《工程材料》习题1

工程材料工程材料 习题习题1 1 第1章材料的性能 一 疲劳强度屈服强度抗拉强度冲击韧性延伸率断面收缩率 二 1 材料在均匀塑性变形阶段承受的最大拉应力称为屈服强度 2 所有金属材料在拉伸时均有明显的屈服现象 3 相同材料和相同尺寸的试样 表面光滑者比表面有微裂纹者的疲 劳强度高 4 金属材料的弹性模量E愈大 则其塑性愈差 5 同种材料不同尺寸试样所测得的延伸率相同 第2章金属的晶体结构与结晶 一 解释名词组织晶格晶体结构晶体空位过冷度 二 1 金属的晶界是面缺陷 晶粒愈细 晶界愈多 金属的性能愈差 2 因为单晶体是各向异性的 所以实际金属材料在各个方向上的性 能也是不相同的 3 体心立方晶格中原子排列最密集的晶面是 111 面 4 实际金属在不同方向上的性能是不一样的 5 金属结晶的必要条件是快冷 6 细晶粒金属的强度高但塑性较差 7 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程 8 纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关 9 纯金属的实际晶粒度与其冷却速度有关 三 1 晶体中的晶界属于a 点缺陷b 线缺陷 2 同素异构转变伴随着体积的变化 其主要原因是a 晶粒尺寸发生 变化b 过冷度发生变化c 致密度发生变化d 晶粒长大速度发生变化 3 工程上使用的金属材料一般都具有a 各向异性b 各向同性c 伪各 向异性d 伪各向同性 4 金属在结晶时 冷却速度越快 其实际结晶温度a 越高b 越低c 越接近理论结晶温度 四 1 实际金属中存在有 缺陷 其中 位错是 缺陷 晶界是 缺陷 2 纯铁的同素异构体有 和 3 位错的基本类型有两种 它们是 位错和 位错 有多 余半个原子面是 位错所特有的 4 常见的金属晶体结构有 三 种 在这三种金属晶体结构中 原子排列最密集的晶面分别是 5 金属在结晶过程中 冷却速度越大 则过冷度越 晶粒越 强度越 塑性越 6 金属的结晶主要由 和 两个基本过程组成 7 在金属结晶过程中 细化晶粒的方法主要有 和 第3章合金结构与相图 一 组织固溶强化弥散强化合金金属化合物固溶体间隙相相枝晶偏 析 二 1 金属化合物相与固溶体相的区别在于前者的硬度高 脆性大 2 由于溶质原子对位错运动具有阻碍作用 因此造成固溶体合金的 强度和硬度提高 3 固溶体的强度 硬度一定比溶剂金属的强度 硬度高 4 固溶体的晶格类型与其溶质相同 5 间隙相不是一种固溶体 而是一种金属间化合物 三 选择题 1 二元合金中 铸造性能最好的合金是a 固溶体合金b 共晶合金c 共析合金 2 二元合金中 压力加工性能最好的合金是a 固溶体合金b 共晶合 金c 共析合金 3 单相固溶体合金在结晶时a 不发生共晶转变c 必然有二次相析出 d 多数要发生共析转变 四 填空 1 合金的两大基本相是 和 其本质区 别是 第4章铁碳合金c 面缺陷d 体缺陷d 不能确定d 包晶成分合金d 包晶 成分合金b 要发生共晶转变 一 解释名词珠光体奥氏体低温莱氏体 二 1 含碳6 69 的铁碳合金 其室温平衡组织为铁素体加渗碳体 2 所有含碳量大于0 77 的铁碳合金平衡结晶后 其室温组织中均 存在二次渗碳体 3 珠光体和低温莱氏体的性能差别大是因为它们的组成相不同 4 铁碳合金中的一次渗碳体与二次渗碳体在晶粒形貌和晶体结构上 均相同 5 过共析钢加热到Ac1和Am之间的温度时 得到奥氏体 渗碳体组织 在平衡条件下 其奥氏体的含碳量总是小于钢的含碳量 6 铁碳合金的强度随含碳量的增加而增加 7 在铁碳合金中 只有共析成分的合金结晶时才发生共析转变 形 成共析组织 三 1 45钢的室温平衡组织是a 铁素体 珠光体b 铁素体 珠光体 渗 碳体c 铁素体 渗碳体d 珠光体 渗碳体 2 平衡冷却条件下 T8钢的强度 T12钢的强度 a 大于b 等于c 小于 3 珠光体是a 单相固溶体b 两相混合物 4 白口铁硬而脆是因为a 白口铁的含碳量过高b 白口铁组织中渗碳 体多而珠光体少c 渗碳体是合金的基体d 白口铁中不含铁素体 四 1 共析成分的铁碳合金室温平衡组织是 其组成相是 2 在铁碳合金中 低温莱氏体是由 和 两种组 织所构成的机械混合物 五 正确画出铁 渗碳体相图 标出全部组织组成物 并计算45钢 平衡结晶后 室温时其珠光体与铁素体组织的相对量 六 正确画出铁 渗碳体相图 标出全部组织组成物 并计算T12钢 的平衡结晶后 室温时其铁素体相与渗碳体相的相对量 七 正确画出铁 渗碳体相图 并标出各区域组织 试说明含碳量0 02 2 11 的铁碳合金 其力学性能随含碳量变化的 规律 八 正确画出铁 渗碳体相图 并标出各区域组织 指出图中ECF和PSK两条水平线的含义 写出相应的转变方程式 并 计算含碳量0 77 的合金室温时两相的相对含量 d 略小于c 共晶体d 化合物 九 正确画出铁 渗碳体相图 标出全部组织组成物 分析说明45 钢的平衡结晶过程 并画出45钢平衡冷却后在室温时的组织示意图 十 正确画出铁 渗碳体相图 标出全部组织组成物 计算S点成分 的铁碳合金的室温平衡组织中组成相的相对量 十一 正确画出铁 渗碳体相图 标出全部组织组成物 计算10kg含碳3 5 的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度 但尚未 发生共晶转变 时所剩下的液体成分及重量 十二 正确画出铁 渗碳体相图 标出全部组织组成物 已知某铁碳合金组织中 珠光体的量约占56 铁素体的量约44 请估算该合金的含碳量 十三 正确画出铁 渗碳体相图 标出全部组织组成物 并说明60 钢的平衡结晶过程 计算60钢的平衡结晶后 其室温时珠光体与铁素体的相对量 并说明含碳量0 02 2 11 的铁碳合金 其组织随含碳量变化的规律 第5章金属的塑性变形与再结晶 一 再结晶加工硬化冷加工热加工滑移 二 1 金属的晶界是面缺陷 晶粒愈细 晶界愈多 金属的性能愈差 2 细晶粒金属的强度高但塑性较差 3 金属在高温条件下的加工称为热加工 4 金属铸件的粗大晶粒 可以通过再结晶退火细化 5 冷变形金属在再结晶过程中发生了晶体结构的转变 6 热加工和冷加工的本质区别在于前者不产生加工硬化 7 滑移变形不会引起金属的晶体结构发生变化 8 变形金属再结晶后 其晶格类型和晶粒形状都改变了 三 1 体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别 主要是 由于两者的a 滑移系数不同b 滑移方向数不同c 滑移面数不同d 滑 移面上的晶面指数不同 2 室温下冷拉纯Sn 使之变形70 问能否产生加工硬化 a 能b 不能c 略有加工硬化 3 某工厂用冷拉钢丝绳吊运出炉的热处理工件去淬火 钢丝绳承载 能力远远超过工件的重量 但在工件吊运过程中 钢丝绳却发生拉 长断裂 其断裂原因是由于钢丝绳a 超载b 发生再结晶c 形成带状 组织 4 多晶体的晶粒越细小 则其a 强度越高 塑性越好c 强度越低 塑性越好 5 能使单晶体产生塑性变形的应力是a 正应力b 切应力c 正应力加 切应力 四 填空 1 影响多晶体塑性变形的两个主要因素是 和 2 纯金属经冷变形后 其强度 硬度 塑性 冲击韧性 由此可知 冷塑性变形会产生 3 强化金属材料的基本方法有 和 4 为了保持冷塑性变形金属的强度和硬度 应采用 退火 为了降低冷塑性变形金属的强度和硬度 应采用 退火 5 钢在常温下的变形加工称为 加工 而铅在常温下的变形 加工称为 加工 第6章钢的热处理 一 解释名词马氏体淬硬性淬透性回火脆性二次硬化调质处理 二 判断正误 1 未淬透钢的硬度总是低于淬透钢 2 钢的淬透性只与其化学成分有关 而与冷却介质和零件尺寸无关 3 低碳钢采用正火 目的是提高其硬度 以便切削加工 4 为了调整硬度 便于机械加工 低碳钢在锻造后应采用正火处理 5 处于临界点A1温度之下的奥氏体称为过冷奥氏体 6 钢的淬透性是指钢在淬火时所获淬硬层的深度 7 无论含碳量高低 马氏体都硬而脆 8 马氏体的硬度取决于淬透性和合金元素含量 9 同一钢材 在相同的加热条件下 水冷比油冷的淬透性好 小件 比大件的淬透性好 10 在过共析钢中 未溶碳化物的存在将使钢的淬透性降低 11 过冷奥氏体的热稳定性愈好 则钢的淬透性愈高 12 钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度 三 选择题 1 影响钢淬透性的因素主要是a 工件尺寸b 冷却速度c 淬火方法 2 T8钢等温淬火的组织为a M A b M T c B下d B下 M 3 马氏体的硬度主要取决于a 钢的淬透性b 钢的含碳量c 马氏体的 含碳量d 残余奥氏体的量 4 直径为10mm的45钢钢棒 加热到850 水淬 其显微组织应为a M 碳化物b M F c M A d M P 5 T12A钢正常淬火后的硬度是a 30 35HRC b 40 45HRC c 50 55HRC d 60 65HRC 6 改善低碳钢切削加工性能常用的热处理方法是a 完全退火b 不完 全退火c 正火d 调质 7 钢的淬硬性主要取决于d 不能肯定d 产生加工硬化b 强度越高 塑性越差d 强度越低 塑性越差d 正应力或切应力d 过冷奥氏体的 稳定性a 钢的含碳量b 奥氏体的含碳量c 钢的淬透性d 淬火介质与 淬火方法 8 完全退火主要用于a 亚共析钢b 共析钢c 过共析钢d 白口铸铁 9 过共析钢正火的主要目的是a 调整硬度 改善切削加工性能b 细 化晶粒 为淬火作组织准备c 消除网状二次渗碳体 四 填空 1 共析钢的正火组织为 状S 而调质组织为 状S 其综合 力学性能前者 后者 2 共析钢加热时 奥氏体的形成是由 和 等四个基本过程组成 3 钢的热处理工艺是由 三个 阶段组成 一般来说 热处理不改变工件的 但却改变其 4 钢的淬透性越高 其C 曲线的位置越 临界冷却速度越 5 碳钢的淬火通常采用 冷 这是因为碳钢的淬透性 6 一般S和回火S组织上的不同在于 其中具 有良好综合力学性能的是 S 7 共析钢的马氏体组织在低温 中温和高温回火后的产物分别为 和 8 球化退火是为了获得 组织 它适用于 钢的退火 9 钢的淬透性主要取决于 而淬火钢的硬度则主 要取决于 五 T8钢的过冷奥氏体按图示4种方式冷却后 试问各获得什么组织 再经低温回火后又d 消除内应力 防止淬火变形和开裂获得什么 组织 不解释原因 六 共析钢C 曲线和冷却曲线如图所示 试指出图中各点处的组织 七 在共析钢的C曲线上 绘制为了获得以下组织所对应的冷却曲线 题六图 1 马氏体 少量残余奥氏体 M A 2 屈氏体 马氏体 少量残余奥氏体 T M A 3 下贝氏体 B下 4 珠光体 P 八 两把用T12A钢制造的车刀 分别加热到780 和900 淬火 回 答下列问题 1 哪个温度加热淬火后的马氏体组织粗大 2 哪个温度加热淬火后的马氏体含碳量高 3 哪个温度加热淬火后的残余奥氏体量多 4 哪个温度加热淬火后的未溶碳化物较多 5 你认为哪个温度加热淬火合适 为什么 九 将3个直径为10mm的退火态45钢试样分别加热到700 760 和 850 保温10分钟后在水中冷却 说明将得到什么样的室温组织 为什么会得到这样的组织 十 将3个直径为10mm的退火态T10钢试样分别加热到700 760 和850 保温10分钟后在水中冷却 说明将得到什么样的室温组织 为什么会得到这样的组织 十一 确定下列钢的退火方法 并指出其退火目的 1 经冷轧后的15钢钢板 要求降低硬度 2 ZG35成型的铸造齿轮 3 锻造过热的60钢锻坯 4 改善T12钢的切削加工性能 十二 下列场合宜采用何种热处理方法 不解释原因 1 提高低碳钢的切削加工性能 2 降低高碳工模具钢的硬度 以便切削加工 且为最终淬火作组织 准备 3 为表面淬火工件 要求芯部具有良好的综合机械性能 作组织准 备 4 纠正60钢锻造过热的粗大组织 为切削加工作准备 5 降低冷冲压件的硬度 提高塑性 以便进一步拉伸 十三 T8钢的过冷奥氏体按图示5种方式冷却 试分析各种方式冷却 后的室温组织 不解释原因 第7章工业用钢 一 解释名词 二 判断正误 1 ZGMn13加热到高温后水冷 其目的是为了获得高硬度的M组织 2 调质钢合金化的目的是为了提高其红硬性 3 调质钢高温回火后水冷是为了二次硬化 4 高速钢制作的刀具具有高的热硬性 5 提高奥氏体不锈钢强度的有效途径是冷塑性变形 6 高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体 使其均匀的分布 在钢基体中 7 为了调整硬度 便于机械加工 调质钢在锻造后应采用正火处理 8 耐磨钢固溶处理时快冷是为了获得高硬度的马氏体 9 高锰钢固溶处理时快冷 是为了获得高硬度的马氏体 三 选择题 1 普通低碳结构钢的强化热处理是a 正火b 淬火 低温回火 2 汽车 拖拉机传动齿轮要求表面具有高耐磨性 芯部具有良好的 强韧性 应选用a 20钢表面淬火 低温回火c 45钢表面淬火 低温 回火 3 拖拉机和坦克履带受到严重的磨损与强烈的冲击 其选材和热处 理应为a 20CrMnTi渗碳淬火 低温回火c W18Cr4V淬火 低温回火 四 填空 1 调质钢的含碳量通常为 其主加合金元素锰 铬 镍等的作用主要是 辅加合金元素钛的作用 主要是 2 钢的质量是按 和 的含量高低进行分类的 3 W18Cr4V钢的淬火加热特点是 冷却 特点是 回火特点是 五 为下列工件选材 并说明其最终热处理特点和热处理后的室温 组织 1 载重汽车传动齿轮 要求齿表面高硬度 高耐磨和良好的抗疲劳 强度 齿芯部高强韧性 2 盘形铣刀 要求高硬度 高耐磨和良好的热硬性 3 装载机铲斗齿 要求抗强烈的冲击磨损 4 车床主轴 要求轴颈部高硬度和耐磨性 轴主体良好的综合机械 性能 可选材料20CrMnTi 38CrMoAl ZGMn13 W18Cr4V 40CrNi 45 9S iCr 六 冷模具钢Cr12MoV有几种热处理方案 写出每种方案的工艺参数 范围及热处理后钢的性能特点及适用场合 七 制作轻载冷模具的加工工艺路线如下下料 锻造 球化退火 机械加工 淬火 低温回火请说明 1 尺寸较大的轻载冷模具可选用什么材料制作 2 试分析各热处理工序的作用 并说明热处理后的组织 八 某型号汽车后桥半轴所选材料为40Cr钢 它的加工工艺路线是 下料 锻造 正火 机械加工 淬火 高温回火 盘部钻孔 磨法 兰盘端面和花键 请说明各热处理工序的作用 工艺条件 加热温度范围与冷却方式 及使用态的组织 九 某机床齿轮选用40Cr钢制造 加工工艺流程如下下料 退火 粗加工 精加工 高频表面淬火 低温回火 推花键孔 精磨 试分析其热处理的作用和得到的室温组织 十 C620车床主轴选用45钢 热处理技术要求如下调质硬度220 24 0HBS 主轴轴颈及锥孔硬度 52HRC C620车床主轴的加工工艺流程如下锻造 正火 机加工 调质 机 加工 轴颈表面感应淬火 低温回火 磨削加工 试分析热处理工艺的作用及所得到的组织 十一 用W18Cr4V制造盘形铣刀 其最终热处理的工艺曲线如图所示 试分析淬火特点和回火特点 c 调质d 球化退火b 40Cr调质d 20CrMnTi渗碳淬火 低温回火b ZGM n13水韧处理d GCr15淬火 冷处理 低温回火 十二 某工厂用T12A钢制造钳工锉刀 其加工工艺路线如下下料 锻造 球化退火 机加工 淬火 低温回火 试说明各热处理工序的作用及最终使用组织 十三 重载汽车变速箱齿轮选用20CrMnTi钢制造 其工艺路线为下 料 锻造 正火 机加工 渗碳 预冷淬火 低温回火 喷丸精磨 说明各热处理工序的目的 并写出齿轮使用状态组织 十四 车床主轴要求轴颈部位的硬度为HRC50 55 其余部位为HRC3 0 35 其加工路线如下锻造 调质 机加工 轴颈表面淬火 低温 回火 精磨 请说明 1 主轴应采用何种材料 2 热处理工序的作用 3 轴颈表面和心部的组织 十五 用9SiCr钢制作园板牙 其工艺路线如下下料 锻造 球化退 火 机械加工 淬火 低温回火试分析各热处理工序的作用 并说 明热处理后的组织 十六 110型柴油机曲轴用QT600 3球墨铸铁制造 其加工路线为铸 造成型 正火 去应力退火 切削加工 轴颈表面淬火 低温回火 磨削 说明各热处理工序的作用 十七 C618机床变速箱齿轮选用45钢制造 其工艺路线为下料 锻 造 正火 粗加工 调质 精加工 高频表面淬火 低温回火 精 磨 说明各热处理工序的目的和各热处理后的组织 第8章铸铁 一 解释名词石墨化石墨化退火球墨铸铁 二 判断正误 1 白口铸铁高硬的原因在于它的含碳量高 2 球墨铸铁调质后的组织为回火索氏体 3 灰口铸铁变质处理是为了改变片状石墨的形状和尺寸 4 灰口铸铁的减振性比钢好 5 球墨铸铁是由灰口铸铁经石墨化退火获得的 6 石墨化是指铸铁中碳原子析出形成石墨的过程 7 可锻铸铁可在高温下进行锻造 8 可以通过球化退火使灰口铸铁转变成球墨铸铁 9 白口铸铁比灰口铸铁的硬度高是因为它的石墨细化 10 热处理可以改变铸铁中的石墨形态 三 选择题题八图 1 灰口铸铁孕育处理的石墨形貌为a 团絮状 2 提高灰口铸铁耐磨性 应选用a 整体淬火 3 固态下强化硅铝明的有效途径是a 塑性变形 四 填空 1 灰口铸铁变质处理的目的是 变质处理后的组织是 2 普通灰口铸铁 可锻铸铁和球墨铸铁中石墨的形态分别为 状 状和 状 3 灰口铸铁是由 和 组成的 4 白口铸铁中碳主要是以 的形式存在 灰口铸铁中碳主要是 以 的形式存在 五 为下列工件选材 给出最终的热处理方法 并指明最终的室温 组织 工件齿轮变速箱箱体 游标卡尺 普通小齿轮 自行车三角架 直 径30mm的传动轴材料T12 45 16Mn HT250 40Cr 六 指出下列材料的主要用途及使用时的组织T1265Mn16Mn20Cr GCr159SiCr451Cr13HT30050CrNiMo b 细片状c 球状d 条状b 等温淬火c 渗碳淬火 等温回火d 表面淬 火b 固溶 时效c 淬火 低温回火d 变质处理 七 为下列工件选材 给出相应的热处理方法 并指明最终的室温 组织 工件外科手术刀 车轮缓冲弹簧 螺丝刀 直径为30mm的传动轴材 料40Cr 9SiCr W18Cr4V 16Mn T10 QT600 2 3Cr13 60Si2Mn 八 为下列工件选材 指出其最终的热处理特点及最终的室温组织 工件机床主轴 重载齿轮 钳工锉刀 汽车板簧 高速车刀材料4 0r 9SiCr 20CrMnTi GCr15 T10A 16Mn 20 W18Cr4V 60Si2M n 九 为下列工件选材 给出最终的热处理方法 并指明最终的室温 组织 工件沙发弹簧 发动机缸套 汽车变速箱齿轮 卡尺 机床主轴材 料40Cr 65Mn HT200 T12 20CrMnTi 十 为下列工件选材 给出最终的热处理方法 并指明最终的室温 组织 工件柴油机曲轴 汽车板簧 汽车变速齿轮 冷冲裁模具模板 大 尺寸冷冲裁凹模材料HT250 60Si2Mn Cr12MoV 40Cr 20CrMnTi QT600 3 十一 为下列工件选用合适的材料 给出最终的热处理方法 并指 明最终的室温组织 工件普通机床地脚螺栓 汽缸盖 镗床镗杆 热挤压模 汽车车身 材料45 38CrMoAl 10 3Cr2W8V HT200 十二 指出下列材料的主要用途 常用最终热处理方法及热处理后 的最终组织 1 20CrMnTi 2 40Cr 3 9SiCr 4 1Cr 135 W18Cr4V 十三 为下列工件选材 给出最终的热处理方法 并指明最终的室 温组织 1 汽车板簧 45 60Mn2Si LY1 2 滚动轴承 40MnB 20CrMnTi GCr15 3 螺栓 40Cr H 70 T12 4 曲轴 9SiCr C12MoV QT600 3 5 高速切削刀具 W6Mo5Cr4V 2 T8Mn ZGMn13 十四 为下列产品选择较适宜的铁基合金材料 给出最终的热处理 方法 并指明最终的室温组织 产品汽车油箱 木工凿子 汽缸盖 自行车车架 医用手术刀材料T 10 3Cr 13 16Mn 08 HT200 十五 为下列工件选材 给出最终的热处理方法 并指明最终的室 温组织 工件汽车变速齿轮 高精度磨床主轴 机床床身 桥梁构件 连杆 螺栓材料38CrMoAl HT150 16Mn 40Cr 20CrMnTi 十六 为下列工件选材 并指出其最终的热处理特点及室温组织 工件机床主轴 重载齿轮 钳工锉刀 汽车板簧 自行车三角架材 料40Cr 20CrMnTi 9SiCr T10 20 W18Cr4V 16Mn 60Si2Mn G Cr15 十七 指出下列材料的主要用途及使用时的室温组织 1 T 102 60Si2Mn 6 5CrNiMo 7 40Cr 8 HT200 十八 为下列工件选材 给出相应的最终热处理方法 并指明最终 的室温组织 工件曲轴 汽车板簧 变速齿轮 高速车刀 大尺寸冷作模具材料W 18Cr4V 60Si2Mn Cr12MoV 40Cr 20CrMnTi QT600 3第9章有色金属 一 解释名词硅铝明 二 判断正误 1 所有的铝合金都可通过热处理予以强化 2 单相黄铜的强化可以通过冷塑性变形来实现 3 含锌量小于32 的普通黄铜的强化可以通过冷塑性变形来实现 4 若铝合金的晶粒粗大 可以重新加热予以细化 5 ZChSnSb8 3是在软基体上分布硬颗粒的轴承合金 三 选择题 1 强化铸造铝合金的途径是a 淬火b 固溶处理 时效 2 固态下强化单相黄铜的有效途径是a 塑性变形b 固溶 时效 3 固态下强化硅铝明的有效途径是a 塑性变形b 固溶 时效 四 填空 1 铜合金分为 和 三大类 第10章非金属材料 一 解释名词聚合物复合材料玻璃钢聚合度单体加聚反应陶瓷金属 陶