工程材料简答题,武汉理工大学,考试试题(含原题),2014年总结

简答题1、金属材料的机械性能主要包括哪几个方面？○1）强度、塑性、2）弹性、韧性和硬度等。

2、钢铁材料的性能，可以通过什么途径加以改变？○热处理、形变强化等手段。

3、常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列有何特点？○1）体心立方、面心立方和密排六方晶格；2）原子排列都趋于紧密堆垛。

4、常见的金属晶体结构有哪几种？它们的晶格常数有何特点？○1）体心立方、面心立方和密排六方晶格；2）体心立方、面心立方的晶格常数是a=b=c，而密排六方晶格的晶格常数是c/a>1。

5、在体心立方晶格中，哪个晶面和晶向的原子密度最大？○（110）；[111]6、在面心立方晶格中，哪个晶面和晶向的原子密度最大？○（111）；[110]7、为何单晶体具有各向异性？○1）单晶体中各原子面和各原子列上的原子排列的紧密程度不同；2）因此在各个不同的方向上性能不同。

8、多晶体在一般的情况下为何不显示出各向异性？○1）多晶体受到不同方位晶体相互的影响；2）只能反映出其统计平均性能,所以不象单晶体那样呈各向异性。

9、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属的结晶过程有何影响？○1）冷却速度越大，过冷度越大；2）在一般情况下过冷度越大，结晶的推动力越大，有利于结晶过程的进行。

10、过冷度对铸件晶粒大小有何影响？○1）在一般的工业冷却条件下，过冷度越大，形核率越大；2）铸件晶粒越小。

11、在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒的大小？○冷却速度、变质处理、振动等等。

12、如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：1）金属模浇注与砂模浇注；2）铸成薄件与铸成厚件；○金属模浇注；铸成薄件。

13、影响固溶体的结构形式和溶解度的因素有哪些？○主要有四个方面：1）尺寸因素；2）结构因素；3）负电性因素；4）电子浓度因素。

14、置换原子与间隙原子的固溶强化效果哪个大些？为什么？○1）间隙原子；2）因为间隙原子引起的晶格畸变度大于置换原子，强化效果优于后者。

15、金属间化合物在结构和性能方面与固溶体有何不同？○1）金属间化合物具有独特的晶格形式，而固溶体保持溶剂的晶格形式；2）固溶体有良好的综合机械性能，金属间化合物高硬度、高脆性、高熔点。

16、何谓固溶强化？○1）溶质原子的作用；2）造成溶剂晶格发生不同程度地畸变，引起固溶体强度、硬度升高的现象。

17、何谓共晶反应？○一定成分的液相在一定的温度条件下同时结晶出来两种成分、结构均不相同的固相的反应。

18、何谓共析反应？○一定成分的固相在一定的温度条件下同时析出来两种成分、结构均不同的固相的反应。

19、试比较共晶反应和共析反应的异同点。

○1）不同点：一个是从液相中结晶出来，而另一个是从固相中析出来；2）相同点：都同时生成两种成分、结构均不同的固相。

20、形状、尺寸相同的两个Cu-Ni合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni,铸后自然冷却，问哪一个铸件偏析较严重？○ 1）含50%Ni 铸件的液-固相线的垂直距离大；2）含50%Ni 铸件的偏析严重。

21、为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？○ 1）因为铸造流动性是铸造合金追求的性能之一；2）合金成分愈接近共晶成分，其枝晶偏析愈小，流动性愈好。

22、为什么压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？○ 1）因为塑性变形的抗力愈小，压力加工性能愈好；2）单相固溶体的塑性优于两相或多相合金，所以压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金。

23、何谓金属的同素异构（晶）转变？○金属的晶体结构随温度、压力的变化而发生改变的现象。

24、试说明纯铁的同素异构转变过程。

○ 1）纯铁随着温度的变化要发生两次晶体结构的转变；215381394912)L Fe Fe Fe o o o C C C −→−−-−→−−-−→−−-δγα25、为什么γ-Fe 和α-Fe 的比容不同？○ 1）比容说明的是单位质量的体积；2）由于两者的致密度不同，即原子在晶体中排列的紧密程度不同，因此两者的比容是不同的。

26、一块质量一定的铁发生γα-−→−−-Fe Fe o C 912转变时，其体积如何变化？○ 1）由于γ-Fe 和α-Fe 的比容不同；2）组织转变时伴随有体积的变化，前者的比容最小，所以这种转变时体积要增大。

26、何谓铁素体、奥氏体？它们的结构、性能有何特点？○ 1）铁素体是碳在α-Fe 中的间隙固溶体，奥氏体是碳在γ-Fe 中的间隙固溶体；2）铁素体强度、硬度很低，塑性较好的软相；奥氏体是铁碳合金中的高温相，虽然溶碳能力比铁素体大的多，但塑性仍然很好。

27、何谓珠光体、变态莱氏体？它们的结构、性能有何特点？○ 1）珠光体是铁素体和渗碳体片层相间的机械机械混合物；变态莱氏体是莱氏体经共析转变后得到的，由珠光体与渗碳体所组成。

2）珠光体强度较高，塑性、韧性和硬度介于铁素体和渗碳体之间；变态莱氏体由于渗碳体量较多，其硬度高、脆性大。

28、指出莱氏体与变态莱氏体的主要区别。

○1）存在的温度与组织不同；2）莱氏体是奥氏体与渗碳体的共晶混合物；态变莱氏体是莱氏体随着温度的降低，其中的奥氏体发生二次渗碳体的析出以及产生共析反应而得到的。

组织为珠光体+二次渗碳体+共晶渗碳体。

29、指出一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体的主要区别。

○1）三者的来源和形态不同；2）一次渗碳体直接从液态中结晶出来的，呈板条状；二次渗碳体从奥氏体中析出，呈网状；三次渗碳体从铁素体中析出，呈网状。

30、铁碳合金中奥氏体中最大溶碳量以及铁素体最大溶碳量是多少？○2.11%；0.0218%。

31、简述含碳量为0.2%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程和室温组织。

○!）L L A A F A F P→+→→+→+；2）室温组织为：（F+P）32、简述含碳量为0.6%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程和室温组织。

○L L+A A A+F F+P ；室温组织为：（F+P）33、简述含碳量为0.45%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程和室温组织。

○L L+A A A+F F+P ；室温组织为：（F+P）34、分析含碳量为0.77%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。

○L L+A A P ；室温组织为珠光体（P）35、分析含碳量为1.0%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。

○L L+A A A+Fe3CⅡP+ Fe3CⅡ；室温组织为珠光体+二次渗碳体。

36、分析含碳量为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。

○L L+A A A+Fe3CⅡP+ Fe3CⅡ；室温组织为珠光体+二次渗碳体。

37、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高？○因为前者组织中的渗碳体量高于后者，铁素体量少于后者，所以其硬度较高。

38、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么含碳量为0.8%的钢比含碳量为1.2%的钢强度高？○1）因为因为含碳量为0.8%的钢可认为是100%的珠光体，而含碳量为1.2%的钢组织中除一部分珠光体外，还有呈网状的二次渗碳体。

2）几种组织相比较珠光体的强度最高，所以前者的强度高于后者。

39、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么在1100℃时，含碳量为0.4%的钢能进行锻造，而含碳为4.0%的生铁不能锻造？○1）成分不同，组织不同。

2）组织不同，性能不同。

因为在1100℃时，含碳量为0.4%的钢组织为奥氏体，而含碳量为4.0%的生铁组织基本上是莱氏体，所以含碳量为0.4%的钢能进行锻造，而含碳为4.0%的生铁不能锻造。

40、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么钢锭在950～1100℃正常温度下轧制，有时会造成钢锭开裂？○1）存在有低熔点共晶体FeS（985℃），脆性大。

2）这种现象为“热脆”。

41、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么一般要将钢材加热到高温（约1000～1250℃）下进行热轧或锻造？○1）因为加热到此温度，组织为奥氏体。

2）奥氏体塑性好，可以进行热轧或锻造。

42、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么钢铆钉一用低碳钢制成？○1）低碳钢若未进行热处理其组织应为铁素体+珠光体，而且珠光体的相对量较多。

2）所以低碳钢的的韧性和塑性较好。

43、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么绑扎物件一般用钢丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用60、65、70、75等钢制成）？○1）因为绑扎物件要塑性、韧性好的材料，所以用低碳钢丝；2）而吊重物要强度高的材料，60、65、70、75等钢的组织是铁素体+珠光体，而且珠光体的相对量较多，这些钢的强度较高。

44、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么钳工锯T8、T10、T12等钢料比锯10、20钢费力，锯条容易磨钝？○1）因为T8、T10、T12等钢料渗碳体多、硬度高，所以锯条容易磨钝。

2）10、20等钢料中铁素体量较多，而渗碳体量较少，所以相对于上者，锯条的寿命长一些。

45、指出共析碳钢在加热时奥氏体形成的几个阶段。

○1）共有四个阶段。

2）奥氏体晶核形成，奥氏体晶粒长大，残余渗碳体的溶解，奥氏体成分均匀化。

46、说明来亚共析碳钢及过共析碳钢奥氏体形成与共析碳钢奥氏体形成的异同点。

○1）相同点：它们与共析碳钢奥氏体形成过程相同。

2）不同点：有先共析相的转变（铁素体转变成奥氏体）和溶解的问题（渗碳体的溶解)。

47、影响奥氏体形成速度的因素有哪一些？○形成温度、钢的成分、原始组织以及加热速度、保温时间等。

48、何谓实际晶粒度？影响奥氏体实际晶粒度的因素有哪一些？○1）具体的热处理或热加工条件下获得的奥氏体晶粒度。

2）原始组织、加热温度、保温时间以及合金元素等。

49、钢在加热过程中有哪几种晶粒度的概念？○1）有三种晶粒度的概念。

2）起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。

50、何谓本质晶粒度？本质细晶粒钢的奥氏体是否一定比本质粗晶粒钢的细？○1）表示在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大倾向性的高低；2）当超过了940℃，本质细晶粒钢的奥氏体晶粒急剧长大，本质细晶粒钢的奥氏体不一定比本质粗晶粒钢的细。

51、为什么钢中加入少量的Ti、Zr、V、Nb、W等合金元素的钢都是本质细晶粒钢？○1）Ti、Zr、V、Nb、W等合金元素都是碳化物形成元素；2）当碳化物形成元素与碳形成特殊碳化物时，将在加热的过程中机械的阻碍奥氏体的晶粒长大。

所以钢中有少量的Ti、Zr、V、Nb、W等合金元素的钢都是本质细晶粒钢。

52、奥氏体晶粒大小对转变产物的机械性能有何影响？○1）奥氏体晶粒越细小，转变产物也越细小。

2）转变产物细小则强度、硬度升高，同时韧性也较好。

53、将20钢与60钢同时加热至860℃，并保温相同的时间，问哪种钢奥氏体晶粒粗大些？○1）20钢和60钢加热到860℃均是奥氏体组织。