2024年3月28日发(作者：羿雨竹)
作业01 力学性能 参考答案
一、下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？
1. 紧固螺栓使用后发生塑性变形。
( 屈服强度 )
2. 齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。
( 疲劳强度 )
3. 汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。
( 冲击韧度 )
4. 不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。
( 塑性 )
5. 齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。
( 硬度 )
二、下列现象与哪一个力学性能有关？
1. 铜比低碳钢容易被锯割。
( 硬度 )
2. 锯条易被折断，而铁丝不易折断。
( 塑性 )
p15
1-4 甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRC、90HRB、800HV、240HBS，
试比较这四种材料硬度的高低。
答：
210
6
210
6
45HRCHV：
HV445
(112HRC)
2
(11245)
2
90HRBHB：
HB
73007300
183
130HRB13090
所以，800HV＞45HRC＞240HBS＞90HRB
作业02a 金属结构与结晶 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（ × ）2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。
二、选择题
（ b ）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
（ b ）2. 为细化晶粒，可采用：
a. 快速浇注 b. 加变质剂 c. 以砂型代金属型
（ c ）3. 晶体中的位错属于：
a. 体缺陷 b. 面缺陷 c. 线缺陷 d. 点缺陷
三、填空题
1. 晶体与非晶体结构上的最根本的区别是，晶体内原子排列是：
（ 有规则、周期性的 ）
。
2.
γ-Fe的一个晶胞原子数 =
（ 4 ）
。
3.
α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：
体心立方：
（ α-Fe、V ）；
面心立方：
（ Al、Cu、Ni ）；
密排六方：
（ Mg、Zn ）
4. 实际金属晶体中存在：
（ 点 、线 、面 ）
三种缺陷，引起晶格
（ 畸变 ）
。
5. 结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：
（ 形核 ）
和
（ 晶核长大 ）
。
6. 当对金属液体进行变质处理时，变质剂可起到增加
（ 晶核 ）
数量的作用。
7. 过冷度是指
（ 理论结晶 ）
温度与
（ 开始结晶 ）
温度之差。
8. 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，细化晶粒常采用：
（ 提高过冷度 ）
和
（ 变质处理 ）
和振动结晶等措施.
作业02b 合金结晶与相图 参考答案
一、填空题
1. 溶质溶入使固溶体的强度和硬度
（ 提高 ）
，这种现象叫
（ 固溶强化 ）
，
其原因是
（ 晶格 ）
畸变，引起变形抗力增加。
2. 间隙固溶体与间隙相的区别是：
间隙固溶体的晶格类型与溶剂
（ 相 ）
同，
间隙相的晶格类型与任一组元都
（ 不 ）
同。
3. 共晶转变的特点是转变过程温度
（ 恒定不变 ）
。
4. 与纯金属相比，合金具有更
（ 高 ）
的强度、硬度。
二、问答题
将20kg纯铜和30kg纯镍熔化后慢冷至T1温度，求此时：
(1) 液、固两相L和α的化学成分
(2) 两相的相对重量
(3) 两相的质量
答:
整个合金含Ni的质量分数为：
X = 30/(20+30) = 60%
(1) 两相的化学成分为：
液相X
L
= 50%
固相X
α
= 80%
(2) 两相的相对重量为：
液相m
L
= (80-60) / (80-50) ≈ 67%
固相m
α
= 1- 67% = 33%
(3) 两相的质量为：
液相M
L
= 50×67% = 33 ( kg )
固相M
α
= 50×33% = 17 ( kg )
作业02c Fe-C相图 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 铁素体的本质是碳在α-Fe 中的间隙相。
（ √ ）2. 珠光体P实质上是由铁素体F和渗碳体Fe
3
C两个相组成。
（ × ）3. 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。
（ × ）4. 退火状态（接近平衡组织）的亚共析钢中，碳含量为0.45%比0.20%的塑性和强度都高。
二、选择题
（ a ）1. 奥氏体是：
a. 碳在γ- Fe 中的间隙固溶体 b. 碳在α- Fe 中的间隙固溶体 c. 碳在α- Fe 中的置换固
溶体
（ b ）2. 珠光体是一种：
a. 单相固溶体 b. 两相混合物 c. Fe 与 C 的化合物
三、问答题
1. 设珠光体P的硬度H
P
=200HBS，伸长率δ
P
=20%； 铁素体F的硬度H
F
=80HBS，伸长率δ
F
=50% 。
计碳含量X（w
C
）=0.45% 碳钢的硬度H和伸长率δ。
答:
(1) P的碳含量X
P
= 0.77 %
F的碳含量X
F
≈ 0 %
(2) 碳钢中P和F的相对重量为：
F
= ( X
P
- X ) / (X
P
- X
F
)
= ( 0.77 - 0.45 ) / ( 0.77-0 ) ≈ 42%
P = 1- 42 % = 58 %
(3) 碳钢的硬度
H
= H
P
P + H
F
F = 200×58% + 80×42% = 150 ( HBS )
0 0.45 0.77
X
F
X X
P
碳钢的伸长率
δ
= δ
P
P + δ
F
F = 20%×58% + 50%×42% = 33 %
2. 用显微镜观察某亚共析钢，估计其中的含珠光体的体积分数为80%，估算此钢的碳含量。
答: 亚共析钢室温组织是由珠光体P和铁素体F组成：
(1) P的碳含量X
P
= 0.77 %
F的碳含量X
F
≈ 0 %
(2) 珠光体的相对重量P ≈ 80%
铁素体的相对重量F = 1- P = 1- 80 % = 20 %
(3) 钢的碳含量
X
= X
P
P + X
F
F = 0.77 %×80% + 0 %×20% ≈ 0.62 %
作业03a 热处理基础 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 马氏体M的本质是C在α- Fe中的过饱和固溶体。当奥氏体A向M转变时，体积要收缩。
（ × ）2. 当共析成分的奥氏体A在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。
（ √ ）3. 马氏体M中C的过饱和度大，固溶强化效果显著，所以其硬度很高。
（ √ ）4. 高碳马氏体中C的过饱和度大，晶格畸变大，所以其脆性大。
二、选择题
（ a ）1. 奥氏体A向珠光体P的转变是：
a. 扩散型转变 b. 非扩散型转变 c. 半扩散型转变
（ c ）2. 共析钢的过冷A在550～350℃的温度区间等温转变时，所形成的组织是：
a. 索氏体S b. 下贝氏体B
下
c. 上贝氏体B
上
d. 珠光体P
（ c ）3. 马氏体M的硬度取决于：
a. 冷却速度 b. 转变温度 c. 碳含量
三、填空题
1. 在过冷奥氏体等温转变产物中，P和T都是
（ 层片 ）
状的珠光体型组织，但T的层片间距较
（ 小 ）
。
2. 用光学显微镜观察，上B的组织特征呈
（ 羽毛 ）
状，而下B则呈
（ 黑色针 ）
状。
3. 马氏体的显微组织形态主要有
（ 板条 ）
状、
（ 针或片 ）
状两种。其中
（ 板条 ）
状M的韧性
较好
。
四、问答题
直径为10mm 的共析钢小试样加热 Ac
1
+ 30℃，用图示的冷却曲线进行冷却，各得到的什么组织，
属于什么热处理方法？
答:
a：
M +残余A
b：
M +残余A
c：
T + M
d：
B
下
e：
S
f：
P
g：
P
一、判断题
单液淬火
分级淬火
油冷淬火
等温淬火
正火
退火
等温退火
作业03b 热处理工艺 参考答案
（ × ）1. 高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。
（ × ）2. 表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改变心部组织和性能。
（ × ）3. 经退火后再高温回火的钢，能得到回火S组织，具有良好的综合机械性能。
（ √ ）4. 钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。
二、选择题
（ b ）1. 淬硬性好的钢具有：
a. 高的合金元素含量 b. 高的含C量 c. 低的含C量
（ a ）2. 对形状复杂、截面变化大的零件进行淬火时，应选用：
a. 高淬透性钢 b. 中淬透性钢 c. 低淬透性钢
（ b ）3. 直径为10mm的40钢
（Ac
3
=780℃）
的常规淬火温度大约为：
a. 750℃ b. 850℃ c. 920℃
（ a ）4. 上述正确淬火后的显微组织为：
a. M b. F + M c. M + P
（ b ）5. 完全退火主要适用于：
a. 共析钢 b. 亚共析钢 c. 过共析钢
（ b ）6. 钢的回火处理是在：
a. 退火后进行 b. 淬火后进行 c. 正火后进行
（ c ）7.
20钢的渗C温度范围是：
a. 600～650℃ b. 800～820℃
c. 900～950℃ d. 1000～1050℃
（ c ）8. 钢的淬透性主要取决于：
a. C含量 b. 冷却介质 c. 合金元素
三、填空题
1. 球化退火的主要目的是
（ 降低 ）
硬度，
（ 提高 ）
切削性及韧性，它主要适用于
（ 过共析 ）
钢。
2. 亚共析钢和过共析钢的正常淬火温度范围分别是
（ Ac
3
+ 30～50℃ ）
和
（ Ac
1
+ 30～50℃ ）
。
3. 淬火钢进行回火的目的是
（ 减少或消除 ）
淬火应力，
（ 调整 ）
力学性能，
（ 稳定 ）
工件的
组织和尺寸。回火温度越高，钢的强度与硬度越
（ 低 ）
。
4. 钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越
（ 靠右 ）
，说明临界冷却速度越
（ 小 ）
。
作业05 铸铁 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。
（ √ ）2. 球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。
（ × ）3. 可以通过球化退火使灰铸铁变成球墨铸铁。
二、填空题
1. 影响石墨化的主要因素是
（ 化学成分 ）
和
（ 冷却速度 ）
。
2. 灰铸铁中C主要以
（ 片 ）
状的
（ 石墨 ）
形式存在。
3. 可锻铸铁中石墨的形态为
（ 团絮状 ）
。
4. 球墨铸铁中石墨的形态为
（ 球状 ）
，应力集中效应
（ 小 ）
，所以其强度、塑韧性较灰铸铁
（ 高 ）
。
5.
HT200牌号中“HT”表示
（ 灰铸铁 ）
, “200”表示
（ σ
b
≥200 MN/m
2
）
。
6. 生产球墨铸铁常选用
（ 稀土Mg ）
作球化剂。
7. 形状复杂的大型铸铁件在500～600℃进行时效处理，目的是
（ 消除内应力 ）
。
作业06 非铁金属 参考答案
填空题
1.
H59属于
（ 普通黄铜 ）
，“59”表示
（ 含Cu 59% ）
。
2.
ZCuSn10P1属于
（ 铸造Sn青铜 ）
，“10”表示
（ 含Sn 10% ）
。
3.
QBe2属于
（ Be青铜 ）
，“2”表示
（ 含Be 2% ）
。
4.
ZChSnSb11-6属于
（ Sn基轴承合金 ）
，“11”表示
（ 含Sb 11% ）
。
5.
LC4属于
（ 超硬Al合金 ）
, LF21属于
（ 防锈Al合金 ）
。
6. 铝合金件淬火后于140℃进行时效处理，目的是
（ 提高强度
）
。
7. 下列材料常用的强化方法：
紫铜 ——
冷变形强化（加工硬化）
45钢 ——
固溶强化（淬火）
HT350 ——
变质处理
LY12 ——
时效强化
ZL102 ——
变质处理
作业04a 钢-结构钢 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 所有的合金元素都能提高钢的淬透性。
（ × ）2. 合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。
二、填空题
1. 除Co、Al外，几乎所有的合金元素都使Ms点
（ 下降 ）
。
2.
20钢属于
（ 优质碳素结构 ）或（ 渗碳 ）
钢，可制造
（ 冲压、焊接件 ）或（ 小型渗碳
件 ）
。
3.
Q345 (16Mn) 是
（ 低合金高强度结构
）
钢，可制造
（ 桥梁
）
。
4.
40Cr 是
（
合金调质
）
钢，可制造
（
车床齿轮
）
。
5.
20CrMnTi 是
（
合金渗碳
）
钢，最终热处理工艺是
（
渗碳+淬火+低温回火
）
。
6.
60Si2Mn 是
（
合金弹簧钢
）
钢。
作业04b 工具-特殊钢 参考答案
一、判断题
（ × ）1.
T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。
（ × ）2.
T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。
（ × ）3. 调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。
（ × ）4. 高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成型。
（ √ ）5. 高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入A中，从而提高钢的红硬性。
（ √ ）6.
A型不锈钢可采用加工硬化提高强度。
（ × ）7.
A不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。
（ √ ）8.
GCr15钢制造的高精度丝杠于淬火后进行冷处理，可消除残余A，以提高尺寸稳定性。
二、填空题
1.
T12 是
（ 碳素工具 ）
钢，可制造
（ 锯条、量规 ）
。
2.
9SiCr 是
（ 合金量具刃具 ）
钢，可制造
（ 板牙、丝锥 ）
。
3.
5CrMnMo 是
（ 热作模具 ）
钢，可制造
（ 中型锤锻模 ）
。
4.
Cr12MoV 是
（ 冷作模具 ）
钢，可制造
（ 冷冲模 ）
。
5.
1Cr13 是
（ M型不锈钢 ）
钢，可制造
（ 汽轮机叶片 ）
。
作业13 选材 参考答案
1. 欲做下列零件，试为其各选一材料。（待选材料： ZChPb16-16-2、Q195、45、65Mn、T13 ）
答：小弹簧 —— 65Mn
高速轴承 —— ZChPb16-16-2
螺钉 —— Q195
锉刀 —— T13
齿轮 —— 45
（第2、3题的待选材料： H68 、 20CrMnTi 、 T10 、 GCr9 、 60Si2Mn 、
45 、15MnV 、 2Cr13 、 LC6 、40Cr 、 Cr12MoV ）
2. 某汽车变速箱齿轮，要求 σ
b
≥1050MPa，A
K
≥52J，齿面硬度≥HRC58，试选一材料，
并制定最终热处理工艺。
答：选材 —— 20CrMnTi，σ
b
≥1080MPa，A
K
≥55J，齿面：HRC≥58～64 。
热处理工艺 —— 930℃渗碳 + 850℃油淬 + 870℃油淬 + 200℃回火
3. 某连杆螺栓，要求σ
b
≥950MPa，σ
s
≥700MPa，A
K
≥45J，试选一材料，并制定
最终热处理工艺。
答：选材 —— 40Cr ，σ
b
≥980MPa，σ
s
≥785MPa，A
K
≥47J 。
热处理工艺 —— 850℃油淬 + 520℃回火
《机械工程材料》试题
姓名： 成绩:
一、名词解释： 3×5＝１５分
⒈调质 : 对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。
⒉碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。
⒊SPCD:
表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08Al（13237）
优质碳素结构钢。
二、填空题： 1０×2＝２0分
⒈按腐蚀过程特点，金属腐蚀可分为
化学腐蚀
_和电化学腐蚀___。
2．常用力学性能判据有_强度____、__韧性_、_延展性_和_弹性模量_。
3.钢中的＿硫＿＿元素引起热脆，＿磷＿＿元素引起冷脆，＿氢＿＿元素
引起白点，＿氮＿＿元素引起兰脆。
4.铝合金的强化除了热处理强化外，还可以进行＿固溶时效＿强化。
5.钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过＿＿＿回火＿＿＿热处理来消
除。
6．常用的高分子材料有_塑料_、_橡胶__和_合成纤维__。
7．铸造铝合金分为_铝铜合金_、_铝镁合金_、_铝硅合金_和_铝锌合金。
8．合金工具钢是指用于制造各种__刃具___、__模具__和__量具_用钢的
总合。
9．材料渗碳的目的是为了得到__较高的零件表层硬度与耐磨性_。
10．45钢按用途分类属于___碳素结构钢_______。
三、判断题： 1０×2＝２0分
1.( × )钢的淬透性主要取决于冷却速度。
2. ( √ )实际的金属晶体都呈各向异性。
3. ( × )加工硬化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高，塑性、韧性
明显降低，故可认为它们有相同的强化机理。
4. ( √ )金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的化学键
不同。
5. ( √ )材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。
6. ( √ )调质和正火两种热处理工艺所获得的组织分别为回火索氏体和索
氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。
7. (×)铝合金人工时效比自然时效所获得的硬度高，且效率也高，因此多
数情况下采用人工时效。
8．( × )硬质合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。
9．( × )在热处理中变形和开裂都是不可避免的。
10．( √ )球墨铸铁是铸铁中力学性能最好的。
四、问答题 5×9＝45分
1、什么是金属的力学性能？金属的力学性能主要包括哪些方面？
材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的
力学性能。材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和韧性等。
2、什么是钢的热处理？常用热处理方法有哪几种？
通过对钢件作一定条件的加热、保温和冷却，从而改变整体或表层的组
织，获得所需的性能。常用热处理方法有：退火、正火、淬火和回火。
3、钢按化学成分可分为哪几类？
钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。其中，碳素钢按含碳量的
多少分低碳钢、中碳钢、高碳钢；合金钢按合金元素种类分锰钢、铬钢、
硼钢、铬镍钢、硅锰钢，按合金元素含量的多少分低合金钢、中合金钢、
高合金钢。
4、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁在组织上的根本区别是什么？
四种材料的在组织上的根本区别是铸铁中的石墨的形态不同（形状、大
小、数量、分布等），灰铸铁的石墨是片状，球墨铸铁的石墨是球状，可
锻铸铁的石墨是团状，蠕墨铸铁的石墨是虫状。
5、硬质合金的主要组成是什么？常用硬质合金分哪几类？各有何主要应
用？
硬质合金的主要组成是难熔金属碳化物和粘结金属。常用硬质合金分为钨
钴类硬质合金(代号YG)和钨钴钛类硬质合金(代号YT) 两种。YG合金多
用于加工产生断续切屑的的脆性材料(如铸铁)，YT合金多用于加工产生连
续切屑的韧性材料，特别是高速切削钢件。
一、名词解释（共15分，每小题 3分）
1. 奥氏体（A） 2.回复 3.固溶体 4.自然时效 5.加工硬化
二、填空题（共20分，每空1 分）
1.石墨为片状的灰口铸铁称为 铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁，石
墨为球状的灰口铸铁称为 铸铁。其中 铸铁的韧性最高，因而可以锻造。
2. 陶瓷材料中的气相是指 ，在 程中形成的，它 了陶瓷的强度。
3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。
4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。
5.金属的断裂形式有__________和__________两种。
6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
三、选择题（共 25分，每小题1分）
1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是( )
A.温度过低； B.温度过高； C.钢锭含磷量过高； D.钢锭含硫量过高
2.下列碳钢中，淬透性最高的是( )
A.20钢； B.40钢； C.T8钢； D.T12钢
在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是( )
A.提高淬透性； B.固溶强化； C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区； D.细化晶粒；
4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行( )
A.完全退火； B.球化退火； C.去应力退火； D.再结晶退火
5.下列材料中，最适合制造机床床身的是( )
A.40钢； B.T12钢； 300； 300-06
6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是
A.1Cr13钢； B.1Cr17钢； C.3Cr13钢； D.4Cr13钢
7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是( )
12； B.2A50(旧牌号LD5)； 10； D.2A12(旧牌号LY12)
8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是( )
A.1Cr17； B.1Cr18Ni9Ti； C.聚四氟乙烯； 2
9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是( )
A.60Si2Mn； B.5CrNiMo； 12MoV； 15
10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是( )
2O3； B.聚苯乙烯； C.聚丙烯； D.饱和聚酯
11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只
需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是( )
A.铁总是存在加工硬化，而铜没有； B.铜有加工硬化现象，而铁没有；
C.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有 D.铁和铜的再结晶温度不同
12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和( )
A.铁素体-奥氏体不锈钢； B.马氏体-奥氏体不锈钢；C.莱氏体不锈钢； D.贝氏体不锈钢
13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？( )
A.马口铁； B.白口铸铁； C.麻口铸铁； D.灰铸铁
14.用于制造渗碳零件的钢称为( )。
A.结构钢； B.合金钢； C.渗碳钢； D.工具钢
15.马氏体组织有两种形态( )。
A.板条、树状； B.板条、针状； C.树状、针状； D.索状、树状
16.实际生产中，金属冷却时( )。
A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度； B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度；
C.理论结晶温度总是大于实际结晶温度； D.实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17.零件渗碳后，一般需经过( )才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A.淬火+低温回火； B.正火； C.调质； D.淬火+高温回火
18.C曲线右移使淬火临界冷却速度( )，淬透性( )。
A.减小、增大； B.减小、减小； C.增大、减小； D.增大、增大
19.机械制造中，T10钢常用来制造( )。
A.容器； B.刀具； C.轴承； D.齿轮
20.钢经表面淬火后将获得( )。
A.一定深度的马氏体； B.全部马氏体； C.下贝氏体； D.上贝氏体
5SiMn钢的含铬量是：( )
A.15％； B.1．5％； C.0. 15％； D.0.015％
22.铅在常温下的变形属：( )
A.冷变形； B.弹性变形； C.热变形； D.既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以（ ）为主加元素的铜合金。
A.铅 B.铁 C.锡 D.锌
24、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（ ）。
A.铁素体 B.珠光体 C.二次渗碳体 D.莱氏体
25、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（ ）温度为界限区分的。
A.结晶 B.再结晶 C.相变 D.25℃
四、判断题（共10 分，每小题 1 分）
1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成，因而其性能相同。( )
2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。( )
3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。( )
4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。( )
5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。( )
6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。( )
7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。( )
8.所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。( )
9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。( )
10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。( )
五、简答题（共 30分，每题10分）
1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
2.简述回火的目的。
3.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？
参考答案
一、名词解释
1．奥氏体（A）：C在γ－Fe中的间隙固溶体，常用A或γ表示，是一种硬度较低而塑性较高的固
溶体。
3．固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。
4．自然时效：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变
化的现象。
5．加工硬化：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐
降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。
二、填空题
1、普通灰口；可锻；球墨；
2、气孔；烧结；降低。
3、固体渗碳 气体渗碳
4、不锈钢 耐热钢 耐磨刚
5、延性断裂
6、合金渗碳体 特殊碳化物
7、体心立方晶格 密排六方晶格
三、选择题
1.D; 2.C; 3.C; ; 5.C; 6.A; 7.D; 8.C; 10.A; 11.C; 13.D; 14.C; 15.B; 17.A; 18.A; 19.B; 20.A; 21.B
23.D; 24.C
四、判断题
1.×； 2.×； 3.√； 4.×； 5.×；6.×； 7.√； 9.×； 10.×。
五、简答题
1、答：奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变
温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是
冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。
2、答：回火的目的是：
（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；
（2）获得所要求的力学性能；
（3）稳定尺寸；
（4）改善加工性。
3、答：
铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体，软而韧。
渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。
珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。
第1章 材料的性能
一、选择题
1.表示金属材料屈服强度的符号是（ B） A.σ B.σs C.σb D.σ-1
2.表示金属材料弹性极限的符号是（ A） A.σe B.σs C.σb D.σ-1
3.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（ B）
4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A ） A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性
二、填空
1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形 ）或（破坏 ）的能力。
2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。
3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。
4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。
5.疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。
三、是非题
1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。 是
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。 是
3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。
四、改正题
1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。 将冲击载荷改成交变载荷
2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度 。 将HB改成HR
3. 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。 将疲劳强度改成冲击韧性
4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。 将冲击韧性改成断面收缩率
5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。 将载荷改成冲击载荷
五、简答题
1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。
σ
s:
屈服强度 σ
0.2
：
条件屈服强度
HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥） σ
-1
:
疲劳极限
σ
b
: 抗拉强度 σ
5
：l
0
=5d
0
时的伸长率（l
0
=5.65s
0
1/2
）
HBS:布氏硬度（压头为钢球）
第2章 材料的结构
一、选择题
1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4
2. 每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4
3. 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.γ-Fe,钒
4. 属于体心立方晶格的金属有（B） A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬
5. 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
6. 在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向(B)
A.相互平行 B.相互垂直 C.相互重叠 D.毫无关联
7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)
A.(100) B.(110) C.(111) D.(122)
二、是非题
1. 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。 是
2. 在体心立方晶格中，原子排列最密的方向[111]垂直于原子排列最密的晶面（110）。 非
（指数相同才会相互垂直）
3. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。 非（晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性）
4．晶体的配位数越大，其致密度也越高。 是
三、填空题
1. 一切固态物质可以分为（晶体 ）与（非晶体）两大类。
2. 晶体缺陷主要可分为（点缺陷）,（线缺陷）和面缺陷三类。
3. 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（间隙原子）和（空位）。
4. 面缺陷主要指的是（晶界）和（亚晶界）；最常见的线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）。
5. 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ 4）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（2½a/4）。
6. 每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（ 2）原子，致密度为（ 0.68），原子半径为（3½a/4）。
7. 每个密排六方晶胞在晶核中实际含有（ 6）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（ a/2 ）。
四、解释下列现象
1. 金属一般都是良导体，而非金属一般为绝缘体。
2．实际金属都是多晶体结构。
第3章 材料的凝固
A 纯金属的结晶
一、 是非题
1. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。 非(称为凝固)
2. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。 非
3. 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。 是
4. 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。非
（晶粒都会细化）
5. 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。非（要到理论结晶温度
以下才会有）
二、 填空题
1.随着过冷度的增大，晶核形核率N（增大），长大率G（增大）。
2.细化晶粒的主要方法有（a、控制过冷度 b、变质处理 c、振动、搅拌）。
3.纯铁在1200℃时晶体结构为（γ-Fe），在800℃时晶体结构为（α-Fe）。
三、改正题
1.金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。
2.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。 将差改成好
四、简答题
1.影响金属结晶过程的主要因素是什么？
答：晶核形核率和长大率
2.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。
答：有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。
纯铁在固态下的冷却过程中有两次晶体结构变化：-Fe
⇌
-Fe ⇌ -Fe -Fe、γ-Fe、α-Fe
是铁在不同温度下的同素异构体，其中-Fe和α-Fe都是体心立方晶格，分别存在于熔点到
1394℃之间及912℃以下，γ-Fe是面心立方晶格，存在于1394℃到912℃之间。
3.试述晶粒大小对其机械性能有何影响？
答：常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好。
高温下，晶界呈黏滞状态，在外力作用下易产生滑动和迁移，因而细晶粒无益，但晶粒太粗，
易产生应力集中。因而高温下晶粒过粗、过细都不好。
B 合金的结晶
一、 填空题
1. 根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为（置换固溶体）和（间隙固溶体）。
2. 相是指合金中（成分相同）与（结构相同）均匀一致的组成部分。
3. 合金的晶体结构大致可以有三种类型：（固溶体），金属化合物和（ ）。
4. 组成合金的（最简单），（最基本），（能够独立存在）的物质称为组元。
5．两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（与组成元素之一的晶体结构相同）。
二、改正题
1.合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶
体。 将固溶体改成金属化合物
2.合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合
物。 将金属化合物改成固溶体
3.固溶体的强度和硬度比溶剂金属的强度和硬度高。
4.间隙固溶体和置换固溶体均可形成无限固溶体。间隙固溶体可形成有限固溶体，置换固溶体可形
成无限固溶体
三 、简答题
1.试述金属中固溶体与金属化合物的机械性能有何特点。
答：固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低；金属化合物具有较高的熔点、硬度和较大的脆性。
2.合金中固溶体和金属化合物的晶体结构有何不同？
C 铁碳合金相图
一、选择题
1. 铁素体是碳溶解在（A ）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe
2.奥氏体是碳溶解在（ B）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe
3.渗碳体是一种（C）。
A．稳定化合物 B．不稳定化合物 C．介稳定化合物 D．易转变化合物
4.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％
5.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
6.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
7.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
8. 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（A）。
A．A1线 B．ECF线 C．Acm线 D．PSK线
9.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
10.在铁－碳合金中，当含碳量超过（B）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％
11.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
12.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
-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。
A．724℃ B．725℃ C．726℃ D．727℃
14.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％
二、填空题
1. 珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。
2. 碳溶解在（α-Fe）中所形成的（固溶体）称为铁素体。
3. 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% ）。
4. 低温莱氏体是（ 珠光体 ）和（共晶渗碳体 ）组成的机械混合物。
5. 高温莱氏体是（共晶奥氏体 ）和（工晶渗碳体 ）组成的机械混合物。
6. 铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（ 表层细晶区 ），（柱状晶区 ）和心部等轴晶粒区。
7. 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（ 1148℃），共析转变温度是（ 727℃ ）。
三、改正题
1. 在Fe-Fe3C相图中,GS斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，称为A3线。冷却时铁素体
从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线
2. 在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727℃），该线叫共晶线，通称A1线。
3. 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。珠光体
4. 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%。铁素体
5. 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。珠光体
6. 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。含碳量
在0.0218%～0.77%范围内增加
7. 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。一次渗碳体和低温莱氏体
8. 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。下降
9. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148℃时，溶碳能力可达4.3%。2.11%
10.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%。铁素体
11.在铁碳合金相图中，铁素体在727℃时，溶碳能力可达2.11%。0.0218%
12.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。二次渗碳体
13.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%。奥氏体
14.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。珠光体
15.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。珠光体
16.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，通称A1线。γ-Fe Acm
四、简答题
1.铁碳合金中基本相有哪几相？室温下的基本相是什么？
答：基本相有液相L高温铁素体相δ、铁素体相α、奥氏体相γ和渗碳体相Fe
3
C
室温下的基本相是
2.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。
答：
3.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。
2024年3月28日发(作者：羿雨竹)
作业01 力学性能 参考答案
一、下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？
1. 紧固螺栓使用后发生塑性变形。
( 屈服强度 )
2. 齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。
( 疲劳强度 )
3. 汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。
( 冲击韧度 )
4. 不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。
( 塑性 )
5. 齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。
( 硬度 )
二、下列现象与哪一个力学性能有关？
1. 铜比低碳钢容易被锯割。
( 硬度 )
2. 锯条易被折断，而铁丝不易折断。
( 塑性 )
p15
1-4 甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRC、90HRB、800HV、240HBS，
试比较这四种材料硬度的高低。
答：
210
6
210
6
45HRCHV：
HV445
(112HRC)
2
(11245)
2
90HRBHB：
HB
73007300
183
130HRB13090
所以，800HV＞45HRC＞240HBS＞90HRB
作业02a 金属结构与结晶 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（ × ）2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。
二、选择题
（ b ）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
（ b ）2. 为细化晶粒，可采用：
a. 快速浇注 b. 加变质剂 c. 以砂型代金属型
（ c ）3. 晶体中的位错属于：
a. 体缺陷 b. 面缺陷 c. 线缺陷 d. 点缺陷
三、填空题
1. 晶体与非晶体结构上的最根本的区别是，晶体内原子排列是：
（ 有规则、周期性的 ）
。
2.
γ-Fe的一个晶胞原子数 =
（ 4 ）
。
3.
α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：
体心立方：
（ α-Fe、V ）；
面心立方：
（ Al、Cu、Ni ）；
密排六方：
（ Mg、Zn ）
4. 实际金属晶体中存在：
（ 点 、线 、面 ）
三种缺陷，引起晶格
（ 畸变 ）
。
5. 结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：
（ 形核 ）
和
（ 晶核长大 ）
。
6. 当对金属液体进行变质处理时，变质剂可起到增加
（ 晶核 ）
数量的作用。
7. 过冷度是指
（ 理论结晶 ）
温度与
（ 开始结晶 ）
温度之差。
8. 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，细化晶粒常采用：
（ 提高过冷度 ）
和
（ 变质处理 ）
和振动结晶等措施.
作业02b 合金结晶与相图 参考答案
一、填空题
1. 溶质溶入使固溶体的强度和硬度
（ 提高 ）
，这种现象叫
（ 固溶强化 ）
，
其原因是
（ 晶格 ）
畸变，引起变形抗力增加。
2. 间隙固溶体与间隙相的区别是：
间隙固溶体的晶格类型与溶剂
（ 相 ）
同，
间隙相的晶格类型与任一组元都
（ 不 ）
同。
3. 共晶转变的特点是转变过程温度
（ 恒定不变 ）
。
4. 与纯金属相比，合金具有更
（ 高 ）
的强度、硬度。
二、问答题
将20kg纯铜和30kg纯镍熔化后慢冷至T1温度，求此时：
(1) 液、固两相L和α的化学成分
(2) 两相的相对重量
(3) 两相的质量
答:
整个合金含Ni的质量分数为：
X = 30/(20+30) = 60%
(1) 两相的化学成分为：
液相X
L
= 50%
固相X
α
= 80%
(2) 两相的相对重量为：
液相m
L
= (80-60) / (80-50) ≈ 67%
固相m
α
= 1- 67% = 33%
(3) 两相的质量为：
液相M
L
= 50×67% = 33 ( kg )
固相M
α
= 50×33% = 17 ( kg )
作业02c Fe-C相图 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 铁素体的本质是碳在α-Fe 中的间隙相。
（ √ ）2. 珠光体P实质上是由铁素体F和渗碳体Fe
3
C两个相组成。
（ × ）3. 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。
（ × ）4. 退火状态（接近平衡组织）的亚共析钢中，碳含量为0.45%比0.20%的塑性和强度都高。
二、选择题
（ a ）1. 奥氏体是：
a. 碳在γ- Fe 中的间隙固溶体 b. 碳在α- Fe 中的间隙固溶体 c. 碳在α- Fe 中的置换固
溶体
（ b ）2. 珠光体是一种：
a. 单相固溶体 b. 两相混合物 c. Fe 与 C 的化合物
三、问答题
1. 设珠光体P的硬度H
P
=200HBS，伸长率δ
P
=20%； 铁素体F的硬度H
F
=80HBS，伸长率δ
F
=50% 。
计碳含量X（w
C
）=0.45% 碳钢的硬度H和伸长率δ。
答:
(1) P的碳含量X
P
= 0.77 %
F的碳含量X
F
≈ 0 %
(2) 碳钢中P和F的相对重量为：
F
= ( X
P
- X ) / (X
P
- X
F
)
= ( 0.77 - 0.45 ) / ( 0.77-0 ) ≈ 42%
P = 1- 42 % = 58 %
(3) 碳钢的硬度
H
= H
P
P + H
F
F = 200×58% + 80×42% = 150 ( HBS )
0 0.45 0.77
X
F
X X
P
碳钢的伸长率
δ
= δ
P
P + δ
F
F = 20%×58% + 50%×42% = 33 %
2. 用显微镜观察某亚共析钢，估计其中的含珠光体的体积分数为80%，估算此钢的碳含量。
答: 亚共析钢室温组织是由珠光体P和铁素体F组成：
(1) P的碳含量X
P
= 0.77 %
F的碳含量X
F
≈ 0 %
(2) 珠光体的相对重量P ≈ 80%
铁素体的相对重量F = 1- P = 1- 80 % = 20 %
(3) 钢的碳含量
X
= X
P
P + X
F
F = 0.77 %×80% + 0 %×20% ≈ 0.62 %
作业03a 热处理基础 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 马氏体M的本质是C在α- Fe中的过饱和固溶体。当奥氏体A向M转变时，体积要收缩。
（ × ）2. 当共析成分的奥氏体A在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。
（ √ ）3. 马氏体M中C的过饱和度大，固溶强化效果显著，所以其硬度很高。
（ √ ）4. 高碳马氏体中C的过饱和度大，晶格畸变大，所以其脆性大。
二、选择题
（ a ）1. 奥氏体A向珠光体P的转变是：
a. 扩散型转变 b. 非扩散型转变 c. 半扩散型转变
（ c ）2. 共析钢的过冷A在550～350℃的温度区间等温转变时，所形成的组织是：
a. 索氏体S b. 下贝氏体B
下
c. 上贝氏体B
上
d. 珠光体P
（ c ）3. 马氏体M的硬度取决于：
a. 冷却速度 b. 转变温度 c. 碳含量
三、填空题
1. 在过冷奥氏体等温转变产物中，P和T都是
（ 层片 ）
状的珠光体型组织，但T的层片间距较
（ 小 ）
。
2. 用光学显微镜观察，上B的组织特征呈
（ 羽毛 ）
状，而下B则呈
（ 黑色针 ）
状。
3. 马氏体的显微组织形态主要有
（ 板条 ）
状、
（ 针或片 ）
状两种。其中
（ 板条 ）
状M的韧性
较好
。
四、问答题
直径为10mm 的共析钢小试样加热 Ac
1
+ 30℃，用图示的冷却曲线进行冷却，各得到的什么组织，
属于什么热处理方法？
答:
a：
M +残余A
b：
M +残余A
c：
T + M
d：
B
下
e：
S
f：
P
g：
P
一、判断题
单液淬火
分级淬火
油冷淬火
等温淬火
正火
退火
等温退火
作业03b 热处理工艺 参考答案
（ × ）1. 高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。
（ × ）2. 表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改变心部组织和性能。
（ × ）3. 经退火后再高温回火的钢，能得到回火S组织，具有良好的综合机械性能。
（ √ ）4. 钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。
二、选择题
（ b ）1. 淬硬性好的钢具有：
a. 高的合金元素含量 b. 高的含C量 c. 低的含C量
（ a ）2. 对形状复杂、截面变化大的零件进行淬火时，应选用：
a. 高淬透性钢 b. 中淬透性钢 c. 低淬透性钢
（ b ）3. 直径为10mm的40钢
（Ac
3
=780℃）
的常规淬火温度大约为：
a. 750℃ b. 850℃ c. 920℃
（ a ）4. 上述正确淬火后的显微组织为：
a. M b. F + M c. M + P
（ b ）5. 完全退火主要适用于：
a. 共析钢 b. 亚共析钢 c. 过共析钢
（ b ）6. 钢的回火处理是在：
a. 退火后进行 b. 淬火后进行 c. 正火后进行
（ c ）7.
20钢的渗C温度范围是：
a. 600～650℃ b. 800～820℃
c. 900～950℃ d. 1000～1050℃
（ c ）8. 钢的淬透性主要取决于：
a. C含量 b. 冷却介质 c. 合金元素
三、填空题
1. 球化退火的主要目的是
（ 降低 ）
硬度，
（ 提高 ）
切削性及韧性，它主要适用于
（ 过共析 ）
钢。
2. 亚共析钢和过共析钢的正常淬火温度范围分别是
（ Ac
3
+ 30～50℃ ）
和
（ Ac
1
+ 30～50℃ ）
。
3. 淬火钢进行回火的目的是
（ 减少或消除 ）
淬火应力，
（ 调整 ）
力学性能，
（ 稳定 ）
工件的
组织和尺寸。回火温度越高，钢的强度与硬度越
（ 低 ）
。
4. 钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越
（ 靠右 ）
，说明临界冷却速度越
（ 小 ）
。
作业05 铸铁 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。
（ √ ）2. 球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。
（ × ）3. 可以通过球化退火使灰铸铁变成球墨铸铁。
二、填空题
1. 影响石墨化的主要因素是
（ 化学成分 ）
和
（ 冷却速度 ）
。
2. 灰铸铁中C主要以
（ 片 ）
状的
（ 石墨 ）
形式存在。
3. 可锻铸铁中石墨的形态为
（ 团絮状 ）
。
4. 球墨铸铁中石墨的形态为
（ 球状 ）
，应力集中效应
（ 小 ）
，所以其强度、塑韧性较灰铸铁
（ 高 ）
。
5.
HT200牌号中“HT”表示
（ 灰铸铁 ）
, “200”表示
（ σ
b
≥200 MN/m
2
）
。
6. 生产球墨铸铁常选用
（ 稀土Mg ）
作球化剂。
7. 形状复杂的大型铸铁件在500～600℃进行时效处理，目的是
（ 消除内应力 ）
。
作业06 非铁金属 参考答案
填空题
1.
H59属于
（ 普通黄铜 ）
，“59”表示
（ 含Cu 59% ）
。
2.
ZCuSn10P1属于
（ 铸造Sn青铜 ）
，“10”表示
（ 含Sn 10% ）
。
3.
QBe2属于
（ Be青铜 ）
，“2”表示
（ 含Be 2% ）
。
4.
ZChSnSb11-6属于
（ Sn基轴承合金 ）
，“11”表示
（ 含Sb 11% ）
。
5.
LC4属于
（ 超硬Al合金 ）
, LF21属于
（ 防锈Al合金 ）
。
6. 铝合金件淬火后于140℃进行时效处理，目的是
（ 提高强度
）
。
7. 下列材料常用的强化方法：
紫铜 ——
冷变形强化（加工硬化）
45钢 ——
固溶强化（淬火）
HT350 ——
变质处理
LY12 ——
时效强化
ZL102 ——
变质处理
作业04a 钢-结构钢 参考答案
一、判断题
（ × ）1. 所有的合金元素都能提高钢的淬透性。
（ × ）2. 合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。
二、填空题
1. 除Co、Al外，几乎所有的合金元素都使Ms点
（ 下降 ）
。
2.
20钢属于
（ 优质碳素结构 ）或（ 渗碳 ）
钢，可制造
（ 冲压、焊接件 ）或（ 小型渗碳
件 ）
。
3.
Q345 (16Mn) 是
（ 低合金高强度结构
）
钢，可制造
（ 桥梁
）
。
4.
40Cr 是
（
合金调质
）
钢，可制造
（
车床齿轮
）
。
5.
20CrMnTi 是
（
合金渗碳
）
钢，最终热处理工艺是
（
渗碳+淬火+低温回火
）
。
6.
60Si2Mn 是
（
合金弹簧钢
）
钢。
作业04b 工具-特殊钢 参考答案
一、判断题
（ × ）1.
T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。
（ × ）2.
T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。
（ × ）3. 调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。
（ × ）4. 高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成型。
（ √ ）5. 高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入A中，从而提高钢的红硬性。
（ √ ）6.
A型不锈钢可采用加工硬化提高强度。
（ × ）7.
A不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。
（ √ ）8.
GCr15钢制造的高精度丝杠于淬火后进行冷处理，可消除残余A，以提高尺寸稳定性。
二、填空题
1.
T12 是
（ 碳素工具 ）
钢，可制造
（ 锯条、量规 ）
。
2.
9SiCr 是
（ 合金量具刃具 ）
钢，可制造
（ 板牙、丝锥 ）
。
3.
5CrMnMo 是
（ 热作模具 ）
钢，可制造
（ 中型锤锻模 ）
。
4.
Cr12MoV 是
（ 冷作模具 ）
钢，可制造
（ 冷冲模 ）
。
5.
1Cr13 是
（ M型不锈钢 ）
钢，可制造
（ 汽轮机叶片 ）
。
作业13 选材 参考答案
1. 欲做下列零件，试为其各选一材料。（待选材料： ZChPb16-16-2、Q195、45、65Mn、T13 ）
答：小弹簧 —— 65Mn
高速轴承 —— ZChPb16-16-2
螺钉 —— Q195
锉刀 —— T13
齿轮 —— 45
（第2、3题的待选材料： H68 、 20CrMnTi 、 T10 、 GCr9 、 60Si2Mn 、
45 、15MnV 、 2Cr13 、 LC6 、40Cr 、 Cr12MoV ）
2. 某汽车变速箱齿轮，要求 σ
b
≥1050MPa，A
K
≥52J，齿面硬度≥HRC58，试选一材料，
并制定最终热处理工艺。
答：选材 —— 20CrMnTi，σ
b
≥1080MPa，A
K
≥55J，齿面：HRC≥58～64 。
热处理工艺 —— 930℃渗碳 + 850℃油淬 + 870℃油淬 + 200℃回火
3. 某连杆螺栓，要求σ
b
≥950MPa，σ
s
≥700MPa，A
K
≥45J，试选一材料，并制定
最终热处理工艺。
答：选材 —— 40Cr ，σ
b
≥980MPa，σ
s
≥785MPa，A
K
≥47J 。
热处理工艺 —— 850℃油淬 + 520℃回火
《机械工程材料》试题
姓名： 成绩:
一、名词解释： 3×5＝１５分
⒈调质 : 对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。
⒉碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。
⒊SPCD:
表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08Al（13237）
优质碳素结构钢。
二、填空题： 1０×2＝２0分
⒈按腐蚀过程特点，金属腐蚀可分为
化学腐蚀
_和电化学腐蚀___。
2．常用力学性能判据有_强度____、__韧性_、_延展性_和_弹性模量_。
3.钢中的＿硫＿＿元素引起热脆，＿磷＿＿元素引起冷脆，＿氢＿＿元素
引起白点，＿氮＿＿元素引起兰脆。
4.铝合金的强化除了热处理强化外，还可以进行＿固溶时效＿强化。
5.钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过＿＿＿回火＿＿＿热处理来消
除。
6．常用的高分子材料有_塑料_、_橡胶__和_合成纤维__。
7．铸造铝合金分为_铝铜合金_、_铝镁合金_、_铝硅合金_和_铝锌合金。
8．合金工具钢是指用于制造各种__刃具___、__模具__和__量具_用钢的
总合。
9．材料渗碳的目的是为了得到__较高的零件表层硬度与耐磨性_。
10．45钢按用途分类属于___碳素结构钢_______。
三、判断题： 1０×2＝２0分
1.( × )钢的淬透性主要取决于冷却速度。
2. ( √ )实际的金属晶体都呈各向异性。
3. ( × )加工硬化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高，塑性、韧性
明显降低，故可认为它们有相同的强化机理。
4. ( √ )金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的化学键
不同。
5. ( √ )材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。
6. ( √ )调质和正火两种热处理工艺所获得的组织分别为回火索氏体和索
氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。
7. (×)铝合金人工时效比自然时效所获得的硬度高，且效率也高，因此多
数情况下采用人工时效。
8．( × )硬质合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。
9．( × )在热处理中变形和开裂都是不可避免的。
10．( √ )球墨铸铁是铸铁中力学性能最好的。
四、问答题 5×9＝45分
1、什么是金属的力学性能？金属的力学性能主要包括哪些方面？
材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的
力学性能。材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和韧性等。
2、什么是钢的热处理？常用热处理方法有哪几种？
通过对钢件作一定条件的加热、保温和冷却，从而改变整体或表层的组
织，获得所需的性能。常用热处理方法有：退火、正火、淬火和回火。
3、钢按化学成分可分为哪几类？
钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。其中，碳素钢按含碳量的
多少分低碳钢、中碳钢、高碳钢；合金钢按合金元素种类分锰钢、铬钢、
硼钢、铬镍钢、硅锰钢，按合金元素含量的多少分低合金钢、中合金钢、
高合金钢。
4、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁在组织上的根本区别是什么？
四种材料的在组织上的根本区别是铸铁中的石墨的形态不同（形状、大
小、数量、分布等），灰铸铁的石墨是片状，球墨铸铁的石墨是球状，可
锻铸铁的石墨是团状，蠕墨铸铁的石墨是虫状。
5、硬质合金的主要组成是什么？常用硬质合金分哪几类？各有何主要应
用？
硬质合金的主要组成是难熔金属碳化物和粘结金属。常用硬质合金分为钨
钴类硬质合金(代号YG)和钨钴钛类硬质合金(代号YT) 两种。YG合金多
用于加工产生断续切屑的的脆性材料(如铸铁)，YT合金多用于加工产生连
续切屑的韧性材料，特别是高速切削钢件。
一、名词解释（共15分，每小题 3分）
1. 奥氏体（A） 2.回复 3.固溶体 4.自然时效 5.加工硬化
二、填空题（共20分，每空1 分）
1.石墨为片状的灰口铸铁称为 铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为 __ 铸铁，石
墨为球状的灰口铸铁称为 铸铁。其中 铸铁的韧性最高，因而可以锻造。
2. 陶瓷材料中的气相是指 ，在 程中形成的，它 了陶瓷的强度。
3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。
4.工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________等。
5.金属的断裂形式有__________和__________两种。
6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
7.常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
三、选择题（共 25分，每小题1分）
1.40钢钢锭在1000℃左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是( )
A.温度过低； B.温度过高； C.钢锭含磷量过高； D.钢锭含硫量过高
2.下列碳钢中，淬透性最高的是( )
A.20钢； B.40钢； C.T8钢； D.T12钢
在1Cr18Ni9Ti钢中的主要作用是( )
A.提高淬透性； B.固溶强化； C.扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区； D.细化晶粒；
4.W18Cr4V钢锻造后，在机械加工之前应进行( )
A.完全退火； B.球化退火； C.去应力退火； D.再结晶退火
5.下列材料中，最适合制造机床床身的是( )
A.40钢； B.T12钢； 300； 300-06
6.下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是
A.1Cr13钢； B.1Cr17钢； C.3Cr13钢； D.4Cr13钢
7.下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是( )
12； B.2A50(旧牌号LD5)； 10； D.2A12(旧牌号LY12)
8.下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是( )
A.1Cr17； B.1Cr18Ni9Ti； C.聚四氟乙烯； 2
9.下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是( )
A.60Si2Mn； B.5CrNiMo； 12MoV； 15
10.下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是( )
2O3； B.聚苯乙烯； C.聚丙烯； D.饱和聚酯
11.铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只
需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是( )
A.铁总是存在加工硬化，而铜没有； B.铜有加工硬化现象，而铁没有；
C.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有 D.铁和铜的再结晶温度不同
12.常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和( )
A.铁素体-奥氏体不锈钢； B.马氏体-奥氏体不锈钢；C.莱氏体不锈钢； D.贝氏体不锈钢
13.以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？( )
A.马口铁； B.白口铸铁； C.麻口铸铁； D.灰铸铁
14.用于制造渗碳零件的钢称为( )。
A.结构钢； B.合金钢； C.渗碳钢； D.工具钢
15.马氏体组织有两种形态( )。
A.板条、树状； B.板条、针状； C.树状、针状； D.索状、树状
16.实际生产中，金属冷却时( )。
A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度； B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度；
C.理论结晶温度总是大于实际结晶温度； D.实际结晶温度和理论结晶温度没有关系
17.零件渗碳后，一般需经过( )才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A.淬火+低温回火； B.正火； C.调质； D.淬火+高温回火
18.C曲线右移使淬火临界冷却速度( )，淬透性( )。
A.减小、增大； B.减小、减小； C.增大、减小； D.增大、增大
19.机械制造中，T10钢常用来制造( )。
A.容器； B.刀具； C.轴承； D.齿轮
20.钢经表面淬火后将获得( )。
A.一定深度的马氏体； B.全部马氏体； C.下贝氏体； D.上贝氏体
5SiMn钢的含铬量是：( )
A.15％； B.1．5％； C.0. 15％； D.0.015％
22.铅在常温下的变形属：( )
A.冷变形； B.弹性变形； C.热变形； D.既有冷变形也有热变形
23、黄铜是以（ ）为主加元素的铜合金。
A.铅 B.铁 C.锡 D.锌
24、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（ ）。
A.铁素体 B.珠光体 C.二次渗碳体 D.莱氏体
25、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（ ）温度为界限区分的。
A.结晶 B.再结晶 C.相变 D.25℃
四、判断题（共10 分，每小题 1 分）
1.回火托氏体和托氏体皆由铁素体和渗碳体两个相构成，因而其性能相同。( )
2.冷却速度越快，钢的淬透性越高。( )
3.钢的淬透性越高，产生焊接裂纹的倾向越大。( )
4.铝合金也可以象钢那样通过淬火明显提高其硬度。( )
5.所有强化金属的手段，都在提高强度的同时降低了韧性。( )
6.可锻铸铁中的团絮状石墨是浇注球墨铸铁时石墨球化不良的结果。( )
7.一定加热温度下，奥氏体晶粒长大倾向小的钢称为本质细晶粒钢。( )
8.所谓过量弹性变形，是指零件发生了塑性变形。( )
9.铝极易氧化，故铝制品的抗氧化失效能力极差。( )
10.弹簧钢淬火后采用中温回火是想提高钢的弹性模量。( )
五、简答题（共 30分，每题10分）
1.简述奥氏体晶粒对钢在室温下组织和性能的影响。
2.简述回火的目的。
3.何谓碳钢中的铁素体、渗碳体、珠光体？他们的力学性能各有何特点？
参考答案
一、名词解释
1．奥氏体（A）：C在γ－Fe中的间隙固溶体，常用A或γ表示，是一种硬度较低而塑性较高的固
溶体。
3．固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。
4．自然时效：自然时效是指经过冷、热加工或热处理的金属材料，于室温下发生性能随时间而变
化的现象。
5．加工硬化：金属材料随着冷塑变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐
降低的现象称为加工硬化或冷作硬化。
二、填空题
1、普通灰口；可锻；球墨；
2、气孔；烧结；降低。
3、固体渗碳 气体渗碳
4、不锈钢 耐热钢 耐磨刚
5、延性断裂
6、合金渗碳体 特殊碳化物
7、体心立方晶格 密排六方晶格
三、选择题
1.D; 2.C; 3.C; ; 5.C; 6.A; 7.D; 8.C; 10.A; 11.C; 13.D; 14.C; 15.B; 17.A; 18.A; 19.B; 20.A; 21.B
23.D; 24.C
四、判断题
1.×； 2.×； 3.√； 4.×； 5.×；6.×； 7.√； 9.×； 10.×。
五、简答题
1、答：奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑性韧性都较高，冷脆转变
温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是
冲击韧性）降低，甚至在淬火时发生变形、开裂。
2、答：回火的目的是：
（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；
（2）获得所要求的力学性能；
（3）稳定尺寸；
（4）改善加工性。
3、答：
铁素体——碳在α-Fe中的间隙固溶体，软而韧。
渗碳体——碳与铁形成的间隙化合物，硬而脆。
珠光体——铁素体与渗碳体形成的层片状交替排列的机械混合物，良好的综合力学性能。
第1章 材料的性能
一、选择题
1.表示金属材料屈服强度的符号是（ B） A.σ B.σs C.σb D.σ-1
2.表示金属材料弹性极限的符号是（ A） A.σe B.σs C.σb D.σ-1
3.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（ B）
4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A ） A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性
二、填空
1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形 ）或（破坏 ）的能力。
2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。
3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。
4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。
5.疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。
三、是非题
1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。 是
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。 是
3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。
四、改正题
1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。 将冲击载荷改成交变载荷
2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度 。 将HB改成HR
3. 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。 将疲劳强度改成冲击韧性
4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。 将冲击韧性改成断面收缩率
5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。 将载荷改成冲击载荷
五、简答题
1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。
σ
s:
屈服强度 σ
0.2
：
条件屈服强度
HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥） σ
-1
:
疲劳极限
σ
b
: 抗拉强度 σ
5
：l
0
=5d
0
时的伸长率（l
0
=5.65s
0
1/2
）
HBS:布氏硬度（压头为钢球）
第2章 材料的结构
一、选择题
1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4
2. 每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子 A.1 B.2 C.3 D.4
3. 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.γ-Fe,钒
4. 属于体心立方晶格的金属有（B） A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬
5. 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
6. 在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向(B)
A.相互平行 B.相互垂直 C.相互重叠 D.毫无关联
7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)
A.(100) B.(110) C.(111) D.(122)
二、是非题
1. 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。 是
2. 在体心立方晶格中，原子排列最密的方向[111]垂直于原子排列最密的晶面（110）。 非
（指数相同才会相互垂直）
3. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。 非（晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性）
4．晶体的配位数越大，其致密度也越高。 是
三、填空题
1. 一切固态物质可以分为（晶体 ）与（非晶体）两大类。
2. 晶体缺陷主要可分为（点缺陷）,（线缺陷）和面缺陷三类。
3. 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（间隙原子）和（空位）。
4. 面缺陷主要指的是（晶界）和（亚晶界）；最常见的线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）。
5. 每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（ 4）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（2½a/4）。
6. 每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（ 2）原子，致密度为（ 0.68），原子半径为（3½a/4）。
7. 每个密排六方晶胞在晶核中实际含有（ 6）原子，致密度为（ 0.74），原子半径为（ a/2 ）。
四、解释下列现象
1. 金属一般都是良导体，而非金属一般为绝缘体。
2．实际金属都是多晶体结构。
第3章 材料的凝固
A 纯金属的结晶
一、 是非题
1. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。 非(称为凝固)
2. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。 非
3. 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。 是
4. 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。非
（晶粒都会细化）
5. 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。非（要到理论结晶温度
以下才会有）
二、 填空题
1.随着过冷度的增大，晶核形核率N（增大），长大率G（增大）。
2.细化晶粒的主要方法有（a、控制过冷度 b、变质处理 c、振动、搅拌）。
3.纯铁在1200℃时晶体结构为（γ-Fe），在800℃时晶体结构为（α-Fe）。
三、改正题
1.金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。
2.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。 将差改成好
四、简答题
1.影响金属结晶过程的主要因素是什么？
答：晶核形核率和长大率
2.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。
答：有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。
纯铁在固态下的冷却过程中有两次晶体结构变化：-Fe
⇌
-Fe ⇌ -Fe -Fe、γ-Fe、α-Fe
是铁在不同温度下的同素异构体，其中-Fe和α-Fe都是体心立方晶格，分别存在于熔点到
1394℃之间及912℃以下，γ-Fe是面心立方晶格，存在于1394℃到912℃之间。
3.试述晶粒大小对其机械性能有何影响？
答：常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因而金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好。
高温下，晶界呈黏滞状态，在外力作用下易产生滑动和迁移，因而细晶粒无益，但晶粒太粗，
易产生应力集中。因而高温下晶粒过粗、过细都不好。
B 合金的结晶
一、 填空题
1. 根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为（置换固溶体）和（间隙固溶体）。
2. 相是指合金中（成分相同）与（结构相同）均匀一致的组成部分。
3. 合金的晶体结构大致可以有三种类型：（固溶体），金属化合物和（ ）。
4. 组成合金的（最简单），（最基本），（能够独立存在）的物质称为组元。
5．两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构（与组成元素之一的晶体结构相同）。
二、改正题
1.合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶
体。 将固溶体改成金属化合物
2.合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合
物。 将金属化合物改成固溶体
3.固溶体的强度和硬度比溶剂金属的强度和硬度高。
4.间隙固溶体和置换固溶体均可形成无限固溶体。间隙固溶体可形成有限固溶体，置换固溶体可形
成无限固溶体
三 、简答题
1.试述金属中固溶体与金属化合物的机械性能有何特点。
答：固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低；金属化合物具有较高的熔点、硬度和较大的脆性。
2.合金中固溶体和金属化合物的晶体结构有何不同？
C 铁碳合金相图
一、选择题
1. 铁素体是碳溶解在（A ）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe
2.奥氏体是碳溶解在（ B）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe
3.渗碳体是一种（C）。
A．稳定化合物 B．不稳定化合物 C．介稳定化合物 D．易转变化合物
4.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％
5.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
6.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
7.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
8. 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（A）。
A．A1线 B．ECF线 C．Acm线 D．PSK线
9.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
10.在铁－碳合金中，当含碳量超过（B）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％
11.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
12.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
-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。
A．724℃ B．725℃ C．726℃ D．727℃
14.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％
二、填空题
1. 珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。
2. 碳溶解在（α-Fe）中所形成的（固溶体）称为铁素体。
3. 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% ）。
4. 低温莱氏体是（ 珠光体 ）和（共晶渗碳体 ）组成的机械混合物。
5. 高温莱氏体是（共晶奥氏体 ）和（工晶渗碳体 ）组成的机械混合物。
6. 铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（ 表层细晶区 ），（柱状晶区 ）和心部等轴晶粒区。
7. 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（ 1148℃），共析转变温度是（ 727℃ ）。
三、改正题
1. 在Fe-Fe3C相图中,GS斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，称为A3线。冷却时铁素体
从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线
2. 在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727℃），该线叫共晶线，通称A1线。
3. 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。珠光体
4. 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%。铁素体
5. 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。珠光体
6. 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。含碳量
在0.0218%～0.77%范围内增加
7. 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。一次渗碳体和低温莱氏体
8. 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。下降
9. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148℃时，溶碳能力可达4.3%。2.11%
10.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%。铁素体
11.在铁碳合金相图中，铁素体在727℃时，溶碳能力可达2.11%。0.0218%
12.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。二次渗碳体
13.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%。奥氏体
14.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。珠光体
15.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。珠光体
16.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，通称A1线。γ-Fe Acm
四、简答题
1.铁碳合金中基本相有哪几相？室温下的基本相是什么？
答：基本相有液相L高温铁素体相δ、铁素体相α、奥氏体相γ和渗碳体相Fe
3
C
室温下的基本相是
2.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。
答：
3.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。