机械工程材料习题集.docx

1、机械工程材料习题集1 材料的性能 材料抵抗最大均匀塑性变形的能力。 抗拉强度：、 1硬度：材料表面抵抗局部微量塑性变形的能力。 2、刚度：材料抵抗弹性变形的能力。 、3 2 材料的结构 晶胞是能代表晶格中原子排列规律的最小几何单元。 晶胞： 1、致密度：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。 、2晶体各向异性：晶体中不同晶面或晶向上的原子密度不同，从而造 3、成晶体不同方向上的性能不同的现象。 4、 指出固溶体和金属化合物在晶体结构和机械性能方面的区别。 答：固溶体仍保持溶剂的晶格类型。而金属化合物为新的晶格，它与任一组元均不相同。固溶体一般是塑性、韧性好，强度、硬度低；金属化合物是硬度高，塑性、韧

2、性差。 _和、常见的金属化合物有、5 _三种类型。（正常价化合物；电子化合物；间隙化合物和间隙相） _、金属的晶粒愈细小，则金属的强度、硬度愈、6 _强化。塑性韧性愈，这种现象称为（高；好；细晶） 原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为、 7 _ 固溶体。（间隙；置换）固溶体和 _，铁碳合金中的铁素体属于按合金的相结构分，、8 _。（渗碳体属于固溶体；金属化合物） _化学成分、在合金中具有、9 结构且与其他部分隔开的均匀组成部分叫做相。（同一;同一） _ 缺陷，位属于错属于晶界和亚晶界、10 _缺陷。（面；线） _缺陷_、晶体缺陷，按几何特征可分为、11 缺陷_缺陷三种类型。（点；线；面）

3、和 与固溶体相比，金属化合物具有高硬度、低塑性。（正确） 、 12 13、由固溶体（基体）和金属化合物（第二相）构成的合金，适量的金属化合物在合金中起强化相作用。（正确） 14、间隙固溶体的机械性能和间隙化合物的机械性能是相似的。（错误） 15、金属化合物都遵守原子价规律，其成分固定并可用化学式表示。（错误） 16、只要组成合金的两组元的原子直径差达到一定值，便可形成无限固溶体。（错误） 17、工业金属大多为单晶体。（错误） 18、位错是晶体中常见的缺陷，在常见的工业金属中位错密度愈小，其强度愈高。（错误） 19、面心立方晶格中原子排列最密的晶面是，原子排列最密的晶向是 （正确） 20、工业上

4、常用的金属，其中原子排列是完整的、规则的，晶格位向也是完全一致的。（错误） 21、不论在什么条件下，金属晶体缺陷总是使金属强度降低。（错误） 只要是晶体（单晶体或多晶体），其性能必然呈现各向异性（错误） 、 22 23、与面心立方晶格的111晶面相比，体心立方晶格的110晶面上的原子排列比较紧密。（正确） 24、金属化合物的机械性能特点是 。（D） A.高塑性 B.高韧性 C.高强度 D.硬而脆 合金铁素体比铁素体的强度高，这是由于 造成的。（D） 25、 A.弥散强化 B.加工硬化 C.细晶强化 D.固溶强化 固溶体的机械性能特点是 。（B） 26、 A.高硬度 B.高强度 C.高塑性 D.

5、高刚度 常见金属的三种晶体结构是 、 、 。（体心立方晶格；面心立方晶格；密排六、27 方晶格） 金属具有良好的导电性、导热性、塑性等，是由于金属键造成的。（正确）、28 经塑性变形后金属的强度、硬度升高，这主要是由于造成的( A ) 、29 A.位错密度提高 B.晶体结构改变 C.晶粒细化 D.出现纤维组织 与粗晶粒金属相比,细晶粒金属的( A ) 、30A.强度、韧性均好 B.强度高、韧性差 C.强度高、韧性相等 D.强度、韧性均差 ） A，晶粒愈细。值（在工业生产条件下，金属结晶时冷速愈快，N/G 、31 零C.不变 D.等于B.A.愈大 愈小 ( C )具有体心立方晶格的金属有 32、

6、 D. A. B.l C. ） B 组成晶格的最基本的几何单元是（ 、33 粒晶 胞 C.晶粒 D.亚B.原A.子 晶( B )具有面心立方晶格的金属有 、34 D. B. C. A. 3 材料的凝固 1、固态金属的晶格结构随温度改变而改变的现象。同素异构转变： 2、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。 晶内偏析（枝晶偏析）：固溶体合金冷速较快时，形成在一个晶粒内化学成、3:分不均匀的现象。 在合金中，具有同一化学成分、同一晶体结构，且有界面与其它部分分、相：4开的均匀组成部分。 由铁素体与渗碳体两相组成的片层状机械混合物。 5：珠光体：时与）A600在液态无限互溶；在固态 300B(50

7、0) 已知A（熔点 、6时，300；在 10%，但B不溶于A溶于 B 的最大溶解度为 30% ，室温时为含 40% B 的液态合金发生共晶反应。现要求： 1）作出A-B 合金相图. 2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量。 答：（1）略 （2）20%A合金如图： 合金在1点以上全部为液相，当冷至1点时，开始从液相中析出固溶体，至2点结束，23点之间合金全部由固溶体所组成，但当合金冷到3点以下，由于固溶体的浓度超过了它的溶解度限度，于是从固溶体中析出二次相A，因 +A此最终显微组织：相组成物: +A =1-A%=89% 90-80/

8、90）*100%=11%A=（45%A合金如图： 合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出固溶体， 此时液相线成分沿线BE变化，固相线成分沿BD线变化，当冷至2点时，液相线成分到达E点，发生共晶反应，形成（A+）共晶体，合金自2点冷至室温过程中，自中析出二次相A，因而合金室温组织： 相组成物:A+ +(A+)A+ =79%=1- A（组织：A=70-55）/70*100%=21%A+=（70-55）/(70-40）*100%=50% =1-A%=50% 90-55A=（）/90*100%=50%相：80%A合金如图： 合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开始从液相中析出A，此时液相

9、线成分沿AE线变化，冷至2点时，液相线成分到达点，发生共晶反应，形成(A+) )A+ (A+共晶体，因而合金的室温组织：相组成物：A+ A+=1-A%=50% （组织：A=40-20）/40*100%=50% =1-A%=22%/90*100%=78% A=（90-20相：）7、如图是铁碳平衡相图。 写出ECF线、PSK线发生的相变相变反应名称及反应式。 简要分析含碳为2.5%的铁碳合金的结晶过程。 计算含碳为2.5%的铁碳合金室温组织组成物和相的相对质量。 Cu-Ni 合金铸件，一个含 90% Ni ，另一个含 50% Ni,尺寸相同的两个有形状、8铸后自然冷却，问哪个铸件的偏析较严重？ 5

10、0% NiCu-Ni 合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中，由于冷速较快，答：含的 50% Ni的使得先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多，因为含Cu-Ni 90% Ni铸件宽，因此它所造成的化学成分合金铸件固相线与液相线范围比含 90% NiCu-Ni 合金铸件严重的 不均匀现象要比含在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？、9 采用的方法：提高过冷度：钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细

11、化晶粒。机械振动、搅拌。 简要说明合金相图与合金铸造性能之间的关系。 、10从Fe-Fe3C相图可以看出，共晶成分的铁碳合金熔点最低，结晶温度范围最小，具有良好的铸造性能。因此，铸造生产中多选用接近共晶成分的铸铁。 根据Fe-Fe3C相图可以确定铸造的浇注温度，一般在液相线以上50-100，铸钢（Wc=0.15%-0.6%）的熔化温度和浇注温度要高得多，其铸造性能较差，铸造工艺比铸铁的铸造工艺复杂。 _，强度最高的是、相图的各组织或相中，硬度最高的是11_。（渗碳体；珠光体；奥氏体），塑性最好的是 _、亚共析钢、共析钢及过共析钢的室温平衡组织依次为12、_，其三者的相及组成物依次为_。、及 F

12、+P;P;P+FeC;F+FeC;F+FeC;F+FeC）二次 （3333从Fe-FeC相图可知，工业纯铁、碳钢及白口铸铁的含碳量依次在、133_范围内及、. 0.0218%;0.0218%2.11%;2.11%Vk的速度快冷，使过冷转将钢加热至或保温后以以上、淬火：6变成的热处理工艺。 将钢加热至适当温度、保温后，缓慢冷至室温，以获得接近平衡状态、退火：7组织的热处理工艺。 Mf点，尚未转变的奥过冷奥氏体向马氏体转变时，冷至室温或残余奥氏体：、8氏体。 当奥氏体冷至临界点以下，尚未开始转变的不稳定的奥氏体。过冷奥氏体： 9、将直径mm的共析钢零件加热至奥氏体化后，欲得珠光体、索氏体、下贝、1

13、0氏体、屈氏体马氏体残余奥氏体、马氏体残余奥氏体组织，各应采用何种冷却工艺（指出工艺名称及冷却剂），并将各工艺的冷却曲线画在该钢的TTT图上。 1 2 ；下应进行等答：可进行退火（炉冷）；可进行正火（空冷）3 3 ；应进行淬火（水；应进行淬火（油冷）温淬火4 。图略冷） 某汽车齿轮选用20CrMnTi材料制作，其工艺路线如下： 、11下料锻造正火切削加工渗碳淬火低温回火喷丸磨削加工。 请分别说明上述、和项热处理工艺的目的及组织。 1正火：对于低、中碳的亚共析钢而言，正火的目的是调整硬度，便于切削加工，细化答：晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发 生开

14、裂或形变。使用组织为：铁素体加索氏体。2渗碳：提高工件表面硬度、耐磨性及其疲劳强度，同时保持工件心部良好的韧性和塑性。+少量残余奥氏体，心部为低碳回火马氏体使用组织：表层为高碳回火马氏体颗粒碳化物+铁素体。 3淬火：获得马氏体组织，提高工件的硬度，获得相应的力学性能。使用组织：淬火马氏体。 4低温回火：减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸，获得工艺所要的力学性能。使用组织：回火马氏体。 用45钢制造机床齿轮，其工艺路线为： 、12锻造正火粗加工调质精加工高频感应加工热表面淬火低温回火麿加工。 说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。 正火：目的是调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，为淬火作组织准

15、备。使用组织为：铁素体+索氏体。 调质：提高力学性能，减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸。使用组织：回火索氏体。 高频感应加热表面淬火：提高表面硬度、强度、耐磨性和搞疲劳极限，获得所需的力学性能，使心部组织具有足够的塑韧性。使用组织：表面为回火马氏体或铁素体+索氏体。 低温回火：减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸，获得工艺所要的力学性能。使用组织：回 火马氏体。钢及T10钢小试件经850oC水冷、850oC空冷、45、13760oC水冷、720oC水冷处理后的组织各是什么？（45钢：Ac1=730o，Ac3=780oC; 10钢：Ac1=730oC，Accm=800oC） 760850850720oC水冷C水冷oC空冷 o oC水冷 组织不变（正火）索氏体回火索氏体45钢 （淬火）马氏体 +组织颗粒碳化物残余奥氏体索氏体颗粒碳化物钢T10 马氏体马氏体不变 14、试分析比较在正常淬火条件下20、45、40Cr、T8、65等钢的淬透性和淬硬性高低。 淬透性由