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1第一次测练试题参考答案《材料的性能》一、填空题1．机械设计时常用b和s两种强度指标。2．设计刚度好的零件，应根据弹性模量指标来选择材料。3．屈强比是s与b之比。4．材料主要的工艺性能有铸造性能、可锻性、焊接性和热处理性能（或切削性能）。二、判断题1．材料硬度越低，其切削加工性能就越好。（×）2．材料的E值越大，其塑性越差。（×）3．材料的抗拉强度与布氏硬度之间，近似地成一直线关系。（√）4．各种硬值之间可以互换。（×）三、选择题1．低碳钢拉伸应力一应变图中，曲线上对应的最大应用值称为C。A、弹性极限B、屈服强度C、抗拉强度D、断裂强度2．材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的B。2A、弹性极限B、屈服强度C、抗拉强度D、条件屈服强度3．测量淬火钢及某些表面硬化件的硬度时，一般应用C。A、HRAB、HRBC、HRCD、HB4．有利于切削加工性能的材料硬度范围为C。A、160HBB、230HBC、（150~250）HBD、（60~70）HRC四、问答题1．零件设计时，选取2.0（s）还是选取b，应以什么情况为依据？答：主要考虑的因素：1）配合精度；2）材料的利用率。当配合精度要求高时，选用2.0（s），如轴、齿轮、连杆等；当当配合精度要求不高时，从节省材料和轻巧等考虑，选用b，如工程构件和一般零件。2．常用的测量硬度方法有几种？其应用范围如何？答：1）布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度；2）布氏硬度主要用于软材料的测量，如退火钢、调质钢和有色金属等；洛氏硬度主要用于中、硬材料的测量，如淬火钢、调质钢和表面硬层等；维氏硬度主要用于显微组织中第二相的测量。《材料的结构》一、填空题1．晶体与非晶体的最根本区别是原子在三维空间的排列规律性不同，前者有序，后者无序。2．金属晶体中常见的点缺陷是空位、间隙原子和置换原子，线缺陷是位错，面缺陷是晶界。3．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是[111]，而面心立方晶格是[110]。4．晶体在不同晶向上的性能是不同，这就是单晶体的各向异性现象。一般结构用金属为多晶体，在各个方向上性能近似相同，这就是实际金属的伪各向同性现象。35．同素异构转变是指当外部的温度和压强改变时，金属由一种晶体结构向另一种晶体结构转变的现象。二、判断题1．因单晶体具有各向异性，所以实际金属的晶体在各个方向上的性能是不相同的。（×）2．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。（√）3．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。（√）4．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。（×）5．实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。（×）三、选择题1．晶体中的位错属于D。A、体缺陷B、点缺陷C、面缺陷D、线缺陷2．多晶体具有AC。A、各向同性B、各向异性C、伪各向同性D、伪各向异性3．金属原子的结合方式是C。A、离子键B、共价键C、金属键D、分子键4．固态金属的结构特征是B。A、短程有序排列B、长程有序排列C、完全无序排列D、部分有序排列5．室温下，金属的晶粒越细小，则D。A、强度高、塑性低B、强度低、塑性低C、强度低、塑性高D、强度高、塑性高四、问答题实际金属晶体中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的机械性能的影响有什么？答：1）点缺陷、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界）；42）随着点缺陷密度的增加，材料的强度和硬度提高（固溶强化），而塑性与韧性下降；随着位错密度的增加，材料的强度和硬度提高（位错强化或加工强化），而塑性与韧性下降；晶粒越细小，晶界面积越多，材料的强度和硬度越高（细晶强化），同时塑性与韧性越好。《纯金属的凝固》一、填空题1．在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为结晶，而把金属从一种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为同素异构转变（或多晶型转变）。2．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是增加非自发形核（或非均匀形核）。3．液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是增加过冷度和变质处理（或孕育处理）。4．过冷度是理论结晶温度与实际结晶温度之差。一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越细。二、判断题1．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（×）2．金属结晶时，冷却速度愈大，则其结晶后的晶粒愈细。（√）3．在其它条件相同时，金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细。（√）4．在其它条件相同时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。（√）5．在实际生产条件下，金属凝固时的过冷度都很小（30℃），其主要原因是由于非均匀形核的结果。（√）三、选择题1．液态金属结晶时，C越大，结晶后金属的晶粒越细小。A、形核率NB、长大率GC、比值N/GD、比值G/N2．纯金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度将B。A、越高B、越低C、越接近理论结晶温度D、没有变化5四、问答题晶粒大小对金属性能有何影响？金属在结晶过程中如何细化晶粒？答：1）晶粒越细小，材料的强度和硬度越高（细晶强化），同时塑性与韧性越好。2）增加过冷度，提高均匀形核率；变质处理增加非自发形核率；增加振动与搅拌，破碎晶粒。《合金的相结构》一、填空题1．Cr、V在γ-Fe中将形成置换固溶体，C、N在γ-Fe中则形成间隙固溶体。2．合金的相结构有固溶体和金属间化合物两种，前者有较高的塑性和韧性性能，适合于做合金基体相；后者有较高的硬度性能，适合做强化相。3．组织的定义是在显微镜下，合金中各相的形状、大小和分布所构成的综合体。二、判断题1．置换固溶体可能形成无限固溶体，间隙固溶体只可能是有限固溶体。（√）2．合金中的固溶体一般说塑性较好，而金属化合物的硬度较高。（√）3．合金中凡成分相同、晶体结构相同，并有界面与其他部分分开的均匀组成部分叫做相。（×）三、选择题1．渗碳体属于B。A、间隙固溶体B、间隙化合物C、间隙相D、正常化合物2．固溶体的晶体结构是A。6A、溶剂的晶型B、溶质的晶型C、复杂晶型D、其他晶型3．金属化合物的特点是C。A、高塑性B、高韧性C、高硬度D、高强度四、问答题1．试述固溶强化、位错强化、细晶强化和弥散强化的强化原理，并说明它们的主要区别。答：1）固溶强化是随着溶质浓度的增加，晶格畸变增大，阻碍位错运动的能力增加，因此，材料的强度和硬度提高；位错强化是随着位错密度的增加，由于位错之间的交互作用增强，导致位错缠结和钉轧，对滑移的阻力增加，使塑性变形抗力显著升高，因此，材料的强度和硬度提高；细晶强化是晶粒越细小，晶界面积越多，阻碍位错运动的能力超强，因此，材料的强度和硬度越高；弥散强化属于第二相强化，原理是位错经过（绕过或切过）第二相时，受到较大的阻力作用，因此，材料的强度和硬度提高。2）主要区别是固溶强化和位错强化时，材料的强度和硬度提高，但塑性与韧性下降；而细晶强化和弥散强化时，材料的强度和硬度提高同时，塑性与韧性也提高。工程材料第2次测练试题参考答案班级姓名学号成绩《相图和碳钢》一、填空题1．共晶反应的特征是具有一定成分的液体（Le）在一定温度（共晶温度）下同时结晶两种成分的固溶体（ɑm+βn），其反应式为Le→（ɑm+βn）。2．共析反应的特征是具有一定成分的固溶体（γe）在一定温度（共析温度）下同时析出两种成分的固溶体（ɑm+βn），其反应式为γe→（ɑm+βn）。73．接近共晶成分的合金，其铸造性能较好；但要进行压力加工的合金常选用固溶体的合金。4．在生产中，若要将钢进行轨制或锻压时，必须加热至奥氏体相区。5．在退火状态的碳素工具钢中，T8钢比T12钢的硬度低，强度高。6．奥氏体是碳在γ-Fe的间隙固溶体，它的晶体结构是面心立方晶格。7．铁素体是碳在α-Fe的间隙固溶体，它的晶体结构是体心立方晶格。8．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。9．碳钢按相图分为共析钢、亚共析钢、过共析钢。10．铁碳合金的室温显微组织由固溶体和金属间化合物两种基本相组成。二、判断题1．共晶反应和共析反应的反应相和产物都是相同的。（×）2．铸造合金常选用共晶或接近共晶成分的合金。（√）3．合金中凡成分相同、晶体结构相同，并有界面与其他部分分开的均匀组成部分叫做相。（×）4．在铁碳合金中，只有共析成分点的合金在结晶时才能发生共析反应。（×）5．退火碳钢的硬度与强度随ω（C）的增高而不断增高。（×）6．钢材的切削加工性随ω（C）增加而变差。（×）7．碳钢进行热压力加工时都要加热到奥氏体区。8（√）8．钢铆钉一般用低碳钢制成。（√）9．钳工锯T10、T12钢料时比锯10、20钢费力，且锯条容易磨钝。（√）10．钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。（√）三、选择题1．二元合金中，共晶成分的合金（A）。A、铸造性能好B、锻造性能好C、焊接性能好D、热处理性能好2．铁素体的机械性能特点是具有良好的（C）。A、硬度与强度B、综合机械性能C、塑性和韧性D、切削性和铸造性3．建筑用钢筋宜选用（A）。A、低碳钢B、中碳钢C、高碳钢D、工具钢4．装配工使用的锉刀宜选用（C）。A、低碳钢B、中碳钢C、高碳钢D、过共晶白口铁5．在下述钢铁中，切削性能较好的是（B）。A、工业纯铁B、45C、白口铸铁D、T12A四、问答题1．根据铁碳相图，说明产生下列现象的原因：（1）在1100℃，ω（C）=0.4%，的钢能进行锻造，而ω（ω）=4.0%的生铁则9不能锻造；答：在1100℃，ω（C）=0.4%钢的组织为单相奥氏体，塑性较好，适合锻造，而ω（ω）=4.0%生铁的组织为奥氏体加莱氏体，塑性较差，不适宜锻造。（2）绑扎物件一般采低碳钢丝，而起重机吊重物时则采用ω（C）=0.60~0.75%的钢丝绳；答：绑扎物件铁丝要求塑性好，因此应选择含铁素体多的低碳钢制造；而起重机吊重物用的钢丝绳要求承受较大的载荷的同时，又应具有一定的韧性，防止冲击断裂，因此采用ω（C）=0.60~0.75%的钢；（3）用做汽车挡板的材料与用做锉刀的材料为什么不同。答：用做汽车挡板的材料要求塑性好，便于压力加工成型，因此，应选择含铁素体多的低碳钢制造；而用做锉刀的材料要求硬度高，保证耐磨性能，因此，采用ω（C）=1.2%的高碳钢制造；2．根据Fe-Fe3C相图，从相和组织上解释以下现象：（1）T8钢比40钢的强度、硬度高，塑性、韧性差。答：由于T8的含碳量（0.8%C）比40钢（（0.4%C）含碳量高，其铁素体含量低，渗碳体含量高，因此，T8钢比40钢的硬度高，而塑性、韧性差；又由于T8钢中含珠光体量高，因此，其强度比40钢的强度高。（2）T12钢比T8钢的硬度高，但强度反而低。答：这是由于T12钢中的Fe3CⅡ连成网状，导致晶界强度下降，而T8钢中的Fe3CⅡ呈短杆状，起第二相强化作用。五、计算题按铁碳合金相图分类，40和T12A为何种钢？试分析它们的结晶过程，并计算10其相组成物和组织组成物的相对量？答：1）按铁碳合金相图分类，40钢为亚共析钢，T12A为过共析钢；2）结晶过程：40钢的结晶过程T12A的结晶过程3）40钢的相组成物和组织组成物的相对量：（1）40钢的相组成物：F和Fe3C。QF=6.690.4100%6.69=94%QFe3C=1-QF=1-94%=6%（2）40钢的组织组成物：F和P。QF=0.770.4100%0.77=48.1%QP=1-QF=1-48.1%=51.9%2244‘‘4433551~21~22~32~33~43~44~44~4’’4~54~52244‘‘4433552244‘‘44332244‘‘4433551~21~22~32~33~43~44~44~4’’4~54~5114）40钢的相组成物和组织组成物的相对量：（1）T12A钢的相组成物：F和Fe3C。QF=6.691.2100%6.69=82.1%QFe3C=1-QF=1-82.1%=17.9%（2）T12A钢的组织组成物：P和Fe3CⅡ。QP=6.691.2100%6.690.77=92.7%QFe3CⅡ=1-QP=1-92.7%=7.3%《金属的塑性变形》一、试分析汽车半轴在模锻成形过程中，其组织和