机械工程材料应用基础

第一章习题与思考题

1．常见的金属晶格类型有哪些?试绘图说明其特征。

2．实际金属中有哪些晶体缺陷?晶体缺陷对金属的性能有何影响?

3．什么叫过冷现象、过冷度?过冷度与冷却速度有何关系?

4．金属的晶粒大小对力学性能有何影响?控制金属晶粒大小的方法有哪些?

5．如果其它条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：

（1）金属型浇注与砂型浇注；

（2）浇注温度高与浇注温度低；

（3）铸成薄壁件与铸成厚壁件；

（4）厚大铸件的表面部分与中心部分；

（5）浇注时采用振动与不采用振动。

6．金属铸锭通常由哪几个晶区组成？它们的组织和性能有何特点？

7．为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性？

8．试计算面心立方晶格的致密度。

9．什么是位错？位错密度的大小对金属强度有何影响？

10、晶体在结晶时，晶核形成种类有几种？什么是变质处理？

11、解释下列名词：结晶、晶格、晶胞、晶体、晶面、晶向、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒、点缺陷、面缺陷、线缺陷

第二章习题与思考题

1．置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？

2．间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上区别何在？举例说明之。

3．现有A、B两元素组成如图2.1所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确？为什么？

（1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。

（2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是高于原液相中含B量。

（3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分都不相同，故在平衡状态下固溶体的成分是不均匀的。

图2.1 题3 图

4．共晶部分的Mg-Cu相图如图2.2所示：

（1）填入各区域的组织组成物和相组成物。在各区域中是否会有纯Mg相存在？为什么？

（2）求出20%Cu合金冷却到500℃、400℃时各相的成分和重量百分比。

（3）画出20%Cu合金自液相冷到室温的却曲线，并注明各阶段的相与相变过程。

图2.2 题4 图

5．试分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同之处。

6．为什么亚共晶合金的共晶转变温度与共晶合金共晶转变温度相同？

8、今有两个开关相同的铜镍合金铸件，一个含ωNi=90%，一个含ωNi=50%，铸后自然冷却，问凝固后哪个铸件的偏析较为严重？

9、解释以下名词：合金、组元、相、组织、相图、枝晶（晶内）偏析、比重偏析、共晶反应、固溶强化、金属化合物、固溶体、匀晶相图、共晶相图

第三章习题与思考题

1．何谓金属的同素异晶转变?试以纯铁为例说明金属的同素异晶转变。

2．何谓共晶转变和共析转变?以铁碳合金为例写出转变表达式。

3．画出Fe-Fe3C相图钢的部分，试分析45钢、T8钢、T12钢在极缓慢的冷却条件下的组织转变过程，并绘出室温显微组织示意图。

4．为什么铸造合金常选用靠近共晶成分的合金？而压力加工合金则选用单相固溶体成分的合金？

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7．有形状和大小一样的两块铁碳合金，一块是低碳钢，一块是白口铁。问用什么简便的方法可迅速将它们区分开来?

8．现有两种铁碳合金，在显微镜上观察其组织，并以面积分数评定各组织的相对量。一种合金的珠光体占75%，铁素体占25%；另一种合金的显微组织中珠光体占92%，二次渗碳体占8%。这两种铁碳合金各属于哪一类合金？其碳的质量分数各为多少？

9．现有形状尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金，它们碳的质量分数分别为0.20%、0.40%、1.2%、3.5%。根据你所学过的知识，可有哪些方法来区别它们?

10．根据Fe-Fe3C相图解释下列现象：

（1）在进行热轧和锻造时，通常将钢材加热到1000～1200℃；

（2）钢铆钉一般用低碳钢制作；

（3）绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝)，而起重机吊重物时却用钢丝绳(60钢、65钢、70钢等制成)；

（4）在1100℃时，w c=0.4%的碳钢能进行锻造，而wc=4.0%的铸铁不能进行锻造；

（5）在室温下w c=0.8%的碳钢比w c=1.2%的碳钢强度高；

（6）钢锭在正常温度(950～1100℃)下轧制有时会造成开裂；

（7）钳工锯割T8钢、T10钢等钢料比锯割10钢、20钢费力，锯条易磨钝；

11．试以钢的显微组织说明20钢、45钢和T8钢的力学性能有何不同。

12．下列说法是否正确?为什么?

（1）钢的含碳量越高，质量越好；

（2）共析钢在727℃发生共析转变形成单相珠光体；

（3）w c=4.3%的钢在1148℃发生共晶转变形成莱氏体；

（4）钢的含碳量越高，其强度和塑性也越高。

13．下列工件，由于管理的差错，造成钢材错用，问使用过程中会出现哪些问题?

（1）把Q235—A当作45钢制造齿轮?

（2）把30钢当作T13钢制成锉刀；

（3）把20钢当作60钢制成弹簧。

14．根据括号内提供的钢号(08F；20；T8；T12；65Mn；45)选择下列工件所采用的材料： 冷冲压件；

螺钉；齿轮；小弹簧；锉刀。

15、解释下列名词，并说明其显微组歌特征和力学性能：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体

第四章习题与思考题

1、举出两个实际金属零件说明塑性变形行为的重要性。

2、金属经冷和热塑性变形后的组织和性能有什么变化？能否根据它们的显微组织区别这两种变

形？

3、低碳钢板冲零件前硬度100HBS，而冲零件后硬度不均匀，有的部位为100HBS，有的部位为150HBS，

说明其原因。

4、如何选择再结晶退火温度？什么是热变形和冷变形？钢的再结晶退火温度是多少？

5、名词解释：滑移、加工硬化、再结晶、临界变形量

6、在制造长的精密丝杆时或轴时，常在半精加工之后将其吊挂起来，并用木锤沿全长轻击几遍，再吊挂５～７天，然后再精加工，试解释这样做的目的和其原因。

7、锡在室温下变形，钨在１０００℃变形，它们属于热加工还是冷加工，组织和性能会有何变化？

8、想一想低碳钢的拉伸试验中，拉伸至e点、s点、b点时组织发生和变化。

9、由厚板机械加工成齿轮；（２）由粗钢棒机械加工成齿轮；（３）由圆棒热锻成齿轮坯，再加工成齿轮。哪种方法较为理想？为什么？

10、说明下列现象产生的原因？

（1）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向；

（2）实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比理论计算的数值小得多；

（3）晶界处滑移的阻力最大；

（4）Zn、α-Fe、Cu的塑性不同。

11、影响再结晶后晶粒大小的主要因素有哪些？

名词解释：滑移、加工硬化、再结晶。

第五章习题与思考题

1．奥氏体晶粒大小与哪些因素有关?为什么说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能?

2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物?试列表比较它们的组织和性能。

3．共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短?转变速度最快?