工程材料复习题_基础工程复习题

工程材料复习题由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“基础工程复习题”。

一、名词解释：

金属：指具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性，并具有光泽的物质，如铁、铝和铜等。合金：是一种金属元素与其他金属元素或非金属元素，通过熔炼或其他方法结合的具有金属特性的物质。金属力学性能：指金属在力或能的作用下所显示出来的一系列力学特性。如弹性、强度、硬度、塑性、韧性等。

强度：指在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。塑性：指材料在力的作用下断裂前产生永久变形的能力。硬度：材料抵抗硬物压人其表面的能力。冲击韧度：材料抵抗冲击载荷的能力。断裂韧度：材料抵抗裂纹扩展的能力。疲劳强度：表征材料抵抗疲劳破坏的能力。

晶体：原子(或分子)在三维空间做有规律的周期性重复排列的固体。晶格：抽象地用于描述原子在晶体中排列规律的三维空间几何点阵。晶胞：晶格中能够代表晶格特征的最小几何单元。

单晶体：晶体由一个晶格排列方位完全一致的晶粒组成，具有各向异性。晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。

多晶体：晶体是由许多颗晶格排列方位不相同的晶粒组成，具有各向同性。

组元：组成合金最基本、独立的物质（可以是金属元素、非金属元素也可以是稳定的化合物）。相 ：合金中具有同一化学成分、同一结构和原子聚集状态，并以界面互相分开的、均匀的组成部分。间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。置换固溶体：溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。固溶强化：因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。

第二相（弥散）强化：在合金中，金属化合物若以细小的粒状均匀分布在固溶体相的基体上使合金的强度、硬度进一步提高的现象。

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。

细晶强化：金属的强度、塑性和韧性都随晶粒的细化而提高。同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。

合金相图：在十分缓慢的冷却条件下，合金状态与温度和成分之间关系的图形。(状态图、平衡图)。共晶转变：指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。退火：将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，随炉缓慢冷却的热处理工艺。

正火：将钢件加热至Ac3或Accm线以上30～50℃，适当保温后，在空气中冷却至室温的热处理工艺。淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1线以上30～50℃，保温后急冷，以获得马氏体、贝氏体等不稳定组织的热处理工艺。

热脆：晶界处存在的低熔点组成相，在热压力加工过程中所表现的开裂现象。冷脆性：由于磷的存在，使得室温下钢的塑性和韧性急剧下降，产生低温脆性的现象。

二、填空题：

1、金属材料一般可分为（黑色）金属和（有色）金属两类。

2、工程材料的性能包括（使用）性能和（工艺）性能。

3、工程材料的使用性能包括（力学）性能、（物理）性能和（化学）性能。

4、疲劳断裂的过程包括（裂纹产生）、（裂纹扩展）和（疲劳断裂）。

5、填出下列力学性能指标的符号：屈服强度（σs）、抗拉强度（σb）、洛氏硬度标尺（HRC）、断后伸长率（δ）、断面收缩率（φ）、冲击韧度（αK）。

6、常用的三种硬度表示为（布氏硬度HB）、（洛氏硬度HR）和（维氏硬度HV）。

7、晶体与非晶体的根本区别是（原子排列是否有规律）。

8、金属晶格的基本类型有（体心立方晶格）、（面心立方晶格）和（密排六方晶格）三种。

9、实际金属的晶体缺陷有（点缺陷）、（线缺陷）和（面缺陷）三类。

10、实际晶体中主要存在三类缺陷，其中点缺陷有（空位）和（间隙原子）等；线缺陷有（位错）；面缺陷有（晶界）等。

11、合金相的结构分为（固溶体）和（金属化合物）两大类。

12、在大多数情况下，溶质在溶剂中的溶解度随着温度升高而（增加）。

13、按照溶质原子在溶剂中位置的不同，固溶体分为（置换固溶体）和（间隙固溶体）。

14、固溶体按溶解度大小不同分为（有限固溶体）和（无限固溶体）。

15、金属结晶的过程是一个（晶核形成）和（晶粒长大）的过程。

16、金属结晶的必要条件是（过冷度）。

17、金属结晶时，（冷却速度）越大，过冷度越大，金属的（实际结晶）温度越低。

18、金属的晶粒越细小，其强度、硬度（越高），塑性韧性（越好）。

19、金属结晶时晶粒的大小主要决定于其（形核率）和（晶核的长大速度），一般可通过（增加过冷度法）或（变质处理）来细化晶粒。

20、铁有三种同素异构体，在912℃以下时为（体心立方 -Fe）晶格；在912℃以上，1394℃以下时为（面心立方 -Fe）晶格；高于1394℃而低于熔点时为（体心立方 δ-Fe）晶格。

21、铁碳合金的组织中，属于固溶体的有（F)和(A)，属于化合物的有(Fe3C)，属于机械混合物的有(P)和(Ld)。(用符号填写)

22、珠光体是由（铁素体）和（渗碳体）组成的机械混合物；莱氏体是由（奥氏体）和（渗碳体）组成的机械混合物。

23、奥氏体是碳溶于（-Fe）中形成的（间隙固溶体）；（1148）℃时含碳量达到最大值（2.11）%；它的（溶碳能力）比铁素体好。

24、碳钢在平衡条件下的室温组织有（铁素体）、（珠光体）、（低温莱氏体）和（渗碳体）。

25、碳的质量分数（大于2.11%）的铁碳合金称之为铸铁，通常还含有较多的Si、Mn、S、P等元素。

26、在Fe-Fe3C合金组织中，一次渗碳体是指从（液体合金）中析出的，二次渗碳体是指从（A）中析出的，三次渗碳体是指从（F）中析出的。

27、二次渗碳体只可能出现于碳含量大于（0.77 %）的钢中，其形态是（网）状。

28、在铁碳合金的平衡组织中，常见的三个单相组织为（F），（A）和（Fe3C），常见的两个两相组织为（P）和（Ld）。

29、碳的质量分数为（0.0218%~2.11%）的铁碳合金称为钢，根据室温组织的不同，钢又分为（亚共析）钢，其室温组织为（铁素体）和（珠光体）；（共析）钢，其室温组织为（珠光体）；（过共析）钢，其室温组织为（珠光体）和（渗碳体）。

30、普通热处理分为（退火）、（正火）、（淬火）和（回火）。

31、热处理工艺过程由（加热）、（保温）和（冷却）三个阶段组成。

32、共析钢加热到Ac1线发生珠光体向奥氏体转变，奥氏体的形成过程可分为（奥氏体晶核的形成）、（奥氏体晶核的长大）、（剩余渗碳体的溶解）和（奥氏体的均匀化）四个阶段。

33、常用的退火工艺有（完全退火）、（不完全退火）和（去应力退火）。

34、淬火方法有（单液淬火）、（双液淬火）、（分级淬火）和（等温淬火）等。

35、常用的冷却介质有（水）、（油）、（盐浴）和（碱浴）等。

36、常见的淬火缺陷有（过热）与（过烧）、（氧化）与（脱碳）、（变形）与（开裂）等。

37、按回火温度范围可将回火分为（低温）回火、（中温）回火和（高温）回火。

38、碳钢中按钢中碳的质量分数可分为（低碳钢）、（中碳钢）和（高碳钢）三类。

39、碳钢中按钢的用途可分为（碳素工具钢）和（碳素结构钢）两类。T12钢属于（碳素工具钢），45钢属于（碳素结构钢）。

40、合金钢按主要用途可分为（合金结构）钢、（合金工具）钢和（特殊性能）钢三大类。

41、按灰口铸铁中石墨的形态，又可分为（灰铸铁）、（球墨铸铁）、（可锻铸铁）和（蠕墨铸铁）。

42、灰口铸铁具有良好的（铸造）性、（吸震）性、（减摩）性及低的（缺口敏感）性。

43、可锻铸铁是由一定成分的（白口铸铁）经高温（退火），使（渗碳体）分解获得（团絮状）石墨的铸铁。

三、选择题：

1、拉伸试验时，试样断裂前能承受的最大应力称为材料的（B）。A.屈服点；

B.抗拉强度；

C.弹性极限

2、金属抵抗永久变形和断裂的能力，称为（C）。A.硬度；

B.塑性；

C.强度

3、作疲劳试验时，试样承受是载荷为（C）。A.静载荷；

B.冲击载荷；

C.循环载荷

4、金属的（B）越好，则其锻造性能越好。A.强度；

B.塑性；

C.硬度

5、现需测定淬火钢件的硬度，一般经常选用（B）来测试。A.布氏硬度计；

B.洛氏硬度计；

C.维氏硬度计

6、洛氏硬度C标尺所用的压头是（B）。A.淬火钢球；

B.金刚石圆锥体；

C.硬质合金球

7、铁素体为（A）晶格，奥氏体为（B）晶格，渗碳体为（D）晶格。A.体心立方；

B.面心立方；

C.密排六方；

D.复杂的8、铁碳合金相图上的ES线，用代号（B）表示；PSK线用代号（A）表示。A.A1；

B.Acm；

C.A39、铁碳合金状态图上的共析线是（C），共晶线是（A）。A.ECF线；

B.ACD线；

C.PSK线

10、从铁素体中析出的渗碳体为（C），从奥氏体中析出的渗碳体为（B），从液体中结晶出的渗碳体为（A）。A.一次渗碳体；

B.二次渗碳体；

C.三次渗碳体

11、过冷奥氏体是指冷却到（C）温度下，尚未转变的奥氏体。A.Ac3；

B.Accm；

C.A112、过共析钢的淬火加热温度应选择在（A），亚共析钢应选择在（C）。A.Ac1+30℃~50℃；

B.Accm；

C.Ac3+30℃~50℃

13、调质处理就是（C）的热处理。

A.淬火+低温回火；

B.淬火+中温回火；

C.淬火+高温回火

14、零件渗碳后，一般需经（A）处理，才能达到表面硬度而且耐磨的目的。A.淬火+低温回火；

B.正火；

C.调质15、08F牌号中，08表示其平均碳的质量分数为（A）。A.0.08%；

B.0.8%；

C.8%

16、选择制造下列零件的材料：冷冲压件（A）；齿轮（C）；小弹簧（B）A.08F；

B.70；

C.4517、选择制造下列工具所用的材料：木工工具（A）；锉刀（C）；手工锯条（B）A.T8A；

B.T10；

C.T1218、将下列合金钢牌号归类：合金调质钢（A）；合金冷作模具钢（D）；耐磨钢（C）；合金弹簧钢（B）；合金热作模具钢（E）；不锈钢（F）

A.40Cr；

B.60Si2MnA；

C.ZGMn13；

D.Cr12MoV；

E.3CrW8V；

F.2Cr1319、为下列工具正确选材：高精度丝锥（B）；热锻模（E）；冷冲模（A）；医用手术刀片（C）；麻花钻头（D）。

A.Cr12MoVA；

B.CrWMn；

C.7Cr17；

D.W18Cr4V；

E.5CrNiMo 20、在Fe-Fe3C合金中，其平衡组织中含有二次渗碳量最多的合金的含碳量为（D）A、0.0008% ；

B、0.021%；

C、0.77% ；

D、2.11%

21、下列二元合金的恒温转变中，哪个是共析转变（C）

A、L+α→β；

B、L→α+β；

C、γ→α+β；

D、α+β→γ

22、过共析钢的退火组织是（C）

A、F+Fe3CIII；

B、F+P；

C、P+Fe3CII ；

D、P+Fe3CIII23、钢中的二次渗碳体是指从（B）中析出的渗碳体

A、从钢液中析出的 ；

B、从奥氏体中析出的；

C、从铁素中析出的 ；

D、从马氏体中析出的24、碳钢的下列各组织中，哪个是复相组织（A）

A、珠光体 ；

B、铁素体；

C、渗碳体 ；

D、马氏体

25、能够无限互溶的两组元素所构成的二元合金相图必定是（A）

A、匀晶相图 ；

B、共晶相图；

C、包晶相图 ；

D、共析相图

26、为提高灰口铸铁的表面硬度和耐磨性，采用（A）热处理方法效果较好。A、电接触加热表面淬火

B、等温淬火

C、渗碳后淬火加低温回火

27、为下列零件正确选材：机床床身（D）；汽车后桥外壳（C）；柴油机曲轴（B）；排气管（A）。A、RuT300；

B、QT700-2；

C、KTH350-10；

D、HT300

四、判断题：

1、钢和生铁都是以铁碳为主的合金。（√）

2、塑性变形能随载荷的去除而消失。（×）

3、作布氏硬度试验时，当试验条件相同时，压痕直径越小，则材料的硬度越低。（×）

4、布氏硬度可用于测量正火件、退火件和铸铁。（√）

5、共析反应是一种固相在恒温下形成两种新固相的反应。

（√）

6、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。（╳）改正：细化晶粒不但能提高金属的强度，也降低了金属的脆性。

7、置换固溶体必是无限固溶体。（╳）改正：置换固溶体有可能是无限固溶体。

8、单晶体必有各向异性。（√）

9、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。（√）

10、铁素体是置换固溶体。（╳）

改正：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体体。

11、晶界是金属晶体的常见缺陷。（√）

12、渗碳体是钢中常见的固溶体相。（╳）改正：渗碳体是钢中常见的金属化合物相。

13、无限固溶体必是置换固溶体。（√）

14、金属的晶粒越细小，其强度越高，但韧性变差。（╳）

改正：一般地说，在室温下，金属的晶粒越细小，其强度和韧性越高。

15、凡间隙固溶体必是有限固溶体。（√）

16、珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越差。（╳）改正：珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越好。

17、金属是多晶体，因而绝对不可以产生各向异性。（√）

18、金属凝固时，过冷度越大，晶体长大速度越大，因而其晶粒粗大。（╳）改正：金属凝固时，过冷度越大，晶粒形核速度越大，因而其晶粒细化。

19、纯铁在室温下的晶体结构为面心立方晶格。（╳）改正：纯铁在室温下的晶体结构为体心立方晶格。20、纯金属都是在恒温下结晶的。（√）

21、所谓白口铸铁是指碳全部以石墨形式存在的铸铁。（╳）

改正：所谓白口铸铁是指碳主要以渗碳体形式存在的铸铁。

22、白口铸铁铁水凝固时不会发生共析转变。（╳）改正：白口铸铁铁水凝固时会发生共析转变。

23、金属中的固态相变过程，都是晶粒的重新形核和长大过程。（√）

24、在共析温度下，奥氏体的最低含碳量是0.77%。（╳）改正：在共析温度下，奥氏体的最低含碳量是0。

25、合金的强度和硬度一般都比纯金属高。（√）

26、白口铸铁在室温下的相组成都为铁素体和渗碳体。（√）

27、过共析钢的平衡组织中没有铁素体相。（╳）改正：过共析钢的平衡组织中有铁素体相。

28、热处理可以改变铸铁的基体组织，但不能改变石墨的形状、大小和分布情况。（√）

29、可锻铸铁比灰口铸铁的塑性好，因此可以进行锻压加工。（╳）30、淬火后的钢，随回火温度的增高，其强度和硬度也增高。（╳）

31、低碳钢可以用正火代替退火，改善其切削加工性。（√）

32、T10钢的碳的质量分数是10%。（╳）

33、碳素工具钢都是优质或高级优质钢。（√）

34、碳素工具钢的碳的质量分数一般都大于0.7%。（√）

35、铸钢可以用于铸造生产形状复杂而力学性能要求较高的零件。（√）

36、40Cr是最常用的合金调质钢。（√）

37、GCr15钢是滚动轴承钢，其铬的质量分数是15%。（╳）

五、简答题：

1、画出低碳钢力—伸长曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。

答：弹性变形阶段；屈服阶段；强化阶段；缩颈阶段（局部塑形变形阶段）

2、金属晶粒大小对金属的性能有何影响？说明铸造时细化晶粒的方法及其原理。答：金属晶粒越细，金属的强度越高，塑性和韧性也越好，反之力学性能越差。

铸造时细化晶粒的方法有：

（1）增加过冷度：当过冷度增大时，液态金属的结晶能力增强，形核率可大大增加，而长大速度增加较少，因而可使晶粒细化。

（2）变质处理：在液态金属结晶前，加入一些细小的变质剂，使金属结晶时形核率N增加，因而可使晶粒细化。

（3）振动处理：在金属结晶时，对液态金属附加机械振动、超声波振动或电磁振动等措施使已生长的晶粒因破碎而细化，同时破碎的晶粒尖端也起净核作用，增加了形核率，使晶粒细化。

3、画出Fe-Fe3C相图，注明各相区的相名称，指出奥氏体和铁素体的溶解度曲线。答：奥氏体和铁素体的溶解度曲线分别是：ES线、PQ线。

4、简述共析钢加热时奥氏体的形成过程。

答：奥氏体的形成过程是通过形核和核长大过程来实现的。珠光体向奥氏体转变可分为四个阶段：（1）奥氏体晶核的形成，通常奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成；（2）奥氏体晶核的长大，是新相奥氏体的相界面同时向渗碳体和铁素体两个方向的推移过程，是依靠铁、碳原子的扩散，使其邻近的渗碳体不断溶解和邻近的铁素体晶格改组为面心立方晶格来完成的；（3）残余渗碳体的溶解，奥氏体的形成过程中，铁素体比渗碳体先消失，故在铁素体完全转变为奥氏体后，仍有部分渗碳体尚未溶解，这部分未溶的残余渗碳体将随时间的延长，继续不断地向奥氏体溶解，直至全部消失的；（4）奥氏体成分的均匀化，渗碳体全部溶解后，奥氏体中碳浓度是不均匀的，需要经过一段时间的保温，通过碳原子的扩散，使奥氏体成分均匀。

5、完全退火、球化退火和去应力退火在加热规范、组织转变和应用上有何不同？

答：完全退火是将亚共析钢加热到Ac3线以上30~50℃，经保温一段时间后，缓慢冷却的一种热处理工艺。

所得到的室温组织为铁素体和珠光体。主要用于亚共析钢的铸件、锻件、焊接件等。

球化退火是将过共析钢加热到Ac1线以上20~30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却的退火工艺。所得到的室温组织为铁素体，基体上均匀分布着球状（粒状）渗碳体。主要用于过共析钢和共析钢制造的刀具、量具、模具等零件。

去应力退火是将钢件加热到低于Ac1某一温度，一般为500~650℃，保持一定时间，然后缓慢冷却的退火工艺。主要用于消除钢件在切削加工、铸造、锻造、热处理、焊接等过程中产生的残余应力并稳定其尺寸，钢件在去应力退火的加热和冷却过程中无相变发生。

6、正火和退火有何异同？说明二者的应用有何不同。

答：正火与退火相比较，奥氏体化温度比退火高；冷却速度比退火快，过冷度较大，因此正火后所得到的组织比较细，强度、硬度比退火高些；同时正火与退火相比，具有操作简单，生产周期短，生产效率高，成本低的特点。

应用不同：（1）从切削加工性方面考虑，低碳钢用正火提高硬度，而高碳钢用退火降低硬度，以便于切削加工；（2）从使用性能上考虑，对零件性能要求不高，可用正火作为最终热处理；当零件形状复杂、厚薄不均时，采用退火；对中、低碳钢，正火比退火力学性能好；（3）从经济上考虑，正火操作简便，生产周期短，能耗少，故在可能条件下，应优先考虑正火处理。

7、淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢加热温度应如何选择？

答：淬火的目的主要是使钢件得到马氏体（或下贝氏体）组织，提高钢的硬度和强度，与适当的回火工艺相配合，更好地发挥钢材的性能潜力。

亚共析钢的淬火加热温度为Ac3以上30~50℃；过共析钢淬火加热温度为Ac1以上30~50℃。

8、回火的目的是什么？工件淬火后为什么要及时回火？

答：回火的目的在于降低淬火钢的脆性，减小或消除淬火后的内应力，防止变形和开裂，稳定组织，调整力学性能，以满足零件的使用要求。

工件淬火后的组织主要是由马氏体和少量残余奥氏体组成，存在很大内应力，如不及时消除，将会引起工件的变形，甚至开裂。淬火组织很不稳定，有向稳定组织转变的趋势，而且组织脆性大，韧性低，一般不能直接使用。

9、说明淬火钢在不同温度回火时其组织的变化。

答：淬火钢低温回火后，组织为马氏体，是过饱和程度较小的α固溶体；中温回火后，组织为贝氏体，是极细的球状渗碳体和铁素体的机械混合物；高温回火后，组织为索氏体，是较细的颗粒状渗碳体和铁素体的机械混合物。

10、为什么在碳钢中要严格控制硫、磷元素的质量分数？而在易切削钢中又要适当地提高？

答：硫是在炼钢时由矿石和燃料带进钢中的，而且在炼钢时难以除尽，在一般钢中，硫是有害杂质元素。在固态下，硫不溶于铁，而是以FeS的形式存在。FeS与Fe形成低熔点的共晶体，其熔点为985℃，且分布在晶界上，当钢材在1000~1200℃进行热压力加工时，由于共晶体熔化，从而导致热加工时开裂。硫对给你个的焊接性也有不良的影响，容易导致焊缝产生热裂，产生气孔和疏松。

磷是由矿石带入钢中的。一般磷在钢中能全部溶于铁素体中，从而提高了铁素体的强度、硬度。但在室温下却使钢的塑性和韧性急剧下降，产生低温脆性，在易切削钢中，可适当提高硫的质量分数，其目的在于提高钢材的切削加工性，适当提高磷的质量分数，可脆化铁素体，降低切削加工时零件的表面粗糙度，改善钢材的切削加工性。

11、合金元素在钢中以什么形式存在？对钢的性能有哪些影响？

答：合金元素在钢中主要以两种形式存在，即溶解在铁素体内，形成合金铁素体；或与碳化合，形成合金碳化物。

合金元素能提高钢的力学性能。大多数合金元素均能不同程度地溶解于铁素体中，使钢的强度、硬度升高，塑性和韧性下降；具有比Fe与C更大亲和力的合金元素，除固溶于铁素体之外，还能形成合金渗碳碳体以及碳化物，提高了钢的强度、硬度和耐磨性；强碳化物形成元素及强氮化物形成元素，可形成稳定性高的碳化物、氮化物粒子，阻碍奥氏体晶粒的长大，细化铁素体晶粒，细晶粒的钢具有较好的力学性能，特别是能显著提高钢的韧性。

合金元素能改善钢的热处理工艺性能。能提高钢的淬透性，能提高钢的回火稳定性。

12、说明铸铁的石墨化过程，影响铸铁石墨化的主要因素是什么？

答：碳以石墨形式析出的过程，称为石墨化过程，常用铸铁从液态以及其缓慢的速度冷却时，石墨化过程可分为三个阶段：在高温时，直接从液相中结晶出石墨，即在共晶温度，结晶出共晶石墨；铸铁从共晶温度继续冷却时，碳从过饱和的奥氏体中不断析出二次石墨；铸铁冷却到共析温度时，由奥氏体共析转变析出共析石墨。

影响铸铁石墨化的主要因素，一是化学成分，化学成分中碳和硅是强烈促进石墨化的元素。铸铁中碳和硅的质量分数越大就越容易石墨化。但质量分数过大会使石墨数量增多并粗化，从而导致力学性能下降；二是冷却速度，若冷却速度较大，碳原子来不及充分扩散，石墨化难以充分进行，容易产生白口铸铁；若冷却速度小，碳原子有时间充分扩散，有利于石墨化过程进行，容易获得灰口铸铁组织。