥氏体

C. 马氏体+渗碳体 D .√马氏体+ 渗碳体+残余奥氏体

15.钢的淬透性主要取决于

A.含碳量

B.√合金元素含量

C.冷却速度

16.钢的淬硬性主要取决于：

A.√含碳量

B.合金元素含量

C.冷却速度

17.T12钢与18CrNiW相比：

A.√淬透性低而淬硬性

B. 淬透性高而淬硬性低

C. 淬透性高，淬硬性也高

D.淬透性低，淬硬性也低些

18．用低碳钢制造在工作中受较大冲击截荷和表面磨损较大的零件，应该：

A．采用表面淬火处理B.√采用渗碳处理 C.采用氮化处理

五、填空题

1．W18Cr4V钢的碳的质量分数是0.7%～0.8% ；W的主要作用是提高钢的红硬性（或热硬性）;Cr的主要作用是提高钢的淬透性；V的主要作用是提高钢的耐磨性（或细化晶粒）。2．指出下列牌号的钢是哪类钢并举出应用实例（从下述供选实例中选填一种）：

（1）16Mn是普通低合金钢，可制造桥梁（或压力容器）。

（2）20CrMnTi是合金渗碳钢，可制造齿轮（或活塞销）。。

（3）40Cr是合金调质钢，可制造轴（或连杆螺栓）。

（4）60Si2Mn是合金弹簧钢，可制造板簧（或弹簧钢丝）。

(5) GCr15是滚动轴承钢，可制造滚珠（或轴承套圈）。

3.铸铁的应用（填写存在形式后，再用选择题后给出的合适实例填空，只填一种）：

（1）白口铸铁中碳主要以Fe3C（或渗碳体）的形式存在，这种铸铁可以制造犁铧。（曲轴、底座、犁铧）

（2）灰口铸铁中碳主要以（片状）石墨的形式存在，这种铸铁可以制造机床床身。（机床床身、曲轴、管接头）

（3）可锻铸铁可以制造管接头。（机床床身、管接头、暧气片）

（4）球墨铸铁可以制造曲轴。（曲轴、机床床身、暧气片）