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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流工程材料习题与辅导第四版答案(1)(1)【精品文档】第 42 页工程材料习题与辅导（第4版） 清华大学出版社 1.2 习题2.填空题同非金属相比，金属的主要特性是（良好的导电性和导热性）晶体与非晶体结构上最根本的区别是（晶体中原子（离子或分子）规则排列）。非晶体中原子(离子或分子)无规则排列）_Fe的一个晶胞内的原子数为（4）线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是（玻璃态）(高弹态)和（粘流态）3. 选择正确答案晶体中的位错属于（c）a.体缺陷 b.面缺陷 c.线缺陷 d.点缺陷4)固溶体的晶体结构：（a）a.与溶剂相同 b.与溶质相同 c.与溶剂
2、，溶质都不相同 d. 与溶剂，溶质都相同5)间隙相的性能特点是：（c）a. 熔点高，硬度低 b.硬度高，熔点低 c. 硬度高，熔点高 d.硬度低，熔点低4. 综合分析题（1）在立方晶胞中画出（110），（120）晶面和211,120晶向。解：(2)-Fe，Al, Cu, Ni, V, Mg, Zn各属何种晶体结构？体心立方晶格：-Fe，V。面心立方晶格：Al, Cu, Ni。密排六方晶格：Mg, Zn。已知-Fe的晶格常数m,试求出-Fe的原子半径和致密常数。解：r原子=a=1.24（m）=在常温下，已知铜原子的直径d=2.55m,求铜的晶格常数。解：r原子=a1/2 d原子=a = a(m)
3、2.2 习题(1) 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是( 形核 )和（ 晶核长大 ）。(2) 当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是( 增加晶核数量，或阻碍晶粒长大 )。(3) 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是( 能量差 )，阻力是( 表面能 )。(4) 过冷度是指(理论结晶温度 - 开始结晶温度)，其表示符号为( )。(5) 典型铸锭结构的三个晶区分别为( 表面细晶区 )、( 柱状晶区 )和（ 中心等轴晶 ）。(6) 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( 高 )。(7) 固溶体出现枝晶偏析后，可用(扩散退火)加以消除。(8) 一合金发生共晶反应，液相L生成共晶
4、体()。共晶反应式为( L（+）)，共晶反应的特点是( 在恒温下进行，三相共存 )。(9) 一块纯铁在912发生转变时，体积将( 收缩 )。(10) 珠光体的本质是( 铁素体与渗碳体机械混合物 )。(11) 在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3C最多的合金成分点为( 2.11%C )，含Le最多的 合金成分点为( 4.3%C )。(12) 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体体积分数为80%，则此钢的碳的质量 分数为( 0.62%C )。(13) 钢在常温下的变形加工称为( 冷 )加工，而铅在常温下的变形加工称为( 热 )加工(14) 造成加工硬化的根本原因是( 位错运动受阻,引起塑性变形
5、抗力增加 )。(15) 滑移的本质是( 位错的运动 )。(16) 变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是( T再=(0.350.4)T熔 )。(17) 再结晶后晶粒度的大小主要取决于( 加热温度 )和( 预先变形度 )。(18)在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体和屈氏体的主要相同点是( F+Fe3C的两相混合物 ),不同点是 （ 屈氏体的片层间距小 ）。(19) 用光学显微镜观察，上贝氏体呈( 羽毛 )状，下贝氏体呈( 黑色针状 )状。(20) 马氏体的显微组织形态主要有（ 板条状 ）、（ 针状 ）两种。其中（ 板条马氏体 ） 的 韧性较好。(21)钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越（ 靠右
6、）,说明临界冷却速度越（ 小 ）(22)马氏体是一种( 铁 )磁相，在磁场中呈现磁性；而奥氏体是一种( 顺 )磁相，在磁 场中无磁性。(23) 球化退火加温温度略高于Ac1,以便保留较多的（ 未溶碳化物粒子 ）或较大的奥氏体中的（ 碳浓度分布不均匀 ），促 进球状碳化物的形成。 (24)球化退火的主要目的是（ 降低硬度 ）,它主要适用于（ 过共析钢 ）钢。(25) 亚共析钢的正常淬火温度范围是( AC3以上30+50 )，过共析钢的正常淬火温度范围是（ AC1以上30+50 ）。(26) 淬火钢进行回火的目的是( 消除应力 )，回火温度越高，钢的强度与硬度越( 低 )。(27) 合金元素中，碳
7、化物形成元素有( Mo，W，V，Nb，Ti )。(28) 促进晶粒长大的合金元素有( Mn，P，B )。（29) 除( Co )、( Al )外，几乎所有的合金元素都使Ms、Mf,点下降，因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比，残余奥氏体（ 多 ），使钢的硬度（下降）。（30）一些含有合金元素（ Mn，Cr，Ni ）的合金钢，容易产生第二类回火脆性，为了消除第二类回火脆性，可采用( 快冷 )和( 加入Mo元素 )。3. 是非题(1) 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。 （ ）(2) 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。 （ ）(3) 在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和
8、主导的作用。 （ ）(4) 当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是 一个多晶体。 （ ）(5) 晶粒度级数的数值越大，晶粒越细。 （ ）(6) 平衡结晶获得的Ni质量分数为20的Cu-Ni合金比Ni质量分数为40的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。 （）(7)一个合金的室温组织为+（），它由三相组成。 （ ）(8)铁素体的本质是碳在-Fe中的间隙相。 （ ）(9)20钢比T12钢的碳质量分数要高。 （ ）(10)在退火状态(接近平衡组织)45钢比20钢的塑性和强度都高。 （ ）(11)在铁碳含金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3的铁碳合金才能发生共晶反应。（
9、） (12)滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。 （ ）(13)因为B.C.C晶格与F.C.C晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。 (14)孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。 （ ）(15)金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。 （ ）(16)再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 （ ）(17)重结晶退火就是再结晶退火。 （ ）(18)渗碳体的形态不影响奥氏体化形成速度。 （ ）(19)马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。 （ ）(20)当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相
10、组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。 （ ）(21)当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。 （ ）(22)当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（ ）(23)在碳钢中，共析钢的淬透性最好。 （ ）(24)高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。 （ ）(25)经退火后再高温回火的钢，能得到回火索氏体组织，具有良好的综合机械性能。 （ ）(26)调质得到的回火索氏体和正火得到的索氏体形貌相似，渗碳体形态一样。 （ ）(27)在同样淬火条件下，淬透层深度越大，则钢
11、的淬透性越好。 （ ）(28)感应加热过程中，电流频率愈大，电流渗入深度愈小，加热层也愈薄。 （ ）(29)表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改善心部的组织和性能。 （ ）(30)所有的合金元素都能提高钢的淬透性。 （ ）(31)合金元素Mn、Ni、N可以扩大奥氏体区。 （ ）(32)合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。 （ ）(33)60Si2Mn钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 （ ）(34)所有的合金元素均使Ms、Mf下降。 （ ）4. 选择正确答案(1)金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将 a越高 b越低 c. 越接近理论结晶温度(2)为细化铸造金属的晶粒，可采用：
12、a快速浇注 b加变质剂 c以砂型代金属型(3)在发生L()共晶反应时，三相的成分： a相同 b确定 c.不定(4)共析成分的合金在共析反应()刚结束时，其组成相为 a+ b c.( )(5)奥氏体是： a碳在中的间隙固溶体 b. 碳在-Fe中的间隙固溶体 c碳在-Fe中的有限固溶体(6)珠光体是一种： a单相固溶体 b两相混合物 cFe与C的化合物(7)T10钢的碳质量分数为： a0.1 b. 1.0 c. 10(8)铁素体的机械性能特点是 a强度高、塑性好、硬度低 b. 强度低、塑性差、硬度低 c强度低、塑性好、硬度低(9)面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是a.100 b.111 c.
13、110(10)体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是 a100 b111 c.110(11)变形金属再结晶后：a形成等轴晶，强度增大 b.形成柱状晶，塑性下降c形成柱状晶，强度升高 d.形成等轴晶，塑性升高 (12)奥氏体向珠光体的转变是： a.扩散型转变 b非扩散型转变 c. 半扩散型转变(13)钢经调质处理后获得的组织是： a.回火马氏体 b回火屈氏体 c回火索氏体(14)共析钢的过冷奥氏体在550350C的温度区间等温转变时，所形成的组织是 a索氏体 b.下贝氏体 c上贝氏体 d.珠光体(15)若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将 a降低 b. 提高 c不改变 d. 降低还是提高不
14、确定(16)马氏体的硬度取决于 a冷却速度 b. 转变温度 c碳质量分数(17)淬硬性好的钢：a具有高的合金元素质量分数 b. 具有高的碳质量分数 c具有低的碳质量分数(18)对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用： a高淬透性钢 b中淬透性钢 c低淬透性钢(19)直径为10mm的40钢的常规淬火温度大约为： a750C b850C c920C(20)直径为10mm的40钢在常规淬火温度加热后水淬后的显微组织为 a马氏体 b铁素体+马氏体 c马氏体+珠光体(21)完全退火主要适用于 a亚共析钢 b. 共析钢 c. 过共析钢(22)钢的回火处理是在： a退火后进行 b. 正火后进行 c淬
15、火后进行(23)20钢的渗碳温度范围是 a600650C b. 800820C c900950C d. 10001050C(24)钢的淬透性主要取决于： a钢中碳质量分数 b. 冷却介质 c.钢中合金元素种类和质量分数(25)钢的淬硬性主要取决于： a钢中碳质量分数 b. 冷却介质c钢中合金元素种类和质量分数5. 综合分析题(4)如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小： 砂模浇注与金属模浇注； 变质处理与不变质处理； 铸成厚件与铸成薄件； .浇注时采用震动与不采用震动。 答：（1）金属模浇注晶粒尺寸小于砂模浇注，原因是金属模冷却速度大，过冷度大，核率高。 （2）变质处理晶粒细小
16、，原因是变质处理增加了非自发形核率，促进形核； （3）铸成薄件晶粒细小，原因是薄件散热速度大，增加形核率； （4）采用振动晶粒细小，振动打碎粗大枝晶，促进非均匀形核。 (5)为什么铸锭希望尽量减少柱状晶体？答：柱状是由外往里顺序结晶的，晶质较致密。但柱状晶的接触面由于常有非金属夹杂或低熔点杂质而为弱面，在热轧，锻造时容易开裂，所以对于熔点高和杂质多的金属，例如铁，镍及其合金，不希望生成柱状晶。（6）将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后慢冷至图1-2温度T1，求此时：两相的化学成分； b) 两相的质量比； c)各相的质量比； d)各相的质量；解：a) 两相的化学成分L相成分：=50% 两相的质量比
17、合金成分：=*100%=60% 两相质量比：=各相的质量比； 二相的质量分数：*100% 各相的质量；二相质量：Q(20+30)*33.3%=16.65(kg) QL=50-16.65=33.35(kg) (7)求碳的质量分数为3.5%的质量为10千克的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度（但尚未发生共晶反应）时所剩下的液态的碳质量分数及液体的质量。解：L中的碳质量分数：=4.3%L的质量分数： *100%L的质量：QL=10*63.5%=6.35（kg）(8)比较退火状态下的45钢，T8钢T12钢的硬度，强度和塑性的高低，简述原因。答：硬度：45钢T850HRC)和耐磨性，主要用于轴肩部位、齿轮
18、。高碳钢也可表面淬火，主要用于受较小冲击和交变载荷的工具、量具等。灰口铸铁制造的导轨、缸体内壁等常用表面淬火提高硬度利耐磨性。渗碳一般用于低碳钢和合金渗碳钢。渗碳使低碳钢件表面获得高碳浓度(碳质分数约1%)在经过适当热处理后，可提高表面的硬度，耐磨性和疫劳强度，而心部仍保持良好的塑形和韧性，因此渗碳主要用于同时受严重活损和软大冲击的零件，如齿轮、活塞销，套筒等。氮化钢中一般含有Al、Cr、Mo、W，V等金属合金元素，使生成的氮化物稳定氮化的目的在于更大地提高零件的表面硬度和耐磨性，提高抗疲劳强度和抗蚀性。由于氮化工艺复杂，时间长，成本高，一般只用于耐磨性和精度都要求较高的零件，或要求抗热、抗蚀
19、的耐磨件。(38)什么是钢的回火脆性？如何避免？答：回火脆性：钢在回火过程中出现的冲击韧性降低的现象。回火后快冷（通常油冷），抑制杂质元素在晶界偏聚，可防止其发生。钢中加入适当Mo或W，因强烈阻碍和延迟杂质元素等往晶界的扩散偏聚。(40)为什么碳质量分数为0.4%、铬质量分数为12%的铬钢属于过共析钢，而碳质量分数为1.0%、铬质量分数为12%的钢属于莱氏体钢？答：因加入12%铬，使共析点S和E点的碳质量分数降低，即S点和E点左移，使合金钢的平衡组织发生变化，碳质量分数为0.4%，铬质量分数为12%的铬钢出现了P+Fe3Cii的组织，因而属于过共析钢；而碳质量分数为1.0%、铬质量分数为12%
20、的钢已具有莱氏体组织，属于莱氏体钢。(43) 用T10 钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为:锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工。1）写出其中热处理工序的名称及作用。2）制定最终热处理(磨加工前的热处理)的工艺规范，并指出车刀在使用状组织和大致硬度。1）锻造一正火一球化退火一机加工一淬火、低温回火一磨加工。正火：得到铁素体+均匀、细化组织，消除网状二次渗碳体，为球化退火做准备球化退火: 使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，得到球化体。改警机加工性能，为淬火做组织准备。淬火：得到马氏体+粒状渗碳体十残余奥氏体。提高硬度，提高车刀的耐磨性低温回火：得到回火马氏体+粒状渗透体+残余奥氏体，降低淬火
21、应力，提高工作韧性保证淬火后的高硬度和高耐磨性。2）淬火:加热温度760，保温后水冷低温回火:加热温度150250，保温后（=2h）炉冷或空冷。成品组织:回火马氏体+碳化物+残余奥氏体硬度：5864HRC第三章2.填空题(2)T12是( 碳素工具 )钢，可制造( 扳牙,丝锥 )。(3)按钢中合金元素含量，可将合金钢分为( 低合金钢 )，（ 中合金钢 ）和（ 高合金钢 ）几类。(4)Q345(16Mn)是( 低合金高强度 )钢，可制造( 桥梁 )。(5)20CrMnTi是( 合金渗碳 )钢，Cr，Mn的主要作用是( 提高淬透性 )，Ti的主要作用是（ 细化晶粒 ）热处理工艺是( 渗碳后直接淬火、
22、再低温回火 )。(6)40Cr是( 调质 )钢，可制造( 齿轮,轴 )。(7)60Si2Mn是( 弹簧 )钢，可制造( 汽车板簧 )。(8)GCrl5是可制造( 滚珠轴承 )钢，可制造( 套圈、钢球 ）(9)9SiCr是( 低合金工具 )钢，可制造( 钻头，板牙 )。(10)CrWMn是( 量具用 )钢，可制造( 量规 )。(11)Crl2MoV是( 冷作模具 )钢，可制造( 冷冲压模,冷挤压模 )(12)5CrMnMo是( 热作模具 )钢，可制造( 锻模 )(13)W18Cr4V是( 高速工具 )钢，碳质量分数是( 0.9-1.1%C )，w的主要作用是( 保证高的热硬性 )、Cr的主要作用
23、是( 提高淬透性 )，V的主要作用是( 细化晶粒，提高硬度及耐磨性)。热处理工艺是( 球化退火+淬火+三次回火 )，最后组织是( 马氏体+碳化物+残余奥氏体 )。(14)1Crl3是( 马氏体不锈 )钢，可制造( 汽轮机叶片 )。(15)0Crl8Ni9Ti是( 奥氏体不锈 )钢，Cr的主要作用是( 提高基体电极电位 )，Ni的主要作用是( 扩大A相区 )，Ti的主要作用是( 减轻晶界腐蚀 )。(16)灰口铸铁中碳主要以( 石墨 )的形式存在，可用来制造( 机床底座、端盖、床身等 )。(17)球墨铸铁中石墨的形态为( 球状 )，可用来制造( 受力复杂的齿轮、曲轴、凸轮轴等 )。(18)蠕墨铸铁
24、中石墨的形态为( 蠕虫状 )，可用来制造( 汽缸和缸盖 )。(19)影响石墨化的主要因素是( 加热温度、冷却速度 )和( 合金元素 )。(20)球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高，这是因为( 球墨铸铁的石墨呈球状 )。(21)HT200牌号中“HT表示( 灰铸铁 )，数字200表示( 最低抗拉强度为200MPa )。(22)生产球墨铸铁选用( 稀土镁 )作为球化剂。3.3是非题(1)T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 ( )(2)调质钢的合金化主要是考虑提高其热硬性。 ( )(3)高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。 ( )(4)T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透
25、性都较低。 ( )(5)W18Cr4V高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入奥氏体中，从而提高钢的热硬性。 ( )(6)奥氏体不锈钢只能采用加工硬化提高强度。 ( )(7)奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。 ( )(8)铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。 ( )(9)可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。 ( )(10)石墨化的第三阶段不易进行。 ( )(11)可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。 ( )(12)球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能 ()3.综合分析题(1)说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的钢类、碳质量分数
26、，各举出一个应用实例。答：钢牌号钢类碳质量分数应用实例Q235A碳素结构钢0.14%0.22%钢筋，钢板、钢管15优质碳素结构钢约0.15%冲压件及焊接件，经热处理后可制造轴销等零件45优质碳素结构钢0.42%0.5%齿轮，轴类、套筒等零件65优质碳素结构钢0.62%0.70%弹簧T8碳素工具钢0.75%0.84%冲头、锤子等工具T12碳素工具钢1.15%1.24%锉刀、刮刀等刃具和量规、样套等量具（4）有两种高强螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合性能：。试问应选择什么材料及热处理工艺?答：在满足机械性能要求的基础下，弓工件的尺寸还决定所选材料的淬透性能。对于直径为30mm的螺栓，选择40Cr，热处理工艺为850油淬，500回火；对于直径为10mm的螺栓，选择40MnVB或40MnB代替40Cr,可节约Cr且达到基本要求，热处理工艺为850油淬，500回火(10)试分析20CrMnTi钢和06Cr18Ni11Ti(0Cr18Ni10