第一章 金属的性能

一、填空（将正确答案填在横线上。下同）

1、金属材料的性能一般分为两类。一类是使用性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能等。另一类是工艺性能，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。

2、大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷，在短时间内以较高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变化的载荷称为交变载荷。

3、变形一般分为弹性变形和塑性变形两种。不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形。

4、强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。

5、强度的常用衡量指标有抗拉强度和屈服强度，分别用符号σb和σs表示。

6、如果零件工作时所受的应力低于材料的σb或σ0.2，则不会产生过量的塑性变形。

7、有一钢试样其截面积为100mm2，已知钢试样的 。拉伸试验时，当受到拉力为—————— 试样出现屈服现象，当受到拉力为—————— 时，试样出现缩颈。

8、断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。金属材料的延伸率和断面收缩率的数值越大，表示材料的塑性越好。

9、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4.9 mm，此材料的伸长率为—————，断面收缩率为——————。

10．金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏能力。称为冲击韧性。

11．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs，抗拉强度σb，洛氏硬度C标尺HRC，伸长率δ，断面收缩率ψ，冲击韧度αk，疲劳极限σ-1。

二、判断（正确打√，错误打×。下同）

1、弹性变形能随载荷的去除而消失。（√ ）

2、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。（× ）

3、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。（× ）

4、洛氏硬度值无单位。（√ ）

5、做布氏硬度试验时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。（× ）

6、材料对小能量多次冲击抗力的大小主要取决于材料的强度和塑性。（ ×）

7、布氏硬度测量法不宜于测量成品及较薄零件。（ √）

8、洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的压痕深度得出的。（√ ）

9、铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造形状复杂的工件。（√ ）

三．选择（把正确答案填入括号内。下同）

1、拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（B ）。

A.屈服点 B.抗拉强度 C.弹性极限

2、做疲劳试验时，试样承受的载荷为（C ）

A.静载荷 B.冲击载荷 C交变载荷

3、洛氏硬度C标尺所用的压头是（ B）

A.．淬硬钢球 B.金刚石圆锥体 C.硬质合金球

4．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

5．用拉伸试验可测定材料的（A ）性能指标。

A.．强度 B.硬度 C.韧性

四．名词解释

1． 弹性变形与塑性变形

2． 疲劳极限与抗拉强度

五．简述

1．画出低碳钢力—伸长曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。

2．什么是塑性？塑性对材料的使用有什么实用意义？

第二章 金属的结构与结晶

一、填空

1．原子呈无序堆积状况的物体叫非晶体。原子呈有序有规则排列的物体称为晶体。一般固态金属都属于晶体。

2．在晶体中由一系列原子组成的平面，称为晶面。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的一定晶向的直线，称为晶向。

3．常见的金属晶格类型有体心立方、面心立方和密排六方三种。铬属于体心立方晶格，铜属于面心立方晶格，锌属于密排六方晶格。

4．金属晶体结构的缺陷主要有点缺陷、线缺陷、面缺陷。晶体缺陷的存在都会造成晶格畸变，使塑性变形抗力增大，从而使金属的强度提高。

提高。

7．理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度有关，冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度也就越大。

8．金属的结晶过程是由晶核的形成和长大两个基本过程组成的。

9．金属在固态下，随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为同素异构转变。

二、判断（正确打√，错误打×。下同）

2．非晶体具有各向同性的特点。（√ ）

3．体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。（× ）

4．金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。（√ ）

5．金属结晶时过冷度越大。结晶后晶粒越粗。（ ×）

6．一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。（√ ）

8．单晶体具有各向异性的特点。（ √）

9．在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。（× ）

10．同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（√ ）

11．金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。（√ ）

三、选择

1．α—Fe是具有（ A）晶格的铁。

A．体心立方 B. 面心立方 C.密排六方

2．纯铁在1450℃时为（ A）晶格，在1000℃时为（B ）晶格，在600℃时为（A ）晶格。A.体心立方 B.面心立方 C.密排六方

3．纯铁在700℃时称为（A ），在1000℃时称为（B ），在1500℃时称为（ C）。

A．α—Fe B.γ—Fe C.δ—Fe

五．简述

3．如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸铁晶粒的大小。

（1）金属模浇注与砂型浇注

金属模浇注晶粒小

（2）铸成薄件与铸成厚件

铸成薄件晶粒小

（3）浇注时采用振动与不采用振动

浇注时采用振动晶粒小

4．写出纯铁的同素异构转变式。

第三章 金属的塑性变形与再结晶

一、填空

1．金属材料经压力加工变形后，不仅改变了外形尺寸，而且改变了内部组织和性能。

2．弹性变形的本质是外力克服原子间的作用力，使原子间距发生发生改变。

3．多晶体内晶界对塑性变形有较大的阻碍作用，这是因为晶界处原子排列比较紊乱，阻碍了为错的移动，所以晶界越多，多晶体的变形抗力越大。

4．实践证明，再结晶温度与金属变形的程度有关，金属的变形程度越大，再结晶温度越 。

5.从金属学观点来说，凡在 再结晶 温度以下进行的加工称为冷加工在再结晶温度以上进行的加工称为热加工。

二、判断（正确打√，错误打×。下同）

1．一般来说，晶体内滑移面和滑移方向越多，则金属的塑性越好。（√ ）

2．实际上滑移是借助于位错的移动来实现的，故晶界处滑移阻力最小。（× ）

3．塑性变形只改变金属的力学性能。（ ×）

4．回复时，金属的显微组织没有明显变化。（ √）

5．金属铸件可以用再结晶退火来细化晶粒。（× ）

6．为保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（ ×）

7．在高温状态下进行的变形加工称加工（×）

8．热加工过程实际上是加工硬化和再结晶这两个过程的交替进行。（√ ）

三、选择

1．钨的再结晶温度为1200℃，对钨来说在1100℃的高温下进行的加工属于（A ）

A．冷加工 B. 热加工

2．冷热加工的区别在于加工后是否存在（A ）

A．加工硬化 B. 晶格改变 C. 纤维组织

3．钢在热加工后形成纤维组织，使钢的性能发生变化，即沿纤维的方向具有较高的（A ）沿垂直于纤维的方向具有较高的（C ）。

A．抗拉强度 B. 抗弯强度 C. 抗剪强度

四、简述

1．为什么晶粒越细，金属的强度越高，塑性，韧性就越好？

1． 什么是加工硬化现象？试举生产或生活中的实例来说明加工硬化现象的利弊。

2． 什么是再结晶退火？再结晶退火的温度与再结晶温度有何关系？

3． 热加工对金属的组织和性能有何影响？

第四章 铁碳合金

一、 填空

1．合金是一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。

2．合金中成分、结构及性能相同的组成部分称为相。

3．根据合金中各组元之间的相互作用不同，合金的组织可分为固溶体、金属化合物和机械混合物三种类型。

4．根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体两种。

5．合金组元之间发生相互作用而形成的一种具有金属特性的物质称为金属化合物。其性能特点是熔点高，硬度高，脆性大 。

6．铁碳合金的基本组织有五种，它们是铁素体、奥氏体、 渗碳体、珠光体、莱氏体。

7．铁碳合金的基本相是铁素体、奥氏体、和 渗碳体。

8．在铁碳合金基本组织中属于固溶体的有铁素体和奥氏体。

9．碳在奥氏体中溶解度随温度的不同而变化，在1148℃时碳的溶解度可达2.11%在727℃时碳的溶解度为0.77%。

10．铁碳合金相图是表示在缓慢冷却或加热条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。

11．分别填出下列铁碳合金组织的符号：

奥氏体A、γ，铁素体F、α，渗碳体Fe3C，珠光体P，高温莱氏体Ld，低温莱氏体Ld’。。

12．含碳量0.0218%_-2.11%、的铁碳合金称为钢。根据室温组织不同，钢又分为三类：亚共析钢，其室温组织为P和F、共析钢钢，其室温组织为P、过共析钢钢钢，其室温组织为P和Fe3C。

13.铁素体的性能特点是具有良好的塑性和韧性,而强度和硬度很低.

14.共析钢冷却到S点时,会发生共析转变,从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的混合物,称为珠光体。

15..莱氏体是奥氏体和渗碳体的混合物.当温度低于727℃时,莱氏体中的奥氏体转变为珠光体,所以室温下的莱氏体是由珠光体和渗碳体组成,又称为低温莱氏体Ld’。

二.判断（正确打√，错误打×。下同）

1.固溶体的晶格类型与溶剂的晶体类型相同。（√ ）

2.金属化合物的晶格类型完全不同于任一组元的晶格类型. （ √）

3.金属化合物一般具有复杂的晶体结构。（√ ）

4.碳在γ—Fe中的溶解度比在α—Fe中的溶解度小。 （× ）

5.奥氏体的强度、硬度不高,但具有良好的塑性。 （√ ）

6.渗碳体是铁与碳的混合物。 （ ×）

7.过共晶白口铸铁的室温组织是低温莱氏体加一次渗碳体. （√ ）

8.碳在奥氏体中的溶解度随温度的升高而减小。 （× ）

9.渗碳体的性能特点是硬度高、脆性大。 （√ ）

10．奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结果。（√ ）

11．含碳量为0.15%和0.35%的钢属于亚共析钢，在室温下的组织均由珠光体和铁素体组成，所以它们的力学性能相同。（× ）

12.莱氏体的平均含碳量为2.11%。（× ）

三.选择

1.组成合金的最基本的独立物质称为（ B）

A.相 B.组元 C.组织

2.合金固溶强化的主要原因是（C ）

A.晶格类型发生了变化 B.晶粒细化 C.晶格发生了畸变

3.铁素体为（B ）晶格,奥氏体为（A ）晶格.

A.面必立方 B.体心立方 C.密排六方

4.渗碳体的含碳量为（C ）%

A.0.77 B.2.11 C.6.69

5．珠光体的平均含碳量为（A ）%

A.0.77 B.2.11 C.6.69

6．共晶白口铁的含碳量为（B ）%

A.0.77 B.4.3 C.6.69

7.铁碳合金共晶转变的温度是（B ）℃

A.727 B.1148 C.1227

8.含碳量为1.2%的铁碳合金,在室温下的组织为（C ）

A.珠光体 B.珠光体加铁素体 C.. 珠光体加二次渗碳体

9.铁碳合金相图上的ES线,其代号用（C ）表示..PSK线用代号（A ）表示,GS线用代号（ B.）表示

A,A1 B.A3 C.Acm

10.铁碳合金相图上的共析线是（C ）.

A..ECF B.ACD C.PSK

11．从奥氏体中析出的渗碳体称为（ B），从液体中结晶出的渗碳体称为（A ）。

A．一次渗碳体 B.二次渗碳体 C.三次渗碳体

12．将含碳量为1.5%的铁碳合金加热到650℃时，其组织为（C ），加热到1100℃时其组织为（B. ）。

A珠光体 B.奥氏体 C.珠光体加渗碳体 D.奥氏体加渗碳体

13．亚共析钢冷却到GS线时要从奥氏体中析出（A ）。

A．铁素体 B.渗碳体 C.珠光体

15．亚共析钢冷却到PSK线时，要发生共析转变，奥氏体转变成（B ）。

A．珠光体加铁素体 B.珠光体 C.铁素体

四、名词解释

1． 钢与白口铸铁

2． 铁素体与奥氏体

3． 珠光体与莱氏体

4． 共晶转变与共析转变

5． 固溶强化与加工硬化

五、简述

1.绘出简化后的Fe—Fe3C相图.

3.简述含碳量为0.6%，1.0%的铁碳合金从液态冷至室温时的组织转变过程,并画出室温组织示意图.

4.根据Fe—Fe3C合金相图,说明下列现象的原因.

（1） 含碳量为1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高.

（2） 一般要把钢材加热到1000～1250℃高温下进行锻轧加工.

（3） 靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好.

第五章 碳 素 钢

一．填空

1．碳素钢是含碳量小于2.11%的铁碳合金。

2．碳素钢中除铁、碳外还常有Si，Mn，S，P，等元素。其中Si，Mn是有益元素，是S，P有害元素。

3．含碳量小于0.25%的钢为低碳钢，含碳量为0.25%～0.60%的钢为中碳钢，含碳量大于0.60%的钢为高碳钢。

4．45钢按用途分类属于碳素结构钢，按质量分类属于钢，按含碳量分类属于亚共析钢。

5．T12A钢按用途分类属于碳素工具钢，按含碳量分类属于高碳钢，按质量分类属于高级优质碳素钢。

二，判断（正确打√，错误打×。下同）

1．T10钢的含碳量为10%。（ ×）

2．锰、硅在碳钢中都是有益元素，适当地增加其含量，能提高钢的强度。（√ ）

3．硫是钢中的有益元素，它能使钢的脆性下降。（× ）

4．碳素工具钢都是优质或高级优质钢。（ √）

5．碳素工具钢的含碳量一般都大于0.7%（√ ）

6．铸钢可用于铸造形状复杂而力学性能要求较高的零件。（√ ）

7．碳素弹簧钢的含碳量一般在0.6%以下。（ ×）

三、选择

1．08F钢中的平均含碳量为（A ）

A．0．08% B.0.8% C.8%

2．普通、优质和高级优质钢是按钢的（B ）进行划分。

A．力学性能的高低 B.S，P含量的多少 C.Mn,Si含量的多少

3．在下列牌号中属于优质碳素结构钢的有（B ）

A．T8A B.08F C.Q235—A·F

4．在下列牌号中属于工具钢的有（C ）

A．20 B.65 Mn C.T10A

5．选择制造下列零件的材料：冷冲压件（ A）；齿轮（ B）；小弹簧（C ）。

A．08F B.45 C. 65Mn

6．选择制造下列工具所采用的材料：錾子（A ）；锉刀（C ）；手工锯条（B ）。

A．T8 B. T10 C.T12

四、名词解释

1．08F

2．45

3．65Mn

4．T12A

5．ZG340—640

6．Q235—A·F

五、简述

1．硫、磷元素的含量为什么在碳钢中要严格控制，而在易切削钢中又要适当提高？

2．碳素工具钢的含碳量对力学性能有何影响？如何选用？

第六章 钢的热处理

一、填空

1．根据工艺的不同，钢的热处理方法可分为退火、正火、淬火、回火、及表面热处理五种

2．共析钢的等温转娈曲线中，在A1—550℃温度范围内转变产物为珠光体、索氏体和屈氏体、；在550℃～Ms温度范围内，转变产物为上贝氏体和下贝氏体。

3．常用的退火方法有完全退火、球化退火和去应力退火等。

4．工厂里常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。

5．感应加热表面淬火法，按电流频率不同可分为高频、中频和工频三种。

6．化学热处理是通过分解、吸收和扩散三个基本过程完成的。

7．要求表面具有高的硬度而心部需要足够的韧性的零件应进行表面热处理。

8．根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三类，回火后得到的组织分别是M回、T回和S回。

二、判断（正确打√，错误打×。下同）

1．实际加热时的临界点总是低于相图上的临界点。（× ）

2．珠光体向奥氏体转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的。（√ ）

3．珠光体、索氏体、屈氏体都是片层状的铁素体和渗碳体混合物，所以它们的力学性能相同。（× ）

5．钢在实际加热条件下的临界点分别用Ar1, Ar3, Arcm表示。（× ）

8．在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。（√ ）

9．由于正火较退火冷却速度快，过冷度大，转变温度较低，获得组织较细，因此同一种钢，正火要比退火的强度和硬度高。（√ ）

10．钢的最高淬火硬度，主要取决于钢中奥氏体的含碳量。（× ）

11．淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。（× ）

16．同类钢在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好。（× ）

三、选择

8．调质处理的组织是（B ）。

A．回火马氏体 B.回火索氏体 C.回火屈氏体

10．化学热处理与其他热处理方法的主要区别是（C. ）

A．加热温度 B.组织变化 C.改变表面化学成分

11．零件渗碳后一般须经（A ）处理，才能达到表面硬而耐磨的目的。

A．淬火＋低温回火 B.正火 C.调质

12．用15钢制造的齿轮，要求齿轮表面硬度高而心部具有良好的韧性，应采用（ C）热处理。若改用45钢制造这一齿轮，则采用（B ）热处理。

A．淬火＋低温回火 B.表面淬火＋低温回火 C.渗碳淬火＋低温回火

14．用65Mn钢做弹簧，淬火后应进行（B ）；用T10A钢做锯片，淬火后应进行（C ）。

A．高温回火 B.中温回火 C.低温回火

四、名词解释

4．淬透性与淬硬性

五．简述

3．什么是退火？退火的目的有哪些？

5．什么是正火？正火有哪些应用？

6．什么是淬火？淬火的主要目的是什么？

9．什么是临界冷却速度？它与钢的淬透性有何关系？

第七章 合 金 钢

一、填空

1．.合金元素在钢中的主要作用有强化铁素体、形成合金化合物、细化晶粒—和提高钢的淬透性和提高回火稳定性。

2．合金钢按主要用途分类，可分为合金结构钢、合金工具钢、及特殊性能钢三大类。

3．常用的不锈钢有马氏体型和奥氏体型两种

二、判断（正确打√，错误打×。下同）

2．大部分合金钢的淬透性都比碳钢好。（√ ）

8．合金工具钢都是高碳钢。（×）

10．GCr15钢是滚动轴承钢，但又可制造量具、刀具和冷冲模具等。（√ ）

12．Cr12W8V是不锈钢。（× ）

三、选择

1． GCr15钢的平均含铬量为（B ）%

A．0.15 B.1.5 C.15

2．将下列合金钢牌号归类：合金结构钢有（A、B、C ）；合金工具负钢有（D、E ）；特殊性能有（F ）；合金调质钢有（A ）；合金弹簧钢有（B、C ）；合金模具钢有（D、E ）；不锈钢有（F ）。

A．40Cr B.60Si2Mn C.50CrVA D.Cr12MoV E.3Cr2W8V F.1Cr13

3.正确选用下列零件材料：机床主轴（ B）；板弹簧（ E）；坦克履带（F ）；轴承流动体。贮酸槽（A ）；汽车、拖拉机变速齿轮（ D）。

A.1Cr18Ni9 B. 40Cr C.GCr15 D.20CrMnTi E. 60Si2Mn F.ZGMn13

4.合金调质钢的含碳量一般是（B ）。

A．<0.25% B.0.25%～0.5% C.>0.5%

四．名词解释

20CrMnTi

50CrVA

9SiCr

CrWMn

W18Cr4V

1Cr13

4Cr14Ni14W2Mo

ZGMn13

第八章 铸 铁

一填空

1.铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，根据铸铁中石墨的存在形状不同,铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁等。

2.铸铁成分中含碳硅锰硫磷等元素,其中C和Si元素的含量越高，越有利于石墨化进行,而Mn和S元素是强烈阻碍石墨化的元素。

3.灰铸铁中,由于石墨的存在降低了铸铁的力学性能，但使铸铁获得了良好的铸造性能、切削性能、耐磨性、减振性能及低的缺口敏感性。

4.可锻铸铁是由白口铸铁通过石墨化退火处理,使白口铸铁中渗碳体分解为团絮状状石墨的铸铁.

5.灰铸铁经孕育处理后，可使石墨片及基体组织得到细化,使其塑性、韧性有很大的提高.

6.球墨铸铁是在浇注前往铁水中加入适量的球化剂和孕育剂，浇注后获球状石墨的铸铁。

7.白口铸铁中的碳主要以渗碳体形式存在，而灰口铸铁中的碳主要以片状石墨形式存在。

二、判断（正确打√，错误打×。下同）

2.可锻铸铁比灰铸铁的塑性好，因此可以进行锻压加工. （× ）

3.厚铸铁件的表面硬度总比内部高. （ √）

5.灰铸铁的强度、塑性和韧性远不如钢. （√ ）

8.灰铸铁是目前应用最广泛的一种铸铁. （√ ）

9.白口铸铁的硬度适中,易于切削加工. （× ）

10.铸铁中的石墨数量越多，尺寸越大，铸件的强度就越高，塑性，韧性就越好. （× ）

三、选择

1.为提高灰铸铁的表面硬度和耐磨性,采用（A ）热处理效果较好.

A.渗碳后淬火＋低温回火 B.电加热表面淬火等温淬火

3.选择下列零件的材料:机床床身（A ）;汽车后桥外壳（B）;柴油机曲轴（C ）.

A.HT200 B.KTH350—10 C.QT500—05

4.铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为（A ）.

A.石墨化 B.变质处理 C.球化处理

四、名词解释

HT250

KTH350—10

KTZ500—04

QT600—02

五、简述

1.简述影响石墨化的主要因素.

第九章 有色金属及硬质合金

一、填空

2.普通黄铜是由Cu、Zn组成的二元合金，在普通黄铜中加入其他合金元素时称特殊黄铜.

4.工业纯铝具有密度小、导电性好、抗腐蚀能力强、强度低、塑性好等特点.

5.变形铝合金根据其主要性能特点不同可分为:LF铝、LY铝、LC铝和LD铝等.

6.铸造铝合金包括Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn等系列合金.

二、判断（正确打√，错误打×。下同）

5.工业纯铝中具有较高的强度，常用作工程结构材料. （× ）

6.变形铝合金都不能用热处理强化.（ ×）

三.选择

1.某一材料的牌号为T4,它是（ B.）.

A.含碳量为0.4%的碳素工具钢 B.4号工业纯铜 C. 4号工业纯钛

2.将相应的牌号填在括号里:

普通黄铜（A ）;铸造黄铜（ D）;锡青铜（B ）;铍青铜（C ）.

A.H68 B.QSn4—3 C.QBe2 D.ZCuZn38

3.将相应的牌号填在括号里:

硬铝（B ）;防锈铝（A ）;超硬铝（D ）;铸造铝（C ）合金;锻铝. （E ）

A.LF21 B.LY10 C.ZL101 D.LC4 E.LD2

4.LF5按工艺特点来分属于（B ）铝合金，它是热处理（C ）的铝合金.

A.铸造 B.变形 C.不能强化 D.强化

四、名词解释

T2

H68

HPb59—1

L4

LC4