机械工程材料自测题及答案.doc

一、填空题(1) 三种常见的金属晶格是体心立方晶格 ，面心立方晶格 ，和 密排六方晶格 。下图是体心立方晶格、面心立方晶格 。第1小题 第3小题 第4小题(2) 立方晶格中的三个重要晶向是： 100 、110、 111，三个重要晶面是：(100)、(110)、 (111)。(3) 下图示意了立方晶格中的三个重要晶向，请问下列方向分别代表哪个方向？: 110 ： 010 ： 111 ： 100 。(4) 下图是一立方晶格，阴影（ODBF）所示的晶面指数是：(-110) ；EG方向的晶向指数是：-110 。(5) 由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，因而导致了晶体在不同方向上的性能有所差异，这种现象称为 晶体的各向异性 ，这是区别各晶体与非晶体的重要标志之一。(6) 晶体内部的晶格位向完全一致时，称该晶体为 单晶体 。(7) 金属中存在的晶格缺陷有 点缺陷 、 线缺陷 、 面缺陷 。(8) 晶体中的点缺陷是指 空位 和 间隙原子 、置换原子 。(9) 晶体中的面缺陷是指 晶界 和 亚晶界 。(10) 金属的实际结晶温度低于理论结晶温度，二者之差称作 过冷度 。(11) 金属结晶的基本过程是 晶核形成 和 晶核长大 。(12) 过冷度对晶核形成和成长的影响主要体现在两个方面：一方面，过冷度会影响晶体与液体的 自由能差 ，它是晶核形成和成长的驱动力；另一方面，过冷度会影响液体中原子迁移能力或扩散系数 ，它是晶核形成和成长的必需条件。(13) 金属铸锭的组织是不均匀的，从表层到心部依次由 细小的等轴 晶粒、 柱状 晶粒和 粗大的等轴 晶粒组成。(14) 经过塑性变形，可使金属的组织发生四方面的变化，分别为：晶粒沿变形方向拉长，性能趋于 各向异性 ；晶粒破碎，位错密度增加，产生 加工硬化 ；产生织构现象；残余内应力。(15) 变形金属在加热过程中，经历三个阶段： 回复 ， 再结晶 和 晶粒长大 。(16) 热加工与冷加工的区分是以 再结晶温度 为界限，而不是以具体的加工温度来划分。(17) 当合金由液态金属按照溶质原子在溶剂晶格中的配置情况的不同，将固溶体分为两类： 置换固溶体 和 间隙固溶体 。(18) 通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象，称为 固溶强化 。(19) 几乎所有对综合性能要求较高的结构材料，都是以 固溶体 作为最主要最基本的相组成物。(20) Fe3C 是钢中最重要的一种具有复杂结构的间隙化合物，通常称它为 渗碳体 。(21) 用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为 合金相图 ，它可以回答某一定成分的合金在某一温度下会形成什么样的 相 。(22) 铁素体 、 奥氏体 、 渗碳体 是室温平衡状态下铁碳合金组织中基本的组成物。(23) 珠光体是 铁素体 和 渗碳体 的机械混合物。(24) 钢中常存的杂质元素有 锰 、 硅 、 硫 、 磷 四种，其中前两种一般是有益的，后两种是有害的。(25) 碳钢质量的高低，主要取决于钢中有害杂质 硫 、 磷 的多少来确定的。(26) 钢的热处理是通过 加热 、 保温 、 冷却 的操作方法，使钢组织结构发生变化，以获得所需性能都一种加工工艺。(27) 普通热处理工艺有四种： 退火 、 正火 、 淬火 、 回火 。 (28) 过冷奥氏体在等温转变时，不同过冷状态下的转变产物为 珠光体 、 贝氏体 和 马氏体 。(29) 珠光体类型组织有 珠光体 、 索氏体 、 屈氏体 ，三者均是层片状铁素体和渗碳体的机械混合物，其差别仅在于粗细不同。其中， 珠光体 最粗， 屈氏体 最细。(30) 马氏体组织形态主要有两种基本类型： 板条马氏体 和 片状（针状）马氏体 。其中，前者的亚结构主要是位错，韧性和塑性相当好。(31) 除了 钴（Co） 外，所有合金元素溶入奥氏体后，都增大其稳定性，使C曲线右移。(32) 常用淬火的冷却介质有（按冷却速度由高到低排列） 盐水 、 水 、 油 、 硝盐 等。(33) 钢在淬火后能获得淬硬层深度的性质，称为 钢的淬透性 。(34) 影响钢的淬透性的决定性因素是 临界冷却速度 。(35) 一般将淬火加高温回火相结合的热处理称为 调质处理 。(36) 一般来说， 退火 和 正火 常作为预先热处理，而 淬火 和 回火 常作为最终热处理。(37) 根据回火温度范围，回火分为 低温回火 、 中温回火 、 高温回火 三种。(38) 低温回火、中温回火、高温回火得到的组织依次为马氏体组织、回火屈氏体组织、回火索氏体组织 。(39) 合金钢中，经常加入的合金元素有10种以上（写出5种即可） 铁、 锰、 钼、铅 、钨 、 钒 、 、 、 、 、稀土元素等。(40) 合金钢中，强碳化物形成元素有（写出3种即可） 钒 、 锆 、铌 、钛 、 。(41) 合金钢中，合金元素在钢中存在的两种基本形式是： 碳化物 和 非碳化物 。(42) 按用途可以将合金钢分为三大类： 结构钢 、 工具钢 、 特殊钢 。(43) 调质钢的组织为 回火索氏体 。(44) 合金工具钢包括三类： 刃具钢 、 模具钢 、 量具钢 (45) 刃具钢要求至少具有三大性能要求 高的硬度 、耐磨性 、淬透性和热硬性 。(46) 热硬性是指刃部受热升温时刃具钢仍能维持高硬度的一种特性，此时硬度值至少为 60HRC 。(47) 特殊性能钢包括 不锈钢 、 耐热钢 、 耐磨钢 等一些具有特殊的化学和物理性能的钢。(48) 金属材料的耐热性是包含 抗氧化 和 足够高温强度 的一个综合概念。(49) 在冲击载荷下发生冲击硬化的高锰钢，通常称为 耐磨钢 。(50) 含碳量大于2.11%的铁碳合金称为 铸铁 。(51) 根据铸铁中石墨结晶形态的不同，铸铁可分为三类： 球墨铸铁 、 可锻铸铁 、 灰铸铁 。 （ 按照机械性能由高到低的顺序排列）(52) 铸铁与钢相比，铸铁中 碳 和 硅 含量较高， 硫 和 锰 的含量较低。(53) 在工业生产中，通常称钢铁为 黑色金属 ，而称铝、镁、铜、锌等金属及其合金为 有色金属 。(54) 机械零件选材的一般原则是考虑材料的 使用性能 、 工艺性能 、 经济性 。(55) 写出四种常用的强化金属材料的方法： 固溶强化 ； 失效强化 加工硬化； 细晶粒强化 弥散强化 时效强化 细化组织强化 。二、判断题（每题1分，共10分）(1) 体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（110）晶面。（ 对 ）(2) 面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是111晶向。（错 ）110(3) 晶格缺陷处及其附近，均会引起晶格能量的提高，并使金属的物理、化学、机械性能发生显著变化（对 ）(4) 变形金属经回复过程既可以降低内应力，又可以消除加工硬化。（错 ）保持(5) 变形金属经再结晶过程可以消除加工硬化。 （ 对 ）(6) 一般说来，多晶体的性能显各项异性；而单晶体显各项同性。（ 错 ）(7) 冷变形后的金属在加热过程中将发生再结晶，这种转变会发生晶格类型的变化。（ 错 ）(8) 合金结晶时所形成固相的晶格结构与合金的某一组成元素的晶格结构相同，这类固相称为固溶体。（对 ） (9) 只有晶格结构相同的元素之间，才有可能形成无限固溶体。 （ 对 ）(10) 金属间化合物的性能特点是硬而脆。（对 ）(11) 晶内偏析可以通过扩散退火处理得到解决。（ 对 ）(12) 恒温下由一个固相同时析出两个成分不同的固相的一种反应，称为包晶反应。（错）（ ）(13) 在相图中，两个单相区之间必定存在着一个两相区。 （ 对 ）(14) a-Fe属于体心立方晶格，g-Fe属于面心立方晶格。（对 ）(15) 对于碳钢而言，奥氏体在室温下不存在。（ 错 ）(16) 一次，二次和三次Fe3C，具有不同的化学成分和晶格结构。（错 ）(17) 优质碳素结构钢中，钢号20表示平均含碳量为2.0。（错 ）(18) 在碳钢中，共析钢是中碳钢。（错 ）高(19) 45钢是中碳钢。（ 对 ）(20) T8是优质碳素结构钢。（ 错 ）工具(21) 珠光体是单相组织。（ 错 ）(22) 珠光体是铁素体和奥氏体的机械混合物。（错 ）渗碳体(23) 一般结构钢的奥氏体晶粒度分为8级，1级最细，8级最粗。（ 错 ）(24) 过冷奥氏体转变过程中，珠光体和贝氏体的形成过程都涉及碳和铁原子的扩散。（ 错 ）(25) 马氏体转变不能得到100的马氏体。（ 对 ）(26) 马氏体转变中没有扩散。（ 对 ）(27) 所有能够提高过冷奥氏体稳定性的因素，均可使过冷奥氏体等温转变曲线右移。（ 对 ）(28) 过冷奥氏体在冷却过程中，其连续转变的产物均为单一组织。（ 错 ）(29) 过冷奥氏体等温转变的产物均为单一组织。（ 错 ）(30) 同一钢材在相同加热条件下，小件比大件的淬透性好。（ 错 ）(31) 淬硬性反映钢淬火后能获得淬硬层深度的一种性质。（ 错 ）透(32) 淬透性高的钢，其淬硬层深度越大；反之亦然。（错 ）(33) 焊接工件不可选用淬透性高的钢。（ 对 ）(34) 分级淬火法与双液淬火法相比，可以更有效避免变形和裂纹。（错 ）(35) 正火可以抑制或消除过共析钢中网状二次渗碳体的形成。（ 对 ）(36) 合金元素的原子半径与铁的原子半径相差越小，则该元素对铁素体的强化效果越显著。（ 对 ）(37) 第一类回火脆性一旦产生，则无法消除。（对 ）(38) 第二类回火脆性是可逆的，可以通过技术手段将其消除。（ 对 ）低温回火(39) 普通低合金钢由于具有比普通碳素钢更低的冷脆临界温度，因此常用在北方的车辆、容器、桥梁等构件和运输工具。（ 错 ）(40) 一般认为硫和磷是钢中的有害元素。（对 ）(41) 所有的工具钢都要求具有高的热硬性。（错 ）硬度(42) 一般说来，产生二次硬化的硬化体为碳化物。（ ）(43) 一般说来，产生弥散硬化的硬化体为碳化物。（对 ）(44) 相对热作模具钢而言，冷作模具钢对硬度和耐磨性的要求高。（对 ）(45) 一般说来，铸铁自高温冷却过程中，碳主要以石墨而不是渗碳体的形式析出。（对 ）(46) 对于铸铁而言，石墨在铸铁组织中的形态对其机械性能有重要影响。（ 对 ）(47) 可锻铸铁可以锻造成型。（错 ）(48) 通过热处理可以改变灰口铸铁的基体组织，故可以显著提高力学性能。（ 错 ）改变不了石墨形态(49) 球墨铸铁之所以具有较高的机械性能，主要原因是其组织中的石墨形态为球状（ 对 ）(50) 铸铁中石墨的存在破坏了基体组织的连续性，所以，石墨在铸铁中是有害无益的。（ 错 ）(51) HRA、HRB、HRC都是洛氏硬度的一种表示方法。（ 对 ）三、 选择题（每空1分，共10分）(1) 晶体中的线缺陷是指 A 。A、位错 B、 晶界 C、 亚晶界 D、 晶格空位(2) 晶体中的点缺陷是指 D 。A、位错 B、 晶界 C、 亚晶界 D、 晶格空位(3) 晶体中的面缺陷是指 B 。A、位错 B、 晶界 C、晶格空位(4) 下面两幅图中， B 最有可能是单相组织。A、 B、(5) B 不会引起加工硬化。A、冷加工 B、热加工(6) 硬质合金中的硬质相有WC、TiC，它们都属于 B 。A、间隙固溶体 B、间隙化合物 C、电子化合物 (7) 下图是某合金的冷却曲线及结晶过程示意图。请问该合金在三相平衡时是 A 。 A、 共晶反应 B、共析反应 C、包晶反应(8) 下图是某合金的冷却曲线及结晶过程示意图。请问该合金在三相平衡时是 B A、 共晶反应 B、共析反应 C、包晶反应(9) 三相平衡线的图形特征如下图所示，该三相反应的反应名称是： C A、 共晶反应 B、共析反应 C、包晶反应(10) 过共析钢是 C 。A、 低碳钢 B、中碳钢 C、高碳钢(11) 亚共析钢肯定不是 A、 低碳钢 B、中碳钢 C、高碳钢(12) T8是一种常用的碳素工具钢，按照碳钢的编号方法，其中的“8”代表它的含碳量为 A 。A、0.8% B、1.0% C、1.5% D、0.08%(13) 按照碳钢的编号方法，45钢的平均含碳量为 A 。A、0.45% B、1.0% C、1.5% D、4.5%(14) C 表示在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大倾向的高低。A、起始晶粒度 B、实际晶粒度 C、本质晶粒度(15) 写出图中所示的淬火方法， 1表示 C ，2表示 A ， 3表示 ， 4表示 。A、双液淬火 B、等温淬火 C、单液淬火 D、分级淬火 E、局部淬火(16) 将T8钢加热至760 保温后，以在TTT图中所示的三种方式冷却，将获得什么组织。方式1获得 ，方式2获得 ，方式3获得 。A、 索氏体 B、 马氏体+残余奥氏体 C、下贝氏体 D、 珠光体 .(17) 根据目的选择不同的热处理工艺：消除偏析，采用 。A、扩散退火 B、去应力退火 C、淬火 D、回火 E、正火(18) 根据目的选择不同的热处理工艺：消除残余应力，采用 。A、扩散退火 B、去应力退火 C、淬火 D、回火 E、正火(19) 根据目的选择不同的热处理工艺：消除加工硬化，采用 。A、扩散退火 B、去应力退火 C、再结晶退火 D、回火 E、正火(20) 为下列热处理选择正确的加热温度，亚共析钢淬火 ，过共析钢淬火 。 过共析钢的球化退火 ，亚共析钢的完全退火 。A、Ac130-50 B、Ac3+30-50 C、Accm+30-50 D、Ac1以下(21) 调质是淬火后进行 C 。A、低温回火 B、中温回火 C、高温回火(22) 根据组织特征选择正确的答案：具有复杂结构的间隙化合物是 C ，高温下存在的组织是 B ，室温下奥氏体和渗碳体的共晶混合物是 A 。A、变态莱氏体 B、奥氏体 C、渗碳体 D、马氏体 E、铁素体(23) C 的目的是使工件在热处理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定强度以及较高的韧性和塑性。A、 退火 B、渗碳 C、淬火 D、回火(24) 合金钢中，含Mn或Ni相当高的钢，因扩大g区有可能在室温下只有 D 单相存在而成为一种 钢。A、奥氏体 奥氏体 B、奥氏体 铁素体 C、 铁素体 奥氏体 D、铁素体 铁素体(25) 合金钢中，含Cr相当高的钢，因缩小g区有可能在室温下只有 A 单相存在而成为一种 钢。A、奥氏体 奥氏体 B、奥氏体 铁素体 C、 铁素体 奥氏体 D、铁素体 铁素体(26) 为了保证块规具有高硬度和长期的尺寸稳定性，一般采取 C 和时效处理。A、渗碳 B、冷处理 C、低温回火 D、中温回火(27) 铸铁中，碳大部分以 B 状态存在。A、渗碳体 B、游离石墨(28) 符号HB表示 A ，符号HRC表示 B ，符号HV表示 C 。A、布氏硬度 B、 洛氏硬度 C、维氏硬度四、 按要求完成下表第六章钢号类别（按用途分）碳的大致含量合金元素大致含量用途举例20CrMnTi渗碳钢0.2%用于30mm以下承受高速中载荷的渗碳件40Cr调质钢0.4%用作重要调质件GCr15滚动轴承钢1%Cr1.5%滚珠、套圈W18Cr4V高速钢0.7% - 0.8%一般高速车刀Cr12MoV冷模具钢1.6%Cr12%Mo0.5%V0.2%大型冷切剪刀、拉丝模5CrMnMo热模具钢0.55%Mn1.4%Mo0.2%Cr0.75%中型锻模五、问答题(1) 什么是加工硬化，对实际生产有何有利与不利影响，试举例说明。（51）(2) 简述回复和在结晶过程中，变形金属的组织和性能发生的变化。（52）(3) 按照钢的含碳量，碳钢是如何分类的？(4) 退火的主要目的是什么？（71）(5) 在机械设计中如何考虑钢的淬透性？(6) 什么是回火？回火的主要目的是什么？（77）(7) 与合金钢相比，碳钢有那些不足？(8) 对于W18Cr4V钢，各元素的主要作用是什么？（89）(9) 热作模具钢的性能要求是什么？（99）(10) 为什么一般机器的支架、机床床身常用灰口铸铁制造。（105）六、综合题1、铁碳平衡相图是研究铁碳合金的基础，请回答以下问题并计算。(1) 请画出写出铁碳平衡相图（包晶反应部分可省略），在图中请标示出各单相组织、共析反应和共晶反应的成分点以及反应温度的反应式。(2) 请在铁碳平衡相图中标出共析反应的反应式，并标出它的的成分点。(3) 请在铁碳平衡相图中标出共晶反应的反应式，并标出它的的成分点。(4) 写出各类钢在室温下的组织(5) 计算共析钢珠光体中铁素体和渗碳体的相对重量 （39）(6) 计算含碳量为0.2的铁碳合金，室温下先共析铁素体和珠光体的相对含量（忽略三次渗碳体）(7) aFe是什么晶格类型？画出该晶格类型（10