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第1章习题精选

一、名词解释

刚度、弹性极限、屈服强度、抗拉强度、冲击韧性、硬度、疲劳、金属键、晶体、晶格、晶胞、致密度、配位数、位错、晶界、合金、相、

固溶体、金属化合物、玻璃相、单体、链节、陶瓷、玻璃相。

二、填空题

1.金属材料的强度是指在载荷作用下其抵抗（）或（）的能力。

2.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（）和（）三个阶段。

3.材料的工艺性能是指________性、________性、________性和________性。

4.表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是________，其单位是________。

5.工程材料的结合键有________、________、________、________四种。

6.体心立方晶格和面心立方晶格晶胞内的原子数分别为________和________，其致密度分别为________和________。

7.实际金属中存在有________、________和________三类缺陷。

位错是________缺陷，晶界是________缺陷。

金属的晶粒越小，晶

界总面积就越________，金属的强度也越________，冲击韧性。

8.已知银（Ag）的原子半径为0.144nm，则其晶格常数为________nm。

（银的晶体结构为面心立方晶格）

9.陶瓷中玻璃相的作用是_____、_____、_____、_____、_____。

三、选择题

1.在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是（）。

A．σbB．σsC．σ0.2　D．σp

2.有一碳钢支架刚性不足，解决的办法是（）。

A.通过热处理强化B.选用合金钢

C.增加横截面积D.在冷加工状态下使用

3.材料的使用温度（）。

A.应在其韧脆转变温度以上B.应在其韧脆转变温度以下

C.应与其韧脆转变温度相等D.与其韧脆转变温度无关

4.在做材料的疲劳试验时，试样承受的载荷为______。

　　A．静载荷B．冲击载荷C．交变载荷

5.洛氏硬度C标尺使用的压头是______。

　　　A．淬硬钢球B．金刚石圆锥体C．硬质合金球

6.两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（）。

A．与溶剂的相同B．与溶质的相同

C．与溶剂、溶质的都不相同　D．是两种元素各自结构的混合体

7.间隙固溶体与间隙化合物的（）。

　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

8.在立方晶系中指数相同的晶面和晶向（）。

　A．互相平行B．互相垂直C．相互重叠D．毫无关联

9.晶体中的位错属于_______。

　　　A．体缺陷B．面缺陷C．线缺陷D．点缺陷

10.高分子材料中，大分子链之间的结合键是（）。

A．金属键B．离子键C．共价键D．分子键

四、是非题

1.所有金属材料均有明显的屈服现象。

（）

2.金属材料的力学性能均可通过热处理改变。

（）

3.材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。

（）

4.就致密度而言，面心立方晶格最大，体心立方晶格次之，密排六方晶格最小。

5.晶体缺陷的存在，使金属的强度和硬度降低。

（）

6.单晶体具有各向异性，因此实际使用的所有晶体材料在各方向上的性能是不同的。

（）

7.间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。

（）

8.固溶体中，溶质质量分数总小于溶剂质量分数。

（）

9.间隙固溶体不能形成无限固溶体，而置换固溶体可能形成无限固溶体。

（）

五、计算题

1.一根直径为2.5mm、长为3m的钢丝、受4900N拉伸载荷作用后的的变形量是多少？

（钢丝的变形为弹性变形，其弹性模量为205000MN/m2）

2.某种钢的抗拉强度σb＝5.38×108MPa，某一钢棒直径为10mm，在拉伸断裂时直径变为8mm，问此棒能承受的最大载荷为多少？

断面收缩率是多少？

3.已知α-Fe的晶格常数a=2.87×10-10m，试求出α-Fe的原子半径和致密度。

4.在常温下，已知铜的原子直径d=2.55×10-10m，求铜的晶格常数。

六、简答题

1.常用的硬度测试方法有几种？

这些方法测出的硬度值能否进行比较？

2.衡量金属材料力学性能的指标有哪几项？

拉伸实验可以测得哪几项性能指标？

3.金属的晶体结构由面心立方转变为体心立方时，其体积变化如何?

为什么?

4.实际金属中存在哪些晶体缺陷？

它们对金属的性能有什么影响？

5.在立方晶胞中画出（110）、（120）晶面和[211]、[112]晶向。

6.什么是固溶强化？

造成固溶强化的原因是什么？

第2章习题精选

一、名词解释

结晶、过冷度、非自发形核、同素异构转变、组元、组织、铁素体、奥氏体、莱氏体、珠光体、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶反应、共析反应、变质处理、细晶强化

二、填空题

1.结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的。

这两个过程是________和________。

2.金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有________、________和________。

3.物质在固态下的晶体结构随温度发生变化而改变的现象称为________。

铁的同素异构体转变为。

4.金属从液态转变为固态的过程称为________。

金属在固态下由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程称为________。

5.金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越________，晶粒越________，强度和硬度越________，塑性越________。

6.匀晶转变是指。

7.当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出来的枝晶轴含有较多的________组元。

8.铁素体是碳溶入________中形成的________固溶体，其晶格类型是。

9.纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变，其体积将________。

　　10.铁碳合金平衡组织中渗碳体的类型有、、、、和。

11.在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度________，强度________。

12.室温下，wc＝0.6%的铁碳合金平衡组织是________，其相组成物是________。

13.典型铸锭结构的三个结晶区分别为_____、_____和_____。

三、选择题

1.铸造条件下，冷却速度越大，则（）。

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

2.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（）。

A．越高B．越低C．与冷却速度无关D．越趋于恒定

3.如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪组铸锭晶粒细？

第①组：

A.金属型铸造B.砂型铸造（）

第②组：

A.变质处理B.不变质处理（）

第③组：

A.浇注时振动B.浇注时不振动（）

4.同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是（）。

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．溶解度发生变化

5.下列成分铁碳合金中，在缓慢冷却的条件下易出现网状Fe3CⅡ合金是（）

A.wc＝0.2%B.wc＝0.6%

C.wc＝1.3%D.wc＝4.0%

6.二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（）。

A．单一液相B．单一固相C．两相共存D．三相共存

7.珠光体是由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）组成的机械混合物，若将其从700℃缓慢冷至室温，则（）。

A．F和Fe3C的成分均发生变化

B．F成分发生变化，而Fe3C成分不发生变化

C．F成分不发生变化，而Fe3C成分发生变化

D．F和Fe3C成分均不发生变化

8.二元合金中，铸造性能最好的是（）。

A．固溶体合金B．共晶成分合金

C．共析成分合金D．包晶成分合金

9.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是（）。

A．扩散退火B．切削加工C．喷丸处理D．变质处理

四、是非题

1.液体凝固为固体的过程均是结晶过程。

（）

2.若A、B两组元形成共晶相图，则A、B在固态下一定能互溶。

（）

3.由于体心立方晶格的间隙大于面心立方晶格的间隙，所以α-Fe比γ-Fe能固溶更多的碳。

（）

4.纯金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度。

（）

5.一个合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。

（）

6.杠杆定律只适用于两相区。

（）

7.奥氏体是碳在γ--Fe中的间隙相。

（）

8.同素异构转变过程也同样遵循晶核形成与长大规律。

（）

9.在退火状态（接近平衡组织）45钢比20钢的强度和塑性都高。

（）

10.在铁碳合金中，只有共析钢结晶时，才发生共析转变，形成共析组织。

（）

11.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。

（）

12.钢的含碳量越高，其强度越高，塑性越低。

（）

五、计算题

1.计算共析温度下珠光体中铁素体和渗碳体的相对质量百分比。

2.计算铁碳合金平衡组织中二次渗碳体的最大百分含量。

六、简答题

1.为什么亚共晶合金和过共晶合金均会发生共晶转变？

2.简述纯金属结晶和合金结晶的异同点。

2.简要说明相和组织组成物的区别。

3.铁碳合金中基本组织是哪些？

并指出哪个是单相组织、哪个是双相混合组织。

4.Fe-Fe3C相图中ES线和PQ线有什么含义？

5.默画Fe-Fe3C相图，标上各点的符号、成分、温度，填上各区域的相组成物和组织组成物。

分析含0.55%C、1.2%C、3.5%C合金的结晶过程（画出冷却曲线和组织转变示意图），计算这些合金室温平衡组织中各相及各组织组成物的相对质量百分比。

6.为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？

为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？

7.含碳量对铁碳合金的平衡组织和性能会产生什么影响？

第3章习题精选

一、名词解释

滑移系、分切应力、加工硬化、形变织构、再结晶、再结晶温度、热加工、热加工纤维组织、固溶强化、弥散强化

二、填空题

1.常温下，金属单晶体的塑性变形方式为________和________。

2.滑移的本质是。

3.纯铁在室温下塑性变形时的滑移面和滑移方向为________，在1100℃塑性变形时的滑移面和滑移方向为________。

4.面心立方金属中位于（111）滑移面上滑移方向的晶向指数是。

5.造成加工硬化的根本原因是。

6.与单晶体相比，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是________和________。

7.在金属学中，冷热加工的界限是以________来划分的。

因此，Cu（熔点为1084℃）在室温下的变形加工为________加工，Sn（熔点为232℃）在室温下的变形加工为________加工。

8.强化金属材料的基本方法有________、________、________和________。

9.金属再结晶后的晶粒大小主要取决于________、________和________。

10.合理使用热加工纤维组织的原则是

。

三、选择题

1.面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是（）。

A．〈100〉B．〈111〉

C．〈110〉D．〈001〉

2.能使单晶体产生塑性变形的应力为（）

A．正应力B．切应力

C．弯曲应力　D．复合应力

3.随冷塑性变形量增加，金属的（）。

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

4.铝的熔点是660.4℃，它的最低再结晶温度为（）。

A．-8.8℃B．100.4℃C．264.2℃D．373.4℃

5.变形金属再结晶后_______。

　　　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，强度升高D．形成等轴晶，塑性升高

四、是非题

1.将金属加热到再结晶温度以上，将发生再结晶。

（）

2.因为体心立方晶格和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.孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。

（）

4.金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。

（）

5.金属热加工时，也可能产生加工硬化现象。

（）

五、简答题

1.金属塑性变形后组织和性能有什么变化？

2.简要说明滑移的机理和特点。

3.细化金属晶粒的方法有哪些？

为什么细晶粒金属的强度、硬度高，塑性、韧性好？

4.用低碳钢板冷冲压成形的零件，冲压后发现各部位的硬度不同，为什么？

5.何谓临界变形度?

为什么实际生产中要避免在这一范围内进行变形加工？

6.单晶体有各向异性，而多晶体则无各向异性，钢材经冷轧后又呈现各向异性，试解释原因。

7.制造齿轮时，有时采用喷丸处理（将金属丸喷射到零件表面上），使齿面得以强化，试分析强化原因。

第4章习题精选

一、名词解释

过冷奥氏体、本质晶粒度、马氏体、索氏体、贝氏体、球化退火、正火、淬火、等温淬火、淬透性、淬硬性、回火、回火脆性、调质处理、表面淬火、化学热处理

二、填空题

1.共析钢加热时，其奥氏体化过程由________、________、________、________等四个步骤组成。

2.在过冷奥氏等温转变产物中，索氏体与屈氏体的主要相同点是，不同点是。

3马氏体的显微组织形态主要有和两种。

其中的韧性较好。

4.钢的热处理工艺是由________、________、________3个阶段组成。

热处理的特点是只改变工件的________，而不改变其________。

5.当钢完全奥氏体化后冷却转变为马氏体时，奥氏体中的含碳量越高，则Ms点越________，转变后的残余奥氏体量越________。

6.共析钢过冷奥氏体等温转变产物有，连续冷却转变产物有。

7.在碳钢中，共析钢的临界冷却速度比亚共析钢和过共析钢的临界冷却速度都________。

8.淬火钢进行回火的目的是________，回火温度越高，钢的强度与硬度越________。

9.低碳钢的预先热处理一般采用________；中碳钢预先热处理可采用________；过共析钢预先热处理采用________，若钢中存在网状碳化物，则先应进行________。

10.亚共析钢的淬火温度为________，过共析钢的淬火温度为________。

11.索氏体和回火索氏体在形态上的区别为：

________________；在性能上的区别为：

________________。

12.马氏体和回火马氏体在性能上的区别为：

________________。

13.马氏体的硬度取决于_______。

14.一些含有合金元素的合金钢，易产生第二类回火脆性，防止方法是

。

三、选择题

1.钢的淬透性主要取决于_______。

　　A．碳含量B．冷却介质C．钢的临界冷却速度

2.除Co外，所有溶入奥氏体的合金元素都使C曲线右移，使钢的淬透性（）。

A．降低B．提高C．不变D．出现极大值

3.完全退火主要适用于（）。

A．亚共析钢B．共析钢C．过共析钢D．白口铸铁

4.过共析钢正火的目的是（）。

A．调整硬度，便于切削加工B．细化晶粒，为最终热处理作组织准备

C．消除网状二次渗碳体D．消除残余内应力，防止发生变形和开裂

5.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极限，心部具有良好的韧性时，应采用（）。

A．T10钢经淬火低温回火B．45钢经调质处理

C．20CrMnTi钢经渗碳、淬火加低温回火D．20钢表面淬火

6.奥氏体向珠光体的转变是（）。

A．扩散型转变B．非扩散型转变C．半扩散型转变

7.球状珠光体中（）。

A．铁素体呈球状B．碳化物呈球状

C．珠光体呈球状D．奥氏体呈球状

8.淬硬性好的钢_______。

　　A．具有高的合金元素含量B．具有高的碳含量C．具有低的碳含量

9.钢的渗碳温度范围是（）。

A．600～650℃B．800～850℃C．900～950℃D．1000～1050℃

10.钢的回火处理是在_______。

　　A．退火后进行B．正火后进行C．淬火后进行

11.T12钢正常淬火组织是（）。

A．马氏体+残余奥氏体B．马氏体+颗粒状碳化物

C．马氏体+铁素体D．马氏体+残余奥氏体+颗粒状碳化物

12.制造手锯条应采用（）。

A．45钢调质B．65Mn淬火+中温回火

C．T12钢淬火+低温回火D．9SiCr淬火+低温回火

13.亚共析钢正火的目的是（）。

A．调整硬度，便于切削加工B．细化晶粒，为最终热处理作组织准备

C．消除网状二次渗碳体D．消除残余内应力，防止发生变形和开裂

四、是非题

1.本质细晶粒钢热处理后的晶粒组织比本质粗晶粒钢的晶粒组织细。

（）。

2.钢经淬火后高温回火，若发现硬度偏低，可重新进行低温回火来提高硬度。

（）。

3.处于临界点A1温度以下的奥氏体称为过冷奥氏体。

（）。

4.表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改善心部的组织和性能。

（）。

5马氏体是硬而脆的相。

（）。

五、综合题

1.将φ5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下的组织：

珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体、屈氏体+马氏体、马氏体+少量残余奥氏体；在C曲线上画出工艺曲线示意图。

2.有一个45钢制造的变速箱齿轮，其加工工序为：

下料→锻造→正火→粗机加工（车）→调质→精机加工（车、插）→高频表面淬火→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。

3.说明45钢试样（φl0mm）经下列温度加热，保温并在水中冷却得到的室温组织：

700℃，760℃，840℃，1100℃。

4.两含碳量为1.2%、直径为10mm的碳钢薄试样，分别加热到780℃和900℃，并保温足够时间，在快速（大于临界冷却速度）冷却至室温，试分析：

（1）哪个温度加热淬火后马氏体组织粗大？

（2）哪个温度加热淬火后马氏体碳含量高？

（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体量多？

（4）哪个温度加热淬火后未溶碳化物多？

（5）你认为哪个温度加热淬火合适？

为什么？

5.确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：

（1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度。

（2）ZG270－500的铸造齿轮。

　　（3）锻造过热的60钢锻坯。

　　（4）改善T12钢的切削加工性能。

6.试分析高频表面淬火、渗碳、渗氮等热处理工艺在选用材料（钢种）、性能、应用范围及生产费用等方面的差别。

7.两根45钢制造的轴，直径分别为10mm和100mm，在水中淬火后其横截面上的组织和硬度是如何分布的？

8.现有丝锥一批，原定由T12钢（含碳1.2%）制成，要求硬度为60-64HRC，但生产时材料中混入了45钢，而热处理时仍按T12钢进行淬火处理，问热处理后能否达到要求？

为什么？

若按45钢进行淬火处理，则热处理后能否达到要求？

为什么？

9.为什么钢经淬火后一定要进行回火？

简要说明回火过程中组织和性能的变化。

10.指出下列工件的淬火及回火温度，并说出回火后获得的组织。

（1）45钢小轴（要求综合力学性能好）。

（2）60钢弹簧。

（3）T12钢挫刀。

11.说明直径为10mm的45钢试样经下列温度加热：

700℃、760℃、840℃、1100℃，保温后在水中冷却得到的室温组织。

12．甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220～250HBS。

甲厂采用正火，乙厂采用调质处理。

均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。

13.什么是钢的回火脆性？

如何避免？

14.现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿表面具有高的硬度和耐磨性，问各应怎样热处理？

并比较热处理后它们组织与性能上的差别。

　　15．试说明表面淬火、渗碳、渗氮处理工艺在选用钢种、性能、应用范围等方面的差别。

第5章习题精选

一、名词解释

碳化物形成元素二次硬化、热硬性、莱氏体钢、晶间腐蚀、石墨化、变质处理、球化处理

二、填空题

1.按钢中合金元素含量，可将合金钢分为________、________和________几类。

2.在碳素钢中，低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为________、________和________。

3.钢的质量是按________和________含量的高低进行分类的。

4扩大奥氏体区的元素有（举出4个）：

________、________、________、________；缩小奥氏体区的元素有（举出4个）：

________、________、________、________；碳化物形成元素有（举出4个）：

________、________、________、________。

6.几乎所有的合金元素（除Co、Al外），都使Ms、Mf点________，因此在相同含碳量条件下，合金钢淬火后________比碳钢的多，使钢的硬度________。

7.钢中的S使钢产生_______脆性，P使钢产生_______脆性，故对S、P含量应严格限制。

8.从合金化的角度出发，提高钢耐蚀性的主要途径有：

①________；②________；③________。

9.除________之外，凡溶入奥氏体的合金元素都使C曲线向________移动，使钢的临界冷却速度________，其淬透性________。

10.不锈钢1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用是________，而20CrMnTi钢中Ti的作用是________。

11.20是________钢，可制造________。

12.40Cr是________钢，可制造________。

13.T12是________钢，可制造________。

14.60Si2Mn是________钢，可制造________。

15.GCr15是________钢，可制造________。

16.白口铸铁中碳主要以________的形式存在，灰口铸铁中碳主要以________的形式存在。

17.灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为________状、________状、________状和________状。

18.灰口铸铁的基体有________、________、________3种。

19.QT500-7牌号中，QT表示________，数字500表示________，数字7表示________。

20.HT250是________铸铁，数字250表示____