工程材料習題和練習

1、工程材料習題集材料工程系金屬材料工程教研室編輯：石繼紅、馬紅巖2006/11/01第一章 金屬材料的機械性能思考題及習題1 解釋下列常用機械性能指標，并說明它們的含義及在工程上的意義。b、s、0.2、1、K、HB、HRC、HRB。2 通常提高金屬材料的強度往往降低其塑性，試根據(jù)強度和塑性指標的含義說明是否材料的強度高塑性就一定低？3 布氏硬度和洛氏硬度常用來測什么材料？某一鋼件毛坯，壓頭用10mm鋼球，載荷為3000公斤，測得壓坑直徑為3.34mm，問HB、HRC、b各是多少？4 說明洛氏硬度的測試原理。5 某合金由兩相組成。如果50，HB40，HB72，試求出該合金的大致硬度。6 何謂K1？

2、何謂K1c？兩者有何區(qū)別？7 簡介沖擊彎曲試驗的試驗方法和沖擊韌度的計算方法。 8 45鋼板在一定熱處理后，K1c為20.320.9MNm3/2（3035），穿透裂紋長度2a2mm，為使零件工作安全，實際工作應(yīng)力應(yīng)為多少？9 某零件的最大工作應(yīng)力為700MPa，其材料的K1c為60MNm3/2，實際測出該零件存在4mm長的裂紋，問此零件是否可以繼續(xù)使用?10用Q235鋼制成的拉伸試棒，直徑為10mm，標距長度為50mm，屈服時拉力為18840N，斷裂前最大拉力為35320N，將試棒拉斷后接起來，量得標距長度為75mm，斷裂處端面直徑為6.7mm。問此Q235鋼的屈服強度S、抗拉強度b、伸長率和

3、斷面收縮率各是多少？11低碳鋼、中碳鋼、灰鑄鐵和球墨鑄鐵的拉伸曲線如題1-2圖所示。據(jù)此：（1）估計這四種材料的S、b、及值；（2）計算這四種材料的E值并加以比較。0.057006005004003002001000(MPa)中碳鋼球墨鑄鐵低碳鋼灰鑄鐵I51015202530(%)I放大100中、低碳鋼50球墨鑄鐵灰鑄鐵題1-2圖12S和0.2的含義是什么？有何異同？其值大小對材料的冷變形性能和使用性能有什么影響？13什么叫縮頸現(xiàn)象？拉伸試驗時，如果試棒不出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，是否就意味著這種材料沒有發(fā)生塑性變形？14題1-5圖中所示：為0.45C碳鋼，為鋁青銅，為0.35C碳鋼，為硬鋁，為純銅的拉伸

4、曲線。試棒直徑均為10mm，標距長度均為100mm。（1）當應(yīng)力為380MPa時，各試棒處于何種狀態(tài)？此時若將載荷去除，各試棒的應(yīng)變值約為多少？（2）一根用0.35C碳鋼制成的軸，使用中發(fā)現(xiàn)在彈性變形范圍內(nèi)有較大的彎曲變形，此時如果軸的材料減小？若軸的彎曲變形已有塑性變形，也改用上述兩種材料，是否可以避免產(chǎn)生塑性變形？15有一鋼制圓棒，承受7000N的拉伸載荷而未產(chǎn)生塑性變形，但此時的應(yīng)變值不大于0.001mm/mm。問該圓棒的截面積最小應(yīng)是多少？其屈服強度最低是多少？提示：可根據(jù)關(guān)系式e=Ee進行計算。16在車床上車削長軸，采用兩頂尖裝夾，車削后總是發(fā)現(xiàn)軸的兩端直徑小而中間直徑大。試分析產(chǎn)生

5、這種現(xiàn)象的原因，并提出消除這種現(xiàn)象的方法。17在鏜孔中，由于鏜桿變形的原因，使鏜孔后孔的尺寸總是小于預(yù)定的尺寸。已知鏜桿是用中碳鋼制成的，且鏜削后鏜桿并未發(fā)現(xiàn)變形，試說明：（1）這一現(xiàn)象是因鏜桿的何種機械性能不足所引起的；（2）改用高碳鋼或經(jīng)熱處理強化的合金鋼制造同一尺寸的鏜桿，是否可以避免上述現(xiàn)象；05101520253035404550l(mm)P(103N)605040302010（3）是否可改用灰鑄鐵或球墨鑄鐵來制造這根鏜桿？并說明理由。題1-5圖18金屬材料的彈性變形和塑性變形各有何特點？當金屬材料處于塑性變形形狀時，有無彈性變形？當處于彈性變形狀態(tài)時，有無塑性變形？19某種鋼材的抗

6、拉強度是550MPa，制成截面尺寸為19mm×31mm的棒料，拉斷時的載荷為25×104N，斷面尺寸為12.5mm×20mm。問：（1）該棒料能承受的最大載荷是多少？（2）斷裂前的最大條件應(yīng)力和真實應(yīng)力各為多少？（3）塑性指標是多少？20下列硬度要求或?qū)懛ㄊ欠裢桩?？若有不妥處?yīng)如何改正？（1）HBS470520；（2）HBW180240；（3）HRC7075；（4）HRC1215；（5）HRC450500MPa。21同一材料用不同的硬度測定方法所測得的硬度值有無確定的對應(yīng)關(guān)系？為什么？有兩種材料的硬度分別為45HRC和200HB，問哪一種材料硬？22下列說法是否準

7、確？若不準確，應(yīng)如何改正？（1）機器種的零件在工作時，材料強度高的不會變形，材料強度低的一定會產(chǎn)生變形。（2）材料的強度高，其塑性就低；材料的硬度高，其剛性就大。（3）材料的彈性極限高，所產(chǎn)生的彈性變形量就較大。23有甲乙兩種鋼材，甲的硬度大于乙的硬度，分別制成完全相同的零件，且均在彈性范圍內(nèi)受到相同的拉力，問哪種鋼材制成的零件所產(chǎn)生的彈性變形可能大些？為什么？24現(xiàn)用某牌號的中碳鋼鋼板，冷彎制成圖示的U形試樣。在彎制過程中，鋼板的外沿出現(xiàn)裂紋（如題1-15圖），試問這是由于材料的何種機械性能不合要求而造成的？為了避免鋼板外沿開裂，分析應(yīng)如何選擇鋼板的牌號。a/2裂紋心桿鋼板a題 1-15圖2

8、5在機械設(shè)計中，沖擊值為什么不直接用于強度計算，一般只作為選材的參考？26機器零件在什么情況下會產(chǎn)生疲勞斷裂？疲勞斷裂的斷口有何特征？27某廠原用08鋼板生產(chǎn)控制臺的面板，現(xiàn)為了減輕產(chǎn)品的重量，決定改用一種強度較高而厚度較薄的鋼板。為判斷新鋼板材料的工藝性能，先將08鋼板放在成形壓頭上壓成所要求的形狀，測得其最大的拉伸應(yīng)變?yōu)?。然后將另一薄鋼板進行拉伸試驗，觀察到它有6的均勻伸長。于是就認為新材料具有足夠的塑性，完全可以代替08鋼板。但經(jīng)試生產(chǎn)后，發(fā)現(xiàn)用薄鋼板制造的面板均出現(xiàn)裂紋，這是什么原因？上述的判斷忽視了什么問題？提示：注意最大拉伸應(yīng)變與均勻伸長的區(qū)別。28用直徑均為6mm的低碳鋼絲與彈

9、簧鋼絲各一根作鋸割和彎曲試驗，得出如下表所示的結(jié)果。表內(nèi)所出現(xiàn)的現(xiàn)象與材料的哪種機械性能指標有關(guān)？鋼絲材料鋸割90°冷彎回彈180°彎曲有無裂紋冷彎熱彎低碳鋼易小無無彈簧鋼難大有無第二章 金屬的結(jié)構(gòu)思考題及習題2.1 解釋名詞金屬鍵、晶體、晶格、晶胞、晶格常數(shù)、單晶體、多晶體、晶粒、晶界、致密度、晶體的各向異性、刃型位錯、固溶體、金屬化合物2.2 填空題1同非金屬相比，金屬的主要特性是( )。 2晶體與非晶體結(jié)構(gòu)上的最根本的區(qū)別是( )。3在立方晶系中，120晶面族包括( )等晶面。4-Fe的一個晶胞內(nèi)的原子數(shù)為( )。2.3 是非題間隙固溶體一定是無限固溶體。( )2.4

10、 選擇正確答案1晶體中的位錯屬于：a.體缺陷；b.面缺陷；c.線缺陷；d.點缺陷2在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：a.<100>；b.<110>；c.<111>；d.1113在體心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：a.100；b.110；c.111；d.1204固溶體的晶體結(jié)構(gòu)：a. 與溶劑相同；b. 與溶質(zhì)相同；c. 為其它晶型5間隙相的性能特點是：a. 熔點高、硬度低；b. 硬度高、熔點低；c. 硬度高、熔點高2.5 綜合分析題1在立方晶胞中畫出(110)、(120)晶面和211、20晶向。2在立方晶體中、一晶面在z軸的截距為3；在y軸的截距為1

11、/2；且平行于x軸；一晶面上兩點坐標為：x=y=z=0和x=1/2、y=0、z=1。分別求出晶面指數(shù)和晶面指數(shù)，并繪圖表示。3在立方晶系中，作圖表示下列晶面和晶向：（123）；123；（112）；112；（10）；10。4常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)有幾種？它們的原子排列和晶格常數(shù)有什么特點？其原子半徑和致密度各為多少？-Fe、-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn、Ti各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？5畫出體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格中原子最密的晶面和晶向。 （1）寫出它們的晶面指數(shù)和晶向指數(shù)。（2）求出它們的原子密度（晶面原子密度以表示；晶向原子密度以表示）。（3）晶胞中具有與這種相同原

12、子排列的晶面有幾個？這種晶面上有幾個最密排的晶向？（平行的除外）。6已知-Fe的晶格常數(shù) a = 2.87×10-10m，試求出-Fe的原子半徑和致密度。7在常溫下，已知銅的原子直徑 d =2.55×10-10m，求銅的晶格常數(shù)，并計算1mm3體積中有多少個Cu原子？。8試證明密排六方結(jié)構(gòu)的軸比c/a1.633。9金屬的原子為何作規(guī)則排列？原子離開平衡位置將引起什么變化？10實際的工程金屬與理想晶體在結(jié)構(gòu)、性能上有什么區(qū)別？實際金屬中存在哪些晶體缺陷？它們在結(jié)構(gòu)上各有何特點？對性能有什么影響?11什么是固溶強化? 造成固溶強化的原因是什么? 12間隙固溶體和間隙相有什么不同

13、?13假定其他條件相同，試比較下列鑄造條件下鑄件晶粒的大小。（1）金屬型澆注與砂型澆注；（2）生產(chǎn)薄壁鑄件與厚壁鑄件；（3）澆注時采用振動或不采用振動措施。14鐵在912發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，如果原子半徑不變，試求此體積的變化？第三章 金屬的結(jié)晶思考題及習題3.1 解釋名詞過冷度、非自發(fā)生核、變質(zhì)處理3.2 填空題1結(jié)晶過程是依靠兩個密切聯(lián)系的基本過程來實現(xiàn)的，這兩個過程是( )和( )。2當對金屬液體進行變質(zhì)處理時，變質(zhì)劑的作用是( )。3液態(tài)金屬結(jié)晶時，結(jié)晶過程的推動力是( ),阻力是( )。4過冷度是指( )，其表示符號為( )。5典型鑄錠結(jié)構(gòu)的三個晶區(qū)分別為( )、( )和( )。3.3

14、是非題1凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。( )2室溫下，金屬晶粒越細，則強度越高、塑性越低。( )3在實際金屬和合金中，自發(fā)生核常常起著優(yōu)先和主導的作用。( ) 4當形成樹枝狀晶體時，枝晶的各次晶軸將具有不同的位向，故結(jié)晶后形成的枝晶是一個多晶體。( )3.4 選擇正確答案1金屬結(jié)晶時，冷卻速度越快，其實際結(jié)晶溫度將：a. 越高；b. 越低；c. 越接近理論結(jié)晶溫度 2為細化晶粒，可采用：a. 快速澆注；b. 加變質(zhì)劑；c. 以砂型代金屬型3.5 綜合分析題1金屬結(jié)晶的條件和動力是什么? 過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？2金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么?3晶粒大小對金屬材料的性能有什么影響？常用細

15、化晶粒的方法有哪些？為什么這些方法能夠使晶粒細化？4何謂同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？簡述它與液態(tài)金屬結(jié)晶的異同。5如果其它條件相同，試比較在下列鑄造條件下鑄件晶粒的大?。?1) 金屬模澆注與砂模澆注；(2) 變質(zhì)處理與不變質(zhì)處理；(3) 鑄成薄件與鑄成厚件；(4) 澆注時采用震動與不采用震動。6為什么鋼錠希望盡量減少柱狀晶區(qū)?第四章 二元合金相圖思考題及習題4.1 解釋名詞組元、相、鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體、相組成物、組織組成物、石墨化、孕育(變質(zhì))處理、球化處理、可鍛化退火、石墨化退火4.2 填空題1共晶反應(yīng)式為( )，共晶反應(yīng)的特點是( )。2珠光體的本質(zhì)是( )。3一塊純鐵在912發(fā)生-

16、Fe-Fe轉(zhuǎn)變時，體積將( )。4在鐵碳合金室溫平衡組織中，含F(xiàn)e3CII最多的合金成分點為( )，含Le最多的合金成分點為( )。5用顯微鏡觀察某亞共析鋼，若估計其中的珠光體含量體積分數(shù)為80%，則此鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)為( )。6灰口鑄鐵中碳主要以( )的形式存在，可用來制造( )。7可鍛鑄鐵中石墨的形態(tài)為( )，可用來制造( )。 8球墨鑄鐵中石墨的形態(tài)為( )，可用來制造( )。 9蠕墨鑄鐵中石墨的形態(tài)為( )，可用來制造( )。 10影響石墨化的主要因素是( )和( )。11球墨鑄鐵的強度、塑性和韌性均較普通灰口鑄鐵高，這是因為( )。12HT200 牌號中 "HT"

17、 表示( )，數(shù)字 "200" 表示( )。 13生產(chǎn)球墨鑄鐵選用( )作為球化劑。4.3 是非題1平衡結(jié)晶獲得的質(zhì)量分數(shù)為 20%Ni 的 Cu-Ni 合金比質(zhì)量分數(shù)為 40%Ni 的 Cu-Ni 合金的硬度和強度要高。( )2一個合金的室溫組織為+（+）, 它由三相組成。( )3鐵素體的本質(zhì)是碳在-Fe 中的間隙相。( )420 鋼比 T12 鋼的碳質(zhì)量分數(shù)要高。( )5在退火狀態(tài) (接近平衡組織) 45 鋼比 20 鋼的塑性和強度都高。( )6在鐵碳合金平衡結(jié)晶過程中，只有碳質(zhì)量分數(shù)為 4.3% 的鐵碳合金才能發(fā)生共晶反應(yīng)。( )7鑄鐵可以經(jīng)過熱處理改變基體組織和石墨

18、形態(tài)。( )8可鍛鑄鐵在高溫時可以進行鍛造加工。( )9石墨化的第三階段不易進行。( )10可以通過球化退火使普通灰口鑄鐵變成球墨鑄鐵。( )11球墨鑄鐵可通過調(diào)質(zhì)處理和等溫淬火工藝提高其機械性能。( )4.4 選擇正確答案1在發(fā)生 L(+) 共晶反應(yīng)時，三相的成分：a. 相同；b. 確定；c. 不定 2共析成分的合金在共析反應(yīng) (+) 剛結(jié)束時，其組成相為：a. +b. +c. (+)3奧氏體是：a. 碳在-Fe 中的間隙固溶體； b. 碳在-Fe 中的間隙固溶體；c. 碳在-Fe 中的有限固溶體4珠光體是一種：a. 單相固溶體；b. 兩相混和物；c. Fe 與 C 的化合物5T10 鋼的碳

19、的質(zhì)量分數(shù)為：a. 0.1%；b. 1.0%；c. 10%6鐵素體的機械性能特點是：a. 強度高、塑性好、硬度低；b. 強度低、塑性差、硬度低；c. 強度低、塑性好、硬度低4.5 綜合分析題1二元合金相圖表述了合金的哪些關(guān)系？有哪些實際意義？2 何謂枝晶偏析與比重偏析？能否消除？如何消除？3圖4-1為Pb-Sn二元合金相圖。說明28Sn的Pb-Sn合金在下列各溫度時，組織中有哪些相？并求出相的相對量。(1) 高于300；(2) 剛冷到183，共晶轉(zhuǎn)變尚未開始；(3) 在183共晶轉(zhuǎn)變完畢；2000100300T20406080SnPbL18.518361.996Sn%圖4-1 (4) 冷卻到室

20、溫。4將 20kg 純銅與 3Okg 純鎳熔化后慢冷至如圖 4-2 溫度 T1, 求此時：(1) 兩相的化學成分；(2) 兩相的質(zhì)量比；(3) 各相的質(zhì)量分數(shù)；(4) 各相的質(zhì)量。圖 4-25 AB相圖如圖4-3所示。(1) 填寫空白相區(qū)的相，并將相圖轉(zhuǎn)換為組織圖。ABB%HKLcef圖4-3(2) 用冷卻曲線及結(jié)晶示意圖，說明K合金及純組元B的平衡結(jié)晶過程。6上題圖中，如果f點的成分為10B，c點成分為20B、e點成分為40B、H合金成分為30B，K合金為80B，(1) 求合金K在室溫時，組織中共晶體的百分含量。(2) 求合金H在室溫時，共晶體、相的百分含量。(3) 指出圖中組織中含

21、0;最多和最少的合金，并計算H合金在室溫時，組織中´的百分含量。7 已知A（熔點600）與B（熔點500）在液態(tài)無限互溶；在固態(tài)300時A溶于B的最大溶解度為30，室溫時為10，但B不溶于A；在300時，含40B的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)。試作出AB合金相圖。根據(jù)共晶相圖，指出適合于壓力加工的合金及鑄造性最好的合金，并說明原因。8求碳的質(zhì)量分數(shù)為 3.5% 的質(zhì)量為 10kg 的鐵碳合金從液態(tài)緩慢冷卻到共晶溫度 (但尚未發(fā)生共晶反應(yīng)) 時所剩下的液體的碳的質(zhì)量分數(shù)及液體的質(zhì)量。 9試分析含0.2C、0.6C、1.2C的鐵碳合金緩冷時的組織轉(zhuǎn)變，畫出冷卻曲線及每一個階段的顯微組織示意圖。1

22、0. 根據(jù)FeFe3C相圖計算：(1) 室溫下，含碳0.2的鐵碳合金中鐵素體和滲碳體各占多少？(2) 室溫下，含碳0.6的鐵碳合金中珠光體和鐵素體各占多少？(3) 室溫下，含碳1.2的鐵碳合金中珠光體和二次滲碳體各占多少？11. 比較退火狀態(tài)下的 45鋼、 T8鋼、 T12鋼的硬度、強度和塑性的高低，簡述原因。 12. 同樣形狀的兩塊鐵碳合金，其中一塊是退火狀態(tài)的 15鋼，一塊是白口鑄鐵，用什么簡便方法可迅速區(qū)分它們? 13. 某廠材料倉庫，兩種碳鋼材料混料，無法區(qū)別。實驗人員截取了兩塊試樣，退火后制備金屬試樣，放在顯微鏡下觀察。其中一塊，鐵素體占41.6，珠光體占58.4；另一塊二次滲碳體占

23、7.3，珠光體占92.7；試求這兩種鋼的牌號。14. 根據(jù)FeFe3C相圖，說明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因。(1) 退火后含碳量為0.8的鋼比含碳量0.4的鋼強度，硬度高。(2) 在室溫下，含碳0.8的鋼比含碳1.2的鋼強度高。(3) 變態(tài)萊氏體的塑性比珠光體塑性差。(4) 在1100，含碳0.4的鋼能進行鍛造，含碳4.0的鑄鐵不能鍛造。(5) 綁機物體一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機吊重物則用鋼絲繩（60、70鋼絲）。(6) 用手鋸鋸T8、T10、T12鋼料比鋸10、15、20鋼費力而鋸條更容易變鈍。(7) 制造汽車外殼多用低碳鋼，制造機器零件加機床主軸、齒輪、曲軸等多用中碳鋼，制造工具時如車刀

24、、絲錐、鋸條等多用高碳鋼，而制造機器的支架，機床床身時則常用灰口鑄鐵。(8) 鋼適于壓力加工成型，而鑄鐵適于鑄造成型。15. 同樣形狀和大小的三塊鐵碳合金，其中一塊是低碳鋼；一塊是灰口鑄鐵；一塊是白口鑄鐵，用什么方法將它們區(qū)分開來。16為什么碳鋼進行熱鍛、熱軋時都要加熱到奧氏體區(qū)? 17手鋸鋸條、普通螺釘、車床主軸分別用何種碳鋼制造? 18現(xiàn)有A、B兩組元形成的二元合金狀態(tài)圖，如題1-24圖所示。若以表示B溶于A的固溶體，B1表示自中析出的次生B，（B）表示形成的共晶體。請?zhí)畛龈飨鄥^(qū)的組織，并分別寫出成分各為、的四種合金自液態(tài)緩冷至常溫時的組織變化過程。ABB(%)溫度（）題1-24圖19試示

25、意地繪出下列二元合金狀態(tài)圖，并填寫出各相區(qū)的組織。A、B元素在液態(tài)時互相溶解。在固態(tài)時形成共晶，共晶成分中含B30，A元素在B元素中有限溶解，溶解度在共晶溫度時為15，在室溫時為10。B元素在A元素中不能溶解。20什么是鐵素體、奧氏體、滲碳體和珠光體？填出下表。名稱合金結(jié)構(gòu)含碳量（）晶格類型機械性能bHB（）鐵素體奧氏體滲碳體珠光體21含碳量分別為0.2、0.40、0.80和1.30的碳鋼，自液態(tài)緩冷至室溫后所得的組織有何不同？試定性地比較這四種鋼的b和HB。22含碳量0.20的碳鋼在770和900、含碳量0.80的碳鋼在680和770、含碳量1.20的碳鋼在700和770分別達到平衡狀態(tài)時，

26、各是什么組織？23含碳量0.40、0.60和1.20的碳鋼在室溫時的平衡組織中，珠光體、鐵素體或滲碳體，各占百分之幾？24為什么要嚴格限制鋼材中的P、S含量？25要使球墨鑄鐵的基本組織為鐵素體、珠光體或下貝氏體，工藝上應(yīng)如何控制? 26有一灰口鑄鐵鑄件，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)石墨化不完全，尚有滲碳體存在，試分析其原因，并提出使這一鑄件完全石墨化的方法。27試述石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響。28試比較各類鑄鐵之間性能的優(yōu)劣順序，與鋼相比較鑄鐵性能有什么優(yōu)缺點?29為什么一般機器的支架、機床的床身常用灰口鑄鐵制造?第五章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶思考題及習題5.1 解釋名詞滑移、滑移面、滑移方向、滑移系、加工硬化、

27、回復、再結(jié)晶、硬位向、固溶強化、沉淀強化、細晶強化、形變強化（加工硬化）5.2 填空題1鋼在常溫下的變形加工稱為( )加工，而鉛在常溫下的變形加工稱為( )加工。2造成加工硬化的根本原因是( )。3滑移的本質(zhì)是( )。4變形金屬的最低再結(jié)晶溫度與熔點的關(guān)系是( )。5再結(jié)晶后晶粒度的大小主要取決于( )和( )。6固溶體的強度和硬度比溶劑的強度和硬度( )。7固溶體出現(xiàn)枝晶偏析后，可用( )加以消除。5.3 是非題1滑移變形不會引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的變化。( )2因為 B.C.C 晶格與 F.C.C 晶格具有相同數(shù)量的滑移系，所以兩種晶體的塑性變形能力完全相同。( ) 3孿生變形所需要的切應(yīng)力要比

28、滑移變形時所需的小得多。( )4金屬鑄件可以通過再結(jié)晶退火來細化晶粒。( ) 5再結(jié)晶過程是有晶格類型變化的結(jié)晶過程。( ) 5.4 選擇正確答案1能使單晶體產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力為：a. 正應(yīng)力；b. 切應(yīng)力；c. 復合應(yīng)力 2面心立方晶格的晶體在受力變形時的滑移方向是：a. <100>；b. <111>；c. <110> 3變形金屬再結(jié)晶后：a. 形成等軸晶，強度增大； b. 形成柱狀晶，塑性下降；c. 形成柱狀晶，強度升高； d. 形成等軸晶，塑性升高5.5 綜合分析題1為什么細晶粒鋼強度高，塑性、韌性也好?2與單晶體的塑性變形相比較，說明多晶體塑性變形的

29、特點。 3金屬塑性變形后組織和性能會有什么變化?4滑移面和滑移方向原子排列有何特點？為什么？三種常見金屬晶體結(jié)構(gòu)中的滑移系各是多少？5在圖5-1所示的晶面、晶向中，哪些是滑移面? 哪些是滑移方向? 問圖中情況能否構(gòu)成滑移系?圖 5-16用低碳鋼鋼板冷沖壓成形的零件，沖壓后發(fā)現(xiàn)各部位的硬度不同，為什么? 7用低碳鋼板料，沖壓成復雜零件，試分析采用下列工藝中哪一種更合理?(1) 沖壓再結(jié)晶沖壓再結(jié)晶；(2) 再結(jié)晶沖壓再結(jié)晶；(3) 沖壓再結(jié)晶沖壓回復。8自行車鏈板，通常用塑性很好的16Mn鋼制造。根據(jù)受力情況，要求材料的抗拉強度為1000MPa，硬度為HB275，但16Mn鋼的抗拉強度只有520

30、MPa，硬度HB150，問此時可采用什么方法提高強度？9有一塊純鋁板，晶粒十分粗大，強度與塑性均差，為了細化晶粒，可采用什么方法？10加工硬化給生產(chǎn)帶來了哪些好處和困難？11已知金屬鎢、鉛的熔點分別為 3380和 327，試計算它們的最低再結(jié)晶溫度，并分析鎢在 900加工、鉛在室溫加工各為何種加工? 12 室溫下經(jīng)軋制變形50的純鉛，其顯微組織為等軸晶粒，請解釋這一現(xiàn)象。13 拉制銅絲過程如圖5-2所示。請畫出不同階段的組織與性能變化示意圖，并簡要說明。銅(退火狀態(tài))加熱爐模具拉加熱溫度>T再組織變化示意圖性能變化示意圖b、HB簡要說明圖5-214何謂臨界變形度? 分析造成臨界變形度的原

31、因。15在制造齒輪時，有時采用噴丸處理 (將金屬丸噴射到零件表面上)，使齒面得以強化。試分析強化原因。16再結(jié)晶和重結(jié)晶有何不同?17用下述方法制成齒輪，哪種方法較理想？為什么？(1) 用厚鋼板切出圓餅再機加工成齒輪；(2) 用粗棒料下圓餅再機加工成齒輪；(3) 由圓棒料加熱，鍛打成型再機加成成品。第六章 鋼的熱處理思考題及習題6.1 解釋名詞鋼的熱處理、起始晶粒度、實際晶粒度、本質(zhì)晶粒度、球化退火、索氏體、屈氏體、貝氏體、馬氏體、奧氏體、過冷奧氏體、殘余奧氏體、退火、正火、淬火、回火、冷處理、時效、淬透性、淬火臨界冷卻速度VK、淬硬性、調(diào)質(zhì)處理、回火穩(wěn)定性、二次硬化、回火脆性、固溶處理、CV

32、D、激光相變硬化、化學熱處理6.2 填空題1在過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中，珠光體與屈氏體的主要相同點是( )，不同點是( )。2用光學顯微鏡觀察，上貝氏體的組織特征呈( )狀，而下貝氏體則呈( )狀。3馬氏體的顯微組織形態(tài)主要有( )、( )兩種。其中( )的韌性較好。4鋼的淬透性越高，則其C曲線的位置越( )，說明臨界冷卻速度越( )。5球化退火的主要目的是( )，它主要適用于( )鋼。 6亞共析鋼的正常淬火溫度范圍是( )，過共析鋼的正常淬火溫度范圍是( )。7淬火鋼進行回火的目的是( )，回火溫度越高，鋼的強度與硬度越( )。8合金元素中，碳化物形成元素有( )。9促進晶粒長大的合金元素有

33、( )。10除( )、( )外，幾乎所有的合金元素都使 Ms、Mf 點下降，因此淬火后相同碳質(zhì)量分數(shù)的合金鋼與碳鋼相比，殘余奧氏體( )，使鋼的硬度( )。11一些含有合金元素( )的合金鋼，容易產(chǎn)生第二類回火脆性，為了消除第二類回火脆性，可采用( )和( )。12在電刷鍍時，工件接直流電源( )極，鍍筆接直流電源( )極，可以在工件表面獲得鍍層。13利用氣體導電(或放電)所產(chǎn)生的( )作為熱源進行噴涂的技術(shù)叫等離子噴涂。6.3 是非題1晶粒度級數(shù)數(shù)值越大，晶粒越細。( ) 2馬氏體是碳在的-Fe 中的過飽和固溶體。當奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時，體積要收縮。( )3當把亞共析鋼加熱到 Acl 和 A

34、c3 之間的溫度時，將獲得由鐵素體和奧氏體構(gòu)成的兩相組織，在平衡條件下，其中奧氏體的碳質(zhì)量分數(shù)總是大于鋼的碳質(zhì)量分數(shù)。( )4當原始組織為片狀珠光體的鋼加熱奧氏體化時，細片狀珠光體的奧氏體化速度要比粗片狀珠光體的奧氏體化速度快。( ) 5當共析成分的奧氏體在冷卻發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變時，溫度越低，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織越粗。( )6高合金鋼既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。( ) 7經(jīng)退火后再高溫回火的鋼，能得到回火索氏體組織，具有良好的綜合機械性能。( )8鋼的淬透性高，則其淬透層的深度也越大。( ) 9表面淬火既能改變鋼的表面組織，也能改善心部的組織和性能。( )10所有的合金元素都能提高鋼的淬透性

35、。( )11合金元素 Mn、Ni、N 可以擴大奧氏體區(qū)。( ) 12合金元素對鋼的強化效果主要是固溶強化。( )1360Si2Mn 鋼比 T12 和 40 鋼有更好的淬透性和淬硬性。( ) 14所有的合金元素均使 MS、Mf 下降。( ) 15電弧噴涂技術(shù)可以在金屬表面噴涂塑料。( ) 16氣相沉積技術(shù)是從氣相物質(zhì)中析出固相并沉積在基材表面的一種表面鍍膜技術(shù)。( )6.4 選擇正確答案1奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變是：a. 擴散型轉(zhuǎn)變；b. 非擴散型轉(zhuǎn)變；c. 半擴散型轉(zhuǎn)變2鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后獲得的組織是：a. 回火馬氏體；b. 回火屈氏體；c. 回火索氏體 3共析鋼的過冷奧氏體在 550350的溫度區(qū)間

36、等溫轉(zhuǎn)變時，所形成的組織是：a. 索氏體；b. 下貝氏體；c. 上貝氏體；d. 珠光體4若合金元素能使 C 曲線右移，鋼的淬透性將：a. 降低；b. 提高；c. 不改變5馬氏體的硬度取決于：a. 冷卻速度；b. 轉(zhuǎn)變溫度；c. 碳含量6淬硬性好的鋼：a. 具有高的合金元素含量；b. 具有高的碳含量；c. 具有低的碳含量7對形狀復雜、截面變化大的零件進行淬火時，應(yīng)選用：a. 高淬透性鋼；b. 中淬透性鋼；c. 低淬透性鋼8直徑為 10mm 的 40 鋼的常規(guī)淬火溫度大約為：a. 750；b. 850；c. 920上述正確淬火后的顯微組織為：a. 馬氏體；b. 鐵素體+馬氏體；c. 馬氏體+珠光體

37、9完全退火主要適用于：a. 亞共析鋼；b. 共析鋼；c. 過共析鋼10鋼的回火處理是在：a. 退火后進行；b. 正火后進行；c. 淬火后進行1120 鋼的滲碳溫度范圍是：a. 600650；b. 800820；c. 900950；d. 1000105012鋼的淬透性主要取決于：a. 碳含量；b. 冷卻介質(zhì)；c. 合金元素13鋼的淬硬性主要取決于：a. 碳含量；b. 冷卻介質(zhì)；c. 合金元素6.5 綜合分析題1熱軋空冷的 45鋼鋼材在重新加熱到超過臨界點后再空冷下來時，組織為什么能細化? 2珠光體類型組織有幾種？它們在形成條件、組織形態(tài)性能方面有何特點？3貝氏體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、

38、組織形態(tài)和性能方面有何特點？4馬氏體的本質(zhì)是什么? 馬氏體組織有哪幾種基本類型？它們形成條件、晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能有何特點？馬氏體的性能與含碳量的關(guān)系如何？ 5試比較索氏體和回火索氏體、馬氏體和回火馬氏體之間在形成條件組織形態(tài)與性能上的主要區(qū)別。6 將5mm的T8鋼加熱到760并保溫足夠時間，問采用什么樣的冷卻方式可得到如下組織：珠光體、索氏體、下貝氏體、屈氏體馬氏體、馬氏體。請在圖6-1所示的C曲線上畫出工藝曲線示意圖。溫 度Ac1時間Ms圖6-17直徑為 10mm 的共析鋼小試樣加熱到相變點 A1 以上 30，用圖6-2所示的冷卻曲線進行冷卻，分析其所得到的組織，說明各屬于什么熱處理方

39、法。 8調(diào)質(zhì)處理后的 40鋼齒輪，經(jīng)高頻感應(yīng)加熱后的溫度T分布如圖6-3所示。試分析高頻感應(yīng)加熱水淬后，輪齒由表面到中心各區(qū)(I、)的組織。圖6-2 圖6-39說明45鋼經(jīng)下列溫度加熱，保溫并在水中冷卻后得到的組織，為了使鋼強化，哪一種加熱溫度最好？為什么？700、760、830、1100。10確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織：(1) 經(jīng)冷軋后的 15鋼鋼板，要求降低硬度；(2) ZG35的鑄造齒輪；(3) 鍛造過熱的 60鋼鍛坯；(4) 改善 T12鋼的切削加工性能。11說明直徑為 10mm 的 45鋼試樣分別經(jīng)下列溫度加熱：700、 760、 840、 1100，保溫后

40、在水中冷卻得到的室溫組織。12兩個碳質(zhì)量分數(shù)為 1.2% 的碳鋼薄試樣，分別加熱到 780和900，保溫相同 時間奧氏體化后，以大于淬火臨界冷卻速度的速度冷卻至室溫。試分析：(1) 哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大?(2) 哪個溫度加熱淬火后馬氏體碳含量較少?(3) 哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多?(4) 哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較多?(5) 你認為哪個溫度加熱淬火合適? 為什么? 13指出下列工件的淬火及回火溫度，并說出回火后獲得的組織。(1)45鋼小軸 (要求綜合機械性能好)；(2)60 鋼彈簧；(3)T12 鋼銼刀。14兩根 45鋼制造的軸，直徑分別為 10mm和100mm，在水

41、中淬火后，橫截面上的組織和硬度是如何分布的?15甲、乙兩廠生產(chǎn)同一種零件，均選用 45鋼，硬度要求 220HB250HB，甲廠采用正火，乙廠采用調(diào)質(zhì)處理，均能達到硬度要求，試分析甲、乙兩廠產(chǎn)品的組織和性能差別。16有兩塊滲碳體呈粒狀均勻分布的T12試樣，分別加熱到750和850，保溫后以大于VK的速度冷卻到室溫，試比較它們的組織，哪一個加熱溫度得到的組織性能好？17試說明表面淬火、滲碳、氮化處理工藝在選用鋼種、性能、應(yīng)用范圍等方面的差別。18試述固溶強化、加工硬化和彌散強化的強化機理。19合金元素提高鋼的回火穩(wěn)定性的原因何在?20什么是鋼的回火脆性? 如何避免? 21為什么說得到馬氏體隨后回火

42、處理是鋼的最經(jīng)濟而又最有效的強韌化方法? 淬火鋼在回火時其組織性能變化的大致規(guī)律是什么？22 一些鋼由奧氏體冷卻時，可直接得到屈氏體、索氏體，為什么還要通過淬火回火來得到回火屈氏體和回火索氏體？23為什么碳質(zhì)量分數(shù)為 0.4%、鉻質(zhì)量分數(shù)為 12%的鉻鋼屬于過共析鋼，而碳質(zhì)量分數(shù)為 1.0% 、鉻質(zhì)量分數(shù)為 12%的鋼屬于萊氏體鋼?24什么是表面淬火? 它有什么特點? 在表面淬火之前通常采用什么熱處理工藝?25舉出二個采用激光強化技術(shù)提高工件使用壽命的實際例子。26用T10鋼制造形狀簡單的車刀，其工藝路線為：鍛造一熱處理一機加工一熱處理一磨加工。(1) 寫出其中熱處理工序的名稱及作用。(2)

43、制定最終熱處理 (磨加工前的熱處理) 的工藝規(guī)范，并指出車刀在使用狀態(tài)下的顯微組織和大致硬度。27 確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織：（1）經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度。（2）ZG35的鑄造齒輪。（3）鍛造過熱的60鋼鍛坯。（4）具有片狀滲碳體的T12鋼坯。28甲、乙兩廠生產(chǎn)同一批零件，材料均選用45鋼，硬度要求HB220250。甲廠采用正火，乙廠采用調(diào)質(zhì)，都能達到該硬度要求。試分析甲、乙兩廠產(chǎn)品組織和性能上的差別，在何種情況下正火可以代替調(diào)質(zhì)？29 指出下列零件的最終熱處理方法：（1）T12鋼制做銼刀，要求HRC>62；（2）6mm的60鋼絲繞制螺旋彈簧，要求

44、HRC4054；（3）45鋼制的機床主軸，要求HRC2428。30編寫下列零件的工藝路線，指出其中各熱處理工藝的作用，及各熱處理工藝后的組織：（1）用45鋼制做機床主軸、要求有良好的綜合機械性能（HRC2028），軸頸部分要求耐磨（HRC5055）；（2）用38CrMoAlA制做鏜床鏜桿，精度要求極高，并在滑動軸承中運轉(zhuǎn)、要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機械性能。31 用T10鋼制造形狀簡單的車刀，工藝路線為：鍛造熱處理切削加工熱處理磨削加工（1）寫出各熱處理工序的名稱并指出其作用。（2）制定各熱處理工序的工藝規(guī)范（加熱溫度、冷卻方法）。（3）指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度。3

45、2 某廠用45鋼制造凸齒軸，要求凸輪軸表面有高硬度（HRC>50），而心部有良好的韌性，原來用45鋼調(diào)質(zhì)處理，再在表面進行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn)因庫存45鋼已用完，只有15鋼。（1）如改用15鋼，能否按原方案進行？為什么？（2）如改用15鋼，請編寫工藝路線。33 回答下列問題。（1）圖6-4中零件，淬火加熱前，工人常常將角上的四個小孔用耐火泥堵上，這是為什么？圖6-4（2）圖6-5中零件上的小孔是為熱處理的工藝性而專門設(shè)計的，請說明設(shè)計此孔的道理。圖6-5（3）細長的軸桿類零件在淬火加熱時，通常吊掛在井式爐中，這是為什么？34 用T8制做的活頂尖如圖6-6所示。如果用油淬火，由于T8

46、鋼淬透性不高，頂尖部分往往達不到硬度要求。如果改用水淬，雖然硬度滿足要求，但由于形狀復雜，又會出現(xiàn)開裂，請選用一種合適的淬火方式，使其滿足設(shè)計要求。HRC4045HRC5055圖6-635用原為平衡狀態(tài)的45鋼制成四只10×10的試樣，分別進行如下熱處理，試分別定性地比較試樣1與2、2與3、3與4所得硬度的大小，并說明原因：試樣1加熱至710，水中速冷；試樣2加熱至750，水中速冷；試樣3加熱至840，水中速冷；試樣4加熱至840，油中冷卻。36兩塊含碳量均為0.80的鋼片均加熱至723以上，分別以不同方式冷卻。鋼片的冷卻曲線及該種鋼材的“C”曲線如題1-37圖所示。試問圖中、點各是

47、什么組織？定性地比較、點組織的硬度大小。7277006005004003002001000A1鋼片1鋼片2MsMz110102103104時間（秒）溫度（）題1-37圖37試從以下幾方面比較鋼的退火、正火和調(diào)質(zhì)處理：（1）加熱溫度和冷卻方法；（2）處理后的性能；（3）適用范圍。38馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)和機械性能有何特征？它的硬度取決于什么因素？低碳馬氏體有何特征？39鋼獲得馬氏體組織的條件是什么？馬氏體相變、珠光體相變各有何特征？40指出下列名詞的主要區(qū)別：（1）奧氏體、過冷奧氏體及殘余奧氏體；（2）淬硬性與淬透性；（3）等溫冷卻與連續(xù)冷卻；（4）調(diào)質(zhì)處理與變質(zhì)處理。41鋼經(jīng)淬火后，為什么一般都要

48、及時進行回火？回火后鋼的機械性能為什么主要是決定于回火溫度而不是冷卻速度？42回火是鋼經(jīng)淬火后必需的后續(xù)工序，但在生產(chǎn)種出現(xiàn)下列情況應(yīng)作何解釋：（1）有些表面淬火的零件，加熱至淬火溫度后置入水中，冷卻較短時間后取出，不再經(jīng)回火處理，即可使用。（2）鑿子熱處理時，只將距刃口長約30mm一段加熱至櫻紅色（780800），然后將距刃口長約57mm一段淬入水中，待露出水面的已加熱部分呈現(xiàn)暗褐色后將鑿子取離水面，在空氣中停留短時間，待刃口呈紫色后再將鑿子投入水中。經(jīng)這樣處理后的鑿子在使用時不會崩刃。43一把由T12鋼制成的平銼刀，厚5mm，經(jīng)780淬火和160回火后，硬度為65HRC左右?，F(xiàn)將其一端浸入

49、水中，另一端用火焰加熱至950，持續(xù)15分鐘后各點溫度如題1-44圖所示，此時立即將銼刀投入水中。試指出圖中各指定點在冷卻后所得的組織，并定性地比較各點晶粒的粗細。7002095012780360045題1-44圖44某齒輪要求齒面耐磨，而心部具有一定的韌性，擬采用下列材料和熱處理工藝：（1）45鋼調(diào)質(zhì)；（2）45鋼高頻淬火、低溫回火；（3）T8整體淬火、中溫回火；（4）20鋼滲碳淬火、低溫回火。試從所達到的機械性能、熱處理工藝的簡繁、成本高低等幾方面加以比較。45某廠用T10A鋼制造冷作模具，經(jīng)淬火及低溫回火后使用；用45鋼制造齒輪，經(jīng)調(diào)質(zhì)后使用。由于材料混雜。錯用45鋼制成模具，而用T10

50、A鋼制成齒輪。這樣，經(jīng)熱處理后使用會產(chǎn)生什么結(jié)果？46確定下列鋼件的退火方法，并指出退火目的及退火后的組織：（1）經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度，以便再進一步冷軋；（2）鑄鋼齒輪坯；（3）具有網(wǎng)狀滲碳體組織的T12鋼。47試從以下幾方面比較鋼的表面淬火、滲碳和滲氮處理：（1）目的；（2）適用的鋼材；（3）熱處理后的性能特點；（4）適用范圍。48有兩根18×200的軸，一根用20鋼經(jīng)920滲碳后直接淬火（水）及180回火，硬度為5862HRC；另一根用20CrMnTi鋼亦經(jīng)920滲碳后直接淬火，（油），并經(jīng)80冰冷處理后再進行180回火，硬度為6064HRC。問這根軸的表層和心部的

51、組織（包括晶粒粗細）及其性能（綜合機械性能和耐磨性）有何區(qū)別？49鋼件在何種載荷條件和性能要求時，需選用淬透性較高的鋼材？50題1-31圖所示為一直徑5mm、含碳量為0.45并具有平衡組織的鋼棒，一端浸入20的水中，另一端用火焰加熱至1000，持續(xù)數(shù)分鐘后，棒上各點溫度如下表所示。若待各點組織達到平衡狀態(tài)后再緩冷至室溫，試把各點所得到的組織（并用括號注明晶粒粗細）分別列入下表：指定點代號123456加熱時達到的溫度（）100083074068040020加熱到上述溫度時的平衡組織緩冷至室溫后的組織100020123456題1-31圖51下表所列材料，原來都是粗晶粒?，F(xiàn)加熱到表中所指定的溫度并保溫1小時使其溫度均勻后緩冷至室溫。其晶粒比原來的晶粒是變粗了還是變細了？將結(jié)論寫入下表：溫度