大工《机械工程材料》开卷考试期末复习题

大工14秋《机械工程材料》开卷考试期末复习题
一、单项选择题（每小题2分）
1、表示金属材料屈服强度的符号是（ B ）。

A.
B.
C.
D.
2、表示金属材料弹性极限的符号是（ A ）。

A．
B．
C．
D．
3、金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ A ）。

A．强度
B．硬度
C．塑性
D．弹性
4、下面所列的组织中，脆性最大的是（ D ）。

A．F
B．P
C．A
D．Fe3C
5、下面所列的组织中，塑性最好的是（ C ）。

A．F
B．P
C．A
D．Fe3C
6、在铁碳合金相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（ C ）。

A．2%
B．2.06%
C．2.11%
D．2.2%
7、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
8、在铁碳相图中，ES线也称为（ D ）。

A．共晶线
B．共析线
C．Ac线
D．Acm线
9、在铁碳相图中，共析线也称为（ D ）。

A．A1线
B．ECF线
C．Acm线
D．PSK线
10、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
11、加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（ B ）。

A．均匀的基体组织
B．均匀的A体组织
C．均匀的P体组织
D．均匀的M体组织
12、完全退火主要用于（ A ）。

A．亚共析钢
B．共析钢
C．过共析钢
D．所有钢种
13、铁素体的机械性能特点是（ C ）。

A．强度高、塑性好、硬度低
B．强度低、塑性差、硬度低
C. 强度低、塑性好、硬度低
D．强度高、塑性差、硬度低
14、共析钢的过冷奥氏体在550℃～350℃的温度区间等温转变时，所形成的组织是（ C ）。

A．索氏体
B．下贝氏体
C．上贝氏体
D. 不确定
15、若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将（ B ）。

A．降低
B．提高
C．不改变
D．不确定
16、淬硬性好的钢（ B ）。

A. 具有高的合金元素含量
B．具有高的碳含量
C. 具有低的碳含量
D．具有低的合金元素含量
二、填空题（每小空2分）
1、常用的测定硬度的方法有: 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度测试法。

2、金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、弹性、塑性等。

强度的主要判据有屈服强度和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸试验来测定。

3、铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是铁素体和渗碳体，随着碳的质量分数的增加，渗碳体相对量增多，铁素体相对量却减少。

4、珠光体是一种复相组织，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成。

珠光体用符号 P 表示。

5、铁碳合金中，共析钢的含碳量wc= 0.77% ，室温平衡组织为珠光体；亚共析钢的含碳量wc= 0.0218%-0.77% 之间，室温平衡组织为铁素体和珠光体；过共析钢的含碳量wc= 0.77%-2.11% ，室温平衡组织为珠光体和二次渗碳体。

6、铁碳合金结晶过程中，从液体中析出的渗碳体称为一次渗碳体；从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体；从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。

7、金属的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性越好。

常用金属中，γ-Fe、Al、Cu等金属具有面心立方晶格，α-Fe具有体心立方晶格。

8、金属的结晶是在过冷的情况下进行的，冷却速度越快，过冷度越大，金属结晶后的晶粒越细小，力学性能越好。

9、钢的热处理工艺是由加热、保温和冷却三个步骤组成的；热处理基本不改变钢件的形状和尺寸，只能改变钢件的结构组织和力学性能。

10、完全退火适用于亚共析钢，其加热温度为 Ac3＋（30～50）℃，冷却速度缓慢，得到的组织为铁素体+珠光体。

11、球化退火又称为均匀化退火，其加热温度在 Ac1 ＋（10～20）℃，保温后随炉缓慢冷却，获得球状珠光体组织；这种退火常用于高碳工具钢。

12、中碳钢淬火后，再经低温回火后的组织为回火马氏体，经中温回火后的组织为回火托氏体，经高温回火后的组织为回火索氏体；淬火高温回火后具有综合力学性能。

13、按化学成分分类，就含碳量而言，渗碳钢属于低碳钢，调质钢属于中碳钢，滚动轴承钢属于高碳钢。

14、可锻铸铁的生产过程是首先铸成白口铸铁，然后经过石墨化退火，使其组织中的渗碳体转变为团絮状的石墨。

15、化学成分和冷却速度是影响铸铁石墨化的主要因素。

16、碳素钢除铁和碳外，还常有锰、硅、硫、磷等杂质元素，其中硅和锰是有益元素，硫和磷是有害元素。

17、内部原子杂乱排列的物质叫做非晶体，内部原子规则排列的物质叫做晶体，一般固态金属都属于晶体。

18、在亚共析钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高，塑性下降，这是由于平衡组织中珠光体增多而铁素体减少的缘故。

19、在金属学中，通常把金属从液态凝固为固体晶态的转变称为结晶，而把金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态称为同素异构转变或相变。

20、淬火钢进行回火的目的是获得所要求的力学性能、消除内应力、稳定组织和尺寸，回火温度越高，钢的硬度越低。

21、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是 P ，其组成相为 Fe3C+F 。

22、含碳量大于0.77%的铁碳合金从1148℃冷至727℃，将从奥氏体中析出二次渗碳体，其分布特征主要为呈网状分布。

23、机器零件选材的三大基本原则是使用性能原则、工艺性能原则、经济性原则。

24、木工刀具应选碳素工具钢材料，进行淬火+低温回火热处理。

25、结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是形核和晶核长大。

26、钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是 Ac3以上30～50℃，对过共析钢是 Ac1以上30～50℃。

27、钢热处理确定其加热温度的依据是 Fe-Fe3C相图，而确定过冷奥氏体冷却转变产物的依据是C曲线。

28、用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈羽毛状，而下贝氏体则呈竹叶状。

29、合金的相结构有固溶体和金属化合物两大类，其中前者具有较好的塑性性能，适宜作基本相，后者具有较高的硬度，适宜作强化相。

30、能提高金属材料强度、硬度的同时，又能提高其塑性、韧性的强化方法称为细晶强化。

31、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性、焊接性、切削性、热处理工艺性。

32、固溶体的强度和硬度比溶剂金属的强度和硬度高。

33、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，不同点是片层厚薄不同，强度硬度不同。

34、在铁碳合金室温平衡组织中，含二次渗碳体最多的合金成分为 2.11%C ，含三次渗碳体最多的合金成分为 0.0218%C 。

35、零件失效形式的三种基本类型是变形失效、断裂失效、表面损伤。

36、利用铁碳合金相图确定钢完全退火的正常温度范围是 Ac3以上30～50℃，它只适用于亚共析钢。

三、问答题（每小题10分）
1、什么是固溶强化？
当溶质原子融入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体强度、硬度下降的能力就是固溶强化。

2、什么时效处理？
金属工件经固溶处理，冷塑性变形，经铸造、锻造后，在较高的温度设置成定温，保持其性能、形状、尺寸随时间的变化的热处理工艺就是时效处理。

3、什么是调质处理？
淬火后高温回火的热处理方法就是调质处理。

4、什么是淬透性？
钢淬火时获得马氏体的能力就是淬透性。

5、什么是奥氏体？
碳溶解于面心立方晶格γ-Fe 中所形成的固溶体就是奥氏体。

6、什么是加工硬化？
随着塑性变形量的增加，金属的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫做加工硬化。

7、什么是同素异构转变？
高温状态下的晶体，在冷却过程中晶格结构发生改变的现象称为同素异构转变。

8、什么是铁素体？
碳溶解于体心立方晶格α-Fe 中所形成的固溶体就是铁素体。

9、请说明共析钢C 曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C 曲线形状和位置的主要因素。

在共析钢C 曲线中有两条C 曲线，左边一条是组织转变开始线，右边一条是组织转变终了线。

s M 是马氏体转变开始温度线，f M 是马氏体转变终了温度线。

影响C 曲线形状和位置的主要因素是钢的
成分，包括含碳量及合金元素含量。

10、正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火与退火？
加热温度不同，正火的加热温度范围为：亚共析钢加热到A c3以上30～50℃，共析钢和过共析钢加热到Ac cm
以上30～50℃。

而退火根据目的不同，加热温度范围也不同；
冷却方式不同，正火是在空气中冷却，而退火一般是缓慢冷却（随炉冷却），时间长；
获得组织不同，正火得到S 组织，而退火得到P 类型组织。

11、淬透性和淬透层深度有何联系与区别？是什么因素决定了它的脆性？
淬透性是指钢接受淬火获得马氏体的能力。

淬透性的大小是用一定条件下淬透层深度来表示。

淬透层深度是指工件表面至中心马氏体占50%的部位的尺寸。

钢在一定条件下淬火时，淬透层深度越深，
说明钢的淬透性越大，反之，淬透层深度越小，说明淬透性越小。

影响淬透层深度的主要因素：钢件的成
分包括碳含量及合金元素含量、淬火加热温度和保温时间、冷却速度等。

12、请指出影响奥氏体形成速度和实际晶粒度的因素。

影响奥氏体形成速度的因素有：温度、含碳量、原始组织、合金元素和加热速度等。

影响奥氏体实际晶粒度的因素有：加热温度和保温时间、钢的原始组织、合金元素等。

13、什么是热处理？常见的热处理方法有几种？其目的是什么？
把固态金属材料通过一定的加热，保温和冷却以获得所需组织、结构和性能的工艺称热处理。

常见的热处
理方法有退火、正火、淬火和回火。

退火的目的：降低钢的硬度，提高塑性；细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分；消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。

正火的目的：细化晶粒，获得比较均匀的组织和性能；对低碳钢可提高硬度，改善切削加工性；对过共析钢可抑制网状渗碳体析出为球化退火作准备。

淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性。

回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力；稳定组织，使工件尺寸和性能稳定；提高钢的塑韧性。

四、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
1、一根直径为mm 8、长为mm 1200的钢筋受N 6000拉伸载荷作用后，有多大的变形？（钢筋的弹性模量MPa E 205000=）
1. 解：
已知：mm d 80=，mm l 12000=，N P 6000=，MPa E 205000= 所受的应力为：22
200/43.119)28(14.36000)2
(mm N d P A P =⨯===πσ 假定钢筋的变形在弹性变形范围内，则由ε
σ=E 得： 410826.5205000
43.119-⨯===E σ
ε 又由0010l l l l l -=∆=
ε得： mm l l 699.0120010826.540=⨯⨯=⋅=∆-ε。