《机械工程材料》习题.docx
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《机械工程材料》习题
《机械工程材料》习题
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任课教师:
湄洲湾职业技术学院机械工程系
2011年2月
1.1材料的使用性能
一、填空题
1.金属材料的性能包括使用性能和，前者包括力学性能和等。
2.材料主要的工艺性能主要有、、、
、等。
3.金属材料的能力称为强度。
它是通过实验测定的，用于表示脆性材料条件屈服强度的符号为。
4.屈服点表示的是材料抵抗变形的能力；抗拉强度表示的是材料抵抗的能力；刚度表示的是材料抵抗变形的能力。
5.材料常用的塑性指标有和两种。
其中用表示塑性更接近材料的真实变形。
6.有一钢试样，其直径为10mm,标距长度为50mm,当载荷达到18840N时，试样产生屈服现象。
载荷加到36110N时，试样发生缩颈现象，然后被拉断，拉断后标距长度为63mm,断裂处直径为6.7mm，则试样的σs=_______MPa；σb=_______MPa；δ=______；Ψ=_____。
7.疲劳强度是表示材料经作用而的最大应力值。
8.疲劳断裂分为、、三个阶段。
9.工地上，钢筋在使用之前一般要进行拉伸，其目的是，该种强化材料的方法称为。
二、是非题
[]1.材料的性能包含工艺性能和使用性能。
工程材料使用性能的好坏，直接影响零件或构件的制造方法和制造成本。
工程材料工艺性能好坏，决定了它的使用寿命和应用范围。
[]2.金属材料被广泛应用的主要原因是来源广泛、优良的使用性能和工艺性能以及可以通过热处理使金属的性能显著提高。
[]3.机器中的零件在工作时，材料强度高的不会变形，材料强度低的一定会产生变形。
[]4.对退火低碳钢进行拉伸试验，会出现载荷不增加而试样继续伸长的现象，这一现象为屈服。
[]5.所有的金属材料均有明显的屈服现象。
[]6.屈服点是材料发生屈服时的平均应力。
[]7.抗拉强度是材料断裂前承受的最大应力。
[]8.材料韧性的主要判据是冲击吸收功。
[]9.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。
[]10.洛氏硬度适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法。
[]11.疲劳断裂是指在长期使用过程中零件突然发生的断裂，在这一过程中零件所受的应力可以远低于材料的屈服点。
[]12.材料硬度越低，其切削加工性能就越好。
三、选择题
1.表示金属材料屈服强度的符号是
A.σeB.σsC.σbD.σ-1
2.测试淬火齿轮的硬度应选择
A．HRAB.HRBC.HRCD.HBS
3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（）。
A.HBB.HRC.HVD.HS
4.材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为
A．强度B.硬度C.塑性D.冲击韧性
5.一般工程图纸上常标注材料的，作为零件检验的主要依据。
A．强度B.硬度C.塑性D.疲劳强度
6.承受作用的零件，使用时可能出现疲劳断裂。
A．静拉力B.静压力C.冲击力D.交变应力
四、简答题
1.试分析退火低碳钢常温静载拉伸试验中强化阶段曲线形成原因？
2.常用的测量硬度方法有几种？
其应用范围如何？
2.1纯金属的晶体结构与结晶
一、填空题
1.常见金属的晶格类型有体心立方晶格、、三种。
铜为，锌为，α-Fe为。
2.每个体心立方晶胞在晶核中实际含有个原子，致密度为。
3.根据几何形态特征，可将晶体缺陷分为、和面缺陷三类。
其中间隙原子属于，位错属于，晶界属于。
4.是结晶的必要条件。
金属实际结晶温度总是低于理论结晶温度的现象，称为；冷却速度越快，金属的实际结晶温度。
5.纯金属结晶的过程是一个和的过程。
6.实际金属结晶时，其形核方式有和两种，其中，又称为变质处理。
7.生产中常用的细化晶粒的方法有、以及附加振动等。
二、是非题
[]1.晶体是指原子呈规则排列的固态，例如，纯铁、玻璃等。
[]2.日常所见的金属都是单晶体。
[]3.金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。
[]4.实际金属中存在着点、线、面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。
[]5.在室温下，金属的晶粒越细，则其强度越高，塑性越低。
[]6.液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。
三、选择题
1.增加冷却速度，可使金属结晶的过冷度。
A.提高B.降低C.不变D.不确定
2.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．理论结晶温度总是高于实际结晶温度
C．理论结晶温度总是等于实际结晶温度
D．理论结晶温度与实际结晶温度无关
四、简答题
1.实际金属晶体中存在哪些缺陷，对性能有什么影响？
2、什么是过冷度？
影响过冷度的主要因素是什么？
3.分析纯金属冷却曲线中出现“过冷现象”和“平台”的原因？
4.何为细晶强化，影响晶粒尺寸的因素是什么，如何控制晶粒尺寸？
2.2合金的相结构与结晶
一、填空
1、合金是指由两种或两种以上化学元素组成的具有特性的物质；铁碳合金的组元是和。
2.合金的基本相结构有固溶体、、三种；根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置不同，固溶体可分为和。
3.金属在固态下晶格类型随温度（或压力）变化的特性称为；纯铁在912℃以下为晶格，在912℃-1394℃为晶格，在1394℃-1538℃为晶格。
4.A（奥氏体）是，具有晶格，在727℃时碳的质量分数为，在1148℃时碳的质量分数为，性能特点是：
。
F（铁素体）是，具有晶格，在727℃时碳的质量分数为，在室温时碳的质量分数为，性能特点是。
5.珠光体是由和组成的机械混合物，碳的质量分数为。
6.亚共析钢碳的质量分数为，其室温组织为；共析钢碳的质量分数为，其室温组织为，过共析钢碳的质量分数为，其室温组织为；亚共晶白口铸铁碳的质量分数为，其室温组织为；共晶白口铸铁碳的质量分数为，其室温组织为；过共晶白口铸铁碳的质量分数为，其室温组织为。
7.称为固溶强化，固溶强化的原因是由于溶质元素的溶入，使固溶体晶格产生畸变，增加了变形抗力，因而导致材料强度、硬度提高。
由此可知，平衡结晶获得的WNi=40%的Cu-Ni合金比WNi=20%的Cu-Ni合金的强度、硬度要（填高或低）。
8.渗碳体（Fe3C）是一种金属化合物，碳质量分数为，其性能特点是，是钢中主要的强化相，即当金属化合物以细小颗粒状均匀分布在固溶体基体上时，将使合金的强度、硬度和耐磨性显著提高，此强化材料的方法称为。
由此可知，在钢中，随含碳量增加，渗碳体（Fe3C）量增加，钢的强度、硬度（填上升或下降），韧性、塑性（填上升或下降），但当碳含量超过0.9%时，因在钢中形成，使强度（填上升或下降），硬度（填上升或下降），韧性、塑性仍然下降。
9.碳的质量分数为的铁碳合金称为共析钢，当它加热到S点（727℃）时会发生转变，从中同时析出和的机械混合物，称为。
碳的质量分数为的铁碳合金称为共晶白口铸铁，当它加热到C点（1148℃）时会发生转变，从中同时析出和的机械混合物，称为。
10.铁碳合金的室温显微组织由和两种基本相组成。
二、是非题
[]1.两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素融合在一起都可以称为合金。
[]2.置换固溶体可能形成无限固溶体，间隙固溶体只可能是有限固溶体。
[]3.合金中的固溶体一般韧性、塑性较好，常作为基体组织；而金属化合物一般具有较高的硬度，常作为强化相。
[]4.莱氏体中因为含有大量的渗碳体，因此其性能特点是硬度高脆性大。
[]5.奥氏体是单相组织。
[]6.由于白口铸铁的室温组织中含有大量莱氏体，导致其塑性下降，因此不能锻造。
[]7.室温时，T8钢的强度高于T12钢。
[]8.在铁碳合金中，只有共析成分点的合金在结晶时才能发生共析反应。
[]9.共析转变、共晶转变都在恒定温度下进行。
[]10.接近共晶成分的合金，一般铸造性能较好。
[]11.钢的锻造加热温度一般应选在单相奥氏体区。
三、选择题
1．组成合金最基本的、独立的物质称为
A、组元B、合金系C、相D、组织
2.下列组织中，塑性最好的是。
A．铁素体B.珠光体C.渗碳体D.莱氏体
3.碳的质量分数为0.4%的钢在室温下的平衡组织为。
A．PB.F+PC.FD.P+Fe3CII
4.要求高硬度和耐磨性的工具，应选用。
A．低碳钢B.中碳钢C.高碳钢D.碳素结构钢
5.莱氏体是一种。
A．固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组织
6.铁碳合金冷却时，由于溶解度的变化，从奥氏体中析出的渗碳体称为。
A．一次渗碳体B.二次渗碳体C.三次渗碳体D.共析渗碳体
7.碳的质量分数为4.3%的铁碳合金在冷却到1148时，同时结晶出奥氏体和渗碳体的过程称为。
A．共析转变B.共晶转变C.马氏体转变D.奥氏体转变
8、发生共晶转变的含碳量的范围是。
A、0.77%—4.3%B、2.11%—4.3%C、2.11%—6.69%D、4.3%—6.69%
9、共晶转变的产物是。
A、奥氏体B、渗碳体C、珠光体D、莱氏体
10、共析转变的产物是。
A、奥氏体B、渗碳体C、珠光体D、莱氏体
11、Wc>4.3%的铁称为。
A、共晶白口铸铁B、亚共晶白口铸铁C、过共晶白口铸铁D、共析白口铸铁
12、铁碳合金相图中的Acm线是。
A、共析转变线B、共晶转变线C、碳在奥氏体中的固溶线
D、铁碳合金在缓慢冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线
四、简答题
1.何为变形强化、细晶强化、固溶强化和弥散强化？
说明他们的主要区别。
2．根据Fe－Fe3C相图回答下列问题
1）写出下列特性点和特性线的含义.
S点：
E点：
ES线：
PSK线：
2）图中S点、F点的含碳量和温度各是多少？
3）指出在下列条件下钢的组织:
碳的质量分数
温度（℃）
组织
1.0％
730
4.3%
1200
4）在ESKFCE区域内，由哪些相组成？
5）分析碳的质量分数为0.6%的铁碳合金的冷却结晶过程：
在Fe－Fe3C相图中碳的质量分数为0.6%处画一垂线，分别与AC、AE、GS、PSK线相交于1、2、3、4点。
合金在AC线以上处于，当冷却到与AC线相交的1点时，开始从中结晶出，冷却到与AE线相交的2点时结晶完毕。
2—3点之间，合金呈。
3点以下，中开始析出。
冷却到4点时，剩余奥氏体发生反应，转变成。
该合金的室温组织由和组成。
6）根据相图，说明下列现象产生的原因：
在1100℃，Wc0.4%碳钢能进行锻造，Wc4.0%铸铁不能锻造。
钳工锯割T10钢比锯割20钢费力，锯条易磨损。
钢铆钉一般用低碳钢制造，锉刀一般用高碳钢制作。
钢适宜采用压力加工成形，而铸铁只能采用铸造成形。
T12钢比T8钢的硬度高，但强度反而低。
T8钢比40钢的强度、硬度高，塑性、韧性差。
3.1钢的热处理原理
一、填空题
1.热处理是指采用适当方式对材料或工件在固态下进行、和，以获得预期组织结构，从而获得所需性能的工艺方法。
2.共析钢的奥氏体化过程可分为A形核，A长大，，
四个阶段。
3.在钢的热处理中，所采用的冷却方式主要有连续冷却和，常见的连续冷却方法有、水冷等。
3.过冷奥氏体等温冷却转变的产物有、、、
、。
4.马氏体是，是过冷奥氏体连续冷却转变的产物，其转变温度为，为晶格；马氏体的组织形态与其碳的质量分数有关，当碳的质量分数大于或等于1.0%时，为状，当碳的质量分数小于0.2%时，为状，马氏体的硬度主要取决于碳的质量分数，故马氏体的碳的质量分数越高，其硬度（填越高或越低）。
5.板条马氏体的性能特点是具有良好的及较好的；片状马氏体的性能特点是而。
二、是非题
[]1.马氏体转变是在等温冷却的条件下进行的。
三、选择题
1.共析钢奥氏体化后过冷到350℃等温将得到。
A.马氏体B.珠光体C.贝氏体D.铁素体
2.贝氏体是由组成的复相组织。
A.过饱和的铁素体和渗碳体B.过饱和的奥氏体和渗碳体
C.过饱和的马氏体和渗碳体D.过饱和的珠光体和渗碳体
3.马氏体临界冷却速度指的是获得组织的最小冷却速度。
A．全部马氏体B.全部铁素体
C.部分马氏体D.部分马氏体和部分铁素体
四、简答题
1.什么是钢的奥氏体化？
以共析钢为例说明奥氏体的形成过程。
共析钢和过共析钢要实现完全奥实体化，各应加热到什么温度？
2.根据共析钢过冷奥氏体等温冷却曲线（TTT曲线），分析将共析钢过冷奥氏体分别置于700℃、620℃、570℃、500℃及300℃等温转变时，所得到的组织在结构上和力学性能上的不同。
3.根据共析钢过冷奥氏体连续冷却曲线（CCT曲线），说明为了获得以下组织，应采用何种冷却方法？
并在所CCT曲线上绘出其冷却曲线。
（1）P
（2）S（3）T+M+A’（4）M+A’
3.2钢的整体热处理
一、填空题
1.退火的主要目的是、、、
。
2.正火的冷却方式是，对于低碳钢正火的目的是，对于过共析钢正火的主要目的是。
3.球化退火加热温度为，得到（填完全或不完全）奥氏体，主要适用于钢和钢。
4.为了去除工作中由于塑性变形加工，切削加工或焊接等造成的和铸件内存残余应力而进行退火叫__。
5.完全退火的加热温度为以上30-50℃；球化退火的加热温度为以上10℃-20℃；正火加热温度为或以上30-50℃。
6.调质处理是指加的热处理工艺，钢件经调质处理后，可以获得良好的性能。
7.淬火前，若钢中存在网状渗碳体，应先进行，再进行的方法予以消除，否则会增大钢的淬透性。
。
8.淬火的目的是为了，亚共析钢的淬火加热温度为，共析钢和过共析钢的淬火加热温度为。
淬火后获得马氏体量的多少与（填淬透性或淬硬性）有关，淬火后马氏体的性能与（填淬透性或淬硬性）有关。
9.常见的淬火缺陷有、、
、。
10.淬火钢回火的目的是；；
。
11.低温回火的温度是，回火后组织为，其目的是。
主要用于。
中温回火的温度是，回火后组织为，其目的是。
主要用于。
高温回火的温度是，回火后组织为，其目的是。
主要用于。
二、是非题
[]1.退火与正火的目的大致相同，他们的主要区别是保温时间的长短。
[]2.淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。
三、选择题
1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（）。
A．均匀的基体组织B．均匀的A体组织C．均匀的P体组织D．均匀的M体组织
2.为了改善碳素工具钢的切削加工性，应采用作为预备热处理。
A.完全退火B.球化退火C.再结晶退火D.去应力退火
3.为改善低碳钢的切削加工性，应采用。
A.正火B.球化退火C.完全退火D.去应力退火
4.过共析钢正火的加热温度为。
A.Ac3以上30-50℃B.Ac1以上30-50℃
C.Accm以上30-50℃D.Ac1以下
5.用T12钢制造的锉刀，为达到其高硬度和高耐磨性的要求，应采用。
A.调质处理B.淬火+中温回火C.淬火+低温回火D.淬火+退火
6.钢在加热时，由于加热温度过高或时间过长，引起奥氏体晶粒粗大的现象叫做。
A.脱碳B.过热C.氧化D.过烧
7.淬火钢在300℃左右回火时，韧性出现下降的现象叫。
A.热脆性B.冷脆性C.第一类回火脆性D.第二类回火脆性
8.下列是表面热处理的是。
A、淬火B、表面淬火C、渗碳D、渗氮
9.完全退火。
A、不能用于亚共析钢B、不能用于过亚共析钢C、二者皆可D、二者皆不可
10.双介质淬火法适用的钢材是。
A、低碳钢B、中碳钢C、合金钢D、高碳工具钢
11.为保证较好的综合力学性能，对轴、丝杠、齿轮、连杆等重要零件，一般采用的热处理方式是。
A、淬火B、正火C、退火D、调质
12.淬火钢回火后的冲击韧度是随着回火温度的提高而。
A、提高B、降低C、不变D、先提高后降低
四、简答题
1.对过共析钢进行淬火处理，其合理的加热温度范围是什么？
为什么？
2.用原为平衡状态的45钢制成4个10mm×10mm的试样，分别进行如下热处理，试分别定性地比较试样所得硬度的大小，并完成表中内容。
试样
加热温度
加热组织
冷却方式
冷却后组织
硬度比较
1
710℃
水冷
2
750℃
水冷
3
840℃
水冷
4
840℃
油冷
4.下列钢件应采用什么退火方法，并说明退火的目的。
（1）亚共析钢（Wc=0.35℅）铸造齿轮：
。
（2）锻造后产生过热组织（晶粒粗大）的亚共析钢（Wc=0.6℅）锻造毛坯：
。
（3）具有片状渗碳体的钢坯（Wc=1.2℅）：
。
5.Wc=1.2℅的过共析钢正火的目的是什么?
如何选择加热温度?
6.锯条、车床主轴和汽车板簧各应进行哪些热处理工艺？
试分析其原因。
3.3钢的表面热处理/热处理工艺设计
一、填空题
1.仅对工件表层进行淬火的工艺称为表面淬火；表面淬火目的是
。
常用的有火焰加热表面淬火和两种。
2.化学热处理的基本过程，均有以下三个阶段组成，即，活性原子被工件表面吸收，。
二、是非题
[]1.表面热处理就是改变钢材表面的化学成分，从而改变钢材表面的性能。
[]2.T12钢工件可经渗碳处理后表面可得到很高的硬度及良好的耐磨性。
三、选择题
1.渗碳钢件常采用的热处理工艺是。
A、淬火加低温回火B、淬火加中温回火C、淬火加高温回火D、不用再进行热处理
2.为了减小淬火内应力和降低脆性，表面淬火后一般要。
A、正火B、低温回火C、中温回火D、高温回火
3.目前工业上应用最广泛的是气体渗氮法。
它是在渗氮罐中进行加热时，不断通人空气介质。
A、氮气B、氨气C、一氧化碳D、二氧化碳
4.渗氮后的钢材常采用的热处理工艺是。
A、淬火加低温回火B、淬火加中温回火C、淬火加高温回火D、不用再进行热处理
四、简答题
1.有一20钢（Wc=0.20%）制轴，直径为35mm，经渗碳、淬火和低温回火后，轴的表层和心部各为什么组织？
2.机床齿轮，要求齿表面硬度58～63HRC，心部要求高的强度和韧性，硬度为34～38HRC。
1）该齿轮选用20CrMnTi制造，初步拟定零件的加工工艺路线如下，指出在加工路线中预先热处理和最终热处理应采用什么方法。
下料→锻造→→粗加工→半精加工→→磨削加工
2）说明热处理工序的作用
4.1钢铁中的元素及其作用
一、填空题
1.硫元素使钢产生，磷元素使钢产生。
2.合金元素中，除外，提高奥氏体化温度，使合金钢的加热温度，保温时间；除外，阻止奥氏体晶粒长大；除外，使奥氏体等温转变图右移，即使钢的临界冷却速度，淬透性；除外，使Ms、Mf点下降，使量增多。
二、判断题
（）1、钢中合金元素的质量分数越高，其淬透性越好。
（）13、一般情况下，钢中的杂质Si、Mn是有益元素，S和P是有害元素。
（）15、钢中含有大量的硫元素可以使钢产生冷脆性。
（）29、在同一温度回火时，合金钢的强度、硬度要比非合金钢高。
三、选择题
14.钢的质量指的是钢中元素含量的多少。
A.S和PB.C和Si
C.Si和MnD.Cr和V
四、简答题
1.钢中常存元素有哪些？
他们对钢的性能有何影响？
2.请比较T12钢、20CrMnTi钢、40Cr钢的淬透性和淬硬性高低？
并说明理由。
3．解释下列现象：
①相同含碳量情况下，除含Ni和Mn的合金钢外，多数合金钢的热处理温度都比碳钢高。
②在相同含碳量情况下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。
③含碳0.40%，含铬12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.5%，含铬12%的钢属于莱氏体钢。
④高速钢在热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织。
4.2工业用钢
一、填空题
1.W18Cr4V钢是钢，W的主要作用是，Cr的主要作用是，V的主要作用是，最终热处理工艺是；预热的目的是，高温淬火的目的是，三次回火的目的是。
2.合金渗碳钢中碳的质量分数为0.1%~0.25%，目的是，加入Cr、Mn等元素的作用是，加入Ti、W、V等元素的作用是。
合金渗碳钢的最终热处理是、和。
3.滚动轴承钢中碳的质量分数为0.95%~1.15%，目的是，铬元素的质量分数为0.4%~1.65%，目的是。
滚动轴承钢进行球化退火的目的是，
。
滚动轴承钢的性能特点是，
，。
二、选择题
4.现需要制造一直径25mm在连杆，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应采用。
A.40Cr钢调质B.45钢正火
C.60Si2Mn刚淬火+中温回火D.20Cr渗碳+淬火+低温回火。
5.欲制作一耐酸容器，选用材料及相应热处理工艺应为。
A.W18Cr4V固溶处理B.1Cr18Ni9Ti稳定化处理
C.1Cr18Ni9Ti固溶处理D.1Cr17固溶处理
6.中碳钢的碳的质量分数范围是。
A.0.77%~2011%B.0.0218%~2.11%
C.0.25%~0.6%D.0.6%~2.11%
7.淬火弹簧钢丝冷卷成形后，应进行。
A.完全退火B.去应力退火
C.淬火、中温回火D.淬火、高温回火
8.对于综合力学性能好的轴、齿轮等重要的零件，应选择制造。
A.合金渗碳钢B.合金调质钢
C.合金弹簧钢D.合金工具钢
9.高速钢（W18Cr4V）进行锻造的目的是。
A.打碎粗大的鱼骨状碳化物B.获得纤维组织
C.达到所要求的形状D.提高硬度
10.高速钢（W18Cr4V）的淬火加热温度高（1260℃～1280℃），目的是。
A.使大量的合金碳化物充分溶入奥氏体中B提高钢的硬度
C.使奥氏体的晶粒长大D.改善钢的韧性
11.高速钢淬火后进行多次回火的作用是。
A.减少残余奥氏体的量B.降低淬火应力
C.提高强度和韧性D.以上答案都正确
12.高速钢淬火、回火后的组织是。
A.回火马氏体、合金碳化物及少量的残余奥氏体
B.回火索氏体、合金碳化物及少量的残余奥氏体
C.回火托氏体、合金碳化物及少量的残余奥氏体
D.回火马氏体
13.为获得良好的耐腐蚀性，不锈钢中的碳的质量分数应尽量。
A.高B.低C.中等D.大于合金元素
14.在T8钢中，碳的质
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