金属材料学基础试题及答案Word格式.docx
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8、钢的质量以()划分。
A、碳的含量多少。
B、合金元素的含量多少。
C、S、P的含量多少。
9、锻性最好的材料是:
()。
A、低碳钢B、中碳钢
C、高碳钢D、合金钢
10、用拉伸试验可测定材料的()性能指标。
A冲击韧性B硬度C塑性D抗拉强度
11、高熔点金属的熔点高于()。
A.1000℃B.1500℃C.2000℃D.1535℃
12、在金属材料的机械性能指标中,“σe”是指()。
A.屈服强度B.抗拉强度C.弹性强度D.抗弯强度
13、用来反应材料在交变载荷作用下,抵抗破坏能力的物理概念是:
A.韧性;
B.疲劳强度;
C.强度;
D.硬度。
14、16、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为()。
A.强度B.塑性C.硬度
15、下列材料焊接性能最好的是()。
16、低碳钢的含碳量为()。
A.Wc<0.25%B.Wc<0.6%C.Wc<0.02%D.Wc<0.45%
17、拉伸试验时,试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的()。
A.屈服点B.抗拉强度C.塑性
18、做疲劳试验时,试样承受的载荷为()。
A.静载荷B.冲击载荷C.交变载荷
19、下面关于3Cr13的说法正确的是()
A.含Cr为3%B.含Cr为13%C.含Cr为0.3%D.含Cr为1.3%
20、22、在拉伸试验中,试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的()。
A、屈服极限B、抗拉极限C、弹性极限D、疲劳极限
21、普通,优质和特殊质量碳钢是按()进行区分的.
22、金属材料的抗拉强度是()值。
A、金属开始出现塑性变形时的应力B、金属出现塑性变形时的应力
C、金属材料在拉断前所能承受的最大应力D、金属材料保持在弹性变形内的最大应力
23、85HRA是()。
A、硬度B、肖氏C、洛氏D、维氏
24、()均属于材料的机械性能。
A.强度、硬度、塑性、压力加工性B.强度、硬度、塑性、切削加工性
C.强度、硬度、塑性、密度D.强度、硬度、塑性、韧性
25、某钢材的牌号为GCr9SiMn,它的用途为下列中的()。
A制造锅炉B制造弹簧C制造滚动轴承D制造量具
26、作疲劳试验时,试样承受的载荷为()。
A静载荷B冲击载荷C交变载荷D静载荷和冲击载荷
27、下列钢中,硬度最高的是()。
AT12钢B20钢C65Mn钢D40Cr钢
28、()是金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
A.强度B.硬度C.塑性D.韧性
29、金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力是()。
30、工厂中广泛使用的洛氏硬度标尺是()
31、材料的硬度越高其耐磨性就()。
32、下列不属于金属材料的工艺性能的是()。
33、金属材料的锻压性能取决于材料的()
34、T12是()。
35、汽车变速齿轮应选用()制造。
A、合金调质钢B、合金渗碳钢C、合金弹簧钢D、滚珠轴承钢
36、铜.铝.银金属的导电强弱顺序正确的是()。
A铝>
铜>
银B铝<
铜<
银C银>
铝D银<
铝
37、9SiCr表示()。
A含碳9%B含Si0.9%C含Cr0.9%D含碳0.9%
38、下列为铁磁性材料的是()。
A锰B铁C铬D镍
39、金属材料在常温下抵抗氧,水蒸气及其它化学介质腐蚀作用的能力,称为();
在加热时抵抗氧化作用的能力,称为()。
A化学稳定性B耐腐蚀性C抗氧化性D热稳定性
40、塑性的主要判断标准是()和()。
A强度B伸长率C硬度D断面收缩率
41、冲击韧性是指金属材料在冲击载荷的作用下抵抗()的能力
A冲击B抗压C抗拉D破坏
三、填空题
1、金属材料的性能一般分为和。
2、金属材料的机械性能主要指标有、、、、。
3、金属材料的化学稳定性是和的总称。
4、铁在0℃—100℃时,α×
10-6/℃表示。
5、金属材料的塑性是指。
6、金属的熔点高于称为低熔点金属。
7、金属材料在加工和使用过程中所受的作用力称为。
8、载荷根据性质不同可分为、和。
9、强度极限σb表示,是机械设计和选材的主要依据之一。
10、塑性指标用和来表示。
11、硬度实验方法可分为法和法。
在生产上最常用的是法实验,有硬度硬度硬度三种。
12、铸造性是指金属材料的性能。
13、锻压性是指金属材料的性能。
14、一直线10mm,长度50mm的钢试件,拉断后长度为58mm,细颈处直径为7mm,则其伸长率为,断面收缩率为。
·
F属于_______________钢的牌号;
45属于________钢的牌号;
T10属于__________钢的牌号。
16、08钢的含义,T7钢的含义。
17、目前生产中用的最广的静载荷压入法硬度试验有____、____、____。
18、金属材料的力学性能有,,,,。
19、材料的力学性能指标中,抗拉强度用符号_______表示,塑性指标用符号_______和_______表示。
20、金属材料的使用性能包括物理性能、性能,性能。
21、按碳钢中含有害杂质的多少,可以将钢分为,,
;
按用途不同可分为,。
14,构件的强度是指构件在静载荷作用下和的能力。
15、钢根据,可分为碳素钢和合金钢。
16、锰、硅是在炼钢加入时,带入钢中的,是有益元素。
17、碳素工具钢用于制造、和。
18、凡是用于制造机械零件和各种工程结构件的钢都称为钢。
19、普通碳素结构钢是各类钢中用量最大的一类,在各牌号钢中,应用最多。
20、塑性是指,它有和两个指标。
21、当零件承受静载荷时,应该考虑的力学性能主要是、
和;
当零件承受冲击载荷时,主要考虑材料的;
当零件承受交变载荷时,主要考虑材料的。
22、碳素钢Q235—A•F中Q代表,F代表。
23、钢铁中常存元素有铁、__、硅、锰、硫、磷等元素;
硅锰是___元素,硫、磷是有害元素,__有热脆性;
__有冷脆性。
含碳量大于___的铁碳合金叫铸铁。
钢按质量分类是根据____含量来划分的,凡用于制造零件和工程结构件的钢都叫___。
工具钢含碳量都在__以上,都是___或高级优质钢。
硬度和耐磨性__。
24、普通碳素结构钢牌号是屈服点的字母Q、屈服点___,质量等级符号和____符号组成,如Q235-A·
F;
优质碳钢牌号是用两位数表示含碳量的___数,如08,碳素工具牌号为_____加数字,如T10A;
数字表示含碳量的___数,若为高级优质在牌号后加___;
牌号Q215-A是___不小于215MPa,质量等级为__级的___钢;
09是含碳量0.09%的___钢;
T12A是含碳1.2%的高级优质___钢。
25、在碳钢的基础上加入其他元素的钢叫___。
合金结构钢都为___钢,若为高级优质,在钢号后加__;
合金工具钢都为_____钢,牌号后不加A。
在普通碳钢基础上加入少量合金元素制成的钢叫______;
它比相同碳量的普通碳素结构钢___高得多,且有良好的塑性、韧性和耐磨性。
普低钢代替普通碳钢可___材料,减轻重量。
普低钢常在___状态下使用,冷弯、冷卷和焊接后___进行热处理;
普低钢主加元素为______,合金元素总量常不超过___。
26、大小不变或变化很慢的载荷称为____载荷,在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为___载荷,大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为___载荷。
27、强度是指金属的材料在_____载荷作用下抵抗____或____的能力。
一、判断题:
对打√,错打×
。
(共10分,每小题1分)
1、一般情况下,金属的晶粒越细,其力学性能越差。
(×
)
2、高碳钢具有良好的焊接性能。
3、含碳量越高,材料的淬硬性越差。
4、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。
(√)
5、T10钢含碳量为10%.(×
6、45钢在油中淬火比在水中淬火硬度高。
7、调质是淬火+中温回火。
8、常用材料在使用时,一般不允许塑性变形。
(√)
9、一般来说,材料的硬度越高,强度也越高。
(√)
10、a-Fe是面心立方晶格类型。
二、填空题(共51分,每空1分)
1、常见金属三种晶格类型有(体心立方)晶格,(面心立方)晶格,(密排六方)晶格。
2、常见晶体的缺陷有(点)缺陷、(线)缺陷和(面)缺陷三种。
3、理论结晶温度和实际结晶温度之差为(过冷度)。
4、细化晶粒有三种方法(增加过冷度)、(变质处理)、(振动处理)。
5、金属的整个结晶过程包括(晶核的产生)、(晶核的长大)两个基本过程组成。
6、金属在固态下,随着温度的改变,由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的现象称为(同素异构转变)。
7、大小不变或变化缓慢的载荷称为(静)载荷,在短时间内以较高的速度作用于零件上的载荷称为(冲击)载荷,大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为(交变)载荷。
8、抗拉强度是通过(拉伸)实验来测定的。
9、力—伸长曲线分为弹性变形阶段、(屈服)阶段、(强化)阶段、(缩颈)阶段。
10、常用的硬度实验法有(布氏)硬度实验法,(洛氏)硬度实验法,(维氏)硬度实验法。
11、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同,固溶体可以分为(间隙固溶体)和(置换固溶体)两类。
12、写出下列力学性能指标的符号:
屈服强度(ReL)、抗拉强度(ReL)、
洛氏硬度C标尺(HRC)、断后伸长率(A)、断面收缩率(Z)。
13、变形一般分为(弹性)变形和(塑性)变形。
14、含碳量小于()%的钢为低碳钢,含碳量为()%的钢为中碳钢,含碳量大于()%的钢为高碳钢。
15、退火有三种方法完全退火、(去应力)退火和(球化)退火。
16、回火有三种方法(低温)回火、(中温)回火和(高温)回火。
17、写出铁碳合金的组织符号:
铁素体(F)、奥氏体(A)、渗碳体(Fe3C)、珠光体(P)、高温莱氏体(Ld)、低温莱氏体(L,d)。
18、材料的(热处理)和(成分)决定组织,组织决定(性能),(性能)决定用途。
三、选择题(共14分,每小题2分)
1、钢中常存有害元素是(B)。
A、磷、硅、硫B、磷、氢、硫C、锰、硅、硫
2、洛氏硬度C标尺所用的压头是(A)。
A、金刚石圆锥体B、淬硬钢球C、硬质合金球
3、铸铁的含碳量是(C)。
A、小于0.0218%B、在0.0218%~2.11%之间C、大于2.11%
4、a-Fe转变为r-Fe的温度是(B)°
C。
A、770B、912C、1394
5、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为(C)。
A、塑性B、硬度C、强度
6、渗碳体的含碳量为(C)%。
A、2.11B、4.3C、6.69
7、用65Mn钢做弹簧,淬火后应进行(A)。
A、中温回火B、低温回火C、高温回火
四、名词解释题(共14分,每小题2分)
1、08F
答:
脱氧状态不完全(沸腾钢)含碳量为0.08%优质碳素结构钢。
2、45
含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
3、T12A
含碳量为1.2的高级碳素工具钢。
4、ZG200—400
屈服强度不小于200Mpa,抗拉强度不小于400Mpa的铸造碳钢。
5、硬度
材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。
6、共晶转变和共析转变
共晶转变是指结晶时由液相中同时结晶出两种不同的固相。
共析转变是由一个固相中同时析出两种不同的相。
7、固溶强化
在固溶体形成的过程中溶质原子溶入后会使溶剂晶格发生畸变,从而使合金对变形的抗力增加,使金属材料强度、硬度提高的现象称为固溶强化。
五、计算题(共11分,第1小题6分,第2小题5分)
1、有一个钢试样,其横截面面积为100cm²
,已知试样的ReL=314Mpa,Rm=530Mpa。
拉伸试验时,当受到多少N拉力试样出现屈服现象?
当受到多少N拉力时试样出现缩颈现象?
解:
FeL=ReLxSo=314*100*100=3140000N
Fm=RmxSo=530*100*100=5300000N
2、一拉伸试样的原标距长度为50mm,直径为10mm,拉断后试样的标距长度为79mm,缩颈处的最小直径为4.9mm,求材料的断后伸长率和断面收缩率?
So=(3.14*10²
²
Z=(So–Su)/So=76%
A=(Lu-Lo)/Lo=58%
第一章钢的合金化原理
1.名词解释
1)合金元素:
特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。
(常用M来表示)
2)微合金元素:
有些合金元素如V,Nb,Ti,Zr和B等,当其含量只在0.1%左右(如B0.001%,V0.2%)时,会显著地影响钢的组织与性能,将这种化学元素称为微合金元素。
3)奥氏体形成元素:
在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相;
如Mn,Ni,Co,C,N,Cu;
4)铁素体形成元素:
在α-Fe中有较大的溶解度,且能稳定α相。
如:
V,Nb,Ti等。
5)原位析出:
元素向渗碳体富集,当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时,合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr:
ε-FexC→Fe3C→(Fe,Cr)3C→(Cr,Fe)7C3→(Cr,Fe)23C6
6)离位析出:
在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物,同时伴随着渗碳体的溶解,可使HRC和强度提高(二次硬化效应)。
如V,Nb,Ti等都属于此类型。
2.合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素?
哪些是奥氏体形成元素?
哪些能在α-Fe中形成无限固溶体?
哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体?
铁素体形成元素:
V、Cr、W、Mo、Ti、Al;
奥氏体形成元素:
Mn、Co、Ni、Cu
能在α-Fe中形成无限固溶体:
V、Cr;
能在γ-Fe中形成无限固溶体:
Mn、Co、Ni
3.简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响,并说明利用此原理在生产中有何意义?
(1)扩大γ相区:
使A3降低,A4升高一般为奥氏体形成元素
分为两类:
γ相区:
Mn,Ni,Co与γ-Fe无限互溶.
有C,N,Cu等。
如Fe-C相图,形成的扩大的γ相区,构成了钢的热处理的基础。
(2)缩小γ相区:
使A3升高,A4降低。
一般为铁素体形成元素
分为两类γ相区:
使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。
如V,Cr,Si,A1,Ti,Mo,W,P,Sn,As,Sb。
Zr,Nb,Ta,B,S,Ce等
(3)生产中的意义:
可以利用M扩大和缩小γ相区作用,获得单相组织,具有特殊性能,在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。
4.简述合金元素对铁碳相图(如共析碳量、相变温度等)的影响。
1)改变了奥氏体区的位置
2)改变了共晶温度:
(l)扩大γ相区的元素使A1,A3下降;
(2)缩小γ相区的元素使A1,A3升高。
当Mo>
8.2%,W>
12%,Ti>
1.0%,V>
4.5%,Si>
8.5%,γ相区消失。
3.)改变了共析含碳量:
所有合金元素均使S点左移。
(提问:
对组织与性能有何影响呢?
5.合金钢中碳化物形成元素(V,Cr,Mo,Mn等)所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。
基本类型:
MC型;
M2C型;
M23C6型;
M7C3型;
M3C型;
M6C型;
(强K形成元素形成的K比较稳定,其顺序为:
Ti>
Zr>
Nb>
V>
W,Mo>
Cr>
Mn>
Fe)
各种K相对稳定性如下:
MC→M2C→M6C→M23C6→M7C3→M3C
(高-------------------------低)
6.主要合金元素(V,Cr,Ni,Mn,Si,B等)对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。
Ti,Nb,Zr,V:
主要是通过推迟P转变时K形核与长大来提高过冷γ的稳定性;
W,Mo,Cr:
1)推迟K形核与长大;
2)增加固溶体原子间的结合力,降低Fe的自扩散激活能。
作用大小为:
W>
Mo
Mn:
(Fe,Mn)3C,减慢P转变时合金渗碳体的形核与长大;
扩大γ相区,强烈推迟γ→α转变,提高α的形核功;
Ni:
开放γ相区,并稳定γ相,提高α的形核功(渗碳体可溶解Ni,Co)
Co:
扩大γ相区,但能使A3温度提高(特例),使γ→α转变在更高的温度进行,降低了过冷γ的稳定性。
使C曲线向左移。
Al,Si:
不形成各自K,也不溶解在渗碳体中,必须扩散出去为K形核创造条件;
Si可提高Fe原子的结合力。
B,P,Re:
强烈的内吸附元素,富集于晶界,降低了γ的界面能,阻碍α相和K形核。
7.合金元素对马氏体转变有何影响?
合金元素的作用表现在:
1)对马氏体点Ms-Mf温度的影响;
2)改变马氏体形态及精细结构(亚结构)。
除Al,Co外,都降低Ms温度,其降低程度:
强C→Mn→Cr→Ni→V→Mo,W,Si弱
提高γ’含量:
可利用此特点使Ms温度降低于0℃以下,得到全部γ组织。
如加入Ni,Mn,C,N等
合金元素有增加形成孪晶马氏体的倾向,且亚结构与合金成分和马氏体的转变温度有关.
8.如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性?
1)低温回火脆性(第I类,不具有可逆性)
其形成原因:
沿条状马氏体的间界析出K薄片;
防止:
加入Si,脆化温度提高300℃;
加入Mo,减轻作用。
2)高温回火脆性(第II类,具有可逆性)
与钢杂质元素向原奥氏体晶界偏聚有关。
加入W,Mo消除或延缓杂质元素偏聚.
9.如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的相关性与不同特点。
二次硬化:
在含有Ti,V,Nb,Mo,W等较高合金钢淬火后,在500-600℃范围内回火时,在α相中沉淀析出这些元素的特殊碳化物,并使钢的HRC和强度提高。
(但只有离位析出时才有二次硬化现象)
二次淬火:
在强K形成元素含量较高的合金钢中淬火后γ’十分稳定,甚至加热到500-600℃回火时升温与保温时中仍不分解,而是在冷却时部分转变成马氏体,使钢的硬度提高。
相同点:
都发生在合金钢中,含有强碳化物形成元素相对多,发生在淬回火过程中,且回火温度550℃左右。
不同点:
二次淬火,是回火冷却过程中Ar转变为m,是钢硬度增加。
二次硬化:
回火后,钢硬度不降反升的现象(由于特殊k的沉淀析出)
10.一般地,钢有哪些强化与韧化途径?
答1)强化的主要途径
宏观上:
钢的合金化、冷热加工及其综合运用是钢强化的主要手段。
微观上:
在金属晶体中造成尽可能多的阻碍位错运动的障碍;
或者尽可能减少晶体中的可动位错,抑制位错源的开动,如晶须。
(主要机制有:
固溶强化、细晶强化、位错强化、“第二相”强化、沉淀强化、时效强化、弥散强化、析出强化、二次硬化、过剩相强化)
2)韧化途径:
细化晶粒;
降低有害元素的含量;
防止预存的显微裂纹;
形变热处理;
利用稳定的残余奥氏体来提高韧性;
加入能提高韧性的M,如Ni,Mn;
尽量减少在钢基体中或在晶界上存在粗大的K或其它化合物相。
第二章工程结构钢
1.对工程结构钢的基本性能要求是什么?
(1)足够高的强度、良好的塑性;
(2)适当的常温冲击韧性,有时要求适当的低温冲击韧性;
(3)良好的工艺性能。
2.合金元素在低合金高强度结构钢中的主要作用是什么?
为什么考虑采用低C?
为提高碳素工程结构钢的强度,而加入少量合金元素,利用合金元素产生固溶强化、细晶强化和沉淀强化。
利用细晶强化使钢的韧-脆转变温度的降低,来抵消由于碳氮化物沉淀强化使钢的韧-脆转变温度的升高。
考虑低C的原因:
(1)C含量过高,P量增多,P为片状组织,会使钢的脆性增加,使FATT50(℃)增高。
(2)C含量增加,会使C当量增大,当C当量>
0.47时,会使钢的可焊性变差,不利于工程结构钢的使用。
3.什么是微合金钢?
微合金化元素在微合金化钢中的主要作用有哪些?
试举例说明。
微合金钢:
利用微合金化元素Ti,Nb,V;
主要依靠细晶强化和沉淀强化来提高强度;
利用控制轧制和控制冷却工艺-----高强度低合金钢
微合金元素的作用:
1)抑制奥氏体形变再结晶;
例:
再热加工过程中,通过应变诱导析出铌、钛、钒的氮化物,沉淀在晶界、亚晶界和位错上,起钉扎作用,有效地阻止
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