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工程材料习题

工程材料习题

0、绪论

0.1、名词解释

金属键

0.2、综合分析题

（1）什么是工程材料？

按结合键的性质，一般将工程材料分为哪4类？

（2）高分子材料由什么结合键结合？

1、材料的结构与性能特点

1.1名词解释

致密度晶体的各向异性刃型位错柏氏矢量固溶体固溶强化金属化合物组织

组织组成物疲劳强度断裂韧性单体链节热塑性热固性柔性玻璃态高弹态粘流态

1.2填空题

（1）同非金属相比，金属的主要特性是（）。

（2）晶体与非晶体结构上最根本的区别是（）。

（3）在立方晶系中，{120}晶面族包括（）等晶面。

（4）

-Fe的一个晶胞内的原子数为（）。

（5）高分子材料大分子链的化学组成以（）为主要元素，根据组成元素不同，可分为三类，即（）、（）和（）。

（6）大分子链的几何形状主要为（）、（）和（）。

热塑性聚合物主要是（）分子链

（7）高分子材料的聚集状态有（）、（）和（）三种。

（8）线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是（）、（）和（）。

（9）与金属材料比较，高分子材料的主要机械性能特点是强度（）、弹性（）、弹性模量（）等。

（10）高分子材料的老化，在结构上是发生了（）和（）。

1.3．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）在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是

a.<100>b.<110>c.<111>d.<120>

（3）在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面；

a.<100>b.<110>c.<111>d.<120>

（4）固溶体的晶体结构：

抄<110}c，<111}

a.与溶剂相同b．与溶质相同c．与其他晶型相同

（5）间隙相的性能特点是：

a．熔点高、硬度低b．硬度高、熔点低．c硬度高、熔点高

（6）线型非晶态高聚物温度处于

～

之间时的状态是：

a．玻璃态，表现出高弹性b.高弹态，表现出不同弹性

c．粘流态，表现出非弹性d．高弹态，表现出高弹性

（7）高聚物的粘弹性指的是：

a.应变滞后于应力的特性b．应力滞后于应变的特性

c．粘性流动的特性d．高温时才能发生弹性变形的特性

（8）高聚物受力变形后所产生的应力随时间而逐渐衰减的现象叫

a．蠕变b．柔顺性c.应力松弛d.内耗

（9）热固性塑料与热塑性塑料比较，耐热性：

a．较低b。

较高c．相同d.不能比较

（10）高分子材料中结合键的主要形式是：

a．分子键与离子键b．分子键与金属键

c.分子键与共价键d．离子键与共价键

1.4．综合分析题

（1）在立方晶胞中画出（110）、（120）晶面和【211】、【

20】晶向。

（2）

、AI、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？

（3）画出体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格中原子最密的晶面和晶向。

（4）已知

的晶格常数a＝2．87×

，试求出

的原子半径和致密度。

（5）在常温下，已知铜的原子直径d＝2．55X

m，求铜的晶格常数。

（6）实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷?

它们对性能有什么影响

（7）一晶体中有一个位错环abcdea（见图1—1）。

说明各段位错各是什么性质的位错。

（8）什么是固溶强化？

造成固溶强化的原因是什么

（9）间隙固溶体和间隙相有什么不同？

（10）说明洛氏硬度的测试原理、

（11）简述冲击弯曲试验的试验方法和冲击韧度的计算方法。

（12）设有一很大的板件，内有一长为2mm的贯通裂纹，受垂直裂纹面的外力拉伸，当

所加应力达到720MPa时裂纹扩展，求该板材料的断裂韧性。

（y＝

）

（13）简述高聚物大分子链的结构和形态，它们对高聚物的性能有何影响?

（14）说明晶态聚合物与非晶态聚合物性能上的差别，并从材料结构上分析其原因。

（15）高聚物的强度为什么低?

（16）何谓高聚物的老化?

说明老化的原因，提出改进高聚物抗老化能力的措施。

（17）说明塑料在减摩、耐磨性方面的特点。

（18）画出高聚物大分子链的三种形态。

（19）画出线型非晶态高聚物的变形随温度变化的曲线。

（20）陶瓷的典型组织由哪几种相组成?

（21）为什么陶瓷的实际强度比理论强度低得多?

指出影响陶瓷强度的因素和提高强

度的途径。

2金属材料组织和性能的控制

2.1名词解释

过冷度、非自发形核、变质处理、铁素体、珠光体、滑移、加工硬化、再结晶、滑移系、本质晶粒度、球化退火、马氏体、淬透性、淬硬性、调质处理、回火稳定性、二次硬化、回火脆性、CVD、激光相变硬化

2.2．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）当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是（）。

（3）液态金属结晶时，结晶过程的推动力是（），阻力是（）。

（4）过冷度是指（），其表示符号为（）。

（5）典型铸锭结构的三个晶区分别为（）、（）和（）。

（6）固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度（）。

（7）固溶体出现枝晶偏析后，可用（）加以消除。

（8）一合金发生共晶反应，液相L生成共晶体（

）。

共晶反应式为（），共晶反应

的特点是（）。

（9）一块纯铁在912℃发生

→

转变时，体积将（）。

（10）珠光体的本质是（）。

（11）在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3CⅡ最多的合金成分点为（），含Le′最多的

合金成分点为（）。

（13）钢在常温下的变形加工称为（）加工，而铅在常温下的变形加工称为（）加工

（14）造成加工硬化的根本原因是（）。

（15）滑移的本质是（）。

（16）变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是（）。

（17）再结晶后晶粒度的大小主要取决于（）和（）。

（18）在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体和屈氏体的主要相同点是（）,不同点是（）。

（19）用光学显微镜观察，上贝氏体呈（）状，下贝氏体呈（）状。

（20）马氏体的显微组织形态主要有（）、（）两种。

其中（）的韧性较好。

（21）钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越（）,说明临界冷却速度越（）

（22）马氏体是一种（）磁相，在磁场中呈现磁性；而奥氏体是一种（）磁相，在磁场中无磁性。

（23）球化退火加温温度略高于Ac1,以便保留较多的（）或较大的奥氏体中的（），促进球状碳化物的形成。

（24）球化退火的主要目的是（）,它主要适用于（）钢。

（25）亚共析钢的正常淬火温度范围是（），过共析钢的正常淬火温度范围是（）。

（26）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（）。

（27）合金元素中，碳化物形成元素有（）。

（28）促进晶粒长大的合金元素有（）。

（29）除（）、（）外，几乎所有的合金元素都使Ms、Mf,点下降，因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比，残余奥氏体（），使钢的硬度（）。

（30）一些含有合金元素（）的合金钢，容易产生第二类回火脆性，为了消除第二类回火脆性，可采用（）和（）。

（31）在电刷镀时，工件接直流电源（）极、镀笔接直流电源（）极，可以在工件表面获得镀层。

（32）利用气体导电（或放电）所产生的（）作为热源进行喷涂的技术叫等离子喷涂。

2.3．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。

（）

（3）在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。

（）

（4）当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是

一个多晶体。

（）

（5）晶粒度级数的数值越大，晶粒越细。

（）

（6）平衡结晶获得的Ni质量分数为20％的Cu-Ni合金比Ni质量分数为40％的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。

（）

（7）一个合金的室温组织为

Ⅱ+（

），它由三相组成。

（）

（8）铁素体的本质是碳在

-Fe中的间隙相。

（）

（9）20钢比T12钢的碳质量分数要高。

（）

（10）在退火状态（接近平衡组织）45钢比20钢的塑性和强度都高。

（）

（11）在铁碳含金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3％的铁碳合金才能发生共晶反应。

（）

（12）滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。

（）

（13）因为B.C.C晶格与F.C.C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。

（）

（14）孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。

（）

（15）金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。

（）

（16）再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。

（）

（17）重结晶退火就是再结晶退火。

（）

（18）渗碳体的形态不影响奥氏体化形成速度。

（）

（19）马氏体是碳在

-Fe中的过饱和固溶体。

当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。

（）

（20）当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。

（）

（21）当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。

（）

（22）当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。

（）23）在碳钢中，共析钢的淬透性最好。

（）

（24）高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。

（）

（25）经退火后再高温回火的钢，能得到回火索氏体组织，具有良好的综合机械性能。

（）

（26）调质得到的回火索氏体和正火得到的索氏体形貌相似，渗碳体形态一样。

（）

（27）在同样淬火条件下，淬透层深度越大，则钢的淬透性越好。

（）

（28）感应加热过程中，电流频率愈大，电流渗入深度愈小，加热层也愈薄。

（）

（29）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。

（）

（30）所有的合金元素都能提高钢的淬透性。

（）

（31）合金元素Mn、Ni、N可以扩大奥氏体区。

（）

（32）合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。

（）

（33）60Si2Mn钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。

（）

（34）所有的合金元素均使Ms、Mf下降。

（）

（35）电弧喷涂技术可以在金属表面喷涂塑料。

（）

（36）气相沉积技术是从气相物质中析出固相并沉积在基材表面的一种表面镀膜技术。

（）

2.4．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）为细化铸造金属的晶粒，可采用：

a．快速浇注b．加变质剂c以砂型代金属型

（3）在发生L→（

）共晶反应时，三相的成分：

a．相同b．确定c.不定

（4）共析成分的合金在共析反应

→（

）刚结束时，其组成相为

a．

+

b．

c.（

）

（5）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

（6）珠光体是一种：

a．单相固溶体b两相混合物c．Fe与C的化合物

（7）T10钢的碳质量分数为：

a．0.1％b.1.0％c.10％

（8）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

（9）面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是

a.﹛100﹜b.﹛111﹜c.﹛110﹜

（10）体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〉

（11）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

（12）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

（13）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

（14）共析钢的过冷奥氏体在550～350~C的温度区间等温转变时，所形成的组织是

a．索氏体b.下贝氏体

c．上贝氏体d.珠光体

（15）若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将

a．降低b.提高

c．不改变d.降低还是提高不确定

（16）马氏体的硬度取决于

a．冷却速度b.转变温度c．碳质量分数

（17）淬硬性好的钢：

a．具有高的合金元素质量分数b.具有高的碳质量分数

c．具有低的碳质量分数

（18）对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用：

a．高淬透性钢b．中淬透性钢c．低淬透性钢

（19）直径为10mm的40钢的常规淬火温度大约为：

a．750°Cb．850°Cc．920°C

（20）直径为10mm的40钢在常规淬火温度加热后水淬后的显微组织为

a．马氏体b．铁素体+马氏体c．马氏体+珠光体

（21）完全退火主要适用于

a．亚共析钢b.共析钢c.过共析钢

（22）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

（23）20钢的渗碳温度范围是

a．600～650°Cb.800～820°C

c．900～950°Cd.1000～1050°C

（24）钢的淬透性主要取决于：

a．钢中碳质量分数b.冷却介质

c.钢中合金元素种类和质量分数

（25）钢的淬硬性主要取决于：

a．钢中碳质量分数b.冷却介质

c．钢中合金元素种类和质量分数

2.5综合分析题

（1）金属结晶的条件和动力是什么?

（2）金属结晶的基本规律是什么?

（3）在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能,细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施有哪些?

（4）如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小：

①砂模浇注与金属模浇注；

②变质处理与不变质处理；

③铸成厚件与铸成薄件；

④浇注时采用震动与不采用震动。

（5）为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区?

（6）将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后慢冷至如图1-2温度T，求此时：

①两相的化学成分；

②两相的质量比；

③各相的质量分数；

④各相的质量。

（7）求碳的质量分数为3．5％的质量为10kg的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度（但尚未发生共晶反应）时所剩下的液体的碳的质量分数及液体的质量。

（8）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。

（9）同样形状的两块铁碳合金，其中一块是退火状态的15钢，一块是白口铸铁，用什么简便方法可迅速区分它们?

（10）为什么碳钢进行热锻、热轧时都要加热到奥氏体区?

（11）手锯锯条、普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造?

（12）为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好?

（13）与单晶体的塑性变形相比较，说明多晶体塑性变形的特点。

（14）金属塑性变形后组织和性能会有什么变化?

（15）在图1-3所示的晶面、晶向中，哪些是滑移面?

哪些是滑移方向?

图中情况能否

构成滑移系?

（16）用低碳钢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?

（17）已知金属钨、铅的熔点分别为3380°C和327℃，试计算它们的最低再结晶度，并

分析钨在1100°C加工、铅在室温加工时各为何种加工?

（18）何谓临界变形度?

分析造成临界变形度的原因。

（19）在制造齿轮时，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。

（20）再结晶和重结晶有何不同?

（21）热轧空冷的45钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能

细化?

（22）画出珠光体、下贝氏体和低碳马氏体在显微镜下的形态示意图。

（23）试怵马氏体转变的基本特点。

（24）试比较索氏体和回火索氏体、马氏体和回火马氏体之间在形成条件、金相形态与性能上的主要区别。

（25）马氏体的本质是什么?

它的硬度为什么很高?

为什么高碳马氏体的脆性大?

（26）为什么钢件淬火后一般不直接使用，需要进行回火?

（27）直径为6mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30°C，用图1-4所示的冷却曲线进行冷却，试分析其所得到的组织，说明各属于什么热处理方法。

（28）调质处理后的40钢齿轮，经高频感应加热后的温度T如图1-5所示。

试分析高频感应加热水淬后，轮齿由表面到中心各区（1、Ⅱ、Ⅲ）的组织。

（29）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；

②ZG35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。

（30）说明直径为6mm的45钢退火试样分别经下列温度加热：

700°C、760°C、840°C、

1100°C，保温后在水中冷却得到的室温组织。

（31）两个碳质量分数为1.2%的碳钢薄试样，分别加热到780℃和900℃，保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却至室温。

试分析：

①哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大?

②哪个温度加热淬火后马氏体中碳质量分数较少?

③哪个温度加热淬火后残余奥氏体量较多?

④哪个温度加热淬火后未溶碳化物量较多?

⑤你认为哪个温度加热淬火合适?

（32）指出下列工件的淬火温度及回火温度，并说出回火后获得的组织。

①45钢小轴（要求综合机械性能好）；

②60钢弹簧；

③T12钢锉刀。

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

（34）甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220～250HB，甲厂采用正火，乙厂采调质处理，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。

（35）试说明表面淬火、渗碳以及氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围等方面的差别

（36）试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理。

（37）合金元素提高钢的回火稳定性的原因何在?

（38）什么是钢的回火脆性?

如何避免?

（39）为什么说得到马氏体随后回火处理是钢的最经济而又最有效的强韧化方法?

（40）为什么碳质量分数为0.4％、铬质量分数为12％的铬钢属于过共析钢，而碳质量分数为1.0％、铬质量分数为12％的钢属于莱氏体钢?

（41）什么是激光淬火?

它有什么特点?

（42）举出两个采用激光强化技术提高工件使用寿命的实际例子。

（43）用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：

锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工

①写出其中热处理工序的名称及作用。

②制定最终热处理（磨加工前的热处理）的工艺规范，并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。

3.1名词解释

热硬性、石墨化、孕育（变质）处理、球化处理、石墨化退火、固溶处理、时效

3.2填空题

（1）20是（）钢，可制造（）。

（2）T12是（）钢，可制造（）。

（3）按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（），（）和（）几类。

（4）Q345（16Mn）是（）钢，可制造（）。

（5）20CrMnTi是（）钢，Cr，Mn的主要作用是（），Ti的主要作用是（）

热处理工艺是（）。

（6）40Cr是（）钢，可制造（）。

（7）60Si2Mn是（）钢，可制造（）。

（8）GCrl5是可制造（）钢，可制造（

（9）9SiCr是（）钢，可制造（）。

（10）CrWMn是（）钢，可制造（）。

（11）Crl2MoV是（）钢，可制造（）

（12）5CrMnMo是（）钢，可制造（。

）

（13）W18Cr4V是（）钢，碳质量分数是（），w的主要作用是（）、Cr的主要作用是（），V的主要作用是（）。

热处理工艺是（），最后组织是（）。

（14）1Crl3是（）钢，可制造（）。

（15）0Crl8Ni9Ti是（）钢，Cr的主要作用是（），Ni的主要作用是（），Ti的

主要作用是（）。

（16）灰口铸铁中碳主要以（）的形式存在，可用来制造（）。

（17）球墨铸铁中石墨的形态为（），可用来制造（）。

（18）蠕墨铸铁中石墨的形态为（），可用来制造（）。

（19）影响石墨化的主要因素是（）和（）。

（20）球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高，这是因为（）。

（21）HT200牌号中“HT"表示（），数字"200"表示（）。

（22）生产球墨铸铁选用（）作为球化剂。

3.3是非题

（1）T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。

（）

（2）调质钢的合金化主要是考虑提高其热硬性。

（）

（3）高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。

（）

（4）T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。

（）

（5）W18Cr4V高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入奥氏体中，从而提高钢的热硬性。

（6）奥氏体不锈钢只能采用加工硬化提高强度。

（）

（7）奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。

（）

（8）铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。

（）

（9）可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。

（）

（10）石墨化的第三阶段不易进行。

（）

（11）可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。

（）

（12）球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能（）

3.4．综合分析题

（1）说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的钢类、碳质量分数，各举出一个应用实例。

（2）为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素?

（3）试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

（4）有两种高强螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合机械性能：

fb≥800MPa，dk≥600kJ／m‘。

试问应选择什么材料及热处理工艺?

（5）为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素?

为什么要进行中温回火?

（6）轴承钢为什么要用铬钢?

为什么对非金属夹杂限制特别严格?

（7）简述高速钢的成分、热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。

（8）W18Cr4V钢的Ad约为820~C，若以一般工具钢Acl+（30～50）℃的常规方法来确定其淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能?

为什么?

其实际淬火温度是多少?

（9）不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么?

（10）试分析20CrMnTi钢和1Crl8Ni9Ti钢中丁i的作用。

（11）试分析合金元素Cr分别在40Cr、GCrl5、CrWMn、1Crl3、1Crl8NigTi、4Cr9Si2等

钢中的作用。

（12）试就下列四个钢号：

20CrMnTi、65、T8、40Cr讨论如下问题：

①在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由

②各种钢的川途、热处理工艺、最终