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1、机械工程材料复习题及答案温馨提示：本试题仅供备考复习使用。查题方法：复制局部试题题干，使用查找功能找到对应试题(查找快捷键：Ctrl+F)o填空(1)晶体缺陷中的点缺陷包括、和。(2)每个面心立方晶胞在晶核中实际含有 个原子，致密度为,原子半径为 o(3)金属的实际结晶温度低于理论结晶温度，二者之差称作 o(4)冷变形金属在加热过程中，变形组织随加热温度升高会经历三个阶段：， 和晶粒长大。(5)铁素体、是室温平衡状态下钢组织中基本的组成物。(6)铸造过程中细化晶粒的主要方法有、和 o(7)普通热处理工艺有四种：、o(8)马氏体组织形态主要有两种基本类型：和片状马氏体。(9)常见钢的退火种类有：
2、、去应力退火和再结晶退火。(10)按用途可以将钢分为三大类：、特殊钢。(11)根据铸铁中石墨结晶形态的不同，铸铁可分为三(15)图3是一立方晶格，阴影(ODBF)所示的晶面指数是：o(16)金属的实际结晶温度低于理论结晶温度，二者之差称作 o(17)经过塑性变形，可使金属组织的晶粒沿变形方向拉长，性能趋于(18)冷变形金属组织随着加热温度升高，经历三个阶段：， ，共晶反响的成分点以及反响温度。 写出各类钢在室温下的组织(3分)计算共析钢珠光体中铁素体和渗碳体的相对重量(4) aFe是什么晶格类型？画出(100)晶面和111晶向的原子示意图，并计算它们的原子密度。一.填空(1)置换原子、间隙原子
3、、空位(2) 4,0.74. a 4过冷度(4) 0M 再结晶(5)渗碳体 珠光体(6)控制过冷度、变质处理、振动搅拌(7)退火 回火、正火、淬火(8)板条状马氏体(9)完全退火,等温退火,球化退火(10)结构钢 工具钢(11)灰口铸铁、可锻铸铁球墨铸铁(12)使用性能、工艺性能、经济性能。(13)面心立方晶格(i4)rnoi(15)(110)(16)过冷度(17)各项异性(18)回复(19)点缺陷、线缺陷、面缺陷(20)面心立方、体心立方 (21)珠光体(22)S (硫)(23)加工硬化;弥散强化;固溶强化;细化晶粒(24)钻(25)加热、保温(26)模具钢(27)a-Fe(28)固溶体、金
4、属间化合物(29)球墨铸铁、可锻铸铁、灰口铸铁(30)使用性能(31)线缺陷(32)10101(33)单晶体(34)过冷度(35)回复 再结晶(36)相图(37)渗碳体 珠光体(38)硅(Si) 硫(S)(39)退火 回火(40)板条状马氏体(4PzK 油(42)合金结构钢合金工具钢(43)高硬度高热硬性(44)可锻铸铁球墨铸铁(45)HRC60(46)铸铁(47)机械性能二、判断XXXXXXXN N X7x 7 xx7x xxd7 x x N N N x N x x三、选择1、A 2、A 3、CADB 4、DCB 5、A 6、BAAB 7、C 8、B 9、C 10、C 11、C 12、B;2
5、0、 A; 21、 C;22、 C； 23、CBA；A 13、A; 14、B; 15、C; 16、C; 17、B; 18、C;/19、31、BAAB 32、A24、C； 25、D ； 26、C 27、A 28、CADB 29、DCB 30、A四、填表题钢号类别(按用途分)碳的大致含量合金元素大致含量用途举例GCrl5滚动轴承钢Cr 约 1.5%T9A碳素工具钢刀具、冲模、冲头40Cr调质钢0.4%齿轮、连杆螺钉、螺栓、套筒20CrMnTi合金渗碳钢0.2%承受中载荷的变速箱齿轮等5CrMnMo热作模具钢热作模具(热锻模、热墩模、热挤压模等)W18Cr4V合金刃具钢（高速钢）W%=18% ；Cr
6、%=4%；V1%Cr%=12%；MoV%1.5%冷作模具（冷冲模、冷墩模、 冷挤压模、拉丝模、滚丝模 等）五简答题1、答：（1） 一次渗碳体：从液相中直接结晶出来的渗碳体；（2）二次渗碳体：从奥氏体相中析出 来的渗碳体；（3）三次渗碳体：从铁素体相中析出来的渗碳体。（每点1分，扣完为止）2、答：（1）本质细晶粒钢：加热到临界点以上直到930,随温度升高，晶粒长大速度很缓慢，称 本质细晶粒钢。（2）不一定。本质晶粒度只代表钢在加热时奥氏体晶粒长大倾向的大小。本质粗 晶粒钢在较低加热温度下可获得细晶粒，而本质细晶粒钢假设在较高温度下加热也会得到粗晶粒。3、答：钢的含碳量3.0%时，随含碳量增加，钢
7、的强度和硬度不断增加，而塑性、韧性却不断降低; 钢的含碳量1.0%时，随含碳量增加，钢的强度下降，硬度不断增加，塑性、韧性仍不断下降。4、答：在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它 的任一组元，它是以分子式来表示其组成。）在性能上：形成固溶体和金属间化合物都能强化合金， 但固溶体的强度、硬度比金属间化合物低，塑性、韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综 合机械性能。5、加工硬化：金属发生冷塑性变形，随变形量的增大，金属材料的强度、硬度增加，而塑性、韧性 降低的现象。利：加工硬化可提高金属强度、硬度和耐磨性。弊：加工硬化降低了金属材料的塑性， 给金
8、属材料的进一步变形带来了困难。6、显微组织彻底改变，纤维状的晶粒变成等轴晶粒；消除加工硬化与剩余应力，强度、硬度 显著降低，塑性、韧性提高。7、回火的主要目的有四个: 一是降低脆性，消除或减少内应力。二是获得工件所要求的机械性能。三是稳定工件尺寸。四是适当 降低硬度，以利于切削加工。8、基本相有：铁素体奥氏体渗碳体。铁素体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。奥 氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。渗碳体硬度很高而塑性和韧性几乎为零，脆性大。9、灰口铸铁具有以下优良性能：1）良好的铸造性能；2）减磨性好；3）减震性好；4）良好的切削加工性；5）低的缺口敏感性，所以被广泛用来制造各种床身
9、、机架。10、感应加热淬火和火焰加热淬火；工件外表硬度高，心部韧性好11、答：1）淬透性低，回火抗力差，基本相软弱；2）机械性能差；3）不能满足一些如耐热、耐腐 蚀、高磁性、高耐磨性等特殊要求。12、答：钢的含碳量01.0%时一，随含碳量增加，钢的强度和硬度不断增加，而塑性、韧性却不断降低;钢的含碳量1.0%时，随含碳量增加，钢的强度下降，硬度不断增加，塑性、韧性仍不断下降。六、综合题1、（1）答:Cr:提高淬透性;Mn:强化铁素体;Ti:细化晶粒。（2）答：1）正火工艺曲线如图；时间/小时2）正火的作用：降低硬度，以便进行切削加工；消除剩余应力，以防钢件的变形、开裂；细化晶粒，改善组织以提高
10、钢的机械性能;为最终热处理（淬火回火）作好组织上的准备。(3)1)渗碳、淬火的作用：提高齿面硬度和耐磨性。2)低温回火的作用：降低淬火内应力，形成回火马氏体，保持齿面高硬度和耐磨性。(4)答：齿面组织:回火马氏体+剩余奥氏体+碳化物；齿面性能:具有很高的硬度和耐磨性。中心组织：铁素体+细珠光体+低碳的回火马氏体；性能：高强度和良好的冲击韧性。(5)答：(1) 20CrMnTi具有较高淬透性，油淬可以获得足够的马氏体组织(2)防止水冷产生的较大内应力，防止产生裂纹。2、(1)选用 35CrMo 钢(2)加工工艺路线：下料一锻造一退火一粗车一调质一精加工一中频(高频)外表加热淬火一低温回 火一磨至
11、尺寸。(3)退火：消除锻造应力，调整硬度、以利切削加工；组织P+F调质：得到S回，保证心部具有良好的综合力学性能高频感应加热淬火+低温回火：外表获得M回，具有高硬度、高耐磨性最终组织状态：轴的表层为回火马氏体，心部为回火索氏体。3、(1)(共 4 分)(2)亚共析钢：F+P、共析钢：P、过共析钢：P+Fe3C(3)铁素体 F=(0.77-0.2)/(0.77-0.02)x 100% =76% 珠光体 P= 1-76% =24%（4） y-Fe是面心立方晶格类型（100）晶面示意图：,（义4 + 1）/ =2/（100）晶面原子密度：44、(1)（2）亚共析钢：F+P、共析钢：P、过共析钢：P+
12、Fe3C（3） （3）铁素体 F=（6,素-0.77）/6.69x100%=88%（1 分）、渗碳体=1-88% = 12%（4） a-Fe是体心立方晶格类型（100）晶面原子示意图（1x4）/6Z2 =l/a2（100）晶面原子密度：4Ill晶向原子示意图*13a 一Gx ，3 a 111晶向原子密度2 2+1)/=1.16/a(19)晶体缺陷主要可分为, 和 三类。(20)纯铁在1200时晶体结构为,在800时晶体结构为 o(21)铁素体、渗碳体、是室温平衡状态下钢组织中基本的组成物。(22)碳钢质量的高低，主要取决于钢中有害杂质 和磷的多少来确定的。(23)写出四种常用的强化金属材料的方
13、法：; ; ; 。(24)除了 外，所有合金元素溶入奥氏体后，都增大其稳定性，使C曲线右移。(25)在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由 和 两个基本过程来完成的。(26)合金工具钢包括三类：刃具钢、量具钢。(27)碳溶解在 中所形成的固溶体称为铁素体。(28)固体合金的相结构分为 和 两大类。(29)根据铸铁中石墨结晶形态的不同，铸铁可分为、o(30)机械零件选材的一般原那么是考虑材料的、工艺性能、经济性能。(31)金属中存在的晶格缺陷有点缺陷、面缺陷。(32)以下图是立方晶格的示意图，请问以下方向获代表哪个方向 o(33)晶体内部的晶格位向完全一致时，称该晶体为 o(34)金属的实际结晶温
14、度低于理论结晶温度，二者之差称作。(35)变形金属在加热过程中，经历三个阶段：, 和晶粒长大。(36)用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为,它可以回答某一定成 分的合金在某一温度下会形成什么样的组织c(37)铁素体、是室温平衡状态下铁碳合金组织中基本的组成物。(38)钢中常存的杂质元素有、硅(Mn)、磷(P)四种，其中前两种一般是有 益的，后两种是有害的。(39)普通热处理工艺有四种：、正火、淬火、o(40)马氏体组织形态主要有两种基本类型：和片状马氏体。(41)常用淬火的冷却介质有(按冷却速度由高到低排列)盐水、硝盐 等。(42)按用途可以将合金钢分为三大类：、特殊性能钢。(43
15、)刃具钢要求至少具有三大性能要求、高耐磨、o(44)根据铸铁中石墨结晶形态的不同，铸铁可分为三类：灰口铸铁、。(45)热硬性是指刃部受热升温时刃具钢仍能维持高硬度的一种特性，此时硬度值至少为 o(46)含碳量大于2.11%的铁碳合金称为 o(47)机械零件选材的一般原那么是考虑材料的、工艺性能、经济性能。一、判断题(1)物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。()(2)碳素工具钢的牌号，如T8, T12,该数字表示钢的最低冲击韧性值。()(3) 一般结构钢的奥氏体晶粒度分为8级，1级最细，8级最粗。(4)合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。(5)加热速度越快，奥氏体晶粒越粗大
16、。(6)在体心立方晶格中，原子排列最密的方向111垂直于原子排列最密的晶面(110)o(7)可锻铸铁可以锻造成形。(8) 一般认为硫和磷是钢中的有害元素。(9)等温转变时的鼻尖处过冷奥氏体最易发生转变。(10)珠光体是单相组织。(11)凡晶格缺陷处及其附近，均会引起晶格能量的提高，并使金属的物理、化学、机械性能发生显 著变化。(12)变形金属经回复过程既可以降低内应力，又可以消除加工硬化。(13)晶内偏析可以通过扩散退火处理得到解决。(14)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(15) T8是优质碳素结构钢。(16)马氏体转变不能得到100%的马氏体。(17)液态
17、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。(18)优质碳素结构钢的牌号用两位数字来表示，如45钢，该数字表示钢的1/10最低抗拉强度值。(19)马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关(20)球墨铸铁之所以具有较高的机械性能，主要原因是其组织中的石墨形态为球状。(21)马氏体转变不能得到100%的马氏体。(22)优质碳素结构钢中，钢号20表示平均含碳量为2.0%。(23) 一般结构钢的奥氏体晶粒度分为8级，1级最细，8级最粗。(24)所有能够提高过冷奥氏体稳定性的因素，均可使过冷奥氏体等温转变曲线右移。(25)过冷奥氏体等温转变的产物为单
18、一组织。(26)分级淬火法与双液淬火法相比，可以更有效防止变形和裂纹。(27)可锻铸铁可以锻造成型。(28) 一般认为硫和磷是钢中的有害元素。(29)变形金属经回复可以消除加工硬化。(30)珠光体是单相组织。三.选择题1、铁素体是碳溶解在 中所形成的间隙固溶体。A. a-Fe B. y-Fe C. 8-Fe D. p-Fe2、三相平衡线的图形特征如图1所示，该三相反响的反响名称是：A.共晶反响 B.共析反响 C.包晶反响3、写出图2中所示的淬火方法，1表示, 2表示, 3表示, 4表示 oA.双液淬火 B.等温淬火 C.单液淬火D.分级淬火E.局部淬火时间4、将T8钢加热至760保温后，以在T
19、TT图(见图3所示)中所示的三种方式冷却，将获得什么 组织。方式1获得,方式2获得 ,方式3获得。A.索氏体 B.马氏体+剩余奥氏体 C.下贝氏体 D.珠光体5、金属多晶体的晶粒越细，那么其。A.强度越高，塑性越好B.强度越高，塑性越差C.强度越低，塑性越好D.强度越低，塑性越差6、为以下热处理选择正确的加热温度，亚共析钢淬火,过共析钢淬火,过共析钢 的球化退火，亚共析钢的完全退火 oA. Aci+30-50 B. Ac3+30-50 C. Accm+30-50D. Ac 以下7、马氏体的硬度主要取决于 oA.过冷奥氏体的冷却速度B.过冷奥氏体的转变温度C.马氏体的含碳量D.马氏体的亚结构8、
20、淬硬性好的钢：oA.具有高的合金元素含量B.具有高的含碳量C.具有低的含碳量 D.具有低的合金元素含量9、过共析钢正火的目的是。A.调整硬度，改善切削性能B.细化晶粒C.消除网状二次渗碳体D.提高硬度10、以下材料中，最适合制造机床床身的是 oA.40 钢； B.T12 钢； C.HT300；D.KTH300-0611、莱氏体是一种 OA.固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组织金属12、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 oA.随炉冷却 B.在油中冷却 C.在空气中冷却D.在水中冷却（13） 晶体中的线缺陷是指。A、位错 B、晶界 C、亚晶界D、晶格空位（1
21、4） 不会引起加工硬化。A、冷加工 B、热加工（15）以下图是某合金的冷却曲线及结晶过程示意图。请问该合金在三相平衡时是。时间一一A、共晶反响B、共析反响C、包晶反响(16)亚共析钢肯定不是A、低碳钢 B、中碳钢 C、高碳钢(17)的目的是使工件在热处理厚外表具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定强度以及较高的 韧性和塑性A、退火 B、渗碳 C、淬火 D、回火(18)莱氏体是一种 oA.固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组织金属(19)在立方晶系中，指数相同的晶面和晶向A.相互平行B.相互垂直C.相互重叠D.毫无关联(20)过共析钢淬火采取的正确加热温度是 oA、Aci + 30-50B
22、、Ac3+30-50 C、Accm+30-50D、Aci 以下(21)将T8钢加热至760 保温后，以在TTT图中所示的三种方式冷却，方式2获得 。A、索氏体 B、马氏体+剩余奥氏体 C、下贝氏体 D、珠光体(22)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 oA.随炉冷却 B.在油中冷却 C.在空气中冷却 D.在水中冷却(23)根据组织特征选择正确的答案：具有复杂结构的间隙化合物是，高温下存在的组织 是 ，室温下奥氏体和渗碳体的共晶混合物是。A、变态莱氏体 B、奥氏体 C、渗碳体 D、马氏体 E、铁素体(24)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
23、最为显著的有 oA. Mn,PB. Mn,Ti C. Ti,VD. V,P(25)每个面心立方晶胞中包含有 个原子A.l B.2 C.3 D.4(26)不是晶粒大小的实际度量，而是表示在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大倾向的高低。A.起始晶粒度B.实际晶粒度 C.本质晶粒度(27)三相平衡线的图形特征如图1所示，该三相反响的反响名称是：oA.共晶反响 B.共析反响 C.包晶反响(28)写出图2中所示的淬火方法，1表示, 2表示, 3表示, 4表示 oA.双液淬火B.等温淬火 C.单液淬火D.分级淬火E.局部淬火(29)将T8钢加热至7600c保温后，以在TTT图(见图3所示)中所示的三种方式冷
24、却，将获得什 么组织。方式1获得，方式2获得 ,方式3获得 oA.索氏体 B.马氏体+剩余奥氏体 C.下贝氏体 D.珠光体时间(30)根据目的选择不同的热处理工艺：消除偏析，采用。A.扩散退火B.去应力退火 C.淬火 D.回火 E.正火(31)为以下热处理选择正确的加热温度，亚共析钢淬火,过共析钢淬火,过共析 钢的球化退火,亚共析钢的完全退火 oA. Aci + 30-50B. Ac3+30-50 C. Accm+30-50D. Aci 以下(32)合金钢中，含Mn或Ni相当高的钢，因扩大丫区有可能在室温下只有单相存在而成为一种钢。A.奥氏体 B.铁素体 C.珠光体 D.马氏体四填表题钢号类别
25、(按用途分)碳的大致含量合金元素大致含量用途举例GCrl50.95 - 1.05%滚动轴承T9A-40CrCr%W1.5%20CrMnTiCr%、Mo、V%WL5%齿轮5CrMnMo0.5%Cr、Mn、Mo%Wl.5%W18Cr4V1%高速切削用车 刀刨刀铳刀等Crl2MoV五问答题1、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体的成分、结构及性能都相同，其来源有何不同？2、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,并说明原因。3、以热轧空冷状态的碳钢为例说明含碳量对机械性能的影响。4、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差异？5、什么是加工硬化，对实际生产有何有利与
26、不利影响。6、简述再结晶过程中，变形金属的组织和性能发生的变化。7、回火的主要目的是什么？8、铁碳合金中基本相有哪些？其机械性能如何？9、为什么一般机器的支架、机床床身常用灰口铸铁制造。10、钢的外表淬火方法主要有哪两种？与整体淬火比拟，其性能如何？11、与合金钢相比，碳钢有哪些缺乏？12、说说含碳量对铁碳合金机械性能的影响。六、综述题1、汽车变速箱齿轮用20CrMnTi制造，其加工工艺路线为：锻一正火一机加工一渗碳、淬火及低 温回火一喷丸一精磨。请回答以下问题：(1) 20CrMnTi中各主要合金元素的作用。(2)正火温度为950-970,绘出正火的工艺曲线，并说明正火的作用。(3)制定出渗
27、碳、淬火及低温回火的工艺曲线，并说明热处理工艺的作用。(4)最终热处理后，齿轮心部和齿面的组织和性能如何。(5)淬火介质为什么用油而不用水？2、某公司生产摩擦压力机大型主轴，尺寸(p420 x4500mm , 4线螺杆，重量4.75to主轴外表要求 高硬度，耐磨性好，心部具有良好的综合力学性能。供应商提供的材料如下：08钢，T8, 20CrMnTi, 35CrMo, 65Mn, GCrl5, HT200。请你根据上述情况为该公司提出制造方案，方案中包括选用何 种材料；制订加工工艺路线；指出各道热处理工序的作用，并说明主轴最终组织状态。3、铁碳平衡相图是研究铁碳合金的基础，请回答以下问题并计算。(1)请画出铁碳平衡相图(省略包晶反响局部)。并在图中请标示出各单相组织、共析反响和共晶反 应的成分点以及反响温度。(2)写出三类钢在室温下的组织。(3)计算含碳量为0.2%的铁碳合金，室温下先共析铁素体和珠光体的相对含量(忽略三次渗碳体)。(4) yFe是什么晶格类型？画出其晶胞(100)面的晶面示意图，并计算该晶面的原子密度。4、铁碳平衡相图是研究铁碳合金的基础，请回答以下问题并计算。(1)请画出写出铁碳平衡相图(包晶反响局部可省略)，在图中请标示出各单相组织、共析反响和