工程材料习题修订.docx

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工程材料习题修订

工程材料习题

第1章材料的结构与性能

1.1金属材料的结构与组织

（一）解释名词

晶格、晶胞、晶粒、亚晶粒、晶界、晶体的各向异性、空位、刃型位错；

合金、组元、相、组织、组织组成物、中间相、化合物；

固溶体、间隙固溶体、置换固溶体、有限固溶体、无限固溶体；

金属化合物、正常价化合物及其特点，电子化合物及其特点，间隙化合物、间隙相及其特点；强度、硬度、塑性、韧性。

（二）填空题

1．具有体心立方晶格的金属，具有面心立方晶格的金属，具有密排六方晶格的金属。

2．金属晶体中最主要的面缺陷是和。

3．点缺陷有和两种；面缺陷中存在大量的。

4．-Fe、-Fe的一个晶胞内的原子数分别为和。

5.固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度。

6、金属产生固溶强化的原因是。

7、金属材料的性能由决定。

8、金属材料的使用性能是指、金属材料的工艺性能是指，金属材料的机械性能是指。

9、屈服极限强度指标是，抗拉强度极限指标是、抗剪强度指标是、缩颈现象是指。

10、表示塑性的指标是和。

11、ф10钢球，在9800KN载荷下保持30S时测得布氏硬度值为200，应表示为。

（三）是非题

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。

（）

2．金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。

（）

3．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。

（）

（四）选择正确答案

1．晶体中的位错属于：

a。

体缺陷；b．面缺陷；c．线缺陷；d．点缺陷。

2．-Fe和-Fe分别属于什么晶格类型：

a．面心立方和体心立方；b．体心立方和面心立方；c．均为面心立方；d．均为体心立方。

3.固溶体的晶体结构与a．溶剂；b．溶质；c．其它晶型相同。

第二章金属材料组织和性能的控制

2.1纯金属的结晶

（一）解释名词

结晶、过冷度、自发晶核、非自发晶核、变质处理、同素异构转变。

（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．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；而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为。

3．过冷度是指，其表示符

号为。

4．过冷是结晶的条件。

5．细化晶粒可以通过、、和等途径实现。

6、在一般情况下，晶粒越小，则金属的、越好。

所以工程上使晶粒细化，是提高重要途径之一。

这种方法称为。

（三）是非题

1．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

（）

2．室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。

（）

5．纯金属结晶时，生核率随过冷度的增加而不断增加。

（）

10．过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。

（）

（四）选择正确答案

1．金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：

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：

a．快速浇注；b．加变质剂；c．以砂型代金属型。

3．实际金属结晶时，通过控制生核速率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得粗大晶粒：

a．N/G很大时；b．N/G很小时；c．N/G居中时。

（五）综合分析题。

1．如果其它条件相同，试比较在下列铸造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。

2.2合金的结晶

2.2.1二元合金的结晶

（一）填空题

1、共晶反应式为，共晶反应的特点是

。

（二）是非题

1．平衡结晶获得的20％Ni的Cu-Ni合金比40％Ni的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。

（）

2．在共晶相图中，从L中结晶出来的晶粒与从中出析的Ⅱ晶粒具有相同的晶体结构。

（）

3．一个合金的室温组织为+Ⅱ+（+），它由三相组成。

（三）选择正确答案

1．在发生L+共晶反应时，三相的成分：

a．相同；b．确定；c．不定。

2．共析成分的合金在共析反应+刚结束时，其组成相为：

a．++；b．+；c．（+）。

3一个合金的组织为+Ⅱ+（+），其组织组成物为：

a．、；b．、Ⅱ、（+）；c．、、Ⅱ。

（四）综合题

1．如图2—1为Pb-Sn相图：

1）用冷却曲线表示96％Pb的Pb-Sn合金的平衡结晶过程，画出室温平衡组织示意图，标上各组织组成物。

2）指出该合金系室温组织中含Ⅱ最多的合金成分。

3）指出该合金系室温组织中共晶体最多和最少的合金的成分或成分范围。

图2—1

2．发动机活塞用Al-Si合金铸件制成，根据相图（图2-2），选择铸造用Al-Si合金的合适成分，简述原因。

图2—2

2.2.3铁碳合金的结晶

（一）解释名词

组元、相、组织、组织组成物、-Fe、铁素体、珠光体。

（二）填空题

1、F的晶体结构为；A的晶体结构为。

2、室温下亚共析钢的组成相是、共析钢的组成相是、过共析钢的组成相是。

3、室温下亚共析钢的组织组成物是、共析钢的组织组成物是、过共析钢的组织组成物是。

4、A中最大溶C量为，F中最大溶C量为，室温下α—Fe中最大溶C量为。

5、室温下P、的w（C）、Fe3C的w（C）。

6、亚共析钢在冷却时从液态到室温，组织的变化。

7、共析钢在冷却时从液态到室温，组织的变化。

8、过共析钢在冷却时从液态到室温，组织的变化。

9、室温下会出现P+F的C质量分数为。

10、在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3CⅡ最多的合金成分点为，含L’e最多的合金成分点为。

11、用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢的碳含量为。

（三）是非题

l．铁素体的本质是碳在-Fe中的间隙相。

（）

2．20钢比T12钢的碳含量要高。

（）

3．Fe3CⅠ与Fe3CⅡ的形态与晶体结构均不相同。

（）

4．在退火状态（接近平衡组织），45钢比20钢的硬度和强度都高。

（）

5．在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为4.3％C的铁碳合金才能发生共晶反应。

（）

（四）选择正确答案

1．奥氏体是：

a．碳在-Fe中的间隙固溶体；b．碳在-Fe中的间隙固溶体；c．碳在-Fe中的有限固溶体。

2．珠光体是一种：

a．单相固溶体；b．两相混和物；c．Fe与C的化合物。

3．T10钢的含碳量为：

a．0.10%；b．1.0％；c．10％。

4．铁素体的机械性能特点是：

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。

5．能进行锻造的铁碳合金有；a．亚共析钢；b．共析钢；c．亚共晶白口铸铁。

6、铁碳合金强度最高的a．含C量：

0.25%；b．含C量0.45%；c．含C量0.80%，d.含C量1.20%

7、45、T12、亚共晶铸铁钢中的Fe3CⅡ来自于a．P；b．A；c．F；d．Le。

8、过共析钢网状Fe3CⅡ来自于a．P；b．A；c．F；

9、晶铸铁中Fe3C1来自于a．P；b．A；c．Le；d．L。

10、常温下塑性最好的是a．P；b．A；c．F；d．Fe3C。

12、常温下综合机械性能最好a．P；b．A；c．F；d．Fe3C。

13、会出现网状Fe3CⅡ的W（C）：

a．0.20%；b．0.45%；c．1.25%；d．4.3%。

（五）综合题

1．对某一碳钢（平衡状态）进行相分析，得知其组成相为80％F和20％Fe3C，求此钢的成分及硬度。

2．用冷却曲线表示E点成分的铁碳合金的平衡结晶过程，画出室温组织示意图，标上组织组成物，计算室温平衡组织中组成相和组织组成物的相对重量。

3．比较退火状态下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低，简述原因。

2.3金属的塑性加工

（一）解释名词

塑性变形、滑移、加工硬化、回复、再结晶、热加工、沿移系。

（二）填空题

1．加工硬化现象是指金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是位错运动阻力增大。

2．金属塑性加工的目的是获得一定形状和组织，金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生。

3．钢在常温下的变形加工称为冷加工，而铅在常温下的变形加工称为热加工。

4．再结晶后晶粒度的大小主要取决于加热温度和预变形度。

5、金属经大量变形，晶粒发生转动而位向趋于一致称形变织构。

6、晶体在切应力作用下晶面和晶向发生切变的过程称孪生变形。

7、金属变形后内部被拉长，破碎晶粒在加热过程中生成新的均匀晶粒现象称再结晶。

8、多晶体变形抗力大小取决于晶粒的粗细，晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大。

9、多晶体在塑性变形时与单晶体的不同主要是由于多晶体中各个晶粒位向不同，且存在许多晶界。

10、金属塑性加工的预变形是指金属再结晶前塑性变形的相对变形量，预变形度与再结晶温度之间的关系是预变形度越大，最低再结晶温度也越低。

11、实际采用的再结晶退火温度比金属的最低再结晶温度要高100º~200º，同样化学成分金属的最低再结晶温度取决于预变形度。

（三）是非题

1．变形金属的再结晶退火温度越高，退火后得到的晶粒越粗大．（√）

2．金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。

（X）

3．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。

（X）

4．再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。

（√）

5．再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。

（X）

（四）选择正确答案

1．变形金属再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．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。

2．加上硬化使：

a．强度增大、塑性降低；b．强度增大、塑性增大；c．强度减小、塑性增大；d．强度减小、塑性减小。

3．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。

（五）综合分析题

1．为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？

P102

2．金属塑性变形后组织和性能会有什么变化？

P102、103

3、变形金属在加热回复过程中的性能有什么变化？

在再结晶过程中的性能有什么变化？

P104

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？

如何解决？

因为各个部位变形程度不同，加工硬化程度不同。

变形大的硬度大

5、拉制半成品钢丝的过程如图4-2所示，试画出不同阶段的组织与性能变化示意图，并对图形加以解释。

图4—2

6热加工对金属的组织和性能有何影响？

钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？

P108

2.4钢的热处理

（一）解释名词

临界冷却速度、马氏体、淬透性、淬硬性、调质处理

（二）填空题

1、亚共析钢、共析钢、共析钢中的P加热时从室温到A转变需经历的4个过程是A晶核形成、A晶核长大、残余Fe3C溶解、A成分均匀化。

2、Ac1是从P析出A的临界温度线，Ac3是从F析出A的临界温度线，Accm是从Fe3CⅡ析出A的临界温度线，Ar1是从A析出P的临界温度线，Ar3是从A析出F的临界温度线，Arcm是从A析出Fe3CⅡ的临界温度线。

3、共析钢从A随炉缓冷得到的产物是P、空冷得到的产物是S、以大于VK冷却至室温得到的产物是M+Aˊ、以大于VKˊ冷却至室温得到的产