工程材料学答案(A)
工程材料学课程习题及答案.
工程材料习题一、晶向、晶面指数习题在立方晶系的单位晶胞上作图表示(1 1 1)、(1 1 0)、(1 0 0) 晶面和[1 1 1]、[1 1 0]、[0 0 1]、[1 0 0]、[0 1 0] 晶向。
二、Fe-C 相图类提示 Fe-C 相图是确定钢热处理、铸造、锻造、焊接加热工艺的依据，应熟练掌握相图的绘制、不同成分钢的冷却相变过程及室温组织。
习题 画出 Fe-Fe 3C 合金相图 （要求标明B 、E 、C 、F 、P 、S 点的成分及共晶线和共析线的温度），分析含碳量0.4% （0.7%、0.77%、1.0% ）的铁碳合金从液态缓冷到室温时的结晶过程（要利用文字和冷却曲线加以说明），画出室温组织的示意图并利用杠杆定律计算其组织组成物的相对质量分数。
分析 Fe-Fe 3C 相图看似复杂，但若掌握规律就容易了。
相图由包晶相变、共晶相变、共析相变三部分组成。
绘制时应先绘制三条水平线、确定水平线的温度及每条线上的三个成分点，然后再连接其余曲线即可。
Fe-C 相图含碳量分为亚共析钢（0.0218% ≤ C ＜0.77% ）、共析钢（0.77% C ）和过共析钢（0.77 % ＜C ≤ 2.11%）三大类型，其区别在于有先共析铁素体析出、无先共析铁素体和无二次渗碳体析出、有二次渗碳体析出。
解1、铁碳相图Fe-C 相图见图1.0，要求各相区、线、字母、温度要准确。
2、共析钢（0.77%C ） （1）结晶过程分析冷却曲线见图2.1。
在Fe-C 相图中要画出表示合金成分的垂线（图中虚线）；冷却曲线中要标明交点及点的顺序；冷却曲线点的顺序要和相图中垂线一致，恒温转变为水平线。
1点以上：液态；1-2点：匀晶转变析出奥氏体，L → γ ； 2-3点：γ降温阶段，无组织变化；3-3 / 点：奥氏体发生共析转变，转变为珠光体，C Fe 72730218.077.0+α−−−→−γ℃（P ）；图1.0 Fe-Fe 3C 合金相图Fe 3CFeC%温度/℃3 / 点到室温，从铁素体中析出少量三次渗碳体Fe 3C Ⅲ。
09级工程材料A卷答案(最终版)
华侨大学09级《工程材料》试卷（A）院别考试日期2011 年12 月20 日姓名班级学号一、填空（20分，每空1分）1．许多机械零件如弹簧、轴、齿轮等，在工作时承受交变载荷，其应力低于屈服强度，但经过一定循环周期后，即发生断裂，这就是疲劳断裂现象。
2．刚度是指零（构）件在受力时抵抗弹性变形的能力，它等于材料的弹性模量与零构件的横截面积或者面积的乘积。
3．金属中的晶格缺陷，按照几何形式分为_点缺陷__、线缺陷和__面缺陷____三种。
4．金属的塑性变形量在临界变形范围以内，其随后的再结晶晶粒将（异常）长大。
5．Fe—Fe3C相图中的P点表示__碳在a-Fe中的最大溶解度___；其对应含碳量为_0.0218_%，温度为_727_℃。
6．铁碳合金相图表述了在平衡条件下，温度，_碳的质量分数或含碳量和相或组织之间的关系。
7．滚动轴承钢中加入合金元素Cr，主要是为了提高__钢的淬透性_，并在热处理后形成细小均匀分布的碳化物，以提高钢的__耐磨性__、_硬度（或弹性极限）和接触疲劳极限。
8．提高铝及铝合金强度的主要途径有：变质处理（细晶强化）、冷变形（加工硬化）和热处理（时效强化）。
二、指出左列牌号各属于右列哪一类材料（连线并标出右列序号）（10分，每个1分）40CrMnMo ⑽⑴普通黄铜H59 ⑴⑵合金弹簧钢Q235 ⑺⑶硬质合金YW2 ⑶⑷合金渗碳钢W12Cr4V5Co5 ⑿⑸马氏体型不锈钢1Cr13 ⑸⑹高碳低合金工具钢20MnTiB ⑷⑺普通碳素结构钢CrWMn ⑹⑻高铬轴承钢60Si2CrA ⑵⑼球墨铸铁QT400-18 ⑼⑽合金调质钢⑾灰铸铁⑿高速钢三、选择及判断题（15分，每个1分）1、用40Cr钢和40钢制造相同尺寸的零件，要求相同硬度时，淬火后两者的回火温度是：（C）A、相同；B、40Cr钢的较低；C、40Cr钢的较高；2、从一个固相中同时析出成分和晶体结构不同的两种新固相的转变过程，称为：（ C ）A、共晶转变；B、包晶转变；C、共析转变；D、匀晶转变；3、溶质原子的溶入，提高了固溶体塑性变形的：（B ）A、能力；B、抗力；C、速度；4、用于制造凿子宜选用下列钢号中的：（B ）A、45钢；B、T7；C、T12；D、08F5、高锰钢ZGMn13 具有高耐磨性的原因是：（ C ）A、热处理提高了硬度和耐磨性；B、因有较多的Fe3C存在；C、表面产生强烈的加工硬化，并有马氏体相变发生。
复习材料 工程材料学学期期末考试试题及详解答案
工程材料学学期期末考试试题(A)及详解答案共6 页第1 页5. 杠杆定律只适用于两相区。
( )6. 金属晶体中，原子排列最紧密的晶面间的距离最小，结合力大，所以这些晶面间难以发生( )7. 共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。
( )8. 热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。
( )9. 过共析钢为消除网状渗碳体应进行正火处理。
( )10. 可锻铸铁能够进行锻造。
（ ） 1．×， 2．√， 3．×， 4．×， 5．√， 6．×， 7．√， 8．×， 9．√， 10．×四、简答题（每小题5分,共20分）1． 在图1中分别画出纯铁的)011(、)111(晶面和]011[、]111[晶向。
并指出在室温下对纯铁伸试验时，滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行？图1纯铁在室温下为体心立方晶体结构，滑移系为{110}×＜111＞，所以应该沿上述)011(晶面的11[滑移。
共 6 页 第 6 页南 京 航 空 航 天 大 学 共 5 页 第 1 页 六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占 80% ，回答以下问题：（每小题4分,共12分） ① 求该钢的含碳量；② 计算该钢组织中各相组分的相对百分含量；③ 画出其组织示意图，并于图中标出各组织组分的名称。
解：根据珠光体含量求出该碳钢室温下的含碳量： 室温下铁素体的含碳量可忽略不计，而珠光体的含碳量为0.77%，因此： 含碳量C=0.77%×20%=0.154% ④ 该碳钢室温下的相组成为F+Fe 3C F=(6.69-0.154)/6.69=97.7% Fe 3C=1-F=2.3%七、车床主轴要求轴颈部位的硬度为56~58HRC ，其余地方的硬度为20~24HRC ，制订的加工工艺路线如下：锻造 → 正火 → 机加工 → 轴颈表面淬火 → 低温回火 → 磨削。
工程材料学习题与辅导答案
工程材料学习题与辅导答案工程材料学习题与辅导答案工程材料是工程领域中至关重要的一部分，它涉及到各种各样的材料，如金属、陶瓷、高分子材料等。
学习工程材料需要掌握一定的理论知识，并且能够运用这些知识解决实际问题。
下面将提供一些工程材料学习题及其辅导答案，希望对学习者有所帮助。
1. 什么是晶体结构？请简要描述晶体结构的几种常见类型。
答：晶体结构是指由原子、离子或分子组成的结晶体中，这些原子、离子或分子的排列方式。
晶体结构的常见类型包括：立方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱面晶系、三斜晶系和六方晶系。
立方晶系具有等长的边和直角，如立方体；正交晶系具有等长的边和直角，但边长可以不相等；单斜晶系具有等长的边和直角，但边长可以不相等，并且有一个斜角；菱面晶系具有等长的边和等角，但不是直角；三斜晶系具有不等长的边和不等角；六方晶系具有等长的边和等角。
2. 什么是晶格常数？如何计算晶格常数？答：晶格常数是指晶体中晶胞的尺寸，通常用a、b、c表示。
晶格常数的计算方法取决于晶体的结构类型。
对于立方晶系的晶体，晶格常数可以通过测量晶体的晶胞边长得到。
对于其他晶系的晶体，晶格常数可以通过测量晶胞的边长和角度来计算。
3. 什么是晶体缺陷？请列举几种常见的晶体缺陷。
答：晶体缺陷是指晶体中的结构缺陷或组成缺陷。
晶体缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
常见的晶体缺陷包括：点缺陷有空位、间隙原子、替代原子和杂质原子；线缺陷有位错和螺旋位错；面缺陷有晶界和孪晶。
4. 什么是材料的力学性能？请简要描述材料的强度、硬度和韧性。
答：材料的力学性能是指材料在外力作用下的表现。
强度是指材料抵抗外力破坏的能力，通常用抗拉强度来表示；硬度是指材料抵抗划伤或穿刺的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示；韧性是指材料抵抗断裂的能力，通常用断裂韧性来表示。
5. 什么是金属的晶体结构？请简要描述几种常见的金属晶体结构。
答：金属的晶体结构是指金属中原子的排列方式。
第一学期《工程材料》期末试卷A卷及答案
系别：__________ 班次：____________ 姓名：___________ 学号：____________。
装。
订。
线。
2008—2009学年第一学期《工程材料》期末考试试卷(A)注意：本试卷共四大题，总分100分，考试时间120分钟。
本试卷适用于07模具班，共需印制61份。
1. 碳素工具钢的含碳量一般是在以下哪个范围之内（ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6%2. 以下那种元素是9Mn2V 里不含的 （ ） A. C 元素 B. Ni 元素 C. Si 元素 D. Mn 元素3. Cr12是以下哪种冷作模具钢的典型钢种 （ ）A. 高碳高铬冷作模具钢B. 空淬冷作模具钢C. 油淬冷作模具钢D. 基体钢4. 以下哪种模具钢的抗压强度、耐磨性及承载能力居冷作模具钢之首 （ ） A. 碳素工具钢 B. 火焰淬火冷作模具钢 C. 高速钢 D. DT 合金5. 以下哪种钢号不属于热作模具钢的类型 （ ） A. 5CrNiMo B. 3Cr2W8V C. 4Cr5MoSiV D. 9SiCr6. 高韧性热作模具钢的含碳量在以下哪个范围之内 （ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6%7. 以下哪个钢种属于冷热兼用的模具钢 （ ） A. GR 钢 C.HD 钢 C. 012Al D.PH 钢8. 以下哪个选项的塑料模具钢已列入了国家标准 （ ） A. 3Cr2Mo 和CrWMn B. CrWMn 和Cr12MoVC. 3Cr2Mo 和3Cr2MnNiMoD. 3Cr2MnNiMo 和Cr12MoV9. SM50属于以下哪种塑料模具钢 （ ）A. 预硬型塑料模具钢B. 碳素塑料模具钢C. 渗碳型塑料模具钢D. 时效硬化型塑料模具钢 10. 以下哪种表面工程技术改变了技术表面的化学成分 （ ） A. 表面改性 B. 表面处理 C. 表面涂覆 D. 电镀技术1.按照工作条件可将模具分为 、 、 。
东大15秋学期《工程材料学基础》在线作业1满分答案
15秋学期《工程材料学基础》在线作业1
一,单选题
1. 6、二元合金在发生?-→?a+b共析转变时，各相的成分（）
A. 相同
B. 确定
C. 不确定
?
正确答案：B
2. 9、按相变过程中，形核和长大特点分，珠光体转变属于（）
A. 扩散型相变
B. 无扩散型相变
C. 半扩散型相变
?
正确答案：A
3. 8、过共析钢的正常淬火加热温度是（）
A. Ac1+30~50℃
B. Ac3+30~50℃
C. Accm+30~50℃
?
正确答案：A
4. 3、当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。
这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。
A. 二次硬化
B. 回火抗性
C. 二次淬火
?
正确答案：C
5. 4．对于α＋β两相钛合金，可采用下述热处理方法强化（）。
A. 再结晶退火
B. 淬火回火
C. 淬火时效
?
正确答案：C
二,判断题
1. 2、按冶炼方法分类可分为沸腾钢、镇静钢及半镇静钢。
（）
A. 错误。
工程材料学学期期末考试题(A)及详解答案
工程材料学学期期末考试试题(A)及详解答案共5 页第1 页5. 杠杆定律只适用于两相区。
( )6. 金属晶体中，原子排列最紧密的晶面间的距离最小，结合力大，所以这些晶面间难以发生滑移。
( )7. 共析转变时温度不变，且三相的成分也是确定的。
( )8. 热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。
( )9. 过共析钢为消除网状渗碳体应进行正火处理。
( ) 10. 可锻铸铁能够进行锻造。
（ ） 四、简答题（每小题5分,共20分）1． 在图1中分别画出纯铁的)011(、)111(晶面和]011[、]111[晶向。
并指出在室温下对纯铁进行拉伸试验时，滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行？图12．为什么钳工锯 T10，T12 等钢料时比锯 10，20 钢费力，锯条容易磨钝？3．奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？如何防止？4．低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？温度选择的主要理由是什么？五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。
（每小题2分,共10分）材料牌号应用零件热处理工艺HT250 弹簧调质+氮化Cr12MoV 飞机起落架固溶+时效7A04（LC9）机车曲轴自然时效（退火）65Mn 冷冲模淬火+中温回火38CrMoAl 机床床身淬火+低温回火六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80% ，回答以下问题：（每小题4分,共12分）①求该钢的含碳量；②计算该钢组织中各相组分的相对百分含量；③画出其组织示意图，并于图中标出各组织组分的名称。
10．硅（Si），锰（Mn）；磷（P），硫（S）。
11．回火索氏体（或S回），索氏体（或S）。
12．20CrMnT，T10。
13．强化铁素体；提高淬透性。
14．灰口铸铁；最低抗拉强度300MPa，珠光体。
15．硬铝合金，α+β型钛合金三、判断题：(每小题1分,共10分)1．×， 2．√， 3．×， 4．×， 5．√， 6．×， 7．√， 8．×， 9．√， 10．×。
工程材料学学期期末考试试题(A)及详解答案
3. 晶体中的线缺陷是指各种类型的＿＿＿；面缺陷指＿＿＿、＿＿＿。
4. 液态金属进行铸造时，为达到细化晶粒的目的而加入其它物质作为人 工晶核的处理方法称为＿＿＿＿。
5. 金属材料的强化机制有＿＿＿、＿＿＿ 、＿＿＿、和＿＿＿。
页脚内容3
成功是失败之母，一切都是努力的结果
共5页
3．奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的？如何防止？
第4页
4．低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少？温度选择的主要理由 是什么？
五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。
（每小题 2 分,共 10 分）
材料牌号
应用零件
热处理工艺
3．位错；晶界，晶强化，形变强化。
6．滑移，孪生。 7．回复，再结晶，晶粒长大。
页脚内容6
8．共晶转变，共析转变。
成功是失败之母，一切都是努力的结果
共4 页
10．硅（Si），锰（Mn）；磷（P），硫（S）。 11．回火索氏体（或 S 回），索氏体（或 S）。 12．20CrMnT，T10。 13．强化铁素体； 提高淬透性。
14. HT300 中“HT”的含义是＿＿＿，“300” 的含义是＿＿＿ ，其 基体组织是＿＿＿。
15. 2A12（L Y 1 2）材料的类别是 ＿＿＿； TC4 材料的类别是 ＿＿ ＿。 三、 判断题： (在题后括号内将正页确脚的内容划2 √，错误的划×。每小题 1 分,共 10 分)
成功是失败之母，一切都是努力的结果
页脚内容4
其中铁素体占 80% ，回答以下问题：（每小题 4 分,共 12 分）
东大14秋学期《工程材料学基础》在线作业1答案
14秋学期《工程材料学基础》在线作业1
一,单选题
1. 7、以Sn为主加元素的铜合金，称为（）
A. 黄铜
B. 青铜
C. 白铜
?
正确答案：B
2. 6、铝合金经固溶处理后在室温放置或较高温度下保温，随时间延长，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象，称为（）
A. 固溶强化
B. 时效强化
C. 弥散强化
?
正确答案：B
3. 3、在铸铁中，如果碳全部或大部分以游离状态的渗碳体形式存在，此种铸铁则称为（）
A. 白口铸铁
B. 灰口铸铁
C. 麻口铸铁
?
正确答案：A
4. 4、在体心立方晶格中，原子密度最大的晶向是（）。
A. 100
B. 110
C. 111
?
正确答案：C
5. 3、在铸铁中，如果碳全部或大部分以游离状态的石墨形式存在，此种铸铁则称为（）
A. 白口铸铁
B. 灰口铸铁
C. 麻口铸铁
?
正确答案：B
二,判断题
1. 10、材料的凝固过程即结晶过程。
A. 错误。
工程材料及成形技术基础A答案
一、填空题（每空1分，共20分）1. 机械设计时常用屈服强度和抗拉强度两种强度指标。
2. 纯金属的晶格类型主要有面心立方、体心立方和密排六方三种。
3. 实际金属存在点、线和面缺陷等三种缺陷。
4．F和A分别是碳在α-Fe 、γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。
5. 加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得奥氏体组织。
6．QT600-3中,QT表示球墨铸铁，600表示抗拉强度不小于600Mpa 。
7．金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。
8．设计锻件时应尽量使零件工作时的正应力与流线方向相同,而使切应力与流线方向相垂直。
9．电焊条由药皮和焊芯两部分组成。
10．冲裁是冲孔和落料工序的简称。
二、单项选择题（每小题1分，共15分）1．在铁碳合金相图中，碳在奥氏体中的最大溶解度为（ b ）。
a、0.77%b、2.11%c、0.02%d、4.0%2．低碳钢的焊接接头中，（ b ）是薄弱部分，对焊接质量有严重影响，应尽可能减小。
a、熔合区和正火区b、熔合区和过热区c、正火区和过热区d、正火区和部分相变区3．碳含量为Wc＝4.3％的铁碳合金具有良好的（ c ）。
a、可锻性b、可焊性c、铸造性能d、切削加工性4．钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移,从而（ b ）a、增大V Kb、增加淬透性c、减少其淬透性d、增大其淬硬性5. 高碳钢淬火后回火时,随回火温度升高其（ a ）a、强度硬度下降,塑性韧性提高b、强度硬度提高,塑性韧性下降c、强度韧性提高,塑性硬度下降d、强度韧性下降,塑性硬度提高6．感应加热表面淬火的淬硬深度,主要决定于因素（ d ）a、淬透性b、冷却速度c、感应电流的大小d、感应电流的频率7．珠光体是一种（ b ）a、单相间隙固溶体b、两相混合物c、Fe与C的混合物d、单相置换固溶体8．灰铸铁的石墨形态是（ a ）a、片状b、团絮状c、球状d、蠕虫状9．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂，这是由于产生了（ a ）a、加工硬化现象b、再结晶现象c、去应力退火d、扩散退火10．下列说法不正确的是（ c ）a. 调质处理= 淬火+高温回火。
清华大学—工程材料综合题答案
清华大学—工程材料综合题答案第一章6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。
点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。
线缺陷：位错。
位错的存在极大地影响金属的机械性能。
当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。
当进行形变加工时，为错密度增加，σs将会增高。
面缺陷：晶界、亚晶界。
亚晶界由位错垂直排列成位错墙而构成。
亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。
在晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位置，晶格畸变较大，位错密度较大（可达1016m-2以上）。
原子处于较高的能量状态，原子的活性较大，所以对金属中的许多过程的进行，具有极为重要的作用。
晶界和亚晶界均可提高金属的强度。
晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。
8、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
9、间隔固溶体和间隔相有什么不同？答：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。
间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同。
第二章1、金属结晶的条件和动力是什么?答：液态金属结晶的条件是金属必须过冷，要有一定的过冷度。
液体金属结晶的动力是金属在液态和固态之间存在的自由能差(ΔF)。
2、金属结晶的基本规律是什么?答：液态金属结晶是由生核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。
液态金属结晶时，首先在液体中形成一些极微小的晶体(称为晶核)，然后再以它们为核心不断地长大。
在这些晶体长大的同时，又出现新的品核并逐渐长大，直至液体金属消失。
3、在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施有哪些？答：（1）提高液态金属的冷却速度，增大金属的过冷度。
工程材料完整答案
复习题（材料成形）第一篇工程材料一、判断题（对的在题前的括号中打“√”，错的打“×”）（）1. 金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越细。
√（）2. 碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。
×（）3. 奥氏体的晶粒大小除了与加热温度和保温时间有关外，还与奥氏体中碳的质量分数及合金元素的质量分数有关。
√（）4. 马氏体的硬度主要取决于马氏体中的碳的质量分数量。
√（）5. 固溶强化是指因形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象。
√（）6. 奥氏体中碳的质量分数愈高，淬火后残余奥氏体的量愈多。
√（）7. 高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。
×（）8. 同一钢材在相同加热条件下水淬比油淬的淬透性好。
×（）9. 感应加热时的淬硬层深度主要取决于电流频率。
频率愈高，则淬硬层愈浅。
√（）10. 钢的表面淬火和表面化学热处理，本质上都是为了改变表面的成分和组织，从而提高其表面性能。
×（）11. 钢的含碳量越高，则其淬火加热温度越高。
×（）12. 金属多晶体是由许多内部晶格位向相同，而相互间位向不同的小晶体组成的。
√（）13. 因为单晶体具有各向异性的特征，所以实际应用的金属晶体在各个方向上的性能也是不相同的。
×（）14. 晶胞是从晶格中任意截取的一个小单元。
√（）15. 在其它条件相同时，金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细。
√（）16. 在其它条件相同时，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的铸件晶粒更细。
×（）17. 在其它条件相同时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。
√（）18. 在其它条件相同时，浇注时采用振动的铸件晶粒比不采用振动的铸件晶粒更细。
√（）19. 铸造合金常用共晶或接近共晶成分的合金，要进行塑性变形的合金常用具有单相固溶体成分的合金。
√（）20. 合金中的固溶体一般说塑性较好，而金属化合物的硬度较高。
工程材料学习题集答案整理最终版
工程材料习题集第一章钢的合金化基础1合金元素在钢中有哪四种存在形式？①溶入α（铁素体）、γ（奥氏体）、M（马氏体），以溶质形式存在形成固溶体；②形成强化相：碳化物、金属间化合物；③形成非金属夹杂物；④以游离状态存在：Cu、Ag。
2写出六个奥氏体形成元素，其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？①奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu、C、N（锰、钴、镍、铜、碳、氮），其中Mn、Co、Ni（锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，Cu、C、N（铜、碳、氮）为有限溶解；②Cr、V（铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。
3写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。
①非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Cu、Co4按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。
按碳化物稳定性由弱到强的顺序写出钢中常见的四种碳化物的分子式。
①碳化物由强到弱排列：（强）Ti、Nb、V、（中强）W、Mo、Cr、（弱）Mn、Fe②碳化物稳定性由弱到强的顺序：Fe3C→M23C6→M6C→MC5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，而高锰奥氏体钢难于冷变形，容易加工硬化？奥氏体层错能高和低时各形成什么形态的马氏体？①镍是提高奥氏体层错能的元素，锰是降低奥氏体层错能的元素，层错能越低，越有利于位错扩展而形成层错，使交滑移困难，加工硬化趋势增大。
②奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。
如Cr18-Ni8钢；奥氏体层错能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。
如Fe-Ni合金。
6钢的强化机制的出发点是什么？钢中常用的四种强化方式是什么？其中哪一种方式在提高强度的同时还能改善韧性？钢中的第二相粒子主要有哪两个方面的作用？①强化机制的出发点是造成障碍，阻碍位错运动。
②钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）、第二相强化、位错强化（加工硬化）。
③晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。
④钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散/沉淀强化。
工程材料学智慧树知到答案章节测试2023年青岛科技大学
第一章测试1.材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为（）A:强度B:韧性C:硬度D:塑性答案:A2.下列力学性能指标中，常被作为机械设计和选材的主要依据是力学性能指标是（）A:HBSB:σbC:AkD:δ答案:B3.测定钢制成品零件的硬度宜采用（）硬度测试法。
A:HRCB:HBSC:HRBD:HBW答案:A4.金属材料拉断前所承受最大载荷时的应力称为（）。
A:屈服强度B:抗拉强度C:疲劳强度D:冲击韧性答案:B5.设计汽车发动机缸盖螺栓时应选用的强度指标是（）A:σeB:σbC:σpD:σs答案:D6.洛氏硬度与布氏硬度相比的优点是（）。
A:不标单位B:不宜测太薄、太硬的材料C:压痕小D:数值较准确答案:C7.选择和评定塑性材料的主要依据是（）。
A:抗拉强度B:屈服强度C:抗弯强度D:疲劳强度答案:B8.在对金属材料进行压力加工时，必须充分考虑材料的（）A:塑性B:强度C:硬度D:韧性答案:A9.某些机械零件在工作过程中即使承受的应力远小于材料的屈服点也有可能发生突然性断裂。
（）A:对B:错答案:A10.布氏硬度适合测试原材料的硬度。
（）A:对B:错答案:A第二章测试1.奥氏体是（）。
A:碳在α-Fe中的有限固溶体。
B:碳在α-Fe中的间隙固溶体。
C:碳在γ-Fe中的间隙固溶体。
答案:C2.过共析钢的室温平衡组织是（）A:F+PB:FC:P+Fe3CⅡD:P答案:C3.实际晶体的线缺陷表现为（）A:晶界B:亚晶界C:位错D:空位和间隙原子答案:C4.亚共析钢在室温下的组织为（）A:MB:P+FC:FD:M+A’答案:B5.金属的相结构有（）和（）。
A:奥氏体、铁素体B:渗碳体、铁素体C:固溶体、金属化合物D:奥氏体、渗碳体答案:C6.金属材料的力学性能差异是由其化学成分和组织结构决定的。
（）A:对B:错答案:A7.常见的固态金属一般都是非晶体，其内部原子排列是不规则的。
（）A:对B:错答案:B8.铁碳合金中的铁素体组织是碳溶解于a-Fe中形成的间隙固溶体。
工程材料学课后习题答案
3)第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；
4)位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。
有效方法：淬火+回火，钢淬火形成马氏体，马氏体中溶有过饱和C和元素，产生很强的固溶强化效应，马氏体形成时还产生高密度位错，位错强化效应很大；是形成许多极细小的取向不同的马氏体，产生细晶强化效应。因此淬火马氏体具有很高强度，但脆性很大，淬火后回火，马氏体中析出碳化物粒子，间隙固溶强化效应虽然大大减小，但产生很强的析出强化效应，由于基体上保持了淬火时细小晶粒，较高密度的位错及一定的固溶强化作用，所以回火马氏体仍具有很高强度，并且因间隙固溶引起的脆性减轻，韧性得到改善。
第三章机器零件用钢
1试述渗碳钢的合金化和热处理特点。
合金化特点：
1.低C：0.10-0.25%保证零件心部有足够高的韧性
2.加入提高淬透性的合金元素：，，，B，W→提高心部淬透性，获得低
. 3.细化晶粒：强，V,中，等，形成稳定的合金阻碍长大
4.改善渗C的性能：
形成元素：使表层C↑，心部C↓，陡，C扩散受阻
3)提高回火稳定性：间隙固溶，位↑ →应力，脆性↑，提高回火稳定性，（可提高T回），可以在获相同的强度条件下提T回，充分地降低固溶度，位错，应力；
4)细化碳化物：碳化物自身断裂；成为核心;粗大的碳化物使裂纹易扩展。细化碳化物、均匀、弥散分布对强度韧性有利。
(完整版)工程材料课后习题参考答案
工程材料第一章金属的晶体结构与结晶1.解释以下名词点缺陷：原子排列不规那么的区域在空间三个方向尺寸都很小,主要指空位间隙原子、置换原子等.线缺陷：原子排列的不规那么区域在空间一个方向上的尺寸很大,而在其余两个方向上的尺寸很小.如位错.面缺陷：原子排列不规那么的区域在空间两个方向上的尺寸很大,而另一方向上的尺寸很小.如晶界和亚晶界.亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内,晶格位向也并非完全一致,而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块,它们相互镶嵌而成晶粒,称亚晶粒.亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界.刃型位错：位错可认为是晶格中一局部晶体相对于另一局部晶体的局部滑移而造成.滑移局部与未滑移局部的交界线即为位错线.如果相对滑移的结果上半局部多出一半原子面,多余半原子面的边缘好似插入晶体中的一把刀的刃口,故称“刃型位错〞.单晶体：如果一块晶体,其内部的晶格位向完全一致,那么称这块晶体为单晶体.多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体〞.过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度.自发形核：在一定条件下,从液态金属中直接产生,原子呈规那么排列的结晶核心.非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒外表所形成的晶核.变质处理：在液态金属结晶前,特意参加某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提升了形核率,细化晶粒,这种处理方法即为变质处理.变质剂：在浇注前所参加的难熔杂质称为变质剂.2.常见的金属晶体结构有哪几种a -Fe、丫- 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;a— Fe、Cr、V属于体心立方晶格；丫一Fe、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.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,那么晶体中原子排列越紧密.4.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,形式为uvw ；晶面是指晶格中不同方位上的原子面,用晶面指数来表示,形式为hkl.5.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.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.6.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：由于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.7.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,那么过冷度也越大.②随着冷却速度的增大,那么晶体内形核率和长大速度都加快, 加速结晶过程的进行,但当冷速到达一定值以后那么结晶过程将减慢,由于这时原子的扩散水平减弱.③过冷度增大,A F大,结晶驱动力大,形核率和长大速度都大,且N的增加比G增加得快,提高了N与G的比值,晶粒变细,但过冷度过大,对晶粒细化不利,结晶发生困难.8.金属结晶的根本规律是什么晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响答：①金属结晶的根本规律是形核和核长大.②受到过冷度的影响,随着过冷度的增大,晶核的形成率和成长率都增大,但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也第2页共50页会增大形核率.9.在铸造生产中,采用哪些举措限制晶粒大小在生产中如何应用变质处理答：①采用的方法：变质处理,钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来限制晶粒大小.②变质处理：在液态金属结晶前, 特意参加某些难熔固态颗粒,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提升了形核率,细化晶粒.③机械振动、搅拌.第二章金属的塑性变形与再结晶1.解释以下名词：加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工.答：加工硬化：随着塑性变形的增加,金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象.回复：为了消除金属的加工硬化现象,将变形金属加热到某一温度,以使其组织和性能发生变化.在加热温度较低时,原子的活动水平不大,这时金属的晶粒大小和形状没有明显的变化,只是在晶内发生点缺陷的消失以及位错的迁移等变化,因此,这时金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大,而只是使内应力及电阻率等性能显著降低.此阶段为回复阶段.再结晶：被加热到较高的温度时,原子也具有较大的活动水平,使晶粒的外形开始变化.从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒.和变形前的晶粒形状相似,晶格类型相同,把这一阶段称为“再结晶〞.热加工：将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工.冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工.2.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：①随着变形的增加,晶粒逐渐被拉长,直至破碎,这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒,变形愈大, 晶粒破碎的程度愈大, 这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长.因此,随着变形量的增加,由于晶粒破碎和位错密度的增加,金属的塑性变形抗力将迅速增大,即强度和硬度显著提升,而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化〞现象.②金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难,如钢板在冷轧过程中会越轧越硬,以致最后轧不动.另一方面人们可以利用加工硬化现象,来提升金属强度和硬度,如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提升钢丝的强度的.加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素.如冷拉钢丝拉过模孔的局部,由于发生了加工硬化,不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分,这样钢丝才可以继续通过模孔而成形.3.划分冷加工和热加工的主要条件是什么答：主要是再结晶温度.在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工,产生加工硬化现象；反之为热加工,产生的加工硬化现象被再结晶所消除.4.与冷加工比拟,热加工给金属件带来的益处有哪些答：(1)通过热加工,可使铸态金属中的气孔焊合,从而使其致密度得以提升.(2)通过热加工,可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎,从而使晶粒细化,机械性能提升.(3)通过热加工,可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变,使它们沿着变形的方向细碎拉长,形成热压力加工“纤维组织〞(流线),使纵向的强度、塑性和韧性显著大于横向.如果合理利用热加工流线,尽量使流线与零件工作时承受的最大拉应力方向一致,而与外加切应力或冲击力相垂直,可提升零件使用寿命.5.为什么细晶粒钢强度高,塑性,韧性也好答：晶界是阻碍位错运动的,而各晶粒位向不同,互相约束,也阻碍晶粒的变形.因此,金属的晶粒愈细,其晶界总面积愈大,每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多,对塑性变形的抗力也愈大.因此,金属的晶粒愈细强度愈高.同时晶粒愈细,金属单位体积中的晶粒数便越多,变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生,产生较均匀的变形, 而不致造成局部的应力集中,引起裂纹的过早产生和开展.因此,塑性,韧性也越好.6.金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什么变化答：①晶粒沿变形方向拉长,性能趋于各向异性,如纵向的强度和塑性远大于横向等；②晶粒破碎,位错密度增加,产生加工硬化,即随着变形量的增加,强度和硬度显著提升,而塑性和韧性下降；③ 织构现象的产生,即随着变形的发生, 不仅金属中的晶粒会被破碎拉长,而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动,转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一致,产生织构现象；④冷压力加工过程中由于材料各局部的变形不均匀或晶粒内各局部和各晶粒间的变形不均匀,金属内部会形成剩余的内应力,这在一般情况下都是不利的,会引起零件尺寸不稳定.7.分析加工硬化对金属材料的强化作用答：随着塑性变形的进行,位错密度不断增加,因此位错在运动时的相互交割、位错缠结加剧,使位错运动的阻力增大,引起变形抗力的增加.这样,金属的塑性变形就变得困难,要继续变形就必须增大外力,因此提升了金属的强度.8.金属鸨、铁、铅、锡的熔点分别为3380C、1538C、327C、232 C ,试计算这些金属的最低再结晶温度,并分析鸨和铁在1100c下的加工、铅和锡在室温(20C)下的加工各为何种加工答：T 再=0.4T 熔；鸨T 再=[0.4* (3380+273)卜273=1188.2 C ;铁T 再=[0.4* (1538+273) ]-273=451.4 C ;铅T 再=[0.4* (327+273) ]-273=-33 C ;锡T 再=[0.4* (232+273)卜273=-71 C .由于鸨T 再为1188.2 C> 1100C,因此属于热加工；铁T再为451.4CV 1100C,因此属于冷加工；铅T再为-33CV20C,属于冷加工；锡T再为-71V20C,属于冷加工.9.在制造齿轮时,有时采用喷丸法(即将金属丸喷射到零件外表上)使齿面得以强化.试分析强化原因.答：高速金属丸喷射到零件外表上,使工件外表层产生塑性变形,形成一定厚度的加工硬化层,使齿面的强度、硬度升高.第三章合金的结构与二元状态图1.解释以下名词：合金,组元,相,相图；固溶体,金属间化合物,机械混合物；枝晶偏析,比重偏析；固溶强化, 弥散强化.答：合金：通过熔炼,烧结或其它方法,将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质,称为合金.组元：组成合金的最根本的、独立的物质称为组元.相：在金属或合金中,凡成分相同、结构相同并与其它局部有界面分开的均匀组成局部,均称之为相.相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图.固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合,混合后形成的固相的晶格结构与组成合金的某一组元的相同,这种相称为固溶体.金属间化合物：合金的组元间发生相互作用形成的一种具有金属性质的新相,称为金属间化合物.它的晶体结构不同于任一组元,用分子式来表示其组成.机械混合物：合金的组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起,称机械混合物.枝晶偏析：实际生产中,合金冷却速度快,原子扩散不充分,使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多,后结晶含低熔点组元较多,这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析.比重偏析：比重偏析是由组成相与溶液之间的密度差异所引起的.如果先共晶相与溶液之间的密度差异较大,那么在缓慢冷却条件下凝固时,先共晶相便会在液体中上浮或下沉,从而导致结晶后铸件上下局部的化学成分不一致,产生比重偏析.固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化.弥散强化：合金中以固溶体为主再有适量的金属间化合物弥散分布,会提升合金的强度、硬度及耐磨性,这种强化方式为弥散强化.2.指出以下名词的主要区别：1〕置换固溶体与间隙固溶体；答：置换固溶体：溶质原子代替溶剂晶格结点上的一局部原子而组成的固溶体称置换固溶体.间隙固溶体：溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体,即间隙固溶体.2〕相组成物与组织组成物；相组成物：合金的根本组成相.组织组成物：合金显微组织中的独立组成局部.3.以下元素在a -Fe中形成哪几种固溶体Si、C、N、Cr、Mn答：Si、Cr、Mn形成置换固溶体；C、N形成间隙固溶体.4.试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别.答：固溶强化：溶质原子溶入后,要引起溶剂金属的晶格产生畸变,进而位错运动时受到阻力增大.弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度,因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时,会提升合金的强度、硬度及耐磨性.这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化.加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度,从而增大位错运动阻力, 引起塑性变形抗力的增加, 提升合金的强度和硬度.区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金,固溶强化是通过产生晶格畸变,使位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加工强化是通过力的作用产生塑性变形,增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比,通过固溶强化得到的强度、硬度最低,但塑性、韧性最好,加工强化得到的强度、硬度最高,但塑韧性最差,弥散强化介于两者之间.5.固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差异答：在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同,而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元,它是以分子式来表示其组成.在性能上：形成固溶体和金属间化合物都能强化合金,但固溶体的强度、硬度比金属间化合物低, 塑性、韧性比金属间化合物好,也就是固溶体有更好的综合机械性能.6.何谓共晶反响、包晶反响和共析反响式比拟这三种反响的异同点.答：共晶反响：指一定成分的液体合金,在一定温度下,同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反响.包晶反响：指一定成分的固相与一定成分的液相作用,形成另外一种固相的反响过程.共析反响：由特定成分的单相固态合金,在恒定的温度下,分解成两个新的,具有一定晶体结构的固相的反响.共同点：反响都是在恒温下发生,反响物和产物都是具有特定成分的相,都处于三相平衡状态.不同点：共晶反响是一种液相在恒温下生成两种固相的反响；共析反响是一种固相在恒温下生成两种固相的反响；而包晶反响是一种液相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反响.7.二元合金相图表达了合金的哪些关系答：二元合金相图表达了合金的状态与温度和成分之间的关系.8.在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么答：应用杠杆定律可以计算合金相互平衡两相的成分和相对含量.9.A(熔点600C)与B(500C)在液态无限互溶；在固态300c时A溶于B的最大溶解度为30% ,室温时为10%,但B不溶于A;在300c时,含40% B的液态合金发生共晶反响.现要求：1)作出A-B合金相图；2)分析20% A,45%A,80%A等合金的结晶过程,并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量.(2)20%A合金如图①：合金在1点以上全部为液相,当冷至1点时,开始从液相中析出“固溶体,至2点结束,2〜3点之间合金全部由a固溶体所组成,但当合金冷到3点以下,由于固溶体a的浓度超过了它的溶解度限度,于是从固溶体a中析出二次相A,因此最终显微组织：a +An相组成物：a +AA= (90-80/90) *100%=11%a =1-A%=89%45%A合金如图②：合金在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出a固溶体,此时液相线成分沿线BE变化,固相线成分沿BD线变化,当冷至2点时,液相线成分到达E点,发生共晶反响,形成(A+a)共晶体,合金自2点冷至室温过程中,自中析出二次相An,因而合金②室温组织：A n + a +(A+ a )相组成物：A+ a组织：An= (70-55) /70*100%=21% a =1- An =79%A+ a = (70-55) /(70-40) *100%=50%相：A= (90-55) /90*100%=50% a =1-A%=50%80%A合金如图③：合金在1点以上全部为液相, 冷至1点时开始从液相中析出A,此时液相线成分沿AE线变化, 冷至2点时,液相线成分到达点,发生共晶反响,形成(A+ a)共晶体,因而合金③的室温组织：A+ (A+ a ) 相组成物：A+ a组织：A= (40-20) /40*100%=50% A+ a =1-A%=50%相：A= (90-20) /90*100%=78% a =1-A%=22%10.某合金相图如下图.1)试标注①一④空白区域中存在相的名称;2)指出此相图包括哪几种转变类型；3)说明合金I的平衡结晶过程及室温下的显微组织.答：(1)①：L+丫②：丫+ B ③：B+( a + B )④：0 + an(2)匀晶转变；共析转变(3)合金①在1点以上全部为液相,冷至1点时开始从液相中析出丫固溶体至2点结束,2〜3点之间合金全部由T固溶体所组成,3点以下,开始从T固溶体中析出a固溶体,冷至4点时合金全部由a固溶体所组成,4〜5之间全部由a固溶体所组成,冷到5 点以下,由于a 固溶体的浓度超过了它的溶解度限度,从a中析出第二相B固溶体,最终得到室稳下的显微组织：a + B n11.有形状、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,问哪个铸件的偏析较严重答：含50% Ni的Cu-Ni合金铸件偏析较严重.在实际冷却过程中,由于冷速较快,使得先结晶局部含高熔点组元多,后结晶局部含低熔点组元多,由于含50% Ni的Cu-Ni合金铸件固相线与液相线范围比含90% Ni铸件宽,因此它所造成的化学成分不均匀现象要比含90% Ni 的Cu-Ni合金铸件严重.第四章铁碳合金1.何谓金属的同素异构转变试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图答：由于条件〔温度或压力〕变化引起金属晶体结构的转变,称同素异构转变.S4 3210987 654321时间2.为什么丫-Fe和a-Fe的比容不同一块质量一定的铁发生〔丫-Fe - a-Fe 〕转变时, 其体积如何变化答：由于丫-Fe和a-Fe原子排列的紧密程度不同,丫-Fe的致密度为74%,a-Fe的致密度为68%,因此一块质量一定的铁发生〔丫-Fe - a -Fe 〕转变时体积将发生膨胀.3.何谓铁素体〔F〕,奥氏体〔A〕,渗碳体〔FesC〕,珠光体〔P〕,莱氏体〔Ld〕 ?它们的结构、组织形态、性能等各有何特点答：铁素体〔F〕:铁素体是碳在Fe中形成的间隙固溶体,为体心立方晶格.由于碳在Fe中的溶解度、很小,它的性能与纯铁相近.塑性、韧性好,强度、第11页共50页硬度低.它在钢中一般呈块状或片状.奥氏体〔A〕:奥氏体是碳在片中形成的间隙固溶体,面心立方晶格.因其品格间隙尺寸较大,故碳在Fe中的溶解度较大.有很好的塑性.渗碳体〔FesC〕:铁和碳相互作用形成的具有复杂品格的间隙化合物.渗碳体具有很高的硬度,但塑性很差,延伸率接近于零.在钢中以片状存在或网络状存在于晶界.在莱氏体中为连续的基体,有时呈鱼骨状.珠光体〔P〕:由铁素体和渗碳体组成的机械混合物.铁素体和渗碳体呈层片状.珠光体有较高的强度和硬度,但塑性较差.莱氏体〔Ld〕:由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物.在莱氏体中,渗碳体是连续分布的相,奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上.由于渗碳体很脆,所以莱氏体是塑性很差的组织.4.Fe-FesC合金相图有何作用在生产实践中有何指导意义又有何局限性答：①碳钢和铸铁都是铁碳合金,是使用最广泛的金属材料.铁碳合金相图是研究铁碳合金的重要工具,了解与掌握铁碳合金相图,对于钢铁材料的研究和使用,各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义.②为选材提供成分依据：F Fe3c相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律, 合金的性能决定于合金的组织,这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金；为制定热加工工艺提供依据：对铸造,根据相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点,确定铸造温度；根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏. 对于锻造：根据相图可以确定锻造温度.对焊接: 根据相图来分析碳钢焊缝组织,并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性；对热处理：F Fe3c相图更为重要,如退火、正火、淬火的加热温度都要参考铁碳相图加以选择.③由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到的,而在实际加热和冷却通常都有不同程度的滞后现象.5.画出Fe-Fe s C 相图,指出图中S、C、E、P、N、G 及GS、SE、PQ、PSK 各点、线的意义,并标出各相区的相组成物和组织组成物V1段.口1 0. Q. b 1. 2.0 2,143.0i. 0 4. 355 自.6. 69+ C的FeSC 1539140012001UQQHDU600C:共晶点1148c 4.30%C,在这一点上发生共晶转变,反响式：Lc A E Fe a C ,当冷到1148c时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物——莱氏体Le A E Fe3CE:碳在Fe中的最大溶解度点1148c2.11%CG:Fe Fe同素异构转变点〔A3〕912C 0%CH:碳在Fe中的最大溶解度为1495c 0.09%CJ:包品转变点1495c 0.17%C在这一点上发生包品转变,反响式：L BH A J当冷却到1495c时具有B点成分的液相与具有H点成分的固相6反响生成具有J 点成分的周相AN:FeFe同素异构转变点〔A4〕1394c 0%CP:碳在Fe中的最大溶解度点0.0218%C 727cS:共析点727c 0.77%C在这一点上发生共析转变,反响式：A s F p Fe3C ,当冷却到727c时从具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物一一珠光体P 〔F p Fe3C〕ES线：碳在奥氏体中的溶解度曲线,又称Acm温度线,随温度的降低,碳在奥化体中的溶解度减少,多余的碳以Fe3c形式析出,所以具有0.77%〜2.11%C的钢冷却到Acm线与PSK线之间时的组织A Fe3C n ,从A中析出的Fe3c称为二次渗碳体.GS线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A3线,GP线那么是铁素体析出的终了线,所以GSP区的显微组织是F AoPQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线,随温度的降低,碳在铁素体中的溶解度减少, 多余的碳以Fe3c形式析出,从F中析出的Fe3c称为三次渗碳体Fe s Cw ,由于铁素体含碳很少,析出的FesCw很少,一般忽略,认为从727c冷却到室温的显微组织不变.PSK线：共析转变线,在这条线上发生共析转变A S F P Fe s C ,产物〔P〕珠光体,含碳量在0.02〜6.69%的铁碳合金冷却到727c时都有共析转变发生.6.简述Fe-Fe^C相图中三个根本反响：包晶反响,共晶反响及共析反响,写出反响式,标出含碳量及温度.答：共析反响：冷却到727c时具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物.Y 0.8 727?F0.02+Fe3c6.69包品反响：冷却到1495c时具有B点成分的液相与具有H点成分的固相6反响生成具有J 点成分的固相Ao L0.5+ 6 0.11495? Y 0.16共晶反响：1148c时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物.L4.3 1147?2 2.14+ F63C6.697.何谓碳素钢何谓白口铁两者的成分组织和性能有何差异答：碳素钢：含有0.02%~2.14%C的铁碳合金.白口铁：含大于2.14%C的铁碳合金.碳素钢中亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成,其中珠光体中的渗碳体以细片状分布在铁素体基体上,随着含碳量的增加,珠光体的含量增加,那么钢的强度、硬度增力口,塑性、韧性降低.当含碳量到达0.8%时就是珠光体的性能.过共析钢组织由珠光体和二次渗碳体所组成,含碳量接近 1.0%时,强度到达最大值,含碳量继续增加,强度下降.由于二次渗碳体在晶界形成连续的网络,导致钢的脆性增加.白口铁中由于其组织中存在大量的渗碳体,具有很高的硬度和脆性,难以切削加工.8.亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点.答：亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成.其中铁素体呈块状.珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布.共析钢的组织由珠光体所组成.过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成,其中二次。
工程材料题库(答案版)
一．名词解释1．断裂韧性(度)K2. 过冷度 3变质处理4.同素异构转变IC5．调质处理6．屈服现象7．相8．枝晶偏析9．形变（加工）硬化10．热处理11. 组织 12. 扩散13.工程材料 14. 晶体 15. 合金 16. 固溶体17固溶强化 18. 淬火 19．热变形 20．冷变形21．再结晶22、残余奥氏体 23、临界（淬火）冷却速度 24、间隙固溶体25．马氏体 26、细晶强化 27、回火稳定性 28、淬透性29、强度 30、硬度 31刚度 32、弹性模量33、塑性 34、冲击韧性 35、屈服极限 36、条件屈服强度37、疲劳极限 38、晶体结构 39、晶格 40、晶胞答案：：材料有裂纹存在时抵抗脆性断裂的能力。
1．断裂韧性(度)KIC2. 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差。
3．变质处理：在液态金属中加入高熔点或难熔的孕育剂或变质剂作为非自发晶核的形核核心，以细化晶粒和改善组织的方法。
4．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。
5．调质处理：淬火后高温回火称为调质。
6．屈服现象：金属发生明显塑性变形的现象。
7．相：凡是化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分开的均匀组成部分。
元素不一定单一。
8．枝晶偏析：当冷却速度较快时，原子扩散速度不均匀而造成的结晶后的成分不均匀的现象。
9．形变（加工）硬化：金属在冷态下进行塑性变形时，随着变形度的增加，其强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
10．热处理：将固态金属或合金在一定的介质中加热、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。
11．组织：用肉眼或显微镜观察到的材料的微观形貌，它可以是单相的，也可以是由一定数量、形态、大小和分布方式的多种相组成。
12．扩散：原子在晶体中移动距离超过其平均原子间距的迁移现象。
13．工程材料：以强度、韧性、塑性等机械性能为主要要求，用于制作工程结构和零件、工具及模具的材料。
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2)在钢中加入强碳化物形成元素钛,铌,使钢中的碳优先形成 TiC 或 NbC,而不 形成 Cr23C6 . 分) (1 . 4.①低碳钢渗碳处理的温度在 900~950℃(或 AC3 以上 50~80℃)(2 分) ②选择的主要理由是应在单相γ区,因为γ的碳的溶解度大,而α相的碳的溶解度 最大仅 0.0218.因此只有在单相γ区才能获得较高的表面碳浓度(2 分) ;但温度也 不能太高,否者易形成粗大的奥氏体晶粒而降低力学性能(1 分) . 五,(划对一道连线 1 分,共 10 分) 划对一道连线
1.
纯铁在室温下为体心立方晶体结构,滑移系为{110}×<111>,所以应该沿上述
(011) 晶面的 [1 1 1] 晶向滑移. 1 分,可不答理由) ( .晶面,晶向标注各 1 分. 2.答:T10,T12 属于碳素工具钢,含碳量为 1.0%,1.2%,因而钢中渗碳体含量高,
钢的硬度较高;而 10,20 钢为优质碳素结构钢,属于低碳钢,钢的硬度较低, 因此钳工锯 T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力,锯条容易磨钝.
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③. 七, 每小题 2 分,共 10 分) ( ①. 45 钢(或其它中碳合金钢) ; ②. 目的是为了获得主轴整体所要求的硬度 20~24HRC 及其他机械性能,并便于加 工(1 分) ;工艺是:加热到 850℃左右保温,然后空冷. 分) (1 ③. 目的是为了获得轴颈部 56~58HRC 的硬度要求(1 分) ;工艺是采用高频感应加 热至 830℃左右,然后迅速在水中冷却(1 分) . ④. 目的是降低淬火后工件的残余应力(1 分) ;工艺是在 170~200℃加热并保温(1 分) . ④. 轴颈部为回火马氏体(1 分) ,其余地方为珠光体或索氏体(1 分) . ( 八, 每小题 2 分,共 8 分) 答:(1)珠光体:冷却至 A1 线~650℃范围内等温或连续冷却下来得到珠光体组织. 索氏体:冷却至 650～600℃温度范围内等温或连续冷却下来得到索光体组 织. 下贝氏体:冷却至 350℃～MS 温度范围内等温冷却下来得到下贝氏体组织. 马氏体+少量残余奥氏体: 以大于获得马氏体组织的最小冷却速度连续冷却获 得马氏体+少量残余奥氏体.
�
3 a , 8. 4
3.位错;晶界,亚晶界. 4. 变质处理. 5.固溶强化,弥散强化,细晶强化,形变强化. 6.滑移,孪生. 7.回复,再结晶,晶粒长大. 8.共晶转变,共析转变. 9.奥氏体,铁素体,渗碳体,液体.
共 4 页 10.硅(Si) ,锰(Mn) ;磷(P) ,硫(S) . 11.回火索氏体(或 S 回) ,索氏体(或 S) . 12.20CrMnT,T10. 13.强化铁素体; 提高淬透性.
南 京 航 空 航 天 大 学
共 4 二 OO 六 ～二 OO 七 学年 第 1 学期 页 第 1 页 课程名称: 工程材料学 》参考答案及评分标准 《 命题教师:缪 强 考试班级 学号 试卷代号:A 姓名 成绩
一,名词解释: (每小题 2 分,共 10 分) 名词解释: 每小题 共 珠光体:铁素体和渗碳体成片层相间的机械混合物. 过冷度:金属的实际结晶温度低于其理论结晶温度,理论结晶温度与实际结晶温度 的差值称为过冷度. 合金:通过熔炼,烧结或其它方法,将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在 一起所形成的具有金属特性的新物质,称为合金. 本质晶粒度:在规定的加热条件下,奥氏体晶粒长大的倾向性. 调质处理:淬火后的高温回火. 二,填空题:(每空 0.5 分,共 20 分) 每 1.正火,球化退火. 2.体心立方, 2,
( 六,解答: 每小题 4 分,共 12 分) 解答: 共 ①. 根据珠光体含量求出该碳钢室温下的含碳量: 室温下铁素体的含碳量可忽略不计,而珠光体的含碳量为 0.77%,因此: 含碳量 C=0.77%×20%=0.154% ②. 该碳钢室温下的相组成为 F+Fe3C F=(6.69-0.154)/6.69=97.7% Fe3C=1-F=2.3%
3. 奥氏体不锈钢在约 600 C 工作时,从 A 体晶界析出 Cr23C6 碳化物,造成晶界
附近基体贫铬,当贫铬区含铬量低于 12%时,电位显著下降,造成晶间腐蚀.使钢
共 4 的强度和塑性急下降. 分) (3 防止晶间腐蚀的方法: 1)降低钢的含碳量,以尽可能少的形成 Cr23C6. 分) (1
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14.灰口铸铁;最低抗拉强度 300MPa,珠光体. 15.硬铝合金,α+β 型钛合金 三, 判断题:(每小题 1 分,共 10 分) 每小题
1.×, 2.√, 3.×, 4.×, 5.√, 6. ×, 7.√, 8.×, 9.√, 10.×.
四,简答题(每小题 5 分,共 20 分) ( 共