工程材料及应用习题集2010版.doc

第二章 材料的晶体结构
一、 名词概念解释
1、金属键、晶体、非晶体
2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数
3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数
4、晶体的各向异性、伪各向同性
5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量
6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒
7、晶界、亚晶界、相界
二、 思考题
1、常见的金属晶体结构有哪几种?试画出晶胞简图,说明其晶格常数特点。
2、α-Fe、 γ-Fe、Cu的晶格常数分别是2.066A ° 、3.64A °、3.6074A °, 求
(1) α-Fe与 γ-Fe的原子半径及致密度；
(2) 1mm3 Cu的原子数。
3、画出下列立方晶系的晶面及晶向
(1) (100)、(110)、(111)及[100]、[110]、[111]
(2) (101)、(123)及[101]、[123]
4、在立方晶体结构中,一平面通过 y =1 、 Z=3并平行于 x轴, 它的晶面指数是多少?试绘图表示。
5、体心立方晶格中的{110}晶面族,包括几个原子排列相同而空间位向不同的晶面? 试绘图表示。
6、已知立方晶胞中三点A、 B、C如图所示, A、B是晶胞角顶,C是棱边中点, 求：
(1) ABC面晶面指数；
(2) ABC面的法向指数；
(3) 晶向 AB.BC.CA的晶向指数。
7、何为晶向及晶面的原子密度?体心立方晶格中,哪个晶面及晶向的原子密度最大?
8、为何单晶体具有各向异性， 而多晶体在一般情况下不显示出各向异性?
9、何为晶体缺陷? 金属中存在哪些晶体缺陷?
10、实际晶体与理想晶体有何区别?
11、位错的定义是什么?了解三种基本位错的模型及其特点。
12、怎样确定位错的柏氏矢量?柏氏矢量的物理意义是什么?
三、 填空题
1、常见的金属晶格类型有、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿三种, α-Fe、Cr、W、Mo属于＿＿＿＿＿＿＿， γ-Fe、Al、Cu、Ni属于＿＿＿＿＿＿＿, 而Be、Mg、Zn、Cd属于＿＿＿＿＿＿＿＿。
2、晶胞中原子排列的紧密程度,可以用＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两个参数来衡量。
3、面心立方晶格{100}、{110}、{111}晶面的原子密度分别是＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿； <100>、<110>、<111>晶向的原子密度分别是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。可见,＿＿＿＿＿＿＿晶面和＿＿＿＿＿＿＿晶向的原子密度最大。
4、与理想晶体比较,实际金属的晶体结构是＿＿＿晶体,而且存在＿＿＿＿＿＿。
5、三种典型金属晶格中, ＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿晶格的原子排列是最紧密的。
6、晶格常数为 a的面心立方晶胞,其原子数为＿＿＿＿＿＿, 原子半径为＿＿＿＿＿ ,配位数为＿＿＿＿＿, 致密度为＿＿＿＿＿＿＿。
7、实际金属中最常见的点缺陷是＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿；线缺陷是＿＿＿＿＿； 面
缺陷是＿＿＿＿＿＿＿＿。
8、如图立方晶胞中OA的晶向指数为＿＿＿＿＿，与此晶向垂直的晶面的晶面指数是＿＿＿＿＿
9、凡金属晶格缺陷都会引起晶格＿＿＿,一般都会使金属的强度、硬度＿＿＿＿, 塑性、韧性＿＿＿。
10、位错是＿＿＿＿＿＿＿＿＿与＿＿＿＿＿＿＿＿的边界线。
11、刃型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿＿＿ , 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿。
12、位错的滑移面是＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿所构成的平面。刃型位错的滑移
面有＿＿＿＿个； 螺型位错的滑移面有＿＿＿＿＿＿个。（第六章）
四、 选择题
1、在金属中能够完整地反映出晶格特征的最小几何单元叫( )。
A、晶胞； B、晶格； C、晶体
2、单晶体的性能特点是( )。
A、各向同性；B、各向异性； C、无规律
3、体心立方晶胞原子数、 原子半径、 致密度分别是()。
A、2, 3 a, 0.68； B、4, 3 a, 0.74； C、2, 2 a, 0.68
4、符号{ h k l }表示 ( )。
A、晶面族；B、晶向族； C、晶面
5、立方晶系中,晶格常数是指( )。
A、最近邻原子间距；B、最近邻原子间距的一半； C、晶胞棱边长度
6、体心立方晶格原子密度最大的晶面和晶向分别是( )。
A、{111}、<110>； B、{110}、<111>； C、{100}、<111>
7、在立方晶格中, 晶向指数 [UVW] 与晶面指数 (hkl)满足hU + k V + lW = 0 时,则
此晶面与晶向( )。
A、平行； B、垂直； C、成45 °夹角
8、实际金属结晶后往往形成( ),使性能呈无向性。
A、单晶体； B、多晶体； C、非晶体
9、实际金属中存在许多缺陷,其中晶界属于( )。
A、点缺陷； B、线缺陷； C、面缺陷
五、 判断题
( ) 1、凡是原子具有规则排列的物质都叫晶体。
( ) 2、密排六方晶胞共有17个原子。
( ) 3、空间点阵相同的晶体,它们的晶体结构不一定相同。
( ) 4、体心立方晶胞体心位置上的原子的配位数比角上原子的配位数大。
( ) 5、在立方晶系中， 改变晶向指数的数字顺序,所表示的晶向上的原子排列情况是完全相同的。
( ) 6、立方晶系中指数相同的晶面及晶向互相垂直。
( ) 7、晶格中每个结点都具有完全相同的周围邻点。
( ) 8、工业上使用的实际金属材料都表现出鲜明的各向异性特征。
( ) 9、金属晶格中的空位和间隙原子会引起晶格畸变， 从而导致金属塑性提高。
( ) 10、晶体结构的配位数愈大,其晶格致密度也愈大。
( ) 11、刃位错线运动方向垂直于位错线。
( ) 12、位错引起的晶格畸变的大小可用柏氏矢量表示出来。
第三章 材料的凝固与相图
材料的凝固与结晶
一、 名词概念解释
1、过冷、过冷度
2、均匀形核、非均匀形核
3、形核率、长大线速度
4、正温度梯度、负温度梯度
5、平面长大、枝晶长大
6、变质处理
二、 思考题
1、金属结晶的基本规律是什么?
2、结晶的热力学条件是什么?
3、金属晶核的形成率和长大线速度受哪些因素影响?
4、晶粒大小对金属力学性能有何影响? 怎样控制铸件晶粒大小? 实际生产中常用什么有效方法获得细晶粒?
5、简述铸锭的典型组织与缺陷。
6、钢锭、铜锭、铝锭在一般情况下各希望减少或扩大柱状晶区?为什么?
三、 填空题
1、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为金属结晶的过冷现象,
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为过冷度。
2、金属结晶过程是＿＿＿＿＿＿与＿＿＿＿＿＿的过程,这是结晶的基本规律。
3、金属结晶时的冷却速度越快，则过冷度越＿＿＿＿＿ ，＿＿＿＿＿＿＿是驱动力,＿＿＿＿＿＿＿是必须条件。
4、对晶核的形成和长大来说, 结晶后的晶粒越＿＿＿＿,其强度越＿＿＿＿＿＿,塑性和韧性＿＿＿＿＿＿＿。
5、纯金属结晶时 , 如果结晶前沿液相存在正的温度梯度 , 晶体只能按＿＿＿＿方式长大,最后晶体生长成主要以＿＿＿＿＿＿作为外表面的规则形状。
6、典型的金属铸锭组织由三层组成, 即＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿ 、＿＿＿＿＿。
7、在金属铸锭中, 除组织不均匀外, 还经常存在＿＿＿＿＿＿＿＿等各种铸造缺陷。
8、其它条件相同时, 在下列铸造条件下,就铸件晶粒大小来说：
(1) 金属模浇注的比砂模浇注的＿＿＿＿＿＿＿；（金属模比砂模散热快）
(2) 铸成薄件的比铸成厚件的＿＿＿＿＿＿＿＿；
(3) 浇注时采用震动的比不采用震动的＿＿＿＿＿＿＿＿。
四、 选择题
1、在具有一定过冷度的金属液体结晶时, 液体与固相晶体的自由能差(△G=G固 - G液) ( )。
A、>0； B、= 0； C、< 0
2、纯金属结晶时冷却曲线上的水平台阶, 表示( )。
A、结晶时放出结晶潜热；B、由外界补偿一定热量使其结晶； C、结晶时的孕育期
3、金属结晶后晶粒大小取决于结晶时的形核率 N和核长大速度 G,要细化晶粒必须( )。
A、增大N和G； B、增大N、降低G； C、降低N、增大G
4、较大型铸件一般是通过( )来细化晶粒的。
A、增大过冷度； B、降低冷却速度； C、变质处理
5、纯金属材料凝固后的晶粒大小主要取决于( )
A、过冷度的大小； B、温度梯度的正负； C、晶体长大方式
五、 判断题
( ) 1、物质从液态到固态的转变过程称为“结晶”。 ×
( ) 2、液态金属冷却速度越快,其实际结晶温度越接近理论结晶温度。×
( ) 3、结晶时非均匀形核总比均匀形核容易。×
( ) 4、在铁水中加入硅铁颗粒,使铸铁晶粒细化,这种方法称为变质处理。√
( ) 5、液态金属结晶时, 过冷度越大,晶体越呈树枝状长大, 且分枝越细密。×

合金的相结构与二元合金相图
一、 名词概念解释
1、合金、组元、相、组织
2、固溶体、金属化合物
3、置换固溶体、间隙固溶体、有限固溶体、无限固溶体、有序固溶体、无序固溶体
4、固溶强化
5、相图、枝晶偏析、晶内偏析、比重偏析
6、相组成物、组织组成物
7、伪共晶、离异共晶
二、 思考题
1、影响固溶体结构形式和溶解度的因素有哪些?
2、金属化合物有哪些基本类型?它们对合金的性能有何影响?
3、置换原子与间隙原子的固溶强化效果哪个大些?为什么?
4、在匀晶相图上证明杠杆定律,说明其适用条件。
5、什么叫相律?并用相律解释二元相图中各个相区。
6、分析枝晶( 晶内 )偏析出现的原因、过程、对合金性能的影响及消除方法。
7、何为共晶、共析、包晶反应? 分别画出其图形特征、写出反应式,并比较其异同点。
8、有两个尺寸、形状均相同的铜镍合金铸件,一个含Ni90%,另一个含Ni50%, 铸后自然冷却,问凝固后哪个铸件的偏析较严重?为什么?
9、对比纯金属结晶与固溶体结晶过程的异同。
10、固溶体合金的铸造性能与成分的关系如何?
11、什么叫离异共晶？ 说明产生离异共晶的条件。
三、 填空题
1、合金中的基本相结构,有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两类。
2、固溶体中含量较多的元素称为＿＿＿＿＿＿,含量较少的元素称为＿＿＿＿＿,固溶体的晶格与＿＿＿＿＿＿元素的晶格相同。
3、按＿＿＿＿＿ 原子在＿＿＿＿＿晶格中所处位置不同,可将固溶体分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两类。
4、当合金中出现金属化合物时,通常能使合金的强度、硬度＿＿＿＿＿＿, 耐磨性＿＿＿＿＿＿,塑性、韧性＿＿＿＿＿＿。
5、金属化合物根据其形成条件可分为三种类型,即＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。
6、相图中的临界点是在＿＿＿＿的条件下测得的,相图也称为＿＿＿＿ 图或＿＿＿＿ 图。
7、在二元相图的单相区中,相的成分即等于＿＿＿＿＿的成分,而在两相区中,相互处于平衡状态的两个相的成分,分别沿着两相区的＿＿＿＿＿＿＿线改变。
8、固溶体的结晶温度变化范围及成分范围越大， 铸造性能越＿＿＿＿，越有利于状晶体的生成和长大， 因而流动性越＿＿＿＿，分散缩孔越＿＿＿＿，集中缩孔越＿＿＿＿。
9、二组元＿＿＿＿完全相同是形成无限固溶体的必要条件。
10、二元合金相图中＿＿＿＿最多，可有＿＿＿＿相平衡共存，在相图中表现为线＿＿＿＿。
11、由两相或多相构成的组织称为＿＿＿＿， 其性能与各相的＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿和分布有关。
12、二元合金相图中的恒温转变包括＿＿＿＿反应、＿＿＿＿反应和＿＿＿＿反应。
13、合金的基本强化方式， 包括＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿等。
14、下图的三个合金，铸造性能最好的是＿＿＿＿合金，最差的是＿＿＿＿，压力加工性能最好的是＿＿＿＿合金，最差的是＿＿＿＿，时效硬化效果最好的是合金＿＿＿＿，不能时效硬化的是合金＿＿＿＿ 。

T

α

AΙ Ⅱ Ⅲ B%
四、 选择题
1、合金中成分、结构和性能相同的均匀组成部分称为( )。
A、组元；B、相；C、组织
2、若A、B两组元形成化合物相,则该相晶体结构( )。
A、与A相同； B、与B相同；C、与A、B不同
3、当非金属原子与金属原子直径比( )时,将形成间隙相。
A、 <.0.59； B、 >0.59； C、>0.61
4、二元相图的杠杆定律用于确定两相区中两相的( )。
A、成份；B、相对重量； C、晶体结构
5、有一Cu-Ni合金的铸态组织为树枝状 α固溶体, 枝干富Ni、枝间富Cu, 则其组织为( )。
A、单相；B、两相； C、多相
6、二元相图中的水平线是( )相平衡。
A、1； B、2；C、3；D、4
7、两组元在液、 固态都无限互溶所构成的相图是( )相图。
A、匀晶；B、共晶； C、包晶
8、共折转变的产物属于( )。
A、单相固溶体； B、机械混合物； C、金属化合物、
9、固溶体合金中产生晶内偏析是因为( )。
A、冷却较快, 原子扩散来不及充分进行； B、结晶时无限缓慢冷却,使高熔点组元过早结晶；
C、结晶过程的温度变化范围太大
五、 判断题
( ) 1、间隙固溶体一定是无限固溶体。×
( ) 2、固溶强化的本质是溶质原子的溶入使溶剂晶格发生了畸变所致。√
( ) 3、间隙相的晶体结构与含量较多的组元相同。×
( ) 4、合金中的相构成了组织，组织决定了合金的性能。×
( )5、固溶体合金平衡结晶过程中，由于不同温度结晶出来的固溶体成份不同， 因而结晶后所得的固溶体成份也是不均匀的。×
( ) 6、合金的结晶间隔越大， 铸件的组织越疏松。×
( ) 7、凡二元合金从液相结晶成固相后，晶体结构便不再改变。×
( ) 8、固溶体中的置换原子的固溶强化效果一定比间隙原子好。×
( ) 9、在二元相图的两相区中，两相的成分和相对重量都随温度而变化。×
( )10、在共晶线成分范围内的合金室温组织都是共晶体。×
( )11、共晶体和共析体是二元合金中非常重要的两个相。×
( ) 12、Cu-Ni合金在室温下是单相固溶体，因单相固溶体的硬度随溶质原子的溶入量的增加而提高，所以含Ni90%的合金的硬度比含Ni50%的高。×
( )13、合金中的相、相的成分和相对量、组织形态、晶粒大小都可在相图上反映出来。×

第四章铁碳合金
一、 名词解释
1、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体
2、Fe 3CⅠ 、Fe 3CⅡ、Fe 3CⅢ 、Fe 3C共析 、Fe 3C共晶
3、钢、白口铸铁
4、冷脆、热脆
二、 思考题
1、何谓同素异构转变？说明铁的同素异构转变，并简述纯铁的力学性能。
2、指出铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号、定义及性能特点。
3、铁碳相图由哪几种基本类型的相图组成？
4、默画出Fe-Fe 3C相图，标出各点温度及含碳量， 并
(1) 以相组成物及组织组成物填写相图。
(2) 说明下列点、线的意义：S、P、C、E、ES、GS、PQ、HJB、ECF、PSK
5、按含碳量和组织的不同， 铁碳合金相图上的合金可分成哪几类？ 其成分、组织及性能特征如何？
6、写出Fe-Fe 3C相图的三个基本反应的反应式，注明反应温度、各相含碳量及产物名称。
7、如何从成分、组织和性能上区分钢和铸铁？
8、以冷却曲线形式分析下列合金的结晶过程,画出室温组织示意图,计算室温组织相对量：
(1) 0.6%C； (2) 0.77%C； (3) 1.2%C； (4) 3.0%C； (5) 4.3%； (6) 5.0%C
9、根据Fe-Fe 3C相图计算：
(1) 二次渗碳体及三次渗碳体的最大含量；
(2) 莱氏体中的共晶渗碳体及珠光体中的共析渗碳体的含量。
第四节
10、某批牌号不明的退火碳钢,经金相分析,结果如下,试计算含碳量,写出钢号。
(1) 组织为P+F, 其中P占60%；
(2) 组织为P+Fe 3C网状, 其中P占90%；
(3) 组织为F+Fe 3C粒状, 其中Fe 3C粒状占18%；
11、根据Fe-Fe 3C相图,说明产生下列现象的原因：
(1) 含碳0.5% 的钢比含碳1.2% 的钢硬度低；
(2) 室温下, 含碳0.8% 的钢比含碳1.2% 的钢强度高；
(3) 变态莱氏体的塑性比珠光体的塑性差；
(4) 在1100℃, 含碳0.4% 的钢能进行锻造,含碳4.0%的生铁不能锻造。
(5) 平衡状态下, >2.11%C的铁碳合金, 切削加工性很差；
(6) 钢铆钉宜用低碳钢制造；
(7) 一般要把钢材加热到高温(约1000 ～1250℃ )下进行热轧或锻造。
(8) 钳工锯T8、T10、T12等钢料时比锯10、20钢费力,锯条容易磨钝。
12、随含碳量的增加,渗碳体的数量、分布、形态如何变化?对钢的力学性能有何影响?
13、钢中常存杂质有哪些?对钢的性能有何影响?
14、碳钢有哪几种分类方法?如何编号?
15、指出下列各种钢的类别、含碳量及用途：
(1) Q235；(2) 08F；(3) 45； (4) 40Mn； (5) T10； (6) T12A；
三、 填空题
1、纯铁的同素异构转变为＿＿＿＿＿＿＿1394℃＿＿＿＿＿＿912℃＿＿＿＿＿＿,它们的晶体结构依次为＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。
2、常温平衡状态下,铁碳合金基本相有＿＿＿＿＿＿＿＿等＿＿＿＿个。
3、Fe-Fe 3C相图有＿＿＿个单相区,各相区的相分别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
4、Fe-Fe 3C相图有＿＿＿条水平线,即＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿线,它们代表的反应分别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
5、工业纯铁的含碳量为＿＿＿＿＿＿＿,室温平衡组织为＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、共晶白口铁的含碳量为＿＿＿＿,室温平衡组织中P占＿＿＿%, Fe3C 共晶占＿＿＿%, Fe3CⅡ占＿＿＿%。
7、一钢试样, 在室温平衡组织中,珠光体占60%, 铁素体占40%, 该钢的含碳量为＿＿＿。
8、钢的组织特点是高温组织为 ,具有良好的＿＿＿＿＿＿性,因而适于＿＿＿＿＿＿成形。
9、白口铸铁的特点是液态结晶都有＿＿＿＿＿转变,室温平衡组织中都有＿＿＿＿,因而适于通过＿＿＿＿＿成形。
10、珠光体中铁素体的相对量为＿＿＿＿＿,渗碳体的相对量为＿＿＿＿＿。
11、工业上使用的钢的含碳量,一般都不超过＿＿＿＿＿＿。
12、A 1、A3、Acm是Fe-Fe 3C相图中的＿＿＿＿＿线、＿＿＿＿＿线和＿＿＿＿线。
13、铁素体( F )是＿＿＿在＿＿＿＿＿＿中的间隙固溶体,其晶体结构为＿＿＿＿立方。
14、用苦味酸钠溶液浸蚀的过共析钢平衡组织,其中呈黑色网状的是＿＿＿,而浅灰色的是＿＿＿＿＿。
15、用硝酸酒精浸蚀的亚共析钢平衡组织, 在100倍显微镜下观察, 其中呈亮白色的是＿＿＿＿,暗黑色的是＿＿＿＿。
16、碳钢中的常存杂质有＿＿＿＿＿＿,其中＿＿＿和＿＿＿是有害无素,因为＿＿＿会引起冷脆,＿＿＿＿会引起热脆。
17、碳钢的质量,主要依据＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来区分。
18、低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量范围分别为＿＿＿%、＿＿＿%和＿＿＿%。
四、 选择题
1、质量一定的 γ-Fe 912℃ 转变为α-Fe时, 体积( )。
A、胀大；B、缩小； C、不变
2、碳在γ-Fe中的最大溶解度为( )。
A、0.02%； B、0.77%；C、2.11%； D、4.3%
3、渗碳体是一种具有复杂晶体结构的( )。
A、间隙相； B、间隙化合物；C、间隙固溶体
4、铁碳合金在平衡结晶过程中, ( )。
A、只有含碳0.77% 的合金才有共析转变发生；
B、只有含碳小于2.06% 的合金才有共析转变发生；
C、含碳0.0218 ～6.69% 的合金都有共析转变发生
5、由( )析出的渗碳体叫做三次渗碳体。
A、铁素体； B、奥氏体； C、液态金属
6、铁碳合金中, ( )组织为共晶反应产物。
A、铁素体； B、珠光体； C、莱氏体
7、平衡结晶时,凡含碳量( )的铁碳合金,自1148℃冷至727℃时, 均从奥氏
体中析出二次渗碳体。
A、0.0218 ～6.69%；B、0.77 ～2.11% ；C、0.77 ～6.69%
8、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体()。
A、晶体结构不同,组织形态相同；B、晶体结构相同,组织形态不同；C、晶体结构与组织形态都不同
9、由于三次渗碳体的数量很少,故对( )性能的影响可忽略不计。
A、工业纯铁；B、钢和铸铁； C、所有Fe-C合金
10、室温平衡状态下,钢中的碳绝大部分是以( )形式存在于组织中。
A、铁素体；B、渗碳体； C、石墨碳
11、含碳量0.45% 的铁碳合金平衡结晶后,按相组成物计算,其中铁素体占( )。
A、93.60%；B、42.77%； C、57.23%
12、钢的力学性能与( )的数量、形态和分布有关。
A、铁素体； B、奥氏体；C、渗碳体
13、含碳1.2%的铁碳合金平衡结晶时, 727℃时的Fe 3CⅡ量与冷至室温时的Fe 3CⅡ量相比( )。
A、727℃时多； B、室温时多；C、一样多
14、平衡结晶时,从奥氏体中析出的Fe 3CⅡ一般呈( )状分布。
A、薄片； B、颗粒；C、网
五、 判断题
( ) 1、奥氏体是C在γ-Fe中的间隙固溶体。√
( )2、在室温平衡状态下,珠光体和莱氏体都是由F和Fe 3C两种基本相组成的。×
( ) 3、亚共析钢室温组织中珠光体的数量随含碳量增加而增加。√
( ) 4、含碳量<0.77% 的铁碳合金平衡结晶时, 奥氏体转变成铁素体的转变温度随含碳量增加而升高。×
( ) 5、铁碳合金中的机械混合物,其强度、硬度都比其组成相高。×
( ) 6、共晶反应发生于所有含碳量大于2.11% 而小于6.69% 的铁碳合金中。×
( ) 7、过共析钢平衡结晶时, 从1148℃冷至727℃时, 奥氏体的含碳量不断降低。×（温度高于Acm时不变。）
( ) 7、过共析钢平衡结晶时, 从1148℃冷至727℃时, 奥氏体的固溶度不断降低。×
( ) 7、过共析钢平衡结晶时, 从1148℃冷至727℃时, 奥氏体的质量不断降低。×（温度高于Acm时不变。）
( ) 8、平衡状态下, 铁碳合金的强度和硬度随含碳量增加而提高。× （超过1.0%强度下降）
( ) 9、过共的钢的室温平衡组织由珠光体和二次渗碳体两相组成。×
( )10、铁碳合金室温下平衡组织由铁素体和渗碳体组成。通常铁素体作为基体,而渗碳体作为第二相。√
( ) 11、亚共析钢加热到 A C1 ～AC3之间时,奥氏体的含碳量大于钢的含碳量。√
( ) 12、 08F是含碳量为 0.8%的优质碳素工具钢。
( ) 13、含碳量 0.45% 的铁碳合金锻造时应加热到 Fe-Fe 3C相图中 PSK线与 GS线之间的温度范围。× （Ac3+20~30C°）
( ) 14、在Fe-Fe 3C相图中,PQ线为碳在铁素体中的固溶线。√

第八章铸铁
一、 名词概念解释
1、石墨化、石墨化退火
2、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、变质铸铁、白口铸铁
3、碳当量
二、 思考题
1、根据铸铁中碳的存在形式及石墨形态，可将铸铁分成几类？各类铸铁的组织有什么特点？
2、白口铸铁、灰口铸铁和钢， 这三者的成分、组织和性能有何主要区别？
3、铸铁的石墨化过程怎样？ 影响石墨化的因素有哪些？ 分析在石墨化的二个阶段中，若分别进行完全石墨化、部分石墨化、未石墨化， 将分别得到何种组织？
4、简述石墨形态对铸铁性能的影响，并举例说明。
5、为什么一般机器的支承座、壳体、机床身等零部件常用灰口铸铁制造？
6、以灰口铸铁铸造的磨床床身， 铸造成形后未经任何形式热处理即进行机械加工， 结果发现床身在使用过程中很快发生变形， 机床精度下降， 试分析引起变形的原因。
7、灰口铸铁铸件的薄壁处常出现白口组织，造成切削加工因难，试分析产生原因，并提出改善措施。
8、可锻铸铁在石墨化退火前要求铸成什么组织？应采取哪些措施使之保证获得该种组织？与灰口铸铁比较，可锻铸铁有何优缺点？ 可锻铸铁可否锻造？
9、相同基体的灰口铸铁、可锻铸铁与球墨铸铁比较，为什么球墨铸铁的强度、塑性等力学性能均较好？
10、要使球墨铸铁分别获得珠光体、铁素体及贝氏体的基本组织， 工艺上应采取哪些措施？不同基体的球墨铸铁，其力学性能将有何区别？
11、有一凸轮轴，选用QT900-2铸铁制造，要求获得下贝氏体 +石墨组织，试选择合适的热处理工艺方法。
12、指出下列牌号铸铁的类别、用途及主要性能指标： （1）HT150；（2）HT250；（3）KTH350-10；（4）KTZ550-04；（5）KTB 380-12； （6）QT450-10
13、简述耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁的合金化原理。
14、铸铁的性能必定比钢性能差， 这种说法是否正确？ 试举例说明。
15、下列工件宜选择何种铸铁制造？试作简要说明。 （1）车床导轨；（2）工件温度为900 ～950℃的加热炉炉底板； （3）硝酸盛贮器
三、 填空题
1、铸铁与钢比较，其成分主要区别是含____和____量较高,且杂质元素 ___和___含量较多。
2、____________________和____________________是影响铸铁石墨化的主要因素。
3、白口铸铁中的碳主要以_________形式存在,而灰口铸铁中的碳主要以________形式存在, 两者比较, 前者的硬度________而脆性_______。
4、石墨的存在给灰口铸铁带来一系列的优越性能，如_____________________________、______________、 __________________、___________________、____________________。
5、含碳量为2.5 ～4.0%的铸铁,如果全部按Fe-G相图进行结晶,其石墨化过程可分为如下二个阶段：第一阶段：在1153℃通过________________形成G共晶。 第二阶段：在1153℃ ～738℃冷却过程中自______________析出GⅡ 以及在738℃通过_____________形成G共析。
6、渗碳体是亚稳定相，高温长时间加热会分解为___________和 ___________.
7、灰口铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的石墨形态分别呈__________、_________及_________。
8、HT200是________的牌号, 其中的碳主要以_______的形式存在, 其形态呈______状, 由于它具有良好_____________性能,在机床业中常用来制造_______________。
9、球墨铸铁是通过浇铸前向铁水中加入一定量的_____________进行球化处理, 并加入少量的_______________促使石墨化, 在浇铸后直接获得球状石墨结晶的铸铁。
10、铸铁在凝固过程中,如果第一阶段充分地石墨化,第二阶段或充分石墨化、或部分石墨化、或完全不石墨化,则分别得到_________、_________、__________为基体的铸铁。
11、铸铁的耐热性主要指它在高温下抗___________和抗___________的能力, 铸铁中加入适量的________、_________、_________等合金元素可有效地提高其耐热性能。
四、 选择题
1、铸铁中的合金元素( )对石墨化起促进作用。
A、Mn； B、S； C、Si
2、经变质处理后的灰口铸铁,其石墨形态呈( )状。
A、球； B、细片；C、团絮
3、可锻铸铁的生产过程必须经过两个步骤,第一步要铸成( ), 第二步再经过石墨化退火而成。
A、灰口铸件；B、麻口铸件； C、白口铸件
4、常用铸件的含碳量通常控制在( )成份范围内。
A、亚共晶； B、共晶；C、过共晶
5、就塑性而言, ( )基体的灰口铸铁塑性较好。
A、P； B、F； C、P+F
6、铸造过程, 铸件的组织与冷却速度有关, ( )冷时铸件易出现白口组织。
A、快； B、慢； C、中速
7、灰口铸件淬火处理后,其组织中的片状石墨将( ) 。
A、变为M；B、变为P； C、不变
8、石墨在铸铁中具有良好的吸振作用和减摩作用,尤基是( )石墨更好。
A、片状；B、团絮状；C、球状
9、将铸件加热到 500℃～560℃,保温后随炉冷至 150℃～200℃出炉空冷, 此处理称为( ) 。
A、再结晶退火；B、高温回火；C、消除应力退火
10、要获得珠光体为基的球墨铸铁,可采用( ) 。
A、高温退火； B、低温退火；C、正火
11、耐热铸铁大多使用（）为基体组织 +球状石墨，以免受热时发生渗碳体分解石墨化及氧化性气体渗入铸铁内。
A、P； B、F； C、P+F
五、 判断题
（ ）1、工业上常用铸铁中的碳大部分不再以化合态Fe3C的形式而以游离的石墨状态存在。
（）2、铸铁的碳当量不宜超过共晶成分，否则铸件性能会显著降低。
（）3、灰口铸铁的缺口敏感性高于一般钢制零件。
（）4、铸铁中的元素C及Si都是促进石墨化元素，因而铸件中的C及Si含量较低时，铸件中容易出现白口组织。
（）5、可锻铸铁中的石墨形态呈团絮状结构， 对基体割裂程度大大降低， 塑性良好，因而可以通过锻造方法改变铸件形状。
（）6、热处理可以改变球状石墨的形态和分布。
（）7、对铸铁进行低温退火时，其主要目的是消除铸造应力，稳定铸件尺寸。
（）8、铸铁组织中的石墨形态主要由一次结晶， 即第一阶段石墨化所控制。
（）9、因为钢的杂质元素含量较铸铁低，因而钢的性能必定优于铸铁。
（）10、耐蚀铸铁中加入大量的 Si、Al、Cr等合金元素，目的在于提高基体组织的电极电位及使表面形成一层致密的保护性氧化膜。
第五章钢的热处理
一、名词概念解释
1、再结晶、重结晶
2、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度
3、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体
4、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体
5、临界冷却速度
6、退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效
7、调质处理
8、淬透性、淬硬性
9、回火马氏体、回火索氏体、回火屈氏体
10、第一类回火脆性、第二类回火脆性
11、表面淬火、化学热处理
二、 思考题
1、何谓热处理?热处理有哪些基本类型?举例说明热处理与你所学专业有何联系?
2、指出Ac 1、Ac 3、Ac Cm、Ar 1、Ar 3、Ar Cm各临界点的意义
3、加热时,共析钢奥氏体的形成经历哪几个基本过程?而亚共析钢和过共析钢奥氏体形成有什么主要特点?
4、奥氏体形成速度受哪些因素影响?
5、如何控制奥氏体晶粒大小?
6、具体加热条件下,本质细晶粒钢的奥氏体晶粒一定比本质粗晶粒钢细吗?为什么?
7、将20钢及60钢同时加热至860℃,并保温相同时间, 问哪种钢奥氏体晶粒粗大些?
8、珠光体、贝氏体、马氏体组织各有哪几种基本类型?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?
9、画出共析钢TTT曲线 ( C曲线 ), 指出各线、区的物理意义。
10、试述影响C曲线形状和位置的主要因素。
11、共析钢的CCT曲线与TTT曲线相比,有哪些主要区别?
12、画出亚共析钢和过共析钢的C曲线示意图,并分析各种冷却条件所获得的组织。
13、何谓淬火临界冷却速度V K? VK的大小受什么因素影响?它与钢的淬透性有何关系?
14、在T8钢的TTT曲线图上定性画出下列组织的冷却曲线,并指出其分别属于何种热处理工艺。 (1) P； (2) S； (3) T+M； (4) B下； (5) M+A/
15、试述退火、正火、淬火、回火的目的,熟悉它们在零件加工工艺路线中的位置。
16、退火操作工艺方法有哪几种?各适用于什么钢种?应用范围如何?起到什么作用?
17、试确定下列钢件应取正火或何种退火工艺?目的如何?：
(1) 经冷轧制的15钢钢板在下一道冷轧前；
(2) 20钢切削以前；
(3) 60钢锻坯；
(4) 具有片状渗碳体的T12钢锻坯；
(5) 具有网状渗碳体的T12钢锻坯；
(6) 冷成型弹簧
18、正火与退火的主要区别是什么?生产中应如何选择正火及退火?
19、等温退火与普通退火相比,有何特点?
20、一个T12钢锻造毛坯,在切削加工前热处理工艺如图：问：(1)本工艺的目的； (2)工艺名称；(3)工艺过程的组织变化；(4)为什么这里要安排工艺①?在什么情况下可取消工艺①?
21、亚共析钢与过共析钢淬火温度应如何选择?为什么?
22、常用的淬火方法有哪几种?说明它们的主要特点及应用范围。
23、常用的淬火冷却介质有哪些?说明其冷却特性、优缺点及应用范围。
24、φ10mm的45钢试样经700℃、760℃、840℃、950℃加热保温并水冷所获得的室温组织是什么? 你认为哪个温度是合适的淬火温度?为什么? (45钢Ac 1 =730℃, Ac3 =780℃)
25、有两个含碳量为 1.2% 的碳钢薄试样,分别加热到 780℃和 860℃并保温相同时间,
使之达到平衡状态,然后以大于V K冷却速度冷至室温。试问：
(1) 哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大?
(2) 哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多?
(3) 哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多?
(4) 哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少?
(5) 你认为哪个温度淬火合适?为什么?
26、为什么工件经淬火后往往会产生变形,有的甚至开裂?减少变形及防止开裂有哪些途径?
27、淬透性与淬硬层深度有什么联系和区别?它们各自的影响因素有哪些?
28、淬透性的高低对钢的力学性能有何影响?
29、用什么方法测定钢的淬透性?如何表示?
30、机械设计中如何考虑钢的淬透性?
31、欲选用40MnB制造圆柱形工件,在水中淬火后要求距中心3/4半径处的硬度不低于HRC45, 试问工件截面的最大半径可以是多大? ( 参考教材资料 )
32、选用40Cr钢制造一根 φ55mm的轴, 试画出经水中淬火后沿截面的硬度分布图。 (参考教材资料 )
33、两个同成分的过共析钢工件经不同奥氏体化加热后,A工件为粗大均匀的奥氏体,
B工件为细小奥氏体加部分残留碳化物。 问1)哪一个的淬透性好?为什么?2)哪一个的
淬火硬度高?为什么?3)能否确定哪一个的淬透层深度大?为什么?
34、常用的回火操作有哪几种?指出各种回火操作得到的组织、性能及其应用范围。
35、从形成条件、组织形态和力学性能等方面区分马氏体与回火马氏体,屈氏体与回火屈氏