习题解答精选

第一章习题

一、解释名词

金属键----正离子和电子气之间的静电引力，使全部离子结合起来的结合力位错----晶体中原子平面错动引起、二维很小三维很大的线缺陷

疲劳强度----低于一定值的应力下试样可以无限周期循环而不破坏，该值为~

二、填空题

1.金属有三种常见的晶体结构是 _体心立方、面心立方、密排立方_；

2.晶体和非晶体结构上最根本的区别是_三维空间有规的周期性重复排列则；

3.在立方晶系中，{111}晶面族包括(111)(-111)(1-11)(11-1) 等晶面；

三、选择题

1.晶体中的位错属于：

a)体缺陷;b) 面缺陷;c) 线缺陷;d)点缺陷。

2.在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：

a){100};b){110};c){111};d）{120}。

四、综合分析题

1.作图表示立方晶系中的（101）晶面，[120]晶向。

3.在常温下，已知铜的原子直径d=2.55*10-10m，求铜的晶格常数。

d=2r=2*a√2/4, a=√2d=

5.什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？

固溶体溶质原子溶入晶格方式畸变，增大位错运动阻力，滑移困难，强度硬度提高。

第二章习题

一．名词解释

过冷度----理论结晶温度与实际结晶温度之差

滑移----切应力作用下，晶体一部分沿着一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对于另一部分发生滑动

加工硬化----变形度增大，强度硬度提高，塑性韧性下降

铁素体----c在α-Fe中的间隙固溶体

珠光体----铁素体与渗碳体的共析混合物

球化退火----使钢中碳化物球状化的热处理工艺

马氏体---- c在α-Fe中的过饱和固溶体

淬透性----钢接受淬火时形成马氏体的能力

淬硬性----钢淬火后硬度会大幅度提高，达到的最高硬度叫淬硬性

调质处理----淬火+高温回火

二．填空题

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＿晶体长大＿。

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，

阻碍晶核长大＿。

3.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

工是＿热＿加工。

4.造成加工硬化的根本原因是＿位错密度增加，变形阻力长大＿。

5.变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是T再=(0.35~0.4)T熔点＿。

6.固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火＿加以消除。

7.共晶反应式为＿L=α+β＿，共晶反应的特点是＿三相共存＿。

8.珠光体的本质是铁素体和渗碳体的共析混合物＿。

9.一块纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变时，体积将＿缩小＿。

10.用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体的体积分数（近

似于质量分数）为80%，则此钢的碳含量为＿0.6%＿＿。

11.马氏体的显微组织形态主要有＿板条＿、＿针状＿两种，其中＿

＿板条＿的韧性较好。

12.钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越＿右＿，说明临界冷却速

度越＿小＿＿。

13.球化退火主要目的是使渗碳体球状化，它主要适应用于过共析钢。

14.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℃＿。

15.回火温度越高，钢的强度与硬度越＿低＿。

三．是非题

1.凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（X）

2.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（X）

3.晶粒度级数数值越大，晶粒越细。(√)

4.再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。（X）

5.一个合金的室温组织为α+βⅡ+(α+β),它由三相组成。（X）

6.铁素体的本质是碳在α-Fe中的间隙相。（X）

7.20钢比T12钢的碳含量要高。（X）

8.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳含量为4.3%的铁碳合金才能

发生共晶反应。（X）

9.马氏体是碳在α-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。（X）

10.高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。（X）

11.表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改变心部的组织和性能。（X）四．选择题

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

3.面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是：

a.〈100〉

b.〈111〉

c.〈110〉

5.在发生L→（α+β）共晶反应时，三相的成分：

a.相同

b.确定

c.不定

6.共析成分的合金在共析反应γ→α+β刚结束时，其组成相为：

a.γ+α+β

b. α+γ

c.α+β

7.奥氏体是：

a.碳在γ-Fe的间隙固溶体

b.碳在α-Fe的间隙固溶体

c.碳在α-Fe的有限固溶体

8.珠光体是一种：

a.单相固溶体

b.两相混合物

c.Fe和C的化合物

9.T10钢的碳含量是：

a.0.1%

b.1.0%

c.10%

10.钢经调质处理后获得的组织是：

a.回火马氏体

b.回火托氏体

c.回火索氏体

11.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

12.马氏体的硬度取决于：

a.冷却速度

b.转变温度

c.马氏体的碳含量

14.直径为6mm的40钢常规淬火温度大约为：

a.750℃

b.850℃

c.920℃

上述正确淬火后的显微组织为：

a.马氏体

b.铁素体+马氏体

c.马氏体+珠光体

15.钢的渗碳温度范围是：

a.600~650℃

b.800~820℃

c.900~950℃

五．综合分析题

1.在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，

细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施有哪些？

变质处理、形变再结晶、强碳化物形成元素合金化

2.如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小：

（1）金属模浇注与砂模浇注；

（2）变质处理与不变质处理；

（3）铸成薄件与铸成厚件；

（4）浇注时采用振动与不采用振动。

3.求碳含量为3.5%的质量为10kg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）时所剩下的液体的碳含量及液体

的质量。

液体碳含量：4.3%

液体质量：（3.5-2.11）/(4.3-2.11) *10=

4.手锯锯条，普通螺钉，车床主轴用何种碳钢制造？

高碳钢（T10）,低碳钢（20），中碳钢（45）

5.马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了

它的脆性？

c在α-Fe中的过饱和固溶体，含碳量越高，过饱和度越大，固溶强化和内应

力越大，位错密度高，亚结构从位错变为孪晶，所以变硬变脆，塑性韧性极差。

6.直径为6mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30℃，用图2-92

所示的各冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织，说明各属于什么热处理方法。

a.单介质淬火M ；

b.分级淬火M ；

c.双介质淬火T+下B；

d.等温淬火下B ；

e.正火S ；

f.退火P ；

g.等温退火P

h.中温回火T回；

图2-92

第三章习题

一．名词解释

石墨化----铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程~

球化处理----生产球墨铸铁时，向铁水中加入一定量的球化剂和孕育剂，以获得细小分布的球状石墨，叫~

石墨化退火----将白口铁加热到高温时效并长时间保温使渗碳体中的碳转变为石墨的退火过程

固溶处理----有色金属合金加热到固相线以上，然后快速冷却形成的过饱和固溶体，叫固溶处理

时效----固溶处理后的组织不稳定，室温放置或低温加热析出第二相，使强度和硬度明显升高，叫~

二．填空题

1. 20是优质碳素结构钢，可制造冲压件＿。

2. T12是碳素工具钢，可制造锉刀刮刀。

3. 9SiCr是＿低合金刃具钢，可制造丝锥板牙。

4. Cr12MoV是＿冷作模具钢，可制造冷挤压模＿。

5. 60Si2Mn是弹簧＿钢，可制造＿汽车板簧＿。

6. GCr15是＿滚动轴承＿钢，可制造＿轴承＿。

7. 1Cr13是马氏体不锈＿钢，可制造汽轮机叶片。

8. 20CrMnTi是中淬透性渗碳钢，Cr、Mn的主要作用是提高淬透性，提高心部强韧性，Ti的主要作用是细化奥氏体晶粒，热处理工艺是渗碳后直接淬火，再低温回火＿。

9．W18Cr4V是高速钢，热处理工艺是球化退火，高温淬火，回火三次，最后组织是回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。10．0Cr18Ni9Ti是奥氏体不锈钢。

11．球墨铸铁中石墨的形态为球形＿，可用来制造曲轴。12．HT200牌号中“HT”表示灰铸铁，数字“200”表示＿＿抗拉强度＿。

13．可锻铸铁件的生产方法是先铸造成白口铸铁，然后再进行长时间石墨化处理＿。

14．TC4是α+β型的＿钛＿合金。

三．是非题

1．T8钢比T12钢和40钢有更好的淬透性。(√)

2．高速钢需反复锻造是因为硬度高不易成形。（×）

3. T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都低。(×)

4. 18-4-1高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多的融入奥氏体中，从而提高钢的红硬性。(√)

5. 可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。(×)

6. 可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。(×)

四.选择题

1.40Cr是

a.调质钢

b.刃具钢

c.渗碳钢

2. 为提高灰铸铁的耐磨性，应进行

a.整体淬火处理

b.表面淬火处理

c.变质处理

d.球化处理

3.可热处理强化铝合金的热处理方法为

a.正火

b.固溶处理+时效

c.淬火+低温回火

五.问答题

1.为何高速钢在热锻或热轧后经空冷获得马氏体组织？

高碳高合金提高淬透性

2.为何调质钢在高温回火后需快速冷至室温？

消除回火脆性

3.为何高速钢需高温淬火和多次回火？

高温淬火：难熔碳化物多；多次回火：残余奥氏体多

4. 为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？

硅提高屈强比，中温回火提高屈强比，提高弹性极限

5. 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对非金属夹杂限制特别严格？

铬提高淬透性，耐磨性和疲劳强度；夹杂物是接触疲劳破坏的发源地

6. 试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中的Ti的作用

20CrMnTi：阻止渗碳过程奥氏体晶粒长大

1Cr18Ni9Ti：优先形成碳化物，阻止晶界贫Cr,避免晶间腐蚀7. 现有20Cr钢和65Mn钢，请问这两种钢，哪种钢可用于制造弹簧？为什么？

弹簧钢要求高的屈强比，65Mn屈强比高，20Cr屈强比低9. 为什么一般机器的支架、机床的床身常用灰铸铁制造？灰铸铁=钢+石墨，石墨的存在使铸铁：切削性能好，铸造性能好，润滑耐磨，减震，对缺口不敏感，所以~

第八章习题

一．名词解释

磨粒（料）磨损---硬颗粒或表面微凸体的作用造成的表面损伤

晶间腐蚀----发生在晶界或近旁的腐蚀，使零件力学性能显著下降

疲劳断裂失效----交变应力下，低于屈服点，长时间工作产生裂纹导致失效

二. 填空题

（1）韧性断裂的宏观特征为（杯锥状断口），微观特征有（韧窝）。

（2）脆性断口的宏观特征为（断口平齐），且（光亮），微观特征是（解理花样）和（沿晶断口）。

（3）两个金属表面的（微凸体）在局部高压下产生局部（粘结），使材料（撕裂）或（剥落），这一现象称为粘着磨损。（4）配合表面之间在（相对运动）过程中，因（硬颗粒）或（表面微凸体）的作用造成表面损伤的磨损称为磨粒（料）磨损。

（5）机械零件选材的最基本原则是（使用性能）、（工艺性能）、（经济和环境友好）。

（6）机械零件的使用性能指零件在使用状态下材料应该具有的（力学性能）、（物理性能）和（化学性能）。

三.综合分析题

（1）机械零件正确选材的基本原则是什么？

优异的使用性能，良好的加工性能，便宜的价格

（2）腐蚀失效有哪些基本类型？

均匀腐蚀，点腐蚀，晶间腐蚀

第九章习题

一．填空题

（1）齿轮材料的用材主要是（低碳钢）、（低碳合金钢）和（中碳或中碳合金钢）。

（2）车床主轴常用（45）钢制造，其热处理工艺是（调质）。（3）汽车板簧常选用钢材为（65Mn,60Si2Mn）等。（4）继电器簧片要求有好的弹性、导电性和耐蚀性，可用（黄铜、锡青铜、白铜）等制造。

（5）制造刃具的材料有（碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷）。

（6）手锯锯条用（碳素工具钢）钢制造，其热处理工艺是（淬火+低温回火）。

二．综合分析题

（1）导弹发展早期，用高强度钢板焊接制造火箭发动机壳体，在地面做打压试验时，多次发生爆裂事故（快速脆断）。壳体工作应力σt=1300MN/m2，探伤测得壳体中最大裂纹的半长a=1mm（或全长=2mm）。已知裂纹的形状因子Y=1.4。现有两种高强度钢A、B，它们的强度和断裂韧性为：

A钢：σs=2000MPa，K IC=47MPa·m1/2；

B钢：σs=1600MPa，K IC=75MPa·m1/2。

问选用哪种钢能保证火箭发动机壳体工作安全？试用计算

证明。

K1=a

Y =57 MPa·m1/2，必须KIC> K1，σs>σt 所以选B钢：σs=1600MPa，K IC=75MPa·m1/2