第一章 一、填空题
1．工程材料按成分特点可分为金属材料、非金属材料、
复合材料； 金属材料又可分为有色金属和
。
黑色
金属两类；非金属材料主要有无机非金属、有机非金属；复合材料是指
2．金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性等；强度的主要判据有屈服点和抗拉强度， 强度和塑性可以用拉伸试验来测定；洛氏硬度测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。
3．理解静拉伸试验过程和应力 -应变曲线图。二、
判断题 材料所受的应力小于屈服点σ
s 时，是不可能发生断裂的。 （ × ）
第二章 1 名词解释
晶体：指其原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度
变质处理：有意地向液态金属中加入某些变质剂以细化晶粒和改善组织达到提高材料性能的目的。各向异性：在晶体中，由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和
晶向上的各种性能的不同 形核率：在单位时间内，单位体积中所产生的晶核 2 填空
三种常见的金属晶格体心立方，面心立方，密排六方。 晶体缺陷的形式包括 点缺陷，线缺陷，面缺陷。 3 问答
1 简述形过冷度和难熔杂质对晶体的影响。
答：过冷度影响：金属结晶石，形核率和长大速度决定于过冷度。在一般的液态金属的过冷范围内，过冷度愈大，形核率愈高，则长大速度相对较小，金属凝固后得到的晶粒就愈细；当缓慢冷却时，过冷度小，晶粒就粗大。
难熔杂质的影响：金属结晶过程中非自发形核的作用王伟是主要的。所以某些高熔点的杂质，特别是当杂质的晶体结构与经书的晶体结构有某些相似时将强烈的促使非自发形核，大大提高形核率。 2 简述铸锭的组织结构特点。
答：铸锭是由柱状晶粒和等轴晶粒组成的，组织部均匀，不同形状的晶粒对性能由不同的影响。 3．凝固过程中晶粒度大小的控制。 答：主要有两种方法： 第三章
1.金属塑性变形是在什么应力作用下产生的？金属的塑性变形有哪几种基本方式？它们之间有何区别 金属的塑性形变是在切应力的作用下产生的。金属的塑性形变有滑移和孪生两种形式。它们之间的区
别是： 1 滑移是金属键一个个断裂，而孪生是孪生面上的键同时发生断裂； 2 孪生之后，虽然晶体结构为改变，但孪生的晶体的晶格位向已经发生改变。
2.塑性变形对金属的组织、结构和性能有哪些影响？
组织结构影响：当工件的外形被拉长或者压扁时其内部的晶粒的形状也被拉长或压扁。 性能影响：强硬度提高，塑韧性降低，电阻增加，耐腐蚀性降低 3.什么叫再结晶？再结晶前、后组织和性能有何变化？
当变形金属加热至较高温度，原子具有较大扩散能力时，会在变形最激烈的区域自发的形成新的细小等轴晶粒称为再结晶。再结晶前后组织上的变化是，在形变激烈能量高的地方形核。性能上的变化是：
1 增大过冷度， 2 变质处理
1 加工应力消失， 2 强度、硬度下降， 3 塑性、韧性提高
4.何谓临界变形度？为什么生产上应尽量避免在临界变形度这一范围内加工变形？
当变形度稍有增加时，增至大约 2%~10% 范围内，经再结晶退火后，晶粒急剧长大的形变度叫做临界形变度。避免在临界形变度范围内加工是因为在临界形变度的范围内进行塑性形变是，金属中只有部 分晶粒发生形变，形变极不均匀，再结晶时的生核数目很少，所以长成大晶粒。 5.什么叫冷变形和热变形？指出它们各自变形特点和应用范围？
低于再结晶温度的塑性形变加工为冷
—
加工，高于再 晶温度的塑性形 加工 加工。 加工的 形抗力小，塑性大，而且不会 生 形 化。故适用于界面尺寸、 形量 大的金属制品毛坯及半成品，以及那些在室温下硬度高，脆性大的金属材料的 形。冷加工形 抗力 大，塑性 小，而且会 生 形 化。适用于塑性好、截面小、要尺寸加工尺寸精确和表面比 光 的金属制品。
6.已知 的熔点 1534℃， 的熔点 1083℃， 估算 和 的最低再 晶温度，并 定其再 晶退火温度。 T 再 =0.4T 熔 =0.4* （ 273+1534 ） -273=450 T 退 =600
T 再 =0.4T 熔 =0.4* （ 1083+273 ） -273=269 T 退 =400
7.有人 ： 加工与冷加工主要区 的本 是 不 生加工硬化。此 ？ 什么？ 不 ，两者的主要区 是金属的再 晶温度 第四章
1 解 下列名
合金：由两种或两种以上的金属元素或金属元素和非金属元素 成的具有金属性 的物 相：在物 中，凡是成分相同， 构相同，并与其他部分以界面分开的均匀 成部分称 相 固溶体：合金在固 ，
元 会相互溶解， 形成一种在某一 元晶格中包含有其他 元的新相称
c 及β d，此 称 共晶
? ..
共晶：成分 e 的液相 Le 同 晶出两种成分和 构皆不相同的固相α
2.固 合金中的相 构有哪几种基本 型？他 的 构和性能有何特点？
固溶体和化合物两种。 构上固溶体只 生了晶格畸 ，而晶格并未完全改 ，性能上固溶体的 度和硬度都有所提高。 构上化合物的晶格不同于任一 元，性能上化合物能使合金的 度硬度提高，但是塑性和 性有所降低。
3.何 固溶 化？它和加工硬化有何区 ？置 原子和 隙原子的固溶 化效果哪个大些， 什么？固溶 化是指溶 原子是固溶体的 度和硬度升高的 象。固溶 化晶格 生畸 而加工硬化的晶格未 生改 。 隙原子的固溶 化效果大些。因 隙原子引起的晶格畸 大。
4.常 的 金属化合物有几种？其性能特点如何？
常 的金属化合物有正常价化合物， 子化合物， 隙化合物。正常价化合物具有很高的硬度和脆性。 子化合物的熔点和硬度都很高，但是塑性差。 隙化合物的熔点和硬度豆很高。 5.什么叫共晶反 ，共析反 ？
成分 e 的也想 Le 同 晶出两种成分和 构皆不相同的固相α c 及β d， 种 称 共晶反 。从一个固相中，同 析出成分和晶体 构完全不同的两种新固相的 叫做共析反
第五章
1.画出 Fe-Fe3C 相 ，指出 中 S、 E、GS、SE、PQ、 PSK 和 ECF 各点 的含 ，并 注各区域的相 成物或 成物。
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—
S 点是共晶点， E 点是碳在γ -Fe 中的最大溶解度， GS 代表该过程中从奥氏体中析出铁素体， SE 代表
从奥氏体中析出二次渗碳体， PQ 代表从铁素体中析出三次渗碳体。 PSK 三相区包括液相、奥氏体和渗碳体，代表共析反应。 ECF 三相区包括铁素体、奥氏体和渗碳体，代表共晶反应。 2.何谓铁素体（ F）、奥氏体（ A ）、渗碳体（ cm）、珠光体（ P）？
铁素体是指 C 在α -Fe 中的间隙固溶体 奥氏体是指 C 在γ -Fe 中的间隙固溶体 渗碳体是指 C 与 Fe 的化 合物 (Fe3C)
珠光体是指共晶反应的产物铁素体与渗碳体的机械混合物
3.在 Fe-Fe3C 相图上，指出碳在α -Fe 和γ -Fe 中的溶解度曲线，并指出它们的溶碳范围。
碳在α -Fe 中的溶解度曲线为 PQ，溶解碳的范围 0~0.0218% 。碳在γ -Fe 中的溶解度曲线为 碳的范围 0.77%~2.11%
4.分别画出含碳为 0.45%、 0.77%、和 1.0% 的铁碳合金的结晶过程和室温组织。
5.计算下列问题
（ 1 ） 0.6%C 钢 中 的 珠 光 体 和 铁 素 体 各 占 多 少 ？ P%=(0.6-0) ÷ 0.77=77.922% F%=(0.77-0.6) ÷ 0.77=22.078%
（ 2 ） 1.2%C 钢中的珠光体和渗碳体（二次）各占多少？ Ⅱ %=(1.2-0.77)/(6.69-0.77)=7.3% 6.某钢试样在显微镜下观察，发现珠光体占
40% ，铁素体占 60% ，试问这是什么成分的钢？
45、50、 T8、 T12A 。
P%=(6.69-1.2)/( 6.69-0.77)=92.7% Fe3C
ES，溶解
设是 x% 的钢 （ x-0 ） /（ 0.77-0） =40% 得 x=0.308 7.写出下列牌号钢材所属种类，含碳量和主要用途： 要用于制造各种构件和零件 8.解释下列名词
α -Fe：体心立方结构的 Fe
α相与铁素：碳在α相中的间隙固溶体 γ相与奥氏体：碳在γ相中的间隙固溶体 第六章
2、试述奥氏体的形成过程。
1 奥氏体的形核和长大
2 残余渗碳体的溶解 3 奥氏体的均匀化
3、奥氏体晶粒大小是什么因素决定的？奥氏体晶粒大小对转变产物的组织和性能有何影响？ 奥氏体晶粒的大小取决于加热温度和保温时间
奥氏体晶粒越细，热处理后得到的组织就越细，钢的强度就越细，韧性和塑性就越好 4、解释下列名词
（ 1）奥氏体的起始晶粒度，实际晶粒度和本质晶粒度；
奥氏体的起始晶粒度是指钢进行加热时，当珠光体刚刚全部转变为奥氏体时奥氏体的晶粒度实际晶粒度是指钢在某一具体的热处理或热加工条件下实际获得奥氏体晶粒度 本质晶粒度是指钢在一定的加热条件下奥氏体晶粒长大的倾向 （ 2）连续冷却和等温冷却；
连续冷却是指在不同冷却速度的连续冷却过程中的转变过程 冷却到 A1 以下不同温度保温的钢的转变过程
45 号钢：含碳量 0.45%是中碳钢，主要用于制造各种构件和零件
T8 号钢：含碳量
T12A 号钢：含碳量 1.2% 的 A 级工具钢
50 号钢：含碳量 0.50%是中碳钢，主
0.8%的工具钢，主要用于制造各种刀具、量具、模具。
S、P 含量低于 0.035%，主要用于制造各种刀具、 量具、模具。
γ -Fe：面心立方结构的 Fe
等温冷却是指把钢加热奥氏体化后，快速
（ 4）片间距：珠光体的层片间的距离
片状珠光体和粒状珠光体：铁素体与渗碳体相间的片层状组织 氏体：片间距更小的极细珠光体组织 （ 5）临界冷却速度 VK ：
保证奥氏体在连续冷却过程中不发生分解而全部过冷到马氏体区的最小冷却速度 （ 6）贝氏体：奥氏体在 550C~Ms 点温度范围内等温停留时，将转变为贝氏体组织
索氏体： 片间距较小的细珠光体组织
托
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工程材料期末试题及解答.docx
