機械工程材料復習題及參考答案

1、中南大學網(wǎng)絡教育課程考試復習題及參考答案機械工程材料一、判斷題：1.奧氏體與滲碳體均為面心立方晶格。 2.與是亞共析鋼中室溫時的主要組成相。 3.金屬的加工硬化是指金屬在塑性變形后強度.硬度提高，塑性.韌性下降的現(xiàn)象。 4.鋼淬火時的冷卻速度越快，馬氏體的硬度越高。 5.合金中，一個晶粒內(nèi)的成分不均勻現(xiàn)象稱枝晶偏析。 6.一種合金的室溫組織為+（+），它由三相組成。 7.當把亞共析鋼加熱到Ac1和Ac3之間的溫度時，將獲得由鐵素體和奧氏體構成的兩相組織，在平衡條件下，其中奧氏體的碳含量總是大于鋼的碳含量。 8.在鐵碳合金平衡結晶過程中只有成分為4.3%C的鐵碳合金才能發(fā)生共晶反應。 9.20鋼

2、比T12鋼的碳含量要高。 10.再結晶能夠消除加工硬化效果，是一種軟化過程。 11.過共析鋼中，網(wǎng)狀滲碳體的存在使鋼的硬度和塑性均上升。 12.正火是將鋼件加熱至完全奧氏體化后空冷的熱處理工藝 。 13.65Mn 是合金調(diào)質結構鋼。 14.回火索氏體的性能明顯優(yōu)于奧氏體等溫冷卻直接所得到的片層狀索氏體的性能。 15.T10A和60 號鋼均屬于高碳鋼。 16.晶體缺陷的共同之處是它們都能引起晶格畸變。 17.位錯是實際金屬晶體的一種面缺陷。 18.體心立方晶格的致密度為 74%。 19.塑性變形指的是外載荷撤銷后變形不能恢復的變形。 20.當過冷度較大時，純金屬晶體主要以平面狀方式長大。 21.

3、室溫下，金屬晶粒越細，則強度越高，塑性越好。 22.一般來說，鋼的強度高于鑄鐵的強度。 23.65Mn的淬透性比65 號鋼的淬透性差。 24.從C曲線中分析可知，共析鋼的過冷奧氏體在A1-550的范圍內(nèi)發(fā)生貝氏體轉變。 25.共析反應就是在某一溫度時，從一種固相中同時結晶析出兩種不同的固相。 26.包晶偏析可以通過回火的熱處理方法消除。 27.所謂本質細晶粒鋼就是一種在任何加熱條件下晶粒均不發(fā)生粗化的鋼。 28.一個合金的室溫組織為+（+），它由兩相組成。 29.過冷奧氏體轉變?yōu)轳R氏體是一種擴散型轉變 。 30.60鋼比T12 鋼的碳含量要高。 31.標識為100HBS的材料硬度大于標識為60

4、HRC的材料硬度。 32.馬氏體是碳在-Fe 中的過飽和固溶體，當奧氏體向馬氏體轉變時，體積要收縮。 33.再結晶過程是有晶格類型變化的結晶過程。 34.當亞共析成分的奧氏體在冷卻發(fā)生珠光體轉變時，溫度越低，其轉變產(chǎn)物組織越粗。 35.貝氏體是過冷奧氏體中溫轉變產(chǎn)物，在轉變過程中，碳原子能進行擴散，而鐵原子不能進行擴散。 36.不論碳含量高低，馬氏體的硬度都很高，脆性都很大。 37.高合金鋼既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。 38.經(jīng)退火后再高溫回火的鋼，能得到回火馬氏體組織，具有良好的綜合機械性能。 39.由于球墨鑄鐵中的石墨為球形，因而鑄鐵的強度、塑性和韌性接近于鋼。 40.因為單晶

5、體是各向異性的，所以實際應用的金屬材料在各個方向上的性能也是不相同的。41.40Cr  的淬透性比40號鋼的淬透性差。 42.變形鋁合金的塑性優(yōu)于鑄造鋁合金。 43.正火是將鋼件加熱至完全奧氏體化后水冷的熱處理工藝 。 44.冷加工是指在室溫以下的塑性變形加工。 45.晶界是實際金屬晶體的一種線缺陷。 二、填空題：1.鐵素體的晶體結構為 ；奧氏體的晶體結構為 。2.細化晶?？梢酝ㄟ^ _和_兩種途徑實現(xiàn)。3.在金屬學中，通常把金屬從液態(tài)過渡為固體晶態(tài)的轉變稱為 ；而把金屬從一種固態(tài)晶體結構過渡為另一種固態(tài)晶體結構的轉變稱為 _ 。4.共析成分的鐵碳合金室溫平衡組織是 ，其組成相是 和

6、。5.典型鑄錠結構的三個晶區(qū)分別為： 、 、 。6.金屬晶體中最主要的面缺陷是 和 ；線缺陷是 。7.用顯微鏡觀察某亞共析鋼，若估算其中的珠光體含量為80%，則此鋼的碳含量為 。8.金屬材料熱加工和冷加工劃分是以再結晶溫度為界限的。已知鐵的T再=600，鉛的T再=-33，那么在室溫下，鐵的變形加工稱為 加工，鉛的變形加工稱為 加工。9.鋼的淬透性越高，則其C曲線的位置越向 （填“左或右”）。10.HT200牌號中“HT”表示 ，數(shù)字”200”表示 。11.用光學顯微鏡觀察，上貝氏體的組織特征呈 狀，而下貝氏體則呈 狀。12.金屬凝固時， 與 之間的差值稱為過冷度，冷卻速度愈大，凝固時過冷度就愈

7、 。13.奧氏體是_ 的間隙固溶體，馬氏體是_ _的過飽和固溶體。14.合金鋼的_比碳鋼大，其原因是大部分合金元素都使鋼的臨界冷卻速度_。15.按碳的質量分數(shù)對碳鋼進行分類，可分為 、 、 三類。16.QT600-3牌號中“QT”表示 ，數(shù)字”600”表示 ,”3”表示 。17.用光學顯微鏡觀察，根據(jù)含碳量的多少，馬氏體的組織特征有 狀和 狀，其中 的力學性能要好。18.衡量金屬材料的塑性好壞有 和 兩個參數(shù)。19.滲碳體是_ 的間隙化合物，珠光體的本質是_ _ 。20.鑄鐵中的石墨有球狀、團絮狀和_、_ _等四種。21.共晶成分的鐵碳合金室溫平衡組織是 ，其組成相是 和 。22.金屬塑性變形

8、的基本方式是 和 。23.馬氏體的顯微組織形態(tài)主要有 和 兩種。其中 的韌性較好。24.常見的金屬晶體結構類型有 、 、 三種。25.對合金鋼按性能和用途進行分類，可以分為 、 、 三種。26.20CrMnTi是一種 ，主要用來制作 。三、單項選擇題：1.制造彈簧應選用： A.T12 鋼經(jīng)淬火和低溫回火 B.CR12MOV 鋼經(jīng)淬火和低溫回火C.65 鋼經(jīng)淬火后中溫回火2.為消除T12鋼中的網(wǎng)狀碳化物，選用的熱處理為 A.球化退火 B.正火 C.調(diào)質處理 D.回火3.奧氏體向珠光體的轉變是 A.非擴散型轉變 B.擴散型轉變 C.半擴散型轉變4.鋼經(jīng)調(diào)質處理后獲得的組織是 A.回火馬氏體 B.回

9、火屈氏體 C.回火索氏體。5.淬硬性好的鋼 A.具有高的合金元素含量 B.具有高的碳含量 C.具有低的碳含量。6.制造手用鋸條應選用 A.T12 鋼經(jīng)淬火和低溫回火 B.CR12MOV鋼經(jīng)淬火和低溫回火C.65鋼經(jīng)淬火后中溫回火7.固溶體的晶體結構與相同。 A.溶質 B.溶劑C.不同于溶劑和溶質的其它晶型 D.A.B.C都有可能8.T10 鋼的含碳量為 A.0.10% B.10.0% C.1.0% D.0.01%9.鋼的回火處理是在： A.退火后進行 B.正火后進行 C.淬火后進行 10.若合金元素能使C曲線右移，鋼的淬透性將 A.降低 B.提高 C.不改變 11.挖掘機的挖斗要求表面具有高耐

10、磨性和高的疲勞強度，最好應選用 A.20CRMNMO B.65MN C.ZGMN13 D.T812.鐵碳合金中，隨著碳質量百分數(shù)的增加，硬度增加，強度。 A.增加 B.減小 C.不變 D.不確定13.鐵素體的機械性能特點是： A.低塑性.高強度 B.高塑性.高強度C.高塑性.低強度 D.低塑性.低強度14.鋼經(jīng)低溫回火處理后獲得的組織是： A.回火馬氏體 B.回火屈氏體 C.回火索氏體15.0CR18NI9TI 不銹鋼中的含CR量為： A.0.18% B.1.8% C.18%。16.共析鋼過冷奧氏體在350-MS的溫度區(qū)間等溫轉變時，所形成的組織是： A.索氏體 B.下貝氏體 C.上貝氏體 D

11、.珠光體。17.為消除T10A鋼中的網(wǎng)狀碳化物, 選用的熱處理為： A.球化退火 B.正火 C.調(diào)質處理 D.回火18.奧氏體向馬氏體的轉變是： A.擴散型轉變 B.非擴散型轉變 C.半擴散型轉變19.鋼經(jīng)調(diào)質處理后獲得的組織是： A.回火馬氏體 B.回火屈氏體 C.回火索氏體。20.汽車、拖拉機的齒輪要求表面高耐磨性，中心有良好的強韌性，應選用： A.20CRMNMO B.65MN C.CR12MOV D.T8四、名詞解釋:1.固溶強化： 2.熱硬性（紅硬性）：3.調(diào)質處理：4.加工硬化： 5.馬氏體：6.變質處理：7.冷加工： 8.相：9.殘余奧氏體： 10.本質晶粒度：11.固溶體：12

12、.淬硬性：13.奧氏體：14.鐵素體： 15.同素異構轉變：16.枝晶偏析：17.晶體：18.晶界：19.石墨化五、選擇材料題：請將下列十種金屬材料牌號所對應的序號填入題后括號內(nèi)。1.40Cr 2.Cr12MoV 3.16Mn 4.1Cr18Ni9Ti 5.5CrNiMo6.ZG45 7.65 8.H62 9.HT200 10.ZL107a.低合金結構鋼: b.鑄造鋁合金: c.灰口鑄鐵: d.碳素鑄鋼: e.彈簧鋼: f.黃銅: g.冷模具鋼: h.熱模具鋼: i.調(diào)質鋼: j.不銹鋼: 六、簡答題：1.回答下列問題：在坐標圖上填寫狀態(tài)左下角的全部內(nèi)容； 分析T10A碳鋼自1000緩冷至常溫

13、的組織轉變過程； 繪出該鋼常溫下平衡顯微組織示意圖； 計算該鋼平衡組織中滲碳體與珠光體的相對量。1000800 600400200 2.11 C% T10A鋼平衡顯微組織示意圖2.回答下列問題：在坐標圖上填寫狀態(tài)左下角的全部內(nèi)容； 分析含碳0.45%的碳鋼自1000緩冷至常溫的組織轉變過程； 繪出該鋼常溫下平衡顯微組織示意圖； 計算該鋼平衡組織中鐵素體與珠光體的相對量。試比較45鋼和T12鋼的機械性能差別并說明原因。1000800 600400200 2.11 C% 45鋼平衡顯微組織示意圖3.某汽車重負荷齒輪選用合金滲碳鋼20CrMnMo材料制作，其工藝路線如下：下料鍛造熱處理 切

14、削加工熱處理熱處理熱處理噴丸磨削加工。試分別說明上述四項熱處理工藝的名稱、目的及熱處理后的組織。4.試各舉出一類鋼材，說明通過熱處理方法，可在室溫下得到下列組織： 粒狀珠光體 針狀馬氏體 回火索氏體 回火馬氏體5.奧氏體.過冷奧氏體.殘余奧氏體有何異同？ 6.下列零件或工具用何種碳鋼制造，說出其名稱.至少一個鋼號以及其熱處理方法：手鋸鋸條.普通螺釘.車床主軸.彈簧鋼。7.用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進入熱處理爐，并隨工件一起加熱到1000保溫，當出爐后再次吊裝工件時，鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析其原因。8.如果其它條件相同，試比較在下列鑄造條件下鑄件晶粒的大?。航饘倌沧⑴c砂型澆注；變質處理與不變

15、質處理； 鑄成薄件與鑄成厚件；澆注時采用震動與不采用震動。9.何謂共晶反應、包晶反應和共析反應?試比較這三種反應的異同點。10.以共析鋼為例，說明過冷奧氏體在高溫（A1550）.中溫（550Ms）.低溫(Ms以下)三個溫度階段等溫轉變時，轉變的組織及性能特點。11.對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織為珠光體+滲碳體（網(wǎng)狀），其中珠光體占 93% ，問此碳鋼的含碳量大約為多少？ 12.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大??？ 13.珠光體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何特點？ 14.指出下列名詞的主要區(qū)別：彈性變形與塑性變形；韌性斷裂與脆性斷裂； 加工硬化與變質處理；熱脆

16、與冷脆。15.為什么細晶粒鋼強度高，塑性、韌性也好？16.鋼在淬火后為什么一定要進行回火才可使用？按回火溫度的高低可將回火分為哪三類？各自的所對應的回火組織是什么？17.指出下列名詞的主要區(qū)別：一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體；18.某工廠倉庫積壓了許多碳鋼（退火狀態(tài)），由于鋼材混雜，不知道鋼的化學成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占 80% ，問此鋼材的含碳量大約是多少？參考答案一、判斷題：1-10.×××××× 11-20.×××

17、15;×× 21-30.××××××31-40.×××××××× 41-45.××××二、填空題： 1.體心立方，面心立方；2.增大過冷度.加入變質劑；3.結晶.同素異構轉變；4.珠光體.鐵素體.滲碳體；5.表面細晶粒區(qū).中間柱狀晶區(qū).內(nèi)部粗大等軸晶；6.晶界和亞晶界，位錯；7.62%；8.冷.熱；9.右；10.灰口鑄鐵.最低抗拉強度；11.羽毛狀.針狀；12.理論結晶溫度.實際結晶溫度.大；13

18、.C在-Fe.C在-Fe；14.淬透性.降低；15.低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼；16.球墨鑄鐵，最低抗拉強度，延伸率；17.板條狀，針狀，板條狀；18.伸長率.斷面收縮率；19.Fe和C具有復雜結構.鐵素體和滲碳體的機械混合物；20.片狀.蠕蟲狀；21.萊氏體.奧氏體.滲碳體；22.滑移，孿生；23.板條狀，陣狀，板條狀；24.體心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格；25. 合金結構鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼；26. 合金滲碳鋼、齒輪。三、單項選擇題： 1-5.cabcb, 6-10.abccb, 11-15.cdcac，16-20.babca。四、名詞解釋：1.固溶強化：在合金中，隨溶質原子的

19、加入發(fā)生晶格畸變，形成固溶體使金屬強度和硬度提高的現(xiàn)象。2.熱硬性（紅硬性）：鋼在高溫下保持高硬度的能力。3.調(diào)質處理：淬火加高溫回火。4.加工硬化：金屬塑性變形時，隨變形度的增加，強度和硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象。5.馬氏體：碳原子在-Fe中的過飽和固溶體。6.變質處理：在液體金屬中加入孕育劑或變質劑，以細化晶粒和改善組織的處理方法。7.冷加工：在再結晶溫度以下的塑性變形加工方式。8.相：化學成分相同，晶體結構相同并有界面與其他部分分開的均勻組成部分。9.殘余奧氏體：過冷奧氏體向馬氏體轉變時，馬氏體轉變結束后剩余的奧氏體。10.本質晶粒度：根據(jù)標準試驗方法，在930±10保溫足

20、夠時間（3-8小時）后測定的鋼中晶粒的大小。11.固溶體：合金的組元之間以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格結構與組成合金的某一組元的相同，這種相稱為固溶體。12.淬硬性：鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度。13.奧氏體：奧氏體是碳在中形成的間隙固溶體，面心立方晶格。14.鐵素體：鐵素體是碳在中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格。15.同素異構轉變：由于條件（溫度或壓力）變化引起金屬晶體結構的轉變，稱同素異構轉變。16.枝晶偏析：由于結晶時原子的擴散不能充分進行，造成一個晶粒內(nèi)化學成分的不均勻現(xiàn)象。17.晶體：原子（分子或離子）在三維空間有規(guī)則的周期性重復排列的物體。18.晶界：晶粒與晶粒之間的

21、接觸界面。19.石墨化：鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程。五、選擇材料題：請將下列十種金屬材料牌號所對應的序號填入題后括號內(nèi)。a-3； b-10； c-9； d-6； e-7； f-8； g-2； h-5； i-1 j-4 。六、簡答題：第1題答題要點：T10A為過共析鋼，在1000時其組織為A，冷卻下來遇到Acm線時開始析出Fe3C，繼續(xù)冷卻到共析線時，開始發(fā)生共析轉變，在共析線以下，其組織為P和Fe3C 自1000緩冷至常溫的組織轉變過程如下圖所示。：T10A鋼平衡顯微組織示意圖。：該鋼平衡組織為Fe3C和珠光體P，其相對量可利用杠桿定律求得，為： 6.691P(%) = ×10

22、0%=96%Fe3C(%)= 196%=4%第2題答題要點：45號鋼為亞共析鋼，在1000時其組織為A，冷卻下來遇到GS線時開始析出F繼續(xù)冷卻到共析線時，開始發(fā)生共析轉變，在共析線以下，其組織為P和F。：45號鋼平衡顯微組織示意圖。：該鋼平衡組織為F和珠光體P，其相對量可利用杠桿定律求得，為： 0.450.0218P(%) = ×100%=58%F(%)= 158%=42%：45號鋼的含碳量為0.45%。T12鋼的含碳量為1.2%，隨含碳量的增加，硬度升高，塑性，韌性下降。所以T12鋼的硬度高于45號鋼，塑性，韌性差于45號鋼。由于T2鋼存在網(wǎng)狀的二次滲碳體，所以強度不如45號鋼。第

23、3題答題要點：正火的目的：使網(wǎng)狀碳化物分解；細化晶粒使組織正?；?；消除應力。 正火后的組織：索氏體。滲碳的目的：提高工件表面含碳濃度，經(jīng)過淬火和回火處理，從而提高表面的硬度.耐磨性和疲勞強度，使心部保持良好的塑性和韌性。 滲碳不改變組織淬火加熱的理論溫度：Ac1以上30-50。 淬火后的組織：淬火馬氏體+殘余奧氏體。低溫回火的目的是消除淬火應力和提高韌性；低溫回火后的組織：回火馬氏體。第4題答題要點：液體金屬中加入孕育劑或變質劑，以細化晶粒和改善組織的處理方法。 粒狀珠光體：T12A等過共析鋼，球化退火 針狀馬氏體：65等高碳鋼，淬火 回火索氏體：45等調(diào)質鋼，調(diào)質處理 回火馬氏體：T10等工

24、具鋼，淬火+低溫回火第5題答題要點：都是一種奧氏體，奧氏體: 碳在中形成的間隙固溶體.過冷奧氏體: 處于臨界點以下的不穩(wěn)定的將要發(fā)生分解的奧氏體稱為過冷奧氏體。殘余奧氏體：M轉變結束后剩余的奧氏體。第6題答題要點：手鋸鋸條采用碳素工具鋼制造，如T10A，采用淬火+低溫回火；普通螺釘用普通碳素結構鋼制造，如Q235，在熱軋狀態(tài)下使用；普通彈簧采用彈簧鋼制造，如65Mn, 采用淬火+中溫回火；車床主軸中碳調(diào)質鋼制造，如45，采用調(diào)質處理。第7題答題要點：冷拉鋼絲繩是利用加工硬化效應提高其強度的，在這種狀態(tài)下的鋼絲中晶體缺陷密度增大，強度增加，處于加工硬化狀態(tài)。在1000時保溫，鋼絲將發(fā)生回復.再結

25、晶和晶粒長大過程，組織和結構恢復到軟化狀態(tài)。在這一系列變化中，冷拉鋼絲的加工硬化效果將消失，強度下降，在再次起吊時，鋼絲將被拉長，發(fā)生塑性變形，橫截面積減小，強度將比保溫前低，所以發(fā)生斷裂。第8題答題要點：金屬模澆注比砂型澆注晶粒細??；變質處理晶粒細?。昏T成薄件的晶粒細??；澆注時采用震動的晶粒較細小。第9題答題要點：共晶反應：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時結晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應。 包晶反應：指一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另外一種固相的反應過程。共析反應：由特定成分的單相固態(tài)合金，在恒定的溫度下，分解成兩個新的，具有一定晶體結構的固相的反應。共同點：反應都

26、是在恒溫下發(fā)生，反應物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。不同點：共晶反應是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應；共析反應是一種固相在恒溫下生成兩種固相的反應；而包晶反應是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應。第10題答題要點：高溫轉變組織為珠光體類組織，珠光體為鐵素體和滲碳體相間的片層狀組織，隨轉變溫度的降低片層間距減小，分別生成P.S.T,這三種組織的片層粗細不同，片層越細，強度硬度越高； 中溫轉變產(chǎn)物為B,B是含碳過飽和的鐵素體與滲碳體的非片層狀混合物，按組織形態(tài)的不同分為上貝氏體和下貝氏體，下貝氏體的強度硬度高于上貝氏體，塑韌性也較上貝氏體要好。低溫轉變產(chǎn)物為馬氏體

27、，馬氏體是含有大量過飽和碳的固溶體，馬氏體分為板條馬氏體和片狀馬氏體，片狀馬氏體強度硬度很高但很脆，板條馬氏體強度硬度高而塑韌性也較好。第11題答題要點：屬于過共析鋼。Wp=93% =(6.69- WC)/(6.69-0.77)×100% 則：WC=1.18%第12題答題要點：采用的方法：增大過冷度，鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來控制晶粒大小。變質處理：在液態(tài)金屬結晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質點，使結晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒。機械振動。攪拌方式。第13題答題要點：三種。分別是珠光體、索氏體和屈氏體。珠光體是過冷奧氏體在550以上等溫停留時發(fā)生轉變，它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。索氏體是在650600溫度范圍內(nèi)形成層片較細的珠光體。屈氏體是在600550溫度范圍內(nèi)形成片層極細的珠光體。珠光體片間距愈小，相界面積愈大，強化作用愈大，因而強度和硬度升高，同時，由于此時滲碳體片較薄，易隨鐵素體一起變形而不脆斷，因此細片珠光體又具有較好的韌性和塑性。第14題答題要點：在外力的作用下產(chǎn)生變形，當外力拆去后前者可恢復原來的