金属材料与热处理试题集

《金属材料与热处理》习题册使用说明

《金属材料与热处理》是机械、机电专业学习的主要课程之一。由于理

论与实践相脱离等客观原因，学生在学习时出现了“题目拿不稳，答案做不准”的现象。

本习题册结合生产实践，以单元练习为主线，围绕教学大纲，参考考试

大纲，根据学生的认知特点，以检测为表现形式，以掌握知识为目的，把每单元所学内容分为测试一和测试二（其中单元五单元六含测试题三）。测试一重在考核学生对所学基础知识的识记理解，测试二、测试三重在对所学知识的综合应用。知识层次由浅入深，同时对本学科编排四份综合检验，以便师生在本学科学习时进行总结检测。相信本习题册学生在学习过程中参考练习，能提高学习效率，起到事半功倍的效果。对教和学起到一定的指导作用。

本习题册主编杨义然。

单元一至单元五测试题、综合测试一至四由杨义然编写 单元六至单元八测试题由徐红梅编写

目 录

单元一 (金属的性能)测试题 一 单元一 （金属的性能）测试题 二

单元二 （金属的结构与结晶）测试题 一 单元二 （金属的结构与结晶）测试题 二 单元三 （铁碳合金）测试题 一 单元三 （铁碳合金）测试题 二 单元四 （碳素钢）测试题 一 单元四 （碳素钢）测试题 二 单元五 （钢的热处理）测试题 一 单元五 （钢的热处理）测试题 二 单元五 （钢的热处理）测试题 三 单元六 （合金钢）测试题 一 单元六 （合金钢）测试题 二 单元六 （合金钢）测试题 三 单元七 （铸铁）测试题 一 单元七 （铸铁）测试题 二

单元八 （有色金属及硬质合金）测试题 一 单元八 （有色金属及硬质合金）测试题 二

金属材料与热处理综合测试一 金属材料与热处理综合测试二 金属材料与热处理综合测试三 金属材料与热处理综合测试四

单元一（金属的性能）测试题1

（试卷总分100分，时间45分钟）

一．填空题（每空1分，共45分）

1．金属材料的性能一般分为两种，一类是使用性能，一类是工艺性能，前者包括____________， 和 ，后者包

括 ， ， ， 和 。

2．力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能，包括 ， ， ， ， 及疲劳强度等。

3．强度是指金属材料在 载荷作用下，抵抗 或 的能力，强度常用的衡量指标有 和 。 4．如果零件工作时所受的应力低于材料的 或 则不会产生过量的塑性变形。

5．断裂前金属材料产生 的能力称为塑性，金属材料的 ________________和 _____________的数值越大，表示材料的塑性越好。

6．530HBW/750表示直径为 mm的 球压头，在 _________N压力下，保持 S，测得的 硬度值为 。 7韧性是指金属在 吸收 的能力，韧性的判据通过试验来测定，国标规定采用 来作韧性判据，符号为 ，单位是 ，数值越大，冲击韧性越 。

8．金属材料抵抗 载荷作用而 能力，称为 。

9．试验证明，材料的多种抗力取决于材料的 与 的综合力学性能，冲击能量高时，主要决定于 ，冲击能量低时，主要决定于 。 10．金属力学性能之一疲劳强度可用 性能指标表示，该性能指标是指 的最大应力，单位为 ，用 表示，对于黑色金属一般规定应力循环周次为 ，有色金属取 。 二．选择题（每选择项1分，共5分）

1．用拉伸试验可测定材料的（以下的）性能指标（ ） A 强度 B 硬度 C 韧性

2．金属材料的变形随外力消除而消除为（ ）

A弹性形变 B 屈服现象 C 断裂

3．做疲劳试验时，试样承受的载荷为（ ） A．静载荷 B 冲击载荷 C 交变载荷

4．用压痕的深度来确定材料的硬度值为（ ） A．布氏硬度 B 洛氏硬度 C 维氏硬度

5．现需测定某灰铸铁的硬度一般应选用何种方法测定（ ） A．布氏硬度机 B 洛氏硬度机 C 维氏硬度机 三．判断题（每题1分，共10分）

1.工程是使用的金属材料在拉伸试验时，多数会出现显著的屈服现象。（ ） 2.屈服点与抗拉强度的比值越小，零件可靠性越高。（ ） 3.洛氏硬度值无单位。（ ）

4.做布氏硬度测试时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。（ ）

5.在实际应用中，维氏硬度值是根据测定压痕对角线长度再查表得到的。（ ） 6.各种不同的标尺的洛氏硬度值可进行直接比较，因此应用方便（ ） 7.维氏硬度值具有连续性，故可测定以很软到很硬的各种金属材料的硬度，其准确性高。（ ）

8.铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造形状较复杂工件。（ ） 9.金属的塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。（ ） 10.焊接性主要与金属材料的化学或分有关，尤其是碳的影响最大。（ ） 四．名词解释（共8分）

1.弹性变形与塑性变形。(4分)

2.疲劳极限与抗拉强度。(4分)

五.简答题：(16分)

1.写出下列力学性能指标符号（4分）

(1)抗拉强度 (5)断面收缩率 (2)屈服点 (6)洛氏硬度C标尺 (3)规定残余伸长应力 (7)冲击韧度 (4)伸长率 (8)疲劳极限 2.补充洛氏硬度标尺的试验条件和适用范围（6分） 硬度标尺 压头类型 HRC HRB 总试验力/N 1471.0 980.7 硬度值有效范围 20~67HRC 25~100HRB 应用举例 HRA 588.4 60~85HRA (第2题表)

3.画出低碳钢力一伸长曲线，并简述变形的几个阶段（6分）

六．计算题：（16分）

1．有一根环形链条，用直径为2cm的钢条制造，已知此材料σS=300Mpa,求链条能承受的最大载荷是多少？(4分)

2.有一个直径d0=10mm，l0=100mm的低碳钢试样，拉伸试验时，测得Fs=21KN,Fb=29kN，d1=5.65mm，l1=138cm，求此试样的σS, σb,δ,ψ.(12分)

单元一（金属的性能）测试题二 （试卷总分100分，时间45分钟）

一、填空题（每空1分，共45分）

1． 物理性能,化学性能，力学性能属于金属的_________,工艺性能是指金属在

_________过程中反映出来的各种性能。

2． 强度的常用衡量指标有_________和_________，分别用符号_________、

_________表示。

3． 抗拉强度表示材料在拉伸载荷作用下的______________________________。 4． 一拉伸试样的原标距长度为50cm，直径为10mm拉断后试样的标距长度为

79mm,缩颈处的最小直径为4.9mm。此材料的伸长率_________。断面收缩率为_________。

5． 140HBS10/1000/30表示用_________________的_________________钢球作

压头，在_________试验力作用下保持_________，所测得的布氏硬度值为_________。

6． 洛氏硬度可以硬度可由硬度计表盘上_________，材料越_________硬度值越

大，用符号_________表示。

7． 塑性是指断裂前金属材料发生_________________的能力。塑性判据是

_________和_________，分别用符号_________和_________表示。

8． 如图所示，当σ低于某一数值时，曲线与横坐标_________表示材料可经

_________________作用而不_________，在工程上，疲劳强度是指在一定的_________下，不发生_________的_________。

第8题图

9． 洛氏硬度常用标尺有_________、_________、_________三种。 二，选择题（每题2分，共10分）

1． 拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（ ）

A．屈服点 B．抗拉强度 C．弹性极限 2． 材料抵抗局部变形，压痕及划痕的能力称为（ ）

A． 强度 B.韧性 C。硬度 3． 洛氏硬度C标尺所用的压头是（ ）

A． 淬硬钢球 B．金刚石圆锥体 C.硬质合金球 4． 金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（ ）

A． 塑性 B．硬度 C．强度 5． 金属材料的ακ值表示材料的（ ）

A．抵抗冲击载荷的能力 B．抵抗静载荷的能力 C．抵抗交变载荷的能力 D.抵抗拉伸载荷的能力 三．判断题（每题1分，共10分）

1． 材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高（ ）

2． 材料对小能量多次冲击抗力的大小主要取决于材料的强度和塑性（ ） 3． 布氏硬度测量度法不宜于测量成品较薄的零件（ ）

4． 洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的压痕深度得出的（ ） 5． 淬火，低温回火后的钢件，常用布氏硬度试验法测量其硬度（ ） 6． 各种硬度值之间可以互相换算（ ）

7． 铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造的形状复杂的工件（ ） 8． 一般说，布氏硬度值比洛氏硬度值准确（ ） 9． 屈强比越小越好（ ）

10．维氏硬度测量压头为正四棱锥体金刚石（ ） 四，名词解释（每题6分，共12分） 1． 内力与应力

2． 屈服点与规定残余拉伸应力

五．简答题（共18分）

1． 简述维氏硬度试验法的优缺点（8分）

2．在表格中填写出下列材料常用的硬度测量法及硬度值符号(10分) 材料 铸铁机座毛坯 黄铜轴套 刨刀 硬质合金刀片

常用硬度测量法 硬度值符号 六．计算题（20分）

1.有一直径d0=10mm、L0=100mm的低碳钢试样，拉伸时测得

Fs=25kN,Fb=32kN,d1=6.5mm,L1=130mm。试求：

（1） S0、S1 （2）σ s、σ b、、δ、ψ （10分）

2.按规定15钢各项力学性能指标应不低于下列数值：σb=330Mpa, σs=230Mpa，δ10=27%，ψ=55%，现纺织厂购进15钢，制成的拉伸试棒d0=10mm，L0=100mm，通过实验得到以下数据：Fb=34000N, Fs=21000N,L1=135mm, d1=6mm,试检验钢的力学性能是否合格？（10分）

单元二（金属的结构与结晶）测试题一

（试卷总分100分，时间45分钟）

一 , 填空题：（每题1分，共30分）

1. 在物体内部，原子呈无规律杂乱堆积的物体叫______________，原子按一定

几何形状作有规律的物体称为_____________，一般固态金属都属于______________。

2. 表示原子在晶体中排列规律的__________叫晶格，能够完整反映原子

________________最小_________________称为晶胞。

3. 晶体具有___________熔点，其性能呈各向_________性，非晶体没有

__________熔点，表示为各向____________性。

4. 常见的金属晶格类型有____________、_____________和_______________三

种。 其中α-Fe属__________晶格，γ-Fe 属____________晶格，δ-Fe属__________晶格。

5. 金属的结晶是指由原子__________排列的________________转变为原子

__________排列___________过程。

6. 纯金属的冷却曲线是用__________________法测定的，冷却曲线的纵坐标表

示______________，横坐标表示_____________.

7. 金属的结晶过程是由________________和__________________两个基本过

程组成的。

8. 细化晶粒的根本途径是控制结晶时的_______________和_______________。 9. 金属在____________________态下，随温度的改变，由_____________转变

为______________________的现象称为同素异构转变。

二. 选择题：（每题2分，共10分）

1. 铜属于以下哪种晶格？ （ ） A . 面心立方 B. 体心立方 C .密排六方

2. 金属发生结构改变的温度称为 （ ） A. 凝固 点 B. 临界点 C. 过冷度 3. 纯铁在1450℃时为（ ）晶格。

A. 体心立方 B.面心立方 C.密排立方

4. 纯铁在700℃时称为 ( ) A. α-Fe B. γ-Fe C. δ-Fe 三. 判断题：（每题1分，共10分）

1. 金属材料的力学性能差异是由其内部组织所决定的 （ ）

2. 非晶体具有各向同性的特点 （ ） 3. 金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度 （ ） 4. 金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗 （ ） 5. 一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好 （ ） 6. 多晶体中各晶粒的位向是完全相同的 （ ） 7. 单晶体具有各向异性的特点 （ ） 8. 同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶粒的长大规律 （ ） 9. 铁及其合金在任何情况下都是体心立方晶格 （ ）

10. 金属发生同素异构转变是要放出热量，转变是在恒温下进行的 ( ) 四. 名词解释 (20分)

1 .晶粒与晶界 (10分)

2. 变质处理 (10分)

五. 问答题(30分)

1. 何谓单晶体,为什么单晶体具有各向异性,何谓多晶体,为什么多晶体一般情况

下不显各向异性? (10分)_

2. 根据下列表格,说明晶粒大小对金属力学性能的影响 . (4分) 晶粒平均直径/μm 70 25 2.0 1.6 σb/MPa σs/MPa δ/％ 184 216 268 270 34 45 58 66 30.6 39.5 48.8 50.7

3. 生产中细化晶粒的常用方法有哪些?为什么要细化晶粒? (10分)

4. 金属晶体结构常常存在缺陷,写出下图中A ,B,C处的晶体缺陷类型,还有哪些

缺陷请写出 (6分)

A___________________________

B__________________________

C___________________________

单元二（金属的结构与结晶）测试题二 （试卷总分100分，时间45分钟）

一、填空题（每空1分，共30分）

1、在晶体中由一系列原子组成的平面称________________。通过两个或两个以上原子中心的直线，可以代表晶格空间排列的________________的直线，称为________________。

2、在晶体内部，原子呈_________________________________________状态，在非晶体内部，原子呈________________________________________状态。 3、常用的细化晶体晶粒的方法有________________、________________、________________三种。根本途径是________________及_______________。 4、纯铁具有同素异构转变，在912℃以下的同素异构体为________________，晶格类型为________________。

5、就现象讲，每个晶胞中的原子数，面心立方晶格为________________个，体心立方晶格为________________个，密排六方晶格为________________个。 6、金属晶体结构的缺陷主要有________________、________________、________________、________________、________________和________________等。晶体缺陷的存在都会造成________________使________________增大，从而使金属的________________提高。

7、液态金属的结晶是在一定________________条件下，首先从液体中形成一些微小而稳定的________________，然后以它为________________逐渐长大。这种作为结晶核心的微小晶体称为________________，在其长大的同时，液体中又不断产生新的________________并不断长大，直到它们互相接触，液体完全消失为止，因此，结晶过程就是____________________________的过程。 二、判断题（每题1分共10分）

1、不同金属有不同的性能。相同的金属即使在不同条件下，也具有相同的性能 （ ）

2、多晶体和单晶体一样，力学性能显示为各向异性。 （ ）

3结晶时的形核率，就是指单位时间单位体积内所形成的晶核数目 （ ） 4、向液态金属中加入一些细小形核剂，能使晶粒显著增大。 （ ） 5、在结晶时，对金属采用振动处理，可使生长中的枝晶破碎，提供更多核心，达到细化晶粒的目的。 （ ） 6、金属材料的塑性变形是通过位错运动实现的 （ ） 7、同素异构转变时会产生较大的内应力。 （ ） 8、对中，小型铸件，可采用增加过冷度的方法使晶粒细化。 （ ） 9、金属在固态下均属于晶体。 （ ）

五、分析题 （共16分） 1．分析并填写下表（8分） 名称 温度 组织 力学性能 应用场合 应用举例 低温回火 150°250°C - 硬而耐磨的零件 中温回火 350°-250°C 高的弹性，高屈服强度适当的韧性 高温回火 500°-650°C 回火索氏体 综合性能要求较高的零件 2．将淬火加热温度选择不当的后果填入下表，并说明其原因及正确的加热温度。（8分）

钢号 所属钢种 淬火加热温度 后果 原因 淬火组织中含有未溶的铁素体 正确的加热温度 Ac3以上30°-50°C ４５ Ac1—Ac3 T12 >Accm 增加淬火钢的脆性及变形开裂倾 向，钢的硬度降低 Ac1以上30°-50°C

单元六（合金钢）测试题一

（试卷总分100分，时间45分钟）

一、填空题（每空1分，共45分）

1、合金元素在钢中的主要作用有 ______、 ______ 、 ______ _____ 、 _和 ______ 。

2、合金钢按用途可分为 、 及 ______________________________三类。

3、合金钢是在 的基础上，加入 而形成的。 4、滚动轴承钢的预备热处理是 ，最终热处理是 。

5、机械制造用钢又可分为 、 ________ 、 和 ___________等几种。

6、高速钢刀具切削温度达600℃时，仍能保持高的 ____ 和 。

7、按工作条件不同，合金模具钢可分为 和 两种 8、合金元素总量小于 的钢称低合金钢，合金元素总量在 _ _______范围的钢称中合金钢，合金元素总量大于 的钢称高合金钢。 9、按腐蚀机理的不同，金属腐蚀可分为 和 _两种，其中 腐蚀危害更大。

10、合金工具钢是指用于制造各种 的合金钢，其包括 、 、 三种。 11、特殊性能钢是指具有 的钢，如 、 、 等。 12、3CrW8V钢中平均含碳量为 。

13、所谓耐热钢是指在高温下，具有高的 和较高 的钢，其又可分为 和 两类。

14、钢在加热时，合金元素几乎都能阻碍 ，以达到细化晶粒的目的。

15、高速钢具有高的 性，高的 性和足够的 故常用于制造切削速度 的刀具和 的成形刀具。

二、判断题（每题1分，共12分）

1、除Fe、C外还含有其它元素的钢就是合金钢。（ ） 2、一般条件下，合金钢的淬透性比碳钢好。（ ） 3、钢中合金元素总量在5—10%的为高合金钢。（ ） 4、合金渗碳钢应是低碳钢。（ ） 5、合金工具钢一般均为高碳钢。（ ）

6、GCr15既可做轴承又可用于制造量具、刀具和冷冲模具。（ ） 7、Cr12W8V是不锈钢。（ ）

8、1Cr18Ni9的耐蚀性不如3Cr13。（ ） 9、滚动轴承钢是高碳钢。（ ）

10、Cr12Mo钢因前面没数字，故含碳量很低。（ ） 11、低合金结构钢都是低碳钢。（ ） 12、1Cr18Ni9是合金工具钢。（ ）

三、选择题（每选择项1分，共9分）

1、GCr15钢的平均含铬量为（ ）

A、0.15%; B、1.5%; C、15%。 2、合金渗碳钢渗碳后必须进行何种热处理才能使用（ ） A、淬火+低温回火； B、淬火+中温回火； C、淬火+高温回火。 3、50CrV的平均含碳量为（ ）；它是何种钢（ ） 。 A、0.5%； B、5%； C、合金工具钢； D、合金弹簧钢。 4、合金调质钢含碳量一般是（ ）

A、< 0.25%； B、0.25—0.5%； C、0.45—0.75%。 5、合金弹簧钢的含碳量一般是（ ）

A、< 0.25%； B、0.25—0.5%； C、0.45—0.75%。 6、下列钢号中，合金模具钢为（ ）

A、40Cr； B、Cr12MoV； C、60Si2Mn。 7、下列钢号中，不锈钢为（ ）

A、50CrVA； B、9CrSi； C、1Cr13。 8、欲制造一机床主轴，选何材料为宜（ ）。 A、GCr15； B、ZGMn13； C、40Cr。

四、名词解释（每个2分，共6分）

1、 合金钢

2、回火稳定性

2、 耐热钢

五、解释牌号名称及含义（每个2分，共12分）

20CrMnTi 60Si2Mn

W18Cr4V 1Cr18Ni9 ZGMn13

GCr15

六、简答题（16分）

1、试述高速钢的成分、性能、热处理特点。（5分）

2、高锰钢为什么耐磨且有很好的韧性。（5分）

3、合金元素为什么能提高钢的淬透性？淬透性好的钢有何优点？（

6分）

四．名词解释 （每题2分，共4分）

1.单液淬火与双介质淬火

2.过冷奥氏体与残余奥氏体

五．问答题 （每题5分，共10分）

1.什么是回火？钢淬火后为什么要回火？

2.有一具有网状渗碳体的T12钢坯，应进行哪些热处理才能达到改善切削加工性能的目的？试说明热处理后的组织状态。

六．分析题 （共16分）

1． 指出下图中各区域的名称及组织 （10分）

（第1题图） 序号 ① ② ③ ④ ⑤

2．用T12钢制造锉刀,工艺路线如下： 锻造一热处理1一.机加工一热处理2 一精加工。试写出各热处理工序的名称及其作用（6分）。

区域名称 组织 单元五（钢的热处理） 测试题三

（试卷总分100分，时间45分钟）

一、填空题 （每空1分，共40分）

1、热处理之所以能使钢的性能发生变化，其根本原因是由于______________转变，从而使钢在加热和冷却过程中，发生了_____________与________________变化。

2、热处理工艺是由____________________、_____________________和_____________________________________三个阶段组成，方法可分为______________________ 、________________ 、___________________ 、___________________和____________________五种。

3、淬火的主要目的是把____________体化的钢淬成马氏体，从而提高______________、______________、______________性和韧性。

4、常用淬火冷却介质为______________和______________，一般碳钢用______________冷，合金钢用______________冷。

5、淬火钢在回火时，组织转变分为_______________、______________、_______________、__________________四个阶段。 6、在冲击载和摩擦条件下工作的零件（如齿轮等），要求其表面具有高的______________和________________性，而心部应具有足够的____________ 和韧性，应采用钢的表面热处理，常用方法有______________和______________两种。

7、淬透性是指在规定条件下，钢在__________时获得__________组织________________ 的能力，淬透性 __________(好、差)的钢易于整体液硬。 8、淬硬性是指钢在理想条件下淬火成______________ 后所能达到的______________硬度。淬硬性主要取决于______________。

9、表面渗碳处理后，工件经______________及______________，表面获得______________，而内部又具有较高的______________。 10、以渗氮为主的碳氮共渗也叫______________________。 二、选择题（每空1分，共10分）

1、 用45钢制造齿轮，锻造后的典型热处理工艺应为。（ ）

A、正火处理 B、退火 C、调质 2、 化学热处理与其他热处理的主要区别是。（ ）

A、加热温度 B、改变表面化学成分 C、组织变化 3、 钢淬火后的组织是（ ）

A、 马氏体十铁素体 B、马氏体十奥氏体（少量） C、珠光体

4、 用65Mn钢热成型弹簧后应进行( )

A、淬火 B、淬火十中温回火 C、不需要淬火 5、 分级淬火分级的目的是( )

A、 使A成分趋于均匀 B、使工作在介质中停留期间完成组织转变 B、 使工件内外温差达到最小，减小淬火应力 6、 工业生产中所说的“水淬油冷”是指（ ）

A、分级淬火 B、延时淬火 C、双介质淬火电厂 7、 在过冷奥氏体等温转变图的“鼻尖“处，孕育期最短，因此该温度下( A、 冷奥氏体稳定性最好，转变速度最慢。 B、过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最快。 C、过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最快。 8、 通常把碳在α-Fe中的过饱和固溶体，称为( )

A、奥氏体 B、马氏体 C、珠光体 9、 钢回火的性能只与( )有关

A、冷却速度 B、加热温度 C、含碳量

10、碳素工具钢制造的丝锥应采用( )

A、双介质淬火 B、马氏体分级淬火 C、贝氏体等温淬火

三、判断题 （每题1分，共10分）

1、 淬火内应力是造成工件变形和开裂的原因。（ ）

2、 工件过烧可用正火处理纠正，而过热后的工件只能报废。（ ） 3、 刀具，量具，冷冲压模具应用采用低温回火。( ) 4、 合金钢淬透性比碳钢好。（ ）

5、 表面热处理安排在半精加工之后精加工前进行。（ ） 6、 65Mn属于优质碳素结构钢。（ ）

7、 回火脆性可采用加热后快冷的方法加以避免。（ ）

8、 与高频感应加热淬火相比，激光淬火后工件变形量更小。（ ） 9、 零件渗碳后必须经正火处理，才能达到表面硬而耐磨的目的。（ ） 10、正火45钢的力学性能比调质45钢的好。（ ） 四、问答题 （每题8分，共24分）

1、 什么叫退火？退火分为哪几种？适用于什么范围？

)

2、 什么叫正火，主要适用什么场合？试与退火比较优缺点。

3、什么是临界冷却速度？它与钢的淬透性有关系？

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