机械工程材料试卷
一、名词解释
固溶强化、过冷度、变质处理、细晶强化、铁素体、奥氏体
固溶强化：指随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象； 过冷度：理论结晶温度（T ）与实际温度（t ）的差值，即过冷度=T-t；
变质处理：在液态金属结晶前，特意假如某些难容固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法称为变质处理；
细晶强化：金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好，称为细晶强化；
铁素体：碳在 中的固溶体称为铁素体，用符号F 或 表示；
奥氏体：碳在 中的固溶体称为奥氏体，用符号A 或 表示；
二、填空题
1. 材料常用的塑性指标有 _伸长率_和 _断面收缩率__两种，其中 __断面收缩率__表示塑性更接近材料的真实变形。
2．检验淬火钢成品件的硬度一般用 _洛氏__硬度，检测渗氮件和渗金属件的硬度采用 _维氏__硬度。
3. 体心立方晶格和面心立方晶格晶胞内的原子数分别为 __2___和 ___4_____，其致密度分别为 ___0.68_____和 __0.74______。
4. 实际金属中存在有 __点缺陷__、__线缺陷___和 __面缺陷___ 3类缺陷。位错是 ___线___缺陷，晶界是 __面___缺陷。金属的晶粒度越小，晶界总面积就越 _大__，金属的强度也越 __高__。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 __晶核形成___和 _晶核长大__。
5. 金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有 _控制过冷度__、_变质处理__和 _振动、搅拌__。
6. 物质在固态下的晶体结构随温度发生变化的现象称为 _同素异构体转变__。铁的同素异构体转变为 。
7. 金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越 _大__，晶粒越 _小_，强度和硬度越 _高___，塑性越 __好__。
8. 珠光体的本质是__转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物。
9. 纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe 转变，其体积将 _变小__。
10. 在实际生产中，若要进行热锻或热轧时，必须把钢加热到 _固__相区。
11. 在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度 __软__，强度 __低__。
三、选择题
1. 在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是（ A ）。
A ．σb B ．σs C ．σ0.2 D ．σp
2. 有一碳钢支架刚性不足，解决的办法是（C ）。
A. 通过热处理强化 B. 选用合金钢
C. 增加横截面积 D. 在冷加工状态下使用
3. 材料的使用温度（ A ）。
A. 应在其韧脆转变温度以上 B. 应在其韧脆转变温度以下
C. 应与其韧脆转变温度相等 D. 与其韧脆转变温度无关
4. 在作疲劳试验时，试样承受的载荷为 _C_____。
A ．静载荷 B ．冲击载荷 C ．交变载荷
5. 两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（ A ）。
A ．与溶剂的相同 B ．与溶质的相同
C ．与溶剂、溶质的都不相同 D ．是两种元素各自结构的混合体
6. 间隙固溶体与间隙化合物的（ D ）。
A ．结构相同，性能不同 B ．结构不同，性能相同
C ．结构相同，性能也相同 D ．结构和性能都不相同
7. 金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（ C ）。
A ．越高 B ．越低 C ．与冷却速度无关 D ．越趋于恒定
8. 如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪组铸锭晶粒细？
第①组：A. 金属模铸造 B. 砂模铸造 （ A ）
第②组：A. 高温浇注 B. 低温浇注 （ B ）
第③组：A. 铸成薄片 B. 铸成厚片 （ A ）
第④组：A. 浇注时振动 B. 浇注时不振动 （ A ）
9. 同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是（ A ）。
A ．晶粒度发生变化 B ．过冷度发生变化
C ．致密度发生变化 D ．溶解度发生变化
10. 二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（ C ）。
A ．单一液相 B ．单一固相 C ．两相共存 D ．三相共存
11. 产生枝晶偏析的原因是由于（ D ）。
A ．液、固相线间距很小，冷却缓慢
B ．液、固相线间距很小，冷却速度大
C ．液、固相线间距大，冷却缓慢
D ．液、固相线间距大，冷却速度也大
12. 二元合金中，铸造性能最好的是（ B ）。
A ．固溶体合金 B ．共晶合金
C ．共析合金 D ．包晶成分合金
13. 在下列方法中，可使晶粒细化的方法是（D ）。
A ．扩散退火 B ．切削加工 C ．喷丸处理 D ．变质处理
四、是非题
1. 所有金属材料均有明显的屈服现象。（ ）
2. 金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。（ ）
3. 单晶体具有各向异性，因此实际使用的所有晶体材料在各方向上的性能是不同的。（ ）
4. 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度高。（ ）
5. 凡是液体凝固为固体的过程都是结晶过程。（ ）
6. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（ ）
7. 纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。（ ）
8. 在退火状态（接近平衡组织）45钢比20钢的塑性和强度都高。（ ）
五、简答题
1. 实际金属中存在哪些晶体缺陷？它们对金属的性能有什么影响？
答：实际金属中存在点缺陷、线缺陷和面缺陷；1：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，使金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降；2：线缺陷使金属塑性变形，提高了金属的强度；3：面缺陷分为晶界和亚晶界，其中晶界熔点低、耐蚀性差、原子扩散快，晶界和亚晶界对金属有强化作用。
2. 金属结晶的条件和驱动力是什么？
答：条件是在等压条件下，一切自发过程都是朝着系统自由能（即能够对外做功的那部分能量）降低的方向进行。结晶的驱动力是实际结晶温度T 下晶体与液体的自由能差
3. 含碳量对铁碳合金的组织和性能会产生什么影响？
答：从相的角度看，铁碳合金在室温下只有铁素体和渗碳体两个相，随含碳量增加，渗碳体的量呈线性增加。从组织角度看，随含碳量增加，组织中渗碳体不仅数量增加，而且形态也在变化，由分布在铁素体基体内的片状（共析渗碳体）变为分布在奥氏体晶界上的网状（过共析钢中的二次渗碳体），最后形成莱氏体时，渗碳体基体已作为基体出现。
含碳量对力学性能的影响：亚共析钢随含碳量增加，珠光体含量增加，由于珠光体的强化作用，钢的强度、硬度增加，塑性、韧性下降。当含碳量大于0.9%时，铁碳合金强度下降，硬度呈直线上升；含碳量大于2.11%时，铁碳合金很脆，以致在工业上很少应用。
含碳量对工艺性能的影响：（1）切削加工性能：中碳钢的切削加工性能比较好，含碳量过低，不易削断，含碳量过高，硬度太大，不易切削；（2）可锻性能：低碳钢的可锻性良好，随着含碳量增加，可锻性逐渐变差；（3）铸造性能：共晶成分附近的结晶温度低，流动性好，铸造性能最好；（4）焊接性能：低碳钢比高碳钢易于焊接。