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1、学 海 无 涯 1 第一章第一章 金属材料的力学性能金属材料的力学性能 一、 判断 1.对同一机器中受力不同的零件，材料强度高的一般不会变形，材料强度低的一般先产生对同一机器中受力不同的零件，材料强度高的一般不会变形，材料强度低的一般先产生 变形变形。 ； 2. .对没有明显屈服现象的材料， 其屈服强度可用条件屈服强度表示。对没有明显屈服现象的材料， 其屈服强度可用条件屈服强度表示。 ； 3. 对同一金属材料，短试样的伸长率大于试样的伸长率。对同一金属材料，短试样的伸长率大于试样的伸长率。； 4.布氏强度试验具有测定数据布氏强度试验具有测定数据 准确、稳定性高等优点，所以主要用于各种成品件的硬
2、度测定准确、稳定性高等优点，所以主要用于各种成品件的硬度测定。； 5.洛氏实验时，一洛氏实验时，一 般测试三次读数的算术平均值作为硬度值般测试三次读数的算术平均值作为硬度值。 ； 二、 选择 1.1.拉伸实验测定材料的拉伸实验测定材料的 A BA B; 2.有一淬火钢成品零件，需进行硬度测定，应有一淬火钢成品零件，需进行硬度测定，应采用采用 D; 三、问答题 1.1.说明拉伸曲线的绘制原理，画出低碳钢的拉伸曲线图，并标出开始出现屈服时的我载荷说明拉伸曲线的绘制原理，画出低碳钢的拉伸曲线图，并标出开始出现屈服时的我载荷 荷断裂前承受的最大载荷载曲线中的相应位置？荷断裂前承受的最大载荷载曲线中的相
3、应位置？答：答： 试验时，将标准试样装夹在拉伸试 验机上，缓慢地进行拉伸，使试样承受轴向拉力，直至拉断为止。试验机自动记录装置可将 整个拉伸过程中的拉伸力和伸长量描绘在以拉伸力 F 为纵坐标，伸长量l为横坐标的图上，即得到力一 伸长量曲线，如图示。 2. .比较说明布氏硬度实验和洛氏硬度实眼的优缺点比较说明布氏硬度实验和洛氏硬度实眼的优缺点 及其应用？及其应用？答答：布氏硬度： 优点：压痕大，能反映 出较大范围内被测试金属的平均硬度，结果准确； 缺点：因压痕大，不宜测试成品或薄片金属的硬度。洛氏硬度：优点：操作迅速简便，由于 压痕小，故可在工件表面或较薄的金属上进行试验；同时，采用不同标尺，可
4、测出从极软到 极硬材料的硬度。缺点：因压痕较小，对组织比较粗大且不均匀的材料，测得的硬度不够准 确。 四、应用题 一批用同一钢号制成的规格相同的紧固螺栓，用于一批用同一钢号制成的规格相同的紧固螺栓，用于 A A B B 两种机器中，使用中两种机器中，使用中 A A 机器中的出机器中的出 现了明显的塑性变形，现了明显的塑性变形，B B 机器中产生了裂纹试从实际承受的应力值说明出现上述问题的原机器中产生了裂纹试从实际承受的应力值说明出现上述问题的原 因，并提出解决该问题的两种方案？因，并提出解决该问题的两种方案？答：答：A 机器中螺栓出现了塑性变形的原因是实际受到的 应力接近屈服极限即 s；B 机
5、器中出现裂纹的原因是实际受到的应力接近强度极限即 b； 解决该问题的两种方案 (1)更换强度更高的螺栓材料； （2）增大螺栓的截面直径。 第二章第二章 金属及合金晶体结构与结晶金属及合金晶体结构与结晶 一一. .判断题判断题 1.1. 在通常情况下，处于固态的金属都是晶体。在通常情况下，处于固态的金属都是晶体。； 2. .实际金属一般都是单晶体，由实际金属一般都是单晶体，由 于在不同方向上原子排列密度不同，所以存在“各向于在不同方向上原子排列密度不同，所以存在“各向异性”异性”。； 3.在同一金属在同一金属中中 各各晶粒原子排列向虽然不同，但其大小事相同的晶粒原子排列向虽然不同，但其大小事相同
6、的； 4.4.因实际金属因实际金属材料是多晶体，材料是多晶体， 其中各晶粒间排列的位向不同，从而使各晶粒的有向性相互抵消，所以实际金属材其中各晶粒间排列的位向不同，从而使各晶粒的有向性相互抵消，所以实际金属材 学 海 无 涯 2 料各向基本同性。料各向基本同性。； 5.5.金属的实际结晶温度与理论结晶温度是相等的金属的实际结晶温度与理论结晶温度是相等的； 二、选择题二、选择题 1. 金属金属结晶的条件是结晶的条件是D 过冷； 2.同一金属液态却时，冷却速度愈大，结晶时的过冷同一金属液态却时，冷却速度愈大，结晶时的过冷 度度 B B 越大越大； 3.3.在正常连续冷却的情况下，随着在正常连续冷却
7、的情况下，随着过冷度的增加，结晶过程中的生核过冷度的增加，结晶过程中的生核 率率和和生长率生长率A 都增加； 4.4.在实际生产中，为了获得细晶粒组织，采用的措施有在实际生产中，为了获得细晶粒组织，采用的措施有 ABC 增 大金属的过冷度，进行变质处理 ，振动法； 三三、简、简答题答案要点答题答案要点 1 1、 常见的金属品格常见的金属品格有哪几种类型？有哪几种类型？并说明其晶胞的并说明其晶胞的结构特征。指出铁、铜、锌金属各属哪结构特征。指出铁、铜、锌金属各属哪 种哪种晶格？种哪种晶格？ 常见的金属参照下表： 特征 晶格 晶胞内原 子数 r 与 a 的关 系 致密 度 典型金属 体心立方 （b
8、cc） 2 r= 3a/4 0.68 -Fe,W ,Cr,Mo, V 面心立方 （fcc） 4 r=2a/4 0.74 Al、Cu、Ag、Au、 Ni、Pb、Fe 密排六方 （hcp） 6 r=a/2 0.74 Ti、Zr、Mg、Zn 2 2 金属金属铸锭组织一般由那几个晶粒区组成？并说明各自特点及形成原因？铸锭组织一般由那几个晶粒区组成？并说明各自特点及形成原因？ 答： （1）表层细等轴晶粒区 当高温下的液态金属注入铸锭模时，由于铸锭模温度较低，靠 近模壁的薄层金属液体便形成了极大的过冷度， 加上模壁的自发形核作用， 便形成了一层很 细的等轴晶粒层。 （2）柱状晶粒区 随着表面层等轴细晶粒层
9、的形成，铸锭模的温度升高，液态金属的冷却 速度减慢，过冷度减小；此时，沿垂直于模壁的方向散热最快，晶体沿散热的相反方向择优 生长，形成柱状晶粒区。 （3）中心粗等轴晶粒区 随着柱状晶粒区的结晶，铸锭模的模壁温度在不断升高，散热速 度减慢，逐渐趋于均匀冷却状态。晶核在液态金属中可以自由生长，在各个不同的方向上其 张大速率基本相当，结果形成了粗大的等轴晶粒。 3.3.画出液态金属结晶时，审核率和长大率与过冷度的关系图。并说明在通常的连续冷却条画出液态金属结晶时，审核率和长大率与过冷度的关系图。并说明在通常的连续冷却条 件下，过冷度对生核率和长大率影响的异同点。件下，过冷度对生核率和长大率影响的异同
10、点。 增加过冷度， 使金属结晶时的形核率增加速度大于长大率如图所示， 则结晶后获得细晶粒组 织。 四四、应用题应用题 1 1、在其他条件相同时，试比较下列铸造在其他条件相同时，试比较下列铸造条件下，铸件的晶粒大小及原因。条件下，铸件的晶粒大小及原因。 答：答：A:金属型铸造比砂型铸造晶粒小，金属型过冷度大于砂型； B：薄壁铸件比厚壁铸件晶粒小，薄壁铸件散热快； C：正常结晶比附加振动结晶晶粒大，附加振动可细化晶粒。 2 2、 什么是金属的什么是金属的同素同素异晶转变？为什么金属的同素异晶异晶转变？为什么金属的同素异晶转变常伴有金属体积的变化？并转变常伴有金属体积的变化？并 学 海 无 涯 3
11、说说明由明由铁向铁向铁转变时的体积变化情况及原因。铁转变时的体积变化情况及原因。 答：大多数金属在结晶完成后，其晶格类型不再发生变化。但也有少数金属，如铁、钴、 钛等，在结晶之后继续冷却时，还会发生晶体结构的变化，即从一种晶格转变为另一种 晶格，这种转变称为金属的同素异晶转变；由于不同类型的晶格体积不同，所以在同素 异晶转变时会发生体积的变化， 纯铁在发生同素异晶转变时体积由小变大， 再由大变小， 因为面心立方晶格的体积大于体心立方晶格。 第三章第三章 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶 一、判断题 1.金属在其再结晶温度下进行的变形称为热变形。； 2.再结晶能够消除冷变形时 产生的
12、加工硬化现象。； 3.金属铸件可以通过在结晶退火来细化晶粒。； 4.冲 压件材料应具有良好的塑性。 ； 5.细晶粒组织的可锻性优于精晶粒组织。 ； 二、选择题 1.冷变形金属进行低温退火的目的是B消除内应力; 2.冷变形强化是金属C强度增大， 塑性减小; 3.金属在其再结晶温度以下进行的变形称为 B;冷变形 4.为改善冷变金属塑 性变形的能力，可采用 B 再结晶退火 三、简答题答案要点 1 1、什么是金属的塑性变形？塑性变形方式有哪些？什么是金属的塑性变形？塑性变形方式有哪些？ 答答：们均可在热态或冷态下进行压力加工。金属材料经压力加工后，不仅改变了外形 尺寸，而且改变了内部组织和性能。 塑性
13、变形的基本方式是滑移和孪生。 3 3、 冷塑性变形对金属组织和性能有什么影响？冷塑性变形对金属组织和性能有什么影响？ 答：答：形成纤维组织，产生各向异性 1) 产生冷变形强化(加工硬化) 2) 形成形变织构(或择优取向) 3) 产生残留应力 四、应用题答案要点 1 1、已知唇铝的熔点是已知唇铝的熔点是 660660C C 黄铜的熔点是 950C C. .试估算纯铝和黄铜的试估算纯铝和黄铜的 最低再结 晶温度，并确定其再结晶退火温度。 答：T 铝再264；T 铜再380；T 铝退414514；T 铜退530630。 2 2、用用下列三种方法制成的齿轮，哪种合理？为什么？下列三种方法制成的齿轮，哪
14、种合理？为什么？ （1 1）用厚钢板切成齿）用厚钢板切成齿坯再加工齿轮， （坯再加工齿轮， （2 2）用钢棒切下作齿坯并加工成齿轮； （）用钢棒切下作齿坯并加工成齿轮； （3 3）用）用 园钢棒热镦成齿坯再加工成齿轮。园钢棒热镦成齿坯再加工成齿轮。 答：方案合理，前两种都破坏了钢材的流线。 第四章第四章 铁碳铁碳合金合金金金 一、判断 1.在在铁碳合金中，工析反应只发生于共析钢中铁碳合金中，工析反应只发生于共析钢中，所以只有共析钢中才有珠光体组织。，所以只有共析钢中才有珠光体组织。； 学 海 无 涯 4 2.亚共析钢室温下的平衡组织随合亚共析钢室温下的平衡组织随合金中含碳量的增金中含碳量的增大
15、其中珠光体的相对量是增加的。大其中珠光体的相对量是增加的。 ； 3. 含碳量合金含碳量合金力学性能的影响是随着含碳量的增大，合金的强度，硬度升高，塑行，韧性力学性能的影响是随着含碳量的增大，合金的强度，硬度升高，塑行，韧性 下降。下降。； 4.钢中的硫和磷均属有害元素，所以硫和磷的含量越高，则钢材的质量越差。钢中的硫和磷均属有害元素，所以硫和磷的含量越高，则钢材的质量越差。 ； 5. 高碳钢的质量优于中碳钢，中高碳钢的质量优于中碳钢，中碳钢的质量优于低碳钢碳钢的质量优于低碳钢； 二、选择 1 1 珠光体中的渗碳体形状一般为珠光体中的渗碳体形状一般为.C针状针状; 2. .在铁碳合金中由液体中析
16、出的在铁碳合金中由液体中析出的渗碳体渗碳体 有有B D二次渗碳二次渗碳. .共析渗碳体共析渗碳体; ; 3.在在铁碳合金中析出的渗碳体有铁碳合金中析出的渗碳体有A C一次渗碳体 、 共晶渗碳体; 4.碳素钢平衡状态下的二次渗碳体碳素钢平衡状态下的二次渗碳体的形态一般为的形态一般为B网状 针状; 三、问答题： 1、根据室温下的平衡组织，说明含碳量对根据室温下的平衡组织，说明含碳量对在碳钢在碳钢力学性能的影响力学性能的影响 答：随着含碳量的增加，F 相逐渐减少，渗碳体相增加，且形态也有变化，从粒状到片状， 再到网状、块状、基体，因此，随含碳量的增加，硬度逐渐升高，塑性韧性逐渐下降，对于 强度，当 CO.9%时，强度随含碳量升高而升高，C0.9%时，强度随含碳量的升高反而下 降。 2、按含
