工程材料题目及答案

一．填空题

1钢的强化机制主要有 固溶强化 、 位错强化 、 细晶强化 、 沉淀强化 。 其中 细晶强化 对钢性能的贡献是既提高强度又改善塑、韧性。

2提高钢淬透性的作用是 获得均匀的组织，满足力学性能要求 、

能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向 。

3 QT600-3是 球墨铸铁 ，“600”表示 抗拉强度不小于600MPa ，“3”表示 延伸率不小于3% 。

4 H68是 黄铜 ，L Y12是 硬铝 ，QSn4-3是 锡青铜 。

5金属的结晶过程是 形核与长大 的过程。控制结晶后晶粒大小的方法有 增加过冷度 、 变质处理 和 附加振动 。

6在非调质钢中常用微合金化元素有 Ti 、V 等（写出2个），这些元素的主要作用是 细晶强化 和 沉淀强化 。

7 铝合金热处理包括固溶处理和 时效硬化 两过程，和钢的热处理最大的区别是 没有同素异构转变 。

8 1Crl8Ni9Ti钢中Ti 的作用是 防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀， 而20CrMnTi 钢中Ti 的作用是 细化晶粒.

9根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为 固体渗碳 液体渗碳 和 气体渗碳 三种。

10碳在白口铸铁中主要以 渗碳体 形式存在，而在灰口铸铁中主要以 石墨 形式存在。

11普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为 片状_、 _团絮状、 球状_和_蠕虫状_。

12实际金属晶体的缺陷有_空位_、_间隙原子_、_ 位错__。

13金属在固态下，随温度的改变，由 一种晶格类型 转变为 另一种晶格类 类型的现象称为同素异构转变。

14工程中常用的特殊性能钢有_不锈钢__、__耐热钢__、__耐磨钢__。

15马氏体的转变温度范围为 Ms--Mf ，其显微组织同含碳量有关，含碳量高的马氏体呈针状，含碳量低的呈 板条 状。

16金属元素在钢中形成的碳化物可分为__合金渗碳体__、__特殊碳化物__两类。 17常见的金属晶格类型有_体心立方晶格_、_面心立方晶格_和_密排六方晶格_。

18感应表面淬火的技术条件主要包括_表面硬度_、_有效淬硬深度_及_淬硬区的分布_。 19常用的回火方法有低温回火、_中温回火__ 和 _高温回火__ 。

20变形一般分为 弹性 变形和 塑性 变形两种。不能随载荷去除而消失的变形称为 塑性 变形。

21根据溶质原子在溶剂晶格中处的位置不同，固溶体可分为 置换固溶体

和 间隙固溶体 两种。

22冷变形金属在加热时组织与性能的变化，随加热温度不同，大致分为 回复 、 再结晶 和 晶粒长大 三个阶段。

23含碳量小于2.11%的铁碳合金称之为 碳钢 。

24常规热处理可分为退火、 正火 、 淬火 、回火。

25硬度是衡量材料力学性能的一个指标，测定硬度常见的实验方法有 布氏硬度实验法 、 洛氏硬度实验法 、 维氏硬度实验法 。

二．选择题

1. 铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，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（ C ）

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 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有 D 铁和铜的再结晶温度不同 2常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和（ A ）

A 铁素体-奥氏体不锈钢 B 马氏体-奥氏体不锈钢

C 莱氏体不锈钢 D 贝氏体不锈钢

3以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（ D ）

A 马口铁 B 白口铸铁 C 麻口铸铁 D 灰铸铁

4用于制造渗碳零件的钢称为（ C ）。

A 结构钢 B 合金钢 C 渗碳钢 D 工具钢

5在Fe-Fe3C 相图中，奥氏体冷却到ES 线时开始析出（ B ）。

A 铁素体 B 珠光体 C 二次渗碳体 D 莱氏体

6 马氏体组织有两种形态（ B ）。

A 板条、树状 B 板条、针状 C 树状、针状 D 索状、树状

7从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（ B ）温度为界限区分的。

A 结晶 B 再结晶 C 相变 D 25℃

8机械制造中，T10钢常用来制造（ B ）

A 容器 B 刀具 C 轴承 D 齿轮

9黄铜是以（ D ）为主加元素的铜合金。

A 铅 B 铁 C 锡 D 锌

10 C曲线右移使淬火临界冷却速度（ A ），淬透性（ A ）。

A 减小、增大 B 减小、减小 C 增大、减小 D 增大、增大

11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 ．是两组元各自结构的混合

12拉伸试验中，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（ A ）。

A 抗拉强度 B 屈服点 C 弹性极限 D 疲劳强度

13多晶体金属的晶粒越细，则其 ( A ) 。

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

14调质处理后可获得综合力学性能好的组织是 ( C )

A ．回火马氏体 B ．回火托氏体

C ．回火索氏体 D ．索氏体

15当纯铁从体心立方晶格转变为面心立方晶格时其体积会（ ）

A 缩小 B 膨胀 C 不变

16过共析钢正火的目的是 ( C ) 。

A ．调整硬度，改善切削加工性 B ．细化晶粒，为淬火作组织准备

C 消除网状二次渗碳体 D ．防止淬火变形与开裂

17零件渗碳后，一般需经过（ A ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。

A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+中温回火

18对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为 ( D ) 。

A ．淬火＋低温回火 B ．完全退火

C ．水韧处理 D ．固溶＋时效

19工程上使用的金属材料一般都呈 ( B ) 。

A 各向异性； B 各向同性； C 伪各向异性； D 伪各向同性。

20量具的最终热处理一般为（ C ）

A 、淬火＋高温回火 B 、淬火＋中温回火 C 、淬火＋低温回火

21纯铁在加热到（ B ），发生同素异构转变，由体心立方晶格转变为面心立方晶格。

A 、1538℃ B 、912 ℃ C 、727 ℃

22钢经表面淬火后将获得：（ A ）

A 一定深度的马氏体 B 全部马氏体 C 下贝氏体 D 上贝氏体

23在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（ B ）。

A 、0.0218% B 、0.77% C 、2.11% D 、6.69%

24实际生产中，金属冷却时（ C ）。

A 理论结晶温度总是低于实际结晶温度 B 理论结晶温度总是等于实际结晶温度

C 理论结晶温度总是大于实际结晶温度 D 实际结晶温度和理论结晶温度没有关系 25低温回火的主要目的是（ A ）。

A 、保持高的硬度和耐磨性 B 、获得较高的弹性 C 、获得良好的综合机械性能 26下列物质中，属于间隙固溶体的是( A ) 。

A 、奥氏体 B 、渗碳体 C 、珠光体

三．判断题

1金属铸件可通过再结晶退火来细化晶粒。 ( × )

2 亚共析钢加热至Ac1和Ac3之间将获得奥氏体＋铁素体二相组织，在此区间，奥氏体的含碳量总是大于钢的含碳量。 ( √ )

3弹性变形在外力撤除后可以完全恢复。（ √ ）

4在热加工过程中间同时存在加工硬化和再结晶软化两个过程。（√ ）

5所有合金元素均使Ms 、Mf 点下降。 ( × )

6化学热处理既改变工件表面的化学成分，又改变其表面组织。 ( √ )

7可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。 ( × )

8工业纯铝有较高的导电性和强度。( × )

9退火经常安排在机械粗加工之后，用来提高零件的硬度。（× ）

10退火经常安排在机械粗加工之后，用来提高零件的硬度。 （× ）

11金属结晶时的过冷度越大，结晶后的金属晶粒越大。（× ）

12 45钢表示含碳量为4.5%的优质碳素结构钢 。 （×）

13珠光体的硬度比马氏体高。 （ × ）

14 GCr15是滚动轴承钢，也可以制造量具、刀具。(√ )

15一般情况下，金属的晶粒越细，则强度越高，塑性越低。 （× ）

16含碳量为0.15％和0.35％的钢都属于亚共析钢，在室温下的组织由珠光体和铁素体组成，所以他们的力学性能相同。（× ）

17珠光体和索氏体都是由片层状铁素体和渗碳体的机械混合物。（√ ）

18水淬的冷却速度快，零件产生变形、开裂的倾向大。（√ ）

19弹性变形能随载荷的去除而消失。 （√ ）

20钢件经过退火处理后，其硬度明显提高。 （× ）

21 20钢比T10钢的含碳量高。 （× ）

四．名词解释

1共晶转变

在一定的温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分不同的固相的转变。

2枝晶偏析

由于固溶体结晶通常是树枝状进行，结果使枝干和枝间的化学成分不同，称为枝晶偏析。 3加工硬化

金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称 为加工硬化或冷作硬化。

4结晶

结晶就是原子由不规则排列状态（液态）过渡到规则排列状态（固态）的过程。 5热处理

钢的热处理是指将钢在固态下进行加热，保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。

6淬透性

指在标准条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力。

7合金

将两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合在一起，获得的具有金属性质的物质，称为合金

8自然时效

自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现 象

五．名词解释

1共晶转变

在一定的温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分不同的固相的转变。

2枝晶偏析

由于固溶体结晶通常是树枝状进行，结果使枝干和枝间的化学成分不同，称为枝晶偏析。 3加工硬化

金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。

4结晶

结晶就是原子由不规则排列状态（液态）过渡到规则排列状态（固态）的过程。 5热处理

钢的热处理是指将钢在固态下进行加热，保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。

6淬透性

指在标准条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力。

7合金

将两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合在一起，获得的具有金属性质的物质，称为合金

8自然时效

自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变化的现 象

五 问答题

1 为什么高速钢有很好的红硬性，但不宜制造热锤锻模？

答：高速钢虽有高的耐磨性、红硬性，但韧性比较差、在较大冲击力下抗热疲劳性能比较差，高速钢没有能满足热锤锻模服役条件所需要高韧性和良好热疲劳性能的要求。 2为什么在一般钢中，应严格控制杂质元素S 、P 的含量？

答：S 能形成FeS ，其熔点为989℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS 会熔化，所以易产生热脆；P 能形成Fe3P ，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。

3 为什么4Cr13含碳量（质量分数）为0.4%左右，但已是属于过共析钢?

答：Cr 元素使共析S 点向左移动，当Cr 含量达到一定程度时，S 点已

左移到小于0.4%C，所以4Cr13是属于过共析钢

4铁碳合金中基本相是那些？其机械性能如何？

答：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。

5提高零件疲劳寿命的方法有哪些？

答:（1）设计上减少应力集中，转接处避免锐角连接；（2）减小零件表面粗糙度；（3）强化表面，在零件表面造成残余压应力，抵消一部分拉应力，降低零件表面实际拉应力峰值，从而提高零件的疲劳强度

6为什么金属的晶粒越细，金属的塑性也越好？

答: 金属的晶粒越细小，晶粒的数量就越多，处于有利位向的晶粒也越多，变形在更多晶粒内产生，金属的各部分变形均匀，因而产生的内应力水平较低，不易产生裂纹；同时晶粒越细小，晶界的数量也越多，而晶界将阻碍裂纹扩展，所以在断裂前金属可以产生更大的塑性变形，即金属的晶粒越细小，金属的塑性就越好。

7从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要有哪些途径?

答：（1）加入Ti 、V 、W 、Mo 等强碳化物形成元素，细化晶粒。 （2）提高回火稳定性，加入Ti 、V 等强碳化物形成元素和Si 元素。（3）改善基体韧性，主要是加入Ni 元素（4）细化碳化物，如加入Cr 、V 等元素。（5）降低或消除钢的回火脆性，主要是Mo 、W 元素比较有效。

8为什么45钢、T 8钢、T12钢的硬度、强度和塑性有所不同?

答？由含碳质量分数对碳钢性能的影响可知，随着钢中碳含量的增加，钢中的渗碳体增多，硬度也随之升高，基本上呈直线上升。在0.8％C 以前，强度也是虽直线上升的。在，0.8％C 时，组织全为珠光体，强度最高；但在＞0. 8％C 以后，随碳量的继续增加，组织中将会出现网状渗碳体，致使强度很快下降；当≥2.11％C 后，组织中出现莱氏体．强度将很低，而塑性是随碳量增加而下降的，在出现莱氏体后，塑性将几乎降为零。由此可知，T12的硬度最高，45钢的硬度最低；T12的塑性最差，45钢塑性最好；T8钢均居中，T8钢的强度最高。