《机械工程材料》部分复习题【精选推荐】

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《机械工程材料》部分复习题 工 程 材 料 作 业 题 题 说明：同意选作 1/3 交作业，其它作复习参考。

　　一、解释下列概念 （7 个，28 分） 屈服强度、冲击韧度、蠕变；

　　加工硬化、再结晶、固溶强化；

　　铁素体、奥氏体、马氏体；

　　正火、调质处理、变质处理；

　　高聚物老化、橡胶的硫化、黄铜的脱锌；

　　渗碳、离子氮化、气相沉积。

　　巴氏合金、硬质合金、功能材料；

　　 二 、 填空题 （25 分） 1．工程材料分为(金属材料)、(高分子材料)、(陶瓷材料)与(复合材料)四类 2．常规热处理有（退火）、（正火）、（淬火）与（回火）四种工艺。。

　　3．高分子材料包含（塑料）、（橡胶）、（合成纤维）、（胶粘剂）。

　　 4．α—Fe、γ—Fe 的晶格类型分别是（体心立方）与（面心立方） 5．从元素间的结合方式来看，合金化可能形成两类相，即（固溶体）与（金属化合物）。

　　6．金属结晶时晶核形成的方式有（ ）与（ ）。

　　 7．高分子材料的分子链形态有线型、支化型与网体型，（线型）与（支化型）能构成线型聚合物，具有热塑性；另一种构成网体型聚合物，具有（热固）性。

　　8．陶瓷组织由（晶体相）、（玻璃相）与（气相）三相构成。

　　9．典型铸锭结构的三个晶区分别是（表层细晶粒区）、（柱状晶区）与（粗等轴晶区）。

　　 10．钢的平衡组织中都有（珠光体）组织，而无硬脆的（莱氏体）共晶组织。

　　11．钢在 1000℃是（奥氏体）相，而其室温平衡组织的构成相是（F）与（Fe 3 C ）。

　　12．单相固溶体的（锻压）工艺性好，而共晶合金的（铸造）工艺性好。

　　 13．铁碳合金分为（ ）、（ ）、（ ）三大类。

　　14．按铁碳相图，钢分为（ ）、（ ）、（ ）三类。

　　15．含碳量较高（＞1.0%）的钢，由高温奥氏体缓慢冷却到一定温度会产生过饱与，继而析出（Fe 3 C Ⅱ ），分布于晶界处而呈（网）状，它使钢的机械性能（下降）。

　　 16．在钢的平衡组织中，（铁素体）使钢的塑性增大，而（珠光体）使钢的强度升高。

　　17．金属塑性变形的基本方式有（滑移）与（孪生）。

　　18．再结晶后的晶粒的大小要紧取决于（加热温度）与（保温时间）。

　　 19．钢热处理加热的临界点具有较大的实际意义，它们分别是（ ）、（ ）、（ ）。

　　20．亚共析钢的正常淬火温度范围是（Ac3+30℃～50℃），过共析钢的正常淬火温度范围是（Ac1+30℃～50℃）。

　　21．通常来说，碳素钢淬火可使用（水）作冷却介质，合金钢淬火可用（油）。

　　 22．通常来说钢的渗碳用于（低碳钢）钢，表面淬火与氮化用于（中碳钢）钢。

　　23．合金钢中的相包含（合金铁素体）与（各类碳化物）两种类型。

　　24．合金钢中 Cr 能明显扩大相图的（F）区，而 Ni、Mn 能扩大（A）区。

　　 25．低碳钢含碳量为（ ），高碳钢含碳量为（ ）。

　　26．按硫、磷残存量钢材可分为（普通钢）、（优质钢）与（高级优质纲）。

　　27．按用途钢材可分为（结构钢）、（工具钢）与（特殊性能纲）。

　　 28．工程塑料代号 PE、PVC 分别表示（ ）与（ ）。

　　29．工程塑料代号 PA、PF 分别表示（ ）与（ ）。

　　30．玻璃钢由玻璃纤维与（合成树脂）构成；碳基复合材料的成分几乎全是（碳）。

　　三 、 简答题 （21 分） 1．说明体心立方晶格的结构特征。（4 分） 2．说明面心立方晶格的结构特征。

　　3．什么是晶体的各向异性？实际金属为什么没有各向异性？ 4．分析晶体缺陷、晶粒粗细对金属机械性能的影响。（4 分） 5．简要说明固溶体的晶格结构特点与性能特点。

　　6．简要说明金属化合物的晶格结构特点与性能特点。

　　 7．简要描述布氏硬度，说明其表示方法及应用。（4 分） 8．简要描述洛氏 HRC 硬度，说明其表示方法及应用。

　　 9．简述滑动轴承合金的组织要求。

　　10．简述含碳量对铁碳合金组织与机械性能的影响。（5 分） 11．简述加工硬化及其利弊。

　　12．为使金属凝固后获得较细的晶粒，在生产中通常使用什么措施，举例说明。

　　 13．说明铝合金的强化方法。铸造铝合金能通过变形进行强化吗？ （4 分） 14．根据石墨的形态，目前有哪几种灰口铸铁？试比较它们的特性。

　　15．耐热钢有哪两方面要求？分析不锈钢耐腐蚀性能好的原因。

　　四、分析解答题 （26 分） 1．铁碳合金系中钢部分的相图如下图所示，分析45、T8（共析钢 ）、T12 三种钢的结晶过程，画出室温下的平衡组织示意图。（6 分） 要点提示 如下 ：

　　 T8 钢：

　　 45 钢：

　　 T12 钢：

　　 2．结合共析钢的等温转变曲线图，指出图中各冷却曲线冷却到室温，或者冷却至 A 、 B 、C 、 D 各点时所得到的组织。并比较其硬度。

　　（5 分） ：

　　答：（1）珠光体（2）索氏体（3）下贝氏体（4）马氏体；硬度依次增高。

　　 A 过冷奥氏体 B 过冷奥氏体＋索氏体 C 索氏体 D 马氏体；硬度依次增高。

　　 2．共析钢按图示曲线加热、保温，然后按炉冷、油冷、复合 1、复合 2 四种方式冷却，试分析处理后的室温组织？ 答：炉冷退火：珠光体；

　　油冷：屈氏体＋马氏体；

　　 方式 1：淬火＋低温回火，回火马氏体；

　　方式 2：正火＋620℃回炉，索氏体，回炉无意义。

　　3．用 45 钢制造连杆螺栓的加工工艺过程如下：（6 分） 下料→锻造→热处理Ⅰ→粗机加工→热处理Ⅱ→精加工→成品。

　　试说明：（1）上述两次热处理的名称及目的；（2）螺栓最终的组织及性能特点。

　　（ （1 ）答：

　　：热处理Ⅰ：正火。目的是细化晶粒，调整硬度，改善切削加工性。

　　热处理Ⅱ：淬火+高温回火。淬火获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度与耐磨性，高温回火消除淬火应力，获得良好的综合机械性能。

　　（ （2 ）答：最终组织：回火 S；性能特点：具有良好的综合机械性能。

　　3．用 T12 钢制造锉刀的加工工艺过程如下：

　　下料→锻造→热处理Ⅰ→粗机加工→热处理Ⅱ→精加工→成品。

　　试说明：（1）上述两次热处理的名称及目的；

　　（2）锉刀最终的组织及性能特点。

　　（ （1：

　　）答：热处理Ⅰ：球化退火。目的：使渗碳体球化，降低硬度，改善切削加工性，并为随后淬火作组织准备；

　　热处理Ⅱ：淬火+低温回火。淬火目的是获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度与耐磨性； 低温回火目的是降低淬火应力与脆性，保持较高的硬度与耐磨性。

　　（ （2） ） 答：最终组织：回火 M+渗碳体；性能特点：硬度高，耐磨性好，但韧性较低。

　　3．手工锉刀要求硬度高（＞HRC60）、耐磨性好，试确定：

　　（1）锉刀应选用何种材料？ （2）为满足上述性能要求应使用何种最终热处理？ （3）经上述热处理后锉刀最终的组织。

　　：

　　答：（1）T12（T12A）；（2）淬火+低温回火；（3）M+Fe3CⅡ+A’ 4．材料及应用填表（9 分） 材料牌号 类别及含义 应用举例 Q345 井架 20CrMnTi 汽车变速齿轮 60Si2Mn 汽车板簧 QT600-2 多拐曲轴 3Cr13 耐蚀零件 YT15 硬质合金，含 TiC 15% 车刀刀头 Q195 镀锌铁皮 20Cr 耐磨凸轮 40Cr 机床主轴 W18Cr4V 麻花钻头 ZL109 铸造铝——硅合金，第 9 种，含铜 内燃机活塞 1Crl8Ni9 耐酸容器 Q235 普通螺栓 T12 板锉 65Mn 自行车弹簧 GCr15 轴承套圈 15CrMo 珠光体耐热钢，C15%，少量的 Cr、Mo 锅炉管道 HT200 机床床身 部分概念、简答题目答案 一、概念 屈服强度——在拉伸变形过程中，材料发生微量塑性变形时能够承受的应力。

　　变质处理——向金属液中加入难熔物质颗粒，使之充当晶核以细化晶粒的工艺方法。

　　再结晶——对存在加工硬化的金属进行加热，使之重新形成等轴状细晶粒的过程。

　　调质处理——先对钢进行淬火，再在 500～650℃保温进行回火的复合热处理工艺。

　　马氏体——碳溶于α—Fe 中形成的，具有很大过饱与度的固溶体。

　　离子氮化——在离子炉中，含氮介质在高压直流电作用下电离，氮离子冲击工件而达到渗氮目的的热处理工艺。

　　气相沉积——从气相物质中析出固体并沉积在基材表面的一种新型表面镀膜工艺。

　　蠕变——材料在相对较高的温度下使用时，在应力低于常温强度且保持不变的条件下，构件长度随使用时间缓慢延长的现象。

　　黄铜的脱锌——含锌量较大的黄铜在潮湿大气或者水中被锌溶解的现象。

　　巴氏合金——具有软基体上分布着硬质点的组织的合金，要紧是铅基或者锡基合金。

　　硬质合金——高硬碳化物与粘接材料通过粉末冶金工艺制成的高硬耐热材料。

　　二 、 简答 4．分析晶体缺陷、晶粒粗细对金属机械性能的影响。

　　答：晶体缺陷造成晶格畸变，使晶粒内的滑移难以进行，晶粒的变形相互阻碍，从而增大了变形抗力，使强度升高，塑性下降。晶粒的细化尽管会使晶界面积增大，但晶粒数目增多，滑移量总与增大，因而不但强度升高，塑性也提高。

　　7．简要描述布氏硬度，说明其表示方法及应用。

　　答：布氏硬度使用钢球压头压被测工件，以单位压痕面积上的压力值表示的硬度。

　　8．简要描述洛氏 HRC 硬度，说明其表示方法及应用。

　　答：洛氏硬度 HRC 使用 120°金刚锥压头，加荷 150kgf 压被测工件，考虑压头参数与压痕深度，按一定经验公式取值来表示硬度。

　　10．简述含碳量对铁碳合金组织与机械性能的影响。

　　答：在平衡状态下，随含碳量的增加，铁碳合金（钢）的硬度升高、塑性、韧性下降；

　　在含碳量低于 0.9%时，铁碳合金（钢）的强度也升高，当含碳量超过 0.9%时，钢的强度开始快速下降。

　　 11．简述加工硬化及其利弊。

　　答：加工硬化是指随变形量的增加，金属的强度、硬度显著提高而塑性、韧性明显下降的现象。

　　加工硬化的利处：①强化金属的重要手段；②有利于金属变形的均匀性；③有利于提高零件工作的安全可靠性。

　　加工硬化的弊病：给大量的冷塑性变形带来困难。

　　12．为使金属凝固后获得较细的晶粒，在生产中通常使用什么措施，举例说明。

　　答：要紧有增大过冷度，变质处理，机械或者电磁振动搅拌。铝合金、灰口铸铁生产中常用变质处理细化晶粒；生产中变质处理也叫孕育处理。

　　14．根据石墨的形态，目前有哪几种灰口铸铁？试比较它们的特性。

　　答：石墨有片状、蠕虫状、团絮状、球状四种形态，相应有普通灰铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁；通常来讲普通灰铸铁抗拉强度低，但减摩性、消振性、铸造与切削加工性最好，而球铁强度最高但其它性能差。

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