金属材料习题集

第二章第二章 金属材料的性能金属材料的性能 一 填空题 请将正确答案填在空白处 1 金属材料的性能一般分为两类 一类是使用性能 它包括 和 等 另一类是工艺性能 它包括 和 等 2 强度是指金属材料在 载荷的作用下 抵抗 或 的能力 3 强度的常用衡量指标有 和 分别用符号 和 表 示 4 如果零件工作时所受的应力低于材料的 或 则不会产生过量的 塑性变形 5 有一钢试样 其横截面积为 100 cm2 已知钢试样的 Rel 314 MPa Rm 530 MPa 拉伸实验时 当受到拉力为 时 试样出现屈服现象 当受到拉力为 时 试 样出现缩颈 6 断裂前金属材料产生 的能力称为塑性 金属材料的 和 数值越 大 表示材料的塑性越好 7 一拉伸试样的原标距长度为 50 mm 直径为 10 mm 拉断后试样的标距长度为 79 mm 缩颈处的最小直径为 4 9 rm 属材料的性能 此材料的伸长率为 断面收缩 率为 8 500HBw5 750 表示用直径为 mm 材料为 球形压头 在 N 压 力下 保持 s 测得的 硬度值为 9 金属材料抵抗 载荷作用而 的能力 称为冲击韧性 10 填出下列力学性能指标的符号 屈服强度 抗拉强度 洛氏硬度 c 标尺 伸长率 断面 收缩率 冲击韧度 疲劳极限 11 大小不变或变化很慢的载荷称为 载荷 在短时间内以较高的速度作用于零件 上的载荷称为 载荷 大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为 载荷 12 变形一般分为 变形和 变形两种 不能随载荷的去除而消失的变形称 为 变形 13 金属受外力作用时 为保持其不变形 在 作用着 的力 称为内力 14 金属材料在外力作用下 单位面积上产生的 称为应力 不同材料所能承受 的最大应力值 15 金属经压力加工后 不仅改变了 而且改变了 二 判断题 判断正误并在括号内填 或 1 常用的塑性材料在使用时 一般不允许有塑性变形 2 所有金属材料在拉伸实验时都会出现艟著的屈服现 象 3 材料的屈服强度越低 则允许的工作应力越高 4 做布氏硬度试验时 在相同试验条件下 压痕直径越小 说明材料的 硬度越低 5 洛氏硬度值无单位 6 在实际应用中 维氏硬度值是根据测定压痕对角线长度 再查表得 到的 7 布氏硬度测量法不宜用于测量成品及较薄零件 8 洛氏硬度值是根据压头压人被测定材料的压痕深度得出的 9 铸铁的铸造性能较好 故常用来铸造形状复杂的工件 10 通常说钢比铸铁抗拉强度高 是指单位截面积的承力能力前者高 后者低 11 一般用洛氏硬度机而不用布氏硬度机来检测淬火钢成品工件的硬度 12 一般来说 硬度高的材料其强度也较高 13 选材时 只要满足工件使用要求即可 并非各项性能指标越高越好 14 弹性变形不能随载荷的去除而消失 15 金属在外力作用下的变形可分为弹性变形 弹塑性变形和断裂三个阶 段 16 单晶体的塑性变形主要是以滑移的方式进行的 17 多晶体的塑性变形受晶界的影响 晶界越多 变形越容易 18 形变强化可以提高金属的强度 三 选择题 请在下列选项中选择正确答案填在括号内 1 拉伸实验时 试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的 A 屈服强度 B 抗拉强度 c 弹性极限 2 疲劳试验时 试样承受的载荷为 A 静载荷 B 冲击载荷 c 交变载荷 3 洛氏硬度 c 标尺所用的压头是 A 淬硬钢球 B 金钢石圆锥体 c 硬质合金球 4 金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为 A 塑性 B 硬度 c 强度 5 用拉伸试验可测定材料的 性能指标 A 强度 B 硬度 c 韧性 四 思考与练习 1 画出低碳钢力 伸长曲线 并简述拉伸变形的几个阶段 2 在表格中填写下列材料常用的硬度测量法及硬度值符号 材料硬度测量法硬度值符号 铝合金半成品 一般淬火钢 铸铁 表面氮化层 3 试分析自行车的中轴和链盒所用材料 哪种需要较高的硬度和强度 哪种需要较 好的塑性和韧性 为什么 4 试一试 将一截铁丝反复弯折 看看会发生什么现象 为什么 第三章第三章 铁碳合金铁碳合金 一 填空题 请将正确答案填在空白处 l 合金是一种金属为基础 加入其他 或 经过熔合而得的具有 的 材料 2 合金中成分 结构及性能相同的组成部分称为 3 根据合金中各组元之间的相互作用不同 台金的组织可分为 和 三 种类型 4 根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同 固溶体可分为 与 两种 5 合金组元之间发生 而形成的一种具有 的物质称为金属化合物 其性能特点是 高 高 大 6 铁碳合金的基本组织有五种 它们是 和 7 铁碳合金的基本相 单相组织 是 和 8 铁素体的性能特点是具有良好的 和 而 和 很低 9 铁碳台金的基本组织中属于固溶体的有 和 属于金属化合物的 有 属于混合物的有 和 10 碳在奥氏体中的溶解度随温度的不同而变化 在 1148 时碳的溶解度可达 在 727 时碳的溶解度可达 11 铁碳台金相图是表示在缓慢冷却或加热的条件下 不同 的铁碳合金 的 或 随 变化的图形 12 分别写出下列铁碳合金组织的符号 铁索体 奥氏体 渗碳体 珠光体 高温莱氏 体 低温莱氏体 13 含碳量为 的铁碳台金称为钢 根据室温组织的不同 钢又分为三类 钢 其室温组织为 和 钢 其室温组织为 钢 其室温组织为 和 14 共析钢冷却到 s 点时 会发生共析转变 从奥氏体中同时析出 和 的 混合物 称为 15 莱氏体是 和 的混合物 当温度低于 727 时 莱氏体中的 转 变为 所以室温下的莱氏体是由 和 组成 又称为 16 碳素钢是含碳量小于 而且不含有 合金元素的铁碳合金 17 碳素钢中除铁 碳外 还常含有 等 元素 其中 是有益元素 是有害元素 18 含碳量小于 的钢为低碳钢 含碳量为 的钢为中碳钢 含碳量 大于 的钢为高碳钢 19 45 钢按用途分类属于 钢 按含碳量分类属于 钢 按质量分 类属于 钢 20 T12A 钢按用途分类属于 钢 按含碳量分类属于 钢 按质量 分类属于 钢 二 判断题 判断正误并在括号内填 或 1 固溶体的晶格类型与其溶剂的晶格类型相同 2 金属化合物晶格类型完全不同于任一组元的晶格类型 3 金属化合物一般具有复杂的晶体结构 4 碳在 Fe 的溶解度比在 Fe 中的溶解度低 5 奥氏体的强度 硬度不高 但具有良好的塑性 6 渗碳体是铁与碳的混合物 7 过共晶白口铸铁的室温组织是低温莱氏体加一次渗碳体 8 碳在奥氏体中的溶解度随温度的提高而减小 9 渗碳体的性能特点是硬度高 脆性大 10 奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结果 11 含碳量为 0 15 和 0 35 的钢属于亚共析钢 在室温下的组织由 珠光体和铁素体组成 所以它们的力学性能相同 12 莱氏体的平均含碳量为 2 11 13 T10 钢的平均含碳量为 10 14 由于锰 硅都是有益元素 适当增加其含量 能提高钢的强度 15 硫是钢中的有益元素 它能使钢的脆性降低 16 碳素工具钢都是优质或高级优质钢 其含碳量一般大于 0 7 17 Q215 钢适用于制造桥梁 船舶等 18 6 5Mn 等含碳量大于 0 6 的碳素钢适用于制造弹簧 19 铸钢可用于铸造形状复杂 力学性能较高的零件 20 低碳钢的强度 硬度较低 但塑性 韧性及焊接性能较好 三 选择题 请在下列选项中选择正确答案填在括号内 1 组成合金的最基本的独立物质嚣为 A 相 B 组元 C 组织 2 金属发生结构改变的温度称为 A 临界点 B 凝固点 C 过冷度 3 合金发生同溶强化的主要原因是 A 品格类型发生了变化 B 晶粒细化 晶格发生了畸变 4 铁索体为 晶格 奥氏体为 晶格 A 面心立方 体心立方 密排六方 5 渗碳体的含碳量为 A 0 77 2 11 C 6 69 6 珠光体的含碳量为 A 0 77 2 11 C 6 69 7 共晶白口铸铁的含碳量为 A 2 11 4 3 6 69 8 铁碳合金共晶转变的温度是 727 1148 C 227 9 含碳量为 1 2 的铁碳合金 在室温下的组织为 A 珠光体 B 珠光体 铁素体 珠光体 二次渗碳体 10 铁碳合金相图上的 ES 线 其代号用 表示 PSK 线用代号 表示 GS 线用代号 表示 A B C Acm 11 铁碳合金相图上的共析线是 A ACD B ECF C PSK 12 将含碳量为 1 5 的铁碳合金加热到 650 其组织为 加热到 850 时 其组织为 加热到 1 100 时其组织为 A 珠光体 B 奥氏体 珠光体 渗碳体 奥氏体 渗碳体 13 亚共析钢冷却到 GS 线时 要从奥氏体中析出 A 铁素体 渗碳体 珠光体 14 亚共析钢冷却到 PSK 线时 要发生共析转变 奥氏体转变成 A 珠光体 铁索体 珠光体 铁素体 15 08F 钢的平均含碳量为 A 0 08 0 8 C 8 16 下列牌号中 属于优质碳素结构钢的有 A T A 08F C Q235 A F 17 下列牌号中 属于工具钢的有 A 20 65Mn C Tl0A 18 选择制造下列零件的材料 冷冲压件 齿轮 小弹簧 A 08F 65Mn C 45 19 选择制造下列工具的材料 錾子 锉刀 手工锯条 A T8 T C Tl2 20 下列牌号中 最适合制造车床主轴的是 A T8 Q195 C 45 四 名词解释 1 共晶转变与共析转变 2 固溶强化与加工硬化 五 思考与练习 1 绘出简化后的铁碳合金相图 2 根据铁碳合金相图 说明下列现象产生的原因 1 含碳量 1 的铁碳合金比含碳量 0 5 的铁碳合金硬度高 2 一般要把钢材加热到 1000 1250 高温下进行锻轧加工 3 靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好 2 家用电器上用于连接的螺钉 螺母和汽车轮子上用的螺钉 螺母可以选用相同的材料 吗 为什么 第四章第四章 钢的热处理钢的热处理 一 填空题 请将正确答案填在空白处 1 所谓热处理 就是将 的金属或合金采用适当的 方式进行 和 以获得所需要的 与性能的工艺 钢能通过热处理改变组织结构 和性能的根本原因是由于 的特性 2 常用的常规热处理方法有 和 而 表面热处理又可分为 和 3 钢在加热时的组织转变 主要包括奥氏体的 两个过程 4 为了得到细小而均匀的奥氏体晶粒 必须严格控制 和 以 避免发生晶粒粗大的现象 5 过冷奥氏体的转变包括 和 等几种类型的转变 6 珠光体型转变时 则形成的珠光体片层越细 其塑性变形 越大 和 越高 7 贝氏体可分为 和 其中 是一种较理想的组织 8 通常金属材料最适合切削加工的硬度约在 范围内 为了使钢在切削 时的硬度在这一范围内 低碳钢和中碳钢多采用 而对于高碳钢通常要先进行 正火再进行 9 奥氏体转变为马氏体需要很大的过冷度 其冷却速度应大于 而且必须 过冷到 温度以下 马氏体转变不能完全进行到底 转变停止后仍未能转变的奥 氏体称为 10 马氏体的组织形态有针状和板条状两种 马氏体的含碳量高 性能特 点是 马氏体的含碳量低 性能特点是具有良好的 和较 好的 马氏体的硬度主要取决于马氏体中的 马氏体的 越高 其硬度也越高 11 传统的淬火冷却介质有 和 等 它们的冷却能 力依次 其中 和 是目前生产中应用最广的冷却介质 12 工厂中常用的淬火方法有 和 等 四种 13 过冷奥氏体转变为马氏体 仅仅是 改变 而不发生 所以马氏体是 在 中的 固溶体 14 淬火时常会产生 和 等缺陷 15 钢淬火后必须马上进行 以 防止工件变形 开裂和获得所需要的力学性能 16 随着回火加热温度的升高 钢的 和 下 降 而 和 提高 根据回火温度的不同 通常将回火分为 和 三类 17 生产中把 热的处理工艺称为 调质 由于调质处理后工件可获得良 好的 因此 重要的 受力复杂的结构零件一般均采用调质处理 1 8 表面淬火的方法有 和 等 19 化学热处理都通过 和 三个基本过程 常用的 表面热处理工艺有 和 20 根据热处理的目的和工序位置的不同 热处理可分为 和 两大类 二 判断题 判断正误并在括号内填 或 1 实际加热时的临界点总是低于相图上的临界点 2 珠光体向奥氏体转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的 3 淬透性好的钢 淬火后硬度一定高 4 淬火后的钢 回火时随温度的变化组织会发生不同的转变 5 上贝氏体是热处理后一种比较理想的组织 6 马氏体组织是一种非稳定的组织 7 A1 线以下仍未转变的奥氏体称为残余奥氏体 8 珠光体 索氏体 屈氏体都是片层状的铁素体和渗碳体混合物 所以它 们的力学性能相同 9 下贝氏体具有较高的强度 硬度和较好的塑性 韧性 10 午钢在实际加热条件下的临界点分别用 Ar1 Ar3 Arcm表示 11 钢的晶粒因过热而粗化时 就有变脆倾向 12 索氏体和回火索氏体的性能没有多大的区别 13 完全退火不适用于高碳钢 14 在去应力退火过程中 钢的组织不发生变化 15 由于正火较退火冷却速度快 过冷度大 转变温度较低 获得组织较 细 因此同一种钢 正火要比退火的强度和硬度高 16 钢的最高淬火硬度 主要取决于钢中奥氏体的含碳量 17 淬透性好的钢 淬火后硬度一定很高 18 淬火后的钢其回火温度越高 回火后的强度和硬度也越高 19 钢回火的加热温度在 Ac1以下 因此在回火过程中无组织变化 20 感应加热表面淬火 淬硬层深度取决于电流频率 频率越低 淬硬层 越浅 反之 频率越高 硬层越深 21 钢渗氮后无需淬火即有很高的硬度及耐磨性 三 选择照 请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内 1 过冷奥氏体是指冷却到 温度以下 仍未转变的奥氏体 AM B 呱 C 虬 2 冷却转变停止后仍未转变的奥氏体称为 A 过冷奥氏体 R 残余奥氏体 C 低温奥氏体 3 45 钢的正常淬火组织应为 A 马氏体 B 马氏体 铁素体 C 马氏体 渗碳体 4 一般来说 碳素钢淬火应选择 作冷却介质 合金钢应选择 作冷却介质 A 矿物油 B 20 自来水 C 20 10 的食盐水溶液 5 确定碳钢淬火温度的主要依据是 A Ms 线 B C 曲线 C Fe FesC 相图 6 钢在一定条件下淬火后 获得淬硬层深度的能力称为 A 淬硬性 B 淬透性 耐磨性 7 调质处理就是 的热处理 A 淬火 高温火 B 淬火 中温回火 淬火 低温回火 8 化学热处理与其他热处理的主要区别是 A 组织变化 B 加热温度 改变表面化学成分 9 球化退火一般适用于 A 高碳钢 低碳钢 中碳钢 10 钢在调质处理后的组织是 A 回火马氏体 B 回火索氏体 回火屈氏体 11 钢在加热时 判断过烧现象的依据是 A 表面氧化 B 奥氏体晶界发生氧化或熔化 奥氏体晶粒粗大 12 化学热处理与其他热处理方法的主要区别是 A 加热温度 B 组织变化 改变表面化学成分 13 零件渗碳后一般须经 处理 才能达到表面硬而耐磨的目的 A 淬火 低温回火 淬火 中温回火 调质 14 用 15 钢制造的齿轮 要求齿轮表面硬度高而心部具有良好的韧性 应采用 热 处理 若改用 45 钢制造这一齿轮 则采用 热处理 A 淬火 低温回火 表面淬火 低温回火 渗碳 淬火 低温回火 15 为改善 20 钢的切削加工性能 通常采用 热处理 而改善 10 钢的切 削加工性能则通常采用 热处理 A 完全退火 B 球化退火 去应力退火 D 正火 16 用 65Mn 钢做弹簧 淬火后应进行 A 高温回火 B 低温回火 中温回火 17 下面钢中不适合表面淬火的是 A 45 08F C 65 18 火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火相比 A 效率更高 淬硬层深度更易控制 设备简单 19 渗氨零件与渗碳零件相比 渗层硬度更高 B 渗层更厚 有更好的综合力学性能 20 渗氨用钢必须是含有 等合金元素的合金钢 A W M V A1 Cr M C Si Mn S 四 名词解释 1 马氏体 2 过冷奥氏体与残余奥氏体 五 思考题 1 钳工师傅在刃磨麻花钻时为什么经常在水槽里进行冷却 2 现要求对一批 20 钢的钢板进行弯折成形 但未弯到规定的角度 钢板就出现了裂 纹 试想一想该怎么办 3 现有一批 T12 钢制造的丝锥 成品刃部硬度要求 60HRC 以上 柄部硬度 35 40HRC 加工工艺为 轧制 热处理 机加 热处理 机加 试问上述热处 理工序的具体内容和作用 第五章第五章 合金钢合金钢 一 填空题 请将正确答案填在空白处 1 合金元素在钢中主要有 和 等五大作用 2 除 元素外 所有的合金元素溶解于奥氏体后 均可增加过冷奥氏体的 稳定性 使 C 曲线 移 减小钢的 提高钢的 3 合金钢按用途可分为 和 三类 其中 合金结 构钢按用途及热处理特点不 同 又可分为低合金结构钢 及 等几类 4 低合金结构钢大多数是在 或 状态下使用 一般不再进行热 处理 它们被广泛用来制造工程用 5 合金渗碳钢在经 处理后 便具有了外硬内韧的性能 用来制造既要有 优良的耐磨性和 又能承受 作用的零件 6 合金调质钢用来制造一些 的 要求具有 的重要零件 7 滚动轴承钢除用来制造各种滚动轴承外也可用来制造各种 和 零件 8 滚动轴承钢的预先热处理采用 最终热处理为 9 合金工具钢按用途可分为 和 10 钢热处理后变形小 又称钢微变形 主要用来制造较精密的 如长铰刀 拉刀等 11 高速钢是一种具有高 高 的高合金工具钢 常用于制造 的刀具和 载荷较大的成形刀具 12 根据工作条件不同 模具钢又可分为 和塑料模具用钢三类 13 随着不锈钢中含碳量的增加 其强度 和 提高 但 下降 14 常用的不锈钢按化学成分主要分为 不锈钢 不锈钢和不锈 钢等 按金相组织特点又可分为 不锈钢 不锈钢和 不 锈钢等 15 耐磨钢是指在强烈 载荷作用下能发生强烈的高锰钢 二 判断题 判断正误并在括号内填 或 1 所有的合金元素都能提高钢的淬透性 2 在相同强度条件下合金钢要比碳钢的回火温度高 3 合金钢的牌号中一定包含有至少一个合金元素符号 4 在相同的回火温度下 合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的硬度 5 低合金钢是指含碳量低于 0 25 的合金钢 6 3Cr2W8V 钢的平均含碳量为 0 3 所以它是合金结构钢 7 合金渗碳钢都是低碳钢 8 合金工具钢都是高碳钢 9 合金钢只有经过热处理 才能显著提高其力学性能 10 Gcrl5 钢是滚动轴承钢 但又可制造量具 刀具和冷冲模具等 11 热硬性高的钢必定有较高的回火稳定性 12 Crl2W8V 是不锈钢 13 不锈钢中含碳量越高 其耐腐蚀性越好 14 滚动轴承钢是高碳钢 15 38CrMoAIA 的最后一个字母 A 代表该钢在室温下的组织为奥氏体 三 选择题 请在下列选项中选择正确答案填在括号内 1 GCr15 钢的平均含铬量为 A 0 15 B 1 5 C 1 5 2 40MnVB 中硼元素的主要作用是 A 强化铁素体 B 提高回火稳定性 提高淬透性 3 20CrMnTi 钢中 Ti 元素的主要作用是 A 细化晶粒 B 提高淬透性 强化铁素体 4 合金渗碳钢渗碳后必须进行 热处理才能使用 淬火 低温回火 B 淬火 中温回火 淬火 高温回火 5 38CrMOA 钢是属于合金 A 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 6 钢的热硬性是指钢在高温下保持 的能力 A 高强度 高硬度和高耐磨性 高抗氧化性 7 将下列合金钢牌号归类 合金结构钢有 合金工具钢有 特殊性 能钢有 合金调质钢有 金弹簧钢有 合金模具钢有 不锈钢有 A 40Cr B 60Si2Mn C 50CrVA Crl2MOV E 3Cr2W8V F 1Crl3 G Q420 H CrWMn I OCrl8N19 J ZGMnl3 30CrMnsi 8 正确选用下列零件材料 车床主轴 不锈钢餐具 板弹簧 坦克履带 滚动轴承 储酸槽 汽车变速齿轮 A 1Cr18Ni9 B 40Cr C GCrl5 D 20CrMnTi E 60Si2Mn F ZGMnl3 G 1Crl7 9 请正确选用下列工具材料 高精度长丝锥 热锻模 冷冲模 医疗手术器械 立铣刀 A CrWMn B Crl2Mo C 4Crl3 D W18Cr4V E 5CrNiMo 10 合金调质钢的含碳量一般是 A O 25 B 0 25 0 5 C O 5 四 思考题 1 车间里有两种分别用 2Cr13 和 1Cr18Ni9Ti 生产的同规格的零件 搬运工在搬运过 程中不小心将两种零件混在一起 请你用一种简单的方法将这两种不同的材料分开 第六章