金属材料及热处理作业.docx

1、金属材料及热处理作业本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题)1. 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)?分子键正确答案：C解答参考：2. 结构材料要求的主要性能为（ ）?(A)?物理性能?(B)?化学性能?(C)?力学性能?(D)?物理和化学性能正确答案：C解答参考：3. 材料的使用温度（ ）。?(A)?与其韧脆转变温度无关?(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)?应在其韧脆转变温度以上正确答案：D解答参考：4. 低碳钢拉伸应力-应变曲线上

2、对应的最大应力值称为（ ）。?(A)?弹性极限?(B)?屈服点?(C)?抗拉强度?(D)?断裂韧度正确答案：C解答参考：5. 表示金属材料弹性极限的符号是（ ）。?(A)?b?(B)?s?(C)? ?(D)?p正确答案：C解答参考：6. （ ）是金属的韧性指标。?(A)?HB?(B)?(C)?K1c?(D)?E正确答案：C解答参考：7. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ ）。?(A)?弹性?(B)?硬度?(C)?塑性?(D)?强度正确答案：D解答参考：8. （ ）属于密排六方结构。?(A)?Fe ?(B)?Al ?(C)?Cu ?(D)?Zn 正确答案：D解答参考：9. 金属多晶体

3、的晶粒越细，则其（ ）。?(A)?强度越高，塑性越差 ?(B)?强度越高，塑性越好?(C)?强度越低，塑性越好 ?(D)?强度越低，塑性越差正确答案：B解答参考：10. 从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（ ）温度为界限区分的。?(A)?结晶 ?(B)?再结晶?(C)?同素异构转变 ?(D)?25正确答案：B解答参考：11. 钨在室温塑性变形后，与塑性变形前相比（ ）。?(A)?硬度明显增高，塑性明显降低?(B)?硬度明显降低，塑性明显增高 ?(C)?硬度、塑性变化不明显 ?(D)?硬度、塑性的变化趋势一致正确答案：A解答参考：12. HCP 金属与FCC 金属在塑性上的的差别，主要是由于

4、两者的( ) 。 ?(A)?滑移系数目不同?(B)?滑移方向不同 ?(C)?滑移面不同 ?(D)?晶胞形状不同正确答案：A解答参考：13. 实际生产中，金属冷却时（ ）。?(A)?理论结晶温度总是低于实际结晶温度?(B)?理论结晶温度总是等于实际结晶温度?(C)?理论结晶温度总是大于实际结晶温度?(D)?实际结晶温度和理论结晶温度没有关系正确答案：C解答参考：14. 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)?越与冷却速度无关?(D)?越趋于恒定正确答案：B解答参考：15. 在金属结晶时，向液体金属中加入某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒，以达到改善其

5、机械性能的目的，这种细化晶粒的方法叫做( )。?(A)?时效处理?(B)?变质处理?(C)?加工硬化?(D)?调质正确答案：B解答参考：二、不定项选择题(有不定个选项正确，共10道小题)16. 退火低碳钢的拉伸曲线包括（ ）阶段。 不选全或者选错，不算完成?(A)?弹性变形?(B)?回复?(C)?屈服?(D)?加工硬化正确答案：A C D解答参考：17. 金属的塑性指标有（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?比例极限?(B)?延伸率?(C)?应力循环周次?(D)?断面收缩率正确答案：B D解答参考：18. 工程上常用（ ）表示材料的硬度。 不选全或者选错，不算完成?(A)?HRC?(B)

6、?HB?(C)?Ak?(D)?E正确答案：A B解答参考：19. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?间隙原子?(B)?位错 ?(C)?晶界 ?(D)?空位正确答案：A D解答参考：20. 在晶体缺陷中，属于面缺陷的有（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?间隙原子 ?(B)?位错?(C)?晶界 ?(D)?相界正确答案：C D解答参考：21. 金属变形的基本方式有（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)? 扩散?(B)? 滑移?(C)? 孪生?(D)?形核正确答案：B C解答参考：22. 变形金属再结晶后（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?形成

7、柱状晶 ?(B)?形成等轴晶?(C)?强度升高?(D)?塑性升高正确答案：B D解答参考：23. 经冷变形后，金属（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?形成柱状晶?(B)?形成纤维组织?(C)?强度升高 ?(D)?塑性升高正确答案：B C解答参考：24. 提高液体金属的冷却速度，可使金属结晶（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?过冷度增加?(B)?N/G增加?(C)?N/G减小?(D)?晶粒细化正确答案：A B D解答参考：25. 下面措施中能获得细晶粒结构的有（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?进行变质处理 ?(B)?诱导晶核的快速长大?(C)?振动?(D)?提高液体金属

8、的冷却速度正确答案：A C D解答参考：三、判断题(判断正误，共10道小题)26.?由弹性比功的公式：ae=se2/2E ，可通过冶金、冷变形和热处理等方式来降低材料的弹性模量E从而提高其弹性比功。（ ）正确答案：说法错误解答参考：27.?材料断裂韧性（KIC）受到材料的成分和组织结构以及构件的裂纹尺寸和几何形状的影响。（ ）正确答案：说法错误解答参考：28.?金属材料的冲击韧性与测试温度无关。（ ）正确答案：说法错误解答参考：29.?金属晶体中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。（ ）正确答案：说法正确解答参考：30.?塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排方向

9、。（ ）正确答案：说法正确解答参考：31.?金属晶体中位错密度的增加，金属继续塑性变形的抗力增大，强度升高；因而，那些几乎完全没有位错等缺陷的、近乎理想的晶体材料强度很低。（ ）正确答案：说法错误解答参考：32.?当金属进行冷塑性变形加工后，强度将会降低。（ ）正确答案：说法错误解答参考：33.?热加工是在再结晶温度以上的加工方法，也会引起加工硬化。（ ）正确答案：说法错误解答参考：34.?在实际金属的结晶过程中，自发形核比非自发形核更重要，往往起优先的主导的作用。（ ）正确答案：说法正确解答参考：35.?一般情况下，晶粒愈大，金属的强度、塑性愈好。（ ）正确答案：说法错误解答参考：（注意：若

10、有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)四、主观题(共20道小题)36.?请给出两种材料的分类方法，并说明如何加以分类？参考答案： 答：材料可按其化学键特点加以分类：金属材料、无机非金属材料（陶瓷材料）、高分子材料、复合材料。 材料还可按其应用时性能特点加以分类：结构材料、功能材料37.?根据退火的低碳钢的拉伸图，指出与下列力学性能指标相关的点与物理量：（1）断面收缩率；（2）抗拉强度；（3）比例极限；（4）刚度参考答案：38.?分析HB和HRC实验方法的原理及适用性。参考答案：39.?-Fe、Al、Cu、Zn各属何种晶体结构？试画出体心立

11、方、面心立方和密排六方晶体中原子排列最密的晶面和晶向。并算出其滑移系的个数。参考答案：40.?在常温下，已知铜的原子直径为10-10m，求铜的晶格常数。参考答案：答：常温下铜为fcc结构，原子直径2d=21/2a，a=10-10m41.?试分析体心立方、面心立方和密排六方晶体的滑移系对金属塑性的影响。参考答案：答：滑移系数目，材料塑性；滑移方向，材料塑性,（滑移方向的作用大于滑移面的作用）。因此FCC和BCC的滑移系为12个，HCP为3个；FCC的滑移方向多于BCC。金属塑性：Cu（FCC）Fe（BCC）Zn（HCP）42.?再结晶晶粒大小和哪些因素有关。参考答案： 答：温度：TD晶界迁移晶粒

12、长大；预变形度：预变形度临界变形度时，无明显影响预变形度临界变形度时，再结晶将出现异常粗大晶粒预变形度临界变形度时，预变形度 再结晶驱动力 再结晶形核率 晶粒尺寸，当预变形度很大时，出现形变织构，再结晶将出现异常粗大晶粒。43.?未进行冷变形的金属加热时，能否发生回复和再结晶，为什么？参考答案：答：未进行冷变形的金属加热时，不发生回复和再结晶。因为回复和再结晶的驱动力是金属变形储存能（晶格畸变能），未进行冷变形的金属不存在再结晶的驱动力。44.?金属塑性变形后力学性能有哪些变化？参考答案： 答：出现各向异性当形成纤维组织（晶界取向排列）或形变织构（晶粒的位向出现择优取向）时。加工硬化（形变硬化

13、）随着变形度的增加，位错大量增殖位错相互作用位错运动阻力加大变形抗力其强度、硬度提高，塑性、韧性下降。45.?在热加工过程中，金属能否产生加工硬化？试分析原因。参考答案：答：在热加工过程中，金属塑性变形与金属动态再结晶过程同时进行，金属不产生加工硬化。46.? 晶界对多晶体塑性变形有何影响？为何细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？ 参考答案： 答：晶界一方面是滑移的主要障碍；另一方面通过晶界自身变形协调变形以维持相邻晶粒变形保持连续；因此导致细晶强化。 晶粒小晶界面积大变形抗力大强度大；晶粒小单位体积晶粒多变形分散相邻晶粒不同滑移系相互协调；晶粒小晶界多不利于裂纹的传播断裂前承受较大的塑性变形。因

14、此晶粒细化强度、硬度提高，塑性、韧性提高；细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好。47.? 已知钨和铅的熔点分别为3380?C和327?C，试问钨在1100?C加工、铅在室温加工各为何种加工？参考答案： 答：纯金属的再结晶温度：TR= 钨的再结晶温度：钨TR=；钨在1100?C加工为冷加工 铅的再结晶温度：铅TR=；铅在室温加工为冷加工48.? 滑移的本质是什么？试比较低碳钢塑性变形前（状态A）、经历塑性变形（状态B）以及再结晶退火后（状态C）的力学性能，并分析性能变化的原因。参考答案： 答：滑移的本质是滑移面上位错的运动。低碳钢塑性变形后会出现加工硬化，即强度、硬度提高，塑性、韧性下降，是因为随着变

15、形度的增加，位错大量增殖位错相互作用位错运动阻力加大变形抗力； 经再结晶退火后，低碳钢加工硬化消除力学性能恢复，即强度、硬度下降，塑性、韧性提高，是因为无形变的再结晶晶粒的形成，位错密度大幅度降低变形抗力； 但再结晶退火后低碳钢的强度、硬度、塑性、韧性均高于塑性变形前的低碳钢，是因为再结晶退火后形成的再结晶晶粒小于塑性变形前的晶粒，细晶强化作用造成强度、硬度、塑性、韧性的提高。 49.? ?过冷度与冷却速度有什么关系？它对金属结晶后的晶粒大小有什么影响？参考答案：50.? ?列举几种实际生产中采用的细化铸造晶粒的方法。参考答案： 答：提高过冷度：过冷度 T，N，GN/G增大，晶粒细化； 变质处

16、理：在液态金属中加入孕育剂或变质剂作为非自发晶核的核心，以细化晶粒和改善组织。 振动，搅拌等 51.? ? 试分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同点。参考答案：52.?试分析含碳量为%的铁碳含金从液态冷却到室温时的平衡结晶过程，计算其室温组织组成物的相对含量，并判断其属于哪一类铁碳合金。参考答案：53.? 有两块退火钢样经组织分析发现其中珠光体占80%，但硬度差别较大，请分别计算它们的含碳量。 参考答案： 答：?第一块属于亚共析钢，P%=（）/（）=80%，求出X=，含碳量为%。 第二块属于过共析钢，P%=（）/（）=80%，求出X=，含碳量为%。 54.?画出T12

17、钢的平衡组织和淬火组织示意图并标出组织，计算其平衡组织中各组织组成物的相对含量。参考答案：55.? 现有两种铁-碳合金，其中一种合金的显微组织中珠光体量占75%，铁素体量占25%；另一种合金的显微组织中珠光体量占92%，二次渗碳体量占8%。这两种合金各属于哪一类合金？其含碳量各为多少？ 参考答案： 答：第一种合金属于亚共析钢，P%=（）/（）=75%，求出X=，含碳量为%。 第二种合金属于过共析钢，P%=（）/（）=92%，求出X=，含碳量为%。本次作业是本门课程本学期的第2次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题)1. 二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（ ）。?(

18、A)?单一液相?(B)?单一固相?(C)?两相共存?(D)?三相共存正确答案：D解答参考：2. 实际金属结晶时，通过控制晶核形成率N和成长率G的比值来控制晶粒的大小，在下列（ ）情况下获得粗大的晶粒：?(A)?N/G很大时?(B)?N/G很小时?(C)?N/G居中时?(D)?N=G时正确答案：B解答参考：3. 常温铁素体是碳溶解在（ ）中所形成的间隙固溶体。?(A)?-Fe?(B)?-Fe?(C)?-Fe?(D)?-Fe正确答案：A解答参考：4. （ ）属于冶金缺陷。?(A)?间隙原子?(B)?位错?(C)?晶界?(D)?缩孔正确答案：D解答参考：5. 铁素体的机械性能特点是（ ）?(A)?低

19、塑性、高强度?(B)?高塑性、高强度?(C)?高塑性、低强度?(D)?低塑性、低强度正确答案：C解答参考：6. 共晶成分的铁碳合金发生共晶反应时，其反应式为( )。?(A)?L+F?A?(B)?A?F+Fe3C ?(C)?L?A+Fe3C ?(D)?A?P 正确答案：C解答参考：7. （ ）为共晶体。?(A)?莱氏体?(B)?珠光体 ?(C)?铁素体 ?(D)?渗碳体正确答案：A解答参考：8. 在Fe-Fe3C相图中，Acm线也称为（ ）。?(A)?固相线 ?(B)?共析线 ?(C)?共晶线 ?(D)?固溶度线正确答案：D解答参考：9. 下列铁碳合金在室温平衡状态，（ ）成分的强度最高。?(A

20、)? ?(B)? ?(C)? ?(D)?正确答案：B解答参考：10. 铸铁的含碳量一般为（ ）。?(A)?% ?(B)?% ?(C)?% ?(D)?% 正确答案：C解答参考：11. 钢的含碳量一般为（ ）。?(A)?%?(B)?%?(C)?%?(D)?%正确答案：A解答参考：12. 脆性相以（ ）析出的危害最大。?(A)?网状?(B)?颗粒?(C)?薄片层状?(D)?球状正确答案：A解答参考：13. 热处理能使钢的性能发生变化，其根本原因是（ ）。?(A)?铁有同素异构转变?(B)?钢在加热保温过程中成分达到均匀?(C)?钢在加热保温过程中成分达到均匀?(D)?钢在热处理过程中发生的固液、液固

21、转变正确答案：A解答参考：14. 比较以下（ ）的强度最高。?(A)?F?(B)?P?(C)?Fe3C?(D)?S正确答案：D解答参考：15. 钢经调质处理后获得的组织是( )。?(A)?回火马氏体?(B)?回火屈氏体?(C)?回火索氏体?(D)?回火贝氏体正确答案：C解答参考：二、不定项选择题(有不定个选项正确，共10道小题)16. 渗碳体的机械性能特点是（ ） 不选全或者选错，不算完成?(A)?高弹性 ?(B)?高塑性 ?(C)?高硬度 ?(D)?高脆性正确答案：C D解答参考：17. （ ）是碳溶解在Fe中形成的间隙固溶体。 不选全或者选错，不算完成?(A)?铁素体?(B)?奥氏体?(C

22、)?渗碳体 ?(D)?珠光体正确答案：A B解答参考：18. 马氏体组织有（ ）形态。 不选全或者选错，不算完成?(A)?网状 ?(B)?树枝状 ?(C)?板条状 ?(D)?针状正确答案：C D解答参考：19. 铸铁的力学性能可取决于（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?基体组织?(B)?石墨的形态 ?(C)?变质处理?(D)?石墨化程度正确答案：A B C D解答参考：20. 大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显着的有（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?Cr?(B)?Ti?(C)?Si ?(D)?V正确答案：B D解答参考：21. 含有合金元素（

23、 ）较多的钢可能是本质粗晶钢。 不选全或者选错，不算完成?(A)?Mn ?(B)?Cr ?(C)?P?(D)?Ni正确答案：A C解答参考：22. 钢中常含有的有益元素主要有（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?Mn?(B)?P?(C)?S?(D)?Si正确答案：A D解答参考：23. 钢经调质处理后的机械性能（ ） 不选全或者选错，不算完成?(A)?强度比正火低 ?(B)?强度比正火高 ?(C)?塑性比正火更好?(D)?韧性比正火更好正确答案：B C D解答参考：24. 齿轮类零件的主要失效形式有（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?过度弹性变形 ?(B)?疲劳断裂 ?(C)?过

24、载断裂 ?(D)?表面损伤正确答案：B C D解答参考：25. 选材的主要原则有（ ）。 不选全或者选错，不算完成?(A)?使用性能原则 ?(B)?工艺性能原则 ?(C)?经济性原则 ?(D)?环境与资源原则正确答案：A B C D解答参考：三、判断题(判断正误，共10道小题)26.?凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（ ）正确答案：说法错误解答参考：27.?非晶体是各向同性的。（ ）正确答案：说法正确解答参考：28.?单晶体和多晶体都表现为各向异性。（ ）正确答案：说法错误解答参考：29.?合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为组织。（ ）正确答案：说法错

25、误解答参考：30.?固溶体的强度和硬度，比组成固溶体的溶剂金属的强度和硬度高。（ ）正确答案：说法正确解答参考：31.?在平衡结晶条件下，由于匀晶转变在整个结晶过程中，固相的成分沿着固相线变化，因此，结晶完成后，得到固体的成分是不均匀的。（ ）正确答案：说法正确解答参考：32.?无限固溶体一定是置换固溶体。（ ）正确答案：说法正确解答参考：33.?Fe3CI与Fe3C的形态和晶体结构均不相同。（ ）正确答案：说法错误解答参考：34.?在FeFe3C相图中，含碳量大于%的成分在结晶过程中均会发生共晶反应。（ ）正确答案：说法正确解答参考：35.?只有共析成分的铁碳合金才能发生共析反应。（ ）正确

26、答案：说法错误解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)四、主观题(共20道小题)36.?现有形状、尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金，它们的碳含量分别为%，%， %，%的合金。根据你所学的知识，可有哪些方法区别它们？参考答案： 答：测量四块合金的硬度，其硬度随含碳量增加而升高。观察四块合金的金相，%和%的合金均为亚共析钢，其组织为珠光体+铁素体，珠光体的量随含碳量增加而增加；%的合金为过共析钢，其组织为珠光体+二次渗碳体；%的合金为亚共晶白口铁，其组织为珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体。观察四块合金与砂轮磨出的火花，随着含碳量的增加，流线数量和爆花数量都急剧增多，碳含量超过%以后，增多的趋势逐渐缓和。37.?根据铁碳相图解释下列现象： 含碳量%的钢比含碳量%的钢硬度高；在室温平衡状态下，含碳量为%的钢比含碳量为%的钢强度高；室温下莱氏体比珠光体塑性差。