《工程材料学》习题.doc

工程材料学习题绪论一、解释名词 晶体、金属键、离子键、分子键、共价键二、填空题 1、材料科学的任务是揭示材料的 之间的相互关系及变化规律。 2、材料的性能主要包括 两个方面。 3、晶体物质的基本特征是 。 4、固体中的结合键可分为 种，它们是 、 、 、 。三、是非题 1、晶体是较复杂的聚合体。 2、结构材料是指工程上要求机械性能的材料。 3、物质的状态反映了原子或分子之间的相互作用和它们的热运动。 4、比重较大的金属是黑色金属，比重较小的金属是有色金属。四、综合分析题 1、比较离子晶体与分子晶体的结构特征及性能特点。 2、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别。第一章 材料的结构与性能一、名词解释固溶强化、弥散强化、相、金属化合物、固溶体、疲劳强度、组织、过冷度、晶格、变质处理、晶体结构、晶体二、是非题1. 金属化合物相与固溶体相的本质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、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. 金属结晶的必要条件是快冷。5. 细晶粒金属的强度高但塑性差。6. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。7. 金属的晶界是面缺陷。晶粒越细，晶界越多，金属的性能越差。8. 纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。9. 晶界是一种面缺陷，所以晶界面积越大，金属的机械性能越差。10. 实际金属在不同方向上的性能是不一样的。11. 所有金属材料在拉伸时均有明显的屈服现象。三、选择题1、 固溶体合金在结晶时a)不发生共晶转变 b)要发生共晶转变 c)必然有二次相析出 d)多数要发生共析转变2、 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 d)包晶成分合金3、 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4、 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 d)包晶成分合金5、 决定金属结晶后晶粒大小的因素a)液态金属的形核率 b)金属的实际结晶温度 c)结晶速率 d)晶核的长大速率6、 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7、 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 d)不能确定8、 多晶体的晶粒越细，则其a)强度越高，塑性越好 b)强度越高，塑性越差 c)强度越低，塑性越好 d)强度越低，塑性越差9、 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10、 铸造条件下，冷却速度越大，则a)过冷度越大，晶粒越细 b)过冷度越大，晶粒越粗c)过冷度越小，晶粒越细 d)过冷度越大，晶粒越粗四、填空题1、 强化金属材料的基本方法： 、 和 。合金的两大基本相是 和 ，其本质区别是 。2、 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 。3、 金属的结晶主要由 和 两个基本过程组成。4、 金属结晶过程中，细化晶粒的方法有 、 和 。5、 实际金属中存在 、 、 缺陷。其中，位错是 缺陷，晶界是 缺陷。第三章 金属材料组织和性能控制一、解释名词珠光体、奥氏体、加工硬化、再结晶、滑移、热加工淬透性、马氏体、回火脆性、调质、淬硬性二、是非题1. 金属在高温条件下的加工称为热加工。2. 含碳6.69的铁碳合金，其室温平衡相为铁素体加渗碳体。3. 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。4. 珠光体与低温莱氏体的性能差别大是因为它们的组成相不同。5. 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。6. 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。7. 铁碳合金的强度随含碳量的增加而增加。8. 在铁碳合金中，只有过共析钢的平衡组织才有二次渗碳体存在。9. 金属在高温条件下的加工称为热加工。10. 变形金属再结晶过程中发生了晶体结构的转变。11. 热加工和冷加工的本质区别在于前者不产生加工硬化。12. 滑移变形不会引起金属的晶体结构发生变化。13. 金属铸件的粗大晶粒，可以通过再结晶退火细化。14. 变形金属再结晶后，其晶格类型和晶粒形状都改变了。15. 合金元素越多，马氏体的硬度越高。16. 未淬透钢的硬度总是低于淬透钢。17. 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。18. 低碳钢采用正火，目的是提高硬度，以便切削加工。19. 处于临界点A1温度以下的奥氏体称为过冷奥氏体。20. 钢的淬透性是指钢在淬火时所获淬硬层的深度。21. 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。22. 无论含碳量高低，马氏体都硬而脆。23. 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。24. 马氏体的硬度取决于淬透性和合金元素含量。25. 过冷奥氏体的热稳定性越好，则钢的淬透性越高。三、选择题1、 室温下冷拉纯Sn，使之变形70，问能否产生加工硬化？（纯Sn的熔点为232）a、能 b、不能 c、略有加工硬化 d、不能肯定2、45钢的室温平衡相是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3、退火状态下，T8钢的强度 T12钢的强度。 a、大于 b、等于 c、小于 d、略小于4、退火状态下，T12钢的强度低于T8钢的强度是因为a、T12的渗碳体量多 b、T8钢不含二次渗碳体 c、T8的组织是100珠光体 d、T12钢的二次渗碳体沿珠光体晶界分布5、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6、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 d不能肯定7、钢丝在室温下反复弯折，会越弯越硬，直至断裂，而铅丝在室温下反复弯折，则始终处于软态，其原因是：a.Fe有加工硬化，而Pb无加工硬化 b.Fe的加工硬化显著，而Pb的加工硬化较弱 c.Fe的再结晶温度比Pb高 d.Pb的再结晶温度接近室温8、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 d.产生加工硬化四、填空题1. 纯铁的同素异构转变有 。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. 滑移只能在 力的作用下发生，并在 晶面和 晶向上进行。4. 单晶体金属的冷塑性变形方式主要为 ，它是在 应力的作用下发生的。5. 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。五、正确画出铁渗碳体相图，标出全部组织组成物。并用示意图说明60钢的平衡结晶过程，计算其珠光体与铁素体的相对量。试说明随含碳量的增加，铁碳合金机械性能变化与平衡组织之间的关系。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。说明含碳量0.022.11的铁碳合金，其组织随含碳量变化的规律。六、将三个直径为10mm的45钢试样分别加热到700、760和850，保温一定时间后在水中冷却。说明将得到什么样的室温组织，为什么会得到这样的组织？七、110型柴油机曲轴用QT6003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。八、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（要求心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。6、 消除灰口铸铁的白口组织，降低其硬度。7、 消除某量规在研磨过程中产生的应力，稳定尺寸。九、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。 十、共析钢的C曲线上，绘制为了获得以下组织：（1）S+P，（2）T+M，（3）B下，（4）M+A，（5）B下M+A所对应的冷却曲线。 T A1 Ms t第四章 金属材料一、 解释名词热硬性、回火脆性、回火稳定性、石墨化、硅铝明二、 是非题1. 调质钢高温回火后油冷是为了二次硬化。2. 耐磨钢固溶处理时快冷是为了获得高硬度的马氏体。3. 高速钢制作的刀具具有高的热硬性。4. ZGMn13加热到高温后水冷，其目的是为了获得高硬度的马氏体组织。5. 调质钢合金化的目的是为了提高其红硬性。6. 高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶碳化物，使其均匀的分布在钢基体中。7. 提高奥氏体不锈钢强度的有效途径是冷塑性变形8. 提高铁素体不锈钢强度的有效途径是冷塑性变形。9. 白口铸铁高硬的原因在于它的含碳量高。10. 球墨铸铁调质后的组织为回火索氏体。11. 灰口铸铁变质处理是为了改变片状石墨的形状和尺寸。12. 所有的铝合金都可通过热处理予以强化。13. 铸铁的晶粒可以通过再结晶退火给予强化。14. 灰口铸铁的减震性比钢好。15. 球墨铸铁是由灰口铸铁经石墨化退火获得的。16. 单相黄铜的强化可以通过冷塑性变形来实现。17. 石墨化是指铸铁中碳原子析出形成石墨的过程。18. 可锻铸铁可在高温下进行锻造。19. 白口铸铁比灰口铸铁硬度高是因为它的含碳量高。20. 采用热处理方法，可以使灰口铸铁中的石墨细化。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 d、过冷奥氏体的稳定性2、 T8钢等温淬火的组织为a、MA b、M+T c、B下 d、B下+M3、 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、 过共析钢球化退火之前通常要进行：a、调质处理 b、去应力退火 c、再结晶退火 d、正火处理5、 直径为10mm的45钢钢棒，加热到850水淬，其显微组织应为：a、M b、M+F c、MA d、M P6、 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 d、钢的化学成分7、 过共析钢正火的目的是：a、调整硬度，改善切削加工性能 b、细化晶粒，为淬火组织准备c、消除网状二次渗碳体 d、消除内应力，防止淬火变形和开裂8、 完全淬火主要用于：a、亚共析钢 b、共析钢 c、过共析钢 d、白口铸铁9、 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10、 T12钢正常淬火后的硬度是：a、HRC3040 b、HRC4050 c、HRC5060 d HRC607011、 T12钢正常淬火后的组织是：a、MA b、M+A+K c、M+K d、M+二次渗碳体12、 钢的淬硬性主要取决于：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13、 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14、普通低碳结构钢的热处理特点是a、正火 b、淬火低温回火 c、调质 d、球化退火15、汽车、拖拉机传动齿轮要求表面具有高耐磨性，心部具有良好的强韧性，应选用：a、20钢渗碳淬火低温回火 b、40Cr调质 c、45钢表面淬火低温回火 d、20CrMnTi 16、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 b、ZGMn13水韧处理c、W18Cr4V淬火等温回火 d、GCr15淬火冷处理低温回火17、 0Cr18Ni9Ti钢进行固溶处理的目的是：a、提高强度 b、增加塑性 c、提高耐蚀性 d、改善切削加工性18、灰口铸铁孕育处理的石墨形貌为a、团絮状 b、细片状 c、球状 d、条状19、强化铸造铝合金的途径是a、淬火 b、固溶处理时效 c、冷变形 d、变质处理20、普通灰口铸铁的机械性能主要取决于：a、基体组织 b、石墨的大小和分布 c、热处理方法 d、石墨化程度21、对于可用热处理强化的铝合金，其热处理方法是：a、淬火低温回火 b、固溶时效 c、水韧处理 d、变质处理22、在下列铸铁中可以采用调质获得良好的综合机械性能的是：a、灰口铸铁 b、白口铸铁 c、可锻铸铁 d、球墨铸铁23、强化单相黄铜的途径是：a、淬火 b、固溶处理时效 c、冷变形 d、变质处理24、提高灰口铸铁耐磨性，应选用：a、整体淬火 b、等温淬火 c、渗碳淬火等温退火 d、表面淬火25、固态下强化硅铝明的有效途径是：a、塑性变形 b、固溶时效 c、淬火低温回火 d、变质处理四、 填空题1、共析钢的正火组织为 状S，而调质组织为 状S，其机械性能前者 后者。2、其他条件相同，T8钢分别在770和800淬火，其淬火后的硬度为：前者 后者，硬度不同的原因是 。3、球化退火是为了获得 组织，它适用于 钢的退火。4、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 。5、钢的淬透性越高，其C曲线的位置越 ，临界冷却速度越 。6、碳钢的淬火必须用 冷，这是因为碳钢的淬透性 。7、一般S和回火S组织上的不同在于 ，其中具有良好综合机械性能的是 。8、20钢的正火组织是 ，淬火加热时组织是 ，淬火冷却后的组织是 。9、钢的质量是按 和 的含量高低进行分类的。10、马氏体的硬度主要取决于 。11、钢中的含碳量和合金元素含量越高，则Ms温度越 ，淬火后残余奥氏体的量越 。12、调质钢的含碳量通常为 ，其合金元素的作用是 、 。13、机械零件选材的原则是 、 、 。14、渗碳钢的含碳量通常为 ，其合金元素的作用是 、 、 。15、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。16、灰口铸铁变质处理的目的是 ，变质处理后的组织是 。17、未进行热处理的铸铁基体通常有 、 、 。五、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。（1）工件：齿轮变速箱体，游标卡尺，普通小齿轮，自行车三角架材料：T12A，45，16Mn，HT250，40CrMn（2）工件：外科手术刀，车轮缓冲弹簧，螺丝刀，机床床身，桥梁构件， 材料：45，9SiCr， W18Cr4V，16Mn，T10，HT200， 3Cr13，60Si2Mn，1Cr17（3）工件：机床主轴，重载齿轮，钳工锉刀，汽车板簧 材料：45，40Cr，20CrMnTi ，9SiCr，20， 60Si2Mn ，W18Cr4V， T10A， GCr15（4）工件：沙发弹簧，发动机缸套，耐磨搅拌叶片，高精度磨床主轴，连杆螺栓 材料：40Cr，20CrMnTi ，65，65Mn ，HT200， T12A，38CrMoAl（5）工件：曲轴，变速齿轮，高速车刀，大尺寸冷作模具，装载机铲斗齿 材料：W18Cr4V，9Mn2V，40Cr，20CrMnTi, QT600-2，ZGMn13，六、W18Cr4V钢的淬火加热温度高达1280，若以一般工具钢Ac1+(3050)的方法来确定其淬火加热温度，淬火后W18Cr4V制造的刃具能否达到要求的性能？为什么？七、指出下列材料的主要用途，常用热处理方法及热处理后索最终组织：T12 65Mn 16Mn 20Cr GCr15 9SiCr 35CrMo 1Cr13 HT300八、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处理后的组织。九、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和处理后的组织。十、用T12A制造钳工锉刀，其中与热处理有关的工艺路线如图所示，指出（1） 各热处理工序的名称及作用（2） 各点处的组织十一、用W18Cr4V制造盘形铣刀，其最终热处理的工艺曲线，试分析淬火特点和回火特点。十二、车床主轴要求轴颈部位的硬度为5055HRC，其余部位3035HRC，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） 热处理工序作用，以及工艺条件（加热温度范围与冷却方式）（3） 轴颈表面和心部的组织。第五章 高分子材料 一、 解释名词 单体、链节、链段、加聚、缩聚、均聚、共聚、构型、构象、玻璃态、高弹态粘流态、老化、热塑性、热固性二、 是非题 1、聚合物由单体合成，聚合物的成分就是单体的成分；分子链由链节构成，分子链的结构和成分就是链节的结构和成分。 2、分子量大的线型高聚物有玻璃态、高弹态和粘流态。交联密度大的体型高聚物没有高弹态和粘流态。 3、共聚化有利于降低聚合物的结晶度。 4、拉伸变形能提高高聚物的结晶度。 5、塑料就是合成树脂。 6、ABS塑料是综合性能很好的工程材料。三、 选择题1、 膨胀系数最低的高分子化合物的形态是a、线型 b、支化型 c、体型2、较易获得晶态结构的是：a、线型分子 b、支化型分子 c、体型分子3、合成纤维的使用状态为：a、晶态 b、玻璃态 c、高弹态