机械工程材料练习题考题含答案.docx

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机械工程材料练习题考题含答案

《机械工程材料》练习题

一、填空题

1.机械零件在工作条件下可能受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用三种负荷的作用。

2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。

3.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）或（断裂）的能力。

4.刚度是指材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。

5.强度度是指材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。

6.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。

7.材料按化学成分分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料四大类。

8.金属材料的加工工艺性能包括铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性和热处理工艺。

9.常见的晶体结构有体心立方、面心立方和密排六方三种。

10.晶体缺陷按其几何特征可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种。

11.固溶体的晶体结构与溶剂晶体结构相同。

12.当合金溶液凝固后，由于组元间的相互作用不同，可形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种形式。

13.铁从高温液态向室温冷却时发生的变化：

。

14.珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。

15.碳溶解在（α-Fe）中所形成的（固溶体）称为铁素体。

16.在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（4.3%），共析点的含碳量为（0.77%）。

17.低温莱氏体是（珠光体）和（共晶渗碳体）组成的机械混合物。

18.金属结晶的过程包括形核和长大两个过程。

19.晶核的形成包括自发形核和非自发形核两种形式。

20.晶核的长大包括枝晶长大和平面长大两种形式。

21.金属铸锭的宏观组织是由三个晶区组成，由外向内分别是表面细等轴晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。

22..铸锭的缺陷包括缩孔、缩松、气孔、非金属夹杂物、成分偏析、。

23.焊缝的组织是单一柱状晶。

24.焊接接头是由焊缝和热影响区构成。

25.冷变形后金属在加热中，随温度的升高或加热时间的延长，其组织和性能一般经历回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。

26..细化晶粒的方法包括增大过冷度、加入形核剂和机械方法。

27改善和提高工程材料性能的主要途径有塑性变形、热处理、合金化和表面改性。

28.预先热处理常用的工艺方法有正火、退火、调质。

29.钢根据含碳量的高低分为（写出含碳量）：

低碳钢（<0.25%）、中碳钢（0.25%~0.60%）和高碳钢（>0.60%）。

二、术语解释（14分，7题）

1.弹性变形

材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的变形。

2.塑性变形

材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并不能恢复原来形状的变形。

3.比刚度

材料的弹性模量与其密度的比值

4.冲击韧性

材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力

5.疲劳极限

材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力

6.晶体

固态物质内部原子在三维空间呈周期性规则排列的物质

7.合金

一种金属元素同另一种或几种其它元素，通过熔化或其它方法合在一起所形成的具有金属特性的物质。

8.固溶体

溶质原子溶入固态金属溶剂中形成的合金相。

9.过冷度

金属的实际结晶温度与理论结晶温度之差

10.加工硬化

金属材料经过冷塑性变形以后，出现强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象

11.再结晶

冷变形加工的金属在温度更高时，破碎晶粒变成完整晶粒，拉长纤维状晶粒转变成等轴晶粒的过程。

12.回复

冷变形加工的金属在低温加热时，在组织发生改变前所产生的某种结构和性能的变化

13.退火

将钢加热到适当温度（临界温度以上30～50℃），保温一定时间，然后缓慢地（通常为随炉冷却）冷却的热处理工艺。

14.完全退火

将钢加热Ac3+（30~50ºC）,完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到600ºC以下，出炉空冷

15.球化退火

将钢加热到Ac1+（20~30ºC），保温后随炉缓冷至600ºC，出炉空冷，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。

16.正火

将亚共析钢加热到Ac3+30~50℃，共析钢加热到Ac1+30~50℃，过共析钢加热到Accm+30~50℃完全奥氏体化以后从炉中取出空冷的热处理工艺。

17.调质

淬火+高温回火

18.淬火

将钢铁加热至高温奥氏体状态后急冷，使奥氏体过冷到Ms点以下，获得高硬度马氏体的工艺称为淬火。

19.回火

把淬火钢加热到AC1以下某一个温度进行冷却的热处理工艺。

20.淬透性

经奥氏体化的材料接受淬火时形成马氏体多少的能力。

21.表面淬火

仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。

22.表面形变强化

将冷变形强化用于提高金属材料的表面性能，成为提高工件疲劳强度、延长使用寿命的重要工艺措施。

23.表面涂覆

将材料的表面用其他金属或非金属涂覆后，可赋予零件表面强烈的光和热的反射性、表面着色装饰性、耐磨、耐蚀及其他电、磁功能之效果。

24.渗碳钢

经渗碳、淬火和低温回火后使用的结构钢。

25.合金调制钢

调质处理后使用的合金结构钢，是在中碳调质钢基础上发张起来的，适用于对强度要求高，截面尺寸大的重要零件。

26、渗碳体

是铁与碳行形成的稳定化合物。

27.枝晶偏析

由于冷却速度过快，使得先结晶的枝干含高熔点组元较多，而后结晶的分支含高熔点组元较少的现象。

28.相图

即状态图或平衡图，是用图解的方法表示不同温度、压力及成分下合金系中各相的平衡关系。

29.热处理

是一种将材料在固态下通过加热、保温、和冷却，使其内部结构组织发生变化，以获得预期性能的工艺方法。

30、金属化合物

是金属与金属元素之间或金属与类金属（以及部分非金属）元素之间的具有金属特性的

的化合物，这些化合物的晶体结构与其组元的晶体结构完全不同。

一部分金属化合物兼具固溶体的特性。

31、渗碳体

是铁与碳行形成的稳定化合物。

32、铁素体

是碳溶解在a—Fe中形成的间隙固溶体。

33、热加工

将金属加热到再结晶温度以上一定的温度进行压力加工。

34、冷加工 

在再结晶温度以下进行的压力加工。

三、选择题（16分，16题）

1.表示金属材料屈服强度的符号是（B）

A.σB.σsC.σbD.σ-1

2.表示金属材料弹性极限的符号是（A）

A.σeB.σsC.σbD.σ-1

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（C）

A.HBB.HRCC.HVD.HS

B.4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫（A）

A.强度B.硬度C.塑性D.弹性

5.每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子

A.1B.2C.3D.4

6.每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子

A.1B.2C.3D.4

7.属于面心立方晶格的金属有（C）

A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒C.γ-Fe,铜D.δ-Fe,钒

8.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A）

A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔  

9.铁素体是碳溶解在（A）中所形成的间隙固溶体。

  A．α-FeB．γ-FeC．δ-FeD．β-Fe

10..以下最容易发生塑性变形的金属是（）

A面心立方金属B体心立方金属C密排六方金属

11.在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（）

A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔  

12.奥氏体是碳溶解在（B）中所形成的间隙固溶体。

  A．α-FeB．γ-FeC．δ-FeD．β-Fe

13.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（C）。

  A．2％B．2.06％C．2.11％D．2.2％

12.莱氏体是一种（C）。

  A．固溶体B．金属化合物C．机械混合物D．单相组织金属

.13.在铁－碳合金中，当含碳量超过（）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。

  A．0.8％B．0.9％C．1.0％D．1.1％

13.在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（D）。

  A．共晶线B．共析线C．A3线D．Acm线

14.在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为（C）。

  A．共晶线B．共析线C．A3线D．Acm线

15.在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（A）。

  A．A1线B．ECF线C．Acm线D．PSK线

16.珠光体是一种（C）。

  A．固溶体B．金属化合物C．机械混合物D．单相组织金属

17.在铁－碳合金中，当含碳量超过（B）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。

  A．0.8％B．0.9％C．1.0％D．1.1％

18.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（A）

  A．细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区

  C．等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区D．等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区

19.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（B）。

  A．共晶线B．共析线C．A3线D．Acm线

20.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。

  A．724℃B．725℃C．726℃D．727℃

21.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（B）。

  A．0.67％B．0.77％C．0.8％D．0.87％

.22.在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（）、共析转变温度是（）

A1148°、727°B912°、727°C1148°、600°D727°、600°

22.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B）。

 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

23.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（A）（D）（B）。

 A．500℃B．200℃C．400℃D．350℃

24.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（D）。

 A．随炉冷却B．在风中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却

25.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（C）。

 A．随炉冷却B．在油中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却

11.当两个组元在液态和固态都能无限互溶时，其所构成的相图称为（）

A.匀晶相图B.共晶相图C共析相图D包晶相图

26.完全退火主要用于（A）。

 A．亚共析钢B．共析钢C．过共析钢D．所有钢种

27.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（C）。

 A．PB．SC．BD．M

28.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（A）。

 A．随炉冷却B．在油中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却

29.20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（）使用。

 A．合金渗碳钢B．合金弹簧钢C．合金调质钢D．滚动轴承钢

30.以下什么方法可以达到细化晶粒的目的？

（）

A增大过冷度B加入形核剂C电磁搅拌D以上都是

29.欲要提高18－8型铬镍不锈钢的强度，主要是通过（B）。

 A．时效强化方法B．固溶强化方法C．冷加工硬化方法D．马氏体强化方法

30.20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（A）使用。

 A．合金渗碳钢B．合金弹簧钢C．合金调质钢D．滚动轴承钢

31.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著的有（C）。

 A．Mn,PB．Mn,TiC．Ti,VD．V,P

32.除（A）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。

 A．CoB．CrC．MnD．Ti

33.下面所给的三种常用的淬火介质，按冷却能力有大到小的排列顺序为（）

A水，盐水，机油B盐水，水，机油

C机油，水，盐水D机油，盐水，水

33.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。

 A．随炉冷却B．在油中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却

33.优质钢的含硫量应控制在下列（C）范围内。

  A．0.06％～0.05％B．0.05％～0.035％C．0.035％～0.02％D．0.02％～0.015％

34.优质钢的含磷量应控制在下列（C）范围内。

 A．0.055％～0.045％B．0.045％～0.035％C．0.035％～0.03％D．0.03％～0.02

％

35.铁从高温液态向室温冷却时发生的变化过程是（）

A.δ―Fe→γ―Fe→α―FeB.δ―Fe→α―Fe→γ―FeC.α―Fe→γ―Fe→δ―FeD.以上都不对

36.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

37.不同成分的钢应采用不同的热处理工艺调整其硬度，以便于切削加工性能。

一般低碳钢宜采用：

（）

A正火B完全退火C球化退火D等温退火

四、判断题（10分，10题）

1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

是

2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。

是

3.沙发垫子的刚度比钻杆的刚度大。

否

4.图纸上标注的硬度值为：

240-280HRC。

否

5.图纸上标注的硬度值为：

HBS250-280。

否

6.图纸上标注的硬度值为：

250-280HBW。

否

7.渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。

否

8液相中形成稳定晶核后，晶核长大时要求的过冷度比形核时的过冷度小。

√

8.受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。

否

9.衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。

否

10.陶瓷和矿物的硬度主要用莫氏硬度方法测定。

√

10.金属或合金中,凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。

是

11.晶体的配位数越大，其致密度也越高。

是

12.金属结晶后晶体结构不再发生变化。

非

13.在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。

是

14..晶体的点缺陷是造成金属材料固溶强化的主要原因。

√

14.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。

非

15.液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。

非

16.在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。

否

17.在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727℃），该线叫共晶线。

否

18.过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。

否

19.珠光体、索氏体和贝氏体均属于珠光体类型转变组织。

×

19.珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为0.77%。

否

20.亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。

否

21.在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。

否

22.过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。

否

23.预先热处理常用的工艺方法有退火、正火和淬火。

×

24.在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高。

否

24.在铁碳合金相图中，奥氏体在1148℃时，溶碳能力可达4.3%。

否

25.碳溶解在α-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727℃时为0.0218%。

否

26.在铁碳合金相图中，铁素体在727℃时，溶碳能力可达2.11%。

。

否

27.纯金属再结晶温度大约为熔点的0.5倍左右。

×

27.在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。

否

28.碳溶解在γ-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727℃时为0.77%。

否

29.亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。

否

30.碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：

随着钢中碳的质量分数的增加，硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。

×

30.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，其平衡组织为莱氏体。

否

31.在铁碳合金相图中，ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线。

否

32完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。

√

33合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。

×

五、分析说明题

1、下列几种工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度？

A、钢淬火、低温回火后的成品件；

B、退火件

C、渗碳件

答：

A、洛氏硬度试验法

B、布氏

C、维氏硬度试验法

2.从Fe-Fe3C的分析中回答以下问题，并说明其原因：

A、随碳质量百分数的增加，硬度、塑性是增加还是减小？

B、过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？

C、钢有塑性而白口铁几乎无塑性吗？

D、哪个区域熔点最低？

哪个区域塑性最好？

3.根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因：

A、含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高

B、在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；

C、低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差；

D、在11000C，含碳0.4%的钢能进行锻造，含碳4.0的生铁不能锻造；

E、钢适宜于通过压力加工成形，而铸造适宜于通过铸造成形。

4.钢的渗碳工艺是将钢件加热至完全奥氏体区，让活性的碳原子进入表面并向内扩散，形成一定深度的渗层，然后进行淬火、回火工艺。

试根据晶体结构知识分析：

为什么钢的渗碳选择在A区进行？

答：

选择在A区的原因是：

1）要使钢件中碳原子容易扩散，必须有比较大的空间。

2）A相的晶体结构与γ-Fe的晶体结构一样，是面心立方。

面心立方与体心立方相比，虽然致密度大，但原子排列更加集中，即空间更加集中，所以比较适合渗碳。

5.试分析含碳量为0.6%。

铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程

LL+AAA+FF+P

6.试分析含碳量为1.2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。

LL+AAA+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ

7.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。

（写出含碳量）

解：

共晶反应L（4.3）A（2.11）+Fe3C（莱氏体）

共析反应：

A（0.77）F（0.0218）+Fe3C（珠光体）

8.写出Fe-Fe3C相图上①-⑥区的组织组成物，标明A，E，C，S，P，K各点的含碳量。

①区：

___F+P_____②区：

___P_____③区：

P+Fe3CⅡ

④区：

P+Ld’+Fe3CⅡ`⑤区：

Ld’⑥区：

Ld’+Fe3CⅠ

A点：

_____纯铁的熔点__E点：

__C在γ-Fe_中的最大溶解度点_C点：

___共晶点__

S点：

__共析点____P点：

___C在α-Fe_中的最大溶解度点___K点：

Fe3C的成分

9、试画出Fe-Fe3C相图中钢的部分（包晶部分可省略），并完成下列各题：

标明各特征点的成分、温度，按相组成填充各相区。

10、什么是热加工和冷加工？

，请说明他们是热加工还是冷加工？

（钨熔点是33990C，锡熔点是2320C）

答：

1）冷加工：

塑性变形是在再结晶温度以下进行的。

热加工：

塑性变形是在再结晶温度以上进行的。

2）钨在10000C变形加工是冷加工，锡在室温下变形加工是热加工。

9.如果其他条件相同，试比较在下列条件下所得铸件晶粒的大小：

①金属模浇注与砂模浇注；

高温浇注与低温浇注

铸成薄壁件与铸成厚壁件；

浇注时采用振动与不采用振动；

厚大铸件的表面部分与中心部分.

答：

晶粒较小者分别是：

①金属模浇注

低温浇注

铸成薄壁件

浇注时采用振动

厚大铸件的表面部分

10.某厂用冷拔钢丝绳直接吊运加热至11000C的破碎机颚板，吊至中途钢绳突然断裂。

这条钢绳是新的，事前经过检查，并无疵病。

试分析钢绳断裂的原因。

答：

从两种可能的原因进行分析

①冷拔钢丝绳是通过加工硬化强化的，使用前处于加工硬化状态，内部可能有比较大的内应力，导致吊至中途钢绳突然断裂。

吊运加热至11000C的破碎机颚板，会对钢丝绳进行加热，随钢丝绳温度升高，会发生回复、再结晶过程，加工硬化现象消失，强度、硬度下降，而破碎机颚板重而大，所以吊至中途钢绳突然断裂。

11、室温下，对一根钢丝进行反复弯曲——拉直实验，经过一定次数后，铁丝变得越来越硬，试分析原因。

如果将这根经过弯曲—拉直试验后的铁丝进行一定温度的加热后，待冷却至室温，然后再试着弯曲，发现又比较容易弯曲了，试分析原因。

11.从铸锭的组织结构分析，为什么铸锭的力学性能不好，而吸振性较好。

答：

1）铸锭从外到里的组织分别是表面细等轴晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。

表层的细等轴晶比较薄，基本一加工就被去除掉，柱状晶区域比较大，晶粒比较粗大，所以力学性能不好。

2）铸锭里的组织比较疏松，而且缩孔、缩松、气孔等，当振动波传来时，就会被吸收，所以吸振性比较好

12.钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？

答：

热变形加工时温度比较高，虽然热变形加工也发生了塑性变形，组织也发生了变化，，但由于温度比较高，很快通过再结晶回复到以前的状态，所以不出现硬化现象。

13.什么是金属的回复和再结晶过程?

回复和再结晶过程中金属的组织结构和性能发生哪些变化？

14.奥氏体形成的四个步骤是什么？

答：

1）奥氏体形核

2）奥氏体长大

3）残余渗碳体的溶解

4）奥氏体成分的均匀化

18、金属结晶的基本规律是什么？

晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？

答：

①金属结晶的基本规律是形核和核长大。

②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。

19、与冷加工比较热加工给金属件带来的益处有哪些？

答：

（1）通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，从而使其致密度得以提高。

（2）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提高。

（3）通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变，使它们沿着变形的方向细碎拉长，形成热压力加工“纤维组织”（流线），使纵向的强度、塑性和韧性显著大于横向。

如果合理利用热加工流线，尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致，而与外加切应力或冲击力相垂直，可提高零件使用寿命。

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20、为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？