工程材料及热处理第二章作业 15-6-8

工程材料作业(1-8章)

工程材料作业第一章1.解释下列常用力学性能指标：σb、σs、σ0.2、δ、ψ、 a K 、A K、HBS 、HRC、HV、σ-12.什么叫冲击韧性？什么叫金属的疲劳？3.拉伸试验、冲击试验、疲劳试验用的载荷分别属于哪种类型的载荷？第二章1.名词解释：晶体、非晶体、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、晶面、晶向、点缺陷、线缺陷、面缺陷、过冷度、变质处理、晶格畸变、位错。

2.常见金属晶体结构有哪几种？每种请举三个实例。

3.晶粒大小对金属的性能有何影响？在铸造生产中，常采用哪些措施控制晶粒大小？4.金属结晶包括哪两个过程？结晶的必要条件是什么？第三章1.名词解释：滑移、滑移带、滑移系、软位向、硬位向、加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。

2.为什么Zn、α—Fe、Cu的塑性不同？排一下次序（由好到坏）3.说明回复、再结晶在工业中的应用。

4.用冷拉钢丝绕制的螺旋弹簧，为什么要经低温回火？5.铅板在室温反复弯折，硬度增加，停止弯折一段时间后，硬度下降；而低碳钢板在室温反复弯折，硬度增加，停止弯折后硬度不下降，为什么？（铅的熔点为327℃，钢板的熔点为1527℃。

）6.为什么细晶粒金属不但强度高，而且塑、韧性也好？7.碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有加工硬化现象？8.铅在20℃、钨在1100℃时变形，各属那种变形？为什么？（铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃）第四章1.名词解释：合金、组元、相图、固溶体、（金属间）化合物、晶内偏析、间隙相、固溶强化、共晶转变、共析转变、包晶转变。

2.右图为Pn-Sn二元合金相图（P40）(1)说明W Sn %=50%的Pb-Sn合金在下列温度时，组织中有哪些相？并求出相的相对量。

（a）高于300℃；（b）刚冷到183℃，共晶转变尚未开始；（c）在183℃，共晶转变完毕；=70%的合金，在室温下组织组成物和相组成物的相对量。

（提示：组织组（2）计算WSn成物中忽略а）Ⅱ第五章C、P、Ld′在晶体结构、组织形态及性能方面的特点。

浙江大学工程训练作业题集锦

第二章工程材料+热处理（16/18）×1. 低碳钢为了达到硬而耐磨，可采用淬火热处理工艺。

2. 在碳素钢中，为提高其性能，加入一种或多种合金元素，即成为合金钢。

（正确）3. 热处理工艺中淬硬性和淬透性的含义是一样的。

（错）4. 正火比退火过冷度大（冷却速度较快），获得的组织较细，因此正火的强度和硬度比退火高。

（错误）5. 焊接后为消除焊接应力，可采用退火工艺。

（正确）6. 造成热处理变形的主要原因，是淬火冷却时工件内部产生的内应力所致。

（正确）7. 为了获得优良的淬火质量，细而长的轴类零件、薄而平的零件，应垂直淬入冷却液中。

（错误）8. 金属材料的塑性，随温度的升高而降低。

（错误）9. 淬火加高温回火的工艺称为调质处理。

（正确）10. W18Cr4V是（）。

A、工具钢 B、弹簧钢 C、不锈钢 D、耐热钢11.调质的目的是（）。

A、提高硬度 B、降低硬度 C、改善切削性能D、获得良好综合力学性能12.钳工实习时做的小锤头，热处理应采用（）。

A、淬火+低温回火 B、正火 C、退火 D、淬火+高温回火13.以下哪些不属于金属材料及热处理实践所需的仪器或设备A、箱式电炉B、邵氏硬度计C、洛氏硬度计D、维氏硬度计14.铸造机床床身一般采用的材料是（） A、铸钢 B、可锻铸铁C、灰铸铁 D、球墨铸铁15.制造轴、齿轮、连杆、曲轴等机械零件，一般应选用。

A、耐磨钢 B、低碳钢C、中碳钢 D、高碳钢16.以下硬度值标示中，哪一项的写法是正确的。

A、HBS240 B、HRA80 C、55HRC D、HV80017.选择材料时，应考虑哪些原则（）。

A、力学性能B、使用性能和工艺性能 C、化学性能18.用碳素工具钢制造的刀具能否用于高速切削为什么A、能，因硬度高B、不能，因硬度低C、能，因红硬性好D、不能，因红硬性差19.淬火后零件立即进行回火处理的目的是（）。

A、提高硬度 B、提高强度C、降低脆性，提高韧性第三章铸造（/20）1. 在造型时，舂砂太松（紧），则会产生气孔。

工程材料与热处理作业题参考答案

⼯程材料与热处理作业题参考答案1.置换固溶体中，被置换的溶剂原⼦哪⾥去了？答：溶质把溶剂原⼦置换后，溶剂原⼦重新加⼊晶体排列中，处于晶格的格点位置。

2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。

答：间隙固溶体是溶质原⼦进⼊溶剂晶格的间隙中⽽形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提⾼⾦属的强度和硬度，起到固溶强化的作⽤。

如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体⼼⽴⽅，碳的溶⼊使铁素体F强度⾼于纯铁。

间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原⼦半径较⼩的⾮⾦属元素（以X表⽰）与过渡族⾦属元素（以M表⽰）结合，且半径⽐rX /rM＞0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物硬⽽脆，塑性差。

3.现有A、B两元素组成如图所⽰的⼆元匀晶相图，试分析以下⼏种说法是否正确？为什么？（1）形成⼆元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原⼦⼤⼩⼀定相等。

（2）K合⾦结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是⾼于原液相中含B量.（3）固溶体合⾦按匀晶相图进⾏结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。

答：（1）错：Cu-Ni合⾦形成匀晶相图，但两者的原⼦⼤⼩相差不⼤。

（2）对：在同⼀温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量⾼于另⼀点。

(3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原⼦的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。

4.共析部分的Mg-Cu相图如图所⽰：(1)填⼊各区域的组织组成物和相组成物。

在各区域中是否会有纯Mg相存在？为什么？答: Mg-Mg2Cu系的相组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体）Mg-Mg2Cu系的组织组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体，）在各区域中不会有纯Mg相存在，此时Mg以固溶体形式存在。

工程材料与热处理第2章作业题参考答案

1.常见的金属晶格类型有哪些？试绘图说明其特征。

i4I体心立方:单位晶胞原子数为2配位数为8<3原子半径=—a （设晶格常数为a）4致密度0.68面心立方：单位晶胞原子数为4 配位数为12原子半径=_2a（设晶格常数为4 a）致密度0.74密排六方：晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为6。

配位数为12,原子半径为1/2a。

2实际金属中有哪些晶体缺陷？晶体缺陷对金属的性能有何影响点缺陷、线缺陷、面缺陷一般晶体缺陷密度增大，强度和硬度提高。

3什么叫过冷现象、过冷度？过冷度与冷却速度有何关系？它对结晶后的晶粒大小有何影响？金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。

理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。

金属结晶时的过冷度与冷却速度有关，冷却速度愈大，过冷度愈大，金属的实际结晶温度就愈低。

结晶后的晶粒大小愈小。

4金属的晶粒大小对力学性能有何影响？控制金属晶粒大小的方法有哪些一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。

控制金属晶粒大小的方法有：增大过冷度、进行变质处理、采用振动、搅拌处理。

5•如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小： (1) 金属型浇注与砂型浇注： (2) 浇注温度高与浇注温度低； (3) 铸成薄壁件与铸成厚壁件； (4) 厚大铸件的表面部分与中心部分 (5) 浇注时采用振动与不采用振动。

(6) 浇注时加变质剂与不加变质剂。

(1) 金属型浇注的冷却速度快，晶粒细化，所以金属型浇注的晶粒小; (2) 浇注温度低的铸件晶粒较小； (3) 铸成薄壁件的晶粒较小； (4) 厚大铸件的表面部分晶粒较小； (5) 浇注时采用振动的晶粒较小。

(6) 浇注时加变质剂晶粒较小。

6 •金属铸锭通常由哪几个晶区组成？它们的组织和性能有何特点？(1)表层细等轴晶粒区金属铸锭中的细等轴晶粒区，显微组织比较致密，室温下力学性能最高；(2)柱状晶粒区在铸锭的柱状晶区，平行分布的柱状晶粒间的接触面较为脆弱，并常常聚集有易熔杂质和非金属夹杂物等，使金属铸锭在冷、热压力加工时容易沿这些脆弱面产生开裂现象，降低力学性能。

工程材料第二章知识点

工程材料第二章金属材料组织和性能的控制一、名词解释。

一次结晶过冷度二次结晶自发晶核非自发晶核同素异构转变变质处理相图支晶偏析扩散退火变质处理共晶反应组织（组成物）变形织构加工硬化再结晶临界变形度热处理过冷奥氏体退火马氏体淬透性淬硬性调质处理滑移再结晶冷加工热加工过冷度实际晶粒度本质晶粒度淬火回火正火一次结晶：通常把金属从液态转变为固体晶态的过程称为一次结晶过冷度：理论结晶温度与开始结晶温度之差叫做过冷度，它表明金属在液体和固态之间存在一个自能差二次结晶：金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程称为二次结晶或重结晶（或金属的同素异构转变）自发晶核：从液体结构内部由金属原子本身自发长出的结晶核心叫做自发晶核非自发结晶：杂质的存在常常能够促进晶核形成，依附于杂质而生成的晶核叫做非自发结晶同素异构转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变变质处理：指在液体金属中加入孕育剂或变质剂，增加非自发晶核的数量或者阻止晶核的长大，以细化晶粒和改善组织相图：是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示意图，也称为平衡图或状态图支晶偏析：固溶体在结晶过程中冷却过快，原子扩散不能充分形成成分不均匀的固溶体的现象扩散退火：为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线的温度，长时间保温并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化退火共晶反应：有一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应组织（组成物）：指合金组织中具有确定本质、一定形成机制的特殊形态的组成部分。

组织组成物可以是单相，或是两相混合物变形织构：金属塑性变形很大（变形量达到70%以上）时，由于晶粒发生转动，使各晶粒的位向趋于一致，这种结构叫做形变织构加工硬化：金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，这种现象称为加工硬化再结晶：变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，被拉成（或压扁）破碎的晶粒通过重新形核和长大变成新的均匀、细小的等轴晶，这个过程称为再结晶临界变形度：再结晶时使晶粒发生异常长大的预先变形度称做临界变形度热处理：是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺过冷奥氏体：从铁碳相图可知，当温度在A1（PSK线/共析反应线）以上时奥氏体是稳定的，能长期存在，当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体（过冷A）退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却）热处理工艺叫做退火-马氏体：碳在a —Fe中的过饱和固溶体淬透性：钢接受淬火时形成马氏体的能力叫做钢的淬透性淬硬性：钢淬火后硬度会大幅度提高，能够达到的最高硬度叫钢的淬硬性调质处理：通常把淬火加高温回火称为调质处理滑移：在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对于另一部分发生滑动的过程叫做滑移冷加工：在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工热加工：在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工实际晶粒度：某一具体的热处理或热加工条件下的奥氏体的晶粒度叫做实际晶粒度本质晶粒度：钢加热到（930土10C）,保温8h，冷却后测得的晶粒度叫做本质晶粒度淬火：将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火回火：钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到Ac1（PSK线/共析反应线）以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火正火：钢材或钢件加热到Ac3 （对于亚共析钢）、Ac1 （对于共析钢）和Accm （对于过共析钢）以上30~50C，保温适当时间后，在自由流动的空气中均匀冷却的热处理称为正火一次渗碳体是从液相包晶过程中直接析出二次渗碳体是从奥氏体中析出三次渗碳体是从铁素体中析出珠光体：铁素体+渗碳体高温莱氏体Le（A+Fe3C）:奥氏体+渗碳体低温莱氏体Le'（P+Fe3C U +Fe3C）:珠光体+二次渗碳体+渗碳体二、填空。

工程材料1,2章作业

工程材料作业第一章1.常见的金属晶体结构有哪些？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2.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。

3.晶面指数和晶向指数有什么不同？答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，确定晶向指数的方法和步骤如下：①选定任一结点作为空间坐标原点，通过坐标原点引一条平行所求晶向的直线；②求出该直线上任一点的三个坐标值α、β、γ；③把这三个坐标值α、β、γ按比例化为最小整数u、v、w，再将u、v、w不加标点写入[ ]内，就得到晶向指数的一般形式[uvw]。

；晶面是指通过晶体中原子中心的平面，用晶面指数来表示，就是用晶面（或者平面点阵）在三个晶轴上的截数的倒数的互质整数比来标记。

确定晶面指数的方法和步骤如下：①选定不在所求晶面上的晶格中的任一个结点为空间坐标原点，以晶格的三条棱边为坐标轴，以晶格常数a、b、c分别作为相应坐标轴上的度量单位；②计算出所求晶面在各坐标轴上的截距，并取截距的倒数；③将这三个截距的倒数按比例化为最小整数h、k、l，再将h、k、l不加标点写入( )内，就得到晶面指数的一般形式（hkl）。

如(100)、(010)、(111)、等。

4.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？答：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，晶体缺陷破坏了晶体的完整性，使晶格畸变、能量增高、金属的晶体性质发生偏差，对金属性能有较大的影响。

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。

5.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？答：加工硬化的产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，产生许多细碎的亚晶粒。

机械工程材料(第二版)课后习题答案

2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2---7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，因而表现各向同性。

第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。

答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。

答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。

原因是：（1）强度高：Hall-Petch公式。

晶界越多，越难滑移。

（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。

（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。

4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后再精加工。

试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。

4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。

工程材料与热加工习题

⼯程材料与热加⼯习题机械⼯程材料与热成型技术习题册班级：姓名：第⼀章⾦属的⼒学性能1.什么是⾦属的⼒学性能，列表总结。

第⼆章⾦属的晶体结构与结晶1.解释下列名词合⾦，固溶体，固溶强度，弥散强度，相，组织，铁素体，奥⽒体，渗碳体，珠光体，莱⽒体2.实际⾦属晶体中存在哪⼏种缺陷？这些缺陷对⾦属性能有何影响？3.铸锭组织有何特点？4.晶粒⼤⼩对⾦属⼒学性能有何影响？细化晶粒的⽅法有哪⼏种？5.何谓共晶转变和共析转变？要求写出相应反应式。

6.如图所⽰，随着钢中含碳量的增加，钢的⼒学性能如何变化？为什么？（P30图2-34）实验：填写下表，归纳铁素体，奥⽒体，渗透体，珠光体和低温莱⽒体的特点。

第三章⾦属的塑性变形与再结晶1.塑性变形⽅式有哪些？2.为什么细晶粒⾦属不仅强度⾼，⽽且塑性，韧性也好？3.什么是冷变形强化现象，试⽤⽣产实例来说明冷变形强化现象的利弊。

4.什么是回复？什么是再结晶？5.何谓热变形，冷变形？6.⾦属经热塑性变形后，其组织和性能有何变化？第四章钢的热处理1.什么叫热处理？常⽤热处理⽅法有哪些？2.什么是淬⽕临界冷却速度？它对钢的淬⽕有何重要意义？3.论述完全退⽕和去应⼒退⽕的种类，作⽤和应⽤范围。

4.退⽕与正⽕的主要区别是什么？⽣产中如何选⽤退⽕和正⽕？5.试论述常⽤淬⽕介质的种类，特点和应⽤？6.为什么⼯件经淬⽕后会产⽣变形，甚⾄开裂？减少淬⽕变形和防⽌开裂有哪些措施？7.淬⽕的⽬的是什么？淬⽕加热温度应如何确定？为什么？8.为什么淬⽕后的钢⼀般都要进⾏回⽕？按回⽕的温度不同，回⽕分为哪⼏种？指出各种温度回⽕后得到的组织，性能及应⽤范围。

9.现有低碳钢和中碳钢齿轮各⼀个，为使齿⾯有⾼硬度和耐磨性，试问各应进⾏何种热处理？并⽐较他们经热处理后在组织和性能上有何不同？10.甲，⼄两⼚同时⽣产⼀批45钢零件，硬度要求为220~250HBW。

甲⼚采⽤调质，⼄⼚采⽤正⽕，均可以达到要求，试分析甲，⼄两⼚产品的组织和性能差异。

工程材料及热处理：第四章作业 15-6-8

工程材料及热处理：第四章作业 15-6-30一、选择题1、碳钢经调质处理后所获得的组织是（）。

A、淬火马氏体B、回火索氏体C、回火屈氏体D、索氏体2、对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（）。

A、Ac1 + 30~50℃B、Acm + 30~50℃C、Ac3 + 30~50℃D、Ac3 - 30~50℃二、问答题1、指出铁素体、奥氏体、渗碳体、石墨的晶体结构及力学性能特点。

答：铁素体是体心立方晶格结构，力学性能与工业纯铁几乎相同，即强度，硬度低，塑性，韧性好，770度以上磁性消失，铁素体在室温下可稳定存在。

奥氏体是面心立方晶格结构，奥氏体的力学性能与溶碳量有关，其强度、硬度不高，但塑性很好，适合进行压力加工，且无磁性，奥氏体在高温727度以可稳定存在。

渗碳体是具有复杂的晶体结构，力学性能为抗拉强度R m =30MPa,断后伸长率A≈0,断面收缩率Z≈0，冲击韧度a K≈0,硬度为800HBW.渗碳体又硬又脆。

石墨具有六方晶系层状晶格结构，力学性能特点，在同一层晶面上C 原子以共价键结合，且间距小，结合力较强，而两层这间的C原子间距较大，结合力较弱，故石墨在长大的过程中，沿着层面的生长速度较快，即层面的扩大较快而层的加厚较慢，其结晶形态通常发展成片状。

石墨耐高温，可导电，有一定的润滑性，但其强度、硬度极低，塑性、韧性极差2、说明含碳量对碳钢力学性能的影响。

答：根据钢中含碳量与力学性能的关系曲线，它表明随含碳量的增加，碳钢的强度，硬度增大，塑性、韧性下降，当ωc>1.0%时，碳钢的硬度仍然继续成线性增大。

为了保证工业用钢有较好的强度、硬度、塑性及韧性的匹配，通常其ωc>1.40%。

3、用杠杆定律分别计算珠光体、莱氏体在共析温度与共晶温度转变完毕时相组成物的质量分数。

4. 说明铸铁石墨化的三个阶段，第三阶段石墨化对铸铁组织的影响如何。

答：1.第一阶段石墨化又称为高温石墨化。

它是指从过共晶铁液中结晶出一次石墨G1和共晶成分的铁液在1154度时发生共晶反应而形成共晶石墨。

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工程材料及热处理一、名词解释（20分）8个名词解释1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。

2.固溶体:溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体.3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。

4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。

5.共晶转变:从一个液相中同时结晶出两种不同的固相6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。

7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格,用符号δ表示.铁素体:碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格,用符号α或F表示。

奥氏体:碳溶于γ—Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或F表示。

8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打,钢材就会沿晶界开裂。

这种现象称为钢的热脆。

冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零件冲击韧性很低，脆性很大,这种现象称为冷脆.氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时,剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆.9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。

10.马氏体:马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。

含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1。

0%，针片状马氏体;含碳量介于0。

2%-1。

0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。

11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。

12.正火：将钢加热到3c A或ccmA以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。

机械工程材料与热加工工艺试题与答案

一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。

去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回四、选择填空（20分）１．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d）（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响（d）上述说法都不全面２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。

（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4．制造手用锯条应当选用（a ）（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火5．高速钢的红硬性取决于（b ）（a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）（a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（d）（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b）（a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性（b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ）（a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火五、填空题(20分)1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。

浙江大学工程训练(线上线下班)作业题集锦

第二章工程材料+热处理（16/18）×1. 低碳钢为了达到硬而耐磨，可采用淬火热处理工艺。

2. 在碳素钢中，为提高其性能，加入一种或多种合金元素，即成为合金钢。

（正确）3. 热处理工艺中淬硬性和淬透性的含义是一样的。

（错）4. 正火比退火过冷度大（冷却速度较快），获得的组织较细，因此正火的强度和硬度比退火高。

（错误）5. 焊接后为消除焊接应力，可采用退火工艺。

（正确）6. 造成热处理变形的主要原因，是淬火冷却时工件内部产生的内应力所致。

（正确）7. 为了获得优良的淬火质量，细而长的轴类零件、薄而平的零件，应垂直淬入冷却液中。

（错误）8. 金属材料的塑性，随温度的升高而降低。

（错误）9. 淬火加高温回火的工艺称为调质处理。

（正确）10. W18Cr4V是（）。

A、工具钢 B、弹簧钢 C、不锈钢 D、耐热钢11.调质的目的是（）。

A、提高硬度 B、降低硬度 C、改善切削性能D、获得良好综合力学性能12.钳工实习时做的小锤头，热处理应采用（）。

A、淬火+低温回火 B、正火 C、退火 D、淬火+高温回火13.以下哪些不属于金属材料及热处理实践所需的仪器或设备A、箱式电炉B、邵氏硬度计C、洛氏硬度计D、维氏硬度计14.铸造机床床身一般采用的材料是（） A、铸钢 B、可锻铸铁C、灰铸铁 D、球墨铸铁15.制造轴、齿轮、连杆、曲轴等机械零件，一般应选用。

A、耐磨钢 B、低碳钢C、中碳钢 D、高碳钢16.以下硬度值标示中，哪一项的写法是正确的。

A、HBS240 B、HRA80 C、55HRC D、HV80017.选择材料时，应考虑哪些原则（）。

A、力学性能B、使用性能和工艺性能 C、化学性能18.用碳素工具钢制造的刀具能否用于高速切削为什么A、能，因硬度高B、不能，因硬度低C、能，因红硬性好D、不能，因红硬性差19.淬火后零件立即进行回火处理的目的是（）。

A、提高硬度 B、提高强度C、降低脆性，提高韧性第三章铸造（/20）1. 在造型时，舂砂太松（紧），则会产生气孔。

工程材料与热加工习题48学时答案

第一章金属材料的力学性能1.1由拉伸试验可以得出哪些力学性能指标？答案：1.强度指标：弹性极限，弹性模量；屈服强度（条件屈服强度）；抗拉强度。

2.塑性指标：（1）断后伸长率；（2）断面收缩率1.2 常用的硬度测试方法有哪些？机械制造常用的硬度测试方法是什么？答案：1.常用硬度测试方法：压力法、划痕法、弹跳法。

2.机械制造常用硬度测试方法：压力法中的布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

1.3常见的工艺性能有哪些？答案：常见的工艺性能：1.热加工：铸造性能（流动性、收缩性）；锻压性能（可锻性、变形抗力）；焊接性能（可焊性）；热处理性能（淬透性、淬硬性）。

2.冷加工：机械加工（切削加工）性能。

1.4 材料的综合性能通常是指什么？答案：强度、硬度、塑性和韧性都较好，也称为强韧性好。

第二章金属与合金的结构与结晶2.1 什么是过冷度？过冷度与冷速有何关系？过冷度与金属结晶后的晶粒大小有何关系？答案：理论结晶温度与实际结晶温度的差值；冷速越大，过冷度越大；过冷度越大，晶粒越小。

2.2 晶粒大小对金属的力学性能有何关系？简述在凝固过程阶段晶粒细化的途径。

答案：晶粒细小（细晶强化），强度、硬度高的同时，塑性、韧性也好；细化晶粒的途径：（1）提高冷速，增加过冷度；（2）变质处理（孕育处理），引入外来晶核；（3）搅拌、震动（物理方式、机械方式）。

2.3 什么是固溶体？什么是固溶强化？答案：溶质溶入溶剂，保持溶剂晶格类型的固态合金相；固溶强化：溶质溶入溶剂，产生晶格畸变，强度硬度升高。

2.4 什么是金属化合物？什么是弥散强化？答案：溶质溶入溶剂，形成不同于溶质和溶剂晶格的新的晶格类型的固态合金相；弥散强化：金属化合物颗粒（圆、小、均）规整、尺寸小，均匀分布在合金的基体上，强度、硬度升高。

2.5 金属材料常用的强化方法是什么？答案：细晶强化、固溶强化、弥散强化、时效强化、加工硬化（冷变形强化）。

2.6 金属晶体的缺陷有几类？分别是什么？位错与硬度和强度有何关系？一般机械零件强化是提高位错密度还是降低位错密度？为什么？答案：1.三类；2.点缺陷（间隙、空位和置换原子）、线缺陷（位错：刃型位错和螺型位错）和面缺陷（晶界和亚晶界）；3.位错密度有一临界值，小于此临界值，位错密度越小硬度和强度越高；大于此临界值，位错密度越大硬度和强度越高；4.提高位错密度；通常条件下，提高位错密度实现容易，成本低。

工程材料习题第二章

一名词解释珠光体奥氏体体素体固溶体固溶强化金属化合物共晶反应共析反应匀晶二判断题1.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3％的铁碳合金才能发生共晶反应。

2.合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合物。

3.铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的置换固溶体。

4.铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。

5.渗碳体是一种不稳定化合物，容易分解成铁和石墨。

6.GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称Acm线。

7.奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。

8.ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称Acm线。

1.ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称A1线。

2.奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的置换固溶体。

3.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。

4.共析钢结晶的过程是：L—L+A—A—P。

5.GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称A1线。

6.铸铁在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。

7.铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体。

8.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。

1.过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和二次渗碳体组成。

2.奥氏体是碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体。

3.ES线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称Acm线。

4.GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称A3线。

5.金属化合物的性能特点时硬度高，熔点低、脆性大。

6.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7.合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶体。

8.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为0.77％的铁碳合金才能发生共析反应。

1.在亚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。

工程材料第二章作业参考答案

1、画出纯金属的冷却曲线，解释其上各参数T0、 T1和∆T 的含义。

答：T 0：理论结晶温度，即液体和晶体处于动平衡状态的温度。

T 1：实际结晶温度，晶体结晶的实际温度，结晶只有在T 0以下的实际结晶温度T 1才能进行。

∆T ：过冷度，即理论结晶温度与实际结晶温度之差，∆T= T 0 –T 1。

2、晶核的形成和长大方式是什么？答：形核有两种方式，即均匀形核和非均匀形核。

由液体中排列规则的原子团形成晶核称均匀形核。

以液体中存在的固态杂质为核心形核称非均匀形核。

晶核的长大方式主要有两种，即均匀长大和树枝状长大。

均匀长大：在正温度梯度下，晶体生长主要以平面状态向前推进。

树枝状长大：在负温度梯度下，结晶主要以树枝状向前推进。

T3、写出二元合金的匀晶、共晶、包晶、共析等典型转变的定义，并分析其相图。

（我这里是以Pb、Sn 合金进行描述的）答：从液相中结晶出单一固相的转变称为匀晶转变或匀晶反应。

匀晶相图由两条线构成，上面是液相线，下面是固相线。

相图被分为三个相区，液相线以上为液相区(L)，固相线以下为固相区(固溶体α)，两线之间为两相区（两相共存L+α）。

在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应.相图分析① 相：相图中有L 、α、β 三种相, α 是溶质Sn 在 Pb 中的固溶体， β 是溶质Pb 在Sn 中的固溶体。

② 相区：相图中有三个单相区： L 、α 、β ；三个两相区：L+α 、L+β 、α + β ；一αL+α 成分（wt%Ni ）温度（℃） CuNi液相线固相线ABα α+L个三相区：即水平线CED 。

③ 液固相线: 液相线AEB, 固相线ACEDB 。

A 、B 分别为Pb 、Sn 的熔点，C 、D 分别为α 、β 的最大溶解度点。

④ 固溶线: 溶解度点的连线称固溶线。

相图中的CF 、DG 线分别为 Sn 在 Pb 中和 Pb 在 Sn 中的固溶线。

工程材料作业(1-8章)

工程材料作业第一章1.解释下列常用力学性能指标：σb、σs、σ0.2、δ、ψ、 a K 、A K、HBS 、HRC、HV、σ-12.什么叫冲击韧性？什么叫金属的疲劳？3.拉伸试验、冲击试验、疲劳试验用的载荷分别属于哪种类型的载荷？第二章1.名词解释：晶体、非晶体、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、晶面、晶向、点缺陷、线缺陷、面缺陷、过冷度、变质处理、晶格畸变、位错。

2.常见金属晶体结构有哪几种？每种请举三个实例。

3.晶粒大小对金属的性能有何影响？在铸造生产中，常采用哪些措施控制晶粒大小？4.金属结晶包括哪两个过程？结晶的必要条件是什么？第三章1.名词解释：滑移、滑移带、滑移系、软位向、硬位向、加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。

2.为什么Zn、α—Fe、Cu的塑性不同？排一下次序（由好到坏）3.说明回复、再结晶在工业中的应用。

4.用冷拉钢丝绕制的螺旋弹簧，为什么要经低温回火？5.铅板在室温反复弯折，硬度增加，停止弯折一段时间后，硬度下降；而低碳钢板在室温反复弯折，硬度增加，停止弯折后硬度不下降，为什么？（铅的熔点为327℃，钢板的熔点为1527℃。

）6.为什么细晶粒金属不但强度高，而且塑、韧性也好？7.碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有加工硬化现象？8.铅在20℃、钨在1100℃时变形，各属那种变形？为什么？（铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃）第四章1.名词解释：合金、组元、相图、固溶体、（金属间）化合物、晶内偏析、间隙相、固溶强化、共晶转变、共析转变、包晶转变。

2.右图为Pn-Sn二元合金相图（P40）(1)说明W Sn %=50%的Pb-Sn合金在下列温度时，组织中有哪些相？并求出相的相对量。

（a）高于300℃；（b）刚冷到183℃，共晶转变尚未开始；（c）在183℃，共晶转变完毕；=70%的合金，在室温下组织组成物和相组成物的相对量。

（提示：组织组（2）计算WSn成物中忽略а）Ⅱ第五章C、P、Ld′在晶体结构、组织形态及性能方面的特点。

工程材料与热加工习题参考答案

第1章习题参考答案自测题一、填空题1. 强度、刚度、硬度、塑性、韧性2. σe σs σb3. 屈服点规定残余伸长率为0.2%时的应力值塑性变形4. 断后伸长率断面收缩率断面收缩率5. 应力场强度因子断裂韧度断裂二、判断题1.（×）2.（×）3.（×）4.（×）习题与思考题1.①因为δ5=L1L0L5d0100%=1100%=25% L05d0δ10=L1L0L10d0100%=1100%=25% L010d0所以L1（5）=6.25d0同理L1（10）=12.5d0②长试样的塑性好。

设长试样为A,短试样为B,已知δ所以δ5B=δ10A，因为同一种材料，δ5〉δ10，5B=δ10A<δ5A,则δ5B<δ5A，即长试样的塑性好。

2.合格。

因为σs=FS21100268.79MP >225 MP aa S03.1425σb=Fb34500439.5 MP >372MPaa S03.1425L15d065500100%30%>27% 100%=505d0δ5=S0S15232ψ=100%64%>55% 所以，该15钢合格2S033.（1）洛氏硬度HRC；（2）洛氏硬度HRB；（3）洛氏硬度HRA；（4）布氏硬度HB；（5）维氏硬度HV。

第2章习题解答参考自测题一、填空题1. 体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格2. （1）A （2）F （3）Fe3C （4）P （5）Ld （6）Ld'3. F+P 大高低4. 过冷过冷度细好5. 固溶体金属化合物成分、组织、状态、温度6.二、判断题1.（×）2.（√）3.（×）习题与思考题1.根据晶体缺陷的几何形态特征，实际金属晶体中存在有点、线、面缺陷。

在这些缺陷处及其附近，晶格均处于畸变状态，使金属的强度、硬度有所提高。

2.(1）钢材加热到1000～1250℃时为单相奥氏体组织，奥氏体强度、硬度不高，塑性、韧性好，变形抗力小，适于热轧、锻造。

工程材料及热处理 第二章作业 15-6-8

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