1、机械工程材料复习题机械工程材料习题复习思考题11写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。e、s 、0.2 、b 、5 、akv 、-1、600 110-5、700 2/1105、500 1103、KIc、HRC、HV 、HBS、E。2低碳钢试样在受到静拉力作用直至拉断时经过怎样的变形过程?3某金属材料的拉伸试样l0=100mm，d0=10mm。拉伸到产生0.2塑性变形时作用力(载荷)F0.2=6.5103N；Fb=85103N。拉断后标距长为ll=120mm，断口处最小直径为dl=6.4mm，试求该材料的0.2、b。4钢的刚度为20.7104MPa，铝的刚度为6.9104MPa。
2、问直径为2.5mm，长12cm的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(l)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(l)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少?5某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(l)是多少?6试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。7若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而
3、弹性极限太低易出现什么问题?8指出下列硬度值表示方法上的错误。12HRC15HRC、800HBS、58HRC62HRC、550Nmm2HBW、70HRC75HRC、200Nmm2HBS。9根据GB70088碳素结构钢的规定牌号为Q235的钢b235MPa、526。现对进厂的一批Q235钢材采用d0=10mm的标准短试样进行拉伸试验，测得的试验数据是Fs=20KN，断后标距长lk=65mm。试问这批钢材合格否?10在图样上，为什么只用硬度来表示对机件的力学性能要求?11判断下列说法是否正确，并说出理由。(1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。(2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。(3)材料愈易
4、产生弹性变形其刚度愈小。(4)伸长率的测值与试样长短有关，510(5)冲击韧度与试验温度无关。(6)同一材料的-1，一般都小于s。(7)较低表面粗糙度值，会使材料的-1值降低。(8)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。(9)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。复习思考题21解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、晶界、亚晶粒、亚晶界、晶面、晶向、晶格参数、合金、相、显微组织、固溶体、金属化合物、固溶强化、第二相弥散强化、组元。2在面心立方晶格中原子排列最密的晶面是(111)，原子排列最密的晶向是110；体心立方晶格中原子排列最密的晶面是(110)；原子排列最密的晶向是111，试画出。
5、3金属的常见晶格有哪三种?说出名称并画图示之。4为什么单晶体有各向异性，而多晶体的金属通常没有各向异性?5什么叫晶体缺陷?晶体中可能有哪些晶体缺陷?它们的存在有何实际意义?6固态合金中固溶体相有哪两种?化合物相有哪三种?它们的力学性能有何特点?7固溶体的溶解度取决于哪些因素?8间隙相、复杂结构的间隙化合物、间隙固溶体三者之间主要区别是什么?复习思考题31概念：过冷现象、过冷度、平衡状态、合金系、相图、相组成物、组织组成物、匀晶转变、共晶转变、包晶转变、细晶强化、枝晶偏析、体积质量偏析、包晶偏析、柱状晶、等轴晶、变质处理。2什么是杠杆定律?有什么用途?3金属结晶的动力学条件和热力学条件是什么?4
6、铸锭是否一定要有三种晶区?柱状晶的长大如何抑制?5合金结晶中可能出现的三种偏析应如何控制使之尽量减小?6将本书图3-lOPb-Sn合金相图改画成按组织组成物填写。7若PbSn合金相图中C、F、E、G、D点的合金成分分别是WSn等于2、19、61、97和99。问在下列温度(t)时，WSn=30的合金显微组织中有哪些相组成物和组织组成物?它们的相对质量百分数是否可用杠杆定律计算?是多少?(1)f=3000C；(2)刚冷到1830C共晶转变尚没开始；(3)在1830C共晶转变正在进行中；(4)共晶转变刚完，温度仍在1830C时；(5)冷却到室温时(200C)。8固溶体合金和共晶合金其力学性能和工艺性
7、能各有什么特点?9纯金属结晶与合金结晶有什么异同?10为什么共晶线下所对应的各种非共晶成分的合金也能在共晶温度发生部分共晶转变呢?复习思考题41纯铝、-Fe、纯锌三种金属哪种金属易产生塑性变形?为什么?2纯铝单晶体的滑移系为(111)与011，纯铝单晶体的c=24105Pa，若外力方向为001，试求纯铝单晶体的在001晶向上的s。3晶体塑性变形的基本方式是什么?实际金属塑性变形与单晶体塑性变形有什么异同?4什么是加工硬化?加工硬化在工业生产中有何利弊?5什么是冷变形金属的纤维组织?与流线有何区别? 6什么是残余内应力?各类残余内应力是怎么产生的?对金属材料有什么影响？7什么是回复?回复对变形金
8、属有什么作用?在工业生产中有什么用处?8什么是再结晶?再结晶对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处?9热变形加工与冷变形加工是依据什么来区分?两种变形加工各有什么优缺点?10有四个外形完全相同的齿轮，所用材质也都是wc=0.45的优质碳素钢。但是制作方法不同，它们分别是：(1)直接铸出毛坯。然后切削加工成形。(2)从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成型。(3)从热轧圆钢上取料，然后切削加工成型。(4)从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成型。请你分析一下，哪个齿轮使用效果应该最好?哪个应该最差?11有一块铝板被子弹击穿了一个孔。若将此铝板进行正确的再结晶退火后，弹孔周围的晶粒可能有什
9、么样的变化?并说明理由。复习思考题51什么是同素异晶转变、共析转变?2解释下列名词，并指出它们在组织形态上的特征和力学性能上的特点：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、高温莱氏体、低温莱氏体、魏氏体。3默画FeFe3C相图，并按组织组成物填写各个相区。指出A、J、C、D、G、S、E、P、Q九个点及Al、A3、Acm、ECF、HJB五条线的含义。4试分析45钢、T8钢、T12钢在极缓慢的冷却过程中相变的过程。并示意地画出它们在室温时的显微组织。5根据FeFe3C相图并通过必要的计算回答下面的问题。(1)65钢在室温时相组成物和组织组成物各是什么?其相对质量百分数各是多少?(2)T8(按共析钢对待)在
10、室温时相组成物和组织组成物各是什么?质量百分数各是多少?(3)T12钢的相组成物和组织组成物各是什么?各占多大比例?6某碳素钢钢号不清，经金相检查其显微组织是F+P。其中P所占比例约为20。你可否据此判定出它的钢号是什么?7钢中常存杂质指的是什么?它们对钢有什么影响?8指出钢号为20、45、65Mn、Q235-AF、T12、T10A、ZG270500的碳素钢各属哪类钢?钢号中的数字和符号的含义是什么?各适于做什么用(各举一例)?9热轧空冷状态的碳素钢随WC增加，其力学性能有什么变化?为什么?10指出一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、先共晶渗碳体、共晶渗碳体、先共析渗碳体、共析渗碳体、网状渗碳
11、体它们之间有何异同?11根据已学到的知识解释下列现象。(1)螺钉、螺母等标准件常用低碳钢制造。(2)室温时平衡状态下T10比T12抗拉强度高，但硬度却低。(3)捆绑用的镀锌钢丝常用低碳钢丝，而起重用的钢丝绳和绕制弹簧所用钢丝却是65Mn或65。(4)锉刀常用T12制造，而钳工钢锯条常用T10制造。(5)钢锭在正常热轧温度下轧制有时开裂。(6)钢适于各种变形加工成形，不易铸造成形。(7)钢在锻造时始锻温度选10000C12500C，停锻选8000C左右。12FeFe3C相图在选材、热处理、锻造、铸造等方面有什么用途?复习思考题61常用的热处理工艺有哪些?简述热处理在机械制造中的作用。2影响奥氏体
12、晶粒大小的因素有哪些?3共析钢的等温转变曲线与连续转变曲线有什么差别?4珠光体、索氏体、托氏体组织有什么区别?5上贝氏体和下贝氏体比较，哪一种力学性能好?6板条马氏体和片状马氏体在组织与力学性能方面有什么不同?7共析钢加热到奥氏体状态后，以不同的速度连续冷却，都得不到下贝氏体，试用c曲线说明，怎样才可得到下贝氏体。820、45、65、T8、T10、T12钢的淬火加热温度怎样确定?9分析以下几种说法是否正确：(1)马氏体硬而脆。(2)过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高。(3)钢中合金元素的含量越高，淬火后的硬度也越高。(4)本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。(5)同一钢
13、材在相同加热条件下，总是水淬比油淬的淬透性好；小件比大件淬透性好。10.现有20钢齿轮和45钢齿轮两种，齿轮表面硬度要求52HRC55HRC，问采用何种热处理可满足上述要求。比较它们在热处理后的组织与力学性能的差别。11.用热处理基本工艺曲线形式表示均匀化退火、完全退火、球化退火、淬火、回火等工艺。12说明下列零件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织和硬度：(1)45钢小轴(要求有较好的综合力学性能)。(2)60钢弹簧。(3)T12钢锉刀。13.用20钢制造的20mm的小轴，经930oC，5小时渗碳后，表面碳的质量分数增加至1.2分析经下列热处理后表面及心部的组织：(1)渗碳后缓冷到室温。
14、(2)渗碳后直接淬火，然后低温回火。(3)渗碳后预冷到820，保温后淬火，低温回火。(4)渗碳后缓冷到室温，再加热到880oC后淬火，低温回火。(5)渗碳后缓冷到室温，再加热到780 oC后淬火，低温回火。14简述目前常用的钢铁表面处理技术，并说明其应用范围。复习思考题71合金钢和碳素钢相比，具有哪些特点?2在合金钢中，常加入的合金元素有哪些?非碳化物形成合金元素有哪些?碳化物形成合金元素有哪些?扩大相的合金元素有哪些?缩小相区的合金元素有哪些?3合金元素对淬火钢的回火转变有何影响?4为什么合金钢的淬透性比碳素钢高?试比较20CrMnTi与T10钢的淬透性和淬硬性。5为什么同样碳含量的合金钢比
15、碳素钢奥氏体化加热温度高?6有一根30mm的轴，受中等的交变载荷作用，要求零件表面耐磨，心部具有较高的强度和韧性，供选择的材料有16Mn、20Cr、45钢、T8钢和Crl2钢。要求：1)选择合适的材料；2)编制简明的热处理工艺路线；3)指出最终组织。7.W18Cr4V钢淬火温度为什么要选1275oC5oC?淬火后为什么要经过三次560oC回火?回火后的组织是什么，回火后的组织与淬火组织有什么区别?能否用一次长时间回火代替三次回火?8为什么轴承钢要具有较高的碳含量?在淬火后为什么需要冷处理?9如何提高钢的耐蚀性，不锈钢的成分有何特点?10ZGMl34钢为什么具有优良的耐磨性和良好的韧性?11在工
16、厂中经常切削铸铁件和碳素钢件，请问何种材料硬质合金刀片适合切削铸铁。12说明下列钢号属于何种钢?数字的含意是什么?主要用途?T8、16Mn、20CrMnTi、ZGMnl32、40Cr、GCrl5、60Si2Mn、W18Cr4V、1Crl8Ni9Ti、1Crl3、Crl2MoV、12CrMoV、5CrMnMo、38CrMoAl、9CrSi、Crl2、3Cr2W8、4Cr5W2VSi、15CrMo、60钢、CrWMn、W6M05Cr4V2。复习思考题81试总结铸铁石墨化的条件和过程。2试述各类铸铁性能及用途。与钢比较优缺点各是什么?3为什么球墨铸铁可以代替钢制造某些零件呢?4合金铸铁的突出特性是什
17、么?5识别下列铸铁牌号：HTl50、HT300、KTH30006、KTZ45006、KTB38012、QT40018、QT60003、RuT260、MQTMn6。6铸铁的力学性能取决于什么?7灰铸铁为什么不进行整体淬火处理?复习思考题91根据二元铝合金一般相图，说明铝合金是如何分类的?2形变铝合金分哪几类?主要性能特点是什么?并简述铝合金强化的热处理方法。3铜合金分哪几类?举例说明黄铜的代号、化学成分、力学性能及用途。4钛合金分哪几类?简述钛合金的热处理。5滑动轴承合金必须具备哪些特性?常用滑动轴承合金有哪些?6指出下列合金的名称、化学成分、主要特性及用途。LF21 LFII ZLl02 ZL
18、401 LD5 H68HPb591 HSi803 ZCuZn40Mn2 QAll92ZCuSnlOPl ZSnSbl2PblOCu4 TA7复习思考题101什么是热塑性塑料?什么是热固性塑料?试举例说明。2塑料王、电木、电玉、有机玻璃、玻璃钢是指什么材料?有何用途?3与金属材料比较，高分子材料的优缺点是什么?4塑料是由什么组成的?各起什么作用?5橡胶为什么具有高弹性?6陶瓷材料的优点是什么?简述其原因。 、7为什么复合材料的疲劳性能好?复习思考题111什么是零件的失效?常见的失效方式有哪些?2选择零件材料应遵循什么原则?3在选择材料力学性能数据时应注意哪些?4为什么在蜗杆传动中，蜗杆需采用低碳
19、钢或中碳钢制造，而蜗轮则采用较软的青铜(如QSn0.2)制造?5试根据下列使用条件和对性能的要求指出应选用的材料和热处理：(1)不需润滑的低速无冲击齿轮。(2)受中等载荷(b400MPa)、在蒸汽及海水腐蚀条件下工作的齿轮。(3)受中等载荷(b500MPa)、高速受冲击，模数小于5mm的机床齿轮。(4)坐标镗床主轴，要求表面硬度850HV心部硬度为260HBS280HBS，在滑动轴承内工作，精度要求极高。6分析汽车上所用零件材料。说明哪些是用碳素钢、合金钢、铸铁和有色金属制成，各举出两种零件名称，它们都采用何种热处理方法?习题1一、名词解释滑移、孪生、加工硬化、滑移系、形变织构、回复、再结晶、
20、二次再结晶、热加工二、填空题1常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（ ）和（ ）两种。2与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（ ）和（ ）。3在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（ ）来划分的因此Cu（熔点为1084）在室温下变形加工称为（ ）加工，Sn（熔点为232）在室温的变形加工称为（ ）加工。4再结晶温度是指（ ），其数值与熔点间的大致关系为（ ）。5再结晶后晶粒度的大小取决于（ ）、（ ）、和（ ）。6aFe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别为（ ）和（ ），滑够系为（ ）个。7强化金属材料的基本方法有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。8冷变形后的金属进行加热，当温度不太
21、高时，金属内部的晶格畸变程度（ ），内应力（ ），这个阶段称为（）。当加热到较高温度，晶粒内部晶格畸变（ ），金属的位错密度（ ），使变形的晶粒逐步变成（等轴晶粒），这一过程称为（ ）。三、简答题1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？2什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。3用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施？为什么？4已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在 1000、铁在800、铜在600时的加工变形是处于什么加工状态。5用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。（2）用粗钢
22、棒切下圆饼再加工成齿轮。（3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。6说明下列现象产生的原因。（1）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向。（2）晶界处滑落的阻力最大。（3）Zn（密排六方）、a一Fe、Cu的塑性不同。7简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。8在图210中的晶面、晶向中，哪些是滑移面，哪单是滑移方向？就图中情况能否构成滑移系？四、判断题1由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。（ ）2因为体心立方晶格与面心立方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。（）3金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。
23、（ ）4滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（ ）5热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（ ）6为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（ ）7热加工过程，实行上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（ ）8孪生变形所需的切应力要比滑移变形时所需的小得多。（ ）五、选择填空1体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别，主要是由于两者的（ ）（a）滑移系数不同 (b)滑移方向数不同（c）滑移面数不同 （d）滑移面和滑移方向的指数不同 2随冷塑性变形量增加，金属的（ ）。（a）强度下降，塑性提高 (b) 强度和塑性都下降（c）强度和塑性都提高 （d）强度提高，塑性下降3冷变形金属再结
24、晶后，则（ ）。，（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4能使单晶体产生塑性变形的应力为（ ）。（a）正应力 （b）切应力 （c）复合应力5变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型是（ ）。（a）与变形前的金属相同 （b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型6再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（ ）改变。（a）温度（b）晶体结构 （c）应力状态。7冷热加工的区别在于加工后是否留下（ ）。（a）加工硬化 （b）晶格改变性 （c）纤维组织8钢只有通过冷加工并经随后加热才能
25、使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（ ）（a）铁总是存在加工硬化，而铜没有 （b）铜有加工硬化现象，而铁没有（c）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有 （d）铁和铜的再结晶温度不同习题2一、名词解释淬火、马氏体、调质处理、二次淬火、珠光体、曲线二、填空1本质晶粒度是根据标准实验方法，在（ ）保温（ ）小时后测定的奥氏体晶粒大小。2共析钢加热到均匀的奥氏体化状态后缓慢冷却，稍低于温度将形成（ ），为（ ）与（ ）的机械混合物，其典型形态为（ ）或（ ）。3 中马氏体是碳在Fe中的过饱和（ ），具有（ ）点阵。4 于过冷奥氏体等温转变图通常呈（），所以又称（），亦
26、称为（）。5把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（ ）。6中温回火主要用于处理（ ）。因火后得到（ ）。7根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（ ）、（ ）和（）三种。8在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（ ），其中低温（ ）的硬度提高不多，故又称为（ ）。三、简答1什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。2什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火
27、的四个阶段具有怎样的特点？如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力3何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。4试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。5T1
28、2钢加热到770后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。6用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。四、判断正误并改正1铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。2珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。3珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构
29、，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。4低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。5马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。7为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”8使钢中的碳化物球状
30、化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。五、选择填空1根据e一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（）或（）加（）或（）加（）。(a)珠光体(b)渗碳体（c）铁素体（d）马氏体2如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在8001500之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（ ）。（a）超细珠光体 (b)索氏体 （c） 屈氏体（d）马氏体3实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（ ）、（）和（ ）三大类。（a）重结晶、再结晶、去应力退火 （b）扩散、球化法应力退火（c）再结晶、完全、去应力退火 （d）去氢、扩散、重结晶退火4对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（ ），淬火后的组织为均匀的马氏体。(a)Ac1+3050 (b) Acm+3050 (c) Ac3+3050 (d) A0+30505当残余奥氏体比较稳定在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种在回火冷却时
