工程材料与热加工(习题)

第1章材料的力学的性能（习题）一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是（B）。A、；B、；C、；D、；1.金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力称为(C)。A、塑性；B、硬度；C、强度；D、弹性；2.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是(B)。A、HBS；B、HRC；C、HV；D、HBW；3.做疲劳试验时，试样承受的载荷为(B)。A、静载荷；B、交变载荷；C、冲击载荷；D、动载荷；二、填空题1.材料的力学性能通常是指在载荷作用下材料抵抗（变形）或（断裂）的能力。2.金属塑性的指标主要有（断后伸长率）和（断面收缩率）两种。3.金属的性能包括（物理）性能、（化学）性能、（力学）性能和（工艺）性能。4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。5.疲劳强度是表示材料经（无限次循环应力）作用而（不发生断裂）的最大应力值。6.材料的工艺性能包括（铸造性能）、（锻造性能）、（焊接性能）、（切削加工性能）、（热处理性能）等。7.零件的疲劳失效过程可分为（疲劳裂纹产生）、（疲劳裂纹扩展）、（瞬时断裂）三个阶段。三、判断题1.拉伸试验可以测定材料的强度、塑性等性能指标，因此材料的力学性能都可以通过拉伸试验测定。（×）2.用布氏硬度测试法测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。（×）3.金属材料的力学性能可以理解为金属材料的失效抗力。（×）4.材料的断裂韧度大于材料的应力场强度因子的，材料的宏观裂纹就会扩展而导致材料的断裂。（×）四、练习与思考1.说明下列符号的意义和单位。（1）σe；（2）σs或σ0.2；（3）σb；（4）δ；（5）ψ；（6）σ－1；（7）AK；2.在测定强度指标时，σ0.2和σs有什么不同？3.拉伸试样的原标距长度为50mm，直径为10mm。试验后，将已断裂的试样对接起来测量，标距长度为73mm，颈缩区的最小直径为5.1mm。试求该材料的延伸率和断面收缩率的值。4.材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？5.将6500N的力施加于直径为10mm、屈服强度为520MPa的钢棒上，试计算并说明钢棒是否会产生塑性变形。6.塑性指标在工程上有哪些实际意义？7.下列材料或零件采用什么硬度测试法较合适？（1）锉刀；（2）黄铜轴套；（3）硬质合金刀片；（4）一般淬火钢；8.工程材料有哪些物理性能和化学性能？第2章金属的晶体结构与结晶（习题）一、名词解释晶体、单晶体、多晶体、晶格、晶胞、晶粒、晶界、合金、组元、相、组织、共晶转变二、如果其它条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小：1.金属型铸造与砂型铸造。2.高温浇注与低温浇注。3.浇注时采用振动与不采用振动。4.厚大铸件的表面与心部。三、问答题1.金属中常见的晶体结构有哪几种？2.实际晶体的晶体缺陷有哪几种类型？它们对晶体的力学性能有何影响？3.固溶体与化合物有何区别？固溶体的类型有哪几种？4.何谓金属的结晶?纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的？5.何谓过冷现象和过冷度?过冷度与冷却速度有何关系？6.晶粒大小对金属的力学性能有何影响?细化晶粒的常用方法有哪几种？7.什么是共晶转变?共晶转变有何特点？8.什么是共析转变？共晶转变与共析转变有何异同？第3章铁碳合金相图（习题）一、名词解释1.铁素体；2.奥氏体；3.渗碳体；4.珠光体；5.莱氏体；6.低温莱氏体；7.同素异晶转变；8.铁碳合金状态图；二、填空题1.珠光体是由（F）和（Fe3C）组成的机械混合物(共析组织)。2.莱氏体是由（A）和（Fe3C）组成的机械混合物(共晶组织)。3.奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达(2.11%)，在727℃时碳的质量分数为（0.77%）。4.根据室温组织的不同，钢可分为（亚共析）钢、（共析）钢和（过共析）钢。5.共析钢的室温组织为（P）；亚共析钢的室温组织为（F+P）；过共析钢的室温组织为（P+Fe3CII）。6.碳的质量分数为（0.77%）的铁碳合金称为共析钢，其奥氏体冷却到S点(727℃)时会发生（共析）转变，从奥氏体中同时析出（F）和（Fe3C）的混合物，称为（P）。7.奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为（Ld），其碳的质量分数为(4.3%)。8.亚共晶白口铸铁碳的质量分数为(2.11%～4.3%)，其室温组织为（P+Fe3CII+Ld′）。9.过晶白口铸铁碳的质量分数为（4.3%～6.69%），其室温组织为（Ld′+Fe3CI）。10.过共析钢碳的质量分数为（0.77%～2.11%），其室温组织为（P+Fe3CII）。11.亚共析钢碳的质量分数为（0.0218%～0.77%），其室温组织为（F+P）。三、选择题1.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；2.Fe-Fe3C状态图上的ES线，用代号（B）表示，PSK线用代号（A）表示。A、A1；B、Acm；C、A3；D、其它；3.Fe-Fe3C状态图上的共析线是（C），共晶线是（A）。A、ECF线；B、ACD线；C、PSK线；D、GSK线四、判断题1.金属化合物的特性是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆，故莱氏体属于金属化合物。（×）2.渗碳体碳的质量分数为6.69%。（√）3.Fe-Fe3C状态图中，A3温度是随碳的质量分数增加而上升的。（×）4.碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。（×）五、简答题1.何为金属的同素异构转变？试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图。2.简述碳的质量分数为0.4%和1.2%的铁碳合金从液态冷却至室温时的结晶过程。3.把碳的质量分数为0.45%的钢和白口铸铁都加热到高温(1000～1200℃)，能否进行锻造？为什么？第4章钢的热处理（习题）1.何谓钢的热处理？常用的热处理工艺有哪些？2.简述共析钢加热时奥氏体形成的过程。3.为什么要控制奥氏体晶粒大小？如何控制奥氏体晶粒的大小？4.解释下列名词：(1)珠光体、索氏体、托氏体、贝氏体、马氏体；(2)奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；(3)退火、正火、淬火、回火、表面淬火；(4)临界淬火冷却速度(vc)、淬透性、淬硬性；(5)单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火。5.珠光体类型组织有哪几种？它们的形成条件、组织形态和性能方面有何特点？6.影响C曲线的主要因素有哪些？试比较共析纲、亚共析钢和过共析钢的C曲线。7.简述贝氏体的组织特征和性能特点。8.马氏体组织有哪两种？它们与钢的化学成分有何关系？组织形态和性能方面有何特点？9.生产中常用的退火方法有哪几种？各适用于什么场合？10.甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，硬度要求为220～250HBS，其中甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。11.某活塞用45钢制造，由于形状复杂，按正常淬火加热温度(840℃)加热后水冷，大约有40%出现淬火裂纹。请分析原因并改进该工件的淬火工艺。12.一块厚度为5mm的45钢钢板，先经840℃加热淬火，硬度为55HRC，随后从一端加热，依靠热传导，使钢板上各点达到如图4-29所示的温度。试问：(1)各点部位的组织是什么？(2)整个钢板自图示各温度缓冷到室温后各点部位的组织是什么？(3)整个钢板自图示各温度水淬快冷到室温后各点部位的组织是什么？图4-29题12图13.举例说明钢的淬透性、淬硬深度和淬硬性三者之间的区别。14.分析单液淬火、双液淬火、分级淬火、贝氏体等温淬火等方法对淬火应力带来的影响。15.试为以下钢件选择预先热处理工艺：(1)20CrMnTi汽车变速箱齿轮锻造毛坯(晶粒粗大)；(2)T12锻造后有网状渗碳体；(3)T12钢锉刀毛坯改善切削加工性和热处理工艺性能。16.回火的目的是什么？淬火钢在回火过程中显微组织发生哪些变化?17.什么叫回火脆性？生产中如何防止回火脆性?18.分析以下说法是否正确，并说明理由。(1)钢的淬火冷却速度愈快，所获得的硬度愈高，淬透性也愈好。(2)钢的合金元素越多，淬火后的硬度越高。(3)淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。19.何谓表面热处理？表面淬火的目的是什么?常用的表面淬火有哪几种？20.感应加热表面淬火的加热原理是什么？淬火后的淬透层深度与什么有关?21.渗碳的主要目的是什么？试分析20钢渗碳缓慢冷却后的表层和心部组织，以及渗碳缓慢冷却后，加热到780℃淬火、180℃回火后的表层和心部组织。22.渗氮后的性能特点是什么？渗氮后为何不进行淬火？23.比较钢经表面淬火、渗碳淬火、渗氮热处理后的性能和应用范围等方面有何不同。24.某一用40Cr钢制造的齿轮，其加工路线如下：备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→高频感应加热表面淬火与低温回火→磨削。请说明各热处理工序的目的及热处理后的显微组织。第5章工业用钢（习题）一、选择题1.40MnB钢中，微量元素B的作用是（B）。A、强化铁素体；B、提高淬透性；C、提高淬硬性；D、提高回火稳定性；2.欲要提高铬镍不锈钢的强度，主要采用（B）。A、时效强化方法；B、固溶强化方法；C、冷加工硬化方法；D、马氏体强化方法；3.20CrMnTi钢根据其组织和力学性能，在工业上主要作为一种（A）使用。A、合金渗碳钢；B、合金弹簧钢；C、合金调质钢；D、滚动轴承钢；4.大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用，其中细化晶粒作用最为显著的有（C）。A、Mn、P；B、Mn、Ti；C、Ti、V；D．V、P5.除（A）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。A、Co；B．Cr；C．Mn；D．Ti；6.用40Cr钢制造的齿轮，锻造后的典型热处理工艺应是（A）。A、调质处理；B、高温回火；C、完全退火；D、正火处理；二、指出下列各钢牌号的名称及各符号的含义084565MnT12AZG230-450Q235AQ34540Cr20CrMnTi60Si2MnGCr9CrWMn9SiCrCr12MoVW6Mo5Cr4V23Cr2Mo1Cr130Cr19Ni94Cr9Si2ZGMn13三、填空题1.高速工具钢经高温淬火加多次回火后，具有很高的（硬度）和较好的（耐磨性）。2.不锈钢按其金相显微组织不同，常用的有以下三类：（马氏体型不锈钢）、（铁素体型不锈钢）和（奥氏体型不锈钢）。3.含碳量对钢的性能影响很大，低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为（≤0.25%）、（0.25%～0.60%）、（≥0.60%）。4.钢中常存的杂质元素为（Mn）、（Si）、（S）、（P），钢的质量等级主要以（S）和（P）的多少划分。5.合金钢按主要用途可分为（合金结构钢）、（合金工具钢）、（特殊性能钢）三大类。四、判断题1.高锰钢加热到1000～1100℃，淬火后可获得单相马氏体组织。（×）2.40钢的含碳量为0.40%，而T10钢的含碳量为10%。（×）3.Si和Mn通常是钢中的有益元素，因此钢中Si和Mn的含量要尽量高。（×）4.不锈钢的含碳量影响钢的耐蚀性，含碳量越高，则耐蚀性越好。（×）5.20CrMnTi钢是合金渗碳钢，GCr15是专用的合金工具钢。（×）6.1Cr13和40Cr钢中的Cr都是为了提高钢的淬透性。（×）7.大多数合金钢比含碳量相同的碳素钢热处理加热温度高，保温时间长。（√）8.高速工具钢含大量合金元素，在热轧或锻造之后空冷就可获得马氏体组织。（×）五、问答题1.合金元素在钢中的存在形式有哪些？其主要作用有哪些？2.比较40Cr、T12、20CrMnTi的淬硬性和淬透性。3.制造某齿轮原用45钢，现想用Q235代替。能否代替？为什么？4.高速钢的主要性能要求是什么？它的成分和热处理有什么特点？5.冷作模具钢和热作模具钢的性能要求有什么不同？6.为什么机床变速齿轮采用45或40Cr制造，而汽车变速箱齿轮常采用20CrMnTi？7.不锈钢中含Cr通常大于12%，Cr12MoV、1Cr13是否是不锈钢？为什么？六、为下列机械零件选材1.机床主轴2.汽车变速齿轮3.汽车板簧4