机械工程材料复习题1.docx

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机械工程材料复习题1

第一章　材料的种类与性能 

1.学习本课程的主要目的是什么？

为什么工程材料的知识对于机械制造工作者来说是必须具备的？

2.本课程主要包括那几方面内容，其基本要求是什么？

3.比较强度极限sb，屈服极限ss与s0.2的异同，强度与刚度有何不同？

4.解释下列常用机械性能指标：

d，y，ak和Ak，HB，HRC，HRA，HRB，HV

5.硬度有何实用意义？

为什么在生产图纸的技术要求中常用硬度来表示对零件的性能要求？

HB与HRC分别使用哪些范围？

6.为什么要研究材料的工艺性能？

7.在有关工件的图纸上，出现了以下几种硬度技术条件的标注方法，这种标注是否正确？

（1）600~650HB    

（2）HB=200~250kgf/mm2　（3）5~10HRC（4）70~75HRC

1.拉力试验、疲劳试验、冲击试验在试样承受的应力类型、测定的性能指标，试验的适合场合等方面区别何在？

2.材料的性能包括那几方面？

材料的性能与其成分、组织和加工工艺之间有什么关系？

3.拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为79mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的延伸率和断面收缩率的值？

4.下列各工件应该采用何种硬度试验方法测定其硬度？

5.

（1）锉刀　

（2）黄铜轴套　（3）供应状态的各种碳钢钢材　（4）硬质合金的刀片

第二章　金属的结构与结晶

一、名词解释

晶体、非晶体；晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数；晶面、晶向、晶面指数、晶向指数；单晶体的各向异性、各向同性；点缺陷、线缺陷、面缺陷、亚晶粒、亚晶界、位错；单晶体、多晶体；过冷度；变质处理、变质剂

二、判断是非

1.不论在什么条件下，金属晶体缺陷总是使金属强度降低。

2.工业上常用金属中的原子排列是完整的、规则的，晶格位向也是完全一致的。

3.金属结晶时的冷却速度愈慢，过冷度愈小，金属的实际结晶温度愈接近理论结晶温度。

4.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。

5.在金属结晶过程中，晶体成长常以树枝状方式进行的，但结晶以后一般情况下看不到树枝状晶体。

6.对于纯金属来说，冷却曲线上的水平台就是该金属的理论结晶温度。

7.对于同一种金属来说，在任何情况下柱状晶的强度总比等轴晶的强度高。

三、填空

1.a-Fe的晶体结构是（   ），晶胞中的原子数目是（   ），原子半径为（   ）。

2.面心立方晶格比体心立方晶格的致密度（   ）、溶碳能力比较（   ）。

3.在912℃a-Fe转变成为g-Fe过程中，其体积将产生（    ）变化，这是由于其晶体结构由（      ）转变成为（ 　　 ）造成的。

4.晶体缺陷，按几何特征可分为（   ）、（   ）和（   ）三种类型。

晶界和亚晶界属于（   ）缺陷，位错属于（   ）缺陷。

5.金属单晶体具有（   ）性，这是由于在不同晶面、不同晶向上的（   ）造成的。

6.金属的实际结晶温度总是（   ）理论结晶温度，这种现象称为（   ）。

7.金属结晶的必要条件是（   ），其结晶过程要进行（   ）和（   ）两个过程。

8.一定化学成分的金属结晶时，过冷度大小主要受（   ）的影响，获得的晶粒大小主要与结晶过程中的（   ）和（   ）有关。

9.在金属结晶过程中，形核方式主要有（   ）和（   ）两种；在实际工业生产中金属的形核一般是以（   ）方式进行。

10.金属结晶时，晶体一般以（   ）方式长大，结晶后得到的晶粒通常是（   ）状的。

四、单项选择

1　组成晶格的最基本的几何单元是（   ）。

A，原子　 B，晶胞　 C，晶粒　 D，亚晶粒

2　面心立方晶格的配位数是（   ）。

A，6　 B，8　 C，10　 D，12　

3　与a-Fe相比，g-Fe的晶体结构特点是原子排列（   ）。

A，紧密 B，紧密且间隙尺寸小 C，紧密且间隙尺寸大 D，不紧密

4　a-Fe比g-Fe的溶碳量大，其原因是g-Fe的（   ）。

A，致密度大 B，配位数大 C，总的间隙大 D，间隙尺寸大

8　在一个晶粒内部（   ）。

A，晶格位向完全一致 B，有位向差很小的亚晶粒 C，有位向差很大的亚晶粒 D，原子排列完全一致

9　在工业生产条件下，金属结晶时冷速愈快，（形核率）N/（长大率）G值（   ），晶粒愈细。

A，愈大 B，愈小 C，不变 D，等于零

10　与粗晶粒金属相比，细晶粒金属的（   ）。

A，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

11　金属铸锭中的柱状晶是由于晶体生长方向与（   ）造成的。

　　A，散热方向平行 B，散热方向垂直 C，散热方向相反 D，散热方向相同

五、简答

1.常见的金属晶体结构有几种？

它们的原子排列和晶格常数有什么特点？

a-Fe、g-Fe、d-Fe、Cu、Al、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？

2.过冷度与冷却速度有何关系？

它对金属结晶过程有何影响？

对铸件晶粒大小有何影响？

3.金属结晶的基本规律是什么？

晶核的形成率和长大率受到哪些因素的影响？

4.在实际铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？

变质处理在生产中如何应用？

举例说明。

5.金属铸锭组织有什么特点？

并简述各区域形成原因？

6.已知Cu的原子直径为0.256nm，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu中的原子数。

7.如果其它条件相同，比较在下列铸造条件下，铸锭晶粒的大小：

（1）金属模浇注与砂模浇注；

（2）高温浇注和低温浇注；（3）铸成薄件与铸成厚件；（4）浇注时采用振动与不采用振动。

1.如果铸锭模（金属模）壁厚加大，浇注温度提高，液体内始终维持较大内外温差，则晶粒将如何生长？

为什么？

2.为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？

而铜、铝锭往往希望加大柱状晶区？

第三章 合金的结构与结晶

一、名词解释

合金、相、相图、组元、平衡相；固溶体、金属间化合物、固溶体有序化、晶内偏析、比重偏析；匀晶反应、共晶反应、包晶反应、共析反应。

二、判断是非

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

5.金属化合物以细小颗粒或片状均匀分布在固溶体中会使强度提高，化合物愈细小、分布愈均匀其强度愈高，这种现象称细晶强化。

6.金属化合物CuZn不遵守原子价规律，其化学成分也是可变的。

7.在溶质溶入量相同的情况下，间隙固溶体比置换固溶体的强化效果大。

8.形成固溶体合金的结晶过程是在一定温度范围进行的，结晶温度范围愈大，铸造性能愈好。

9.同一种固相，它的初生相和次生相在化学成分、晶体结构上是不同的。

三、填空

1.合金相图是在（  ）条件下表示合金的（ ）之间关系的图形。

2.按照溶质原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为（ ）固溶体和（ ）固溶体。

3.固溶体的晶体结构与（ ）相同，金属化合物的晶体结构与（  ）相同。

4.溶质原子嵌入溶剂晶格间隙中形成间隙固溶体，其晶格类型（ ），其溶解度是（  ）。

5.溶质原子代替一部分溶剂原子而占据晶格的某些结点形成的固溶体，叫做（ ），其晶格类型（ ），溶解度是（ ）。

6.合金中的金属化合物具有明显的（ ）特性，其晶体结构（ ），机械性能特点是（ ）。

7.常见的金属化合物有（ ）、（ ）和（ ）三种类型。

8.工业金属材料大多是由两相组成的，以获得良好的综合机械性能；其中用固溶体作为基体，以获得（）；用金属化合物作为第二相，以获得（ ）。

9.液态合金发生共晶反应，其条件是温度（ ）、化学成分（  ），获得的组织是由（ ）相组成的。

四、单项选择

1.铜和镍两个元素可以形成（   ）固溶体。

A，无限溶解度的间隙　B，有限溶解度的间隙　C，无限溶解度的置换　D，有限溶解度的置换

2.金属化合物VC的晶格类型应该与（    ）。

A，钒的相同　B，碳的相同　C，钒碳其中之一相同　D，钒、碳的都不同

3.单相黄铜中α相的晶格类型应该（   ）。

A，与锌的相同　B，与铜的相同　C，锌、铜的都不同　D，无法确定

4.金属化合物与一般化合物不同之处是具有（     ）。

A，低的硬度　B，良好的综合机械性能　C，良好的加工性能　D，金属特性

5. 固溶体的机械性能特点是（   ）。

A，高硬度　B，高强度　C，高塑性　D，高刚度

6.合金铁素体比铁素体的强度高，这是由于（   ）造成的。

A，弥散强化　B，加工硬化　C，细晶强化　D，固溶强化

7 碳钢中的金属化合物是属于（   ）。

A，正常价化合物　B，电子化合物　C，复杂晶格间隙化合物　D，间隙相

8.Mg-Si合金中的金属化合物Mg2Si形成时遵守（ 　  ）。

　A，原子价规律　B，电子浓度规律　C，D非/D金小于0.59　D，D非/D金大于0.59

9.消除晶内偏析的工艺方法是（    ）。

　A，正火　 B，完全退火　 C，扩散退火　 D，再结晶退火

五、简答

1.指出下列名词的主要区别：

置换固溶体与间隙固溶体；无序固溶体与有序固溶体；无限固溶体与有限固溶体；电子化合物与间隙化合物；间隙相与间隙固溶体；稳定化合物与不稳定化合物；相组成物与组织组成物；困溶强化，加工硬化与弥散强化。

2.Si、C、N、Cr、Mn、B等元素在a-Fe中，分别形成哪几种固溶体？

3.影响固溶体的结构形式和溶解度的因素有哪些？

4.金属间化合物在结构和性能方面与固溶体有何不同？

常见的金属间化合物有几种类型？

它们对合金性能有何影响？

5.二元匀晶相图、共晶相图与合金的机械性能、物理性能和工艺性能存在什么关系？

6.一个二元共晶反应为：

L（75%B）Da（15%B）+b（95%B）

（1）求含50%B的合金完全凝固时，初晶a与共晶（a+b）的重量百分数；a相及b相的重量百分数；共晶体中a与b的重量百分数。

（2）若显微组织中测出b初晶与（a+b）共晶各占一半，问该合金成分是多少？

1.现有形状尺寸相同的两个Cu-Ni合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni，铸后自然冷却，问哪个铸件的偏析较严重？

2.为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？

为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？

3.为什么要生产合金？

与纯金属相比，合金有哪些优越性？

4.在置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？

5.在固溶体中，当溶质元素含量增加时，其晶体结构和性能会发生什么变化？

第四章铁碳合金相图

一、名词解释

铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Cm）、珠光体（P）、莱氏体（Ld）；

二、判断是非

1.铁碳合金室温平衡组织均由铁素体与渗碳体两个基本相组成。

2.珠光体是铁碳合金中的一个常见相。

3.在平衡态下，各种碳钢及白口铸铁的室温组织组成物不同，故其相组成物也不同。

4.25钢、45钢、65钢的室温平衡态的组织组成物及相组成物均相同。

5.碳钢平衡结晶时，奥氏体均为包晶转变的产物。

6.铁碳合金在共析转变过程中，奥氏体、铁素体及渗碳体三相的化学成分和相对量保持恒定不变。

7.铁碳合金在共晶转变过程中，奥氏体和渗碳体两相的化学成分及相对量都保持不变。

8.在铁碳合金中，包晶、共析、共晶转变产物的塑性依次降低，硬度依次升高。

9.化学成分为Ｅ点的铁碳合金，其室温平衡组织为珠光体+二次渗碳体+低温（变态）莱氏体。

10.莱氏体是白口铸铁的基本组织，因此凡平衡组织中无莱氏体的铁碳合金均为碳钢。

11.对同类合金来说，其共析体比共晶体组织要细，所以莱氏体比珠光体细。

12.铸铁可铸造成形；钢可锻压成形，但不可铸造成形。

三、填空

1.Fe-Fe3C相图中，五个相是（   ）、（   ）、（   ）、（   ）和（   ）。

2.在铁碳合金平衡组织中，铁素体的形态有（   ）、（   ）及（    ）等形状。

3.在碳钢及白口铸铁平衡组织中，渗碳体的形态有（    ）、（     ）及（    ）等形状。

4.从Fe-Fe3C相图得知，珠光体量、莱氏体量最多的合金成分分别是（   ）、（   ）。

5.在平衡状态下，一次渗碳体、二次渗碳体、高温莱氏体、低温莱氏体及珠光体的含碳量依次为（   ）、（   ）、（   ）、（   ）、（   ）。

6.从Fe-Fe3C相图可知，工业纯铁、碳钢及白口铸铁的含碳量依次在（   ）、（   ）及（   ）范围内。

7.在共析钢结晶时，从液态冷至室温的过程中首先发生（   ）反应（转变），其反应式是（   ）；然后发生（   ）反应（转变），其反应式是（   ）；其室温组织为（   ）。

8.共晶白口铸铁从液体冷至室温的平衡结晶过程中，依次发生（   ）、（   ）及（   ）反应（转变），其室温的相组成为（   ），室温组织为（   ）。

9.在Fe-Fe3C相图的各组织或相中，硬度最高的是（   ），强度最高的是（   ），塑性最好的是（   ）。

10.在平衡状态下，45、T8及T12钢中，塑性最好的是（   ）钢，硬度最高的是（   ）钢，强度最高的是（   ）；制造锉刀常用（   ）钢，制造调质零件常用（   ）钢。

11.按含碳量分，20、30、50Mn、T7、T9钢分别属于（   ）碳钢、（   ）碳钢、（   ）碳钢、（   ）碳钢、（   ）碳钢。

12.T10钢，按用途分类，属于（   ）钢；按化学成分分类，属于（   ）钢；按质量分类，属于（   ）钢。

1.某优质碳钢，平衡状态下室温组织由铁素体与渗碳体两相组成，其中铁素体的面积约占93%，该钢的含碳量大约为（   ）%，其近似钢号为（   ）。

14.45钢，按用途分类，属于（   ）钢；按化学成分分类，属于（   ）钢；按质量分类，属于（   ）钢；该钢在平衡状态下的组织为（   ）。

1.一优质碳钢，其平衡组织由铁素体与珠光体组成，铁素体与珠光体的面积之比为2：

1，该钢的含碳量约为（   ），其近似钢号为（   ），其机械性能呈现良好的（   ）、低的（         ）。

16.碳钢中常存的杂质元素有（   ）、（   ）、（   ）及（   ）；其中（   ）为有害杂质元素。

17.按质量分，ZG35、35、16Mn、08F及T7A钢分别属于（   ）钢、（   ）钢、（   ）钢及（   ）钢。

18.铁碳合金的压力加工性能，工业纯铁比碳钢（   ），碳钢中的含碳量越高，其压力加工性能越（   ），白口铸铁则（   ）。

19.铁碳合金的结晶温度范围越（   ），其铸造性能越（   ）；铸造性能最好的合金成分为（   ）。

1.从Fe-Fe3C相图可知，锻造应在（   ）相区进行，铸造应加热至（   ）线以上。

四、单项选择

1.平衡结晶时，共析钢冷至共析温度，共析转变已经开始，但尚未结束，此时存在的相为（   ）。

　　A，铁素体+渗碳体+奥氏体　B，铁素体＋渗碳体　C，奥氏体　D，奥氏体＋铁素体

2.平衡结晶时，共晶白口铁冷至共晶温度，共晶转变已经开始，但尚未结束，此时存在的相为（  ）。

　　A，液相　 B，液相＋奥氏体　 C，奥氏体＋渗碳体　 D，液相＋奥氏体＋渗碳体

3.碳钢与白口铸铁的化学成分分界点是（   ）%C。

　　A，0.0218（0.02）　 B，0.77　　 C，2.11　 D，4.3

4.珠光体的大致硬度为（   ）HBS（HB）。

　　A，80　 B，180　 C，480　 D，800

5.在铁碳合金平衡组织中，强度最高的是（   ）。

　　A，铁素体　 B，渗碳体　 C，低温莱氏体或变态莱氏体　 D，珠光体

6.在铁碳合金平衡组织中，硬度最高的是（   ）,塑性最高的是（   ）。

　　A，铁素体　B，渗碳体　C，低温莱氏体或变态莱氏体　D，珠光体中 E，奥氏体

7.普通钢、优质钢及高级优质钢在化学成分上的主要区别是含（   ）量不同。

　　A，碳　 B，硫、磷　 C，硅、锰　　 D，铬、镍

五、简答

1.画出Fe-Fe3C相图，指出图中各点、线的意义，分别按相组成及组织组成物填写各区。

简述Fe-Fe3C相图中的三个基本反应：

包晶反应、共晶反应及共析反应，写出反应式注出含碳量及温度。

计算当室温平衡相铁素体占88.5%、渗碳体占11.5%时合金的含碳量。

2.用杠杆定律总结出碳钢的化学成份与平衡组织的各组织组成物相对重量，各相组成物相对重量，各相组成物相对重量之间的关系，并画出关系曲线。

3.分析含0.20%C、0.60%C、0.80%C、1.2%C、3.2%、4.3%和4.7%铁碳合金的结晶过程及组织转变，并计算其中的组织组成物及相组成相对含量。

指出含碳量分别为0.2%、0.6%、1.2%的钢在1400℃，1100℃，800℃时奥氏体中的含碳量。

4.指出下列名词的主要区别：

（1）莱氏体和低温（变态）莱氏体；

（2）一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、先共析渗碳体、先共晶渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体；（3）热脆与冷脆。

5.Fe-Fe3C相图在生产实践中有何指导意义？

有何局限性？

6.低碳钢、中碳钢及高碳钢的含碳量是如何划分的？

分别举例说明它们的用途。

7.指出下列各种钢的类别，主要特点及用途：

（1）Q215-A  

（2）08F （3）65 （4）T12A

8.铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分量是多少？

9.某工厂仓库积压了许多不知道化学成分的碳钢（退火状态），现找出其中一根，经金相分析发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80%，问此钢材的含碳量是多少？

10.金相分析某退火碳素钢，其组织为铁素体+渗碳体（粒状），其中渗碳体占18%，问此碳钢的含碳量是多少？

11.金相分析某退火碳素钢，其组织为珠光体+渗碳体（网状），其中珠光体占93%，问此碳钢的含碳量是多少？

12.说明下列现象的产生原因：

（1）含碳量1.0%的钢比0.5%的钢硬度高；

（2）在室温下0.8%C钢的强度比1.2%C钢高；（3）莱氏体塑性比珠光体塑性差；（4）在1100℃，0.4%C钢能进行锻造，4.0%C铸铁不能锻造；（5）为什么钢锭在950~1100℃正常温度条件下轧制，有时会造成钢坯开裂；（6）为什么一般要把钢加热到高温（约1000~1250℃）下进行热轧或锻造；（7）为什么钢铆钉一般用低碳钢制造；（8）为什么绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物都用钢丝绳（用60、65、70、75等号钢制成）；（9）钳工锯T8、Tl0、T12等钢料时比锯10、20钢费力，锯条容易磨钝，是何原因？

（10）为什么钢适宜于通过压力加工成型，而铸铁适宜于通过铸造成型？

13.现有五种钢材，其牌号为20、Q235、ZG15、45、65Mn、T8、T10、T12欲做渗碳件、小弹簧、变速箱壳、螺母、手锯条、齿轮、锉刀、手锤，试选择适当的钢材。

14.现有四块形状尺寸完全相同的平衡状态的铁碳合金，它们分别为0.2%C、0.40%C1.2%、3.5%C合金；根据你所学过的理论，可有哪些方法来区别它们？

15.结合Fe-Fe3C相图，说明铁素体、奥氏体的最大、最小溶解度（含碳量）；计算含碳量为1.0%，1.4%的合金室温平衡组织中二次渗碳体的相对量，并说明碳钢的含碳量一般不超过1.4%的原因。

16.结合Fe-Fe3C相图说明，为什么铸铁比铸钢的铸造性能好？

为什么冷冲压用的薄钢板多为08钢而很少使用T12钢？

为什么40钢加热至1000℃时具有良好的锻造性能，而含碳为4.0%的白口铸铁加热至1000℃时则不可锻造？

17.已知渗碳体、铁素体的硬度分别为800HBS（HB）、80HBS（HB），根据两相混合物的合金性能随组织的变化而改变的规律，试计算含碳量为0.77%及0.40%的钢在平衡条件下的大致硬度。

第五章金属的塑性变形与再结晶

一、名词解释

滑移、滑移系、滑移线、滑移带、孪生；软位向、硬位向；回复、再结晶；织构、加工硬化。

二、判断是非

1.金属晶体的滑移是在正应力作用下产生的。

2.经塑性变形后，金属的晶粒变细，故金属的强度、硬度升高。

3.室温下铜的塑性比铁好，这是因为铜的滑移系比铁的多。

4.冷变形金属在再结晶过程中会改变其晶体结构。

5.用冷拉紫铜管制造输油管，在冷弯以前应进行去应力退火，以降低硬度、提高塑性，防止弯曲裂纹产生。

6.热加工纤维组织（流线）可以通过热处理方法给予消除。

7.铸件、锻件、冲压件都可以通过再结晶退火，来消除加工硬化，降低硬度。

8.材料的弹性模量Ｅ愈大，则材料的塑性愈好。

三、填空

1.常见的金属的塑性变形方式有（   ）和（   ）两种类型。

2.铜的多晶体要比单晶体的塑性变形抗力（   ），这是由于多晶体的（   ）和（   ）阻碍位错运动造成的。

3.金属的晶粒愈细小，则金属的强度、硬度愈（   ）、塑性韧性愈（   ），这种现象称为（   ）强化。

4.金属随塑性变形程度的增加，其强度、硬度（   ），塑性、韧性（   ），这种现象称为（   ）。

5.金属经塑性变形以后，金属的晶粒（   ），亚晶粒（   ），位错（   ）。

6.金属晶体的滑移是通过（   ）运动来实现的，而不是晶体一部分相对另一部分的刚性滑动，因此实际临界（   ）应力值很小。

7.纯金属结晶后进一步强化的唯一方法是依靠（   ）来实现的，降低纯金属强度的工艺方法通常采用（   ）。

8.塑性金属材料制造的零件，在工作过程中一旦过载，零件不会立即断裂而是发生（   ），使强度（   ）。

9.多晶体金属经过大量塑性变形后，各晶粒的晶格某些位向趋向一致，这种结构称为（   ），此时金属呈现明显的（   ）性，这种结构用热处理（   ）消除。

10.金属再结晶后的晶粒大小与（   ）和（   ）有关。

11.工业金属不能在（   ）变形度进行变形，否则再结晶后的晶粒（   ），使机械性能（   ）。

12.铸钢锭经过热轧后，粗大的晶粒会（   ），缩松、气孔等缺陷会（   ），并且还会出现（       ）组织。

13.用热轧圆钢通过锻造生产零件毛坯，应力求使流线与零件所受最大拉应力方向（   ），与切应力或冲击力方向（   ）。

14.加工硬化在工业应用中的有利方面是（   ）、（   ）和（   ）；特别是对（   ）材料更为重要。

15.铸态组织，经热加工后，（   ）、（   ）及（   ）等得到改善。

16.金属热加工纤维组织是（   ）呈纤维