机械工程材料考试复习题与答案.docx
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机械工程材料考试复习题与答案
机械工程材料考试复习题与答案
1、填空题()
1.机械零件在工作条件下可能受到力学负荷、热负荷和环境介质三种负荷的作用。
2.金属塑性的指标主要有延伸率和断面收缩率两种。
3.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。
4.刚度是指材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
5.强度是指材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。
6.常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法。
7.材料按化学成分分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料四大类。
8.金属材料的加工工艺性能包括铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性和热处理工艺性。
9.常见的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种。
10.晶体缺陷按其几何特征可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种。
11.固溶体的晶体结构与溶剂晶体结构相同。
12.当合金溶液凝固后,由于组元间的相互作用不同,可形成固溶体和金属化合物两种形式。
13.铁从高温液态向室温冷却时发生的变化:
。
14.珠光体是铁素体相与渗碳体混合在一起形成的机械混合物。
15.碳溶解在α-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体。
16.在Fe-Fe3C相图中,共晶点的含碳量为4.3%,共析点的含碳量为0.77%17.低温莱氏体是珠光体和渗碳体组成的机械混合物。
18.金属结晶的过程包括晶核形成和晶粒长大两个过程。
19.晶核的形成包括自发形核和非自发形核两种形式。
20.晶核的长大包括枝晶长大和平面长大两种形式。
21.金属铸锭的宏观组织是由三个晶区组成,由外向内分别是细等轴晶离区、柱状晶粒区和中心等轴晶粒区。
22..铸锭的缺陷包括缩孔与缩松、气孔、非金属夹杂物和成分偏析。
23.焊缝的组织是金属组织。
24.焊接接头是由焊缝和热影响区构成。
25.冷变形后金属在加热中,随温度的升高或加热时间的延长,其组织和性能一般经历回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。
26..细化晶粒的方法包括增大过冷度、加入形核剂和机械方法。
二、名词解释)
1.弹性变形:
随载荷增加试样的变形增加,若除去外力,变形可以恢复原状的现象。
2.塑性变形:
随载荷增加试样的变形增加,若除去外力,变形不能恢复原状的现象。
3.比刚度:
材料的弹性模量E与其密度ρ的比值。
4.冲击韧性:
在一定温度下,材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
5.疲劳极限:
试样可以经受无限周期循环而不破坏的应力值。
6.晶体:
内部的原子在三维空间呈周期性规则排列的物质。
7.合金:
在一种金属元素基础上加入适量的另一种或几种其他元素,通过熔化或其他方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质。
8.固溶体:
溶质原子溶入固态金属溶剂中形成的合金相。
9.过冷度:
熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。
10.加工硬化:
金属在塑性变形过程中,随着变形程度的增加,强度、硬度上升,塑性、韧性下降。
11.再结晶:
新晶粒不断长大,直至原来的变形组织完全消失,金属或合金的性能也发生显著变化。
12.回复:
冷变形加工的金属在低温加热时,在组织发生变化前所产生的某些结构和性能的变化。
三、选择题()
1.表示金属材料屈服强度的符号是(B)
A.σB.σsC.σbD.σ-12.表示金属材料弹性极限的符号是(A)
A.σeB.σsC.σbD.σ-13.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(C)
A.HBB.HRCC.HVD.HS4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫(A)
A.强度B.硬度C.塑性D.弹性
5.每个体心立方晶胞中包含有(B)个原子
A.1B.2C.3D.46.每个面心立方晶胞中包含有(D)个原子
A.1B.2C.3D.47.属于面心立方晶格的金属有(C)
A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒C.γ-Fe,铜D.δ-Fe,钒8.在晶体缺陷中,属于点缺陷的有(A)
A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔
9.铁素体是碳溶解在(A)中所形成的间隙固溶体。
A.α-FeB.γ-FeC.δ-FeD.β-Fe10.奥氏体是碳溶解在(B)中所形成的间隙固溶体。
A.α-FeB.γ-FeC.δ-FeD.β-Fe11.在Fe-Fe3C相图中,钢与铁的分界点的含碳量为(C)。
A.2%B.2.06%C.2.11%D.2.2%12.莱氏体是一种(C)。
A.固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组织金属13.在Fe-Fe3C相图中,ES线也称为(D)。
A.共晶线B.共析线C.A3线D.Acm线14.在Fe-Fe3C相图中,GS线也称为(C)。
A.共晶线B.共析线C.A3线D.Acm线15.在Fe-Fe3C相图中,共析线也称为(D)。
A.A1线B.ECF线C.Acm线D.PSK线16.珠光体是一种(C)。
A.固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组织金属17.在铁-碳合金中,当含碳量超过(A)以后,钢的硬度虽然在继续增加,但强度却在明显下降。
A.0.8%B.0.9%C.1.0%D.1.1%18.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成,其晶粒区从表面到中心的排列顺序为(A) A.细晶粒区-柱状晶粒区-等轴晶粒区B.细晶粒区-等轴晶粒区-柱状晶粒区 C.等轴晶粒区-细晶粒区-柱状晶粒区D.等轴晶粒区-柱状晶粒区-细晶粒区19.在Fe-Fe3C相图中,PSK线也称为(B)。
A.共晶线B.共析线C.A3线D.Acm线20.Fe-Fe3C相图中,共析线的温度为(D)。
A.724℃B.725℃C.726℃D.727℃21.在铁碳合金中,共析钢的含碳量为(B)。
A.0.67%B.0.77%C.0.8%D.0.87%四、判断题()
1.用布氏硬度测量硬度时,压头为钢球,用符号HBS表示。
√2.用布氏硬度测量硬度时,压头为硬质合金球,用符号HBW表示。
√
3.沙发垫子的刚度比钻杆的刚度大。
×
4.图纸上标注的硬度值为:
240-280HRC。
√
5.图纸上标注的硬度值为:
HBS250-280。
×
6.图纸上标注的硬度值为:
250-280HBW。
×
7.渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。
×
8.受冲击载荷作用的工件,考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。
×
9.衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。
×
10.金属或合金中,凡成分相同、结构相同,并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。
11.晶体的配位数越大,其致密度也越高。
√
12.金属结晶后晶体结构不再发生变化。
√13.在金属的结晶中,随着过冷度的增大,晶核的形核率N和长大率G都增大,在N/G增大的情况下晶粒细化。
√14.液态金属结晶时的冷却速度越快,过冷度就越大,形核率和长大率都增大,故晶粒就粗大。
×
15.液态金属冷却到结晶温度时,液态金属中立即就有固态金属结晶出来。
×
16.在一般情况下,金属结晶后晶粒越细小,则其强度越好,而塑性和韧性越差。
×
17.在铁碳合金相图中,PSK线是一条水平线(727℃),该线叫共晶线。
×18.过共析钢缓冷到室温时,其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。
×
19.珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物,其平均含碳量为0.77%。
×20.亚共晶白口铁缓冷到室温时,其平衡组织由铁素体,二次渗碳体和莱氏体组成。
×21.在亚共析钢平衡组织中,随含碳量的增加,则珠光体量增加,而二次渗碳体量在减少×。
22.过共晶白口铁缓冷到室温时,其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。
×
23.在铁碳合金相图中,钢的部分随含碳量的增加,内部组织发生变化,则其塑性和韧性指标随之提高。
×24.在铁碳合金相图中,奥氏体在1148℃时,溶碳能力可达4.3%。
√25.碳溶解在α-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体,其溶碳能力在727℃时为0.0218%√26.在铁碳合金相图中,铁素体在727℃时,溶碳能力可达2.11%。
。
×27.在过共析钢中含碳量越多,则其组织中的珠光体量减少,而铁素体量在增多。
×28.碳溶解在γ-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体,其溶碳能力在727℃时为0.77%。
×
29.亚共析钢缓冷到室温时,其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。
×30.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时,其平衡组织为莱氏体。
×31.在铁碳合金相图中,ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线。
√
5、32完全退火是将工件加热到Acm以上30~50℃,保温一定的时间后,随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。
√33合金元素溶于奥氏体后,均能增加过冷奥氏体的稳定性。
×分析说明题()
1.下列几种工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度?
A、钢淬火、低温回火后的成品件;洛氏硬度
B、退火件;布氏硬度
C、渗碳件;催化硬度
2.从Fe-Fe3C的分析中回答以下问题,并说明其原因:
A、随碳质量百分数的增加,硬度、塑性是增加还是减小?
答:
随着含碳量的增加,硬度增加,塑韧性降低;因为随含碳量增加Fe3C数量越来越多。
B、过共析钢中网状渗碳体对强度、塑性的影响怎样?
答:
对基体产生严重的脆化,使强度和塑性下降。
C、钢有塑性而白口铁几乎无塑性吗?
答:
钢是以塑韧的F为基体,而白口铁是以硬脆的Fe3C为基体,所以钢有塑性,而白口铁几乎无塑性。
D、哪个区域熔点最低?
哪个区域塑性最好?
答:
共晶白口铸铁熔点最低。
A区塑性最好。
3.根据Fe-Fe3C相图,说明产生下列现象的原因:
A、含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高;答:
因为钢的硬度随含碳量的增加而增加。
B、在室温下,含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高;答:
含碳量超过0.9%后,Fe3C以网状分布在晶界上,从而使钢的强度大大下降。
C、低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差;答:
因为低温莱氏体是由共晶Fe3C、Fe3CII和珠光体组成,因此比起但纯的珠光体来说,其塑性要差。
D、在11000C,含碳0.4%的钢能进行锻造,含碳4.0的生铁不能锻造;答:
因为在1100℃,含碳量0.4%的钢处于A单相区,而含碳量4.0%的生铁处于A+Fe3CII+Ld’
E、钢适宜于通过压力加工成形,而铸造适宜于通过铸造成形。
答:
铸铁的熔点低,合金易熔化、铸造过程易于实施;钢的含碳量比铸铁低,通过加热可进入单相固溶体区,从而具有较好的塑性、较低的变形抗力,不易开裂,因此适宜于压力加工成形。
4.钢的渗碳工艺是将钢件加热至完全奥氏体区,让活性的碳原子进入表面并向内扩散,形成一定深度的渗层,然后进行淬火、回火工艺。
试根据晶体结构知识分析:
为什么钢的渗碳选择在A区进行?
答:
在A区对面的立方晶体格的γ-Fe可溶解较多的碳。
5.试分析含碳量为0.6%。
铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程
6.试分析含碳量为1.2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。
7.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。
8.写出Fe-Fe3C相图上①-⑥区的组织组成物,标明A,E,C,S,P,K各点的含碳量。
①区:
铁素体+珠光体②区:
_珠光体③区:
珠光体+二次渗碳体
④区:
珠光体+二次渗碳体+莱氏体⑤区:
莱氏体⑥区:
一次渗碳体+莱氏体
A点:
0.00%E点:
2.11%C点:
4.3%
S点:
0.77%P点:
0.0218%K点:
6.69%
9.试画出Fe-Fe3C相图中钢的部分(包晶部分可省略),并完成下列各题:
标明各特征点的成分、温度,按相组成填充各相区。
10.什么是热加工和冷加工?
钨在10000C变形加工,锡在室温下变形加工,请说明他们是热加工还是冷加工?
(钨熔点是33990C,锡熔点是2320C)答:
凡是在再结晶温度以上进行的塑性变形属于热加工;反之则为冷加工。
T再=0.4T熔;钨T再=[0.4*(3399+273)]-273=1195.8℃;锡T再=[0.4*(232+273)]-273=-71℃.由于钨T再为1188.2℃>1000℃,因此属于热加工;锡T再为-71<20℃,属于冷加工。
11.如果其他条件相同,试比较在下列条件下所得铸件晶粒的大小:
①金属模浇注晶粒的大小小于砂模浇注晶粒的大小;
高温浇注晶粒的大小大于低温浇注晶粒的大小;
铸成薄壁件晶粒的大小小于铸成厚壁件晶粒的大小
浇注时采用振动晶粒的大小小于不采用振动晶粒的大小;
厚大铸件的表面部分晶粒的大小小于中心部分晶粒的大小.
12.某厂用冷拔钢丝绳直接吊运加热至11000C的破碎机颚板,吊至中途钢绳突然断裂。
这条钢绳是新的,事前经过检查,并无疵病。
试分析钢绳断裂的原因。
答:
钢丝绳通过加工硬化,在高温下发生回复、再结晶过程使强度下降导致断裂。
13.室温下,对一根钢丝进行反复弯曲——拉直实验,经过一定次数后,铁丝变得越来越硬,试分析原因。
如果将这根经过弯曲—拉直试验后的铁丝进行一定温度的加热后,待冷却至室温,然后再试着弯曲,发现又比较容易弯曲了,试分析原因。
答:
铁丝进行反复弯曲—拉直的过程是塑性变形的过程,在经过一定次数后铁丝产生了加工硬化,因此强度硬度越来越高;若进行一定温度的加热后,变形的铁丝发生了回复再结晶,加工硬化消除,硬度降低,所以又比较容易弯曲了。
14.从铸锭的组织结构分析,为什么铸锭的力学性能不好,而吸振性较好。
15.钢材在热变形加工(如锻造)时,为什么不出现硬化现象?
答:
在热加工过程中,一方面由于塑性变形引起的加工硬化,另一方面由于在再结晶温度以上进行硬化消失。
16.什么是金属的回复和再结晶过程?
回复和再结晶过程中金属的组织结构和性能发生哪些变化?
答:
回复:
指经过冷变形的金属在退火加热的过程中,于再结晶过程开始之前、仍保留着变形态组织特点的阶段。
再结晶:
指经过冷变形的金属退火过程中,于变形的基体中重新生成无畸变的等轴状的新晶粒的过程。
金属在再结晶过程中,由于冷塑性变形产生的组织结构变化基本恢复,力学性能也随之发生变化,金属的强度和硬度下降,塑性和韧性上升,加工硬化现象逐渐消失,金属的性能重新恢复至冷塑性变形之前的状态。
17.奥氏体形成的四个步骤是什么?
答:
:
(1)奥氏体的形核
(2)奥氏体的长大(3)渗碳体的溶解(4)奥氏体的均匀化
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