机械工程材料复习题

1、 第1章 材料的性能二、填空1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形 ）或（破坏 ）的能力。2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。5.疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。三、填空题2. 晶体缺陷主要可分为（点缺陷）,（线缺陷）和面缺陷三类。3. 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（间隙原子）和（空位）。4. 面缺陷主要指的是（晶界）和（亚晶界）；最常见的线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）。5. 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ 4）原子，致密度为（

2、 0.74），原子半径为（2a/4）。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），原子半径为（3a/4）。7. 每个密排六方晶胞在晶核中实际含有（ 6）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（ a/2 ）。第3章 材料的凝固A 纯金属的结晶一、 是非题3. 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。 是4. 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。非（晶粒都会细化）5. 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。非（要到理论结晶温度以下才会有）二、

3、 填空题1.随着过冷度的增大，晶核形核率N（增大），长大率G（增大）。2.细化晶粒的主要方法有（a、控制过冷度 b、变质处理 c、振动、搅拌）。3.纯铁在1200时晶体结构为（-Fe），在800时晶体结构为（-Fe）。四、简答题 1.影响金属结晶过程的主要因素是什么？ 答：晶核形核率和长大率2.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。答：有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。纯铁在固态下的冷却过程中有两次晶体结构变化：d-Fe g-Fe a-Fed-Fe、-Fe、-Fe是铁在不同温度下的同素异构体，其中d-Fe和-Fe都是体心立方晶格，分别存在于熔点到13

4、94之间及912以下，-Fe是面心立方晶格，存在于1394到912之间。B 合金的结晶一、 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（成分相同）与（结构相同）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），金属化合物和（ ）。4. 组成合金的（最简单），（最基本），（能够独立存在）的物质称为组元。5两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（与组成元素之一的晶体结构相同）。C 铁碳合金相图 一、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-Fe C-Fe D-Fe2.奥氏

5、体是碳溶解在（ B）中所形成的间隙固溶体。 A-Fe B-Fe C-Fe D-Fe3.渗碳体是一种（C）。 A稳定化合物 B不稳定化合物 C介稳定化合物 D易转变化合物4.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（C）。 A2 B2.06 C2.11 D2.25.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（A）。 AA1线 BECF线 C

6、Acm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.在铁碳合金中，当含碳量超过（B）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。 A0.8 B0.9 C1.0 D1.112.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（B）。 A共晶线 B共析线 CA3线 DAcm线13.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。A724 B725 C726 D72714.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（B）A0.67 B0.77 C0.8 D0.87 7. 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（ 1148），共析转变温度是（ 727 ）。三、改正题1.

7、 在Fe-Fe3C相图中,GS斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，称为A3线。冷却时铁素体从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线2. 在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727），该线叫共晶线，通称A1线。3. 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。珠光体4. 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%。铁素体5. 亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。珠光体6. 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。含碳量在0.0218%0.77%范围内增加7. 过共

8、晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。一次渗碳体和低温莱氏体8. 在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高。下降9. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148时，溶碳能力可达4.3%。2.11%10.碳溶解在-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727时为0.0218%。铁素体11.在铁碳合金相图中，铁素体在727时，溶碳能力可达2.11%。0.0218%12.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。二次渗碳体13.碳溶解在-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727时为0.77%。奥氏体

9、14.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。珠光体15.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，其平衡组织为莱氏体。珠光体16.在铁碳合金相图中，ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称A1线。-Fe Acm四、简答题1.铁碳合金中基本相有哪几相？室温下的基本相是什么？答：基本相有液相L高温铁素体相、铁素体相、奥氏体相和渗碳体相Fe3C3.试分析含碳量为1.2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。答：合金在12点转变为 g , 到 3 点, 开始析出Fe3C。从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体, 用Fe3C表示,其沿晶界呈网状分布。温度下降, Fe3C量增加。到4点， g

10、成分沿ES线变化到S点，余下的g 转变为P。P534.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：A1为PSK水平线，即共析线，在该线温度（727）下发生共析转变A3为GS线，即固溶体转变线 Acm为ES线，即碳在-Fe中的固溶线5.简述碳钢中碳含量变化对机械性能的影响。答：亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升高, 塑性、韧性下降.0.77%C时, 组织为100% P, 钢的性能即P的性能。 0.9%C，Fe3C为晶界连续网状，强度下降, 但硬度仍上升。 2.11%C，组织中有以Fe3C为基的Le,合金太脆6.写出铁碳相图上共晶和共析反应

11、式及反应产物的名称。答：共晶:L4.32.11Fe3C,产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，即莱氏体。共析：0.770.0218+Fe3C,产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，即珠光体。8.简述FeFe3C相图应用是在哪些方面？答：铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造工艺的依据。五、计算题1.二块钢样，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？（铁素体含碳量可忽略不计）解：铁素体含碳量忽略不计

12、第一块：C=P面积0.77%=QP0.77%=0.31% 第二块：C%=QP0.77%+QFe3C2.11%=0.84%2.已知铁素体的b=180-230MPa，=30%-50%，HB=50-80；珠光体的b=770MPa，=20%-35%，HB=180；,试计算45钢的硬度,抗拉强度和伸长率。解：由已知可得45钢中Qp=58.4%，Q=41.6% s混 = sa Qa + s Q 45钢的b=b(F)Q+Qpb（P）=23041.6%+77058.4%=545.36MPa =FQ+Qpp= 0.541.6%+0.3558.4%=41.24% HB=HB(F) Q+ QpHB(p)=8041.

13、6%+18058.4%=138.4 3.室温下45钢（含碳量0.45%）中铁素体和珠光体的相对重量百分比。解：由杠杆定理有Qp=（0.45-0.0008）/(0.77-0.0008)100%=58.4% 则Q=100%-58.4%=41.6%4.某锅炉钢板，图纸要求用20钢制作。显微组织观察发现，组织中珠光体的量占30%，问钢板是否符合图纸要求。（20钢含碳量范围为0.17-0.23%）解：由已知可求的C%=Qp0.77%=23% 又20钢含碳量范围为0.17-0.23% 钢板符合图纸要求5. 用Pb-Sb合金制造轴瓦，要求其组织在共晶体上分布有10%Sb作硬质点，试求该合金的成分和硬度，（P

14、b-Sb合金相图如下所示，纯Pb的硬度为HB=3，纯Sb的硬度为HB=30）。 温度 解：由已知可得 252 HB混 = HBa Qa +HB Q HB= Pb 11.1 Sb Sb,% Pb-Sb合金相图 第5章 钢的热处理 一、 选择题1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。 A均匀的基体组织 B均匀的A体组织 C均匀的P体组织 D均匀的M体组织2.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（A ）（D ）（B ）。 A500 B200 C400 D3503.碳钢的淬火工艺是将其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（D ）。 A随炉冷却 B在风中冷

15、却 C在空气中冷却 D在水中冷却4.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（C ）。 A随炉冷却 B在油中冷却 C在空气中冷却 D在水中冷却5.完全退火主要用于（A ）。 A亚共析钢 B共析钢 C过共析钢 D所有钢种6.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ C）。 AP BS CB DM 7.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 ）。 A随炉冷却 B在油中冷却 C在空气中冷却 D在水中冷却二、是非题1. 完全退火是将工件加热到Acm以上3050，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。2. 合金元素溶于奥氏体后，

16、均能增加过冷奥氏体的稳定性。3. 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。4. 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。三、填空题1. 共析钢中奥氏体形成的四个阶段是：（ 奥氏体晶核形成），（ 奥氏体晶核长大 ），残余Fe3C溶解，奥氏体均匀化。3. 马氏体是碳在（ -Fe ）中的（过饱和溶液 ）组织。4. 在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（ 加热 ）和（ 保温 ）两个基本过程来完成的。7. 在钢的回火时，随着回火温度的升高，淬火钢的组织转变可以归纳为以下四个阶段：马氏体的分解，残余奥氏体的转变，（ 铁素体中析出 Fe3C ），

17、（铁素体多边形化 ）。9. 常见钢的退火种类有：完全退火，（等温退火 ）和（ 球化退火 ）。10. 根据共析钢的C曲线，过冷奥氏体在A1线以下转变的产物类型有（P型组织 ），（S型组织 ）和马氏体型组织。11. 材料在一定的淬火剂中能被淬透的（ 淬硬层深度越大 ）越大，表示（ 淬透性 ）越好。四、改正题1. 临界冷却速度是指过冷奥氏体向马氏体转变的最快的冷却速度。 最小3. 低碳钢和某些低碳合金钢，经球化退火后能适当提高硬度，改善切削加工。 降低4. 完全退火主要应用于过共析钢。 亚共析钢5. 去应力退火是将工件加热到Ac3线以上，保温后缓慢地冷却下来地热处理工艺。 30506. 减低硬度的球

18、化退火主要适用于亚共析钢。 共析钢和过共析钢8. 除钴之外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线左移。右移9. 马氏体硬度主要取决于马氏体中的合金含量。 含碳量12.钢的热处理是通过加热，保温和冷却，以改变钢的组织结构，从而改善钢的性能的一种工艺方法。 13.热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。 奥氏体成分14.过共析钢完全退火后能消除网状渗碳体。 球化退火15.淬火钢随着回火温度的升高，钢的硬度值显著降低，这种现象称为回火脆性。 某些范围内 冲击韧性 17.马氏体转变的Ms和Mf温度线，随奥氏体含碳量增加而上升。 下降五、简答题1.指出下列工件正

19、火的主要作用及正火后的组织。（1）20CrMnTi制造传动齿轮 （2）T12钢制造铣刀 答：调整硬度，便于切削加工；细化晶粒，为淬火作准备；消除残余内应力。正火后组织为F和S.正火是为了消除网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备，同时正火可增加珠光体量并细化晶粒，提高强度、硬度和塑性，并作为最终热处理。正火后组织为索氏体。2.用45钢制造主轴，其加工工艺的路线为：下料锻造退火粗加工调质处理试问：（1）调质处理的作用。（2）调质处理加热温度范围。答：调制处理可以使材料具有良好的综合力学性能，在保持较高强度的同时，具有良好的塑性和韧性。500650热处理的目是什么？有哪些基本类型？答：目的是改变钢的

20、组织结构，从而获得所需要的性能。根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点的不同，可分为下面几类：普通热处理。退火、正火、淬火和回火。表面热处理。表面淬火和化学热处理。其他热处理。真空热处理、形变热处理、控制气氛热处理、激光热处理等。根据零件生产过程中所处的位置和作用，又可分为预备热处理与最终热处理。4.简述过冷奥氏体等温转变组织的名称及其性能。答：随过冷度不同，过冷奥氏体将发生3种类型转变，即珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。珠光体转变根据片层厚薄不同可细分为珠光体、索氏体和托氏体。片间距越小，钢的强度、硬度越高，同时塑性和韧性略有改善。贝氏体转变根据组织形态不同，分为上贝氏体和下贝氏体。上贝

21、氏体强度与塑性都较低，而下贝氏体除了强度和硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能。马氏体根据组织形态可分为板条状和针状两大类，高硬度是马氏体性能的主要特点，含碳量增加硬度也提高。6.什么叫退火？其主要目的是什么？答：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。其主要目的有：调整硬度，便于切削加工；消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形或开裂；细化晶粒，提高力学性能，或未最终热处理作组织准备。7.什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？答：回火是将淬火钢加热到A1以下某温度保温后再冷却的热处理工艺。为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火

22、后应及时进行回火。8.什么叫淬火？其主要目的是什么？答：淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于VK的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。其目的就是为了获得马氏体，提高钢的力学性能。9.淬火钢采用低温或高温回火各获得什么组织？其主要应用在什么场合？答：获得回火马氏体或回火索氏体。低温回火主要用于处理各种工具、模具、轴承及经渗碳和表面淬火的工件；高温回火可用于各种重要结构件如连杆、轴、齿轮等的处理，也可作为某些要求较高的精密零件、量具等的预备热处理。10.指出过共析钢淬火加热温度的范围，并说明其理由。答：温度范围是Ac1(3060）。过共析钢由于退火前经过球化退火，因此淬火后组织为细马氏

23、体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。分散分布的颗粒状渗碳体对提高钢的硬度和耐磨性有利。如果将过共析钢加热到以上，则由于奥氏体晶粒粗大、含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多，这使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开裂倾向增加。11.球化退火的目的是什么？主要应用在什么场合？答：球化退火的目的在于降低硬度，改善切削加工性能，并为后续热处理作组织准备。主要用于共析钢和过共析钢。12.用10钢制作一要求耐磨的小轴(直径为20 mm),其工艺路线为:下料-锻造-正火-机加工-渗碳-淬火-低温回火-磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。答：正火是为了调整工件硬度，便于切削加工，

24、同时可以细化晶粒，为淬火作准备，还可以消除残余内应力；渗碳可以提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时可以保持心部良好的韧性和塑性；淬火是为了提高钢的力学性能；低温回火则可以保持淬火后高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力，提高韧性。第6章 工业用钢一、选择题1. 欲要提高188型铬镍不锈钢的强度，主要是通过（B ）。 A时效强化方法 B固溶强化方法 C冷加工硬化方法 D马氏体强化方法2.20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（ A）使用。 A合金渗碳钢 B合金弹簧钢 C合金调质钢 D滚动轴承钢3.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（C

25、 ）。 AMn,P BMn,Ti CTi,V DV,P4.除（A ）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 ACo BCr CMn DTi5.优质钢的含硫量应控制在下列（ C）范围内。 A0.060.05 B0.050.035 C0.0350.02 D0.020.0156.优质钢的含磷量应控制在下列（ C）范围内。 A0.0550.045 B0.0450.035 C0.0350.03 D0.030.02二、是非题1.合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用。2.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。3.碳素工具钢的牌号，如T

26、8，T12，该数字表示钢的最低冲击韧性值。4.钢中的含硫量增加，其钢的热脆性增加。5.钢中的含磷量增加，其钢的热脆性增加。三、填空题1.高速工具钢经高温淬火加多次回火后，具有很高的（强度、硬度）和较好的（ 塑性、韧性）。2.不锈钢按其金相显微组织不同，常用的有以下三类：（ 马氏体不锈钢），（铁素体不锈钢），奥氏体型不锈钢。四、改正题1.高锰钢加热到1000-1100,淬火后可获得单相马氏体组织。 过饱和单相奥氏体2.1Cr18Ni9钢是一种马氏体不锈钢。 奥氏体3.5CrNiMo钢是合金结构钢。 热锻模钢4.40Cr钢是合金渗碳钢。 调质钢5.20CrMnTi钢是合金调质钢。 渗碳钢6.GCr15是专用的合金工具钢。 滚动轴承钢7.1Cr13钢是奥氏体不锈钢。 马氏体8.W18Cr4V钢是不锈钢。 高速工具钢