机械工程材料习题集

1材料的性能1、抗拉强度：材料抵抗最大均匀塑性变形的能力。

2、硬度：材料表面抵抗局部微量塑性变形的能力。

3、刚度：材料抵抗弹性变形的能力。

2 材料的结构1、晶胞：晶胞是能代表晶格中原子排列规律的最小几何单元。

2、致密度：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。

3、晶体各向异性：晶体中不同晶面或晶向上的原子密度不同，从而造成晶体不同方向上的性能不同的现象。

4、指出固溶体和金属化合物在晶体结构和机械性能方面的区别。

答：固溶体仍保持溶剂的晶格类型。

而金属化合物为新的晶格，它与任一组元均不相同。

固溶体一般是塑性、韧性好，强度、硬度低；金属化合物是硬度高，塑性、韧性差。

5、常见的金属化合物有______________、_______________和_______________三种类型。

（正常价化合物；电子化合物；间隙化合物和间隙相）6、金属的晶粒愈细小，则金属的强度、硬度愈_______________、塑性韧性愈_______________，这种现象称为_______________强化。

（高；好；细晶）7、原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为_______________固溶体和_______________ 固溶体。

（间隙；置换）8、按合金的相结构分，铁碳合金中的铁素体属于_______________，渗碳体属于_______________。

（固溶体；金属化合物）9、在合金中具有_______________化学成分、_______________结构且与其他部分隔开的均匀组成部分叫做相。

（同一;同一）10、晶界和亚晶界属于_______________ 缺陷，位错属于_______________缺陷。

（面；线）11、晶体缺陷，按几何特征可分为__________缺陷、__________缺陷和__________缺陷三种类型。

（点；线；面）12、与固溶体相比，金属化合物具有高硬度、低塑性。

（正确）13、由固溶体（基体）和金属化合物（第二相）构成的合金，适量的金属化合物在合金中起强化相作用。

（正确）14、间隙固溶体的机械性能和间隙化合物的机械性能是相似的。

（错误）15、金属化合物都遵守原子价规律，其成分固定并可用化学式表示。

（错误）16、只要组成合金的两组元的原子直径差达到一定值，便可形成无限固溶体。

（错误）17、工业金属大多为单晶体。

（错误）18、位错是晶体中常见的缺陷，在常见的工业金属中位错密度愈小，其强度愈高。

（错误）19、面心立方晶格中原子排列最密的晶面是｛１１０｝，原子排列最密的晶向是＜１１１＞（正确）20、工业上常用的金属，其中原子排列是完整的、规则的，晶格位向也是完全一致的。

（错误）21、不论在什么条件下，金属晶体缺陷总是使金属强度降低。

（错误）22、只要是晶体（单晶体或多晶体），其性能必然呈现各向异性（错误）23、与面心立方晶格的｛111｝晶面相比，体心立方晶格的｛110｝晶面上的原子排列比较紧密。

（正确）24、金属化合物的机械性能特点是。

（D）A.高塑性B.高韧性C.高强度D.硬而脆25、合金铁素体比铁素体的强度高，这是由于造成的。

（D）A.弥散强化B.加工硬化C.细晶强化D.固溶强化26、固溶体的机械性能特点是。

（B）A.高硬度B.高强度C.高塑性D.高刚度27、常见金属的三种晶体结构是、、。

（体心立方晶格；面心立方晶格；密排六方晶格）28、金属具有良好的导电性、导热性、塑性等，是由于金属键造成的。

（正确）29、经塑性变形后金属的强度、硬度升高，这主要是由于造成的( A )A.位错密度提高B.晶体结构改变C.晶粒细化D.出现纤维组织30、与粗晶粒金属相比,细晶粒金属的( A )A.强度、韧性均好B.强度高、韧性差C.强度高、韧性相等D.强度、韧性均差31、在工业生产条件下，金属结晶时冷速愈快，N/G值（A），晶粒愈细。

A.愈大B.愈小C.不变D.等于零32、具有体心立方晶格的金属有( C )A.ＣｕB.ＡlC.α－ＦｅD.γ－Ｆｅ33、组成晶格的最基本的几何单元是（B ）A.原子B.晶胞C.晶粒D.亚晶粒34、具有面心立方晶格的金属有( B )A.α－ＦｅB.γ－ＦｅC.δ－ＦｅD.Ｚｎ3 材料的凝固1、同素异构转变：固态金属的晶格结构随温度改变而改变的现象。

2、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。

3:、晶内偏析（枝晶偏析）：固溶体合金冷速较快时，形成在一个晶粒内化学成分不均匀的现象。

4、相：在合金中，具有同一化学成分、同一晶体结构，且有界面与其它部分分开的均匀组成部分。

5：珠光体：由铁素体与渗碳体两相组成的片层状机械混合物。

℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态300℃时6、已知A（熔点600A溶于B 的最大溶解度为30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在300℃时，含40% B 的液态合金发生共晶反应。

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。

答：（1）略（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α固溶体，至2点结束，2～3点之间合金全部由α固溶体所组成，但当合金冷到3点以下，由于固溶体α的浓度超过了它的溶解度限度，于是从固溶体α中析出二次相A，因此最终显微组织：α+AⅡ相组成物: α+AA=（90-80/90）*100%=11%α=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α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，发生共晶反应，形成（A+α）共晶体，合金自2点冷至室温过程中，自中析出二次相AⅡ，因而合金②室温组织：AⅡ+α+(A+α)相组成物:A+α组织：AⅡ=（70-55）/70*100%=21%α=1- AⅡ=79%A+α=（70-55）/(70-40）*100%=50%相：A=（90-55）/90*100%=50%α=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，发生共晶反应，形成(A+α)共晶体，因而合金③的室温组织：A+ (A+α)相组成物：A+α组织：A=（40-20）/40*100%=50%A+α=1-A%=50%相：A=（90-20）/90*100%=78%α=1-A%=22%7、如图是铁碳平衡相图。

①写出ECF线、PSK线发生的相变相变反应名称及反应式。

②简要分析含碳为2.5%的铁碳合金的结晶过程。

③计算含碳为2.5%的铁碳合金室温组织组成物和相的相对质量。

8、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，使得先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多，因为含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9、在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？采用的方法：①提高过冷度：钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。

②变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，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，从而提高了形核率，细化晶粒。

③机械振动、搅拌。

10、简要说明合金相图与合金铸造性能之间的关系。

从Fe-Fe3C相图可以看出，共晶成分的铁碳合金熔点最低，结晶温度范围最小，具有良好的铸造性能。

因此，铸造生产中多选用接近共晶成分的铸铁。

根据Fe-Fe3C相图可以确定铸造的浇注温度，一般在液相线以上50-100℃，铸钢（Wc=0.15%-0.6%）的熔化温度和浇注温度要高得多，其铸造性能较差，铸造工艺比铸铁的铸造工艺复杂。

11、相图的各组织或相中，硬度最高的是__________，强度最高的是___________，塑性最好的是___________。

（渗碳体；珠光体；奥氏体）12、亚共析钢、共析钢及过共析钢的室温平衡组织依次为_______________、_______________及_______________，其三者的相组成物依次为_______________、_______________及_______________。

（F+P;P;P+二次Fe3C;F+Fe3C;F+Fe3C;F+Fe3C）13、从Fe-Fe3C相图可知，工业纯铁、碳钢及白口铸铁的含碳量依次在_______________、_______________及_______________范围内.（≤0.0218%;>0.0218%至≤2.11%;>2.11%至<6.69%）14、从Fe-Fe3C相图中看出，纯铁结晶冷至G点，发生_____________转变，由_____________转变为_______________。

（同素异构；γ－Ｆｅ；α－Ｆｅ）15、在平衡状态下，一次渗碳体、二次渗碳体、高温莱氏体、低温莱氏体及珠光体的含碳量依次为_______________、_______________、_______________、_______________ 、_______________。

（6.69%;6.69%;4.3%;4.3%;0.77%）16、Fe-Fe3C相图中，五个相是_______________、_______________、_______________、_______________和_______________。

（δ固溶体（高温铁素体）；奥氏体；铁素体；渗碳体）17、晶内偏析又称为_______________，其形成条件是_______________ ，消除方法是_______________（枝晶偏析；快速冷却；扩散退火）18、合金相图是在_______________条件下表示合金的_______________之间关系的图形。

（平衡；化学成分、温度和相（组织））19、碳原子溶入γ-Fe形成_______________固溶体，是_______________晶格。

（间隙固溶体；面心立方）20、金属结晶的必要条件是_______________，其结晶过程要进行_______________和_______________两个过程。

（过冷；形核；长大）21、金属的实际结晶温度总是_______________理论结晶温度，这种现象称为_______________。