工程材料习题与辅导第五版答案

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1.2填空题工程材料习题1、材料的结构与性能特点(1)同非金属相比,金属的主要特性是(①热和电的良导体②正的电阻温度系数③不透明、有金属光泽④塑性高、强韧性好)。(2)晶体与非晶体结构上最根本的区别是(晶体内原子排列是有规则、周期性的)。(3)在立方晶系中,{120}晶面族包括((120)(102)(012))等晶面。(4)-Fe的一个晶胞内的原子数为(4)。1.3.选择正确答案(1)晶体中的位错属于:a.体缺陷b.面缺陷c.线缺陷d.点缺陷(2)在面心立方晶格中,原子密度最大的晶向是a.100b.110c.111d.120(3)在体心立方晶格中,原子密度最大的晶面;a.100b.110c.111d.120(4)固溶体的晶体结构:a.与溶剂相同b.与溶质相同c.与其他晶型相同(5)间隙相的性能特点是:a.熔点高、硬度低b.硬度高、熔点低.c硬度高、熔点高1.4.综合分析题(1)在立方晶胞中画出(110)、(120)晶面和【211】、【120】晶向。(2)Fe、AI、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构?答:①体心立方:Fe、V②面心立方:Al、Cu、Ni③密排六方:Mg、Zn(6)实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷?它们对性能有什么影响?答:实际金属晶体中存在:点、线、面缺陷,引起晶格畸变。a.点缺陷:使电阻率和强度增加。b.面缺陷:使塑性、强度增加。c.线缺陷(位错):在冷变形时,使强度增加、塑性降低。(8)什么是固溶强化?造成固溶强化的原因是什么?答:固溶强化:形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。固溶强化原因:溶质原子引起晶格畸变,使变形抗力增加。(9)间隙固溶体和间隙相有什么不同?答:间隙固溶体:晶格类型与溶剂相同。间隙相:晶格类型与任一组元都不相同。2.2.填空题2金属材料组织和性能的控制(1)结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的,这两个过程是(形核)和(晶核长大)。(2)当对金属液体进行变质处理时,变质剂的作用是(增加晶核数量,或阻碍晶粒长大)。(3)液态金属结晶时,结晶过程的推动力是(能量差),阻力是(表面能)。(4)过冷度是指(理论结晶温度-开始结晶温度),其表示符号为(T)。(5)典型铸锭结构的三个晶区分别为(表面细晶区)、(柱状晶区)和(中心等轴晶)。(6)固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度(高)。(7)固溶体出现枝晶偏析后,可用(扩散退火)加以消除。(8)一合金发生共晶反应,液相L生成共晶体()。共晶反应式为(L—(α+β)),共晶反应的特点是(在恒温下进行,三相共存)。(9)一块纯铁在912℃发生Fe→Fe转变时,体积将(收缩)。(10)珠光体的本质是(铁素体与渗碳体机械混合物)。(11)在铁碳合金室温平衡组织中,含Fe3CⅡ最多的合金成分点为(2.11%C),含Le′最多的合金成分点为(4.3%C)。(12)用显微镜观察某亚共析钢,若估算其中的珠光体体积分数为80%,则此钢的碳的质量分数为(0.62%C)。(13)钢在常温下的变形加工称为(冷)加工,而铅在常温下的变形加工称为(热)加工(14)造成加工硬化的根本原因是(位错运动受阻,引起塑性变形抗力增加)。(15)滑移的本质是(位错的运动)。(16)变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是(T再=(0.35~0.4)T熔)。(17)再结晶后晶粒度的大小主要取决于(加热温度)和(预先变形度)。(18)在过冷奥氏体等温转变产物中,珠光体和屈氏体的主要相同点是(F+Fe3C的两相混合物),不同点是(屈氏体的片层间距小)。(19)用光学显微镜观察,上贝氏体呈(羽毛)状,下贝氏体呈(黑色针状)状。(20)马氏体的显微组织形态主要有(板条状)、(针状)两种。其中(板条马氏体)的韧性较好。(21)钢的淬透性越高,则其C曲线的位置越(靠右),说明临界冷却速度越(小)(22)马氏体是一种(铁)磁相,在磁场中呈现磁性;而奥氏体是一种(顺)磁相,在磁场中无磁性。(23)球化退火加温温度略高于Ac1,以便保留较多的(未溶碳化物粒子)或较大的奥氏体中的(碳浓度分布不均匀),促进球状碳化物的形成。(24)球化退火的主要目的是(降低硬度),它主要适用于(过共析钢)钢。(25)亚共析钢的正常淬火温度范围是(AC3以上30+50℃),过共析钢的正常淬火温度范围是(AC1以上30+50℃)。(26)淬火钢进行回火的目的是(消除应力),回火温度越高,钢的强度与硬度越(低)。(27)合金元素中,碳化物形成元素有(Mo,W,V,Nb,Ti)。(28)促进晶粒长大的合金元素有(Mn,P,B)。(29)除(Co)、(Al)外,几乎所有的合金元素都使Ms、Mf,点下降,因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比,残余奥氏体(多),使钢的硬度(下降)。(30)一些含有合金元素(Mn,Cr,Ni)的合金钢,容易产生第二类回火脆性,为了消除第二类回火脆性,可采用(快冷)和(加入Mo元素)。2.3.是非题(1)凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。(×)(2)室温下,金属晶粒越细,则强度越高、塑性越低。(×)(3)在实际金属和合金中,自发生核常常起着优先和主导的作用。(×)(4)当形成树枝状晶体时,枝晶的各次晶轴将具有不同的位向,故结晶后形成的枝晶是一个多晶体。(×)(5)晶粒度级数的数值越大,晶粒越细。(√)(6)平衡结晶获得的Ni质量分数为20%的Cu-Ni合金比Ni质量分数为40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。(×)(7)一个合金的室温组织为Ⅱ+(),它由三相组成。(×)(8)铁素体的本质是碳在-Fe中的间隙相。(×)(9)20钢比T12钢的碳质量分数要高。(×)(10)在退火状态(接近平衡组织)45钢比20钢的塑性和强度都高。(×)(11)在铁碳含金平衡结晶过程中,只有碳质量分数为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。(×)(12)滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。(√)(13)因为B.C.C晶格与F.C.C晶格具有相同数量的滑移系,所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。(×)(14)孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。(×)(15)金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。(×)(16)再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。(×)(17)重结晶退火就是再结晶退火。(×)(18)渗碳体的形态不影响奥氏体化形成速度。(×)(19)马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时,体积要收缩。(×)(20)当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时,将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织,在平衡条件下,其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。(×)(21)当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时,细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。(√)(22)当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时,温度越低,其转变产物组织越粗。(×)(23)在碳钢中,共析钢的淬透性最好。(√)(24)高合金钢既具有良好的淬透性,也具有良好的淬硬性。(×)(25)经退火后再高温回火的钢,能得到回火索氏体组织,具有良好的综合机械性能。(×)(26)调质得到的回火索氏体和正火得到的索氏体形貌相似,渗碳体形态一样。(×)(27)在同样淬火条件下,淬透层深度越大,则钢的淬透性越好。(√)(28)感应加热过程中,电流频率愈大,电流渗入深度愈小,加热层也愈薄。(√)(29)表面淬火既能改变钢的表面组织,也能改善心部的组织和性能。(×)(30)所有的合金元素都能提高钢的淬透性。(×)(31)合金元素Mn、Ni、N可以扩大奥氏体区。(√)(32)合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。(×)(33)60Si2Mn钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。(×)(34)所有的合金元素均使Ms、Mf下降。(×)2.4.选择正确答案(1)金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将a.越高b.越低c.越接近理论结晶温度(2)为细化铸造金属的晶粒,可采用:a.快速浇注b.加变质剂c以砂型代金属型(3)在发生L→()共晶反应时,三相的成分:a.相同b.确定c.不定(4)共析成分的合金在共析反应→()刚结束时,其组成相为a.+b.c.()(5)奥氏体是:a.碳在Fe中的间隙固溶体b.碳在-Fe中的间隙固溶体c.碳在-Fe中的有限固溶体(6)珠光体是一种:a.单相固溶体b两相混合物c.Fe与C的化合物(7)T10钢的碳质量分数为:a.0.1%b.1.0%c.10%(8)铁素体的机械性能特点是a.强度高、塑性好、硬度低b.强度低、塑性差、硬度低c.强度低、塑性好、硬度低(9)面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是a.﹛100﹜b.﹛111﹜c.﹛110﹜(10)体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是a.〈100〉b.〈111〉c.〈110〉(11)变形金属再结晶后:a.形成等轴晶,强度增大b.形成柱状晶,塑性下降c.形成柱状晶,强度升高d.形成等轴晶,塑性升高(12)奥氏体向珠光体的转变是:a.扩散型转变b.非扩散型转变c.半扩散型转变(13)钢经调质处理后获得的组织是:a.回火马氏体b.回火屈氏体c.回火索氏体(14)共析钢的过冷奥氏体在550~350~C的温度区间等温转变时,所形成的组织是a.索氏体b.下贝氏体c.上贝氏体d.珠光体(15)若合金元素能使C曲线右移,钢的淬透性将a.降低b.提高c.不改变d.降低还是提高不确定(16)马氏体的硬度取决于a.冷却速度b.转变温度c.碳质量分数(17)淬硬性好的钢:a.具有高的合金元素质量分数b.具有高的碳质量分数c.具有低的碳质量分数(18)对形状复杂,截面变化大的零件进行淬火时,应选用:a.高淬透性钢b.中淬透性钢c.低淬透性钢(19)直径为10mm的40钢的常规淬火温度大约为:a.750°Cb.850°Cc.920°C(20)直径为10mm的40钢在常规淬火温度加热后水淬后的显微组织为a.马氏体b.铁素体+马氏体c.马氏体+珠光体(21)完全退火主要适用于a.亚共析钢b.共析钢c.过共析钢(22)钢的回火处理是在:a.退火后进行b.正火后进行c.淬火后进行(23)20钢的渗碳温度范围是a.600~650°Cb.800~820°Cc.900~950°Cd.1000~1050°C(24)钢的淬透性主要取决于:a.钢中碳质量分数b.冷却介质c.钢中合金元素种类和质量分数(25)钢的淬硬性主要取决于:a.钢中碳质量分数b.冷却介质c.钢中合金元素种类和质量分数2.5综合分析题(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?(4)如果其他条件相同,试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小:①砂模浇注与金属模浇注;②变质处理与不变质处理;③铸成厚件与铸成薄件;④浇注时采用震动与不采用震动。答:(1)金属模浇注晶粒尺寸小于砂模浇注,原因是金属模冷却速度大,过冷度大,核率高。(2)变质处理晶粒细小,原因是变质处理增加了非自发形核率,促进形核;(3)铸成薄件晶粒细小,原因是薄件散热速度大,增加形核率;(4)采用振动晶粒细小,振动打碎粗大枝晶,促进非均匀形核。(14)金属塑性变形后组织和性能会有什么变化?(26)为什么钢件淬火后一般不直接使用,需要进行回火?(27)直径为6mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30°C,用图1-4所示的冷却曲线进行冷却,试分析其所得到的组织,说明各属于什么热处理方法。答:a-单液淬火M+A’b-分级淬火M+A’c-油冷淬火T+M+A’d-等温淬火下Be-正火Sf-完全退火Pg-等温退火P(29)确定下列钢件的退火方法,并指出退火目的及退火后的组织:①经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度;②ZG35的铸造齿轮;③锻造过热的60钢锻坯;④改善T12钢的切削加工性能。答:

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