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1、精品学习资源机械工程材料模拟练习题一、填空题（每空 0.5 分）1. 常 用 测 定 硬 度 的 方 法 有 布 氏 硬 度 、 洛 氏 硬 度 和 维 氏 硬 度 测 试 法 ；2. 金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、弹性、塑性等；强度的主要判据有 屈服强度 和抗拉强度 ，强度和 塑性可以用拉伸试验来测定； 压入法测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用；3. 铁碳合金在室温下平稳组织组成物的基本相是铁素体 和渗碳体 ，随着碳的质量分数的增加， 渗碳体相的相对量增多， 铁素体相的相对量却削减；4. 珠光体是一种复相组织，它由铁素体和渗碳体按肯定比例组成；珠光体用符
2、号 P 表示；5. 铁碳合金中，共析钢的wc=0.77 %,室温平稳组织为 珠光体 ；亚共析钢的wc=0.0218%-0.77 %，室温平稳组织为 铁素体和珠光体 ；过共析钢的 wc=0.77%-2.11 %,室温平稳组织为 珠光体和二次渗碳体 ；6. 铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体称为一次渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体；7. 低碳钢的碳质量分数范畴是：Wc0.25%、中碳钢： Wc=0.25%-0.6%、高碳钢： Wc0.6%；8. 金属的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性越好；实际生产中可通过增加过冷度、变质处理 和附加振动
3、来细化晶粒；9. 常用金属中， -Fe 、Al 、Cu 等金属具有 面心立方 晶格， -Fe 具有体心立方 晶格；10. 金属的结晶是在过冷的情形下结晶的, 冷却速度越快 , 过冷度 越大，金属结晶后的晶粒越细小, 力学性能越 好；11. 钢的热处理工艺是由（ 加热）、（ 保温）和（ 冷却）三个步骤组成的；热处理基本不改变钢件的（ 外形和尺寸 ），只能转变钢件的（ 结构组织 ）和（ 力学性能 ）；12. 完全退火适用于（ 亚共析碳 ）钢，其加热温度为（ Ac3 以上 30-50 C），冷却速度（ 缓慢），得到（ 铁素体和珠光体 ）组织；13. 球化退火又称为（ 匀称化 ）退火，其加热温度在（
4、Ac1） 20-30 ，保温后（ 随炉缓慢）冷却，获得（ 球状珠光体 ）组织；这种退火常用于高碳工具钢等；14. 中碳钢淬火后，再经低温回火后的组织为（ 回火马氏体 ），经中温回火后的组织为（ 回火托氏体 ），经高温回火后的组织为（ 回火索氏体 ）；淬火高温回火后具有（ 综合力学 ）性能；15. 钢的高温回火的温度范畴在（ 500-650 C），回火后的组织为（ 回火索氏体 ）；这里开头！ 16. 按化学成份分类，就含碳量而言，渗碳钢属 低碳钢, 调质钢属 中碳钢,滚动轴承钢属 高碳钢；17. 高速钢 W18Cr4V中合金元素 W 的作用是 提高钢的红硬性和回火稳固性 ； Cr 的作用是提高钢
5、的淬透性； V 的作用是 与C形成稳固的 VC，具有极高的硬度和耐磨性 ； 高速钢的锻造不仅是为了成型 , 而且是为了 使莱氏体中呈粗大鱼骨状的共晶合金碳化物匀称分布在基体上 ；高速钢淬火后需经 560三次 回火， 回火后其组织由 隐针马氏体、粒状碳化物 及少量残余奥氏体构成， 其性能具有 高硬度 、高强度、高耐磨性 ；18. 按用途分，合金钢可分为（ 合金结构 ）钢、（ 合金工具 ）钢、（ 特殊性能 ）钢；19. 40Cr钢中铬的平均含量约为（ Wcr0.5%时为 Mn+A过共析钢淬火温度为Ac1+3050 C，温度高于 Accm，就奥氏体晶粒粗大，含碳量高，淬火后马氏体晶体粗大， A%增大
6、，硬度、耐磨性下降，脆性、变形裂开倾向增加；组织物为M +Fe3（颗粒 +A，这种组织不仅具有高强度、高耐磨性3. 晶粒大小对金属的性能有什么影响？细化晶粒的方法有哪几种？常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属的强度、硬度越高，同时塑性、韧性也好高温下，晶界呈粘滞状态，在帮助作用下易产生滑动，因而细晶粒无益，但晶粒太粗易产生应力集中，因而高温下晶粒过大过小都不好方法： 1：增大过冷度 2 ：变质处理 3 ：附加振动4. 为什么一般情形下亚共析钢采纳完全（奥氏体化）淬火，过共析钢采纳不完全淬火？ 1：亚共析钢才用完全淬火是由于假如加热温度过低（Ac3），在淬火钢中将显现铁素体组织，造成淬火硬度
7、不足，假如加热温度过高（Ac3），将引起奥氏体晶粒粗大，淬火后得到粗大的马氏体组织，韧性降低2：过共析钢才用不完全淬火是由于假如加热温度高于Acm，就奥氏体晶粒粗大，含碳量高，淬火后马氏体晶粒粗大，残余奥氏体增多，使刚硬度、耐磨性下降，脆性变形裂开倾向增加5. 为削减钢件的淬火变形、防止开裂，从淬火方法上应实行哪些措施？挑选合适的淬火方法可以在获得所要求的淬火组织和性能条件下，尽量减小淬火应力，从而减小工件变形和开裂的倾向措施：单液淬火法，双液淬火法，分级淬火法，等温淬火法，局部淬火法，冷处理6. 45钢（ Ac1=730, Ac3=780 ）分别加热至 760， 830， 1040 时的组织
8、以及在水欢迎下载精品学习资源中冷却后的组织；7. . 45（Ac1=730, Ac3=780 ）钢制造的连杆，要求具有良好的综合机械性能，试确定淬火、回火加热温度及淬火、回火后的组织；淬火温度： 810-830 C高温回火： 500-650 C淬火组织： M回火组织：回火索氏体8. 试说明下列合金钢的名称及其主 要用途；W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti高速钢，是合金工具钢中的重要钢种奥氏体不锈钢，用于化工设备和管道9. 指出一般灰口铸铁与球墨铸铁在石墨外形、机械性能和应用方面的主要区分；石墨外形：前者为片层状，后者为球状球墨铸铁与灰铸铁相比，有高的强度和良好的塑性和韧性，屈服点比碳素结构钢
9、高，疲惫强度接近中碳钢，同时，它具有灰铸铁的减震性，减磨性和小的缺口敏锐性等优良性能，球墨铸铁中的石墨球的圆管度越好，球径越小，分布约匀称，就球墨铸铁的力学性能就越好（高强度，塑性、韧性好）10. 拟用 T10 制造外形简洁的车刀，工艺路线为：锻造热处理机加工热处理磨加工（1） 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；（2） 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度；（3） 制定最终热处理工艺规定（温度、冷却介质）1：锻造：自由锻热处理：退火，改善切削性能机加工：切削热处理：淬火，增加硬度及耐磨性，低温回火，细小的马氏体削减淬火应力，防止裂纹磨加工: 锉削2：细小回火马氏体，粒状合金碳化
10、物，少量的残余奥氏体3：温度： Ac1+30-50 C，冷却介质为油（空气、水选一）11. 下图为 T8 钢的等温转变曲线（C 曲线），如使该钢在620 进行等温转变，并经不同时间等温后，按图中1 、 2、3 速度冷至室温，试问各获得什么组织？欢迎下载精品学习资源700550Ms MfA1123欢迎下载精品学习资源1： M+残余 A2：残余 A+M+S3： M+S12. 何谓再结晶？它对工件的性能有何影响？金属的组织和性能又重新回到冷却变形前的状态，而且结晶出的经受与变形前完全一样，成为再结晶过程；影响：强度、硬度降低，塑性、韧性上升，排除了加工硬化机械工程材料（于永泗齐民 第七版）课后习题答
11、案第一章1-1 、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度上升而逐步降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小；所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量；1-2 、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么：伸长率等于，当试样d 不变时，增加，就伸长率 下降，只有当 /为常数时，不同材料的伸长率才有可比性；所以伸长率与样品长度有关；1-3 、和两者有什么关系？在什么情形下两者相等？为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当增加到肯定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等；1-4 、如何用材料的应力
12、-应变曲线判定材料的韧性？所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸取的能量，即拉伸曲线（应力-应变曲线）与横坐标所包围的面积；其次章2-1 、从原子结构上说明晶体与非晶体的区分；原子在三维空间出现规章排列的固体称为晶体，而原子在空间呈无序排列的固体称为非晶体；晶体长程有序，非晶体短程有序；2-2 、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系？相互垂直；2-4、合金肯定是单相的吗？固溶体肯定是单相的吗？合金不肯定是单相的，也可以由多相组成，固溶体肯定是单相的；第三章3-1 、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系；在业态经书中存在很多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大或小，时聚时散，称为晶
13、胚；在以上，由于液相自由能低，晶胚不会长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，达到肯定尺寸的晶胚将开头长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核；3-2 、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么？不属于；同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生变化，而不是晶化过程；3-3 、依据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的缘由；枝晶偏析：在一个枝晶范畴内或一个晶粒范畴内， 成分不匀称的现象叫做枝晶偏析；结合二元匀晶转变相图可知，枝晶偏析产生的缘由是固溶体合金的结晶只有在“充分缓慢冷却”的条件下才能得到成分匀称的固溶体组织；然而在实际生产中，由于冷速较快，合金在结晶过程中，固相和液相中的原子
14、来不及扩散，使得先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素，而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元素；冷速越快，液固相间距越大，枝晶偏析越严峻；3-4 、结合相图分析含0.45% C、1.2% C 和 3.0% C 的 Fe-C 合金在缓慢冷却过程中的转变及室温下的组织； 0.45% C: L L+ L+ + L+ +e P+ + ；室温组织： P+ 1.2%C ： L L+ +二次渗碳体二次渗碳体；室温组织：P+二次渗碳体； 3.0%C： L L+ L+ +Le + Le+ 二次渗碳体 P+ +二次渗碳体 +一次渗碳体 Le +二次渗碳体 +P；室温组织： Le +二次渗碳体 +P；3-6 、说明 Fe
15、-C 合金中 5 种类型渗碳体的形成和外形特点；一次渗碳体：由液相直接析出，黑色的片层；二次渗碳体：含碳量超过0.77%的铁碳合金自1148冷却至 727时，会从奥氏体中析出二次渗碳体；沿奥氏体晶界呈网状排列；三次渗碳体：铁碳合金自727向室温冷却的过程中，从铁素体析出的为三次渗碳体；不连续网状成片状分布于铁素体晶界；共晶渗碳体：共晶白口铸铁由液态冷却到1148是发生共晶反应，产生共晶奥氏体和共欢迎下载精品学习资源晶渗碳体；为白色基体；共析渗碳体：共析钢液体在发生共析转变时，由奥氏体相析出铁素体和共析渗碳体；为黑色的片层；3-7 、说明金属实际凝固时，铸锭的3 中宏观组织的形成机制；铸锭的宏观
16、组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区3 个晶区组成；表层细晶区：当高温的液体金属被浇注到铸型中时，液体金属第一与铸型的模壁接触，一般来说，铸型的温度较低，产生很大的过冷度，形成大量晶核，再加上模壁的非均 匀形核作用，在铸锭表面形成一层厚度较薄、晶粒很细的等轴晶区；柱状晶区：表层细晶区形成以后，由于液态金属的加热及凝固时结晶潜热的放出，使得模壁的温度逐步上升，冷却速度下降，结晶前沿过冷度减小，难以形成新的结晶核心，结晶只能通过已有晶体的连续生长来进行；由于散热方向垂直于模壁，因此晶体沿着与散热方向相反的方向择优生长而形成柱状晶区；中心等轴晶区：当柱状晶区长大到肯定程度，由于冷却速度进一步下降
17、及结晶潜热的不断放出，使结晶前沿的温度梯度消逝，导致柱晶的长大停止；当心部液体全部冷却至实际结晶温度一下时，以杂志和被冲下的晶枝碎片为结晶核心均匀长大，形成粗大的等轴晶区；第四章4-1 、为什么室温下金属的晶粒越细，强度、硬度越高，塑型、韧性也越好？由于金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多，需要和谐的具有不同位向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高；从而导致金属强度和硬度越高；金属的晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，同时参加变形的晶粒数目也越 多，变形越匀称，推迟了裂纹的形成于扩展使得在断裂前发生了较大的塑性变形，在强度和塑型同时增加的情形下，其塑型和韧性越好；4-2 、黄铜铸件上的数码
18、不慎搓掉如何识别数码？用加热使它再结晶的方法可以使原先的数码再出现；由于打字时会使铸件打字处产生塑性变形，有预变形存在，通过加热再结晶可使晶粒复原到预变形之前的状态，使之显现出数码；4-3 、金属铸件的晶粒往往粗大，能否通过再结晶退火来细化其晶粒？为什么？不能，由于铸件没有产生预变形，故不能采纳再结晶的方法；4-4、铜只是通过冷加工及随后加热来细化晶粒，而铁就不需要冷加工，只需加热到肯定温度便可使晶粒细化，为什么？由于铜不存在同素异构的现象，加热时晶体的结构不发生变形，所以采纳冷加工破裂晶粒，产生预变形，从而来排除应力，而铁存在同素异构的现象，固态变相组织要比晶粒组织细，只需加热到肯定温度便能
19、使晶粒细化；4-5、以下齿轮饼坯的加工方法中， 哪种方法正确？为什么？（1）从热轧厚钢板上切下圆饼；（2）从热轧粗钢棒上切下圆饼；（3）由热轧钢棒镦成圆饼；挑选由热轧钢棒镦成圆饼，由于这样可以掌握铜的纤维素的走向与受力方向一样；4-6 、用冷拉铜丝绳（承担才能远超过工件质量）吊送刚出炉热处理工件去淬火，但在此工程中，铜丝发生断裂；为什么？缘由是：冷拉钢丝绳经冷塑加工强度提高，强度大于载荷，但吊运热工件时其温度上升，使原子扩散才能上升，从而使其产生回复再结晶，晶粒复原到以前的状态，强度降低，最终发生断裂；4-7 、钨在1100下的变形加工和锡在室温下的变形加工是冷加工仍是热加工？为什么？再结晶温
20、度=熔化温度 0.4，钨的熔点为3380，其再结晶温度为 3380+273 0.4273=1187，加工温度小于再结晶温度，所以属于冷加工；锡的熔点为232，其再结晶温度为232+237 0.4273=71 ，室温 25 大于再结晶温度，所以属于热加工；4-8 、在冷拔钢丝经常进行中间退火，缘由？如何挑选中间退火的温度？冷拔过程中产生很大应力,在使用过程中要把这种应力排除,使用中间退火会细化晶粒,产生预变形 ,使强度和硬度提升 ,排除应力 ,选取的温度应当小于再结晶温度；4-9 、用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧，最终要进行何热处理，缘由是？进行去应力退火,冷拔过程中产生很 大应力 ,退火保证弹簧不
21、会由于应力不确定而复原原形,同时对弹簧的定型处理可以保证弹簧的弹力；4-10、反复弯折退火钢丝时，会感到越弯越硬，最终断裂，为什么？反复弯折会使晶粒变细,因而硬度提高 ,同时产生应力 ,使塑性降低 ,从而会被折断第五章欢迎下载精品学习资源5-3 、判定以下说法正误，并说明缘由；1. 马氏体是硬而脆的相；错，马氏体是硬的相,渗碳体才是脆的相； 2.过冷奥氏体的冷却速度大于Vk 时,就冷速越大 ,所得马氏体的硬度越高；错，马氏体硬度取决于含 碳量 ,与冷却速度无关； 3.钢中的合金元素含碳量越高,其淬火后的硬度也越高；错,合金元素对淬透性的影响大 ,但对硬度影响小； 4.本质细晶粒钢的晶粒总是比本
22、质粗晶粒钢的晶粒细；错,晶粒的大小与加热温度和保温时间有关.本质细晶粒钢只是加热时长大的趋向比本质粗晶粒钢小,但不代表本身比本质粗晶粒钢的晶粒细； 5.同种钢材在同样的加热条件下,总是水冷的比油冷的淬透性好,小件的比大件的淬透性好；错， 钢的淬透性取决于其临界冷却速度,与工件尺寸和冷却介质无关；5-4 、生产中常把加热到淬火温度的钳工扁铲的刃部蘸入水中急冷后 ,出水停留一会 ,再整体投入水中冷却 , 两次水冷的作用及水冷后的组织；刃部入水急冷淬火 ,得马氏体 ,出水停留一段时间为回火得回火马氏体 ,再整体入水 ,抑制连续回火 ,保留回火组织；5-5 、用 20 钢进行表面淬火和用45 钢进行渗
23、碳处理是否合适？为什么？20 钢不适合表面淬火,含碳量低会降低硬度和耐磨性； 45 钢不适合渗碳处理 ,碳含量足够 ,渗碳使低碳钢工件表面获得较高碳浓度；5-6 、钢经表面淬火或渗碳后,表层的残余应力是拉应力仍是压应力？缘由？压应力,因表面低温 ,收缩后心部的高温区产生塑性变形,冷却后内部部分弹性变形复原；5-7 、一批 45 钢零件进行热处理时，不慎将淬火件和调质件弄混，如何区分开？为什么？用锯片试锯,淬火件比调质件难锯 ,由于淬火后工件硬度提高,二调质会降低硬度；5-8 、将两个 T12 钢小试样分别加热到780和 860 ,保温后以大于的速度冷却至室温,试回答疑题 ,并说明缘由； 1.哪
24、个温度淬火后马氏体晶粒粗大？860,温度越高 ,奥氏体晶粒成长越快；2.哪个淬火后残余奥氏体 量多？ 860,温度高，奥氏体含碳量高,转化充分 ,冷却时奥氏体越多；3.哪个淬火后末溶碳化物量多？780， 溶碳才能较小； 4.哪个淬火适合？ 780,因淬火加热温度以得到匀称细小奥氏体为原就,以便淬火后获得细小马氏体组织 ,高温下奥氏体易长大形成粗大奥氏体组织,故 780 加热好；5-9 、分别用 45 钢和 15 钢制造机床齿轮,要求齿表面具有高的硬度和耐磨性,心部具有良好的韧性 .支配工艺路线 ,热处理工序目的及使用状态下的组织；45: 下料 ,锻造 ,退火 调整硬度 ,机加工 ,调质 得到颗
25、粒状渗碳体, 精加工 ,表面淬火加低温回火 加强强度和韧性 ,精加工 ,表层回火马氏体 ,心部回火索氏体；15:下料 ,锻造, 正火 调整硬度 ,机加工 ,渗碳 提高表面硬度耐磨性,淬火加回火 加强强度和韧性,磨削 ,表层回火马氏体碳化物 ,心部回火索氏体；5-10硬度与含碳量关系如何？（ 1）两种，板条马氏体和片状马氏体；（ 2）奥氏体转变后，所产生的M 的外形取决于奥氏体中的含碳量，含碳量 0.6%的为板条马氏体；含碳量在0.6 1.0%之间为板条和针状混合的马氏体；含碳量大于1.0% 的为针状马氏体；低碳马氏体的晶体结构为体心立方；随含碳量增加，逐步从体心立方向体心正方转变；含碳量较高的
26、钢的晶体结构一般显现体心正方；低碳马氏体强而韧，而 高碳马氏体硬而脆；这是由于低碳马氏体中含碳量较低，过饱和度较 小，晶格畸变也较小，故具有良好的综合机械性能；随含碳量增加， 马氏体的过饱和度增加，使塑性变形阻力增加，因而引起硬化和强化；当含碳量很高时， 尽管马氏体的硬度和强度很高，但由于过饱和度太大， 引起严峻的晶格畸变和较大的内应力，致使高碳马氏体针叶内产生很多微裂纹，因而塑性和韧性显著降低；（ 3 ）随着含碳量的增加，钢的硬度增加；5-11的因素有哪些？淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层的才能；不同的钢在同样的条件下淬硬层深不同，说明不同的钢淬透性不同，淬硬层较深的钢淬透性较好；淬硬性：是指
27、钢以大于临界冷却速度冷却时，获得的马氏体组织所能达到的最高硬度；钢的淬硬性主要打算于马氏体的含碳量，即取决于淬火前奥氏体的含碳量影响淬透性的因素：第六章6-1 、钢的质量为什么以磷,硫的含量来划分？ 磷对钢有固化作用 ,欢迎下载精品学习资源降低塑性韧性 ,产生冷脆现象；硫在加热时会使钢发生热脆现象,对钢质量影响很大；6-2 、什么是合金钢.与碳钢相比合金钢有哪些优点.为什么 .指为了提高钢的性能,在碳钢基础上有意加入 肯定量的合金元素所获得的铁基合金；强度高,塑性韧性好 ,焊接性好 ,冷热压力加工性能好,耐腐蚀性好 ,因为加入了金属成分；6-3 、加入钢中的合金元素的作用,举例； Cr 含量高
28、 ,不锈钢 ,含量低 ,提高强度； Mn提高耐磨性 ,细化晶粒；依据加入的元素可提高强度,韧性,耐磨性 ,耐腐蚀性 ,加工性能 ,机械性能；6-4 、用 W18Cr4V制作盘形铣刀 ,支配其加工工艺路线 ,各热加工工序的目的及使用状态下的组织；工艺路线:下料 -锻造 -退火 降低硬度便于加工 - 基加工 -淬火 得到马氏体 -多次回火 排除应力 ,削减残余奥氏体 - 磨削.回火马氏体 ,细颗粒状碳化物加少量残余奥氏体； 6-5、20CrMnTi 与 T12 钢的淬透性与淬硬性差别 ,缘由；前者是渗碳钢 ,低碳钢 ,淬透性好 ,淬硬性差 .后者为高碳钢 ,淬透性差 ,淬硬性好； 6-8、说明碳素结构钢成分特点 ,常用热处理方法及使用状态下的组织和用途； 塑性高 ,可焊接性好 ,热轧空冷 ,铁素体加珠光体 ,热轧板 .带 .棒及型钢使用；（把握碳素结构钢就行）6-9 、 说 明 下 列 牌 号 中 Cr,Mn的 作 用 ； 40Cr: 提 高 强 度 ； 20CrMnTi:Cr提 高 韧 性 ,Mn细 化 晶 粒 ；