青岛理工大学机械工程材料期末考试复习题

机械工程材料复习题及答案温馨提示：本试题仅供备考复习使用。查题方法：复制部分试题题干，使用查找功能找到对应试题（查找快捷键：Ctrl+F）。版权所有：百度店铺超越高度填空晶体缺陷中的点缺陷包括、、和。每个面心立方晶胞在晶核中实际含有个原子，致密度为，原子半径为。金属的实际结晶温度低于理论结晶温度，二者之差称作。冷变形金属在加热过程中，变形组织随加热温度升高会经历三个阶段：，和晶粒长大。铁素体、、是室温平衡状态下钢组织中基本的组成物。铸造过程中细化晶粒的主要方法有、、和。普通热处理工艺有四种：、、、。马氏体组织形态主要有两种基本类型：和片状马氏体。常见钢的退火种类有：、、、去应力退火和再结晶退火。按用途可以将钢分为三大类：、、特殊钢。根据铸铁中石墨结晶形态的不同，铸铁可分为三类：、、。机械零件选材的一般原则是考虑材料的、、。（13）有三种常见的金属晶格，请问下图是。图1图2图3（14）图2示意了立方晶格中的三个重要晶向，其中代表方向。（15）图3是一立方晶格，阴影（ODBF）所示的晶面指数是：。（16）金属的实际结晶温度低于理论结晶温度，二者之差称作。（17）经过塑性变形，可使金属组织的晶粒沿变形方向拉长，性能趋于。（18）冷变形金属组织随着加热温度升高，经历三个阶段：，，。（19）晶体缺陷主要可分为，和三类。（20）纯铁在1200℃时晶体结构为，在800℃时晶体结构为。（21）铁素体、渗碳体、是室温平衡状态下钢组织中基本的组成物。（22）碳钢质量的高低，主要取决于钢中有害杂质和磷的多少来确定的。（23）写出四种常用的强化金属材料的方法：；；；。（24）除了外，所有合金元素溶入奥氏体后，都增大其稳定性，使C曲线右移。（25）在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由和两个基本过程来完成的。（26）合金工具钢包括三类：刃具钢、、量具钢。（27）碳溶解在中所形成的固溶体称为铁素体。（28）固体合金的相结构分为和两大类。（29）根据铸铁中石墨结晶形态的不同，铸铁可分为、、。（30）机械零件选材的一般原则是考虑材料的、工艺性能、经济性能。（31）金属中存在的晶格缺陷有点缺陷、、面缺陷。（32）下图是立方晶格的示意图，请问下列方向代表哪个方向。（33）晶体内部的晶格位向完全一致时，称该晶体为。（34）金属的实际结晶温度低于理论结晶温度，二者之差称作。（35）变形金属在加热过程中，经历三个阶段：，和晶粒长大。（36）用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为，它可以回答某一定成分的合金在某一温度下会形成什么样的组织。（37）铁素体、、是室温平衡状态下铁碳合金组织中基本的组成物。（38）钢中常存的杂质元素有、硅（Mn）、、磷（P）四种，其中前两种一般是有益的，后两种是有害的。（39）普通热处理工艺有四种：、正火、淬火、。（40）马氏体组织形态主要有两种基本类型：和片状马氏体。（41）常用淬火的冷却介质有（按冷却速度由高到低排列）盐水、、、硝盐等。（42）按用途可以将合金钢分为三大类：、、特殊性能钢。（43）刃具钢要求至少具有三大性能要求、高耐磨、。（44）根据铸铁中石墨结晶形态的不同，铸铁可分为三类：灰口铸铁、、。（45）热硬性是指刃部受热升温时刃具钢仍能维持高硬度的一种特性，此时硬度值至少为。（46）含碳量大于2.11%的铁碳合金称为。（47）机械零件选材的一般原则是考虑材料的、工艺性能、经济性能。判断题（1）物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。 （）（2）碳素工具钢的牌号，如T8，T12，该数字表示钢的最低冲击韧性值。（）（3）一般结构钢的奥氏体晶粒度分为8级，1级最细，8级最粗。 （4）合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。（5）加热速度越快，奥氏体晶粒越粗大。 （6）在体心立方晶格中，原子排列最密的方向[111]垂直于原子排列最密的晶面（110）。 （7）可锻铸铁可以锻造成形。 （8）一般认为硫和磷是钢中的有害元素。 （9）等温转变时的鼻尖处过冷奥氏体最易发生转变。 （10）珠光体是单相组织。 （11）凡晶格缺陷处及其附近，均会引起晶格能量的提高，并使金属的物理、化学、机械性能发生显著变化。（12）变形金属经回复过程既可以降低内应力，又可以消除加工硬化。 （）（13）晶内偏析可以通过扩散退火处理得到解决。 （）（14）珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为0.77 （）（15）T8是优质碳素结构钢。 （）（16）马氏体转变不能得到100％的马氏体。 （）（17）液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。 （）（18）优质碳素结构钢的牌号用两位数字来表示，如45钢，该数字表示钢的1/10最低抗拉强度值。 （）（19）马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关 （）（20）球墨铸铁之所以具有较高的机械性能，主要原因是其组织中的石墨形态为球状。（21）马氏体转变不能得到100％的马氏体。 （22）优质碳素结构钢中，钢号20表示平均含碳量为2.0％。 （23）一般结构钢的奥氏体晶粒度分为8级，1级最细，8级最粗。 （24）所有能够提高过冷奥氏体稳定性的因素，均可使过冷奥氏体等温转变曲线右移。（25）过冷奥氏体等温转变的产物为单一组织。 （26）分级淬火法与双液淬火法相比，可以更有效避免变形和裂纹。 （27）可锻铸铁可以锻造成型。 （28）一般认为硫和磷是钢中的有害元素。 （29）变形金属经回复可以消除加工硬化。 （30）珠光体是单相组织。 选择题 1、铁素体是碳溶解在中所形成的间隙固溶体。A．α-FeB．γ-FeC．δ-FeD．β-Fe2、三相平衡线的图形特征如图1所示，该三相反应的反应名称是：。A．共晶反应B．共析反应C．包晶反应3、写出图2中所示的淬火方法，1表示，2表示，3表示，4表示。A．双液淬火B．等温淬火C．单液淬火D．分级淬火E．局部淬火4、将T8钢加热至760℃保温后，以在TTT图（见图3所示）中所示的三种方式冷却，将获得什么组织。方式1获得，方式2获得，方式3获得。A．索氏体B．马氏体+残余奥氏体C．下贝氏体D．珠光体5、金属多晶体的晶粒越细，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6、为下列热处理选择正确的加热温度，亚共析钢淬火，过共析钢淬火，过共析钢的球化退火，亚共析钢的完全退火。A．Ac1＋30-50℃B．Ac3+30-50℃C．Accm+30-50℃D．Ac以下7、马氏体的硬度主要取决于。A．过冷奥氏体的冷却速度B．过冷奥氏体的转变温度C．马氏体的含碳量D．马氏体的亚结构8、淬硬性好的钢：。A．具有高的合金元素含量B．具有高的含碳量C．具有低的含碳量D．具有低的合金元素含量9、过共析钢正火的目的是。A．调整硬度，改善切削性能B．细化晶粒C．消除网状二次渗碳体D．提高硬度10、下列材料中，最适合制造机床床身的是。A.40钢；B.T12钢；C.HT300；D.KTH300-0611、莱氏体是一种。 A．固溶体B．金属化合物C．机械混合物D．单相组织金属12、退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是。A．随炉冷却B．在油中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却（13） 晶体中的线缺陷是指。A、位错B、晶界C、亚晶界D、晶格空位（14）不会引起加工硬化。A、冷加工B、热加工（15）下图是某合金的冷却曲线及结晶过程示意图。请问该合金在三相平衡时是。A、共晶反应B、共析反应C、包晶反应（16）亚共析钢肯定不是A、低碳钢B、中碳钢C、高碳钢（17）的目的是使工件在热处理厚表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定强度以及较高的韧性和塑性A、退火B、渗碳C、淬火D、回火（18）莱氏体是一种。A．固溶体B．金属化合物C．机械混合物D．单相组织金属（19）在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向A.相互平行B.相互垂直C.相互重叠D.毫无关联（20）过共析钢淬火采取的正确加热温度是。A、Ac1＋30-50℃B、Ac3+30-50℃C、Accm+30-50℃D、Ac1以下（21）将T8钢加热至760℃保温后，以在TTT图中所示的三种方式冷却，方式2获得。A、索氏体B、马氏体+残余奥氏体C、下贝氏体D、珠光体（22）正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是。A．随炉冷却B．在油中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却（23）根据组织特征选择正确的答案：具有复杂结构的间隙化合物是，高温下存在的组织是，室温下奥氏体和渗碳体的共晶混合物是。A、变态莱氏体B、奥氏体C、渗碳体D、马氏体E、铁素体（24）大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有。A．Mn,PB．Mn,TiC．Ti,VD．V,P（25）每个面心立方晶胞中包含有个原子A.1B.2C.3D.4（26）不是晶粒大小的实际度量，而是表示在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大倾向的高低。A．起始晶粒度B．实际晶粒度C．本质晶粒度（27）三相平衡线的图形特征如图1所示，该三相反应的反应名称是：。A．共晶反应B．共析反应C．包晶反应（28）写出图2中所示的淬火方法，1表示，2表示，3表示，4表示。A．双液淬火B．等温淬火C．单液淬火D．分级淬火E．局部淬火（29）将T8钢加热至760℃保温后，以在TTT图（见图3所示）中所示的三种方式冷却，将获得什么组织。方式1获得，方式2获得，方式3获得。A．索氏体B．马氏体+残余奥氏体C．下贝氏体D．珠光体（30）根据目的选择不同的热处理工艺：消除偏析，采用。A．扩散退火B．去应力退火C．淬火D．回火E．正火（31）为下列热处理选择正确的加热温度，亚共析钢淬火，过共析钢淬火，过共析钢的球化退火，亚共析钢的完全退火。A．Ac1＋30-50℃B．Ac3+30-50℃C．Accm+30-50℃D．Ac1以下（32）合金钢中，含Mn或Ni相当高的钢，因扩大g区有可能在室温下只有单相存在而成为一种钢。A．奥氏体B．铁素体C．珠光体D．马氏体四填表题钢号类别（按用途分）碳的大致含量合金元素大致含量用途举例GCr150.95～1.05%滚动轴承T9A------40CrCr%≤1.5%20CrMnTiCr%、Mo、V%≤1.5%齿轮5CrMnMo0.5％Cr、Mn、Mo%≤1.5%W18Cr4V<1%高速切削用车刀刨刀铣刀等Cr12MoV五问答题1、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体的成分、结构及性能都相同，其来源有何不同？2、何谓本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细,并说明原因。3、以热轧空冷状态的碳钢为例说明含碳量对机械性能的影响。4、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？5、什么是加工硬化，对实际生产有何有利与不利影响。6、简述再结晶过程中，变形金属的组织和性能发生的变化。7、回火的主要目的是什么？8、铁碳合金中基本相有哪些？其机械性能如何？9、为什么一般机器的支架、机床床身常用灰口铸铁制造。10、钢的表面淬火方法主要有哪两种？与整体淬火比较，其性能如何？11、与合金钢相比，碳钢有哪些不足？12、说说含碳量对铁碳合金机械性能的影响。六、综述题1、汽车变速箱齿轮用20CrMnTi制造，其加工工艺路线为：锻—正火—机加工—渗碳、淬火及低温回火—喷丸—精磨。请回答以下问题：(1)20CrMnTi中各主要合金元素的作用。(2)已知正火温度为950℃-970℃，绘出正火的工艺曲线，并说明正火的作用。(3)制定出渗碳、淬火及低温回火的工艺曲线，并说明热处理工艺的作用。(4)最终热处理后，齿轮心部和齿面的组织和性能如何。(5)淬火介质为什么用油而不用水？2、某公司生产摩擦压力机大型主轴，尺寸φ420×4500mm，4线螺杆，重量4.75t。主轴表面要求高硬度，耐磨性好，心部具有良好的综合力学性能。供应商提供的材料如下：08钢，T8，20CrMnTi，35CrMo，65Mn，GCr15，HT200。请你根据上述情况为该公司提出制造方案，方案中包括①选用何种材料；②制订加工工艺路线；③指出各道热处理工序的作用，并说明主轴最终组织状态。3、铁碳平衡相图是研究铁碳合金的基础，请回答以下问题并计算。（1）请画出铁碳平衡相图（省略包晶反应部分）。并在图中请标示出各单相组织、共析反应和共晶反应的成分点以及反应温度。（2）写出三类钢在室温下的组织。（3）计算含碳量为0.2％的铁碳合金，室温下先共析铁素体和珠光体的相对含量（忽略三次渗碳体）。（4）g－Fe是什么晶格类型？画出其晶胞（100）面的晶面示意图，并计算该晶面的原子密度。4、铁碳平衡相图是研究铁碳合金的基础，请回答以下问题并计算。请画出写出铁碳平衡相图（包晶反应部分可省略），在图中请标示出各单相组织、共析反应和共晶反应的成分点以及反应温度。写出各类钢在室温下的组织（3分）计算共析钢珠光体中铁素体和渗碳体的相对重量a－Fe是什么晶格类型？画出（100）晶面和[111]晶向的原子示意图，并计算它们的原子密度。填空置换原子、间隙原子、空位4,0.74，过冷度回复再结晶渗碳体珠光体控制过冷度、变质处理、振动搅拌退火回火、正火、淬火板条状马氏体完全退火，等温退火，球化退火结构钢工具钢灰口铸铁、可锻铸铁球墨铸铁使用性能、工艺性能、经济性能。面心立方晶格[110]()过冷度各项异性回复点缺陷、线缺陷、面缺陷面心立方、体心立方珠光体S（硫）加工硬化；弥散强化；固溶强化；细化晶粒钴加热、保温模具钢α-Fe固溶体、金属间化合物球墨铸铁、可锻铸铁、灰口铸铁使用性能线缺陷[010]单晶体过冷度回复再结晶相图渗碳体珠光体硅（Si）硫（S）退火回火板条状马氏体水油合金结构钢合金工具钢高硬度高热硬性可锻铸铁球墨铸铁HRC60铸铁机械性能判断×××××××√√×√×√××√×××√√××√√√×√××选择1、A2、A3、CADB4、DCB5、A6、BAAB7、C8、B9、C10、C11、C12、A13、A;14、B;15、C;16、C;17、B;18、C;/19、B;20、A;21、C;22、C；23、CBA；24、C；25、D；26、C27、A28、CADB29、DCB30、A31、BAAB32、A四、填表题钢号类别（按用途分）碳的大致含量合金元素大致含量用途举例GCr15滚动轴承钢Cr约1.5%T9A碳素工具钢刀具、冲模、冲头40Cr调质钢0.4%齿轮、连杆螺钉、螺栓、套筒20CrMnTi合金渗碳钢0.2%承受中载荷的变速箱齿轮等5CrMnMo热作模具钢热作模具（热锻模、热墩模、热挤压模等）W18Cr4V合金刃具钢（高速钢）W%=18%；Cr%=4%；V≤1.5%Cr12MoV冷作模具钢>1%Cr%=12%；MoV%≤1.5%冷作模具(冷冲模、冷墩模、冷挤压模、拉丝模、滚丝模等)五简答题1、答：（1）一次渗碳体：从液相中直接结晶出来的渗碳体；（2）二次渗碳体：从奥氏体相中析出来的渗碳体；（3）三次渗碳体：从铁素体相中析出来的渗碳体。（每点1分，扣完为止）2、答：（1）本质细晶粒钢：加热到临界点以上直到930℃，随温度升高，晶粒长大速度很缓慢，称本质细晶粒钢。（2）不一定。本质晶粒度只代表钢在加热时奥氏体晶粒长大倾向的大小。本质粗晶粒钢在较低加热温度下可获得细晶粒，而本质细晶粒钢若在较高温度下加热也会得到粗晶粒。3、答：钢的含碳量≤1.0％时，随含碳量增加，钢的强度和硬度不断增加，而塑性、韧性却不断降低；钢的含碳量＞1.0％时，随含碳量增加，钢的强度下降，硬度不断增加，塑性、韧性仍不断下降。4、答：在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。）在性能上：形成固溶体和金属间化合物都能强化合金，但固溶体的强度、硬度比金属间化合物低，塑性、韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机械性能。5、加工硬化：金属发生冷塑性变形，随变形量的增大，金属材料的强度、硬度增加，而塑性、韧性降低的现象。利：加工硬化可提高金属强度、硬度和耐磨性。弊：加工硬化降低了金属材料的塑性，给金属材料的进一步变形带来了困难。6、①显微组织彻底改变，纤维状的晶粒变成等轴晶粒；②消除加工硬化与残余应力，③强度、硬度显著降低，④塑性、韧性提高。7、回火的主要目的有四个：一是降低脆性，消除或减少内应力。二是获得工件所要求的机械性能。三是稳定工件尺寸。四是适当降低硬度，以利于切削加工。8、基本相有：铁素体奥氏体渗碳体。铁素体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。奥氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。渗碳体硬度很高而塑性和韧性几乎为零，脆性大。9、灰口铸铁具有以下优良性能：1）良好的铸造性能；2）减磨性好；3）减震性好；4）良好的切削加工性；5）低的缺口敏感性，所以被广泛用来制造各种床身、机架。感应加热淬火和火焰加热淬火；工件表面硬度高，心部韧性好11、答：1）淬透性低，回火抗力差，基本相软弱；2）机械性能差；3）不