机械工程材料考试复习题与答案.doc

一、 填空题（）
1。机械零件在工作条件下可能受到力学负荷、热负荷 和 环境介质 三种负荷的作用.
2.金属塑性的指标主要有 延伸率 和 断面收缩率 两种。
3。金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗 变形 或 断裂 的能力。
4。刚度是指材料在外力作用下抵抗 弹性变形 的能力。
5.强度是指材料在外力作用下抵抗变形 和 断裂 的能力。
6。常用测定硬度的方法有 布氏硬度 、 洛氏硬度 和维氏硬度测试法。
7。材料按化学成分分为 金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料四大类.
8.金属材料的加工工艺性能包括铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性和热处理工艺性.
9。常见的晶体结构有 体心立方晶格 、面心立方晶格 和 密排六方晶格 三种。
10。晶体缺陷按其几何特征可分为 点缺陷、线缺陷和面缺陷 三种.
11。固溶体的晶体结构与 溶剂 晶体结构相同。
12。当合金溶液凝固后,由于组元间的相互作用不同，可形成 固溶体和金属化合物两种形式。
13。铁从高温液态向室温冷却时发生的变化: 。
14。珠光体是铁素体相与渗碳体混合在一起形成的机械混合物.
15。 碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体。
16. 在Fe—Fe3C相图中，共晶点的含碳量为 4。3％ ,共析点的含碳量为 0。77％ 17。低温莱氏体是珠光体和渗碳体组成的机械混合物。
18.金属结晶的过程包括 晶核形成和晶粒长大 两个过程 。
19。晶核的形成包括 自发形核和非自发形核 两种形式。
20.晶核的长大包括 枝晶长大 和 平面长大两种形式.
21。金属铸锭的宏观组织是由三个晶区组成，由外向内分别是 细等轴晶离区、柱状晶粒区和中心等轴晶粒区 。
22。.铸锭的缺陷包括 缩孔与缩松、气孔、非金属夹杂物和成分偏析.
23。焊缝的组织是 金属组织 。
24。焊接接头是由 焊缝和热影响区构成.
25。冷变形后金属在加热中，随温度的升高或加热时间的延长,其组织和性能一般经历 回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。
26。.细化晶粒的方法包括 增大过冷度、加入形核剂和机械方法。
二、名词解释）
1。弹性变形：随载荷增加试样的变形增加,若除去外力，变形可以恢复原状的现象.
2。塑性变形:随载荷增加试样的变形增加，若除去外力，变形不能恢复原状的现象。
3.比刚度：材料的弹性模量E与其密度ρ的比值.
4.冲击韧性：在一定温度下，材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力.
5。疲劳极限：试样可以经受无限周期循环而不破坏的应力值.
6.晶体:内部的原子在三维空间呈周期性规则排列的物质。
7。合金：在一种金属元素基础上加入适量的另一种或几种其他元素，通过熔化或其他方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质.
8.固溶体：溶质原子溶入固态金属溶剂中形成的合金相.
9。过冷度:熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。
10。加工硬化：金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加,强度、硬度上升，塑性、韧性下降。
11。再结晶：新晶粒不断长大,直至原来的变形组织完全消失,金属或合金的性能也发生显著变化。
12。回复：冷变形加工的金属在低温加热时，在组织发生变化前所产生的某些结构和性能的变化。
三、选择题(）
1。表示金属材料屈服强度的符号是( B）
A.σ B。σs C.σbD.σ—1
2。表示金属材料弹性极限的符号是（ A）
A。σeB。σs C.σb D.σ-1
3。在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（ C）
A. HB B.HRC C.HV D。HS
4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫（A ）
A。强度B。硬度C。塑性 D.弹性
5. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子
A。1 B.2 C。3 D。4
6。 每个面心立方晶胞中包含有（D）个原子
A.1 B。2 C。3 D.4
7. 属于面心立方晶格的金属有(C）
A.α-Fe，铜B。α—Fe，钒 C.γ—Fe，铜 D.δ-Fe,钒
8。 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A）
A。间隙原子B。位错C。晶界D。缩孔  
9。 铁素体是碳溶解在（A)中所形成的间隙固溶体。
   A．α—FeB．γ—FeC．δ-FeD．β-Fe
10。奥氏体是碳溶解在（B ）中所形成的间隙固溶体.
   A．α—FeB．γ-FeC．δ—FeD．β—Fe
11.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（C）。
   A．2%B．2。06%C．2.11％D．2.2％
12.莱氏体是一种（C）.
   A．固溶体B．金属化合物C．机械混合物D．单相组织金属
13。在Fe—Fe3C相图中,ES线也称为（D）。
   A．共晶线B．共析线C．A3线D．Acm线
14。在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为(C)。
   A．共晶线B．共析线C．A3线D．Acm线
15。 在Fe—Fe3C相图中，共析线也称为(D）。
   A．A1线B．ECF线C．Acm线D．PSK线
16.珠光体是一种(C)。
   A．固溶体B．金属化合物C．机械混合物D．单相组织金属
17。在铁－碳合金中,当含碳量超过（A)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%
18。通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（A)
   A．细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区 B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区
   C．等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区D．等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区
19。在Fe-Fe3C相图中,PSK线也称为（B）.
   A．共晶线B．共析线C．A3线 D．Acm线
20。Fe—Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。
   A．724℃B．725℃C．726℃D．727℃21。在铁碳合金中,共析钢的含碳量为（B）。
   A．0。67％B．0.77％C．0。8％D．0。87％
四、判断题（）
1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球,用符号HBS表示.√
2。用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球,用符号HBW表示。√
3.沙发垫子的刚度比钻杆的刚度大。×
4.图纸上标注的硬度值为:240-280HRC。√
5.图纸上标注的硬度值为：HBS250—280。×
6。图纸上标注的硬度值为：250—280HBW。×
7。渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度 。×
8.受冲击载荷作用的工件,考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。×
9。衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。×
10.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。
11。 晶体的配位数越大，其致密度也越高。√
12。金属结晶后晶体结构不再发生变化。√13.在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。√14。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。×
15。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。×
16。在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小,则其强度越好，而塑性和韧性越差。×
17.在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线(727℃），该线叫共晶线。 ×18。 过共析钢缓冷到室温时,其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。×
19。 珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为0。77％。×20。 亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体,二次渗碳体和莱氏体组成。×21. 在亚共析钢平衡组织中,随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少×.
22。 过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。×
23。 在铁碳合金相图中,钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高.×24. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148℃时，溶碳能力可达4。3%。√25.碳溶解在α—Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体,其溶碳能力在727℃时为0。0218％√26.在铁碳合金相图中,铁素体在727℃时，溶碳能力可达2。11%。.×27.在过共析钢中含碳量越多,则其组织中的珠光体量减少,而铁素体量在增多。×28.碳溶解在γ-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727℃时为0。77％。×
29.亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。×30.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时,其平衡组织为莱氏体.×31。在铁碳合金相图中，ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线。√
五、 32 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。√33合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。×分析说明题（）
1. 下列几种工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度?
A、 钢淬火、低温回火后的成品件；洛氏硬度
B、 退火件；布氏硬度
C、 渗碳件;催化硬度
2. 从Fe—Fe3C的分析中回答以下问题，并说明其原因:
A、 随碳质量百分数的增加,硬度、塑性是增加还是减小？答：随着含碳量的增加，硬度增加，塑韧性降低;因为随含碳量增加Fe3C数量越来越多。
B、 过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样？答:对基体产生严重的脆化,使强度和塑性下降。
C、 钢有塑性而白口铁几乎无塑性吗？答:钢是以塑韧的F为基体,而白口铁是以硬脆的 Fe3C为基体，所以钢有塑性，而白口铁几乎无塑性。
D、 哪个区域熔点最低?哪个区域塑性最好?答:共晶白口铸铁熔点最低.A区塑性最好。
3. 根据Fe—Fe3C相图，说明产生下列现象的原因:
A、 含碳量为1.0％的钢比含碳量为0。5％的钢硬度高；答：因为钢的硬度随含碳量的增加而增加.
B、 在室温下,含碳0.8%的钢其强度比含碳1。2％的钢高；答：含碳量超过0.9%后,Fe3C以网状分布在晶界上，从 而使钢的强度大大下降.
C、 低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差;答:因为低温莱氏体是由共晶Fe3C、Fe3CII和珠光体组成， 因此比起但纯的珠光体来说，其塑性要差。
D、 在11000C，含碳0。4%的钢能进行锻造，含碳4。0的生铁不能锻造;答:因为在1100℃，含碳量0.4%的钢处于A单相区，而含碳量4。0％的生铁处于A+ Fe3CII+Ld’
E、 钢适宜于通过压力加工成形,而铸造适宜于通过铸造成形。答：铸铁的熔点低，合金易熔化、铸造过程易于实施；钢的含碳量比铸铁低，通过加热可进入单相固溶体区,从而具有较好的塑性、较低的变形抗力，不易开裂，因此适宜于压力加工成形。
4. 钢的渗碳工艺是将钢件加热至完全奥氏体区，让活性的碳原子进入表面并向内扩散,形成一定深度的渗层,然后进行淬火、回火工艺.试根据晶体结构知识分析:为什么钢的渗碳选择在A区进行?答：在A区对面的立方晶体格的γ-Fe可溶解较多的碳。
5. 试分析含碳量为0.6％.铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程
6. 试分析含碳量为1。2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。
7. 写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称.
8. 写出Fe—Fe3C相图上①—⑥区的组织组成物，标明A,E，C，S，P，K各点的含碳量.
①区：铁素体+珠光体 ②区：_珠光体 ③区：珠光体+二次渗碳体
④区：珠光体+二次渗碳体+莱氏体⑤区：莱氏体⑥区:一次渗碳体+莱氏体
A点:0。00％ E点：2。11％ C点：4.3%
S点:0。77％ P点：0。0218％ K点：6。69％
9. 试画出Fe—Fe3C相图中钢的部分（包晶部分可省略)，并完成下列各题：标明各特征点的成分、温度，按相组成填充各相区。
10. 什么是热加工和冷加工？钨在10000C变形加工，锡在室温下变形加工，请说明他们是热加工还是冷加工？（钨熔点是33990C，锡熔点是2320C）答：凡是在再结晶温度以上进行的塑性变形属于热加工；反之则为冷加工。T再=0。4T熔;钨T再=[0。4＊（3399+273）]—273=1195。8℃; 锡T再=［0。4*(232+273)]-273=-71℃。由于钨T再为1188。2℃＞1000℃，因此属于热加工； 锡T再为-71＜20℃，属于冷加工。
11. 如果其他条件相同，试比较在下列条件下所得铸件晶粒的大小:
①金属模浇注晶粒的大小小于砂模浇注晶粒的大小;
高温浇注晶粒的大小大于低温浇注晶粒的大小；
铸成薄壁件晶粒的大小小于铸成厚壁件晶粒的大小
浇注时采用振动晶粒的大小小于不采用振动晶粒的大小；
厚大铸件的表面部分晶粒的大小小于中心部分晶粒的大小.
12. 某厂用冷拔钢丝绳直接吊运加热至11000C的破碎机颚板,吊至中途钢绳突然断裂.这条钢绳是新的,事前经过检查，并无疵病。试分析钢绳断裂的原因。
答：钢丝绳通过加工硬化，在高温下发生回复、再结晶过程使强度下降导致断裂.
13. 室温下,对一根钢丝进行反复弯曲-—拉直实验,经过一定次数后，铁丝变得越来越硬,试分析原因.如果将这根经过弯曲—拉直试验后的铁丝进行一定温度的加热后,待冷却至室温,然后再试着弯曲，发现又比较容易弯曲了，试分析原因.
答:铁丝进行反复弯曲—拉直的过程是塑性变形 的过程，在经过一定次数后铁丝产生了加工硬化， 因此强度硬度越来越高；若进行一定温度的加热 后,变形的铁丝发生了回复再结晶，加工硬化消除，硬度降低,所以又比较容易弯曲了。
14. 从铸锭的组织结构分析,为什么铸锭的力学性能不好，而吸振性较好。
15. 钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象?答:在热加工过程中，一方面由于塑性变形引起的加工硬化，另一方面由于在再结晶温度以上进行硬化消失。
16. 什么是金属的回复和再结晶过程?回复和再结晶过程中金属的组织结构和性能发生哪些变化？答：回复：指经过冷变形的金属在退火加热的过程中，于再结晶过程开始之前、仍保留着变形态 组织特点的阶段。 再结晶：指经过冷变形的金属退火过程中,于变形的基体中重新生成无畸变的等轴状的新晶粒的过程。金属在再结晶过程中,由于冷塑性变形产生的组织结构变化基本恢复，力学性能也随之发生变化，金属的强度和硬度下降，塑性和韧性上升,加工硬化现象逐渐消失，金属的性能重新恢复至冷塑性变形之前的状态。
17. 奥氏体形成的四个步骤是什么？答::（1）奥氏体的形核 （2)奥氏体的长大（3）渗碳体的溶解 (4）奥氏体的均匀化