西南大学《工程材料复习题及部分参考答案》 2016.12

工程材料复习题名词解释强度硬度塑性冲击韧性疲劳强度晶界点缺陷线缺陷面缺陷合金固溶体金属化合物过冷度自发形核非自发形核同素异构转变共晶转变共析转变铁素体奥氏体珠光体莱氏体热处理奥氏体化索氏体托氏体贝氏体马氏体退火正火淬火淬透性回火稳定性石墨化失效金属与合金的晶体结构1.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe、γ- Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？2.实际晶体中存在哪些晶体缺陷？对金属性能有何影响？3.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？金属与合金的结晶1.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？2.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和长大速率受到哪些因素的影响？3.在铸造生产中，常采用哪些措施控制晶粒大小？4.什么是共晶转变？其产物是什么？5.一个二元合金共晶转变为：L(w B=75％)→α(w B=15％)+β(w B =95％)1)求w B =50％的合金结晶刚结束时的各组织和各相的相对量。

2)若合金显微组织中初晶β与共晶(α+β)各占50％，求该合金的成分。

铁碳合金相图第一部分1. 画出铁碳相图，指出图中C 、S 、A 、E 、P、G各点、及GS 、SE 、PQ 、ECF、PSK线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。

2.简述铁碳相图中三个基本反应：共析反应，共晶反应及包晶反应，写出反应式，标出含碳量及温度。

3.铁碳相图中，何谓钢？何谓白口铸铁？两者的成分组织和性能有何差别？第二部分1. 亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。

2.绘制简化的铁碳合金相图，分析含碳量分别为0.02%、0.45%、0.77%、1.2% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。

在φ50的圆内绘制组织示意图，并在图中指明组织名称。

3．分析一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体的异同之处。

4．现有两种退火碳钢，不知道牌号。

通过显微分析得到，一种钢的显微组织中珠光体量占72％，铁素体量占28％；另一种钢的显微组织中珠光体量占95％，二次渗碳体量占5％。

问这两种各属于哪一类钢？其含碳量各为多少?各是什么牌号？5．计算0.60%C的钢在共析反应刚完成时的相和组织的相对量。

6. 简述碳量对碳钢力学性能的影响。

金属的塑性变形及再结晶1．金属产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？2．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？3．金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？钢的热处理及表面处理第一部分1. 影响奥氏体形成的因素有哪些？2.防止奥氏体晶粒长大的措施有哪些？3.共析钢等温冷却时，得到珠光体型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？4.贝氏体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？第二部分1.退火的主要目的是什么？生产上常用的退火工艺方法有哪几种？指出各退火工艺方法的应用范围。

2.什么是球化退火？为什么过共析钢必须采用球化退火而不采用完全退火？3.确定下列钢件的退火工艺方法，并指出退火目的及退火后的组织：1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度；2）ZG35的铸造齿轮；3）锻造过热后的60钢锻坯；4）具有片状渗碳体的T12钢坯；4.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？5.指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织：（1）20钢齿轮（2）45钢小轴（3）T12钢锉刀6.一批45钢试样（尺寸Φ15×10mm），因其组织、晶粒大小不均匀，需采用退火处理。

拟采用以下几种退火工艺；（1）缓慢加热至700℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；（2）缓慢加热至840℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；（3）缓慢加热至1100℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；问上述三种工艺各得到何种组织？若要得到大小均匀的细小晶粒，选何种工艺最合适？7.马氏体组织有哪几种基本类型？它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点？第三部分1.什么调质处理？什么是变质处理？2.试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）与连续转变曲线的异同点。

3.将φ5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间，(1)问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，托氏体，上贝氏体，下贝氏体，托氏体+马氏体，马氏体+少量残余奥氏体；(2)在C曲线上描出冷却工艺曲线示意图。

4.淬火的目的是什么？从获得的组织及性能等方面说明亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度应如何选择？5.常用的淬火方法有哪几种？说明它们的主要特点及其应用范围。

6.说明45钢试样（Φ10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700℃，760℃，850℃，1100℃。

7.有两个含碳量为1.2%的钢薄试样，分别加热到780℃和910℃并保温相同时间，然后以大于V K的冷却速度至室温。

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）你认为哪个温度加热淬火后合适？为什么？8.指出下列工件的淬火及回火温度，并说明其回火后获得的组织和大致的硬度：（1）45钢小轴（要求综合机械性能高）；（2）60钢弹簧；（3）T12钢锉刀。

9.回火的目的是什么？常用的回火方法有哪几种？指出各种回火得到的组织、性能及其应用范围。

10.指出下列组织的主要区别：（1）正火索氏体与回火索氏体；（2）淬火托氏体与回火托氏体；11.根据共析钢的C 曲线图上画出的冷却过程，填写冷却方法及工艺名称、得到的组织。

温度 12.淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别？影响钢淬透性的因素有哪些？ 13.根据表中材料和热处理状态，填写出所得到的组织名称。

第四部分1.表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪几种？比较它们的优缺点及应用范围。

并说明表面淬火前应采用何种预先热处理。

2.什么是化学热处理？化学热处理包括哪几个基本过程？常用的化学热处理方法有哪几种？3.试述一般渗碳零件的工艺路线。

合金钢1.合金元素在钢中主要作用有哪些？2.合金元素对回火转变有何影响？3.为什么重要的大截面的大型结构零件（如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等）都必须用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢的主要优点有哪些？4.何谓调质钢？合金调质钢中常含哪些合金元素？它们在调质钢中起什么作用？5.常见的合金结构钢有哪些?写出其中1-2种牌号，说明其一般使用时的热处理 (即最终热处理)和用途。

6.7．提高金属耐蚀性的途径是什么？不锈钢中最主要的合金元素是什么？8．按照不锈钢的组织分类，常用不锈钢有哪几类？铸铁1. 以过共晶铸铁为例，阐述铸铁由液体到室温石墨化过程及其得到的组织，并列表说明一二阶段充分进行石墨化，第三阶段不同程度石墨化得到的铸铁组织。

2.在铸铁的石墨化过程中，如果第一、第二阶段完全石墨化，第三阶段完全石墨化、或部分石墨化、或未石墨化时，问它们各获得哪种组织的铸铁？在50的圆内画出铁素体灰铸铁的组织示意图。

3. 什么是铸铁石墨化？影响铸铁石墨化的因素有哪些？4.简述铸铁中石墨形态对铸铁性能的影响。

5.为什么可锻铸铁适宜制造壁厚较薄的零件?而球墨铸铁却不宜制造壁厚较薄的零件?有色金属及粉末冶金1.不同铝合金可通过哪些途径达到强化目的？2.简述对轴承合金性能的要求。

3.作为切削刀具时YG类和YT类硬质合金应用上有何不同？工程材料的选用1.机械零件常见的失效形式有哪些？2.选材的一般原则是什么？3.有一批用45钢制造的齿轮，其制造工艺为：下料→锻造→正火→车削加工→淬火+高温回火→铣齿→表面淬火+低温回火。

说明各热处理工序的主要作用。

4.有一批用20CrMnTi钢制造的齿轮，其制造工艺为：下料→锻造→正火→车削加工→铣齿→渗碳→淬火→低温回火→磨齿。

说明各热处理工序的作用。

5.有一重要传动轴(最大直径φ30mm)受较大交变拉压载荷作用，表面有较大摩擦和冲击，要求沿截面性能均匀一致。

(1)选择合适的材料，(2)编制加工工艺路线，(3)说明各热处理工艺的主要作用。

供选择的材料：16Mn 20CrMnTi 45 T12 Q2356.某40Cr钢主轴，要求整体有足够的韧性，表面要求有较高的硬度和耐磨性，采用何种热处理工艺可满足要求?简述理由。

7.现有下列零件及供选择的材料，给各零件选择合适的材料，并选择合适的热处理方法。

零件名称：自行车架机器动主轴汽车板簧汽车变速齿轮小型车床床身中小型柴油机曲轴选择的材料：60Si2Mn QT600-2 T12A40Cr HT200 Q345 20CrMnTi8.要制造汽车传动齿轮、连杆、一般用途弹簧、重载弹簧、冷冲压模具的凹凸模、热锻模、滚动轴承、铣刀、锉刀、重型机床床身、中小型车床传动齿轮、一般用途的螺钉等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并说明钢种名称和采用的热处理工艺。

T12，60Si2CrA，HT350，W18Cr4V，GCr15，40Cr，45，70，20CrMnTi，Cr12MoV，Q235，5CrNiMo工程材料复习题及部分参考答案金属与合金的晶体结构1.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg 、Zn 各属何种晶体结构？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe 、Cr 、V 属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 属于面心立方晶格； Mg 、Zn 属于密排六方晶格；2.实际晶体中存在哪些晶体缺陷？对金属性能有何影响？ 答：存在点缺陷、线缺陷和面缺陷。

如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。

因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。

同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。

3.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？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因此多晶体在一般情况下不显示出各向异性而表现各向同性。

金属与合金的结晶1.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。

②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速率都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。