工程材料随堂练习答案

一、关于机械工程材料的性能

1、机械设计时常用σs 和σb 两种强度指标。

2、有一碳钢支架，因刚性不足试问哪种方法合理? （选择：C）A：有人要用热处理方法进行强化；B：有人要另选合金钢；

C：有人要改变零件的截面形状来解决。

3、在图纸上，为什么一般只用硬度来表示零件的力学性能要求?

答：（1）硬度实验室非破坏性实验

（2）简单易行

（3）硬度和强度之间存在经验公式，可以由硬度间接推算强度指标。

4、硬度是材料对局部变形的抗力，所以硬度是材料的塑性指标。（A：正确，B：错误）

5、冲击韧度与试验温度无关。（A：正确，B：错误）

6、冲击韧度能反映材料的韧性，因此可以作为零件设计的一个抗力指标。（A：正确，B：错误）

7、“光滑试样的疲劳强度高于表面粗糙的试样”这种说法正确吗? （A：正确，B：错误）

8、下列硬度值表示方法上有哪些错误：

12～15HRC：HRC测量范围是大于20

800HBS：淬火钢球的布氏硬度测量范围小于450

550kgf／mm2HBW：有单位但是一般不标注

70～75HRC：HRC测量范围小于70

58-62HRC：标注正确

二、金属的晶体结构与结晶

1、填空题

（1）晶体与非晶体的根本区别在于原子是否规则排列。

（2）金属晶格的基本类型有BCC 、FCC、HCP三种。

（3）实际金属的晶体缺陷有点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界）三类。（4）金属结晶的必要条件是过冷度，即金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度。

（5）金属的晶粒愈细小，其强度、硬度高，塑性、韧性较好。

（6）b.c.c 最密排面是（110）体对角线连接面，最密排方向是[111]体对角线方向。

2、是非题

（1）实际金属的晶体结构不仅是多晶体，而且还存在着多种缺陷。（√）

（2）纯金属的结晶过程是一个恒温过程。（√）

（3）金属的过冷度△T是一个定值。（×）

3、画出体心立方晶胞示意图

4、写出纯铁在固态加热和冷却过程中发生同素异晶转变的关系式。

α-Fe（910℃以下）=γ-Fe（1394℃以下）=δ-Fe（1538℃）

BCC FCC BCC

三、合金的晶体结构与相图

1、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增高而增大。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形更加困难，从而提高合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。

2、金属化合物性能特点及用途：

❖性能特点：金属化合物一般熔点高、硬度高、脆性大。

作用：强化相使用。

3、有形状、尺寸相同的两个Cu—Ni合金零件，不平衡结晶后，哪个合金的偏析比较严重？（一个90%Ni，一个为50%Ni）

（1）液相线与固相线的水平距离即成份间隔，即液相线与固相线之间的垂直距离和水平距离愈大则先后结晶的各层固体之间的成份差异愈大，因而枝晶偏析程度愈大。

（2）溶质原子的扩散能力有关，如结晶温度高，原子扩散系数高，扩散能力强，偏析小。

（3）冷却速度，冷却速度快，原子来不及扩散，偏析严重。但是若冷速极快，对小体积铸件来说就

可能把液体过冷到接近固相线了，结晶出来的合金就很接近合金的原成份，偏析反而小了。

由铜镍相图可知，50%Ni合金的结晶温度区间（范围）大于90%Ni合金，90%Ni合金结晶温度高。因此，在铸件自然冷却过程中，结晶温度范围大的合金，成份变化大（成份间隔大），结晶温度低的，偏析严重。

4、画出纯金属和合金的冷却曲线

5、利用PPT44页的Cu-Ni合金相图，计算35%Ni的在TB温度时，液相和固相的相对重量。要求画出相应的杠杆。

四、铁碳合金

1、请区别α-Fe和α相，α-Fe是_纯铁,而α相是_铁碳合金,α-Fe和α相都具有_BCC_晶格。α相也称之为__铁素体__，以F表示。

2、铁碳相图中，F、A是组织还是相？请选择：组织/相；

P是组织还是相，请选择：组织/相。

3、请写出铁碳相图的共析反应式：

F0.02+Fe3C6.69（Cm）=（727℃）P0.77

4、画出铁碳相图并以室温组织进行标注。

五、钢的热处理

1、马氏体的定义：过饱和铁素体。

2、过冷奥氏体连续冷却转变中有没有贝氏体转变？有/没有

3、随着含碳量的增加，亚共析钢的C曲线向右移动，而过共析钢的C曲线则向左移动，共析钢的C 曲线在最_右_侧。

4、亚共析钢正常的热处理加热温度是

A、Ac1以上30-50℃

B、Ac3以上30-50℃

C、Accm以上30-50℃

5、共、过共析钢的正常淬火温度是在：

A、完全奥氏体区

B、部分奥氏体区

6、碳钢一般采用水还是油进行淬火冷却？请选择：水/油

7、典型工艺路线改错：

（1）45钢，小轴，硬度：20-25HRC

锻造——完全退火——粗加工——淬火+低温回火——精加工改错：调质（淬火+高温回火）

（2）65Mn钢，钢板弹簧，硬度：40HRC

锻造——球化退火——粗加工——淬火+高温回火——精加工改错：亚共析钢完全退火，淬火+中温回火

（3）T8钢，手工锯条，硬度：60HRC

锻造——完全退火——粗加工——调质处理——精加工

改错：高碳钢，球化退火淬火+低温回火

六、合金钢

1、合金钢相对于普通碳钢的最大优点是

（1）淬透性好，因此可以制造大尺寸，复杂零件。

（2）在较高的回火温度下，可以_保持高_硬度。

2、Q345是请选择：A、低合金结构钢 B、合金渗碳钢常用做：A、车辆车体 B、轴类零件使用状态和工艺：A、渗碳处理B、热轧正火，不用热处理，焊接加工

3、40Cr是请选择：A、合金渗碳钢B、合金调质钢常用做：A、车辆车体 B、连杆

热处理工艺：A、渗碳、淬火+低温回火B、完全退火、调质，局部表面淬火+低温回火

4、20CrMnTi是请选择：A、合金渗碳钢 B、合金调质钢常用做：A、齿轮 B、刀具

热处理工艺：A、渗碳、淬火+低温回火 B、球化退火、淬火+低温回火

5、9SiCr是请选择：A、低合金刃具钢 B、合金调质钢用途：A、丝锥 B、铣刀

W18Cr4V是请选择：A、低合金刃具钢B、高速钢用途：A、丝锥B、铣刀

6、YG6是请选择：A、低合金刃具钢B、硬质合金