《机械工程材料》复习习题及答案文档格式.docx
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（a）淬硬钢球（b）金刚石圆锥体（c）硬质合金球
5．表示金属密度、导热系数、导磁率的符号依次为（d）、（f）、（c）。
（a）u（b）HB（c）δ（d）ρ（e）HV（f）λ
第二章材料的结构
2．1名词解释
金属键、晶体、晶胞、晶系、致密度、配位数、晶格、晶面指数、晶向指数、晶面族、相、组织、合金、组元、固溶体、金属间化合物、间隙相、正常价化合物；
电子化合物；
间隙化合物、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒、晶界、亚晶界、位错、空位、间隙原子、固溶强化
2．2填空题
1．工程材料的结合键有（离子键）；
（共价键）、（金属键）和（分子键）。
2．在体心立方和面心立方晶格中，单位晶胞内的原子数分别为
（2）和（4）；
其致密度分别为（0.68）和（0.74）。
3．同非金属相比，金属的主要特性是（）。
4．晶体与非晶体最根本的区别是（原子排列是否规则）。
5．金属晶体中最主要的面缺陷是（晶界）和（亚晶界）。
6．位错分为两种，它们是（刃型位错）和（螺旋位错）；
多余半排原子的是（刃型位错）位错。
7．点缺陷有（空位）和（间隙原子）两种；
面缺陷中存在大量的（层错）。
2．3判断题
1．因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
（错）
2．金属多晶体是由许多结晶方向相同的多晶体组成的。
4．合金中凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的、物理化学性能均匀的组成部分叫相。
7．合金固溶体的强度和硬度，比组成固溶体的溶剂金属的强度和硬度高。
（对）
8．置换固溶体和间隙固溶体均可形成无限固溶体。
13．金属理想晶体的强度比实际晶体强度稍高一些。
14.间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。
15．间隙固溶体一定是无限固溶体。
2．4选择填空
1．两组元组成固溶体，则固溶体的结构（a）。
（a）与溶剂相同（b）与溶剂、溶质都不相同
（c）与溶质相同（d）是两组元各自结构的混合
2．间隙固溶体与间隙化合物的（d）。
（a）结构相同，性能不同（b）结构不同，性能相同
（c）结构相同，性能也相同（d）结构和性能都不相同
3．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．间隙相的性能特点是（c）。
（a）熔点低、硬度低（b）硬度高、熔点低
（c）硬度高、熔点高（d）硬度低、熔点低
5．陶瓷材料的结合键是（b）。
（a）金属键、共价键（b）离子键、共价键
（c）离子键、分子键（d）共价键、分子键
6．高分子材料的结合键是（d）。
2．5综台分析题
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?
第三章材料的凝固
3.1名词解释
结晶、过冷度、变质处理、同素异构转变、非自发形核、二次结晶、重结晶
3．2填空题
1．金属的结晶过程主要由（形核）和（长大）两个基本过程组成。
2．在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为（凝固），而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为（结晶）。
3．金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越（大），晶粒越（细），强度越（高），塑性越（好）。
4．能起非自发形核作用的杂质，必须符合（结构相似，大小相当）的原则。
5．在金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有（增大过冷度）、（变质处理）和（增加振动和搅拌）。
6．液态金属结晶时，结晶过程的推动力是（过冷度），阻力是（）。
7．（理论结晶温度）与（实际结晶温度）之差称为过冷度，过冷度同（冷却速度）有关，（冷却速度）越大，过冷度也越大。
3．3简答题
1．试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。
2．金属结晶的基本规律是什么?
晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响?
3．如果其他条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小：
（1）金属模浇注与砂模浇注；
（2）变质处理与不变质处理；
（3）铸成薄件与铸成厚件；
（4）浇注时采用振动与不采用振动。
4．凝固和结晶是不是一回事?
影响凝固的因素有哪些?
5．材料的同素异构转变与液态结晶有何相同点和不同点?
3.4判断题
1．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
2．纯金属结晶时，形核率随过冷度增大而不断增大。
3．纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
4．室温下，金属的晶粒越细。
则强度越高，塑性越低。
5．金属由液态转变成固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。
6．在实际金属和合金中，自发形核常常起着优先和主导的作用。
7．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。
8．当晶枝长大时，随过冷度的增大，晶核的长大速度增大。
但当过冷度很大时，晶核长大的速度很快减小。
3．5选择填空
1．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
2.为细化晶粒，可采用（b）。
（a）快速浇注（b）加变质剂（c）以砂型代替金属型
3.铸造条件下，冷却速度越大，则（a）。
（a）过冷度越大，晶粒越细（b）过冷度越大，晶粒越粗
（c）过冷度越小，晶粒越细（d）过冷度越小，晶粒越粗
4.同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是（c）。
（a）晶粒度发生变化（b）过冷度发生变化
（c）致密度发生变化（d）晶粒长大速度发生变化
5．实际金属结晶时，通过“控制”形核率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶，应当是（a）。
（a）N／G很大（b）N／G很小（c）N／G居中
6．金属发生结构改变的温度称为（a）。
（a）临界点（b）凝固点（c）过冷度
7．纯铁在700℃时称为（a），在1100℃时称为（b），在1500℃时称为（c）。
（a）a—Fe（b）Y—Fe（c）δ—Fe
8．形成非晶态的熔体的粘度是（a）。
（a）很高（b）很低（c）居中
第四章二元相图
4.1名词解释
同素异构转变、枝晶偏析、扩散退火、铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Cn）、珠光体（P）、莱氏体（Le和Le′）
4.2填空题
1．固溶体的强度和硬度比溶剂的强度硬度（高）。
2．二元合金的杠杆定律中，杠杆的端点是所求的（液相）或（固相）的成分，杠杆的支点是（组织）的成分。
3．M—N合金相图如图2—3所示。
（1）液相线是（）线，固相线是（）线。
（2）水平线上的反应是（）反应，其反应式为（）。
（3）标出图中①一④空白区域中组织组成物的名称。
（4）画出合金Ⅰ的冷却曲线。
（5）在t1温度下，液相成分为（），固相成分为（），固相占I合金总重（）。
4．固溶体出现枝晶偏析后，可用（振动）加以消除。
5．当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出来的树枝主轴，含有较多（溶质）组元。
6．F的晶体结构是（体心立方晶格），A的晶体结构是（面心立方晶格）。
7．在图2—6所示的铁碳合金相图中：
（1）标上各点的符号；
（2）填上各区域的组成相（写在方括号里）；
（3）填上各区域的组织组成物（写在圆括号里）;
（4）填写下列各点的含碳量：
E（）、C（）、P（）、s（）、K（）、G（）；
（5）在表2—1中填出水平线的温度、反应式、反应产物的名称。
8．实际生产中，若要将钢热锻和热轧时，必须把钢加热到（A）相区。
9．在缓慢冷却条件下，含碳0．8％的钢比含碳1．2％的钢硬度（低）、强度（高）。
10．某锅炉钢板，图纸要求用20钢制作。
金相组织检查结果，组织中含珠光体量为30％，问钢板是否符合图纸要求。
（不）。
12．共析成分的铁碳合金室温平衡组织是（P），其组成相是（F+Fe3C）。
13．一块纯铁在912℃发生。
a—Fe→Y—Fe转变时体积将（变小）。
4.3判断题
1．平衡结晶获得的40％Ni的Cu—Ni合金比20Ni％的Cu-Ni合金的强度、硬度要高。
2．在共晶合金相图中，从L中结晶出来的B晶粒与从a中析出的BⅡ具有相同的晶体结构。
3．一个合金的室温组织为。
a+BⅡ+（a十B），那么它是由三相组成的。
4．杠杆定律只适合两相区。
（对）
5．凡组织组成物都是以单相状态存在于合金系中。
6．在合金结晶过程中析出的初生晶和二次晶均有具相同的晶体结构，但具有不同的组织形态。
7．过共析钢由液态缓冷至室温时析出的二次渗碳体，在组织形态与晶体结构方面均与一次渗碳体不同。
8．碳素钢在平衡冷却条件下所形成的奥氏体都是包晶转变的产物。
9．在铁碳合金中，只有共析成分点的合金结晶时，才能发生共析转变，形成共析组织。
10.在缓冷至室温的条件下，含碳0.8％的钢比含碳1.2％的钢硬度低。
11．在缓冷至室温的条件下，45钢比20钢的强度、硬度都高。
12．在铁碳合金中，只有过共析钢的平衡组织中才有二次渗碳体存在。
13．铁素体的本质是碳在a—Fe中的间隙相。
14．20钢比T12钢的含碳量高。
15．在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为4.3％的铁碳合金液体才能发生共晶反应。
4.4选择题
1.在发生L→a+β共晶反应时，三相的成分（b）；
（a）相同（b）确定（c）不确定（d）L确定,其他不确定
2．共析成分的合金在共析反应γ→a+β刚结束时，其组成相为（c）。
（a）γ十a+β（b）a+β（c）（a+β）（d）a十（a+β）十β十γ
3．一个合金的室温组织为a十βⅡ十（a+β），其组织组成物为（b）。
（a）a、β（b）a、βⅡ、（a+β）（c）a、β、βⅡ（d）（a+β）、βⅡ
4．二元合金在发生L—→a+β共晶转变时，其相组成是（d）。
（a）液相（b）单一固相（c）两相共存（d）三相共存
5．产生枝晶偏析的原因是由于（d）。
（a）液固线间间距很小，冷却缓慢（b）液固线间间距很小，冷却速度快
（c）液固线间间距大，冷却缓慢（d）液固线间间距大，冷却速度大
6．二元合金中，铸造性能最好的合金是（b）。
（a）固溶体合金（b）共晶合金（c）共析合金（d）包晶成分合金
7．奥氏体是（a）。
（a）碳在Y—Fe中的间隙固溶体（b）碳在a—Fe中的间隙固溶体
（c）碳在a—Fe中的有限固溶体（d）碳在丫—Fe中的无限固溶体
8．珠光体是一种（b）。
（a）单相固溶体（b）两相混合物（c）化合物（d）机械混合物
9．T10钢的含碳量为（c）。
（a）0.01％（b）0.1％（c）1.0％（d）10％
10．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、硬底低（d）强度高、塑性差、硬度高
11．能进行锻造的铁碳合金有（a）。
（a）亚共析钢（b）共析钢（c）过共析钢（d）亚共晶白口铸铁
第五章金属的塑性变形与再结晶
5.1名词解释
滑移、孪生、加工硬化、滑移系、形变织构、回复、再结晶、二次再结晶、热加工5.2填空题
1．常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（滑移）和（孪生）两种。
2．与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（晶界）和（晶粒位向）。
3．在金属学中，冷加工与热加工的界限是以（再结晶温度）来划分的；
因此Cu（熔点为1084℃）在室温下变形加工称为（冷）加工，Sn（熔点为232℃）在室温下的变形加工称为（热）加工。
4．再结晶温度是指（冷塑性变形金属发生再结晶的最低温度），其数值与熔点间的大致关系为（0.35~0.45）。
5．再结晶后晶粒度的大小取决于（加热温度）、（保温时间）、和（预变形度）。
6．a—Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为（{110}）和（《111》），滑移系为（12）个。
7．强化金属材料的基本方法有（固溶强化）、（细晶强化）、（形变强化）和（弥散强化）。
8．冷变形后的金属进行加热，当温度不太高时，金属内部的晶格畸变程度（下降），内应力（下降），这个阶段称为（回复）。
当加热到较高温度，晶粒内部晶格畸变（消失），金属的位错密度（减少），使变形的晶粒逐步变成（等轴晶粒），这一过程称为（再结晶）。
5.3简答题
1．为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好?
2．什么是加工硬化?
试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。
3．用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施?
为什么？
4．已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在l000℃、铁在800℃、铜在600℃时的加
工变形是处于什么加工状态。
5．用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想?
为什么?
（1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。
（2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。
（3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。
6．说明下列现象产生的原因。
（1）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向。
（2）晶界处滑移的阻力最大。
（3）Zn（密排六方）a—Fe、Cu的塑性不同。
7．简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。
8．在图2—10中的晶面、晶向中，哪些是滑移面，哪些是滑移方向?
就图中情况能否构
成滑移系?
5.4判断题
1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。
2．因为体心立方晶格与面心立方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。
3．金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。
4．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。
5．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。
6．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。
（错）
7．热加工过程，实际上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。
8．孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得多。
5.5选择填空
1．体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的（d）。
（a）滑移系数不同（b）滑移方向数不同
（c）滑移面数不同（d）滑移面和滑移方向的指数不同
2．随冷塑性变形量增加，金属的（d）。
（a）强度下降，塑性提高（b）强度和塑性都下降
（c）强度和塑性都提高（d）强度提高，塑性下降
3．冷变形金属再结晶后，则（d）。
（a）形成等轴晶，强度增大（b）形成枝状晶，塑性下降
（c）形成柱状晶，强度升高（d）形成等轴晶，塑性升高
4．能使单晶体产生塑性变形的应力为（b）。
（a）正应力（b）切应力（c）复合应力
5．变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型是（a）。
（a）与变形前的金属相同（b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型
6.再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（b）改变。
（a）温度（b）晶体结构（c）应力状态。
7.冷热加工的区别在于加工后是否留下（a）。
（a）加工硬化（b）晶格改变（c）纤维组织
8．铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（c）。
（a）铁总是存在加工硬化，而铜没有（b）铜有加工硬化现象，而铁没有
（c）铁在固态下有同素异构转变，而铜没有（d）铁和铜的再结晶温度不同
第六章钢的热处理
6.1名词解释
淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、C曲线
6.2填空
1．本质晶粒度是根据标准实验方法，在（930±
10℃）℃、保温（3~8）小时后测定的奥氏体晶粒大小。
2．共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于A1温度将形成（P），为（F）与（Fe3C）的机械混合物，其典型形态为（片）或（粒）。
3．钢中马氏体是碳在a—Fe中的过饱和（铁素体），具有（）点阵。
4．由于过冷奥氏体等温转变图通常呈（C字形），所以又称（C曲线），亦称为（）。
5．把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（淬火）。
6．中温回火主要用于处理（弹性元件）。
回火后得到（T回）。
7．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（固体渗碳）、（液体渗碳）和（气体渗碳）三种。
8．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（碳氮共渗），其中低温（渗氮）的硬度提高不多，故又称为（软氮化）。
6．3问答
1．什么是热处理?
常见的热处理方法有几种，其目的是什么?
从相图上看。
怎样的合金才能进行热处理?
提示：
只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。
2．什么是回火?
回火的分类、回火的目的是什么?
回火的四个阶段具有怎样的特点?
如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么?
提示：
回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油冷。
对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火。
以消除快冷产生的内应力。
3．何谓冷处理?
为何冷处理之后还要进行回火或时效?
冷处理与二次淬火及二次硬化是不是是一样的?
以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。
冷处理之后仍存在淬火应力；
二次硬化是高速钢重要的强化手段。
4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系?
珠光体和球化组织；
马氏体和回火马氏体；
索氏体和回火索氏体；
屈氏体和回火屈氏体。
5．T12钢加热到770℃后用图2—11所示各种方法冷却，分析其所得组织。
6．用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。
请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。
主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。
6.4判断正误并改正
1.铁索体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵。
奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。
2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。
在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。
3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：
一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；
另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。
4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。
对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体。
又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。
5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。
6．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。
7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。
这种方法叫“预冷淬火法”。
8．使钢中的碳化物球状化，或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化迟火。
因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。
6．5选择填空
1．根据Fe—C相图，温度在A1以下时，碳钢的平衡组织为（a）或（a）加（b）或（a）加（b）。
（a）珠光体（b）渗碳体（c）铁素体（d）马氏体
2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在800～1500A之间，这种细片状珠光体，工业上叫做（b）。
（a）超细珠光体（b）索氏体（c）屈氏体（d）马氏体
3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（a）、（）和（）三大类。
（a）重结晶、再结晶、去应力退火（b）扩散、球化、去应力退火
（c）再结晶、完全、去应力退火（d）去氢、扩散、重结晶退火
4．对于亚共析钢，适宜的淬火加热温度一般为（c），淬火后的组织为均匀的马氏体。
（a
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