《机械工程材料》复习习题及答案.docx
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《机械工程材料》复习习题及答案
《机械工程材料》复习习题及答案
第一章 材料的性能
1.1名词解释
δbδb δs δ δ-1 akHBHRC
1.2填空题
1.材料常用的塑性指标有(延伸率)和(断面收缩率)两种,其中用(延伸率)表示塑性更接近材料的真实变形。
2.检验淬火钢成品件的硬度一般用(洛氏)硬度,检测退火件、正火件和调质件的硬
度常用(布氏)硬度,检验氮化件和渗金属件的硬度采用(维氏)硬度试验。
3.材料的工艺性能是指(铸造)性能、(锻造)性能、(焊接)性能、(切削加工)性能和(热处理)性能。
4.工程上常用金属材料的物理性能有(熔点)、(密度)、、(磁性)和(热膨胀性)等。
5.表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是(冲击韧性ak),其单位是(J/cm2)。
1.3简答题
2.设计刚性好的零件,应根据何种指标选择材料?
采用何种材料为宜?
3.常用的硬度方法有哪几种?
其应用范围如何?
这些方法测出的硬度值能否进行比较?
1.4判断
1.金属的熔点及凝固点是同一温度。
(错)
2.导热性差的金属,加热和冷却时会产生内外温度差。
导致内外不同的膨胀或收缩,
使金属变形或开裂。
(对)
3.材料的强度高,其硬度就高,所以刚度大。
(错) 4.所有的金属都具有磁性,能被磁铁所吸引。
(错)
5.钢的铸造性比铸铁好,故常用来铸造形状复杂的工件。
(错)
1.5选择填空 1.在有关零件图图纸上,出现了几种硬度技术条件的标注方法,正确的标注是(D)。
(a)HBS650—700 (b)HBS=250—300Kgf/mm2 (c)HRCl5—20 (d)HRC45—70
2.在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是(a)。
(a)δb(b)δs (c)δ(d)δp
3.在作疲劳试验时,试样承受的载荷为(c)。
(a)静载荷 (b)冲击载荷 (c)交变载荷 4.洛氏硬度C标尺使用的压头是(b)。
(a)淬硬钢球 (b)金刚石圆锥体 (c)硬质合金球
5.表示金属密度、导热系数、导磁率的符号依次为(d)、(f)、(c)。
(a)u(b)HB(c)δ(d)ρ(e)HV(f)λ
1
第二章材料的结构
2.1名词解释
金属键、晶体、晶胞、晶系、致密度、配位数、晶格、晶面指数、晶向指数、晶面族、相、组织、合金、组元、固溶体、金属间化合物、间隙相、正常价化合物;电子化合物;间隙化合物、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒、晶界、亚晶界、位错、空位、间隙原子、固溶强化 2.2填空题
1.工程材料的结合键有(离子键);(共价键)、(金属键)和(分子键)。
2.在体心立方和面心立方晶格中,单位晶胞内的原子数分别为
(2)和(4);
其致密度分别为()和()。
3.同非金属相比,金属的主要特性是( )。
4.晶体与非晶体最根本的区别是(原子排列是否规则)。
5.金属晶体中最主要的面缺陷是(晶界)和(亚晶界)。
6.位错分为两种,它们是(刃型位错)和(螺旋位错);多余半排原子的是(刃型位错)
位错。
7.点缺陷有(空位)和(间隙原子)两种;面缺陷中存在大量的(层错)。
2.3判断题
1.因为单晶体是各向异性的,所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是
不相同的。
(错)
2.金属多晶体是许多结晶方向相同的多晶体组成的。
(错)
4.合金中凡成分相同、结构相同,并与其他部分有界面分开的、物理化学性能均
匀的组成部分叫相。
(对)
7.合金固溶体的强度和硬度,比组成固溶体的溶剂金属的强度和硬度高。
(对) 8.置换固溶体和间隙固溶体均可形成无限固溶体。
(错) 13.金属理想晶体的强度比实际晶体强度稍高一些。
(对)
14.间隙相不是一种固溶体,而是一种金属间化合物。
(对)15.间隙固溶体一定是无限固溶体。
(错)2.4选择填空
1.两组元组成固溶体,则固溶体的结构(a)。
(a)与溶剂相同 (b)与溶剂、溶质都不相同 (c)与溶质相同 (d)是两组元各自结构的混合2.间隙固溶体与间隙化合物的(d)。
2
(a)结构相同,性能不同 (b)结构不同,性能相同 (c)结构相同,性能也相同 (d)结构和性能都不相同3.晶体中的位错属于(c)。
(a)体缺陷 (b)面缺陷 (c)线缺陷 (d)点缺陷4.间隙相的性能特点是(c)。
(a)熔点低、硬度低 (b)硬度高、熔点低 (c)硬度高、熔点高 (d)硬度低、熔点低5.陶瓷材料的结合键是(b)。
(a)金属键、共价键 (b)离子键、共价键 (c)离子键、分子键 (d)共价键、分子键6.高分子材料的结合键是(d)。
(a)金属键、共价键 (b)离子键、共价键 (c)离子键、分子键 (d)共价键、分子键2.5综台分析题
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?
第三章材料的凝固
名词解释
结晶、过冷度、变质处理、同素异构转变、非自发形核、二次结晶、重结晶3.2填空题
1.金属的结晶过程主要(形核)和(长大)两个基本过程组成。
2.在金属学中,通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为(凝固),而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为(结晶)。
3.金属在结晶过程中,冷却速度越大,则过冷度越(大),晶粒越(细),强度越(高),塑性越(好)。
4.能起非自发形核作用的杂质,必须符合(结构相似,大小相当)的原则。
5.在金属结晶过程中,细化结晶晶粒的主要方法有(增大过冷度)、(变质处理)和(增加振动和搅拌)。
6.液态金属结晶时,结晶过程的推动力是(过冷度),阻力是( )。
7.(理论结晶温度)与(实际结晶温度)之差称为过冷度,过冷度同(冷却速度)有关,(冷却速度)越大,过冷度也越大。
3.3简答题
1.试画出纯金属的冷却曲线,分析曲线中出现“平台”的原因。
3
2.金属结晶的基本规律是什么?
晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响?
3.如果其他条件相同,试比较在下列条件下铸件晶粒的大小:
(1)金属模浇注与砂模浇注;
(2)变质处理与不变质处理; (3)铸成薄件与铸成厚件;
(4)浇注时采用振动与不采用振动。
4.凝固和结晶是不是一回事?
影响凝固的因素有哪些?
5.材料的同素异构转变与液态结晶有何相同点和不同点?
判断题
1.凡是液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
(错)2.纯金属结晶时,形核率随过冷度增大而不断增大。
(对) 3.纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
(对)
4.室温下,金属的晶粒越细。
则强度越高,塑性越低。
(错) 5.金属液态转变成固态的结晶过程,就是短程有序状态向长程有序状态转变的过程。
(对)
6.在实际金属和合金中,自发形核常常起着优先和主导的作用。
(错)
7.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。
(对)
8.当晶枝长大时,随过冷度的增大,晶核的长大速度增大。
但当过冷度很大时,晶核长大的速度很快减小。
(对)
3.5选择填空
1.金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将(b)。
(a)越高 (b)越低 (c)越接近理论结晶温度 2.为细化晶粒,可采用(b)。
(a)快速浇注 (b)加变质剂 (c)以砂型代替金属型 3.铸造条件下,冷却速度越大,则(a)。
(a)过冷度越大,晶粒越细 (b)过冷度越大,晶粒越粗 (c)过冷度越小,晶粒越细 (d)过冷度越小,晶粒越粗 4.同素异构转变伴随着体积的变化,其主要原因是(c)。
(a)晶粒度发生变化 (b)过冷度发生变化
(c)致密度发生变化 (d)晶粒长大速度发生变化
5.实际金属结晶时,通过“控制”形核率N和长大速度G的比值来控制晶粒
大小,要获得细晶,应当是(a)。
(a)N/G很大 (b)N/G很小 (c)N/G居中 6.金属发生结构改变的温度称为(a)。
(a)临界点 (b)凝固点 (c)过冷度
7.纯铁在700℃时称为(a),在1100℃时称为(b),在1500℃时称为(c)。
4
(a)a—Fe (b)Y—Fe (c)δ—Fe 8.形成非晶态的熔体的粘度是(a)。
(a)很高 (b)很低 (c)居中
第四章二元相图
名词解释
同素异构转变、枝晶偏析、扩散退火、铁素体(F)、奥氏体(A)、渗碳体(Cn)、
珠光体(P)、莱氏体(Le和Le′) 填空题
1.固溶体的强度和硬度比溶剂的强度硬度(高)。
2.二元合金的杠杆定律中,杠杆的端点是所求的(液相)或(固相)的成分,
杠杆的支点是(组织)的成分。
3.M—N合金相图如图2—3所示。
(1)液相线是( )线,固相线是( )线。
(2)水平线上的反应是( )反应,其反应式为( )。
(3)标出图中①一④空白区域中组织组成物的名称。
(4)画出合金Ⅰ的冷却曲线。
(5)在t1温度下,液相成分为( ),固相成分为( ),固相占I合金总重( )。
4.固溶体出现枝晶偏析后,可用(振动)加以消除。
5.当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时,先结晶出来的树枝主轴,含有较多(溶
质)组元。
6.F的晶体结构是(体心立方晶格),A的晶体结构是(面心立方晶格)。
7.在图2—6所示的铁碳合金相图中:
(1)标上各点的符号;
(2)填上各区域的组成相(写在方括号里); (3)填上各区域的组织组成物(写在圆括号里);
(4)填写下列各点的含碳量:
E( )、C( )、P( )、s( )、K( )、G( );
(5)在表2—1中填出水平线的温度、反应式、反应产物的名称。
5
淬火介质之前,先水冷一段时间。
这种方法叫“预冷淬火法”。
8.使钢中的碳化物球状化,或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化迟火。
因其也
能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性,所以也称扩散退火。
6.5选择填空 1.根据Fe—C相图,温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为(a)或(a)加(b)或(a)
加(b)。
(a)珠光体 (b)渗碳体 (c)铁素体 (d)马氏体
2.如果珠光体的形成温度较低,在光学显微镜下,很难辨别其铁素体片与渗碳体片
的形态,电子显微镜测定其片层间距,大约在800~1500A之间,这种细片状珠光体,工业上叫做(b)。
(a)超细珠光体 (b)索氏体 (c)屈氏体 (d)马氏体
3.实际生产中退火的种类很多,按其物理本质的不同可分为(a)、( )和( )
三大类。
(a)重结晶、再结晶、去应力退火 (b)扩散、球化、去应力退火 (c)再结晶、完全、去应力退火 (d)去氢、扩散、重结晶退火 4.对于亚共析钢,适宜的淬火加热温度一般为(c),淬火后的组织为均匀的马氏体。
(a)Ac1+30~50℃ (b)Acm十30~5D℃(c)Ac3十30~50℃(d)Ao十30~50℃ 5.当残余奥氏体比较稳定,在较高温度回火加热保温时末发生分解,而在随后冷却
时转变为马氏体。
这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为(d)。
(a)二次硬化 (b)回火抗性 (c)二次淬火 (d)孪晶马氏体反稳定化
6.真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和(c)等热处理技术是当代发展
起来的具有广泛应用前景的新技术。
(a)表面淬火 (b)复合热处理 (c)化学热处理 (d)表面热处理
第七章工业用钢
名词解释
合金元素、回火稳定性、二次硬化、回火脆性、固溶处理、红硬性
填空题
1.硫存在钢中,会使钢产生(热脆),磷存在钢中会使钢产生(冷脆)。
2.碳钢中的有益元素是(Si)、(Mn),碳钢中的有害杂质是(P)、(S)。
3.20钢属(低碳)钢,其含碳量为(%);45钢属(中碳)钢,其含碳量为(% );
T8钢属(碳素工具)钢,其含碳量为(%)。
4.按钢中合金元素含量,可将合金钢分为(低合金)钢、(中合金)钢和(高合金)钢,
11
其合金元素含量分别为(≤5%)、(5%~10%)、(>10%)。
5.根据合金元素在钢中与碳的相互作用,合金元素可分为(碳化物形成元素)和(非碳化物元素)两大类。
其中碳化物形成元素有(Mn\\Cr\\Mo\\W\\V\\Nb\\Zr\\Ti )。
6.合金钢按用途分类可分为(结构钢)、(工具钢)、和(特殊钢)三类。
7、除(Co)元素外,其它所有的合金元素都使C曲线向(右)移动,使钢的临界冷却速
度(降低)、淬透性(增加)。
8.扩大奥氏体区域的合金元素有(Mn\\Ni\\Co )等。
9.扩大铁素体区域的合金元素有(Cr\\Mo\\W\\V\\Ti\\Al\\Si)等。
lO.除(Mn)、(P)元素以外,几乎所有的合金元素都能阻止奥氏体晶粒长大,
起到细化晶粒的作用。
11.几乎所有的合金元素(除(Co)、(Al)以外),都使Ms和Mf点(下降)。
因此淬 火后相同碳含量的合金钢比碳钢的(残余奥氏体)增多,使钢的硬度(下降)。
12.对钢回火脆性敏感的元素是(Cr\\Mn\\Ni),为了消除回火脆性可采用(Mo)和(W)。
13.合金钢中提高淬透性的常用合金元素为(W\\V\\Mo),其中作用最强烈的是(w)。
14.调质钢碳含量范围是(%~%),加入Cr、Mn等元素是为了提高(淬透性),
加入W、Mo是为了(防止第二类回火脆性)。
15.40Cr钢属(合金调质)钢,其碳含量为(%),铬含量为(<%,可制造(轴齿轮等结构)零件。
16.工具钢按用途可分(刃具钢)、(模具钢)和(量具钢)。
17.高速钢需要进行反复锻造的目的是(消除残余奥氏体),W18Cr4V钢采用高温淬火(1260℃~1280℃)的目的是(让难溶的特殊碳化物能充分溶入奥氏体),淬火后在550℃~570℃回火后出现硬度升高的原因是(合金元素形成碳化物),经三次回火后的显微组织是(回火马氏体、合金碳化物、少量残余奥氏体)。
是(冷作模具)钢,Cr、Mn的主要作用是(淬透性),Ti的主要作用是(热硬性、热强性)。
热处理工艺是(淬火+低温回火)。
19.W18Cr4V是(高速)钢,含碳量是(%~%),W的主要作用是(热硬性),Cr的主要作用是
(淬透性),V的主要作用是(耐磨性),可制造(高速切削刀具)。
20.Crl8Ni9Tl是(不锈)钢,含碳量是(%~%),Cr、Ni的主要作用是(耐蚀性),Ti主要作用是(同碳形成稳定的碳化物以减轻晶间腐蚀),使用状态下的组织是(奥氏体组织)。
21.Q235是(碳素结构)钢,可制造(螺栓);20Cr是钢,可制造(小汽车齿轮、活塞销);15MnVN是(低合金高强度结构钢)钢,可制造(结构件);40MnB是(合金调质)钢,可制造(汽车发动机连杆);60Si2Mn是(弹簧)钢,可制造(弹簧);
GCrl5是(滚动轴承)钢,可制造(滚动轴承的内外圈、滚动体等)钢;9SiCr是(量具刃具)
12
钢,可制造(量具、刃具);CrWMn是(微变形)钢,可制造(精密量具);T12是(碳素工具)钢,可制造(不受冲击、高硬度的各种工具);Crl2MoV是(耐热)钢,可制造(高温工作的构件);5CrMnMo是(热作模具)钢,可制造(热模锻、热压模、热挤压模、压铸模);2Crl3是(不锈)钢,可制造(化工容器、医疗器械、汽轮叶片、食品用具)。
简答题
1.钢中常存的杂质有哪些?
硫、磷对钢的性能有哪些有害和有益的影响?
2.试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别。
3.为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素?
弹簧淬火后为什么要进行中温回火?
为了提高弹簧的使用寿命,在热处理后应采用什么有效措施?
3.硬质合金有何特点?
指出硬质合金YG8、YTl5的类别、成分和用途。
4.某工厂生产一种柴油机的凸轮,其表面要求具有高硬度(>HRC50),而零件心部要求具有良好的韧性(6A>50J/cm2),本来是采用45钢经调质处理后再在凸轮表面上进行高频淬火,最后进行低温回火。
现因工厂库存的45钢已用完,只剩下15号钢,试说明以下几个问题。
(1)原用45钢各热处理工序的目的。
(2)改用15钢后,仍按45钢的上述工艺路线进行处理,能否满足性能要求?
为什么?
(3)改用15钢后,应采用怎样的热处理工艺才能满足上述性能要求?
为什么?
判断题
1.碳素工具钢经热处理后有良好的硬度和耐磨性,但红硬性不高,故只宜作手动工具等。
(对)
2.在碳钢中具有共析成分的钢,较之于亚共析钢和过共析钢有更好的淬透性。
(对)3.所有的合金元素都能提高钢的淬透性。
(错)
4.在钢中加人多种合金元素比加入单一元素的效果好些,因而合金钢将向合金元素多元少量方向发展。
(对)
5.调质钢加入合金元素主要是考虑提高其红硬性。
(错)6.高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成型。
(错)7.奥氏体型不锈钢不能进行淬火强化。
(对)
8.T8与20MnVB相比,淬硬性和淬透性都较低。
(错)9.所有的合金元素均使Ms、Mf下降。
(错)10.滚动轴承钢GCrl5的含铬量为15%。
(错)11.调质处理的主要目的是提高钢的塑性。
(错)
12.有高温回火脆性的钢,回火后采用油冷或水冷。
(对)
13.对于受弯曲或扭转变形的轴类调质零件,也必须淬透。
(错)
14.硬质合金具有很高的硬度和红硬性,作刀具是钨钻类合金适用于切削塑性材料,钨钛钻类合金适用于切削脆性材料。
(错)
15.铸钢的铸造性能要比铸铁差,但常用于制造形状复杂、锻造有困难;要求有较高强度和塑性,并要求受冲击载荷,铸铁不易达到的零件。
(对)
13
选择填空
1.合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是(d)。
(a)均强烈阻止奥氏体晶粒长大 (b)均强烈促进奥氏体晶料长大 (c)无影响 (d)上述说法都不全面
2.适合制造渗碳零件的钢有(c)。
(a)16Mn、15、20Cr、1Crl3、12Cr2Ni4A (b)45、40Cr、65Mn、T12 (c)15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi3.要制造直径25mm的螺栓,要求整个截面上具有良好的综合机械性能,应选用(c (a)45钢经正火处理 (b)60Si2Mn经淬火和中温回火 (c)40Cr钢经调质处理
4.制造手用锯条应当选用(a)。
(a)T12钢经淬火和低温回火 (b)Crl2Mo钢经淬火和低温回火 (c)65钢淬火后中温回火
5.高速钢的红硬性取决于(b)。
(a)马氏体的多少 (b)淬火加热时溶人奥氏体中的合金元素的量 (c)钢中的碳含量
6.汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性,中心有良好的强韧性,应选用(c)。
(a)20钢渗碳淬火后低温回火 (b)40Cr淬火后高温回火 (c)20CrMnTi渗碳淬火后低温回火
7.65、65Mn、60Si2Mn、50CrV等属于(c )类钢,其热处理特点是( )。
(a)工具钢,淬火十低温回火 (b)轴承钢,渗碳十淬火十低温回火 (c)弹簧钢,淬火十中温回火
8.二次硬化属于(d)。
(a)固溶强化 (b)细晶强化 (c)位错强化 (d)第二相强化
9.1Crl8Ni9Ti奥氏体型不锈钢,进行固溶处理的目的是(b)。
(a)获得单一的马氏体组织,提高硬度和耐磨性
(b)提高抗腐蚀性,防止晶间腐蚀 (c)降低硬度,便于切削加工
10.拖拉机和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击,应选择用(b)。
(a)20Cr渗碳淬火后低温回火 (b)ZGMnl3—3经水韧处理 (c)W18Cr4V淬火后低温回火
第八章铸铁
名词解释
石墨化、孕育(变质)处理、球化退火、可锻化退火、石墨化退火
)。
14
填空题 1.白口铸铁中碳主要以(Fe3C)的形式存在,灰口铸铁中碳主要以(游离态石墨G)的形式存在。
2.普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为(片状)、(团絮状)、(球状)和(蠕虫状)。
3.铸铁的基体有(F)、(F+P)和(P)三种。
4.Qr500—05牌号中,QT表示(球墨铸铁),数字500表示(最低抗拉强度),数字05表示(延伸率)。
5.HT250是(灰)铸铁,250表示(最低抗拉强度)。
6.促进石墨化的元素有(C\\Si\\Al\\Cu\\Ni),阻碍石墨化的元素有(Cr\\W\\Mo\\V\\S)。
7.铸铁的石墨化过程分为三个阶段,分别为(共晶石墨阶段)、(二次石墨阶段)、(共析石墨阶段)。
8.可锻铸铁铸件的生产方法是先(铸成白口铸铁件),然后再进行(高温长时间的可锻化退火)。
9.球墨铸铁采用(镁、稀土合金、稀土镁合金)作球化剂。
判断题
1.石墨化是指铸铁中碳原子析出形成石墨的过程。
(对) 2.可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。
(错 ) 3.热处理可以改变铸铁中的石墨形态。
(错)
4.球墨铸铁可通过热处理来提高其机械性能。
(对)
5.采用整体淬火的热处理方法,可以显著提高灰铸铁的机械性能。
(错) 6.采用热处理方法,可以使灰铸铁中的片状石墨细化,从而提高其机械性能。
(对) 7.铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化,从而提高其机械性能。
(错) 8.灰铸铁的减震性能比钢好。
(对) 选择填空
1.铸铁石墨化的几个阶段完全进行,其显微组织为(a)。
(a)F十G (b)F十P十G (c)P十G
2.铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行,第三阶段部分进行,其显微组织为(c)。
(a)F十G (b)P十G (c)F十P十G
3.铸铁的石墨化过程的第一、二阶段完全进行,第三阶段未进行,其显微组织为
(b)。
(a)F十P十G (b)P十G (c)F十G
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