工程材料2014习题

1、工 程 材 料第1章 工程领域对材料性能的要求思考题与习题1 名词解释：弹性变形 塑性变形 强度与比强度 刚度与比刚度 塑性 硬度 冲击韧性 疲劳极限 结构材料 功能材料 复合材料 工艺性能2 说明下列力学性能指标的含义：（1）s和0.2 （2）b （3）和 （4）-1 （5）HBS和HBW （6）HRC （7）KIC3 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？4 常用机械工程材料按化学组成分为几个大类？各自的主要特征是什么？5 什么是塑性？衡量塑性的指标有哪些？塑性好的材料有什么实际意义?6 拉伸试样为低碳钢圆棒标准短试样（10 mm、长50 mm），试样发生屈服时

2、的最高载荷为31400N，试样产生缩颈前的最高载荷为53000N，拉断后试样长79mm，缩颈处最小直径为4.9mm，求其s、b、和。 7 常用哪几种硬度试验？如何选用？硬度试验的优点何在？8 如果在图纸上出现下面几种硬度技术指标的标注，判断是否正确？（1）HBS250280；（2）3050HRC；（3）240280HRC；（4）600650HBS9 根据图1-11中1、2、3、4四种材料的应力一应变曲线，试比较其抗拉强度、屈服强度和塑性，并找出最佳者。 图1-12 四种材料的应力应变曲线 图1-13 五种材料的应力应变曲线 10 图1-12为五种材料的应力一应变曲线：为45钢，为铝青铜，为35

3、钢，为硬铝，为纯铜。试问：当应力为30MPa时各材料处于什么状态?11 下列各种工件或钢材可用那些硬度试验法测定其硬度值?(1)车刀、锉刀 (2)供货状态的各种碳钢钢材 (3)硬质合金刀片 (4)铝合金半成品 (5)耐磨工件的表面硬化层第2章 材料的组成和内部结构特征思考题与习题1 名词解释：晶体 非晶体 合金 组元 相 置换固溶体 间隙固溶体 固溶强化 细晶强化 弥散强化2 常见的金属晶格有哪几种？试画出它们的晶胞结构。3 高分子材料的结构特点是什么？4 实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？5 什么是固溶体？什么是金属间化合物？它们的结构特点和性能特点各是什么?6 什么是固

4、溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 7 什么叫共晶反应和共析反应？两种反应得到的组织有何不同之处？8 什么是组织组成物？铁碳合金中的渗碳体相有几种组织组成物？其对性能有何影响？9 铁碳合金中主要的相是哪几个？两个最主要的恒温反应是什么，其生成的室温组织是什么？它们的性能有什么特点？ 10 由铁碳相图可将铁碳合金分为哪几类？其室温平衡组织是什么？指出各自的性能特征。11 试分析铁碳合金的成分、室温平衡组织及性能之间的关系。12 一般陶瓷材料中存在哪几种相？各个相对陶瓷的性能有何影响？13 从铁一碳相图的分析中回答以下问题，并说明其原因：（1）随碳质量百分数的增加，硬度、塑性是增加还是减小？（2）

5、过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？（3）钢有塑性而白口铁几乎无塑性吗？（4）哪个区域熔点最低？哪个区域塑性最好？14 根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因：（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高；（2）在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；（3）低温莱氏体（Ld）的塑性比珠光体的塑性差；（4）在1100，含碳0.4%的钢能进行锻造，含碳4.0%的生铁不能锻造；（5）钢铆钉一般用低碳钢制成；（6）钳工锯0.8%C、1.0%C、1.2%C等钢材比锯0.1%C、0.2%C钢材费力，锯条容易磨钝；（7）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成

6、形。15 试述凝固非平衡组织和凝固平衡组织有何不同？第3章 工程材料成形过程中的行为与性能变化思考题与习题1 名词解释：过冷度 过冷现象 形核率 晶体长大线速度 晶粒度 加工硬化 回复 再结晶 再结晶温度2 合金结晶与纯金属结晶比较，有什么异同点？3 晶粒大小对常温下金属的机械性能有什么影响？细化晶粒的措施有哪些？4 为什么细晶粒钢强度高，塑韧性也好？5 金属铸锭通常由哪几个晶区组成？它们的性能特点如何？6 金属经过冷塑性变形后组织和性能会发生哪些变化？7 室温下对一根铁丝进行反复弯曲-拉直实验，一定次数后铁丝变得越来越硬，试分析原因。如果将此变形试验后的铁丝进行一定温度的加热，待冷却至室温再

7、行弯曲，发现又比较容易弯曲了，试分析原因。8 什么是金属的回复和再结晶过程？回复和再结晶过程中金属的组织结构和性能发生哪些变化？9 什么是加工硬化？试述金属在塑性变形中发生加工硬化的原因？试分析加工硬化的利与弊。 10 热加工对金属组织和性能有何影响？钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？11 制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得到强化。请分析强化原因。12 铁丝室温下反复弯折会越变越硬，直到断裂；而铅丝室温下反复弯折，却始终处于软态，请分析原因。第4章 改善材料性能的热处理、合金化及改性思考题与习题 1 解释下列名词： 珠光体 贝氏体 马氏体 C曲线

8、 临界冷却速度 退火 完全退火 球化退火 再结晶退火 扩散退火 去应力退火 正火 调质 淬火 回火 淬透性 固溶与时效处理 化学热处理 表面形变强化 表面涂覆 2 结合Fe-Fe3C相图，试对比说明亚共析钢、共析钢、过共析钢完全奥氏体化的过程。3 说明共析钢过冷奥氏体在不同温度等温冷却所得的转变组织及其性能的主要特征。4 试说明有色金属固溶时效处理的步骤及目的。5 正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何进行选择？6 试说明预先热处理与最终热处理的主要区别，以及它们之间的联系。7 对零件的力学性能要求高时，为什么要选用淬透性大的钢材？8 钢淬火后为什么一定要回火？说明回火的种类及主要应用范围。

9、9 在同样硬度下碳钢由过冷奥氏体直接分解的产物与通过淬火加回火后得到的组织有何区别？它们的性能有什么不同？10 指出下列碳钢常用的预先热处理方法，确定其最终热处理的淬火温度，说明各自可能达到的最大硬度。碳钢中碳的质量分数为：0.20%、0.40%、0.60%、0.80%、1.0%。11 在什么情况下采用表面淬火、表面化学热处理、表面形变强化及其他表面处理？12 简述钢中主要合金元素的作用。哪些杂质损害钢材性能？13 一批45钢试样（尺寸15×10mm）因其组织粗大，晶粒大小不均匀，而采用退火处理，拟采用以下几种退火工艺，问哪一种正确，试分析其原因。（1）加热至700，保温足够时同，随

10、炉冷却至室温；（2）加热至840，保温足够时间，随炉冷却至室温；（3）加热至1100，保温足够时同，随炉冷却至室温。14 试分析产生下列热处理缺陷的原因。（1）一批35钢冷墩螺钉，经再结晶退火后发现晶粒异常长大；（2）一批45钢锻件，完全退火后硬度偏高；（3）一批T12手丝锥坯料，球化退火后发现下列缺陷：有Fe3C网，球化不完全，球化后硬度偏高。15 说明10mm45钢试样分别经700、760、840、1100加热，并在水中冷却得到的室温组织。16 甲、乙两厂生产同一批零件、材料均选45钢，硬度要求220250HB。甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。试分析甲、乙两厂产品组织和性能的差

11、别。何种情况下正火可以代替调质？为什么？17 T12钢制20mm冲头，正火前原始组织为网状渗碳体十珠光体，试制定该冲头正确的预先热处理、淬火回火工艺规程（T12钢Ac1=730、Accm=800、Ar1=700、Ms=200），要求硬度5860HRC。18 拟用T10钢制造形状简单的车刀，工艺路线为：煅造热处理机加工热处理磨加工。（1）试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；（2）制订最终热处理工艺规范（温度、冷却介质）（T10钢Ac1=730、Accm=800、Ar1=700）；（3）指出最终热处理后的显微组织及大致硬度。19 有低碳钢齿轮和高碳钢齿轮各一个，要求齿面具有高的硬度和

12、耐磨性，应分别采用怎样的热处理？并比较它们在热处理后组织与性能上的差别。20 T12制钢板尺，淬火后与淬火再经200回火后的硬度值相差无几，问这种回火可否取消？为什么？21 45钢经调质处理后硬度为240HBS，若再进行200回火，可否使其硬度提高？为什么？若45钢经淬火十低温回火后其硬度为57 HRC，若再进行560回火，是否其硬度降低？为什么？22 有两个过共析钢试样，分别加热到780和880，并保温相同时间，使之达到平衡状态，然后以大于临界冷却速度的冷速冷至室温。试问：（1）哪种加热温度的马氏体晶粒较粗大？（2）哪种加热温度的马氏体的含碳量较高？（3）哪种加热温度的残余奥氏体较多？（4）

13、哪种加热温度的未溶渗碳体较少？（5）试分析哪种温度淬火最合适？为什么？23 用15钢制作一要求耐磨的小轴（直径20mm），其工艺路线为：下料锻造正火机加工渗碳淬火+低温回火磨削。说明其中热处理工序的目的及使用状态下的组织。24 指出下列工件所采用的回火类型及回火后的组织（1）45钢小轴（要求综合力学性能好）；（2）60钢弹簧；（3）T12钢锉刀。25 将5mm的T8钢加热至760并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下的组织：珠光体、索氏体、下贝氏体、马氏体+少量残余奥氏体。26 用20钢进行表面淬火和用45钢进行渗碳处理是否合适？为什么？第5章 常用金属材料及性能思考题与习题 1 碳

14、素结构钢、合金结构钢、合金工具钢、不锈钢、轴承钢的牌号是如何表示的？ 2 合金钢与碳钢相比，为什么其力学性能好、热处理变形小？ 3 低合金结构钢的成分有何特点？ 其主要用途有哪些？ 4 何谓渗碳钢？试分析此类钢的用途及性能特点、合金化原则、热处理特点，并列举其典型钢种。 5 何谓调质钢？试分析此类钢的用途及性能特点、合金化原则、热处理特点，并列举其典型钢种。 6 何谓弹簧钢？试分析此类钢的用途及性能特点、合金化原则、热处理特点，并列举其典型钢种。 7 何谓滚动轴承钢？试分析此类钢的用途及性能特点、合金化原则、热处理特点，并列举其典型钢种。 8 何谓耐磨钢？试分析此类钢的用途及性能特点、合金化原

15、则、热处理特点，并列举其典型钢种。 9 简述刃具钢的常用钢号、热处理方法、性能特点和应用。 10 何谓高速钢？试分析此类钢的用途及性能特点、合金化原则、热处理特点，并列举其典型钢种。 11 试比较冷作模具钢和热作模具钢的常用钢号、热处理特点和性能特点。 12 何谓不锈钢？不锈钢分哪五大类？各自的耐蚀性和其它性能特点如何？说明各自的应用。 13 指出灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的化学成分、显微组织和性能的主要区别，指出灰铸铁与碳钢的化学成分、显微组织和性能的主要区别。 14 为什么一般机器的支承座、壳体、机床身等零部件常用灰铸铁制造？ 15 指出表中金属材料的类别、牌号或代号的含义、特性和主要用途

16、。材料牌号或代号类别牌号或代号含义特性主要用途Q34545钢20CrMnMo38CrMoAl65MnGCr15ZGMn13W6Mo5Cr4V2304HT150QT600-3H68TC4 16 铝合金性能有何特点？试述铝合金分类及其热处理特点。为什么铝合金在工业上能得到广泛应用？ 17 铜合金的性能有何特点？在工业上的主要用途是什么？ 18 钛合金的性能有何特点？在工业上的主要用途是什么？19 何谓粉末冶金材料？粉末冶金材料按用途和特征可分为哪九大类？第7章 工程设计、制造与材料选择思考题与习题1 简述失效的含义、失效的原因。 2 金属零件有哪些失效模式？3 塑料零件有哪些失效模式？4 陶瓷零件

17、的失效有何特点？5 选材三原则是什么？ 6 何谓热处理结构工艺性？热处理结构工艺性要解决什么问题？7 简述热处理结构工艺性的设计要点。8 简述零件图样上的热处理技术要求的标注要点。9 试述机械加工和热处理工序间的配合。10 指出下列工艺路线的错误：（1）高精度精密机床床身，选用灰铸铁：铸时效粗加工半精加工时效精加工；（2）高频表面感应加热淬火零件，使用退火圆料：下料粗加工高频淬火、回火半精加工精加工；（3）渗碳零件：锻调质精加工半精加工渗碳、淬火、回火。11 材料库中存有：35CrMo；、GCr15、T12、60Si2Mn。现要制作锉刀、齿轮、汽车板簧，请选用材料，并说明其热处理方法及使用状态

18、下的组织。12 拟用T10钢制造形状简单的车刀，工艺路线为：锻造预备热处理机加工最终热处理磨加工。（1）试写出预备热处理和最终热处理的名称并指出各热处理工序的作用；（2）制订最终热处理工艺规范（温度、冷却介质）（T10钢Ac1=730、Accm=800、Ar1=700）；（3）指出最终热处理后的显微组织。13 某一用45钢制造的零件，其加工路线如下： 备料锻造正火机械粗加工调质机械精加工高频感应加热淬火与低温回火磨削，试说明各热处理工序的目的。14 选用38CrMoAl制造某镗床镗杆，其工艺路线如下：下料 锻造退火粗加工调质半精加工去应力退火粗磨氮化精磨研磨，试从力学性能和成分的角度说明选择38CrMoAl的原因及各