工程材料习题与辅导第四版答案(1)(1).doc
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1、工程材料习题与辅导(第4版) 清华大学出版社1。2 习题2.填空题同非金属相比,金属的主要特性是(良好的导电性和导热性)晶体与非晶体结构上最根本的区别是(晶体中原子(离子或分子)规则排列)。非晶体中原子(离子或分子)无规则排列)_Fe的一个晶胞内的原子数为(4)线型非晶态高聚物在不同温度下的三种物理状态是(玻璃态)(高弹态)和(粘流态)3. 选择正确答案晶体中的位错属于(c)a。体缺陷 b。面缺陷 c.线缺陷 d.点缺陷4)固溶体的晶体结构:(a)a.与溶剂相同 b.与溶质相同 c.与溶剂,溶质都不相同 d。 与溶剂,溶质都相同5)间隙相的性能特点是:(c)a. 熔点高,硬度低 b。硬度高,熔
2、点低 c。 硬度高,熔点高 d.硬度低,熔点低4。 综合分析题(1)在立方晶胞中画出(110),(120)晶面和211,120晶向。解:(2)-Fe,Al, Cu, Ni, V, Mg, Zn各属何种晶体结构?体心立方晶格:-Fe,V.面心立方晶格:Al, Cu, Ni。密排六方晶格:Mg, Zn。已知Fe的晶格常数m,试求出-Fe的原子半径和致密常数。解:r原子=a=1。24(m)=在常温下,已知铜原子的直径d=2。55m,求铜的晶格常数。解:r原子=a1/2 d原子=a = a(m)2.2 习题(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 )
3、。(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( )。(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-(+),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
4、发生转变时,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Fe3C最多的合金成分点为( 2。11C ),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
5、=(0。350。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
6、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)
7、 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 )。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
8、。 ( )(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CuNi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+(),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
9、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
10、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)
11、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。 ( )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
12、(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 cFe与C的化合物(7)T10钢的碳质量分数为: a0。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 a100 b111 c。110(11)变形金属再结晶后:a
13、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550350C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
14、 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: a750C b850C c920C(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 a600650C b. 800820Cc900950C d。 10001050C(24
15、)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5。 综合分析题(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: 砂模浇注与金属模浇注; 变质处理与不变质处理; 铸成厚件与铸成薄件; 。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
16、动打碎粗大枝晶,促进非均匀形核. (5)为什么铸锭希望尽量减少柱状晶体?答:柱状是由外往里顺序结晶的,晶质较致密。但柱状晶的接触面由于常有非金属夹杂或低熔点杂质而为弱面,在热轧,锻造时容易开裂,所以对于熔点高和杂质多的金属,例如铁,镍及其合金,不希望生成柱状晶.(6)将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后慢冷至图12温度T1,求此时:两相的化学成分; b) 两相的质量比; c)各相的质量比; d)各相的质量;解:a) 两相的化学成分L相成分:=50 两相的质量比合金成分:=100%=60 两相质量比:=各相的质量比; 二相的质量分数:*100%各相的质量;二相质量:Q(20+30)33.3=16。
17、65(kg) QL=50-16。65=33.35(kg) (7)求碳的质量分数为3。5%的质量为10千克的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度(但尚未发生共晶反应)时所剩下的液态的碳质量分数及液体的质量。解:L中的碳质量分数:=4。3%L的质量分数: 100L的质量:QL=10*63。5%=6。35(kg)(8)比较退火状态下的45钢,T8钢T12钢的硬度,强度和塑性的高低,简述原因。答:硬度:45钢T8T12 因为退火状态下的45钢组织是铁素体+珠光体,T8钢组织是珠光体,T12钢是珠光体加二次渗碳体.因为铁素体硬度低,二次渗碳体硬度高.强度:因为铁素体强度低,因此45 钢强度最低.T8 钢组织
18、是珠光体,强度最高T12 钢中含有脆性的网状二次渗碳体,隔断了珠光体之间的结合,所以T12 钢的强度要比T8 钢要低。但T12 钢中网状二次渗碳体不多,强度降低不大,因此T12 钢的强度比45钢强度要高。塑性:因为铁素体塑性好,因此45 锅塑性最好。12 钢中含有脆性的网状二次渗碳体,因此12钢塑性最差。T8钢无二次渗碳体,所以T8 钢塑性较高。(9)同样形状的两块铁碳合金,其中一块是退火状态下的15钢,一块是白口铸铁,用什么简便方法可迅速区分它们?答:因为退火状态下的15 钢硬度很低,白口铸铁硬度很高。因此可以用下列方法区分:两块材料互相敲打一下,有印痕的是退火状态下的15钢,相反为白口铸铁
19、。用锉刀锉两块材料,易锉掉的是退火状态下的15钢,反之为白口铸铁。用硬度计测试,硬度低的是退火状态的15钢,硬度高的是白口铸铁.(10)为什么碳钢进行热锻,热轧时加热到奥氏体区?答:因为奥氏体是面心立方晶格,其滑移变形能力大,钢处于奥氏体状态时强度较低,塑性较好,因此锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行。(11)手锯锯条,普通螺钉、车床主轴分别用何种碳钢制造?答: 手锯锯条用T10 钢制造。普通螺钉用Q195、Q215钢制造。车床主轴用45 钢制造。(14)金属塑性变形后组织和性能会有什么变化?答:金属发生塑性变形后,晶粒发生变形,沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时,晶粒变成细条状(拉伸时),
20、金属中的夹杂物也被拉长,形成纤维组织.金属经大的塑性变形时,由于位错的密度增大和发生交互作用,大量位错堆积在局部地区,并相互缠结,形成不均匀的分布,使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块,而在晶粒内产生亚品粒。金属塑性变形到很大程度(70以上)时.由于品晶粒发生转动,使各晶粒的位向趋近于一致,形成特殊的择优取向。金属发生塑性变形,随形变的增大,金属的强度和硬度显著提高.塑性和韧性明显下。(16)用低碳钢钢板冷冲压成形的零件,冲压后发现各部位零件硬度不同,为什么?答: 主要是由于冷冲压成形时,钢板形成零件的不同部位所需发生的塑性变形量不同,因而加工硬化程度不同所造成。(17) 已知金属钨、铅的熔点
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