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规律性不同，前者有序，后者无序。

2．金属晶体中常见的点缺陷是空位、间隙原子和置换原

子，线缺陷是位错，面缺陷是晶界。

3．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是〈111〉，而面心立方晶格是〈110〉。

4．晶体在不同晶向上的性能是不同，这就是单晶体的各向异性现象。

一般结构用金属为多晶体，在各个方向上性能近似相同，这就是实际金属的伪各相同性现象。

5．同素异构转变是指当外部的温度和压强改变时，金属由

种晶体结构向另一种晶体结构转变的现象

1．因单晶体具有各向异性，所以实际金属的晶体在各个方

向上的性能是不相同的。

（×

）2．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多

（√）3．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。

（√）4．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。

（×

）5．实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。

）

三、选择题1．晶体中的位错属于D。

A、体缺陷B、点缺陷C、面缺陷D、线缺陷

2．多晶体具有AC。

A、各向同性B、各向异性C、伪各向同性D、伪各向异性

3．金属原子的结合方式是C。

A、离子键B、共价键C、金属键D、分子键

4．固态金属的结构特征是B。

A、短程有序排列B、长程有序排列C、完全无序排列D、部分有序排列

5．室温下，金属的晶粒越细小，则D。

A、强度高、塑性低B、强度低、塑性低C、强度低、塑性高D、强度高、塑性高

四、问答题实际金属晶体中存在哪几种晶体缺陷？

它们对金属的机械

性能的影响有什么？

1）点缺陷、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界）；

2）随着点缺陷密度的增加，材料的强度和硬度提高（固溶强化），而塑性与韧性下降；

随着位错密度的增加，材料的强度和硬度提高（位错强化或加工强化），而塑性与韧性下降；

晶粒越细小，晶界面积越多，材料的强度和硬度越高（细晶强化），同时塑性与韧性越好。

《纯金属的凝固》

1．在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为结

晶，而把金属从一种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为同素异构转变（或多晶型转变）。

2．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是增加

非自发形核（或非均匀形核）。

3．液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是增加过

冷度和变质处理（或孕育处理）。

4．过冷度是理论结晶温度与实际结晶温度之差。

一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越细。

二、判断题

1．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

2．金属结晶时，冷却速度愈大，则其结晶后的晶粒愈细。

（√）3．在其它条件相同时，金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细。

（√）4．在其它条件相同时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒

更细。

（√）5．在实际生产条件下，金属凝固时的过冷度都很小（<

30℃），其主要

原因是由于非均匀形核的结果。

（√）

1．液态金属结晶时，C越大，结晶后金属的晶粒越

细小。

A、形核率NB、长大率GC、比值N/GD、比值G/N

2．纯金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度将

B。

A、越高B、越低C、越接近理论结晶温度D、没有变化

四、问答题晶粒大小对金属性能有何影响？

金属在结晶过程中如何细

化晶粒？

1）晶粒越细小，材料的强度和硬度越高（细晶强化），

同时塑性与韧性越好。

2）增加过冷度，提高均匀形核率；

变质处理增加非自发形核率；

增加振动与搅拌，破碎晶粒。

《合金的相结构》

1．Cr、V在γ-Fe中将形成置换固溶体，C、N在γ-Fe中则形成间隙固溶体。

2．合金的相结构有固溶体和金属间化合物两种，前者有较高的塑性和韧性性能，适合于做合金基体相；

后者有较高的硬度性能，适合做强化相。

3．组织的定义是在显微镜下，合金中各相的形状、大小和分布所构成的综合体。

1．置换固溶体可能形成无限固溶体，间隙固溶体只可能是有限固溶体。

（√）2．合金中的固溶体一般说塑性较好，而金属化合物的硬度较高。

（√）

3．合金中凡成分相同、晶体结构相同，并有界面与其他部

分分开的均匀组成部分叫做相。

1．渗碳体属于B。

A、间隙固溶体B、间隙化合物C、间隙相D、正常化合物

2．固溶体的晶体结构是A。

A、溶剂的晶型B、溶质的晶型C、复杂晶型D、其他晶型

3．金属化合物的特点是C。

A、高塑性B、高韧性C、高硬度D、高强度

四、问答题1．试述固溶强化、位错强化、细晶强化和弥散强化的强化原理，并说明它们的主要区别。

1）固溶强化是随着溶质浓度的增加，晶格畸变增大，阻碍位错运动的能力增加，因此，材料的强度和硬度提高；

位错强化是随着位错密度的增加，由于位错之间的交互作用增强，导致位错缠结和钉轧，对滑移的阻力增加，使塑性变形抗力显著升高，因此，材料的强度和硬度提高；

细晶强化是晶粒越细小，晶界面积越多，阻碍位错运动的能力超强，因此，材料的强度和硬度越高；

弥散强化属于第二相强化，原理是位错经过（绕过或切过）第二相时，受到较大的阻力作用，因此，材料的强度和硬度提高。

2）主要区别是固溶强化和位错强化时，材料的强度和硬度提高，但塑性与韧性下降；

而细晶强化和弥散强化时，材料的强度和硬度提高同时，塑性与韧性也提高。

工程材料第2次测练试题参考答案

班级姓名学号成绩《相图和碳钢》

1．共晶反应的特征是具有一定成分的液体（Le）在一定温度（共晶温度）下同时结晶两种成分的固溶体（ɑm+βn），

其反应式为Le→（ɑm+βn）

2．共析反应的特征是具有一定成分的固溶体（γe）在一

定温度（共析温度）下同时析出两种成分的固溶体（ɑm+βn），其反应式为γe→（ɑm+βn）。

3．接近共晶成分的合金，其铸造性能较好；

但要进行

压力加工的合金常选用固溶体的合金。

4．在生产中，若要将钢进行轨制或锻压时，必须加热至奥

氏体相区。

5．在退火状态的碳素工具钢中，T8钢比T12钢的硬度

低，强度高。

6．奥氏体是碳在γ-Fe的间隙固溶体，它的晶体结构是面心立方晶格。

7．铁素体是碳在α-Fe的间隙固溶体，它的晶体结构

是体心立方晶格。

8．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。

9．碳钢按相图分为共析钢、亚共析钢、过共析钢。

10．铁碳合金的室温显微组织由固溶体和金属间化合物

两种基本相组成。

1．共晶反应和共析反应的反应相和产物都是相同的。

×

2．铸造合金常选用共晶或接近共晶成分的合金

3．合金中凡成分相同、晶体结构相同，并有界面与其他部分分开的均匀组成部分叫做相。

4．在铁碳合金中，只有共析成分点的合金在结晶时才能发生共析反应。

5．退火碳钢的硬度与强度随ω（C）的增高而不断增高。

6．钢材的切削加工性随ω（C）增加而变差（×

7．碳钢进行热压力加工时都要加热到奥氏体区（√）

8．钢铆钉一般用低碳钢制成（√）

9．钳工锯T10、T12钢料时比锯10、20钢费力，且锯条容易磨钝。

10．钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。

1．二元合金中，共晶成分的合金（A）。

A、铸造性能好B、锻造性能好C、焊接性能好D、热处理性能好

2．铁素体的机械性能特点是具有良好的（C）。

A、硬度与强度B、综合机械性能C、塑性和韧性

D、切削性和铸造性

3．建筑用钢筋宜选用（A）

A、低碳钢B、中碳钢C

、高碳钢

D、工具

钢

4．装配工使用的锉刀宜选用（C

）。

D、过共

晶白口铁

5．在下述钢铁中，切削性能较好的是（

B

A、工业纯铁B、45C

、白口铸铁

D、

T12A

1．根据铁碳相图，说明产生下列现象的原因：

（1）在1100℃，ω（C）=0.4%，的钢能进行锻造，

而ω（ω）

=4.0%的生铁则不能锻造；

在1100℃，ω（C）=0.4%钢的组织为单相奥氏体，塑

性较好，适合锻造，而ω（ω）=4.0%生铁的组织为奥氏体加莱

氏体，塑性较差，不适宜锻造

（2）绑扎物件一般采低碳钢丝，而起重机吊重物时则采用

ω（C）=0.60~0.75%的钢丝绳；

绑扎物件铁丝要求塑性好，因此应选择含铁素体多的低碳钢制造；

而起重机吊重物用的钢丝绳要求承受较大的载荷的同时，又应具有一定的韧性，防止冲击断裂，因此采用ω（C）

=0.60~0.75%的钢；

（3）用做汽车挡板的材料与用做锉刀的材料为什么不同。

用做汽车挡板的材料要求塑性好，便于压力加工成型，因此，应选择含铁素体多的低碳钢制造；

而用做锉刀的材料要求硬度高，保证耐磨性能，因此，采用ω（C）=1.2%的高碳钢

制造；

2．根据Fe-Fe3C相图，从相和组织上解释以下现象：

（1）T8钢比40钢的强度、硬度高，塑性、韧性差。

由于T8的含碳量（0.8%C）比40钢（（0.4%C）含碳量高，其铁素体含量低，渗碳体含量高，因此，T8钢比40钢的硬度高，而塑性、韧性差；

又由于T8钢中含珠光体量高，因此，其强度比40钢的强度高。

（2）T12钢比T8钢的硬度高，但强度反而低。

这是由于T12钢中的Fe3CⅡ连成网状，导致晶界强度下

降，而T8钢中的Fe3CⅡ呈短杆状，起第二相强化作用

五、计算题按铁碳合金相图分类，40和T12A为何种钢？

试分析它们的结晶过程，并计算其相组成物和组织组成物的相对量？

1）按铁碳合金相图分类，40钢为亚共析钢，T12A为过共析钢；

2）结晶过程：

40钢的结晶过程

结晶过程

3）40钢的相组成物和组织组成物的相对量：

（1）40钢的相组成物：

F和Fe3C。

QF=6.690.4100%=94%QFe3C=1-QF=1-94%=6%

6.69

（2）40钢的组织组成物：

F和P。

QF=0.770.4100%=48.1%QP=1-QF=1-48.1%=51.9%

0.77

4）40钢的相组成物和组织组成物的相对量：

（1）T12A钢的相组成物：

F和Fe3C。

QF=6.691.2100%=82.1%QFe3C=1-QF=1-82.1%=17.9%

6.69100%

（2）T12A钢的组织组成物：

P和Fe3CⅡ。

QP=6.691.2100%=92.7%QFe3CⅡ=1-QP=1-92.7%=7.3%

6.690.77

金属的塑性变形》

、试分析汽车半轴在模锻成形过程中，其组织和机械性能

有何变化？

答:

1）组织结构变化微裂纹、气孔等焊合，材料致密度提高；

碳化物被破碎和基体晶粒发生再结晶被细化；

杂质分布均匀，偏析减少；

杂质或第二相沿金属流变方向分布，形成纤维组织。

2）机械性能的变化：

机械性能全面提高；

且具有明显的方向性，沿纤维方向的性能高于横纤维方向的性能。

二、试分析汽车车身在压力成形过程中，其组织和机械性能有何变化？

1）组织结构变化：

（1）形成纤维组织：

金属经塑性变形时，沿着变形方向晶粒被拉长,形成纤维组织。

（2）形成形变织构：

在变形量很大时，金属中各晶粒的取向趋于一致的组织叫形变织构。

（3）晶粒碎化：

晶粒尺寸10-2→10-4或10-6cm；

亚结构细化。

（4）位错密度随着变形量的增加。

（1）呈现明显的各向异性：

由于形成了纤维组织和变形织构。

（2）产生加工硬化：

随着变形量的增加，位错密度升高，导致位错缠结和定轧，对位错的滑移产生巨大的阻碍作用，可使金属的变形抗力显著升高。

（3）产生大量残余应力。

三、什么是回复和再结晶？

简述它们的主要作用？

1）回复是指是指冷变形后的金属在加热温度较低时，发生

组织和性能变化的过程,其主要作用是保留加工硬化,消除内应力,稳定工件尺寸,防止工件变形；

2）再结晶是指冷变形后的金属在加热温度较高时，在变形

组织的基体上产生新的无畸变的晶核，并迅速长大形成等轴晶粒的过程，其主要作用是消除加工硬化,改善塑性，以便进下一步压力加工和切削加工。

《钢的热处理》习题与思考题参考答案

一）填空题

1．板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与

韧性

2．淬火钢低温回火后的组织是M回（+碳化物+Ar），其

目的是使钢具有高的强度和硬度；

中温回火后的组织是T回，一般用于高σe的结构件；

高温回火后的组织是S回，用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。

3．马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状

马氏体两种。

4．珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体

和托氏体。

5．钢的淬透性越高，则临界冷却却速度越低；

其C曲线

的位置越右移。

6．钢球化退火的主要目的是降低硬度，改善切削性能和为

淬火做组织准备；

它主要适用于过共析（高碳钢）钢。

7．淬火钢进行回火的目的是消除内应力，稳定尺寸；

改善

塑性与韧性；

使强度、硬度与塑性和韧性合理配合。

8．T8钢低温回火温度一般不超过250℃，回火组织为M

回+碳化物+Ar，其硬度大致不低于58HRC。

（二）判断题

1．随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马

2．马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体。

当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩（×

3．高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。

4．低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺

5．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧（×

6．经加工硬化了的金属材料，为了基本恢复材料的原有性

（三）选择题1．钢经调质处理后所获得的组织的是B。

A．淬火马氏体B．回火索氏体C．回

火屈氏体D．索氏体

2．若钢中加入合金元素能使C曲线右移，则将使淬透性

A。

A．提高B．降低C．不改变D．对小试样提高，对大试样则降代

3．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度是A。

A．Accm（+30~50）℃B．Accm-（30~50）℃C．Ac1+（30~50）℃D．Ac1-（30~50）℃

4．钢丝在冷拉过程中必须经B退火。

A．扩散退火B．去应力退火C．再结晶退火

D．重结晶退火

5．工件焊接后应进行B。

A．重结晶退火B．去应力退火C．再结晶退火D．扩散退火

40

6．某钢的淬透性为J15，其含义是C。

A．15钢的硬度为40HRCB．40钢的硬度为15HRCC．该钢离试样末端15mm处硬度为40HRCD．该钢离试样末端40mm处硬度为15HRC

（四）指出下列钢件的热处理工艺，说明获得的组织和大致的硬度：

145钢的小轴（要求综合机械性能好）；

答：

调质处理（淬火+高温回火）；

回火索氏体；

25~35HRC。

260钢簧；

淬火+中温回火；

回火托氏体；

35~45HRC。

3T12钢锉刀。

淬火+低温回火；

回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体；

58~62HRC。

五）车床主轴要求轴颈部位的硬度为50~52HRC，其余地方为

25~30HRC，其加工路线为：

锻造→正火→机械加工→调质→轴

颈表面淬火→低温回火→磨加工。

请指出：

1从20、45、60、T10钢中，选择制造主轴的钢材：

2正火、调质、表面淬火、低温回火的目的；

3轴颈表面处的组织和其余地方的组织。

145钢；

2正火改善切削性能；

调质获得较好的综合机械性能；

表面淬火使表面获得马氏体，提高表面的耐磨性能；

低温回火消除残余应力，稳定尺寸，改善塑性与韧性。

3轴颈表面处的组织为回火马氏体；

其余地方的组织为回火索氏体。

（六）现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐

磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好韧性，应采用如下哪种材料及工艺，为什么？

1T10钢经淬火+低温回火；

245钢经调质地处理；

3用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火。

T10钢经淬火+低温回火的组织为回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体，硬度为58~62HRC，表面具有高的硬度、耐磨性，但心部韧性差，因此，①不合适。

45钢经调质处理后的组织为回火索氏体，硬度为25~35HRC，综合机械性能较好，但表面不耐磨，因此，②不合适。

用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火后，表面组织为回火马氏体+合金碳化+少量残余奥氏体，硬度为60~67HRC，表面具有高的硬度、耐磨性，且心部组织为回火马氏体+少量铁素体，硬度为50~55HRC，具有较高的强度和一定的韧性，因此，③合适。

《工程材料》练习

班级姓名学号一、是非题（对打“√”,错打“×

”）

1、Cr12MoV合金钢的Mo元素的主要作用是消除第二类回火脆性。

（×

2、影响钢的淬透性的主要因素是淬火介质和含碳量。

3、改善T10钢的切削性能的热处理工艺为完全退火。

4、LF21铝合金可用来制造轻、受一定载荷的零件。

5、35CrMo合金钢中的残Mo的主要作用是提高淬透性。

6、碳钢的强度随含碳量的提高而增大。

7、不锈钢耐酸、碱和盐等介质腐蚀的能力很强。

二、选择题

1、马氏体是（b）。

a、碳在Fe中的饱和固溶体;

b、碳在Fe中的过饱

和固溶体;

c、碳在Fe中的饱和固溶体;

d、碳在Fe中的过饱和固溶体。

2、（d）的机械性能最好。

a、白口铸铁;

b、灰口铸铁;

c、可锻铸铁;

d、球墨铸铁。

3、钢的淬硬性主要取决于（a）。

a、含碳量;

b、含合金量;

c、淬火介质;

d、冷却速度。

4、冷模具钢的成分特点是（b）。

a、高碳低合金；

b、高碳高合金；

c、低碳高合金；

d、低碳低合金。

5、制造抗蚀轴承的材料常选（d）。

a、1Cr18Ni9Ti;

b、Cr12;

c、Cr17;

d、3Cr13。

6、40Cr钢的最终热处理为（c）。

a、淬火＋低温回火；

b、淬火＋中温回火；

c、淬火＋高温回火；

d、淬火＋时效。

7、5CrMnMo合金钢的最终热处理为（c）。

a.淬火＋低温回火；

b.淬火＋中温回火；

c.淬火＋高温回火；

d.淬火＋三次高温回火。

8、截面较小、形状复杂和尺寸小的受震动的一般铸件,可选

用（c）制作。

d、球墨铸铁。

9、Cr12MoV的使用组织是（d）。

a、M回;

b、M回+A残;

c、M回+Fe3C+A残;

d.M回+合金碳化物+A残。

10、W18Cr4V合金钢的最终热处理为（d）。

a、淬火＋低温回火；

b、淬火＋中温回火；

c、淬火＋高温回火；

d、淬火＋三次高温回火。

11、1Cr18Ni9Ti合金钢中的Ti的主要作用是（d）。

a、细化晶粒；

b、二次硬化；

c、提高淬火性;

d、抑制晶间腐蚀。

三、填空

牌号

名称

热处理

主要性能

应用举例

Cr12

Cr12MoV

冷作模具钢

淬火+低温回火

高强高硬

冲压模具等

5CrNiMo

热作模具钢

淬火+高温回火

综合性能好

锻模等

3Cr2W8V

淬火+三次高温回火

热硬性高

热压模、压铸模等

HT250

灰口铸铁

时效