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工程材料（A）一、填空题1．常见金属的晶格类型有、和三种类型。

2．加工硬化是指随着塑性变形的增加，金属的、上升而、下降的现象。

3．碳钢是含碳量至范围内的铁碳合金，而生铁是含碳大于的铁碳合金。

4．含碳量在0.77%时的铁碳合金在727℃以上时是组织，为晶格；727℃以下时是组织，其中铁素体为晶格。

5．热处理是指的工艺方法，其目的是。

6．工程材料按属性组成特点可分为、、和。

7．镇静钢和沸腾钢锭的缺陷有、、和等缺陷。

8．合金钢按钢的合金元素含量分为、和。

9．σ0.2（R P0.2）指的是。

10．材料的常温强度指标包括或、，而塑性指标包括和。

11.材料的加工工艺性能是指：在加工过程中所表现出来的适应加工的能力称为工艺性能。

一、填空题1．体心立方、面心立方和密排立方2．强度、硬度，塑性、韧性3．0.02~2.14（或2.11）%，2.14（或2.11）~6.69%4．奥氏体，面心立方晶格，珠光体，体心立方晶格5．将固态金属以一定的升温速度加热到既定温度，保温一定时间，再以一定的降温速度冷却的工艺方法。

其目的：通过改变钢的组织结构而改善金属零件的使用性能和工艺性能。

6．金属材料、无机非金属材料（或陶瓷）、高分子材料和复合材料7．缩孔、疏松、偏析、气泡等8．低合金钢、中合金钢和高合金钢9．规定残余延伸应力（或名义屈服极限），是指产生0.2%残余伸长的屈服强度10．抗拉强度、屈服强度和弹性极限，延伸率和断面收缩率二、判断题1．Q235-A是球墨铸铁。

（）2．制作弹簧的最终热处理工序为调质处理。

（）3．玻璃钢是一种树脂基复合材料。

（）4．表面淬火既可以改变表层金属的组织和性能也可以改变其成分。

（）5．优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，其意义是钢中平均含碳量的千分数。

（）6．在外力的作用下，材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。

（）7．为使低碳钢便于切削加工，常预先对其进行退火处理。

（）8．目前，几乎所有的工业均离不开高分子材料。

（）9．碳素钢中的Si含量过多时，可导致钢的冷裂。

（）10．热塑性塑料加工成型过程一般要经过加热塑化、流动成型、冷却固化三个阶段而制得产品。

（）11.冲击韧性是指材料抵抗更硬的物体压入其内的能力（×）二、判断题1．×；2．×；3．√；4．×；5．×；6．√；7．×；8．√；9．√；10．√；三、解词1．复合材料2．固溶强化3．异质形核4．铸造性能三、解词1．复合材料答：两种以上具有不同性能的材料通过人工复合制备的一种固体材料。

2．固溶强化答：固溶体中，溶质原子的存在使晶格产生畸变，增加了位错运动的阻力，金属的滑移变形比较困难，其塑性和韧性略有下降，但其强度和硬度随着溶质原子的浓度的增加而提高，在工程上就被称为固溶强化。

3．异质形核答：金属原子依附于固态杂质微粒的表面形成晶核为异质晶核。

4．铸造性能答：指金属材料是否适合于铸造及所铸构件质量的好坏。

5．韧性断裂答：材料在断裂之前产生显著的宏观塑性变形的断裂。

6. 有色金属：狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。

广义的有色金属还包括有色合金。

有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。

四、问答题1．什么是材料的韧性断裂和脆性断裂？其原因和典型特点是什么？2．金属产生加工硬化的原因是什么？加工硬化对生产有何利与弊？有何办法来消除不利的影响？3．何谓正火？其目的有哪些？4．金属结晶时，液体的冷却速度如何影响固体金属的强度？进行细晶强化的措施有哪些？四、问答题1．什么是材料的韧性断裂和脆性断裂？其原因和典型特点是什么？答：韧性断裂是材料在断裂之前产生显著的宏观塑性变形的断裂。

往往是因材料受到较大的载荷或过载所引起。

断裂前塑性变形明显，一般容易引起人们的注意，同时外载荷所提供的能量大多被材料的塑性变形所消耗，不会造成严重事故。

脆性断裂是材料在断裂前没有发生或很少发生宏观可见的塑性变形的断裂。

产生脆性断裂的原因a 应力状态与应力集中源（缺口效应）；b 低温脆性，低温是很多脆断事故发生的条件。

工程上大量使用的碳素钢、低合金钢及高合金钢，都有低温脆性，其他原因还有焊接质量、介质特性、尺寸效应等。

脆性断裂是一个快速断裂过程，往往造成灾难性结果。

2．金属产生加工硬化的原因是什么？加工硬化对生产有何利与弊？有何办法来消除不利的影响？答：金属产生加工硬化的原因主要是在冷塑性变形过程中，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高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。

有利的方面：加工硬化是强化金属的重要方法之一，可使金属的变形均匀。

不利的方面：加工硬化给金属的进一步塑性变形带来困难。

可以用再结晶退火处理来消除加工硬化的不利影响。

3．何谓正火？其目的有哪些？答：正火是将钢加热到A C3(或A ccm )以上30-50℃，保温适当的时间后，在空气中冷却的热处理工艺。

正火处理的目的有：（1）作为预备热处理，使组织粗大的铸件和锻件达到组织均匀、细化，为淬火和调质作准备；（2）作为最终热处理，提高钢的强度、韧性和硬度，对于力学性能要求不高的普通结构钢件，可在正火状态下使用。

（3）低碳钢退火后塑性和韧性太高，切削时难断屑，光洁度不高。

正火可以获得适当硬度，改善低碳钢和低合金钢的切削性能。

4．金属结晶时，液体的冷却速度如何影响固体金属的强度？进行细晶强化的措施有哪些？答：一般来说，同一成分的金属，晶粒越细，其强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好。

金属结晶时冷却速度愈快，实际的结晶温度就愈低，过冷度愈大。

由金属的凝固理论，随着过冷度的增大，形核率将增大，晶粒变细。

进行细晶强化的措施主要有：（1）提高冷却速度，增大过冷度；（2）变质处理；（3）振动结晶。

工程材料 （B ）一、 填空题1．屈服强度指的是材料的 。

2．晶体结构主要分为 个晶系和 种晶格。

34．常温下，钢与铸铁的晶粒越 ，其机械性能越 ，在结晶过程中若加快冷却速度可达到晶粒 的目的。

5．下列铸铁中石墨的存在状态及获取方法是：孕育铸铁 、 ；球墨铸铁 、 ；可锻铸铁 、 。

6．写出下列力学指标的符号：抗拉强度 ；布氏硬度 ；断裂韧性 。

7．钢的室温组织有 、 、 。

8．平衡状态下，含碳量为0.60%的铁碳合金由液态冷至室温的组织转变过程为：液态、 、 、 及 。

9．晶核形成有 和 两种方式。

10．共析钢的室温组织是 ，它是 和 的机械混合物。

一、填空题1．在外力作用下开始产生屈服时单位面积所能承受的最大拉伸力。

2. 7个，14种3．结构材料和功能材料4．细，好，细化5．细小的片状，孕育处理；球状，球化处理；团絮状，长时间的退火6．1;;b c HB K7．铁素体，珠光体，渗碳体8．液体+奥氏体，奥氏体，奥氏体+铁素体，铁素体+珠光体9．均质形核和异质形核10．珠光体，铁素体和渗碳体二、判断题1．普通碳素结构钢一般都在供货状态下使用，不做热处理。

（ ）2．硅在钢中可以起到强化的作用，所以碳钢中不限制其含量的多少。

（ ）3．硬度不是金属材料的独立的性能指标。

（ ）4．黄铜是铜锡合金。

（）5．Q235-A是A型球墨铸铁。

（）6．高分子材料是由相对分子质量104以上的化合物构成的材料。

（）7．环氧树脂是一种热塑性树脂。

（）8．陶瓷材料的主要结合键是金属键和离子键。

（）9．树脂基复合材料是应用最广的一类复合材料。

（）10．在冷或热状态下的压力作用下，材料产生塑性变形的能力叫压力加工性能。

（）二、判断题1．（√）；2．（×）；3．（×）；4．（×）；5．（×）； 6．（√）；7．（×）；8．（×）；9．（√）；10．（√）；三、解词1．过冷度2．固溶体3．贝氏体4．玻璃钢三、解词1．过冷度答：理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。

2．固溶体答：当合金组元之间以不同比例相互混合后，若所形成的固相晶体结构与组成合金的某一组元相同，这种相称为固溶体。

3．贝氏体答：在550℃～Ms温度区域内，奥氏体转变形成碳过饱和的铁素体和细小碳化物的混合物，称为贝氏体。

4．玻璃钢答：以合成树脂为粘结剂，玻璃纤维及其制品为增强材料而制成的复合材料，即为玻璃钢。

四、问答题1．何谓同素异构转变？给出铁的同素异构转变过程3．分析并举例（比如轴类）说明如何选择零部件用钢。

3．分析下列牌号钢铁材料的种类、含碳量及主要合金元素含量、用途及常用的最终热处理工艺。

（15分）Q235-AF、20CrMnTi、45、40Cr、GCr15、60Si2Mn、654．什么是锡青铜？为什么工业用锡青铜的含锡量为3~14%？四、问答题1．何谓同素异构转变？给出铁的同素异构转变过程答：同一金属元素在固态下由于温度的改变而发生晶体结构类型变化的现象称为金属的同素异构转变。

纯铁在1538℃进行结晶，得到具有体心立方晶体结构δ-Fe。

在1394℃时发生同素异构转变，由体心立方晶体结构的δ-Fe转变为面心立方晶体结构的γ- Fe。

温度进一步降低到9l2℃时，面心立方晶体结构的γ- Fe又转变为体心立方晶体结构的α- Fe，9l2℃以下不再发生转变。

2．分析并举例（比如轴类）说明如何选择零部件用钢答：以轴类零件为例进行选材。

首先进行工况分析。

轴类零件支持机器中回转件并传递运动和动力，可能承受扭转、拉伸、弯曲、压缩及复合载荷等各种类型载荷；轴颈、支承等部位承受局部载荷；连接动密封部位有摩擦磨损，轴会受到一定程度的过载或冲击载荷作用。

然后分析轴类零件的失效形式。

疲劳断裂是最常见类型，疲劳裂纹萌生于局部应力最高部位，其次过度磨损可能会发生于轴相对运动的表面，此外过量弯曲，扭转变形，振动或腐蚀失效。

由以上分析得出对材料性能的要求，①具有高的强度、足够的刚度及良好的韧性，以防止断裂及过量变形；②具有高的疲劳极限，防止疲劳断裂；③产生磨擦的部位，应具有较高硬度和耐磨性；④具有一定淬透性，保证轴有R的淬硬层深度最后考虑经济性因素进行选材，①轻载、低速、不重要的轴，可选用Q235、Q255、Q275等普通碳钢，这类钢通常不进行热处理。

②中等载荷且精度要求不高的轴类零件，常选用35、40、45、50等优质碳素结构钢，尤以45钢应用最多。

③较大载荷或精度要求高的轴，以及处于高、低温等恶劣条件下工作的轴，应选用合金钢。