工程材料习题与辅导第四版答案

1、程 材 料 习 题 与 辅 导第 4 版）清华大学出版社习题2. 填空题同非金属相比，金属的主要特性是（良好的导电性和 导热性）晶体与非晶体结构上最根本的区别是（ 晶体中原子（离 子或分子） 规则排列）。非晶体中原子 （ 离子或分子 ） 无规则排 列）Y _Fe的一个晶胞内的原子数为（4）线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是（玻 璃态）（咼弹态）和（粘流态）3. 选择正确答案晶体中的位错属于（ c）a. 体缺陷 b. 面缺陷 c. 线缺陷 d. 点缺 陷4） 固溶体的晶体结构： （a）a. 与溶剂相同 b. 与溶质相同c. 与溶剂，溶质都不相同 d. 与溶剂，溶质都相 同5）间隙相的性

2、能特点是：（c）a.熔点高，硬度低b.硬度高，熔点低c.硬度高，熔点高d.硬度低，熔点低4. 综合分析题（1）在立方晶胞中画出（110），（ 120）晶面和211,120 晶向。解：a -Fe , Al, Cu, Ni, V, Mg, Zn各属何种晶体结构？体心立方晶格：a -Fe , Vo面心立方晶格：Al, Cu, Ni o密排六方晶格：Mg, Zn o已知a- Fe的晶格常数力x C m,试求出a-Fe的原子半径和致密常数。解：r 原子罟a弓 X 2 87 X 10 一1 a X 10 _ 10(m)n r3 X 2aO 3匚 3 X g X T1 （加）X 20.68 68%a在常温下

3、，已知铜原子的直径d=，求铜的晶格常数。解：r原子上a 弋=4a21/2 d 原子= a 4a 3.60 X 10 _ 10(m)习题（1）结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过 程是（形核）和（晶核长大）。（2）当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是（增加晶核 数量，或阻碍晶粒长大）。（3）液态金属结晶时，结晶过程的推动力是（能量差），阻力是 （表面能）。（4）过冷度是指（理论结晶温度-开始结晶温度），其表示符号为（T ）。（5）典型铸锭结构的三个晶区分别为（表面细晶区）、柱状晶区 ) 和( 中心等轴晶 )(6) 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度 ( 高 ) 。(7)

4、 固溶体出现枝晶偏析后，可用 (扩散退火 )加以消除。(8) 一合金发生共晶反应，液相 L 生成共晶体 ( ) 。共晶反 应式为(L (a + P )，共晶反应的特点是(在恒温下进行， 三相共存 ) 。(9) 一块纯铁在912 C发生 Fe -Fe转变时，体积将(收缩 ) 。(10) 珠光体的本质是 ( 铁素体与渗碳体机械混合物 ) 。(11) 在铁碳合金室温平衡组织中， 含FesCn最多的合金成分点为(%C)，含Le最多的合金成分点为 ( %C ) 。(12) 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体体积分数为 80%，则此钢的碳的质量 分数为 ( %C )。(13) 钢在常温下的变形加工

5、称为 ( 冷 ) 加工，而铅在常温下的变形加工称为 ( 热 ) 加工(14) 造成加工硬化的根本原因是 ( 位错运动受阻 ,引起塑性变 形抗力增加 ) 。（16）变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是 （ T 再 =T熔 ）。（17）再结晶后晶粒度的大小主要取决于 （ 加热温度 ） 和 （ 预先变形度 ） 。（18）在过冷奥氏体等温转变产物中， 珠光体和屈氏体的主要相同点是（F+Fe3C的两相混合物）,不同点是（屈氏体的片层间距小 ）。（19）用光学显微镜观察，上贝氏体呈 （ 羽毛 ） 状，下贝氏体 呈（ 黑色针状 ） 状。（20）马氏体的显微组织形态主要有（ 板条状 ）、（ 针状 ）两 种。

6、其中（ 板条马氏体 ） 的韧性较好。（21）钢的淬透性越高，则其 C曲线的位置越（ 靠右），说明临界冷却速度越（ 小 ）（22）马氏体是一种 （ 铁 ） 磁相， 在磁场中呈现磁性； 而奥氏体 是一种 （ 顺 ） 磁相，在磁场中无磁性。（23）球化退火加温温度略高于 Ac1, 以便保留较多的 （ 未溶碳化 物粒子 ）或较大的奥氏体中的 （ 碳浓度分布不均匀 ），促 进 球状碳化物的形成。（24）球化退火的主要目的是 （ 降低硬度 ）,它主要适用于（ 过 共析钢 ）钢。（25）亚共析钢的正常淬火温度范围是 （AC3以上30+50C ）,过共析钢的正常淬火温度范围是（AC1以上30+50C ）。（2

7、6）淬火钢进行回火的目的是 （ 消除应力 ） ，回火温度越高， 钢的强度与硬度越 （ 低 ） 。（27）合金元素中，碳化物形成元素有 （ Mo， W， V， Nb， Ti ） 。（28）促进晶粒长大的合金元素有 （ Mn， P， B ） 。（29）除（ Co ） 、（ Al ）外，几乎所有的合金元素都使 Ms、Mf, 点下降， 因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比， 残余 奥氏体（ 多 ），使钢的硬度（ 下降）。（ 30）一些含有合金元素（ Mn， Cr， Ni ）的合金钢，容易产生 第二类回火脆性，为了消除第二类回火脆性，可采用 （ 快冷 ） 和（加入Mo元素）。3. 是非题(1)凡是

8、由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。(X )(2) 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。(X)(3) 在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。(X)(4) 当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是一个多晶体。(X)(5) 晶粒度级数的数值越大，晶粒越细。(V)(6) 平衡结晶获得的 Ni质量分数为20%的Cu-Ni合金比Ni质量分数为40%的Cu-Ni合金 的硬度和强度要高。d X )一个合金的室温组织为n + ()，它由三相组成。(X )(8)(X铁素)体的本质是碳在-Fe中的间隙相。(9)20钢比T12钢的碳质量分数要高。(X)(10)

9、在退火状态(接近平衡组织)45 钢比20钢的塑性和强度都高。(X)(11) 在铁碳含金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为的铁碳合金才能发生共晶反应。(X)(12) 滑移变形不会引起金属晶体结构的变化(V )(13) 因为晶格与晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。(X )(14) 孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多(X )(15) 金 属 铸 件 可 以 通 过 再 结 晶 退 火 来 细 化 晶 粒 。(X )(16) 再 结 晶 过 程 是 有 晶 格 类 型 变 化 的 结 晶 过 程 。(X )(17) 重结晶退火就是再结晶退火。( X )(18)

10、渗碳体的形态不影响奥氏体化形成速度。( X )(19) 马氏体是碳在 -Fe 中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。(X )(20) 当把亚共析钢加热到 Aci和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下， 其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。(X )细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片体化速度快温度越低， 其转变产物组织越粗。 ( X )(21) 当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时， 状珠光体的奥氏(V )(22) 当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，(23) 在碳钢中， 共析钢的淬透性最好。(V )(24) 高合金钢既具有良好

11、的淬透性， 也具有良好的淬硬性。( X )(25) 经退火后再高温回火的钢， 能得到回火索氏体组织， 具有良好的综合机械性能。 ( X )(26) 调质得到的回火索氏体和正火得到的索氏体形貌相似， 渗碳体形态一样。( X )(27) 在同样淬火条件下， 淬透层深度越大， 则钢的淬透性越好。(V )(28) 感应加热过程中，电流频率愈大，电流渗入深度愈小，加热层也愈薄。(V )(29) 表面淬火既能改变钢的表面组织， 也能改善心部的组织和性能。( X )(30) 所 有 的 合 金 元 素 都 能 提 高 钢 的 淬 透 性 。(X )(31) 合金元素Mn Ni、N可以扩大奥氏体区。(V )(

12、32) 合 金 元 素 对 钢 的 强 化 效 果 主 要 是 固 溶 强 化 。X)(33) 60Si2Mn钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。(X )刚结束时，其组成相为)b. 碳在-Fe中的间隙固溶c . Fe与C的化合物4. 选择正确答案(1) 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将a .越高b.越低 c.越接近理论结晶温度(2) 为细化铸造金属的晶粒，可采用：a .快速浇注b .加变质剂 c以砂型代金属型(3) 在发生L-()共晶反应时，三相的成分：a .相同b.确定 c.不定(4) 共析成分的合金在共析反应f (a .+b.c.(5) 奥氏体是：a.碳在 Fe中的间隙固溶

13、体体c .碳在-Fe中的有限固溶体(6) 珠光体是一种：a .单相固溶体b两相混合物(7) T10钢的碳质量分数为:a .% b. % c. 10 %(8) 铁素体的机械性能特点是a .强度高、塑性好、硬度低 b.强度低、塑性差、硬度低c.强度低、塑性好、硬度低(9) 面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是a. 100 b. 111 c. 110 (10) 体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是a . 100b . 111 c. 110(11) 变形金属再结晶后：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，强度升高d.形成等轴晶，塑性升高(12) 奥氏体向珠光体的转变

14、是：a.扩散型转变b .非扩散型转变c. 半扩散型转变(13) 钢经调质处理后获得的组织是：a.回火马氏体b .回火屈氏体c .回火索氏体(14) 共析钢的过冷奥氏体在550350C的温度区间等温转变时，所形成的组织是a .索氏体 b. 下贝氏体c .上贝氏体 d.珠光体(15) 若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将a .降低b.提咼c .不改变d.降低还是提高不确定(16) 马氏体的硬度取决于a .冷却速度b.转变温度c .碳质量分数(17) 淬硬性好的钢：a.具有高的合金元素质量分数b.具有高的碳质量分数 c.具有低的碳质量分数(18) 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用：a

15、.高淬透性钢b .中淬透性钢c .低淬透性钢(19) 直径为10mm勺40钢的常规淬火温度大约为：a . 750 C b . 850 C c . 920 C(20) 直径为10mn的40钢在常规淬火温度加热后水淬后的显微组织为a.马氏体 b .铁素体+马氏体 c .马氏体+ 珠光体(21) 完全退火主要适用于(22) 钢的回火处理是在：a .退火后进行b.正火后进行c .淬火后进行(23) 20钢的渗碳温度范围是a . 600650 C b. 800 820 Cc . 900950 C d. 1000 1050 C(24) 钢的淬透性主要取决于：a .钢中碳质量分数b.冷却介质c.钢中合金元素

16、种类和质量分数(25) 钢的淬硬性主要取决于：a .钢中碳质量分数 b.冷却介质c .钢中合金元素种类和质量分数5. 综合分析题(4)如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒 的大小： 砂模浇注与金属模浇注; 变质处理与不变质处理； 铸成厚件与铸成薄件；. 浇注时采用震动与不采用震动。答：（ 1）金属模浇注晶粒尺寸小于砂模浇注，原因是金属模冷 却速度大，过冷度大，核率高。（2）变质处理晶粒细小，原因是变质处理增加了非自 发形核率，促进形核；（3）铸成薄件晶粒细小，原因是薄件散热速度大，增 加形核率；（ 4）采用振动晶粒细小，振动打碎粗大枝晶，促进非 均匀形核。（5） 为什么铸锭希望尽量

17、减少柱状晶体？答：柱状是由外往里顺序结晶的，晶质较致密。但柱状晶的 接触面由于常有非金属夹杂或低熔点杂质而为弱面，在热 轧，锻造时容易开裂，所以对于熔点高和杂质多的金属，例 如铁，镍及其合金，不希望生成柱状晶。（ 6）将 20kg 纯铜与 30kg 纯镍熔化后慢冷至图 1-2 温度 T1， 求此时：两相的化学成分； b） 两相的质量比；c)各相的质量比；d)各相的质量;解：a)两相的化学成分L 相成分：3 (Ni) =50%(Cu)二 50%a 相成分：(Ni) = 80%wfCu) = 20%两相的质量比合金成分：u (Cu)二 1 - 60% = 40%3 (Ni) = 盼页 *100%=

18、60%两相质量比： =各相的质量比;二相的质量分数：60 50*100%3 33 (L= 1 - 33. 3% 二 66. 7%各相的质量；二相质量：Q 口 二(20+30)*%=(kg) QL=(kg)(7) 求碳的质量分数为的质量为10千克的铁碳合金从液态 缓慢冷却到共晶温度(但尚未发生共晶反应)时所剩下的液态的碳质量分数及液体的质量。解：L中的碳质量分数：3 (C)=%L的 质 量 分 数3 5 2 11 L / 彳 3 _ 2 11 *100% a 63. 5%L 的质量： QL=10*%=（ kg）（8）比较退火状态下的45钢，T8钢T12钢的硬度，强度 和塑性的高低，简述原因。答：

19、硬度：45钢VT8VT12 因为退火状态下的45钢组 织是铁素体+珠光体，T8钢组织是珠光体，T12钢是珠光体加 二次渗碳体。因为铁素体硬度低，二次渗碳体硬度高。强度:因为铁素体强度低，因此 45 钢强度最低。 T8 钢 组织是珠光体，强度最高T12 钢中含有脆性的网状二次渗碳体，隔断了珠光体之 间的结合，所以 T12 钢的强度要比 T8 钢要低。但 T12 钢中 网状二次渗碳体不多，强度降低不大，因此 T12 钢的强度比 45 钢强度要高。塑性:因为铁素体塑性好，因此 45 锅塑性最好。 12 钢 中含有脆性的网状二次渗碳体，因此 12钢塑性最差。T8钢 无二次渗碳体，所以 T8 钢塑性较高

20、。（9）同样形状的两块铁碳合金，其中一块是退火状态下的15 钢，一块是白口铸铁， 用什么简便方法可迅速区分它们？ 答：因为退火状态下的 15 钢硬度很低， 白口铸铁硬度很高。 因此可以用下列方法区分：两块材料互相敲打一下，有印痕的是退火状态下的 15 钢，相反为白口铸铁。用锉刀锉两块材料， 易锉掉的是退火状态下的 15 钢，反 之为白口铸铁。用硬度计测试， 硬度低的是退火状态的 15 钢，硬度高的 是白口铸铁。（ 10）为什么碳钢进行热锻，热轧时加热到奥氏体区?答: 因为奥氏体是面心立方晶格， 其滑移变形能力大， 钢 处于奥氏体状态时强度较低，塑性较好，因此锻造或轧制选 在单相奥氏体区内进行。

21、（11）手锯锯条，普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢 制造?答 : 手锯锯条用 T10 钢制造。普通螺钉用 Q195 Q215钢制造。车床主轴用 45 钢制造。（ 1 4）金属塑性变形后组织和性能会有什么变化？答：金属发生塑性变形后，晶粒发生变形，沿形变方向 被拉长或压扁。 当变形量很大时， 晶粒变成细条状 （ 拉伸时 ） ， 金属中的夹杂物也被拉长，形成纤维组织。金属经大的塑性 变形时，由于位错的密度增大和发生交互作用，大量位错堆 积在局部地区，并相互缠结，形成不均匀的分布，使晶粒分 化成许多位向略有不同的小晶块，而在晶粒内产生亚品粒。 金属塑性变形到很大程度 (70%以上 )时. 由于品晶粒

22、发生转 动，使各晶粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向。金属发生塑性变形，随形变的增大，金属的强度和硬度 显著提高。塑性和韧性明显下。(16) 用低碳钢钢板冷冲压成形的零件，冲压后发现各部 位零件硬度不同，为什么？答 : 主要是由于冷冲压成形时，钢板形成零件的不同部 位所需发生的塑性变形量不同，因而加工硬化程度不同所造 成。(17)已知金属钨、铅的熔点分别为 3380 C和327C，试计 算它们的最低再结晶温度，并分析钨在 900 C加工，铅在室 温加工时为何种加工？答：全属的最低再结品温度为 :T 再=(0 .35T 熔点对金属钨 : T 熔点 =273+ 3380= 3653 KT 再=

23、T 熔点=12791461K=1006118 &在900 C对金属钨进行加工，略低于其最低再结晶温度，应属冷加对金属铅：T熔点=273+ 327 =600 KT 再=T 熔点=210240K =-63-33 C在室温（如23C）对金属铅进行加工，明显高于其最低再结晶温度的 上限-33 C,应属于热加工。（19）在制造齿轮时，有时米用喷丸处理（将金属丸喷射到零件表面）使齿面得以强化试分析强化原因。答：喷丸处理时，大量的微细金属丸被喷射到零件表面，使零件表层发生一定的塑性变形，因而对零件表面产生了加工硬化效 应，同时也在表面形成残余压应力。 有助于提高零件的疲劳强度。（21）热轧空冷的45钢钢材在

24、重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能细化 ？答：热轧空冷的45钢室温时组织为铁素体+索氏体。重新加 热到临界点以上，组织转变为奥氏体。奥氏体在铁素体和渗碳体 的界面处形核。由于索氏体中铁素体，渗碳体的层片细，薄，因 此奥氏体形核数目多，奥氏体晶粒细小。奥氏体再空冷下来时， 细小的奥氏体晶粒通过重結晶又转变成铁素体 +索氏体，此时的组 织就比热轧空冷的45钢组织细，达到细化和均匀组织的目的。（25）马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？为什么高碳马 氏体的脆性很高？答：本质：是碳在厂一心中的过饱和固溶体。由于过饱和的间隙碳原子造成晶格的严重畸变， 形成强烈的应力场并 与位错发生强烈

25、的交互作用产生固溶强化。 马氏体转变时在晶体内造 成晶格缺陷密度很高的亚结构 （板条状马氏体的高密度位错、 片状马 氏体的微细孪晶 ） 阻碍位错运动，提高了马氏体的硬度。马氏体形成 后，碳及合金元素向位错或其他缺陷扩散偏聚析出， 钉扎位错， 使位 错难以运动（马氏体时效强化） 。因此，马氏体硬度很高。高碳马氏体由于碳的过饱和度大，晶格严重畸变，淬火应力大，同时存在 孪晶结构和高密度显微裂纹，所以脆性大，塑性、韧性极差。（26）为什么钢件淬火后一般不直接使用，需要进行回火？ 答：钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能， 必须将其加热到 Ac1 以下的某一温度，保温一定时间进行回火处理

26、。这是因 为：第一，淬火后得到的是性能很脆的马氏体组织，并存在内应力，容易产生 变形和开裂；第二：淬火马氏体和残余马氏体都是不稳定组织，在工作中会发 生分解，会导致零件尺寸的变化，而这对精密零件是不允许的 ; 第三：为了获得 要求的强度，硬度，塑形和韧性，以满足零件的使用要求。（27）直径为6mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30C,用图所示的的冷却曲线冷却， 是分析得到的组织，说明各 属于什么热处理方法？（图略）答：a:马氏体+残余奥氏体，单介质淬火（水冷）b:马氏体+残余奥氏体，分级淬火c:屈氏体+马氏体+残余奥氏体，单介质淬火（油冷）d :下贝氏体，等温淬火 e:索氏体，正火f: 珠

27、光体，退火。 g:珠光体，等温退火28）调质处理后的 40 钢齿轮，经高频感应加热温度 T 如图。试分析高频感应加热水淬后。轮齿由表面到中心各区(I I. II)的组织.答：加热到III区的部分，加热温度T低于相变临界点温度 Ac1,不发生 相变。水冷后40钢齿轮仍保持调质处理后的铁素体基体 +粒状渗碳体(回火索 氏体)组织，但是由于原调质处理的回火温度中，粒状渗碳体变得粗大。加热 到III区的部分组织为：回火索氏体。(29)确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织。1) 经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度。2) ZG270-500(ZG35)的铸造齿轮；3) 改善T12钢的切削加

28、工性能；答：1)再结晶退火。退火目的：消除加工硬化现象，恢复钢板的韧性和塑 性。组织：生成与钢板冷轧前晶格类型相同的相似的细小、等轴晶。冷轧钢板 一般为低碳钢，再结晶退火后的组织为铁素体 +珠光体。2 )完全退火。目的：通过完全重结晶，是铸造过程中生成的粗大、不均匀的组织均匀化、细化，消除魏氏组织，以提高性能，同时消除内应力。组织：铁素体+珠光体。3 )球化退火。目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬度，改善切削性能，并为以后的淬火做准备。组织：铁素体基体+球状渗碳体(30) 说明直径为6mm的45钢退火试样分别经下列温度加热：700C，760C，840C，1100C，保温后在水

29、中冷却得到的室温组织。答：1100C :粗大马氏体840r :细小的马氏体 760 C：铁素体+马氏体700 C：铁素体+珠光体(31) 两个碳质量分数为勺碳钢薄试样，分别加热到780C和900C,保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却到室温。试分析：A 哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大 ?B 哪个温度加热淬火后马氏体中碳质量分数较少 ?C 哪个温度加热淬火后残余奥氏体量较多 ?D 哪个温度加热淬火后未溶碳化物量较多 ?E你认为哪个温度加热淬火合适A, 加热温度高者奥氏体粗大，粗大奥氏体冷却后转变组织也粗大，因此加 热到900C的试祥济火后马氏体晶粒较粗大。B将试样加热到9

30、00C时，其组织为单相奥氏体，奥氏体中的碳质量分数 为%将试样加热到780 C时，其组织为奥氏体十渗碳体。由于有渗碳体，即一 部分碳存在于渗碳体中，奥氏体中的碳质量分数必然降低 (奥氏体中的碳质量分 数可用铁碳相图确定：约为.95%).因此加热到780C时的试样淬火后马氏体中碳 质量分数较少。C奥氏体中碳质量分数越高，淬火后残余奥氏体量越多，因此加热到900 C 的试样淬火后残余奥氏体量较多。D将试样加热到900 C时，其组织为单相奥氏体。淬火后组织为马氏体十 残余奥氏体将试样加热到780C时，其组织为奥氏体+渗碳体，淬火后组织为马 氏体十渗碳体+残余奥氏体。故加热到780C的试样淬火后未溶碳

31、化物量较多。E 780CC加热淬火合适。(32) 指出下列工件的淬火温度及回火温度，并说出回火后获得的组织。1) 45 钢小轴 ( 要求综合机械性能好 );2 )60 钢弹簧 ;3) T12 钢锉刀。答：1) 45 钢小轴经调质处理，综合性能好，其淬火温度为830840 ( 水冷)，回火温度为580600C。回火后获得的组织为回火索氏体。2) 60钢弹簧的淬火温度为840C(油冷)，回火温度为480G回火后获得 的组织为回火索氏体。3) T12钢锉刀的淬火温度为770780C(水冷)，回火温度为160180C， 获得组织为回火马氏体。(33) 两根45钢制造的轴，直径分别为10mnffi 10

32、0 mm,在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的？ 答:45钢制造的轴，直径为10mm寸可认为基本淬透，横截面上外层为马氏体， 中心为半马氏体 （还有届氏体 + 上贝氏体 ） ，硬度基本分布均匀。直径为 100mm 时，轴表面冷速大，越靠近中心冷速越小。横截面上外层为马氏体，靠近外层 为油淬组织：马氏体十上贝氏体 +屈氏体，中心广大区域为正火组织 : 索氏体。 硬度不均匀，表面强度高。越靠近中心硬度越低。（34）甲、乙两厂生产同一零件，均选用 45钢，硬度要求220250HB甲厂采用 正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析，甲乙两厂产品的组织 和性能差别。答: 选用 45 钢

33、生产同一种零件，甲厂采用正火，其组织为索氏体。乙厂采用调 质处理，组织为回火索氏体。索氏体为层片状组织，即片状渗碳体平行分布在 铁素体基体上。回火索氏体是细小的粒状渗碳体弥散的分布在铁素体基体上。 由于粒状渗碳体比片状渗碳体对于阻止断裂过程的发展有利。即两者强度、硬 度相近，但是回火索氏体的韧、塑性要好得多。所以乙厂生产的零件性能更好。（35）试说明表面淬火，渗碳以及氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围 等方面的差別。答：表面淬火一般用于中碳钢和中碳合金钢 ,如 等。这类钢经预先热处理 （正火 或调质 ） 后表面淬火，心部保持较高的综合机械性能，而表面具有较高的硬度50HRC和耐磨性，主要用

34、于轴肩部位、齿轮。高碳钢也可表面淬火，主要用 于受较小冲击和交变载荷的工具、量具等。灰口铸铁制造的导轨、缸体内壁等 常用表面淬火提高硬度利耐磨性。渗碳一般用于低碳钢和合金渗碳钢。渗碳使低碳钢件表面获得高碳浓度 （碳质分 数约 1%）在经过适当热处理后，可提高表面的硬度，耐磨性和疫劳强度，而心部 仍保持良好的塑形和韧性，因此渗碳主要用于同时受严重活损和软大冲击的零 件，如齿轮、活塞销，套筒等。氮化钢中一般含有Al、Cr、Mo W，V等金属合金元素，使生成的氮化物稳定氮 化的目的在于更大地提高零件的表面硬度和耐磨性，提高抗疲劳强度和抗蚀性。 由于氮化工艺复杂，时间长，成本高，一般只用于耐磨性和精度

35、都要求较高的 零件，或要求抗热、抗蚀的耐磨件。（38） 什么是钢的回火脆性？如何避免？ 答：回火脆性：钢在回火过程中出现的冲击韧性降低的现象。回火后快冷（通 常油冷），抑制杂质元素在晶界偏聚，可防止其发生。钢中加入适当Mo或W因强烈阻碍和延迟杂质元素等往晶界的扩散偏聚。（40） 为什么碳质量分数为 %、铬质量分数为 12%的铬钢属于过共析钢，而碳质量 分数为 %、铬质量分数为 12%的钢属于莱氏体钢？答：因加入12%铬，使共析点S和E点的碳质量分数降低，即S点和E点左移， 使合金钢的平衡组织发生变化，碳质量分数为 %，铬质量分数为 12%的铬钢出现 了 P+Fe3Cii 的组织，因而属于过共析

36、钢；而碳质量分数为 %、铬质量分数为 12% 的钢已具有莱氏体组织，属于莱氏体钢。（43） 用 T10 钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为 :锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工。1 ）写出其中热处理工序的名称及作用。2）制定最终热处理 （ 磨加工前的热处理 ）的工艺规范，并指出车刀在使用状组织和大致硬度。1 ）锻造一正火一球化退火一机加工一淬火、低温回火一磨加工。正火：得到铁素体 +均匀、细化组织，消除网状二次渗碳体，为球化退火做准备球化退火 : 使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化， 得到球化体。 改警机加工 性能，为淬火做组织准备。淬火：得到马氏体 +粒状渗碳体十残余奥氏体。提高硬度，提

37、高车刀的耐磨性低温回火：得到回火马氏体 +粒状渗透体 +残余奥氏体，降低淬火应力，提高工 作韧性保证淬火后的高硬度和高耐磨性。2）淬火:加热温度760 C，保温后水冷低温回火：加热温度150250C，保温后（v=2h）炉冷或空冷。成品组织 : 回火马氏体 +碳化物 +残余奥氏体硬度： 5864 HRC2. 填空题（2）T12 是（ 碳素工具 ） 钢，可制造 （ 扳牙, 丝锥 ）（3）按钢中合金元素含量，可将合金钢分为 （ 低合金钢 ） ，（ 中合金钢 ）和（ 高 合金钢 ）几类。（4）Q345（16Mn） 是（ 低合金高强度 ） 钢，可制造 （ 桥梁 ） 。（5）20CrMnTi是（合金渗碳）

38、钢，Cr, Mn的主要作用是（提高淬透性），Ti 的主要作用是 （ 细化晶粒 ）热处理工艺是 （ 渗碳后直接淬火、再低温回火 ） 。40Cr是（调质）钢，可制造（齿轮,轴）。（7）60Si2Mn 是（ 弹簧 ）钢，可制造 （ 汽车板簧 ） 。（8）GCrl5 是可制造 （ 滚珠轴承 ） 钢，可制造 （ 套圈、钢球 ）（9）9SiCr 是（ 低合金工具 ） 钢，可制造 （ 钻头，板牙 ） 。（10）CrWMn是（量具用）钢，可制造（量规）。（11）Crl2MoV是（冷作模具）钢，可制造（冷冲压模,冷挤压模）（12）5CrMnMo是（热作模具）钢，可制造（锻模）（13）W18Cr4V是（高速工具）

39、钢，碳质量分数是（），w的主要作用是（保证高的热硬性）、Cr的主要作用是（提高淬透性），V的主要作用是（细化晶 粒，提高硬度及耐磨性 ）。热处理工艺是 （ 球化退火+淬火+三次回火 ） ，最后组 织是（ 马氏体+碳化物+残余奥氏体 ）。（14）1Crl3 是（ 马氏体不锈 ） 钢，可制造（ 汽轮机叶片 ）。（15）0Crl8Ni9Ti是（ 奥氏体不锈 ） 钢， Cr 的主要作用是 （ 提高基体电极电位），Ni的主要作用是（扩大A相区），Ti的主要作用是（减轻晶界腐蚀）。（16）灰口铸铁中碳主要以 （ 石墨 ） 的形式存在，可用来制造 （ 机床底座、端盖、 床身等 ） 。（17）球墨铸铁中石墨的

40、形态为 （ 球状 ） ，可用来制造 （ 受力复杂的齿轮、曲 轴、凸轮轴等 ） 。（18）蠕墨铸铁中石墨的形态为 （ 蠕虫状 ），可用来制造 （ 汽缸和缸盖 ） 。（19）影响石墨化的主要因素是 （ 加热温度、冷却速度 ） 和（ 合金元素 ） 。（20）球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高， 这是因为 （ 球墨铸铁的 石墨呈球状 ） 。(21) HT200牌号中“ H表示(灰铸铁)，数字200表示(最低抗拉强度为 200MPa )。(22) 生产球墨铸铁选用 ( 稀土镁 ) 作为球化剂。是非题(1) T8 钢 比 T12 和 40 钢 有 更 好 的 淬 透 性 和 淬 硬 性 。(X

41、)(2) 调 质 钢 的 合 金 化 主 要 是 考 虑 提 高 其 热 硬 性 。( X )(3) 高 速 钢 需 要 反 复 锻 造 是 因 为 硬 度 高 不 易 成 形 。( X )(4) T8钢 与 20MnVB 相 比 ， 淬 硬 性 和 淬 透 性 都 较 低 。( X )(5) W18Cr4V 高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入奥氏 体 中 ， 从 而 提 高 钢 的 热 硬 性 。 (v )(6) 奥 氏 体 不 锈 钢 只 能 采 用 加 工 硬 化 提 高 强 度 。( v )(7) 奥 氏 体 不 锈 钢 的 热 处 理 工 艺 是 淬 火 后 低

42、温 回 火 处 理 。( X )(8) 铸 铁 可 以 经 过 热 处 理 改 变 基 体 组 织 和 石 墨 形 态 。( X )(9) 可 锻 铸 铁 在 高 温 时 可 以 进 行 锻 造 加 工 。( X )(10) 石 墨 化 的 第 三 阶 段 不 易 进 行 。 ( v )(11) 可 以 通 过 球 化 退 火 使 普 通 灰 口 铸 铁 变 成 球 墨 铸 铁 。( X )(12) 球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能(v)3. 综合分析题说出Q235A 15、45、65、T8、T12等钢的钢类、碳质量分数，各举出一个 应用实例。答:钢牌号钢类碳质量分数应用实例

43、碳素结构钢%钢筋，钢板、钢管M优质碳素结构钢约%冲压件及焊接件， 经热处理后可制 造轴销等零件45优质碳素结构钢%齿轮，轴类、套筒 等零件65优质碳素结构钢%弹簧T8碳素工具钢%冲头、锤子等工具T12碳素工具钢%锉刀、刮刀等刃具 和量规、样套等量 具/、(4) 有两种高强螺栓，一种直径为 10mm另一种直径为30mm都要求有较高 的综合性能：此M期耶自a M颐说/乳。试问应选择什么材料及热处 理工艺？答：在满足机械性能要求的基础下，弓工件的尺寸还决定所选材料的淬透性能。 对于直径为30mm勺螺栓，选择40Cr，热处理工艺为850E油淬，500E回火； 对于直径为10mm的螺栓，选择40MnVB

44、或40MnB弋替40Cr,可节约Cr且达到基 本要求，热处理工艺为850E油淬，500E回火(10) 试分析 20CrMnTi 钢和 06Cr18Ni11Ti(0Cr18Ni10Ti) 钢中 Ti 的作用。答: 20CrMnTi钢中Ti的作用是阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度提高耐磨性。06Cr18Ni11Ti的作用是优先与碳形成稳定化合物，避免晶界贫铬， 提高耐蚀性。(12)试就下列四个钢号：20CrMnT、65、T8、40Cr讨论如下问题： 在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由 各种钢的川途、热处理工艺、最终的组织。钢牌号用途热处理工艺最终组织20CrM nTi

45、汽车，拖拉机上的 变速箱齿轮等重 要零件870 C油淬 +200 C回火表面：合金渗碳体、回火 马氏体和少量残余奥氏 体，心部：多数情况为屈 氏体、回火马氏体和少量 铁素体65弹簧淬火+中温回火回火屈氏体T8冲头，锤子等淬火+低温回火回火马氏体40Cr轴类件、连杆螺栓、 进气阀和重要齿轮850 C油淬+520 C回火回火索氏体(20)指出下列钢合金的类别、用途:合金牌号类别用途H80单相黄铜薄壁管、装饰品H62双相黄铜机械，电子零件，铆钉，螺 帽、垫圈，散热器及焊接件、 冲压件HPb63-3铅黄铜钟表零件、汽车、拖拉机及一般机械零件HNi65-5镍黄铜船舶用冷凝管、电机零件锡黄铜精密仪器中的耐

46、磨零件和抗磁元价，弹簧，艺术品QBe2皮黄铜重要的弹簧及弹性兀件，耐磨元件，高压高速高温轴承, 钟表齿轮（21）钛合金有哪些性能特点？举例说明它们的用途。答：钛合金具有重量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及良好的低温韧性等性能特点。钛合金主要用于制造导弹的燃料罐、超音速飞机的涡轮机匣等。B 钛合金主要用于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回传件，以及飞机构件。（。十B ）钛合金主要用于制造要求一定高温强度的发动机零件，以及在低温 下使用的火箭导弹的液氢燃料箱部件等第四章高分子材料（1）商分子材料主要包括（塑料）（合成纤维）、（橡胶）和（胶粘剂）（2）塑料按树脂的性质分类可分为 热塑性塑料）和（热固

47、性塑料）：按使用范围 可分为（通用塑料）、（工程塑科）和（耐热塑料）（3） -般塑料的工作温度只有（几十度），而耐热塑料最高工作温度可达（250 t ）。（4）常用热塑性塑料是（聚乙烯）、（聚丙烯）、（聚苯乙烯）、（聚酰胺）、聚甲醛）、 （聚碳酸酯）等。（5）常用热固性塑料是（酚酷树脂）和（环氧树脂）（6）聚丙烯具有优良的耐蚀性，可用于制作（化工管道、容器、医疗器械）等。 聚苯乙烯泡沫塑料的密度只有（3g/em ），是隔音、包装、打捞和救生的极好（8）ABS塑料是三元共聚物，具有（硬、韧、刚）的特性综合机械性能良好。（9）聚四氟乙烯的突出优点是（具有非常优良的耐高低温性能，几乎耐所有的化学药品

48、，王水中煮沸也不起变化。摩擦因数极低）。(10) 酚醛塑料主要用于 制作各种电信器材和电木制品，如插头、开关、电话 机、仪表盒 ) 等。(11) 环氧塑料主要用于 ( 制作塑科模具、精密量具、涂料、电气绝缘及印刷线路 板) 等。(12) 常用合成纤维有 (涤纶 ) 、(锦纶)、( 猜纶)、(维纶)、( 丙纶) 和( 氯纶) 。(13) 涤纶的性能特点是 ( 弹性好，弹性模量大，不易变形，强度高，抗冲击性 能高，耐磨性好，耐光性、化学稳定性和电绝缘性也较好，不发霉，不虫蛀 )(14) 通用合成橡胶有 (丁苯橡胶 )、(顺丁橡胶 )和(氣丁橡胶 )。(15) 丁腈橡胶以耐油性著称，可用于制作 (

49、油箱、耐油胶管、密封垫图、耐油 运输带、印刷胶辊 ) 等耐油制品。3. 选择正确答案(1) 聚氣乙烯是一种 : ( b)a. 热固性塑料，可制作化工用排污管道b. 热塑性塑料，可制作导线外皮等绝缘材料C. 合成橡胶，可制作轮胎d. 热固性塑料，可制作雨衣、台布等(2) PE 是: ( a)a. 聚乙烯 b. 聚丙烯 C. 聚氣乙烯 d 聚苯乙烯PVC是(c)a,聚乙烯b.聚丙烯C.聚氯乙烯d.聚苯乙烯4) 高压聚乙烯可用于制作 (d)a . 齿轮 b. 轴承 c: 板材 d: 塑料薄膜(5) 下列塑料中质量最轻的是 : ( b)a. 聚乙烯 b, 聚丙烯 c: 聚氯乙烯 d. 聚苯乙烯(6)

50、有机玻璃与无机玻璃相比,透光度 : ( b)a. 较低 b. 较高 C. 相同 d. 难以比较7） 锦纶是一种合成纤维，其性能特点是 : （ c）a. 强度高、弹性好 , 但耐磨性差b. 强度高、耐磨性好，但耐蚀性差C.强度高、耐磨性好，耐蚀性好d. 耐磨性好，耐蚀性好，但强度低8） 橡胶的弹性极高 . 其弹性变形量可达 : （ d）% % % %第五章1）陶瓷材料分 （玻璃）、 （玻璃陶瓷）和（ 工业陶瓷 ） 类。2）陶瓷材料的一般生产过程包括 原料的制备 ）、 （肧料的成形 ）和（制品 的烧成或烧结 ）（3）陶瓷材料的主要结合键是 （离子键）和（共价键 ）4）氧化物陶瓷熔点大事在（2000

51、C）以上，烧成温度约（1800 C）。5）氧化错增韧陶瓷可替代金属制造 （模具）、 （拉丝模）、 （泵叶轮） 等。6）碳化硅陶瓷可制作 （加热元件） 、 （石墨表面保护层 ）及（砂轮和磨料 ） 等，3. 是非题（1）陶瓷的塑性很差，但强度都很高。 （错）（2）纯氧化物陶瓷在高温下会氧化。 （错）3）由于氧化铍陶瓷的导热性好，所以用于真空陶瓷、原子反应堆陶瓷， 并用于制造号。 （对）4）增韧氧化锆陶瓷材料可制作剪力，既不生锈，也不导电。（对） 5）碳化物陶览不仅可用于 20101 以上的中性或还原气筑中的商温材料， 同时可用复化气氛下的耐商高温材料， （ 错）（6）硼化物陶瓷比碳化物陶瓷的抗高温

52、钢化能力强，可用于制造高温轴 承等高温零和器件。 （ 对）7）氮化硅陶究是优良的耐踏减肇村料、商温结构材料和耐腐蚀材料，但 其抗氧化流低于碳化物和硼化物。 （ 错）第六章2. 填空题（1）复合材料由（ 基体）相和（增强相 ）构成，（增强）相的（ 形状）、（数量）、 （分布）及（制备过程 ） 等对复合材料的性能有重要影响。（2）结构复合材料是用于（ 制造结构零件） 的复合材料，最常用的是 （ 釺维增 强聚合物基复合材料 ） 。3）常用的纤维增强相有 （玻璃纤维）、（碳纤维）、（硼纤维）、（聚芳酰胺纤维 ）和 （超高分子量聚乙烯纤维 ） 。（4）纤维增强相是复合材料中的 （ 主要承裁体 ），因此其 （强度）和（模量），要高 于基体材料。（5）颗粒复合材料中基体相和颗粒相的作用分别是（ 承受载荷 ）和（阻碍分子链或位错的运动 ） 。（6）除了保贸了组成村料的化点外，复合材料的突出特点是（比强度 ） 和（比模量） 高。（7）非金属基复合材料分为 （ 聚合物） 基、（陶瓷）基、（