机械工程材料复习题含答案

1、第一章 金属学基础一、名词解释1.过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。2.均质成核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。3.非均质成核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。4.冷变形：金属在再结晶温度以下一定温度进行的塑性变形。5.热变性：金属加在再结晶温度以上一定温度进行的塑性变形。6.加工硬化：随着冷变形的增加，金属的强度、硬度增加；塑性、韧性下降的现象。7.再结晶：冷变形后的金属被加热到较高的温度时，破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。8.纤维组织：在塑性变形中，随着变形量的增加

2、，其内部各晶粒的形状将沿受力方向伸长，由等轴晶粒变为扁平形或长条形晶粒。当变形量较大时，晶粒被拉成纤维状，此时的组织称为“纤维组织”。9.锻造流线：在锻造时,金属的脆性杂质被打碎 ,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布 , 这样热锻后的金属组织称为锻造流线。10.同素异构转变：某些金属，在固态下随温度或压力的改变,发生晶体结构的变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。11.变质处理：在液态金属结晶前，人为加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理

3、方法即为变质处理。二、单选题1. 表示金属材料延伸率的符号是（ A ） A.B.C.eD.b 2. 表示金属材料弹性极限的符号是（ A ） A.eB.sC.bD.-13. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ A ） A.强度B.韧性 C.塑性 D.弹性 4. 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 5. 在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（ B ） A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 6. 变形金属再结晶后，（ D ） 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，强度增大 D.形成等轴晶，塑性升高 7. 表示晶体中原子排列形

4、式的空间格子叫做（ B ） A.晶胞 B.晶格 C.晶粒 D.晶向 8. 晶格中的最小单元叫做（ A ） A.晶胞 B.晶体 C.晶粒 D.晶向 9. 属于（ B ）的金属有-Fe、铝、铜等 A.体心立方晶格 B.面心立方晶格 C.密排六方晶格 D.简单立方晶格 10. 晶体结构属于体心立方的金属有（ C ） A.-Fe、金、银、铜等 B.镁、锌、钒、-Fe等 C.- Fe、铬、钨、钼等 D.- Fe、铜、钨、铝等 11 晶体结构属于面心立方的金属有（ A ） A.-Fe、铝、铜、镍等 B.镁、锌、钒、- Fe等 C.铬、钨、钼、铝 等 D.铬、铜、钼、铝 等 12. 属于密排六方晶格的金属是

5、（ D ） A.-Fe B.-Fe C.Fe D.Mg 13. 属于（ A ）的金属有-Fe、钨、铬等 A.体心立方 B.面心立方 C.密排六方 D.简单立方 14 Cu属于（ C ） A.密排六方结构金属 B.体心立方结构金属 C.面心立方结构金属 D.复杂立方结构金属 15. 实际金属的结晶温度一般都（ C ）理论结晶温度 A.高于 B.等于 C.低于 D.都有可能 16. -Fe、铝、铜的晶格类型属于（ D ） A.体心立方 B.简单立方 C.密排六方 D.面心立方 17. 属于面心立方晶格的金属是（ B ） A.-Fe B. Cu C.-Fe D.Zn 18. 在金属结晶时，向液体金属

6、中加入某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒，以达到改善其机械性能的目的，这种细化晶粒的方法叫做（ B ） A.时效处理 B.变质处理 C.加工硬化 D.调质 19. 金属的滑移总是沿着晶体中原子密度（ B ）进行 A.最小的晶面和其上原子密度最大的晶向 B.最大的晶面和其上原子密度最大的晶向 C.最小的晶面和其上原子密度最小的晶向 D.最大的晶面和其上原子密度最小的晶向 20. 下面关于加工硬化的说法中正确的是（ B ） A.由于塑性变形而使金属材料强度和韧性升高的现象 B.加工硬化是强化金属的重要工艺手段之一； C.钢的加工硬化可通过500550的低温去应力退火消除； D.加工硬化对冷变形工件成

7、形没有什么影响。 21. 每个体心立方晶胞中包含有（ B）个原子。 A.1 B.2 C.3 D.4 22. 每个面心立方晶胞中包含有（ D）个原子。 A.1 B.2 C.3 D.4 23. 属于面心立方晶格的金属有（C ）。 A.-Fe，铜 B.-Fe，钒 C.-Fe，铜 D.-Fe，钒 24. 属于体心立方晶格的金属有（B ）。 A.-Fe,铝 B.-Fe,铬 C.-Fe,铝 D.-Fe,铬 25. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A ）。 A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔 26. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将： B A.越高 B.越低 C.越接近理论结晶温度 D.没变

8、化 27. 为细化晶粒，可采用： B A.快速浇注 B.加变质剂 C.以砂型代金属型 D.时效处理 28. 铸锭剖面由表面到中心的晶粒特点依次为： A A.表面等轴粗晶粒层，中间柱状晶粒层，心部细晶粒层。 B.表面细晶粒层，中间柱状晶粒层，心部等轴粗晶粒层。 C.表面等轴粗晶粒层，中间细晶粒层，心部柱状晶粒层。 D.表面等轴粗晶粒层，中间柱状晶粒层，心部等轴粗晶粒层。 29. 下列三种方法制造紧固螺栓，哪一种比较理想（ B ）。 A.直接用圆钢切削加工而成； B.将圆钢局部镦粗，然后再加工；C.用一厚钢板切削加工而成。 30. 对重要受力零件，纤维组织的方向应该是与（ C ）。 A.最大正应力

9、和最大剪应力平行； B.最大正应力垂直和最大剪应力平行； C.最大正应力平行和最大剪应力垂直。 D.最大正应力和最大剪应力垂直 31. 表示金属材料屈服强度的符号是（ B ） A.e B.s C.b D.-1 32 表示金属材料抗拉强度的符号是（ D ） A. B. C.e D.b 三、填空题（本大题共18小题，每小题2分，共36分） 1.常见金属的晶体结构有（ 体心立方晶格）、（ 面心立方晶格 ）与密排六方晶格。 2.晶体缺陷主要可分为（ 点缺陷 ）,（ 线缺陷 ）和面缺陷三类。 3. 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ 4 ）原子，致密度为（ 0.74 ）。 4.面缺陷主要指的是（ 晶界

10、）和（ 亚晶界 ）。 5. 最常见的线缺陷有（ 位错 ）和（ 挛晶 ）。6.每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（ 2 ）原子，致密度为（ 0.68 ）。 7.随着过冷度的增大，晶核形核率N（ 增大 ）,长大率G（ 增大 ）。 8.细化晶粒的主要方法有（ 提高过冷度 ）、（ 变质处理 ）和机械振动。 9.纯铁在1200时晶体结构为（ 面心立方晶格 ），在800时晶体结构为（体心立方晶格 ）。 10. 金属的结晶过程是（ 形核 ）与（ 长大 ）的过程。 11.在工业生产中，金属的晶粒形状大都呈（ 等轴 ）状。 12.晶粒的大小取决于（ 形核 ）速率与（ 长大 ）速率。 13.钨在1000变形加工属于

11、（ 冷 ）加工，锡在室温下变形加工属于（ 热 ）加工。（钨的熔点3410、锡的熔点232） 14.随着冷变形程度的增加，金属材料的强度、硬度（ 升高 ），塑性、韧性（下降 ）。 15.铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（ 表面等轴粗晶粒区 ），（ 中间柱状晶粒区 ）和心部等轴晶粒区。 16.金属塑性的指标主要有（ 延伸率 ）和（ 断面收缩率 ）两种。 17.常用测定硬度的方法有（ 布氏硬度 ）、（ 洛氏硬度 ）和维氏硬度测试法。 18.对重要受力零件，纤维组织的方向应该是与最大正应力（ 平行 ），与最大剪应力的剪切平面（ 垂直 ）。 四、判断题（本大题共30小题，每小题1分，共30分） 1

12、. 金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。 本题答案：错误 2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。 本题答案：错误 3. 在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。 本题答案：错误 4. 晶粒度级数数值越大，晶粒越细。 本题答案：正确 5. 间隙相的性能特点是硬度高，熔点低。 本题答案：错误 6. 晶粒度级数数值越大，晶粒越粗。 本题答案：错误 7. 再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 本题答案：错误 8. 同一金属，结晶时冷却速度愈大，则过冷度愈大，晶粒越细小。 本题答案：正确 9. 把在实际晶体中出现的刃型位错和螺

13、型位错的缺陷叫做面缺陷。 本题答案：错误 10. 把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做线缺陷。 本题答案：正确 11. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率。 本题答案：正确 12. 钨、铁、锡的熔点分别为3410、1538、232，钨在1000、铁在900、锡在100OC下的变形加工均属于热加工。 本题答案：错误 13. 冷变形强化是指金属材料在冷变形后，产生碎晶，位错密度增加，使其强度、硬度提高的现象。 本题答案：正确 14. 体心立方晶格的致密度为0.74，面心立方晶格的致密度为0.68。所以，纯铁在发生同素异晶转变时，体积发生变化，从而产生一定的内应力。 本题答案：错误

14、15.在实际金属的结晶过程中，自发形核比非自发形核更重要，往往起优先的主导的作用。 本题答案：错误 16. 金属结晶的必要条件是要有一定的过冷度。 本题答案：正确 17. 非晶体具有各向异性。 本题答案：正确 18. 每个体心立方晶胞中实际包含有2个原子。 本题答案：正确 19. 每个面心立方晶胞中实际包含有2个原子。 本题答案：错误 20. 每个面心立方晶胞中实际包含有4个原子。 本题答案：正确 21. 每个体心立方晶胞中实际包含有4个原子。 本题答案：错误 22. 单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。 本题答案：正确 23. 晶体具有各向同性。 本题答案：错误 24. 单晶体具有各向同

15、性，多晶体具有各向异性。 本题答案：错误25. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。 本题答案：错误 26. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。 本题答案：错误 27. 在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。 本题答案：正确 28. 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。 本题答案：错误 29. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为凝固。 本题答案：正确 30. 液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。 本题答案：错误六、简答题1.液态金属结晶的必要条件是什么？细化

16、晶粒的途径有哪些？晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响？答案：液态金属结晶的必要条件是：过冷度细化晶粒的途径有：提高过冷度，如提高冷却速度和降低浇注温度。变质处理。机械振动、搅拌。晶粒大小对金属材料的机械性能的影响：晶粒越细，金属材料的强度硬度越高，塑性和韧性越好2. 什么是加工硬化？试分析加工硬化的利与弊。答案： 随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑

17、性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。另一方面人们可以利用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的。加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。3. 何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。答案： 同一种金属元素随着外界条件（如温度、压力）的变化而转变成不同晶格类型的晶体结构，称为同素异构转变。如，纯铁，从液态经1538结晶后是体心立方晶格，称为-Fe。在1394以下转变为面心立方晶格，称为-Fe。冷却912到时又转变为体心立方晶格，称

18、为-Fe。4 用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000保温，保温后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。答案： 因为钢丝绳经冷拔后发生了加工硬化，具有很高的强度和硬度，故可以用来吊装工件。当它随工件一起加热到1000保温后，钢丝绳内部发生了再结晶，其强度和硬度大幅度下降，塑性和韧性恢复到冷拔前的状态，因而当其再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂。5. 分析铸锭结晶后可形成三个不同晶粒区的成因。答案： 金属浇入铸锭时，铸锭结液体金属注入锭模时，由于锭模温度不高，传热快，外层金属受到激冷，过冷度大，生成大量的晶核。同时模壁也能起非自发成核的作用。结果，在金属的表层形成一层厚度不

19、大、晶粒很细的等轴细晶区；细晶区形成的同时，锭模温度升高，液态金属的冷却速度降低，过冷度减小，生核速度降低，但此时长大速度受到的影响较小，结晶过程进行的方式主要是，优先长大方向（即一次晶轴方向）与散热最快方向（一般为往外垂直模壁的方向）的反方向一致的晶核，向液体内部平行长大，结果形成柱状晶区；结晶进行到铸锭中心时，液相内外温度差减小，锭模已成为高温外壳，加上放出结晶潜热，使液态金属的冷却速度很快降低，过冷度大大减小，内部温度趋于均匀，散热逐渐失去方向性，进入过冷状态后，凝固成了等轴的粗晶粒。第二章 合金相图一、名词解释1.珠光体 ：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。2.

20、奥氏体 ：奥氏体是碳在-Fe 中形成的间隙固溶体3.铁素体 ：铁素体是碳在-Fe中形成的间隙固溶体4.固溶体： 合金组元通过相互溶解形成一种成分和性能均匀且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。5.固溶强化： 溶质原子溶入到溶剂晶格中形成固溶体，并使溶剂晶格产生畸变，而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。6.金属化合物： 合金的组元间发生相互作用形成的一种具有金属性质的新相，称为金属间化合物。7.共晶反应： 指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。8.共析反应： 由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应

21、。9.匀晶： 组成合金的组元在液态时无限互溶，在固态时也无限互溶，并形成单一的固溶体。2、 选择题1. 铁素体是碳溶解在（ A ）中所形成的间隙固溶体。 A-Fe B .-FeC-FeD-Fe2.奥氏体是碳溶解在（B ）中所形成的间隙固溶体。 A-FeB-FeC-FeD-Fe3.渗碳体是一种（C ）。 A固溶体B金属化合物C机械混合物D非金属化合物4.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（C）。 A2B2.06C2.11D2.25.莱氏体是一种（ C）。A固溶体B金属化合物C机械混合物D单相组织金属6.在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（D ）。A共晶线B共析线CA3线DAcm线

22、7.在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为（C ）。A共晶线B共析线 CA3线DAcm线8. 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（D）。AA1线BECF线CAcm线DPSK线9.珠光体是一种（C ）。A固溶体B金属化合物 C机械混合物D单相组织金属10.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（B ）。A共晶线 B共析线 CA3线DAcm线11.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。A724B725C726D72712.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（ B）。A.0.67B0.77C0.8D0.8713.根据Fe-Fe3C平衡相图，含碳量为3.0%的合金平衡冷却至750时的组织为（ C ）

23、A) P+Fe3C+Ld B) A+Fe3C+Ld C) A+Fe3C+Ld D.P+Fe3C+Ld14.40钢中，珠光体的含量大约 C 。A.20 B.35 C.50 D.7015. 固溶体的晶体结构（A ） A.与溶剂相同 B.与溶质相同 C.为其他晶型 D.都有可能 16. 根据Fe-Fe3C平衡相图，含碳量为3.0%的合金平衡冷却至室温的组织为（D ） A.P+Fe3C+Ld B.A+Fe3C+Ld C.A+Fe3C+Ld D.P+Fe3C+Ld 17. 根据Fe-Fe3C平衡相图，含碳量为4.3%的合金平衡冷却至室温的组织为（C ） A.P+Fe3C+Ld B.A+Fe3C+Ld C

24、.Ld D.Ld 18. 共晶成分的铁碳合金发生共晶反应时，其反应式为（C ） A.L+FA B.AF+Fe3C C. LA+Fe3C D. AP 19. 铁素体的机械性能特点是（C ） 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 D.强度高、塑性好、硬度低 3、 填空题1. 根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为（ 置换固溶体）和 （ 间隙固溶体 ）。2. 相是指合金中（具有相同的物理和化学性能 ）与（ 其他部分以界面分开的 ）均匀一致的组成部分。3. 合金的晶体结构大致可以有三种类型：（ 固溶体 ），化合物和（ 机械混合物 ）。合金的

25、基本相结构有（ 固溶体 ）和（ 化合物 ）两种类型。4. 组成合金的（ ），（ ）物质称为组元。5. 珠光体是（ 铁素体 ）和（渗碳体 ）混合在一起形成的机械混合物。6. 碳溶解在（ a-Fe ）中所形成的（ 固溶体 ）称为铁素体。7. 在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（4.3 ），共析点的含碳量为（ 0.77 ）。8. 低温莱氏体是（ 珠光体 ）和（ 渗碳体 ）组成的机械混合物。9. 高温莱氏体是（ 奥氏体 ）和（ 渗碳体 ）组成的机械混合物。10. 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（ 1148 ），共析转变温度是（ 727 ）。11碳在奥氏体中的溶解度随温度而变化，在1148

26、时溶解度为（ 2.11 ），在727时达（ 0.77 ）。12填写下列组织的符号：奥氏体（ A,）、铁素体（ F）、渗碳体（ Fe3C）、珠光体（ P ）、高温莱氏体（Ld）13奥氏体和渗碳体组成的共晶组织称为（ 高温莱氏体），其含碳量为（ 4.3），当温度低于723. 7，转变为珠光体加渗碳体，又称为（ 低温莱氏体 ） 。14.碳在-Fe中的固溶体称为（ 铁素体 ），在-Fe中的固溶体称为（ 奥氏体 ）。其中溶碳能力大的是（ 奥氏体 ） 四判断题1. 在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3的铁碳合金才能发生共晶反应。 本题答案：错误 2. 合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，

27、而形成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合物。 本题答案：错误 3. 铁素体是碳溶解在-Fe中所形成的置换固溶体。 本题答案：错误 4. 铁素体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。 本题答案：错误 5. 渗碳体是一种不稳定化合物，容易分解成铁和石墨。 本题答案：错误 6. GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称Acm线。 本题答案：错误 7. 奥氏体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。 本题答案：正确 8. ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称Acm线。 本题答案：正确 9. ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称A1线。 本题答案：错误 10. 奥氏体是碳溶解在-Fe

28、中所形成的置换固溶体。 本题答案：错误 11. 在Fe-Fe3C相图中的ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通常称为A3线。 本题答案：错误 12共析钢结晶的过程是：LL+AAP。 本题答案：正确 13. GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称A1线。 本题答案：错误 14. 铸铁在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。 本题答案：正确 15. 铁素体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。 本题答案：正确 16. 过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。 本题答案：错误 17. 过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和二次渗碳体组成。 本题答案：正确 18. 奥氏体

29、是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。 本题答案：错误 19. ES线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称Acm线。 本题答案：错误20. GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称A3线。 本题答案：正确 21. 金属化合物的性能特点时硬度高，熔点低、脆性大。 本题答案：错误 22. 在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少 本题答案：错误 23. 合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶体。 本题答案：错误 24. 在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为0.77的铁碳合金才能发生共析反应。 本题答案

30、：错误 25. 在亚共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。 本题答案：错误 26. 铁碳合金的室温的相组成为铁素体和渗碳体。 本题答案：正确 27. 在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。 本题答案：错误 28. 一个合金的室温组织为+ + (+ )， 它由三相组成。 本题答案：错误 29. 亚共析钢的冷却转变过程是：LL+AAA+Fe3CP+ Fe3C 本题答案：错误 30. 45钢冷却过程中组织转变是：LL+AAA+FP+ F 本题答案：正确 31. 过共析钢结晶的过程是：LL+AAA+Fe3CP+ Fe3C。 本题答案：正确 32.

31、 T12钢冷却过程中组织转变是：LL+AAA+Fe3CP+ Fe3C 本题答案：正确 33. 莱氏体的含碳量为6.69。 本题答案：错误 34. 珠光体的含碳量为0.77。 本题答案：正确 35. 珠光体的含碳量为6.69。 本题答案：错误 36. 铁素体是碳在- Fe 中的间隙固溶体。 本题答案：错误 37. 亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。 本题答案：错误 5 简答题（本大题共24小题，每小题10分，共240分） 1、根据铁碳合金相图填表本题答案： 钢号 温度 显微组织 温度 显微组织 温度显微组织 20700F+P 800 F+A 920 A 45 700 F+

32、P 750 F+A 850 A T12 700 P+Fe3C 780 A+Fe3C 920 A 2.合金中固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？ 答案：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。3.铁碳合金中基本相有哪几相？ 答案：铁碳合金中基本相有3个：铁素体（F）,奥氏体（A）,渗碳体（Fe3C）4.铁碳合金中基本组织是哪些？并指出哪个是单相组织、哪个是双

33、相混合组织。 答案：铁碳合金中基本组织有6个：F,A,Fe3C,P,Ld,Ld单相组织有3个：F,A,Fe3C 双相混合组织有3个：P,Ld,Ld 5.试写出T12钢冷却时的结晶过程转变表达式，计算该钢在室温下的组织组成物的相对百分含量，并估算此钢的大致硬度。(已知：珠光体的大致硬度是240HB，渗碳体的大致硬度是800HB) 答案：（1）结晶过程转变表达式：LL+AAA+ Fe3CP+ Fe3C（2）T12钢室温下组织为：P，Fe3C计算珠光体和二次渗碳体的相对百分含量：mp=（6.67-1.2）/（6.67-0.77）*100%=93%mFe3C = 1-93%=7%（3）此碳钢的大致硬度

34、为：93%*240+7%*800=279.2HB6.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：第一块：珠光体占40%，铁素体60%。第二块：珠光体占95%，二次渗碳体占5%。试问它们的含碳量约为多少？（铁素体含碳量可思略不计）答案：第一块：Wc=40%*0.77%=0.308%第二块：Wc=95%*0.77%+5%*6.67%=1.08% 7.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。 答案：共晶反应：LELd(A+Fe3C)。产物名称：高温莱氏体共析反应：ASP(F+Fe3C)。产物名称：珠光体8.请填写出FeFe3C相图上1-7处的组织。本题答案：1：L+A；2：L

35、+Fe3C； 3：A；4：P+F；5：P+Fe3C；6：Ld+P+Fe3C；7：Ld+Fe3C9.试分析含碳量为0.6%的铁碳含金在室温下相的相对含量和组织相对含量。 本题答案：（1）室温下组织为：P和F mp=0.6/0.77*100%=78% mF= 1-78%=22% （2）室温下相为： F和Fe3C mF=（6.67-0.6）/6.67*100%=91% mFe3C = 1-91%=9% 10.结合Fe-Fe3C相图指出A1、A3和Acm代表哪个线段，并说明该线段表示的意思。 答案：A1：即PSK线，共析转变线，在这条线上发生共析转变，转变产物为珠光体A3：即GS线，奥氏体冷却时析出铁

36、素体的开始线Acm：即ES线，碳在奥氏体中的溶解度曲线 11.试计算退火状态的T10钢珠光体和二次渗碳体的相对含量，并估算此碳钢的大致硬度。（已知：珠光体的大致硬度是240HB，渗碳体的大致硬度是800HB） 答案：（1） T10钢室温下组织为：P，Fe3C（2） 计算退火状态的T10钢珠光体和二次渗碳体的相对含量mp=（6.67-1.0）/（6.67-0.77）*100%=96%mFe3C = 1-96%=4%（2）此碳钢的大致硬度为：96%*240+4%*800=262.4HB 12.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下： 第一块：珠光体占30%，铁素体70%； 第二

37、块：珠光体占93%，二次渗碳体占7%。 试问它们的含碳量约为多少？（铁素体中含碳量可忽略不计） 答案：（1）第一块：Wc=30%*0.77%=0.23%（2）第二块：Wc=80%*0.77%+20%*6.67%=1.2% 13.一块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：珠光体占40%，铁素体60%。请问它的含碳量约为多少？试写出该钢在冷却过程中的组织转变表达式。（铁素体含碳量可忽略不计） 本题答案：（1）此钢含碳量大约为： Wc=40%*0.77%=0.308% （2）转变表达式：LL+AAA+FP+F 14.根据Fe Fe3C相图计算： 20钢和T12钢室温下组织组成物的相

38、对质量百分比（铁素体含碳量忽略不计）。 答案：（1）20钢：室温下组织为：P和Fmp=0.2/0.77*100%=21% mF= 1-21%=79%（2）T12钢：室温下组织为：P和Fe3Cmp=（6.67-1.2）/（6.67-0.77）*100%=93% mFe3C = 1-93%=7% 15.根据Fe Fe3C相图计算： 60钢和T10钢室温下组织组成物的相对质量百分比（10分）（铁素体含碳量忽略不计） 答案：（1）60钢：室温下组织为：P和F mp=0.6/0.77*100%=78% mF= 1-78%=22%（2） T10钢：室温下组织为：P和Fe3C mp=（6.67-1.0）/（

39、6.67-0.77）*100%=96%mFe3C = 1-96%=4% 16.45钢退火状态，已知其珠光体硬度240HB，试计算45钢的硬度并估算其强度。 本题答案：（1）室温下组织为：P和Fmp=0.45/0.77*100%=58%mF= 1-58%=42%（2）此碳钢的大致硬度为：58%*240+42%*80=172.8HB（3）此碳钢的大致强度为：b=3.5172.8=605MPa 17.某退火态的碳钢，经金相分析，其组织为珠光体和二次渗碳体，二次渗碳体约占7.5%，问此钢材含碳量大约是多少？可能是哪种牌号的钢？（10分） 本题答案：（1）此钢含碳量大约为：Wc=92.5%*0.77%+

40、7.5%*6.67%=1.212% （2）可能是T12钢18.试计算20钢退火态室温下组织相对含量，并估算其硬度。已知：铁素体的硬度80HB, 珠光体的硬度240HB。（10分） 本题答案：20钢：（1）室温下组织为：P和F mp=0.2/0.77*100%=21% mF= 1-21%=79%（2）大此钢致硬度为：21%*240+79%*80=113.6HB 19.铁碳合金室温基本相有哪几相？铁碳合金室温基本组织是哪些？ 本题答案：（1）室温基本相：F和Fe3C（2）室温基本组织：F，P，Fe3C，Ld20.下图为铁碳合金相图，请回答下列问题：(共10分) 1）相图中液相线为 ，固相线为 。（

41、2分） 2）图中ECF线为 线，成分在EF范围间的合金在 会发生 反应，反应产物叫 。（4分） 3）图中PSK线为 线，成分在PK范围间的合金在 会发生 反应，反应产物叫 。（4分）答案：1)ACD，AECF 2)共晶，1148，共晶，高温莱氏体 3)共析，727，共析，珠光体 21.已知A（熔点 600）与B(500) 在液态无限互溶；在固态 300时A溶于 B 的最大溶解度为 30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在 300时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。现要求： 1）作出A-B 合金相图； 2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物

42、和相组成物的相对量。 本题答案：（1）（2）20%A合金如图中：合金在1点以上全部为液相，当冷至1点时，开始从液相中析出固溶体，至2点结束，23点之间合金全部由固溶体所组成，但当合金冷到3点以下，由于固溶体的浓度超过了它的溶解度限度，于是从固溶体中析出二次相A，因此最终显微组织：+AmA=（90-80/90）*100%=11% m=1-A%=89% 相组成物: +A mA=（90-80/90）*100%=11% m=1-A%=89%45%A合金如图中： 合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出固溶体，此时液相线成分沿线BE变化，固相线成分沿BD线变化，当冷至2点时，液相线成分到达E

43、点，发生共晶反应，形成（A+）共晶体，合金自2点冷至室温过程中，自中析出二次相A，因而合金室温组织：A+(A+) 相组成物:A+组织： m（A+）=（70-55）/(70-40）*100%=50% m= 1- m（A+）*70/100*100%=50%70%100%=35%A=1- m（A+）- m=1-50%-35%=15%相：mA=（90-55）/90*100%=50% m=1-A%=50%80%A合金如图中：合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出A，此时液相线成分沿AE线变化，冷至2点时，液相线成分到达点，发生共晶反应，形成(A+)共晶体，因而合金的室温组织：A+ (A+)

44、 相组成物：A+组织：mA=（40-20）/40*100%=50% m(A+)=1-A%=50%相A=（90-20）/90*100%=78% =1-A%=22% 22.某合金相图如图所示。 1）试标注空白区域中存在相的名称； 2）指出此相图包括哪几种转变类型； 3）说明合金的平衡结晶过程及室温下的显微组织。 本题答案：1)：L+ : + : +(+) : +2)匀晶转变；共析转变3）合金在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出固溶体至2点结束,23点之间合金全部由固溶体所组成,3点以下,开始从固溶体中析出固溶体,冷至4点时合金全部由固溶体所组成,45之间全部由固溶体所组成,冷到5点以下

45、,由于固溶体的浓度超过了它的溶解度限度, 从中析出第二相固溶体,最终得到室稳下的显微组织: + 23.有形状、尺寸相同的两个 Cu-Ni 合金铸件，一个含 90% Ni ，另一个含 50% Ni,铸后自然冷却，问哪个铸件的偏析较严重？ 本题答案：含 50% Ni的Cu-Ni 合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中，由于冷速较快，使得先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多，因为含 50% Ni的Cu-Ni 合金铸件固相线与液相线范围比含 90% Ni铸件宽，因此它所造成的化学成分不均匀现象要比含 90% Ni的Cu-Ni 合金铸件严重。 24.根据 Fe-Fe3C 相图，说明产生下列现

46、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）在 1100，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造； 4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）； 5）钳工锯 T8 ， T10，T12 等钢料时比锯 10，20 钢费力，锯条容易磨钝； 6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。 本题答案：1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高； 钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含

47、量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为 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； 答：因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。 3）在 1100，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造； 答：在 1100时，含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。 4）绑轧物件一般用铁

48、丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）； 答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。 5）钳工锯 T8 ， T10，T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝； 答：T8 ， T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因

49、此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。 6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。 答：因为钢的含碳量范围在0.02%2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。 六、实验分析题1.实验中观察了20钢、45钢、T8钢金相组织，其金相照片如下，试指出各照片的钢号，并用箭头标明图中各组织名称，分析比较三种钢的力学性能（b、HB、k）。（15分） 本题答案：（1）金相照片对应的钢号及各组织如下图：（2）三

50、种钢的力学性能比较如下：b和HB由大到小依次为：T8，45，20和k由大到小依次为： 20，45，T8 2.实验中观察了工业纯铁、45钢、T12钢金相组织，其金相照片如下，试指出各照片的钢号，并用箭头标明图中各组织名称（10分），并计算T12钢中珠光体和Fe3C的相对含量（10）。 本题答案：（1）金相照片对应的钢号及各组织如下图：（2）计算T12钢中珠光体和Fe3C的相对含量mp=（6.67-1.2）/（6.67-0.77）*100%=93% mFe3C = 1-93%=7% 第三章 钢的热处理自主测试一、名词解释（本大题共13小题，每小题3分，共39分） 1.淬透性 ：钢在淬火时获得马氏体的能力，也反映了钢在一定条件下淬火时获得淬透层深度大小的能力，它是钢的固有属性。 2.调质处理 ：淬火加高温回火以获得综合力学性能好的回火索氏体的热处理工艺操作即为调质处理。 3.本质晶粒度 ：本质晶粒度：根据标准试验方法，在93010保温足够时间（3-5小时）后测定的钢中晶粒的大小。 4.马氏体 ：马氏体是碳在Fe中的过饱和固溶体。 5.回火索氏体 ：回火索氏体是马氏体在高温回火时形成的铁素体和粒状碳化物（包括