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《机械工程材料》习题

一、概念题：
金属材料

非金属材料
铸铁
碳钢
合金钢
有色金属
粉末冶金材料
高分子材料（塑料、橡胶、胶粘剂）
淘瓷
复合材料

1、机械工程材料

2、金属力学性能————材料在外力作用下显示出的性能，主要有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳、蠕变、松弛几种。
3、金属塑性————金属材料在外力作用下产生永久变形而不致破坏的能力。
4、常见金属材料力学性能、试样受力、判据：
力学性能 试样受力 判据
强度 拉力 σs σb
塑性 拉、压力 δψ
硬度 压力 HB、HR、HV、
韧性 冲击力 ak
疲劳 循环交变应力 σ-1
F——拉力（N）
A0——试样截面积（mm2）
——试样增长（mm）
L0——试样原长（mm）
5、刚度（E·Ao）
应力σ=，应变=，弹性极限σe=，
弹性模量E===，=
6、P体——F体与Fe3C体的片层机械化合物（共析体）
B体——含c过饱和的F体与Fe3C体组成的两相混合物。
M体——c在x-Fe中的过饱和固溶体。
Ld体——A体与Fe3C体的机械混合物组织（共晶体）
7、时效处理：长时间低温回火
8、合金钢——在碳钢基础上，有目的地加入某些合金元素所形成的钢。
9、过热——加热温度过高或保温时间过长，奥氏体晶粒显著粗化的现象。
过烧——加热温度接近开始熔化温度，沿晶界处产生熔化或氧化的现象。
10、内应力——包括热应力和组织应力
热应力——工件加热和冷却时，由于表层与心部温差而造成热胀冷缩不均匀所引起的内应力。
组织应力——由于奥氏体转变产物的比容不同（M体比容大，A体比容小）以及工件表层或各部分之间组织转变的时间先后不同而造成的内应力。
题号
一
二
三
四
五
总分
得分

评卷

姓名
学号：

二、选择题（下列各题选择正确的题号填入括号内）
1、纯铁在固态的不同温度，会有不同的晶格类型，属于面心立方晶格类型的组织称（ ）；
（A）δ（B）（C）
2、铁碳合金下列三种组织的金相各不相同，其中基体属于面心立方晶格类型的是（ ）
（A）Fe3c体 （B）F体 （C）A体
3、铁碳合金的下列三种组织中，属于机械混合物组织的是（ ）
（A）P体（B）A体（C）Fe3c体
4、铁碳合金的下列三种组织中，属于固溶体组织的是（ ）
（A）Fe3c体（B）M体（C）Ld体
5、下列三种情况，发生相变的应是（ ）
（A）晶粒由细变粗（B）冷变形金属加热时产年再结晶（C）共析反应由A体变为P体
6、下列铸件，晶粒细小的应选择（ ）
（A）金属模薄片（B）砂模厚片（C）不加变质剂结晶的
7、下列三种成份的铁碳合金，做弹簧应选择（ ）
（A）c＜0.25％（B）0.25％＜c＜0.60％（C）c＞0.60％
8、下列三种铁碳合金中属于优质碳素结构钢的应是（ ）
（A）235--A（B）45（C）T8
9、下列三种钢中，属于轴承钢的应是（ ）
（A）6oSi2Mn（B）5CrMnMo（C）GCr15
10、下列三种钢中，属于不锈钢的应是（ ）
（A）1Cr18Ni9Ti（B）W 1 8 Cr 4V（C）5 Cr MnMo
11、碳以片状石墨形态存在的铸铁称（ ）；
（A）白口铸铁（B）灰口铸铁（C）球墨铸铁
12、A体钢在水中淬火时，表面快速冷却转变为M体，而心部是（ ）；
（A）过冷A体（B）A体（C）A＇体
13、（ ）是纯铜；
（A）紫铜（B）黄铜（C）青铜
14、下列三种非金属材料中，属于高分子工程塑料的是（ ）
（A）有机玻璃（B）水玻璃（C）玻璃钢
15、潮湿的空气中，钢表面生锈。这种现象属于（ ）
（A）化学腐蚀（B）电化学腐蚀（C）其它腐蚀
16、合金的结晶通常在（ ）进行；
（A）某一恒温下（B）某一温度范围内（C）凝固点以上温度
17、共析钢室温组织的组成物是（ ）
（A）F+P（B）P+Fe3cⅡ（C）P
18、共析钢室温时相的组成物是（ ）
（A）F+P（B）F+ Fe3c（C）P+ Fe3c
19、钢中有寒杂质元素主要是（ ）
（A）合金元素Me（B）Si、Mn（C）S、P
20、铸造生产中常用原砂、粘土、煤粉作为（ ）的原料；
（A）型砂（B）冲天炉（C）芯箱
21、以下几种硬度技术条件的标注方法，正确的标注是（ ）
（A）200——230HBS（B）HBW450——650（C）HRC=50——60kgf/mm2
22、（ ）晶粒越细小。
（A）加热温度越高（B）过冷度越大（C）加入变质剂越小
三、判断题（下列各题正确的在括号中划“√”错的划“×”号）
1、实际金属多数是单晶体（ ）；
2、含碳小于2.11％的铁碳合金是钢（ ）；
3、淬火钢才能进行回火（ ）；4、用布氏硬度测成品（ ）
4、M体和回火M体一样（ ）6、气焊用氧——乙炔火焰为热源（ ）；
5、共晶成份的铸铁铸造性能最好（ ）8、可锻铸铁可以锻造（ ）
6、陶瓷用粉末冶金法生产（ ）；10、簿壁铸件宜用可锻铸铁生产（ ）；
7、细晶粒金属的塑性、韧性比粗晶粒的好，强度比粗晶粒的高（ ）
8、气孔、砂眼、裂纹、浇不到筹，都是与型砂性能有关的铸造缺陷（ ）
9、金属在机床上切削加工之前必须进行正火热处理（ ）
10、冷变形金属加热时，随着温度的升高会产生回复，再结晶和晶粒长大过程（ ）
11、金属工件工作时受外力作用，强度高的不易塑性变形，而强度低的易塑性变形（ ）；
12、由液体凝固成固体的过程叫结晶（ ）；
四、填空题
230
550
727
温度
℃
0
C曲线图
时间（s）
A1

1、炼铁的实质是（ ）反应，炼钢的实质是（ ）反应。
2、金属的多冲抗力取决于材料强度与韧性的综合力学性能，冲击能量高时，主要决定于材料的（ ），冲击能量低时，主要决定于（ ）。
3、橡胶最突出优点是弹性，最大缺陷是（ ）；
4、铁碳合金相变过程产生的Fe3CⅠ、Fe3CⅡ、Fe3C中，A体中析出的是（ ），液态金属结晶形成的是（ ），组织中固有的是（ ）；
5、参照过冷A体c曲线图试说明：高温扩散型转变的参物是（ ），低温非扩散型转变的产物是（ ），中温介于扩散与非扩散二者间转变产物是（ ），c曲线（ ）处孕育期最短。
6、金属化合物细小均匀分布在固溶体基体上，显著提高合金强度、硬度和耐腐性的现象称（ ）强化；
7、淬火的关键在于（ ），而回火的关键在于（ ）；
8、钢在淬火时，临界速度越快，淬火效果越（ ）；A体中含碳越多，淬硬性就越（ ）；钢中含合金元素越多，淬透性就越（ ）；
9、淬火钢的变形与开裂由（ ）引起；
10、铸铁石墨化过程中，冷却速度越慢，越（ ）于石墨的析出；
11、白口铸铁经石墨化或者脱碳退火处理，可转变为（ ）铸铁；灰口铸铁以球化处理，可转变为（ ）铸铁；
12、机床床身用（ ）制造；
13、铜锌合金是（ ）铜；
14、参照铁碳合金相图
A
3
Acm

2
1
C
L
A+L
P
F+P
S
A3
F+A
727
4.3
2.11
1.2
0.77
A
1538
912
0
温度℃

G

F+ Fe3CⅡ

Ld

Ld+Fe3CⅠ
P+ Fe3CⅡ+Ld
P+ Fe3CⅡ

1>将A、F、P体填入图中
2>图中标出S、E、C点的含碳量
3>图中标出A1、A3、Acm线
4>含碳1.2%的过共析钢由液态降温时与临界冷却线的交点如图，试填写下式中的组织。
4
3
2
1
（ ） L+A （ ） A+（ ）
（ ）+Fe3CⅡ
5>图中0<c%<0.77%的铁碳合金为（ ）钢，c%<4.3%的为（ ）铁；
14、c =1.0%的工件，尺寸为12×10，其热处理工艺曲线如图，试将各阶段的组织分别填入图中。
Fe3cⅡ+（ ）
Fe3cⅡ+（ ）
4
2
200℃
Fe3cⅡ+（ ）
急
冷
770-790℃
Fe3cⅡ+（ ）
5
3
1
时间
热处理工艺曲线
0
温度

15、写出下列金属切削加工机床的切削名称：

16、写出左图的各变形名称

C外力去掉后
B作用外力时
图1>a受力前

B作用外力时
图2>a受力前

C变形后

图3>a受力前

B作用外力时

C变形后

1>（ ）
2>（ ）
3>（ ）
17、车削加工时形成三表面涉及到的切削速度Vc,进给量f和背吃刀量ap三要素填入右图。
18、钢的热处理必须经过（ ）、（ ）、（ ）三个过程。
19、普通热处理（ 整体热处理 ），包括（ ），（ ），（ ），（ ）四种；
五、问答题
1、金属疲劳断裂是怎样发生的？如何提高材料的疲劳强度？
金属材料在循环应力作用下，在几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然断裂的现象。合理设计零件结构，避免应力集中，降低表面粗糙值，进行表面滚压，喷丸处理，表面热处理等可以提高工件的疲劳强度。
2、过共析钢能否采用完全退火工艺？
过共析钢不能采用完全退火工艺。
若采用完全退火方法会出现什么现象？
若采用，晶界上会出现网状Fe3cⅡ体。
用什么办法消除？为什么？
用正火的方法消除，因为，过共析钢完全退火，冷却速度缓慢，有足够的时间在晶界上析出网状Fe3cⅡ体，通过正火加热至Accm以上完全A体化后，随后空冷，由于冷却速度快，来不及从A体中析出网状Fe3cⅡ体，分布在晶界上。
3、保温的作用？
不仅为了热透工件，还能获得成份均匀的A体组织。
4、不锈钢的固容处理、高锰耐磨钢的水韧处理各是什么？它们的组织如何？
不锈钢中所含大部分合金元素溶入基体形成固溶体，起到固溶强化的作用，所属固溶体组织。高锰钢铸造成形、当加热在高温时水冷可获得均匀单一的奥氏体称水韧处理。此时塑性韧性高，硬度不高。当遇到强烈摩擦，巨大压力和冲击时，表层转为M体，心部仍为A体。
5、砂轮上磨削钳工手锯条发热烧红后，若空冷会变软、若水冷仍能发硬；而磨削机用锯条烧红后，空冷仍有高硬度。原因是：
钳工手锯条是碳素工具钢，烧红空冷即正火处理，所以变软，水冷淬火仍保持高硬度。而机用锯条是合金工具钢，耐热性能较高，故烧红空冷仍有高硬度。
六、简述题

A
B

1 、T8钢件（12mm×100 mm）整体加热至800℃保温后，将A段入水淬冷，B段空冷，分析处理后工件的显微组织：
T8是共析钢，室温为P体，整体加热至800℃保温，转变为A体。当A段入水淬冷后表面为M体，当心是A＇体；B段空冷后为S体或T 体。
若该工件A段加热至800℃保温，B段不加热，然后整体水冷，分析各段的组织变化：
T8钢A段加热至800℃保温，原P体转变为A体，随后水冷使表层是M体内部是A＇体。B段由于未加热，不变化，水冷后仍为原组织P体。
2、将45钢和T12钢分别加热至770℃淬火后，45钢的硬度远小于T12钢硬度的原因是：亚共析钢45钢室温是F+P体组织，加热至770℃时为F+A体组织，淬火后A体转变为M体，F体仍保留。由于淬火表层M体有较软的F体，使钢硬度不足。而过共析T12钢室温组织为P +Fe3cⅡ，加热至770℃时为A+ Fe3cⅡ，淬火后A体转变为M体，且M体基体上弥散着更硬的Fe3cⅡ，故T12钢淬火后的硬度远高于45钢的硬度。
3、现有20钢直轴和45钢凸轮轴各一根，为使轴具有高硬度和耐磨性，各应进行何种热处理，最终获得何种组织：
20钢直轴先渗碳然后低温回火，使工件表面为含碳较高的回火M体而心部仍为原组织（F+P）；45钢凸轮轴应经调质处理，获得回火S体组织。