工程材料学习题

绪论、第一章

一． 填空题

1. 纳米材料是指尺寸在 之间的超细微粒，与传统固体材料具有一些特殊的效应，例如 、 和 。

2. 固体物质按其原子(离子、分子)聚集的组态来讲，可以分为 和 两大类。

3. 工程材料上常用的硬度表示有 、 、 、 以及 等。

4. 在工程材料上按照材料的化学成分、结合键的特点将工程材料分为 、 、 以及 等几大类。 5. 结合键是指 .

6. 材料的性能主要包括 、 和 三个方面。 7. 金属晶体比离子晶体具有较 的导电能力。

8. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、 和 三个阶段。 9. 金属塑性的指标主要有 和 两种。

二． 选择题

1. 金属键的特点是 ：

A．具有饱和性 B. 没有饱和性 C. 具有各向异性 D. 具有方向性 2. 共价晶体具有 ：

A. 高强度 B. 低熔点 C. 不稳定结构 D. 高导电性

3. 决定晶体结构和性能最本质的因素是 ：

A. 原子间的结合力 B. 原子间的距离 C. 原子的大小 D. 原子的电负性

4. 在原子的聚合体中，若原子间距为平衡距离时，作规则排列，并处于稳定状态，则其对应的能量分布为：

A. 最高 B. 最低 C. 居中 D. 不确定 5. 稀土金属属于 ：

A. 黑色金属 B. 有色金属 C. 易熔金属 D. 难容金属 6. 洛氏硬度的符号是 ： A．HB B. HR C. HV D.HS

7. 表示金属材料屈服强度的符号是 。 A. σe B. σs C. σB. D. σ-1

8.下列不属于材料的物理性能的是 ：

A. 热膨胀性 B. 电性能 C. 磁性能 D. 抗氧化性 三． 判断题

1. 物质的状态反映了原子或分子之间的相互作用和他们的热运动。 2. 用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。 3. 用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。 4. 金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。

四． 问答题

1

1. 工程材料是如何分类的？它们之间性能的主要差异表现在哪里？工程材料与功能材料的大致概念是什么？

2. 材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？ 3. 说明以下符号的意义和单位。

（1）σe； （2） σs（σ0.2）； （3） σB. ； （4） δ； （5） ψ； （6） σ； （7） ɑk ； （8）KI； （9） KIC. ； 4. 现有标准圆柱形的长、短式样各一根，原始直径D. 0=10mm,经拉伸实验测得其伸长率δ

-1

、δ10均为25%，求两试样拉断时标距长度。

5. δ与ψ两个性能指标，那个表征材料的塑性更准确？塑性指标在工程上有哪些实际意

5

义？

6. ɑk指标有什么实用意义？

7. 比较布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。 8. 在零件设计中必须考虑的力学性能指标有哪些？为什么？ 第二章

一．填空题

1. 在晶体学中，通常按晶胞中三个棱边的长度及夹角是否相等，还有夹角是否为直角的原则，将全部晶体分为 种晶系， 种晶胞。

2. 纯金属常见的晶体结构主要有 、 和 。 3. 点缺陷的三种表现形式为 、 和 。

4. 在立方晶系中，{120}晶面族包括 。

5. 位错分为两中，它们是 和 ，多余半面原子是 位错所特有的。

6. γ-Fe、α-Fe的晶胞内的原子数分别是 和 。

7. 每个体心立方晶胞在晶核中实际含有 原子，致密度为 。 8. 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有 原子，致密度为 。 二．选择题

1.晶体中的位错属于 ：

A. 体缺陷 B. 面缺陷 C. 线缺陷 D. 点缺陷 2.α-Fe和γ-Fe分别属于 晶格类型。

A.面心立方和体心立方 B.体心立方和面心立方

C.均为面心立方 D.面心立方和密排六方

3. 当铁发生以下同素异构转变时：γ-Fe到α-Fe ，其体积将 ： A. 膨胀 B. 不变 C. 缩小 D. 有些方向膨胀，有些方向收缩 4. 常见金属金、银、铜、铝室温下的晶格类型 。

A．与α-Fe相同 B. 与γ-Fe相同 C. 与δ-Fe相同 D. 与Zn相同 5. 在面心立方中，原子密度最大的晶向是 ： A. <110> B. <100> C. <111> D. <112> 6. 在体心立方中，原子密度最大的晶面是 ： A. {100} B. {110} C. {111} D. {112} 7． 每个体心立方晶胞中包含有 个原子。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

8． 每个面心立方晶胞中包含有 个原子。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

2

9. 晶体中的位错属于 ：

A. 体缺陷 B. 线缺陷 C. 面缺陷 D. 点缺陷 10. 晶界是由 ：

A. 点缺陷堆积而成 B. 位错垂直排列成的位错墙而构成 C. 晶界间的相互作用构成 D. 原子的边界构成

三． 判断题

1. 单晶系是各项异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上性能也是不相同的。 2. 密排六方晶格在晶格中实际仅包含的原子数量7个。 3. 在立方晶系中，（123）晶面与[123]晶向垂直。

4. 把在实际晶体中出现的刃型位错和螺型位错的缺陷叫做面缺陷。 5. 把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做线缺陷。 6. 面心立方晶胞在晶格中实际仅包含的原子数量是5个。 7. 晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。 四. 问答题

1． 分别说明以下概念：

（1）晶格；（2）晶胞；（3）晶格常数；（4）致密度；（5）配位数；（6）晶面；（7）晶向；（8）单晶体； （9）多晶体；（10）晶粒；（11）晶界；（12）各向异性；（13）同素异构。

2． 金属常见的晶格类型有哪几种? 如何计算每种晶胞中的原子数？

3． 已知α-Fe的晶格常数为0.289nm。试求出晶体中（110），（111）的晶面间距。 4． 在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同，该晶面与晶向间存在着什么关系？ 5． 写出体心立方晶格中的｛110｝晶面族所包含的晶面，并绘图表示。 6． 金属实际晶体结构中存在哪些缺陷？每种缺陷的具体形式何？ 7． 已知银的原子半径为0.144nm，求其晶格常数。 8． 单晶体与多晶体有何差别？为什么单晶体具有各向异性，而多晶体材料通常不表现出各向异性？

9． 画出体心立方、面心立方晶格中原子最密的晶面和晶向，并写出其相应的指数。 10． 画出一个B. C. C. 、fC. C. 、hC. p晶胞，计算B. C. C. 、fC. C. 的致密度。

11． 将下列各组晶向、晶面分别画在一个立方晶胞内： ①（1 2 3）、（4 2 1）， ②（2 1 0）、[2 1 0]， ③（1 1 1）、[1 1 2]， ④（1 1 0）、[1 1 1]

12． 写出 {2 2 3} 晶面族中包括的全部晶面。

13. 写出附图1.1所示立方晶格中晶面ABCD和晶向CE的指数；在右图单胞中画出晶面(111)和该面上属于<112>三个晶向，并标出具体指数。(12分)

3

第三章

一． 填空题

1. 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程实现的，这两个过是 和 。

2. 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是 ，阻力是 。 3. 过冷度是指 ，其表示符号为 。

4. 根据溶质原子在溶剂晶格中所占位置的不同，固溶体可以分为 和 两类。

5. 随着过冷度的增大，晶核形核率N ,长大率G 。 6. 细化晶粒的主要方法有 和 。

7. 共晶反应的反应式为 ，共晶反应的特点是 。 8. 共析反应的反应式为 ，共析反应的特点是 。 9. 包晶反应的反应式为 ，包晶反应的特点是 。 二． 选择题

1. 铸造性能最佳的合金应该是 成分的合金。 A. 固溶体 B. 亚共晶 C. 共晶 D. 过共晶 2. 固溶体的结构与 相同。

A．溶剂 B. 溶质 C. 其他晶型 D. 自身原有状态 3. 组成合金的最基本的 ，称为组元。 A. 化学元素 B. 能够独立存在的物质 C. 稳定的化合物 D. 单一成分的物质

4. 一种金属元素与另外一种或几种金属或非金属元素相互 形成的具有金属特性的物质称为合金。

A．机械混合 B. 熔合 C. 各自保持原来特性 D. 化合 5. 在实际冷却速度 的条件下，以树枝晶方式结晶的固溶体中，先后结晶的树枝状晶体内化学成分不均匀的现象，称为枝晶偏析。

A. 较慢 B. 较快 C. 适中 D. 极为缓慢

6. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将 ：

A. 越高 B. 越低 C. 越接近临界理论结晶温度 D. 与冷却速度无关

7. 实际金属结晶时，通过控制生长速率N和长大速率G比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得的晶粒较为较为粗大的是 ：

A. N/G很大时 B. N/G很小时 C. N/G居中时 D. 与N/G无关

8. 在二元合金相图中，三相平衡共存时，必定是一条水平线，每条水平线必定和 相遇，也一定与 以一点接触。

A. 一个两相区 B. 两个两相区 C. 三个两相区 D. 一个单相区 E. 共存三相之中的二个单相区 F. 共存三相的三个单相区

?????共晶反应时，三相的成分： 9. 在发生L?A. 相同 B. 确定 C. 不确定 D. 不相同

三． 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. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。

4

3. 液态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。

4. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为凝固。

5. 当过冷度较小时，纯金属晶体主要以平面状的方式长大。

6. 液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。

7. 过冷度的大小取决于过冷速度和金属的本性。

8. 当晶核长大时，随过冷度的增加，晶核的长大速率增大。但是过冷度很大时，晶核长大速率很快减小。

9. 在实际金属和合金中，自发形核常常起着优先主导的作用。

四． 问答题

1. 何谓凝固？何谓结晶？

2. 什么是过冷度？液态金属结晶时为什么必须过冷？

3. 何谓自发形核与非自发形核？它们在结晶条件上有何差别？

4. 过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶后的晶粒大小有何影响？ 5. 在实际生产中，常采用哪些措施控制晶粒大小？

6. 什么是合金？什么是相？固态合金中的相是如何分类的?相与显微组织有何区别和联系？

7. 说明固溶体与金属化合物的晶体结构特点并指出二者在性能上的差异。

8. 何谓间隙固溶体？何谓间隙化合物？试比较二者在形成条件上的的异同点。

9. 何谓组元、成分、合金系、相图？二元合金相图表达了合金的哪些关系？有哪些实际意义？

10. 何谓合金的组织组成物？指出wSn=30%的PB. -Sn合金在183℃下全部结晶完毕后的组织组成物和相组成物，并利用杠杆定律计算它们的质量分数。

11. 什么是共晶反应？什么是共析反应？它们各有何特点？试写出相应的反应通式。 12. 已知在500℃时，A-B二元系共晶反应式为 L （wB=75%）???α （wB=15%） + β （wB=95%）,A组元的熔点为700℃，B组元的熔点为600℃，并假定α及β固溶体的溶解度不随温度而改变。试画出A-B二元合金相图。

13. 为什么铸件常选用靠近共晶成份的合金生产，压力加工件则选用单相固溶体成份的合金生产 第四章

一．填空题

1. 珠光体是 和 混合在一起形成的机械混合物。

2. 碳溶解在 中所形成的 称为铁素体。

3. 在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为 ，共析点的含碳量为 。 4. 低温莱氏体是 和 组成的机械混合物。

5. 高温莱氏体是 和 组成的机械混合物。

6. 铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即 ， 和心部等轴晶粒区。

7. 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是 ，共析转变温度是 。 8. 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢而碳含量为 .。

9. 在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3C?最多的合金成分点为 ,含Le最多的

5

'

碳含量为 。

10. 钢与铸铁的区别是 。 二．选择题

1. 碳溶入α-Fe中使晶格 畸变： A. 不产生 B. 正 C. 负 D. 不定型

2. 铁素体是碳溶解在 中所形成的间隙固溶体。 A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe

3. 奥氏体是碳溶解在 中所形成的间隙固溶体。 A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe 4. 渗碳体是一种 。 A．稳定化合物 B．不稳定化合物 C．介稳定化合物 D．易转变化合物 5. 莱氏体是一种 。 A．固溶体 B．金属化合物

C．机械混合物 D．单相组织金属

6. 亚共析钢的含碳量是 。

A. ＜0.0218% B. 0.0218%～0.77% C. 0.77%～2.11% D. 2.11%～4.3% 7. 室温下平衡组织为F+P的铁碳合金是 。

A. 工业纯铁 B. 共析钢 C. 过共析铜 D. 亚共析钢

8. 60钢在室温下的平衡组织中，珠光体的相对重量百分数为 。 A. [(0.60-0.0218)/ (0.77-0.0218)]×100%

B. [(0.60-0.0008)/ (2.11-0.0008)]×100% C. [(0.60-0.0008)/(4.30-0.0008)]×100% D. [(0.60-0.0008)/ (6.69-0.0008)]×100%

9. 钢中的常存杂质元素 会导致钢材在1000～1200℃进行热加工时，沿着奥氏体晶界开裂造成钢材的 。

A. 磷 B. 热脆性 C. 锰 D. 硫 E. 冷脆性 F. 硅 10. 在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为 。 A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．AC m线 11. 在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为 。 A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．ACm线 12. 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（）。

A．A1线 B．ECF线 C．ACm线 D．PSK线

13. 在铁－碳合金中，当含碳量超过 以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。

A．0.8％ B．0.9％ C．1.0％ D．1.1％ 14. 在铁碳合金中，共析钢的含碳量为 。 A．0.67％ B．0.77％ C．0.8％ D．0.87％ 15. 铁素体的机械特性是 。

A. 强度高、塑性好、硬度低 B. 强度低、塑性差、硬度低 C．强度低、塑性好、硬度低 D. 强度高、塑性差、硬度高 三．判断题

1. 奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的置换固溶体。

6

2．20钢的碳含量比T12钢的碳含量高。

3. 铁素体的本质是碳在??Fe中的间隙想。

4. 在Fe-Fe3C相图中的ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通常称为A3线。 5. 共析钢结晶的过程是：L—L+A—A—P。

6. 在Fe-Fe3C相图中的ES线是表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称AC.m线。 7. 在铁碳合金平衡过程中，只有成分为4.3%C的铁碳合金才能发生共晶反应。 8．GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称A1线。 9. 亚共析钢结晶的过程是：L—L+A—A—F+A--F+P。 10. 在退火状态下（接近平衡组织），45钢比20钢的硬度和强度都要高。 四．

问答题

1． 默绘Fe-Fe3C相图，并填出各区组织，标明重要的点、线、成份及温度。图中组元碳的

质量分数为什么只研究到6.69%？

2． 解释以下名词：

（1）铁素体；（2）奥氏体；（3）渗碳体；（4）珠光体；（5）莱氏体。 3． 指出铁素体、奥氏体、渗碳体、石墨的晶体结构及力学性能的特点。 4． 说明纯铁的同素异构转变及其意义。

5． 简述Fe-Fe3C相图中共晶转变与共析转变，写出转变式，标出反应温度及反应前后各

相的含碳量。

6． 比较Fe3CI、Fe3CII、Fe3CIII、Fe3C共晶、Fe3C共析 的异同点。

7． 钢与白口铸铁在成分上的界限是多少？碳钢按室温下的组织如何分类？写出各类碳钢

的室温平衡组织。 8． 说明含碳量对钢及白口铸铁力学性能的影响。

9． 根据石墨形态，铸铁一般分为哪几类？各类大致用途如何？ 10． 分析石墨形态对力学性能的影响。 11． 识别下列牌号的铁碳合金：

Q235，08F, 45, T10A, HT150, QT400-18, KTH350-10 。

12． 用杠杆定律分别计算珠光体、莱氏体在其共析温度、共晶温度转变完毕时，相组成物的质量分数。

13． 现有两种铁碳合金，其中一种合金在室温下的显微组织中珠光体的质量分数为75%，

铁素体的质量分数为25%，另一种合金在室温下的显微组织中珠光体的质量分数为

92%，二次渗碳体的质量分数为8%，用杠杆定律求出这两种合金中的含碳量，并指明它们按组织分类的名称。

14. 画出WB=1.2%的铁碳合金从液态缓冷到室温时的冷却曲线及组织转变示意图，并用杠

杆定律计算室温下的组织组成物及相组成物的质量分数。 15. A为金属元素，B为非金属元素，形成二元相图如图4-5：

1）画出Ⅱ合金平衡冷却曲线以及平衡结晶后组织示意图，计算其室温下相组成物及组织组成物相对含量。

2）试分析不同冷却速度对下图中Ⅰ合金凝固后显微组织的影响。

7

15. 根据铁碳平衡相图回答下列问题：

1） 写出下列Fe3CII含量最多的合金；珠光体含量最多的合金；莱氏体含量最多的合金。 2） 指出此二元系中比较适合做变形合金和铸造合金的成分范围。 3） 标注平衡反应的成分及温度，写出平衡反应式。

4） 分析Fe-1%C合金的平衡凝固过程，并计算室温下其中相组成物和组织组成物的百

分含量，

第五章

一． 填空题

1. 钢加热时奥氏体形成是由 、 、 和 四个基本过程所形成的。

2. 用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特性呈 状，而下贝氏体则呈

状。

3. 马氏体的显微组织形态主要有 、 两种，其中 的韧

性较好。 4. 钢的热处理是工艺由 、 和 三个阶段组成成的。 5. 钢的淬透性越高，其C曲线的位置越 ，说明临界冷却速度越 。 6. 钢的中温回火的温度范围在 ，回火后的组织为 。 7. 钢的低温回火的温度范围在 ，回火后的组织为 。

8. 钢的高温回火的温度范围在 ，回火后的组织为 。

9. 在钢的回火时，随着回火温度的升高，淬火钢的组织转变可以归纳为以下四个阶段：马

氏体的分解，残余奥氏体的转变， ， 。 10. 根据共析钢的C曲线，过冷奥氏体在A1线以下等温转变所获得的组织产物是

和贝氏体型组织。 11. 见钢的退火种类有：完全退火， 和 。

12. 根据共析钢的C曲线，过冷奥氏体在A1线以下转变的产物类型有 ，

和马氏体型组织。

8

13. 要使钢件能够有效的发挥渗碳层的作用应在渗碳后进行的热处理工艺为 。 14. 化学热处理的基本过程包括 、 和 三个阶段。

二． 选择题

1. 钢在淬火后获得马氏体组织的粗细主要取决于 。 A．奥氏体的本质晶粒度 B.奥氏体的实际晶粒度 C.奥氏体的起始晶粒度 D.加热前的原始组织 2. 马氏体的硬度主要取决于 。

A.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.临界冷却速度(Vk)

3. 碳素钢的马氏体点Ms和Mf与奥氏体的含碳量有关，随着含碳量增加， 。 A.Ms升高，Mf降低 B.Ms降低，Mf升高 C.Ms、Mf都升高 D.Ms、Mf都降 4. T12钢正常淬火的组织是 。 A.马氏体+残余奥氏体

B.马氏体+残余奥氏体+粒状碳化物 C.屈氏体+马氏体+残余奥氏体

5. 选用45钢制造机床变速箱齿轮，要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，则其预先热处理及最终热处理的最佳方案应分别为 。 A.球化退火；整体淬火+低温回火 B.完全退火；整体淬火+低温回火 C.正火；齿部表面淬火+低温回火

D.调质处理；齿部表面淬火+中温回火

6. 钢进行奥氏体化的温度愈高，保温时间愈长则 。 A.过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左 B.过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠右 C.过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠左 D.过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠右

7．钢的低温回火的温度为 。

A．400℃ B．350℃ C．300℃ D．250℃ 8. 可逆回火脆性的温度范围是 。

A．150℃～200℃ B．250℃～400℃ C．400℃～550℃ D．550℃～650℃ 9. 不可逆回火脆性的温度范围是 。

A．150℃～200℃ B．250℃～400℃ C．400℃～550℃ D．550℃～650℃ 10. 加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得 。 A．均匀的基体组织 B．均匀的A体组织 C．均匀的P体组织 D．均匀的M体组织 11. 钢的高温回火的温度为 。

A．500℃ B．450℃ C．400℃ D．350℃ 12. 钢的中温回火的温度为 。

A．350℃ B．300℃ C．250℃ D．200℃

13. 碳钢的淬火工艺是将其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 。

A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却

14. 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 。

9

A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却 15. 为消除钢锭的晶内偏析应进行 退火。 A.去应力 B.再结晶 C. 完全 D. 扩散 16. 完全退火主要用于 。

A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种

17. 共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是 。 A．P B．S C．B D．M

18. 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 。 A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却 19. 钢的渗碳温度范围是 。

A．600-650℃ B. 800-850℃ C. 900-950℃ D. 1000-1050℃

三． 判断题

1. 完全退火是将工件加热到ACm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。

2. 钢经过加热奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中的他碳的含量均与钢中碳含量相等。 3. 合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。

4. 马氏体钢是碳??Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要发生膨胀。 5. 当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体速度快。

6. 高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。 7. 钢种为溶的碳化物的存在，将使钢的淬透性降低。

8. 在正常加热淬火条件下，亚共析钢的淬透性随碳含量的增加而增加，过共析钢的淬透性

随钢含量的增高而减小。 9. 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。

10. 贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁原子不能进行扩散。

11. 表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善信不的组织与性能。

12. 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方

法。

四． 问答题

1．何谓热处理？其主要环节是什么？

2．试述A1、A3、AC.m、及AC1、AC3、ACCm和Ar1、Ar3、ArCm的意义。 3．何谓奥氏体的初始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度？

4．指出共析钢的过冷奥氏体在各温度区间转变产物的组织形态与性能特点。

5．利用TTT图，图示解答T8钢如何获得以下组织？并指出这些组织对应于哪种热处理工

艺方法。

（1） 珠光体；（2）索氏体；（3）托氏体+马氏体+残余奥氏体；（4）下贝氏体； （5）下贝氏体+马氏体+残余奥氏体；（6）马氏体+残余奥氏体。

10

6．何谓淬火临界冷却温度、淬透性和淬硬性？它们主要受哪些因素影响？

7．为什么亚共析碳钢的正常淬火加热温度为AC3 +（30～50）℃，而共析和过共析碳钢的正

常淬火加热温度为AC1 +（30～50）℃？

8．对过共析碳钢零件，何种情况下采用正火？何时采用球化退火？

9．指出下列钢件坯料按含碳量分类的名称、正火的主要目的、工序地位及正火后的组织： （1）20钢齿轮；（2）T12钢锉刀；（3）性能要求不高的45钢小轴； （4）以上的（1）、（2）、（3）可否改用等温退火？为什么？ 10．简述回火的分类、目的、组织性能及其应用范围。

11．比较表面淬火与常用化学热处理方法渗碳、氮化的异同点。

12．钢渗碳后还要进行何种热处理？处理前后表层与心部组织各有何不同？ 11. 共析钢C曲线和冷却曲线如图所示，试指出图中各点处的组织。

12. 用W18Cr4V制造盘形铣刀，其最终热处理的工艺曲线如图，试分析淬火特点和回火特点。

第六章

一． 填空题

1. 从微观角度上看，单晶体塑性变形有 、 两种方式。

2. 一个滑移系由 和 构成，滑移系越多说明金属的塑性形变能力

越 ，体心立方、面心立方、密排六方分别具有 、 、 和滑移系。

3. ??Fe发生塑性变形，其滑移面和滑移方向分别为 和 。

11

4. 加工硬化现象是指 ，加工硬化的结果，是金属对塑性形变的抗力 ，造成加工硬化的根本原因是 。

5. 影响多晶体塑性形变的两个主要因素是 和 。

6. 变形金属的最低再结晶温度是指 ，其数值与熔点间的大致关系

为 。

7. 回复与再结晶性比加热温度较 ,回复过程中点缺陷数量 ，金属

的电阻率 ，内应力 ，强度 ，硬度 ,塑性 。

8. 影响再结晶开始温度的因素有 、 和 。 9. 再结晶后晶粒的大小主要取决于 和 。 10. 冷加工是指 ，热加工是指 。

二． 选择题

1. 能使单晶体产生塑性变形的应力是 ： A. 正应力 B. 切应力 C. 复合应力 D. 无法确定 2. 面心立方晶格的晶体在受力时的滑移方向是 ：

A．<110> B. <110> C. <100> D. <112>

3. 塑性变形后的金属再加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧的晶粒的过程，这种新晶粒的晶格类型是 。

A. 面心立方晶格 B. 体心立方晶格 C.密排立方晶格 D. 与变形前的金属相同 E. 形成新晶型

4. 加工硬化使金属的 。

A. 强度增大，塑性降低 B. 强度增大，塑性增大 C. 强度减小，塑性增大 D.强度减小，塑性减小 5. 塑性变形金属经再结晶后 。

A. 形成柱状晶，强度增大 B. 形成柱状晶，塑性下降 C. 形成等轴晶，强度增大 D. 形成等轴晶，塑性升高

6. 汽车变速箱齿轮，应由 。

A. 厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮 B. 由圆钢棒切下圆饼，再加工成齿轮 C. 由圆钢棒锻打成齿轮毛胚，再加工成齿轮 D. 铸造出圆饼，再加工成齿轮 7．再结晶之后 ：

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

三． 判断题

1. 在体心立方中，滑移面为{111}x6，滑移方向是<110>x2，所以滑移系为12。 2. 滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。

3. 因为体心立方晶格与面心立方晶格具有完全相同的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能

力完全相同。 4. 孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需要的小得多。 5. 金属的预变形度越大，起开始再结晶的温度越高。

6. 变形金属的再结晶退火温度越高，退火后得到的晶粒越粗大。 7. 金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。

8. 再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。

12

9. 再结晶过程是晶格类型变化的结晶过程。

四． 问答题

1. 金属塑性变形的主要方式是什么？解释其含义。

2. 何谓滑移面和滑移方向？它们在晶体中有什么特点？

3. 什么是滑移系？滑移系对金属的塑性有何影响？体心立方、面心立方、密排六方金属中，哪种金属塑性变形能力强？为什么体心立方和面心立方金属的滑移系数目相同，但面心立方金属的塑性变形能力更好？

4. 用位错理论说明实际金属滑移所需的临界切应力值比计算值低很多的现象。 5. 为什么室温下钢的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好？ 6. 塑性变形使金属的组织与性能发生哪些变化？

7. 什么是加工硬化现象？指出产生的原因与消除的措施。

8. 说明冷加工后的金属在回复与再结晶两个阶段中组织与性能变化的特点。 9. 如何区分冷加工与热加工？它们在加工过程中形成的纤维组织有何不同？ 10. 用下列三种方法制造齿轮，哪种方法比较合理？用图示分析其理由。 （1）用热轧厚钢板切出圆饼直接加工成齿轮；

（2）用热轧粗圆钢锯下圆饼直接加工成齿轮； （3）有一段圆钢镦粗锻成圆饼再加工成齿轮。

11. 提高材料的塑性变形抗力有哪几种方法？其基本原理是什么？ 12. 一楔型纯铜铸锭，经间距恒定的轧辊轧制（如图）； （1） 请画出轧制后，锭子的晶粒示意图。

（2） 画出将该锭子进行再结晶退火后，晶粒示意图。并分析原因。

第七章

一． 填空题 1. 2. 3. 4.

按照用途分类合金钢可以分为三类，即 、 和 。 合金元素中，碳化物形成元素有 ，非碳化物形成元素有 。 使奥氏体稳定化的元素有 。 除了 元素之外，其他的合金元素都使C曲线向 移动使钢的临界

冷却速度 、淬透性 。

5. 合金钢提高钢的淬透性有 和 两种常用的方法。

6. 一些含有合金元素合金元素 的合金钢，容易产生第 类回火脆

性，为了消除回火脆性可采用 和 的方法适当的避免。 7. 20是 钢，可制造 ；9SiCr是 钢，可制

造 ；5CrMnMo是 钢，可制造 ;3Cr2W8V是 钢，可制造 ；40MnB是 钢，可制造；Cr12MoV是 钢，

13

可制造 ；T12是 钢，可制造 ；40Cr是

钢，可制造 ；60Si2Mn是 钢，可制造 ；GCr15是 钢，可制造 ；1Cr13是 钢，可制造 ；W18Cr4V是 钢，可制造 ；1Cr18Ni9Ti是 钢，可制造 。 8. 20CrMnTi是 钢，Cr，Mn的最主要作用是 ，Ti的主要作用是 。热处理工艺是 。

9. W18Cr4V是 钢，含碳量 ，W的主要作用是 ，Cr的

主要作用是 ，V的主要作用是 。热处理工艺为 ，最后组织是 。

10. 0Cr18Ni9Ti是 钢，Cr,Ni和Ti的作用分别是 、

和 .

11. 高速工具钢经高温淬火加多次回火后，具有很高的 和较好的 。 12. 不锈钢按其金相显微组织不同，常用的有以下三类： ， ，奥氏

体型不锈钢。

二． 选择题

1. 钢的淬透性主要取决于 。

A. 含碳量 B. 冷却介质 C. 合金元素D. 热处理温度 2. 钢的淬硬性主要取决于 。

A. 含碳量 B. 冷却介质 C. 合金元素D. 热处理温度

3. 20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种 使用。 A．合金渗碳钢 B．合金弹簧钢 C．合金调质钢 D．滚动轴承钢

4. 大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有 。

A．Mn,P B．Mn,Ti C．Ti,V D．V,P

5.除 元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。 A．Co B．Cr C．Mn D．Ti 6. 制造手用锯条应当选用 。 A.T12钢经淬火和低温回火 B.Crl2MoV钢经淬火和低温回火 C.65钢淬火后中温回火

D. 以上都不满足条件

7. 制造弹簧的60Si2Mn的热处理工艺应该是 。

A.淬火和低温回火 B.淬火和中温回火 C.再结晶退火 D. 以上都不满足条件

8. 要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用 。

A．45钢正火处理 B. 60Si2Mn钢淬火和中温回火 C．40Cr钢经调质处理 D. 以上都不满足条件 9. 适合制造渗碳零件的钢有 。

14

A.9SiCr 9Mn２V Cr12 B.20Cr 20CrMnTi 12Cr２Ni4A

C.5CrMnMo 5CrNiMo 3Cr２W8V D.65Mn 60Si２Mn 50CrVA

10. 制造轴、齿轮等零件所用的调质钢，其含碳量范围是 ，为提高淬透性应加

入的主要合金元素为 。

A.0.25～0.50%C B.0.60～0.90%C C.＜0.25% C D.Cr、Ni、Si、Mn、B E. Mo W Ti V NB. F. Co Al P S 11. 制造高速切削刀具应选用 。 A.T12A 3Cr２W8VB. B. Cr12MoV 9SiCr

C.W18Cr4V W6 Mo5Cr４V２ D. CrWMn GCr15

12. 为了改善高速钢铸态组织中的碳化物不均匀性，应进行 。 A.完全退火 B.正火

C.球化退火 D.锻造加工+等温球化退火

13. 用GCr15制造轴承零件，若在热压成型后有粗大网状碳化物，应采用 的预先热处理工艺消除之。

A.完全退火 B.球化退火

C.正火+完全退火 D.正火+球化退火

14. 合金调质钢必须具备的热处理性能是 。 A.足够的淬硬性 B.足够的淬透性

C.足够的热硬性 D.较低的第一类回火脆性

15. 40Cr与40钢相比较，其热处理工艺参数特点是 。 A.C曲线左移，Ms点上升 B.C曲线左移，Ms点下降 C.C曲线右移，Ms点上升 D.C曲线右移，Ms点下降 16. 40CrNiMo与40钢，当调质后的硬度相同时 。 A.40CrNiMo因回火温度较低，故冲击韧性较低 B.40钢因回火温度较高，故冲击韧性较高 C.40CrNiMo因回温度较高，故冲击韧性较高 D.40钢因淬透性较低，故冲击韧性较高

17. 第二类回火脆性较低的钢是 。

A. 40Cr B.40CrNi C. 40Mn2 D.40CrNiMo 18. 二次硬化属于 。

A．固溶强化 B. 细晶强化 C. 位错强化 D. 第二相强化

三． 判断题

1.合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用。 2. 调质钢的合金化主要是考虑提高红硬性。 3. 所有的合金元素都能提高钢的淬透性。 4. T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 5. 奥氏体型不锈钢只能采用加工硬化。

6．高速钢需要反复锻造是因为硬度不易成型。 7. T8与20MnVB相比，淬透性和淬硬性都较低。

8. 奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后稳定化处理。 9. 所有的合金元素均使Ms,Mf下降。

15

四． 问答题

1．何谓合金钢？它与碳钢相比有哪些优缺点？

2．简述合金元素对合金钢的主要影响和作用规律。 3．何谓钢的回火稳定性、热硬性和二次硬化？ 4．分析合金元素对过冷奥氏体转变的影响。

5．合金钢按用途分为几类？编号规则与碳钢有何不同？

6．按合金钢的编号规则指出下列钢中各元素平均含量及类别名称。

W18Cr4V, 3Cr2W8V, 5CrMnMo, 18Cr2Ni4W, 25Cr2Ni4W, GCr15, 42CrMo, 60Si2CrVA, 20MnTiB。

7．合金结构钢按用途分为几类？在使用性能上各有何特点？

8．用表格形式简明指出下列牌号属于哪一类钢（如低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质

钢??），其合金元素的大致含量，并写出其预备热处理、最终热处理工艺方法及相应组织（不必表明加热温度和冷却介质）。

Q345、20CrMnTi、37CrNi3、60Si2Mn、9SiCr、CrWMn、GCr15、W6Mo5Cr4V2、3Cr13、1Cr18Ni9Ti、42CrMo、40Cr。

9．W18Cr4V钢所制的刃具（如铣刀）的生产工艺路线为：下料→锻造→等温退火→机械加工→最终热处理→喷砂→磨削加工→产品检验。 （1）指出合金元素W、Cr、V在钢中的主要作用。 （2）为什么对钢W18Cr4V下料后必须锻造？ （3）锻后为什么要等温退火？

（4）最终热处理有何特点？为什么？ （5）写出最终组织组成物。

第八章

一． 名词解释

变形铝合金， 铸造铝合金， 固溶处理， 时效强化处理， 黄铜， 锡青铜

二． 选择题

1. 对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为 。

a淬火+中温回火 b再结晶退火 c固溶+时效 d变质处理 2. ZChSnSb11-6是 。

a铸造铝合金 b铸造黄铜c巴氏合金 d铸造锡青铜 3. LF5的 。

a铸造性能好 b耐蚀性好 c时效强化效果好 4. 含0.5 ～5.65%Cu的铝合金的时效过程为 。。 aCu原子的偏聚区→θ→θ′→θ″ bCu原子的偏聚区→θ″→θ′→θ cθ→θ′→θ″→Cu原子的偏聚区

dθ″→θ′→θ→Cu原子的偏聚区

5. 硬铝淬火+时效后的强度，硬度与刚淬火后的相比 。。 a强度、硬度提高 b强度提高，硬度降低 c强度、硬度降低 d硬度提高，强度降低

16

6. ZL102合金在浇注前向合金中加入占合金总重量2～３％的钠盐混合物(常用2/3NaF+1/3NaCl)，结果 。。

a使合金的强度和塑性提高 b使合金的强度提高，但塑性降低 c使合金的强度和塑性降低 d使合金的塑性提高，但强度降低

7. 锡基轴承合金是一种 基体 质点的轴承合金。基体是锡和锑的 ，质点是锡和锑的 。

a硬 b软 c混合物 d固溶体 e化合物

8. Al-Cu系合金可根据含铜量的不同分类，如含铜量为0.5 ～5.65%的铝合金属于 。

a铸造铝合金b可热处理强化的形变铝合金 c不能热处理强化的形变铝合金

9. 可热处理强化的形变铝合金，经过固溶处理+自然时效后，其机械性能会发生的变化是 。

a强度和硬度显著下降，但塑性提高 b强度和硬度提高，但塑性下降 c强度、硬度和塑性都有明显提高 d强度提高，但硬度和塑性下降

10. 淬火加时效处理是 合金强化的主要途经。

A．形变铝合金 B．铸造铝合金 C．黄钢 D．青铜 11. 普通黄铜在 介质中，易产生腐蚀导致的自裂现象。 A．氮 B．氨 C．碱 D．酸

二、判断题

1. 形变铝合金牌号中，字首用“LF”表示硬铝合金。

2. 硬铝合金牌号（如LY12）中的数字“12”表示强度值。 3. 铜合金牌号中，字首“H”表示青铜。

4. 形变铝合金牌号中，字首“LD”表示超硬铝合金。 5. 形变铝合金牌号中，字首“LC”表示锻铝合金。 6. 铜合金牌号中，字首“Q”表示黄铜。

7. 形变铝合金牌号中，字首“LY”表示防锈铝合金。 8. 普通黄铜是铜和铅组成的二元合金。

三． 问答题

1．铝及铝合金的物理、化学、力学及加工性能有什么特点？ 2．说明铝合金分类的大致原则。

3．硅铝明是指哪一类铝合金？它为什么要进行变质处理？

4．变质处理后硅铝明的组织有什么特点？简要说明组织变化的机理。

5．为什么在所有钛合金中，都要加入一定量的Al, 且Al的质量分数须控制在6%左右？ 6．指出钛合金的特性、分类及各类钛合金的大致用途。

7． 指出下列牌号的材料各属于哪类非铁合金，并说明牌号中的字母及数字含义：LF2，LY11，LC4，LD5，ZL104，ZL302，H62，HSn62-1，QSn4-3，ZQSn5-5-5，TA3，TA7，TB2，TC4

第九、十、十一章

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一． 名词解释

高分子化合物， 单体， 大分子链， 链节， 聚合度， 多分散性， 加聚反应， 缩聚反应， 热塑性， 热固性， 大分子链构象， 老化， 自降解高聚物, 复合材料

二． 填空题

1. 高分子材料是 ，其合成方法有 和 两种，按应用可分为 、 、 、 。

2．大分子链的几何形状为 、 、 。热塑性塑料主要是 分子链，热固性塑料主要是 分子链。

3．高分子材料的老化，在结构上是发生了 、 。

4．五大工程塑料是 、 、 、 、 。

5. 分子量较大的非完全晶态高聚物的力学状态是 、 、 、 ，它们相应是 、 、 、 的使用状态。

6. 陶瓷材料分 、 和 三类，其生产过程包括 和 、 三大步骤。

7. 传统陶瓷的基本原料是 、 和 ，其组织由 、 和 组成。

三． 选择题

1．膨胀系数最低的高分子化合物的形态是

A. 线型 B. 支化型 C. 体型

2．最易获得晶态结构的是：

A. 线型分子 B. 支化型分子 C. 体型分子

3．用来合成高聚物的低分子化合物称为 A. 链节 B. 单体 C. 链段 D. 组元 4．从机械性能来看，高聚物的 比金属材料的好。

A. 刚度 B. 强度 C. 冲击强度（韧性） D. 比强度

5．橡胶是优良的减震材料和磨阻材料，因为它有突出的 。

A. 高弹性 B. 粘弹性 C. 塑性 D. 减摩

6．塑料的使用状态为： A. 晶态 B. 玻璃态 C. 高弹态 D. 粘流态 7．热固性聚合物的分子链的形态主要为 A. 线型 B. 支化型 C. 体型 D. 不能确定

8．氧化物主要是 ，碳化物主要是 ，氮化物主要是 。

A. 金属键 B. 共价键 C. 分子键 D. 离子键

9．耐火材料主要是 ，耐热材料主要是 。

A. 碳化物陶瓷 B. 氧化物陶瓷 C. 氮化物陶瓷

10．Al2O3陶瓷可用作 ，SiC陶瓷可用作 ，Si3N4陶瓷可用作 。

A. 砂轮 B. 叶片 C. 刀具 D. 磨料 E. 坩埚 四． 判断题

1．聚合物由单体合成，聚合物的成分就是单体的成分；分子链由链节构成，分子链的结构和成分就是链节的结构和成分。

2．分子量大的线型高聚物有玻璃态、高弹态和粘流态。交联密度大的体型高聚物没有高弹态和粘流态。

3．共聚化有利于降低聚合物的结晶度。 4．拉伸变形能提高高聚物的结晶度。 5．塑料就是合成树脂。

6．ABS塑料是综合性能很好的工程材料

7．有人说，用陶瓷的生产方法生产的制品都可称为陶瓷。

8．氧化物陶瓷为密排结构，依靠强大的离子键，而有很高的熔点和化学稳定性。

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9．玻璃的结构是硅氧四面体在空间组成不规则网络的结构。 10．陶瓷材料的强度都很高。

11．陶瓷既可制作高温材料，也可制作耐磨材料

五． 问答题 1．试述大分子链的形态对高聚物性能的影响。

2．何谓高聚物的结晶度？它们对对高聚物性能有何影响？

3．塑料的主要成份是什么？它起什么作用？常用的添加剂有哪几类？

4．为下列四种制件选择一种最合适的高分子材料（提供的高聚物是：酚醛树脂、聚氯乙烯、

聚甲基丙烯酸甲酯和尼龙）。 （1）电源插座；（2）飞机窗玻璃；（3）化工管道；（4）齿轮。 5．何谓陶瓷材料？普通陶瓷与特种陶瓷有什么不同？

6．普通陶瓷材料的显微组织中通常有哪三种相？它们对材料的性能有何影响？ 7．说明陶瓷材料的结合键与其性能的关系。 8．如何提高陶瓷材料的强度和韧性？

9．说明工程陶瓷材料的主要应用情况。

10． 陶瓷材料的生产工艺大致包括哪几个阶段？为什么外界温度的急剧变化会导致一些陶瓷件的开裂？

11． 指出几种不同的工程陶瓷，说明它们的大致用途。何谓复合材料？常用复合材料的基体与增强相有哪些？它们在材料中各起什么作用？

12． 复合材料有哪些常见的复合状态？不同的复合状态对其性能造成什么样的影响？ 13． 举出几个复合材料在工程中的应用实例。 第十二章

问答题

1． 何谓失效？零件的失效形式有哪些？引起失效的原因是什么？分析失效的目的是什

么？指出选材的一般原则。 2．机械零件的选材一般应根据哪些原则来考虑？分析问题的首要出发点是什么？

3 对下列零件做出材料选择，并说明选材的理由，制定其工艺路线，说明各热处理工序的作用及相关组织。

（1）汽车齿轮；（2）普通机床主轴；（3）尺寸较大的螺旋弹簧；

（4）发动机连杆螺旋；（5）机床的床身；（6）汽车板簧。

4．车床主轴在轴颈部位的硬度为56～58HRC，其余地方为20～24HRC。其加工工艺路线为：

锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈表面淬火→低温回火→磨削加工。试说明： （1） 主轴应采用何种材料？（2）指出以上四种不同热处理工序的目的和作

用。 （3）轴颈表面组织和其余地方的组织是什么？

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