机械工程材料学习题习题

第二章 金属的晶体结构与结晶

1．解释下列名词：

点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体， 过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。

2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？ 3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？

4.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 5.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 6.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？

8.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？ 9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？

第三章 金属的塑性变形与再结晶

1．解释下列名词：

加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。

2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？ 3．划分冷加工和热加工的主要条件是什么？

4．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？ 5．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？

6．金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？ 7．分析加工硬化对金属材料的强化作用？

8．已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃、1538℃、327℃、232℃，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在1100℃下的加工、铅和锡在室温（20℃）下的加工各为何种加工？

9．在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即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。

第四章 合金的结构与二元状态图

1．解释下列名词：

合金，组元，相，相图；固溶体，金属间化合物，机械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶强化，弥散强化。 2．指出下列名词的主要区别： 1）置换固溶体与间隙固溶体； 2）相组成物与组织组成物；

3．下列元素在α-Fe 中形成哪几种固溶体? Si、C、N、Cr、Mn

4．试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别. 5．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？

6. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点. 7．二元合金相图表达了合金的哪些关系？

8．在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？

9. 已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态 300℃时A溶于 B 的最大溶解度为 30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在 300℃时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。现要求： 1）作出A-B 合金相图；

2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量。 10．某合金相图如图所示。

1）试标注①—④空白区域中存在相的名称； 2）指出此相图包括哪几种转变类型；

3）说明合金Ⅰ的平衡结晶过程及室温下的显微组织。

11．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？

第五章 铁碳合金

1．何谓金属的同素异构转变？试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图。 2．为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化？

3.何谓铁素体（F）,奥氏体（A），渗碳体（Fe3C），珠光体（P）,莱氏体（Ld）？它们的结构、组织形态、性能等各有何特点？

4.Fe-Fe3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？ 5.画出 Fe-Fe3C 相图，指出图中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各点、线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。

6.简述 Fe-Fe3C 相图中三个基本反应：包晶反应,共晶反应及共析反应，写出反应式，标出含碳量及温度。

7.何谓碳素钢？何谓白口铁？两者的成分组织和性能有何差别？ 8.亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。

9.分析含碳量分别为 0.20% 、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织.

10．指出下列名词的主要区别：

1）一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体； 2） 热脆与冷脆。

11．根据 Fe-Fe3C 相图，计算：

1）室温下，含碳 0.6% 的钢中珠光体和铁素体各占多少； 2）室温下，含碳 1.2% 的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少； 3）铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。

12．某工厂仓库积压了许多碳钢（退火状态），由于钢材混杂，不知道钢的化学

成分，现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占 80% ，问此钢材的含碳量大约是多少？

13．对某退火碳素钢进行金相分析，其组织的相组成物为铁素体+渗碳体（粒状），其中渗碳体占 18% ，问此碳钢的含碳量大约是多少？

14．对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+渗碳体（网状），其中珠光体占 93% ，问此碳钢的含碳量大约为多少？

15.计算Fe-1.4%C合金在700℃下各个相及其组分数量和成分。 16．根据 Fe-Fe3C 相图，说明产生下列现象的原因： 1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高； 2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；

3）在 1100℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造； 4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）；

5）钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝； 6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。 17.钢中常存杂质有哪些？对钢的性能有何影响？ 18.试述碳钢的分类及牌号的表示方法。

19.低碳钢、中碳钢及高碳钢是如何根据含碳量划分的？分别举例说明他们的用途？

20．下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。 21.指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途：

Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、20、20R、20G、T8、T10A、T12A

22. 铁碳相图知识测验：

1．默画出铁碳相图，并标注出所有温度和成分点；

2．40、60、T12钢的室温平衡组织是什么？它们从高温液态平衡冷却到室温要经过哪些转变？

3．画出纯铁、40钢、T12钢的室温平衡组织，并标注其中的组织。

第六章 钢 的 热 处 理

1.何谓钢的热处理？钢的热处理操作有哪些基本类型？试说明热处理同其它

工艺过程的关系及其在机械制造中的地位和作用。 2.解释下列名词：

1）奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度； 2）珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体； 3）奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；

4）退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效处理（尺寸稳定处理）； 5）淬火临界冷却速度（Vk），淬透性,淬硬性； 6）再结晶、重结晶； 7）调质处理、变质处理。

3.指出 A1、A3、Acm； AC1、AC3、 Accm ； Ar1、Ar3、Arcm 各临界点的意义。

4.何谓本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的

细？

5.珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？

6.贝氏体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？

7.马氏体组织有哪几种基本类型？它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？

8.何谓等温冷却及连续冷却？试绘出奥氏体这两种冷却方式的示意图。 9．为什么要对钢件进行热处理？

10.试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。 11.淬火临界冷却速度 Vk 的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？ 12.将￠5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，屈氏体，上贝氏体，下贝氏体，屈氏体+马氏体，马氏体+少量残余奥氏体；在C曲线上描出工艺曲线示意图。

13．退火的主要目的是什么？生产上常用的退火操作有哪几种？指出退火操作的应用范围。

14.何谓球化退火？为什么过共析钢必须采用球化退火而不采用完全退火？

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