工程材料期末试题及解答

第一章

一、填空题

1．工程材料按成分特点可分为金属材料、非金属材料、复合材料；金属材料又可分为有色金属和黑色金属两类；非金属材料主要有无机非金属、有机非金属；复合材料是指。

2．金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性等；强度的主要判据有屈服点和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸试验来测定；洛氏硬度测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。

3．理解静拉伸试验过程和应力-应变曲线图。

二、判断题材料所受的应力小于屈服点σs时，是不可能发生断裂的。（×）

第二章

1 名词解释

晶体：指其原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度

变质处理：有意地向液态金属中加入某些变质剂以细化晶粒和改善组织达到提高材料性能的目的。

各向异性：在晶体中，由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和晶向上的各种性能的不同形核率：在单位时间内，单位体积中所产生的晶核

2 填空

三种常见的金属晶格体心立方，面心立方，密排六方。

晶体缺陷的形式包括点缺陷，线缺陷，面缺陷。

3 问答

1 简述形过冷度和难熔杂质对晶体的影响。

答：过冷度影响：金属结晶石，形核率和长大速度决定于过冷度。在一般的液态金属的过冷范围内，过冷度愈大，形核率愈高，则长大速度相对较小，金属凝固后得到的晶粒就愈细；当缓慢冷却时，过冷度小，晶粒就粗大。

难熔杂质的影响：金属结晶过程中非自发形核的作用王伟是主要的。所以某些高熔点的杂质，特别是当杂质的晶体结构与经书的晶体结构有某些相似时将强烈的促使非自发形核，大大提高形核率。

2 简述铸锭的组织结构特点。

答：铸锭是由柱状晶粒和等轴晶粒组成的，组织部均匀，不同形状的晶粒对性能由不同的影响。

3．凝固过程中晶粒度大小的控制。

答：主要有两种方法：1增大过冷度，2变质处理

第三章

1.金属塑性变形是在什么应力作用下产生的？金属的塑性变形有哪几种基本方式？它们之间有何区别

金属的塑性形变是在切应力的作用下产生的。金属的塑性形变有滑移和孪生两种形式。它们之间的区别是：1滑移是金属键一个个断裂，而孪生是孪生面上的键同时发生断裂；2孪生之后，虽然晶体结构为改变，但孪生的晶体的晶格位向已经发生改变。

2.塑性变形对金属的组织、结构和性能有哪些影响？

组织结构影响：当工件的外形被拉长或者压扁时其内部的晶粒的形状也被拉长或压扁。

性能影响：强硬度提高，塑韧性降低，电阻增加，耐腐蚀性降低

3.什么叫再结晶？再结晶前、后组织和性能有何变化？

当变形金属加热至较高温度，原子具有较大扩散能力时，会在变形最激烈的区域自发的形成新的细小等轴晶粒称为再结晶。再结晶前后组织上的变化是，在形变激烈能量高的地方形核。性能上的变

化是：1加工应力消失，2强度、硬度下降，3塑性、韧性提高

4.何谓临界变形度？为什么生产上应尽量避免在临界变形度这一范围内加工变形？

当变形度稍有增加时，增至大约2%~10%范围内，经再结晶退火后，晶粒急剧长大的形变度叫做临界形变度。避免在临界形变度范围内加工是因为在临界形变度的范围内进行塑性形变是，金属中只有部分晶粒发生形变，形变极不均匀，再结晶时的生核数目很少，所以长成大晶粒。

5.什么叫冷变形和热变形？指出它们各自变形特点和应用范围？低于再结晶温度的塑性形变加工为冷加工，高于再结晶温度的塑性形变加工为热加工。热加工的变形抗力小，塑性大，而且不会产生变形强化。故适用于界面尺寸、变形量较大的金属制品毛坯及半成品，以及那些在室温下硬度高，脆性大的金属材料的变形。冷加工形变抗力较大，塑性较小，而且会产生变形强化。适用于塑性好、截面小、要尺寸加工尺寸精确和表面比较光洁的金属制品。

6.已知铁的熔点为1534℃，铜的熔点为1083℃，试估算铁和铜的最低再结晶温度，并选定其再结晶退火温度。T铁再=0.4T铁熔=0.4*（273+1534）-273=450 T铁退=600

T铜再=0.4T铜熔=0.4*（1083+273）-273=269 T铜退=400

7.有人说：热加工与冷加工主要区别的本质是产不产生加工硬化。此话对吗？为什么？

不对，两者的主要区别是金属的再结晶温度

第四章

1解释下列名词

合金：由两种或两种以上的金属元素或金属元素和非金属元素组成的具有金属性质的物质

相：在物质中，凡是成分相同，结构相同，并与其他部分以界面分开的均匀组成部分称为相固溶体：合金在固态时，组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相称为…..

共晶：成分为e的液相Le同时结晶出两种成分和结构皆不相同的固相αc及βd，此转变称为共晶转变

2.固态合金中的相结构有哪几种基本类型？他们的结构和性能有何特点？

固溶体和化合物两种。结构上固溶体只发生了晶格畸变，而晶格并未完全改变，性能上固溶体的强度和硬度都有所提高。结构上化合物的晶格不同于任一组元，性能上化合物能使合金的强度硬度提高，但是塑性和韧性有所降低。

3.何谓固溶强化？它和加工硬化有何区别？置换原子和间隙原子的固溶强化效果哪个大些，为什么？

固溶强化是指溶质原子是固溶体的强度和硬度升高的现象。固溶强化晶格发生畸变而加工硬化的晶格未发生改变。间隙原子的固溶强化效果大些。因为间隙原子引起的晶格畸变大。

4.常见的金属化合物有几种？其性能特点如何？

常见的金属化合物有正常价化合物，电子化合物，间隙化合物。正常价化合物具有很高的硬度和脆性。电子化合物的熔点和硬度都很高，但是塑性差。间隙化合物的熔点和硬度豆很高。

5.什么叫共晶反应，共析反应？

成分为e的也想Le同时结晶出两种成分和结构皆不相同的固相αc及βd，这种转变称为共晶反应。

从一个固相中，同时析出成分和晶体结构完全不同的两种新固相的转变叫做共析反应

第五章

1.画出Fe-Fe3C相图，指出图中S、E、GS、SE、PQ、PSK和ECF各点线的含义，并标注各区域的相组成物或组织组成物。