工程材料与热处理作业题参考答案

工程材料及热处理练习题一、简答题8．写出Fe-Fe3C状态图上共晶和共析反应式。

答案. L→A+Fe3C (共晶) A→F+Fe3C (共析)9．选用工程材料的一般原则是什么？答案.①使用性能足够的原则②工艺性能良好的原则③经济性合理的原则④结构、材料、成形工敢相适应的原则。

10．金属结晶的一般过程归纳为几个阶段？答案.一种是自发形核；另一种是非自发形核11. 简述普通热处理的基本过程。

答案.退火、正火、淬火、回火12. 何谓加工硬化？加工硬化：金属经过冷态下的塑性变形后其性能发生很大的变化，最明显的特点是强度随变形程度的增加而大为提高，其塑性却随之有较大的降低。

15.试述金属结晶时晶粒度的控制方法。

①增加过冷度②变质处量③热处理16. 什么是同素异构转变？并举例说明。

同素异构转变：就是原子重新排列的过程，它也遵循生核与长大的基本规律。

17．铁碳合金中基本相是哪些？其机械性能如何？基本相：铁素体、奥氏体、渗碳体；机械性能：铁素体溶碳能力差，奥氏体溶液碳能力较强，渗碳体溶碳能力最强；18．简述化学热处理的基本过程。

过程：活性原子的产生、活性原子的吸收、活性原子的扩散二、问答题3. 试比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别及其主要性能特点。

T答案：4. 用冷却曲线表示45钢的平衡结晶过程；写出该过程中相及组织转变反应式；图P48L→L+A→A→A+F→P+F5.工厂生产一批小齿轮，要求齿面硬度大于HRC55，心部有良好的塑性和韧性，现有以下材料：65Mn、45钢、16Mn、9SiCr、20CrMnTi，已知：试回答以下问题：（1）·选择一种合适的材料，并说明理由；45，采用表面淬火,45钢属于,调质钢,渗碳+淬火+低温回火,具有高强度和足够的韧性.（2）·编制其工艺流程；下料→毛坯成形→预备热处理→粗加工→最终热处理→精加工→装配（3）·制订其热处理工艺（用工艺曲线表示，要求标出加热温度、冷却介质）；（4）·说明各热处理工序的主要目的，并指出最终热处理后齿轮表面和心部的组织。

工程材料与热处理试题及答案工程材料与热处理复习题及答案一·选择题1.金属的化学性能主要指耐腐蚀性和抗氧化性。

2.材料的物理性能除了密度外，还包括熔点，导热性，导电性，磁性和热膨胀性。

3.工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力，它包括切削加工性能，热加工性能和热处理工艺性能。

4.常见的金属晶体结构有体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。

5.金属结晶时冷却速度越快，则过冷度约大，结晶后晶粒越小，6.钢的热处理是将刚在固态下采用适当的方法进行加热，保温和冷却，已获得所需要的组织结构与性能的工艺。

7.根据回火加热温度不同，可将其分为低温回火，中温回火和高温回火三种。

8.调质是指淬火后高温回火的复合热处理工艺。

9.钢的化学热处理的过程包括分解，吸收，扩散三个过程。

10.08F钢属于低碳钢，其含碳量0.2% ；40钢属于中碳钢，其含碳量0.45%；T8钢属于碳素工具钢，其含碳量0.8% 。

11.根据石墨的形态不同，灰口铸铁可分为灰铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁和蠕墨铸铁。

12.影响石墨化过程的主要因素有化学成分和冷却速度。

13.常用的高分子材料有塑料，橡胶，胶黏剂和纤维素。

二．选择题1.下列力学性能指标的判据中不能用拉伸试验测得的是（B ）。

A.δsB.HBSC.σDψ2.下列退火中不适用于过共析钢的是（ A ）。

A.完全退火B.球化退火C.去应力退火3.钢淬火的主要目的是为了获得（ C ）。

A.球状体组织B.贝氏体组织C.马氏体组织4.为了提高钢的综合机械性能，应进行（B）。

A. 正火B.调质C.退火D.淬火+中温回火5.v5F牌号（C ）属于优质碳素结构钢。

A.ZG450B.T12C.35D.Gr126选择制造下列零件的材料，冷冲压条件（A）；齿轮（C）；小弹簧（B）。

A.08FB.70C.457.汽车板弹簧选用（B ）。

A.45B.60si2MnC.2Cr13D.16Mn8.汽车拖拉机的齿轮要求表面耐磨性，中心有良好的韧性，应选用（C ）A.20钢渗碳淬火后低温回火B.40Cr淬火后高温回火C.20CrMnTi渗碳淬火后低温回火9.常见的齿轮材料20CrMnTi的最终热处理工艺应该是（ D ）。

1．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。

σe、σs、σ r 0.2、σb、δ、ψ、a k 、σ-1、HRA、HRB、HRC、HBS(HBW)。

2．低碳钢试样在受到静拉力作用直至拉断时经过怎样的变形过程? 3．某金属材料的拉伸试样l0=100mm，d0=10mm。

拉伸到产生0.2％塑性变形时作用力(载荷)F0.2=6.5×103N；F b=8．5×103N。

拉断后标距长为l l=120mm，断口处最小直径为d l=6.4mm，试求该材料的σ0.2、σb、δ、ψ。

4．钢的弹性模量为20.7×104MPa，铝的弹性模量为6.9×104MPa。

问直径为2.5mm，长12cm的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少?5．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。

问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少?6．试比较布氏、洛氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。

下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。

7．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题?8．指出下列硬度值表示方法上的错误。

12HRC～15HRC、800HBS、230HBW、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。

9．根据GB700—88《碳素结构钢》的规定牌号为Q235的钢σb≥235MPa、δ5≥26％（短试棒求得的伸长率，代号为 5，试棒的标距等于5倍直径长试棒求得的伸长率）。

现对进厂的一批Q235钢材采用d0=10mm的标准短试样进行拉伸试验，测得的试验数据是Fs=20KN，断后标距长lk=65mm。

工程材料及热处理一、名词解释（20分）8个名词解释1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。

2.固溶体：溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。

3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。

4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。

5.共晶转变：从一个液相中同时结晶出两种不同的固相6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。

7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。

铁素体：碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。

奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或F表示。

8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打，钢材就会沿晶界开裂。

这种现象称为钢的热脆。

冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零件冲击韧性很低，脆性很大，这种现象称为冷脆。

氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时，剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆。

9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。

10.马氏体：马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。

含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1.0%，针片状马氏体；含碳量介于0.2%-1.0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。

11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。

12.正火：将钢加热到3c A或ccmA以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。

机械工程材料习题金属材料及热处理工程材料试题答案复习思考题11．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。

Akv、ψ、δ5 、σb 、σ0.2 、σs 、σe、σ 500、HRC、HV、σ-1、σ、HBS、HBW、E。

2．钢的刚度为20.7×104MPa，铝的刚度为6.9×104MPa。

问直径为2.5mm，长12cm 的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少?3．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。

问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少?4．试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。

下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。

5．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题?6．指出下列硬度值表示方法上的错误。

12HRC～15HRC、800HBS、58HRC～62HRC、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。

7．判断下列说法是否正确，并说出理由。

(1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。

(2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。

(3)材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。

(4)伸长率的测值与试样长短有关，δ5>δ10(5)冲击韧度与试验温度无关。

(6)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。

(7)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。

复习思考题21．解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、晶界、晶面、晶向、合金、相、固溶体、金属化合物、固溶强化、第二相弥散强化、组元。

2．金属的常见晶格有哪三种?说出名称并画图示之。

第1章习题参考答案自测题一、填空题1. 强度、刚度、硬度、塑性、韧性2. σe σs σb3. 屈服点规定残余伸长率为0.2%时的应力值塑性变形4. 断后伸长率断面收缩率断面收缩率5. 应力场强度因子断裂韧度断裂二、判断题1.（×）2.（×）3.（×）4.（×）习题与思考题1.①因为δ5=L1L0L5d0100%=1100%=25% L05d0δ10=L1L0L10d0100%=1100%=25% L010d0所以L1（5）=6.25d0同理L1（10）=12.5d0②长试样的塑性好。

设长试样为A,短试样为B,已知δ所以δ5B=δ10A，因为同一种材料，δ5〉δ10，5B=δ10A<δ5A,则δ5B<δ5A，即长试样的塑性好。

2.合格。

因为σs=FS21100268.79MP >225 MP aa S03.1425σb=Fb34500439.5 MP >372MPaa S03.1425L15d065500100%30%>27% 100%=505d0δ5=S0S15232ψ=100%64%>55% 所以，该15钢合格2S033.（1）洛氏硬度HRC；（2）洛氏硬度HRB；（3）洛氏硬度HRA；（4）布氏硬度HB；（5）维氏硬度HV。

第2章习题解答参考自测题一、填空题1. 体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格2. （1）A （2）F （3）Fe3C （4）P （5）Ld （6）Ld'3. F+P 大高低4. 过冷过冷度细好5. 固溶体金属化合物成分、组织、状态、温度6.二、判断题1.（×）2.（√）3.（×）习题与思考题1.根据晶体缺陷的几何形态特征，实际金属晶体中存在有点、线、面缺陷。

在这些缺陷处及其附近，晶格均处于畸变状态，使金属的强度、硬度有所提高。

2.(1）钢材加热到1000～1250℃时为单相奥氏体组织，奥氏体强度、硬度不高，塑性、韧性好，变形抗力小，适于热轧、锻造。

工程材料大作业题目及答案机电13级1.现有下列零件及可供选择的材料,给各零件选择合适的材料,并选择合适的最终热处理方法(或使用状态). 零件名称:自行车架,连杆螺栓,车厢板簧,滑动轴承,变速齿轮,机床床身,柴油机曲轴. 可选材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2, T12A, 40Cr, HT200, 16Mn, 20CrMnTi.答：自行车架：16Mn 焊接连杆螺栓：40Cr 最终热处理方法：调质；车厢板簧：60Si2Mn 最终热处理方法：淬火+中温回火；滑动轴承：ZQSn6-6-3 使用状态：铸造；变速齿轮：20CrMnTi 最终热处理方法：渗碳后淬火、低温回火；机床床身：HT200 最终热处理方法：去应力退火；柴油机曲轴：QT600-2 最终热处理方法：等温淬火。

2.拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为：锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工（1）试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；（2）指出最终热处理后的显微组织及大致硬度；（3）制定最终热处理工艺规定（温度、冷却介质）答：（1）球化退火，作用：利于切削加工。

得到球状珠光体，均匀组织，细化晶粒，为后面淬火处理作用组织准备。

淬火+低温回火，作用：使零件获得较高的硬度、耐磨度和韧性，消除淬火内应力，稳定组织和尺寸。

（2）显微组织：M回+Cm，大致硬度：60HRC （3）工艺规定：760℃水淬火+200℃回火3.某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有良好的韧性（Ak>40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。

试说明：（1）原45钢各热处理工序的作用；（2）改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？（3）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？答：（1）原45钢各热处理工序的作用：凸轮轴要求整体抗冲击，凸轮部分要耐磨，所以整体调质处理，凸轮表面高频淬火处理提高表面硬度。

晶体与非晶体的本质区别是什么？定义：【晶体】具有规则几何形状的固体【非晶体】指组成它的原子或离子不是作有规律排列的固态物质区别：具有一定的熔点是一切晶体的宏观特性，也是晶体和非晶体的主要区别。

特点：晶体点阵是晶体粒子所在位置的点在空间的排列。

相应地在外形上表现为一定形状的几何多面体，这是它的宏观特性晶体的另一基本特点是有一定的熔点，不同的晶体有它不相同的熔点。

且在熔解过程中温度保持不变。

非晶体没有固定的熔点，随着温度升高，物质首先变软，然后由稠逐渐变稀，成为流体。

＊课外习题：一判断题1．碳素工具钢都是优质或高级优质钢。

( x )2．做普通小弹簧应用15钢。

( x )3．T12A和CrW5都属高碳钢，它们的耐磨性、红硬性也基本相同( x )4．除Fe和C外还含有其他元素的钢就是合金钢。

( x )5．Crl2Mo钢是不锈钢。

( x )6．不锈钢中的含碳量越高，其耐腐蚀性越好。

( x )8．Q295是低合金结构钢。

( x )9．1Crl8Ni9Ti是高合金工具钢。

( x )10．受力小、形状简单的模具，常用碳素工具钢制造。

( V )12．60Si2Mn的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。

． ( x )13．预先热处理的目的，是为了消除或改善前工序引起的缺陷。

( V )14．大型铸件在扩散退火后不再进行一次正火或完全退火。

( x )15．去应力退火，一般可在Ac1点以上温度加热，保温4—6h后，缓冷至200—300℃再出炉 (x)。

16．含碳量高于0.8％的钢，一般不能采用正火工艺。

( V )17．钢在加热时，往往在600℃以上才开始发生氧化现象。

( x )18．钢中的杂质元素中，硫使钢产生热脆性，磷使钢产生冷脆性，因而硫、磷是有害元素。

( V )19．退火与回火都可以消除钢中的应力，所以在生产中可以通用。

( x )20．淬火过程中常用的冷却介质是水、油、盐和碱水溶液。

( x )21．碳素工具钢的含碳量都在0．7％以上，而且都是优质钢。

材料工程及热工艺（陈培里版）课后习题答案第二章2、金属具有哪些特性？请用金属键结合的特点予以说明。

答案要点：特性：好的导电、导热性能，好的塑性；强度、硬度有高有低，熔点有高有低，但机械行业常用那些好的综合力学性能（强度、硬度、塑性、韧性）、好的工艺性能的材料；金属键：由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。

在金属晶格中，自由电子作穿梭运动，它不专属于某个金属原子而为整个金属晶体所共有。

在外电场作用下，自由电子定向运动，产生电流，即导电。

这种结构，很容易温度变化时，金属原子与电子的振动很容易一个接一个传递，即导热。

当金属晶体受外力作用而变形时，尽管原子发生了位移，但自由电子的连接作用并没变，金属没有被破坏，故金属晶体有较好的塑性、韧性。

因为金属键的结合强度有高有低，故金属的强度、硬度、熔点有高有低。

6、实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影响？答案要点：存在着点缺陷（空位、间隙原子、置换原子），线缺陷（位错），面缺陷（晶界、亚晶界）。

点缺陷引起晶格畸变，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。

线缺陷很少时引起各项力学性能均下降，当位错密度达一定值后，随位错密度升高，强度、硬度升高，塑性、韧性下降，机械制造用材中位错密度基本均大于这一值。

面缺陷的影响力：晶界越多(即晶粒越细)，四种机能均升高。

7、晶体的各向异性是如何产生的？为何实际晶体一般都显示不出各向异性？答案要点：因为理想晶体中原子作规则排列，不同方向的晶面与晶向的原子密度不同，导致不同方向的原子面的面间距、原子列的列间距不同，即不同方向的原子间的作用力不同，也就体现出各向异性。

实际晶体常为多晶体，各种晶面、晶向沿各个方向的分布机率均等，所以各向同性。

第三章1、从滑移的角度阐述为什么面心立方金属比体心立方和密排六方金属的塑性好？答案要点：塑性变形的实质是滑移面上的位错沿滑移方向滑移造成的，而滑移面是晶体中的密排面，滑移方向是密排方向。

1.滑移和孪晶的变形机制有何不同？为什么在一般条件下进行塑性变形时锌中容易出现孪晶，而纯铁中容易出现滑移带？主要的不同：（1）晶体位向在滑移前后不改变，而在孪生前后晶体位向改变，形成镜面对称关系。

（2）滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍，而孪生过程中的位移量正比于该层至孪晶面的距离。

（3）孪生是一部分晶体发生了均匀的切变，而滑移是不均匀的。

锌的晶体结构为密排六方，密排六方金属滑移系少，所以容易出现孪晶，而纯铁为体心立方结构，滑移系多，所以容易出现滑移带。

2.多晶体塑性变形与单晶体塑性变形有何不同？多晶体的每一晶粒滑移变形的规律与单晶体相同，但由于多晶体中存在晶界，且各晶体的取向也不相同，多晶体的塑性变形具有以下特点：（1）各晶粒不同同时变形；（2）各晶粒变形的不均匀性；（3）各变形晶粒相互协调。

3.什么是滑移、滑移线、滑移带和滑移系？滑移线和滑移带是如何在金属表面形成的？列举金属中常见晶体结构最重要的滑移系，并在其晶胞内画出一个滑移系。

哪种晶体的塑性最好？哪个次之？为什么？所谓滑移是指在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对滑动，滑动后原子处于新的稳定位置。

晶体材料的滑移面与晶体表面的交线称为滑移线。

由数目不等的滑移线或滑移台阶组成的条带称为滑移带。

一个滑移面和该面上的一个滑移方向组成一个滑移系。

滑移线是由于晶体的滑移变形使试样的抛光表面产生高低不一的台阶所造成的；相互靠近的小台阶在宏观上反映的是一个大台阶，所以形成了滑移带。

滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越好。

滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。

密排六方由于滑移少，塑性最差。

4.简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并说明如何区分冷、热加工。

动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？一次再结晶的驱动力是冷变形所产生的储存能的释放。

二次再结晶的驱动力是由于界面能变化引起的。

工程材料与热处理-第5章作业题参考答案(总24页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1.奥氏体晶粒大小与哪些因素有关为什么说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小。

（1）加热温度和保温时间。

加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。

（2）加热速度。

加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否则晶粒反而更加粗大。

（3）钢的化学成分。

在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。

（4）钢的原始组织。

钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小。

传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。

显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。

然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。

所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。

奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。

2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物试列表比较它们的组织和性能。

3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短，转变速度最快因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。

等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。

1．常见的金属晶格类型有哪些?试绘图说明其特征。

体心立方：单位晶胞原子数为2配位数为8原子半径=(设晶格常数为a)致密度0.68面心立方：单位晶胞原子数为4配位数为12原子半径= (设晶格常数为a)致密度0.74密排六方：晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为6。

配位数为12，原子半径为1/2a。

2实际金属中有哪些晶体缺陷?晶体缺陷对金属的性能有何影响?点缺陷、线缺陷、面缺陷一般晶体缺陷密度增大，强度和硬度提高。

3什么叫过冷现象、过冷度?过冷度与冷却速度有何关系？它对结晶后的晶粒大小有何影响？金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。

理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。

金属结晶时的过冷度与冷却速度有关，冷却速度愈大，过冷度愈大，金属的实际结晶温度就愈低。

结晶后的晶粒大小愈小。

4金属的晶粒大小对力学性能有何影响?控制金属晶粒大小的方法有哪些?一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。

控制金属晶粒大小的方法有：增大过冷度、进行变质处理、采用振动、搅拌处理。

5．如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小：(1)金属型浇注与砂型浇注：(2)浇注温度高与浇注温度低；(3)铸成薄壁件与铸成厚壁件；(4)厚大铸件的表面部分与中心部分(5)浇注时采用振动与不采用振动。

(6)浇注时加变质剂与不加变质剂。

（1）金属型浇注的冷却速度快，晶粒细化，所以金属型浇注的晶粒小；（2）浇注温度低的铸件晶粒较小；（3）铸成薄壁件的晶粒较小；（4）厚大铸件的表面部分晶粒较小；（5）浇注时采用振动的晶粒较小。

（6）浇注时加变质剂晶粒较小。

6．金属铸锭通常由哪几个晶区组成?它们的组织和性能有何特点?（1）表层细等轴晶粒区金属铸锭中的细等轴晶粒区，显微组织比较致密，室温下力学性能最高；（2）柱状晶粒区在铸锭的柱状晶区，平行分布的柱状晶粒间的接触面较为脆弱，并常常聚集有易熔杂质和非金属夹杂物等，使金属铸锭在冷、热压力加工时容易沿这些脆弱面产生开裂现象，降低力学性能。

1．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。

σe、σs、σ r 0.2、σb、δ、ψ、a k 、σ-1、HRA、HRB、HRC、HBS(HBW)。

σe是弹性极限，是材料产生完全弹性变形时所承受的最大应力值；σs是屈服强度，是材料产生屈服现象时的最小应力值；σ r 0.2是以试样的塑性变形量为试样标距长度的0.2%时的应力作为屈服强度；σb是抗拉强度，是材料断裂前所能承受的最大应力值；δ是伸长率，试样拉断后标距长度的伸长量与原始标距长度的百分比；ψ是断面收缩率，是试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比；a k是冲击吸收功，摆锤冲击试验中摆锤冲断试样所消耗的能量称为冲击吸收功；σ-1是材料经受无数次应力循环而不被破坏的最大应力；HRA、HRB、HRC是洛氏硬度由于不同的压头和载荷组成的几种不同的洛氏硬度标尺而产生的三种表示方法；HBS(HBW)是布氏硬度，用淬火钢球做压头测得的硬度用符号HBS表示，用硬质合金做压头测得的硬度用符号HBW表示。

2．低碳钢试样在受到静拉力作用直至拉断时经过怎样的变形过程?由最初受力时的弹性变形到超过屈服极限的塑性变形到最后超过抗拉强度后的断裂。

3．某金属材料的拉伸试样l0=100mm，d0=10mm。

拉伸到产生0.2％塑性变形时作用力(载荷)F0.2=6.5×103N；F b=8．5×103N。

拉断后标距长为l l=120mm，断口处最小直径为d l=6.4mm，试求该材料的σ0.2、σb、δ、ψ。

σ0.2= F0.2/ s0=(6.5×103)/π×（10/2）2=82.8MPaσb= F b/ s0=(8.5×103)/π×（10/2）2=108.28MPaδ=(l l- l0)/ l0×100%=20%ψ=( s0- s1)/ s0=[π×（10/2）2-π×（6.4/2）2]/π×（10/2）2=59.04%4．钢的弹性模量为20.7×104MPa，铝的弹性模量为6.9×104MPa。

1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。

2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。

答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。

如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。

间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合，且半径比r X/r M＞0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物硬而脆，塑性差。

3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确？为什么？（1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。

（2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是高于原液相中含B量.（3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。

答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。

（2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。

(3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。

4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示：(1)填入各区域的组织组成物和相组成物。

在各区域中是否会有纯Mg相存在？为什么？答:Mg-Mg2Cu系的相组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体）Mg-Mg2Cu系的组织组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体，）在各区域中不会有纯Mg相存在，此时Mg以固溶体形式存在。

机械工程材料习题金属材料及热处理工程材料试题答案复习思考题11．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。

Akv、ψ、δ5 、σb 、σ0.2 、σs 、σe、σ 500、HRC、HV、σ-1、σ、HBS、HBW、E。

2．钢的刚度为20.7×104MPa，铝的刚度为6.9×104MPa。

问直径为2.5mm，长12cm 的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少?3．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。

问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少?4．试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。

下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。

5．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题?6．指出下列硬度值表示方法上的错误。

12HRC～15HRC、800HBS、58HRC～62HRC、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。

7．判断下列说法是否正确，并说出理由。

(1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。

(2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。

(3)材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。

(4)伸长率的测值与试样长短有关，δ5>δ10(5)冲击韧度与试验温度无关。

(6)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。

(7)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。

复习思考题21．解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、晶界、晶面、晶向、合金、相、固溶体、金属化合物、固溶强化、第二相弥散强化、组元。

2．金属的常见晶格有哪三种?说出名称并画图示之。

一、填空题1、材料的使用性能是指材料在使用过程中所表现出来的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能等。

2、材料在外力去除后不能完全自动恢复而被保留下来的变形称为塑性变形。

3、纯铁在室温时为体心立方晶格，而加热至912℃以上则转变为面心立方晶格。

c相图反映了钢铁材料的组织随成分和温度变化的规律，在工4、Fe-Fe3程上为正确选材、用材及制定热加工工艺提供了重要的理论依据。

5、铁碳合金中的珠光体组织是由F和Fe3CII组成的机械混合物。

6、把工件表层迅速加热到淬火温度然后快速冷却进行淬火的热处理工艺称为表面淬火。

7、主要用于制造要求综合力学性能良好的机械零件、一般需经调质处理后使用的合金钢称为合金调质钢。

8、钢牌号"60SiMn”中，其中“60”表示Wc = 0.6% ,按用途这是一种合金2弹簧钢。

9、工程上常用的特殊性能钢主要包括不锈钢和耐热钢两大类。

二、判断题1、金属材料的力学性能差异是由其化学成分和组织结构决定的。

（V ）2、某些机械零件在工作过程中即使承受的应力远小于材料的屈服点也有可s能发生突然性断裂。

（V ）3、常见的固态金属一般都是非晶体，其内部原子排列是不规则的。

4、铁碳合金中的铁素体组织是碳溶解于a-Fe中形成的间隙固溶体。

（V ）5、Wc=0.45%的碳素钢其室温平衡组织是珠光体。

（X ）就是钢在淬火时为抑制非马氏体转变所需的6、所谓马氏体临界冷却速度Vk最小冷却速度。

（V ）7、铁碳合金中的含碳量越高，其强度越高。

（X ）8、过共析钢的预备热处理应采用完全退火。

（X ）9、贝氏体等温淬火是将钢件加热到奥氏体化后，随即快速连续冷却到室温的热处理工艺。

（X ）10、在规定条件下，决定钢材淬硬层深度和硬度分布的特性称为钢的淬透性，通常以钢在规定条件下淬火时获得的淬硬层深度的能力来衡量。

（V ）11、在碳含量相同的情况下，一般合金钢具有比碳素钢更高的淬透性。

（V ）12、5CrNiMo是一种Wc=0. 50%的合金调质钢。

专升本《工程材料及热处理》一、（共75题,共150分）1. 金属键的一个基本待征是（）。

（2分）A.没有方向性B.具有饱和性C.具有择优取向性D.无传导性.标准答案：A2. 体心立方晶格中原子的配位数是（）。

（2分）A.16B.12C.8D.4.标准答案：C3. 的晶型是（）。

A.体心立方 B.密排六方 C.面心立方 D.简单立方（2分）A..标准答案：C4. 在立方晶系中指数相同的晶面和晶向（）。

（2分）A.互相平行B.互相垂直C.即平行又垂直D.无必然联系.标准答案：B5. 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（）。

（2分）A.{100B.{111C.{110D.{120.标准答案：C6. 晶体中的晶界属于（）。

（2分）A.体缺陷B.点缺陷C.线缺陷D.面缺陷.标准答案：D7. 多晶体的晶粒越细，则其（）。

（2分）A.强度越高，塑性越好B.强度越高，塑性越差C.强度越低，塑性越好D.强度越低，塑性越差.标准答案：A8. 固溶体的晶体结构是（）。

（2分）A.复杂晶型B.溶质的晶型C.溶剂的晶型D.其他晶型.标准答案：C9. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（）。

（2分）A.越高B.越低C.越接近理论结晶温度D.不一定.标准答案：B10. 具有匀晶型相图的单相固溶体合金（）。

（2分）A.铸造性能好B.锻压性能好C.热处理性能好D.切削性能好.标准答案：B11. 铁素体的力学性能持点是（）。

（2分）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D.强度高，塑性好，硬度高.标准答案：C12. 在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3CⅡ最多的合金成分点为（）。

（2分）A.2.11％B.0.0218％C.0.77％D.4.3％.标准答案：A13. T8碳素工具钢的含碳量是（）。

（2分）A.0.08%B.0.8%C.1.8%D.8%.标准答案：B14. 合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（）。

机械工程材料及热加工工艺试题及答案一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法名称机床床身汽车后桥齿轮候选材料T10A,KTZ450-06,HT20040Cr,20CrMnTi,60Si2Mn选用材料HT20020CrMnTi热处理方法时效渗碳＋淬火＋低温回火最终组织P＋F＋G片表面Cm＋M＋A’心部F＋MCm＋M＋A’Cm＋M＋A’T回Cm＋M＋A’F＋Pa+SnSbAS回＋G球滚动轴承GCr15,Cr12,QT600-2GCr15球化退火＋淬火＋低温回火锉刀9SiCr,T12,W18Cr4VT12球化退火＋淬火＋低温回火汽车板簧钻头桥梁滑动轴承耐酸容器发动机曲轴45,60Si2Mn,T10W18Cr4V，65Mn,201Cr13,16Mn,Q195H70,ZSnSb11Cu6,T860Si2MnW18Cr4V16Mn,ZSnSb1 1Cu6淬火＋中温回火淬火＋低温回火不热处理不热处理固溶处理等温淬火＋高温回火Q235,1Cr18Ni9Ti,ZGMn131Cr18Ni9TiQT600-3,45,ZL101QT600-3三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。