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工程材料习题库第一章、金属学基础判断题（本大题共30小题）1. 金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。【X】2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。【X】3. 在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。【X】4. 晶粒度级数数值越大，晶粒越细。【P】5. 间隙相的性能特点是硬度高，熔点低。【X】6. 晶粒度级数数值越大，晶粒越粗。【X】7. 再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。【X】8. 同一金属，结晶时冷却速度愈大，则过冷度愈大，晶粒越细小。【P】9. 把在实际晶体中出现的刃型位错和螺型位错的缺陷叫做面缺陷。【X】10. 把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做线缺陷。【X】11. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率。【P】12. 钨、铁、锡的熔点分别为3410、1538、232，钨在1000、铁在900、锡在100下的变形加工均属于热加工。【X】13. 冷变形强化是指金属材料在冷变形后，产生碎晶，位错密度增加，使其强度、硬度提高的现象。【X】14. 体心立方晶格的致密度为0.74，面心立方晶格的致密度为0.68。所以，纯铁在发生同素异晶转变时，体积发生变化，从而产生一定的内应力。【X】15. 在实际金属的结晶过程中，自发形核比非自发形核更重要，往往起优先的主导的作用【X】。16. 金属结晶的必要条件是要有一定的过冷度。【P】17. 非晶体具有各向异性。【X】18. 每个体心立方晶胞中实际包含有2个原子。【P】19. 每个面心立方晶胞中实际包含有2个原子。【X】20. 每个面心立方晶胞中实际包含有4个原子。【P】21. 每个体心立方晶胞中实际包含有4个原子。【X】22. 单晶体具有各向异性，大多数多晶体具有各向同性。【P】23. 晶体具有各向同性。【X】24. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。【X】25. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。【X】26. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。【X】27. 在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。【P】28. 液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。【X】29. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为凝固。【P】30. 液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。【X】单选题（本大题共32小题） 1. 表示金属材料延伸率的符号是（ A ） A. B. C.e D.b 2. 表示金属材料弹性极限的符号是（ A ） A.e B.s C.b D.-1 3. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ A ） A.强度 B.韧性 C.塑性 D.弹性 4. 晶体中的位错属于（ C ） A.体缺陷 B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷 5. 在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（ B ） A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.空位 6. 冷变形金属再结晶后，与冷变形后相比，（ D ） A.形成等轴晶，强度增大 B.形成柱状晶，塑性下降 C.形成柱状晶，强度增大 D.形成等轴晶，塑性升高 7. 表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做（ B ） A.晶胞 B.晶格 C.晶粒 D.晶向 8. 晶格中的最小单元叫做（ A ） A.晶胞 B.晶体 C.晶粒 D.晶向 9. 属于（ B ）的金属有-Fe、铝、铜等 A.体心立方晶格 B.面心立方晶格 C.密排六方晶格 D.简单立方晶格 10. 晶体结构属于体心立方的金属有（ C ） A.-Fe、金、银、铜等 B.镁、锌、钒、-Fe等 C.- Fe、铬、钨、钼等 D.- Fe、铜、钨、铝等 11. 晶体结构属于面心立方的金属有（ A ） A.-Fe、铝、铜、镍等 B.镁、锌、钒、- Fe等 C.铬、钨、钼、铝 等 D.铬、铜、钼、铝 等 12. 属于密排六方晶格的金属是（ D ） A.-Fe B.-Fe C.Fe D.Mg 13. 属于（ A ）的金属有-Fe、钨、铬等 A.体心立方 B.面心立方 C.密排六方 D.简单立方 14. Cu属于（ C ） A.密排六方结构金属 B.体心立方结构金属 C.面心立方结构金属 D.复杂立方结构金属 15. 实际金属的结晶温度一般都（ C ）理论结晶温度 A.高于 B.等于 C.低于 D.都有可能 16. -Fe、铝、铜的晶格类型属于（ D ） A.体心立方 B.简单立方 C.密排六方 D.面心立方 17. 属于面心立方晶格的金属是（ B ） A.-Fe B. Cu C.-Fe D.Zn 18. 在金属结晶时，向液体金属中加入某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒，以达到改善其机械性能的目的，这种细化晶粒的方法叫做（ B ） A.时效处理 B.变质处理 C.加工硬化 D.调质 19. 金属的滑移总是沿着晶体中原子密度（ B ）进行 A.最小的晶面和其上原子密度最大的晶向 B.最大的晶面和其上原子密度最大的晶向 C.最小的晶面和其上原子密度最小的晶向 D.最大的晶面和其上原子密度最小的晶向 20. 下面关于加工硬化的说法中正确的是（ B ） A.由于塑性变形而使金属材料强度和韧性升高的现象 B.加工硬化是强化金属的重要工艺手段之一； C.钢的加工硬化可通过500650的低温去应力退火消除 D.加工硬化对冷变形工件成形没有什么影响。 21. 每个体心立方晶胞中包含有（ B ）个原子。 A.1 B.2 C.3 D.4 22. 每个面心立方晶胞中包含有（ D ）个原子。 A.1 B.2 C.3 D.4 23. 属于面心立方晶格的金属有（ C ）。 A.-Fe，铜 B.-Fe，钒 C.-Fe，铜 D.-Fe，钒 24. 属于体心立方晶格的金属有（ B ）。 A.-Fe,铝 B.-Fe,铬 C.-Fe,铝 D.-Fe,铬 25. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（ A ）。 A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.亚晶界 26. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将( B ) A.越高 B.越低 C.越接近理论结晶温度 D.没变化 27. 为细化晶粒，可采用( B ) A.快速浇注 B.加变质剂 C.以砂型代金属型 D.时效处理 28. 铸锭剖面由表面到中心的晶粒特点依次为( B ) A.表面等轴粗晶粒层，中间柱状晶粒层，心部细晶粒层。 B.表面细晶粒层，中间柱状晶粒层，心部等轴粗晶粒层。 C.表面等轴粗晶粒层，中间细晶粒层，心部柱状晶粒层。D.表面等轴粗晶粒层，中间柱状晶粒层，心部等轴粗晶粒层。 29. 下列三种方法制造紧固螺栓，哪一种比较理想（ B ）。 A.直接用圆钢切削加工而成； B.将圆钢局部镦粗，然后再加工； C.用一厚钢板切削加工而成。 30. 对重要受力零件，纤维组织的方向应该是与（ C ）。 A.最大正应力和最大剪应力平行； B.最大正应力垂直和最大剪应力平行； C.最大正应力平行和最大剪应力垂直。 D.最大正应力和最大剪应力垂直 31. 表示金属材料屈服强度的符号是（ B ） A.e B.s C.b D.-1 32. 表示金属材料抗拉强度的符号是（ D ） A. B. C.e D.b 简答题（本大题共9小题） 1.液态金属结晶的必要条件是什么？细化晶粒的途径有哪些？晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响？ 液态金属结晶的必要条件是：必须具有一定的过冷度 细化晶粒的途径有：提高过冷度，如提高冷却速度和降低浇注温度。变质处理。机械振动、搅拌。 晶粒大小对金属材料的机械性能的影响：晶粒越细，金属材料的强度、硬度越高，塑性和韧性越好 2.什么是加工硬化？试分析加工硬化的利与弊。 随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。另一方面人们可以利用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的。加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。3.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。 同一种金属元素随着外界条件（如温度、压力）的变化而转变成不同晶格类型的晶体结构，称为同素异构转变。如，纯铁，从液态经1538结晶后是体心立方晶格，称为-Fe。在1394以下转变为面心立方晶格，称为-Fe。冷却912到时又转变为体心立方晶格，称为-Fe。4.用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000保温，保温后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。 因为钢丝绳经冷拔后发生了加工硬化，具有很高的强度和硬度，故可以用来吊装工件。当它随工件一起加热到1000保温后，钢丝绳内部发生了再结晶，其强度和硬度大幅度下降，塑性和韧性恢复到冷拔前的状态，因而当其再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂。5.分析铸锭结晶后可形成三个不同晶粒区的成因。 金属浇入铸锭时，铸锭结液体金属注入锭模时，由于锭模温度不高，传热快，外层金属受到激冷，过冷度大，生成大量的晶核。同时模壁也能起非自发成核的作用。结果，在金属的表层形成一层厚度不大、晶粒很细的等轴细晶区；细晶区形成的同时，锭模温度升高，液态金属的冷却速度降低，过冷度减小，生核速度降低，但此时长大速度受到的影响较小，结晶过程进行的方式主要是，优先长大方向（即一次晶轴方向）与散热最快方向（一般为往外垂直模壁的方向）的反方向一致的晶核，向液体内部平行长大，结果形成柱状晶区；结晶进行到铸锭中心时，液相内外温度差减小，锭模已成为高温外壳，加上放出结晶潜热，使液态金属的冷却速度很快降低，过冷度大大减小，内部温度趋于均匀，散热逐渐失去方向性，进入过冷状态后，凝固成了等轴的粗晶粒。6.已知金属钨和铅的熔点分别为3380和327，试计算它们的最低再结晶温度，并分析钨在1100下的加工、铅在室温（20）下的加工各为何种加工？ T再=0.4T熔；钨T再=0.4*（3380+273）-273=1188.2; 铅T再=0.4*（327+273）-273=-33; 由于钨T再为1188.21100，因此属于冷加工；铅T再为-3320，属于热加工。 7.已知金属铁和锡的熔点分别为1538和232，试计算它们的最低再结晶温度，并分析铁在1100下的加工、锡在室温（20）下的加工各为何种加工？ T再=0.4T熔；铁T再=0.4*（1538+273）-273=451.4; 锡T再=0.4*（232+273）-273=-71.由于T再为451.41100，因此属于热加工；锡T再为-7120，属于热加工。 8.为什么常温下金属的晶粒越细，不仅强度硬度高，而且塑性，韧性也好？ 晶界是阻碍位错运动的，而各晶粒位向不同，互相约束，也阻碍晶粒的变形。因此，金属的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多，对塑性变形的抗力也愈大。因此，金属的晶粒愈细强度愈高。同时晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数便越多，变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生，产生较均匀的变形，而不致造成局部的应力集中，引起裂纹的过早产生和发展。因此，塑性，韧性也越好。 9.常用的四大力学性能指标有哪些？它们之间有什么关系？为什么零件图纸上通常只标注硬度要求？ 常用的四大力学性能指标有：强度、硬度、塑性、韧性 它们之间的关系：一般来说，强度硬度越高，塑性韧性越好 零件图纸上通常只标注硬度要求是因为：一方面硬度检测操作简单，对已加工好的零件来说属于无损检测；另一方面硬度与其他性能有一定的对应关系，只要硬度满足零件使用要求，其他性能也可以满足要求了。 填空题（本大题共17小题） 1.常见金属的晶体结构有（ 体心立方晶格 ）、（ 面心立方晶格 ）与密排六方晶格。 2.晶体缺陷主要可分为（ 点缺陷 ）,（ 线缺陷 ）和面缺陷三类。 3.每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ 4 ）原子，致密度为（ 0.74 ）。 4.面缺陷主要指的是（ 晶界 ）和（ 亚晶界 ）。 5.最常见的线缺陷有（ 位错 ）和（ 挛晶 ）。 6.每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（ 2 ）原子，致密度为（ 0.68 ）。 7.随着过冷度的增大，晶核形核率N（增大）,长大率G（增大 ），在N/G增大的情况下晶粒细化。 8.细化晶粒的主要方法有（ 提高过冷度 ）、（ 变质处理 ）和机械振动。 9.纯铁在1000时晶体结构为（面心立方晶格），在室温时晶体结构为（体心立方晶格 ）。 10.金属的结晶过程是（ 形核 ）与（ 长大 ）的过程。 11.晶粒的大小取决于（ 形核 ）速率与（ 长大 ）速率。 1