金属材料与热处理习题集.doc

《金属材料学》习题 第一章 金属材料的性能 1.在设计机械零件时多用哪两种强度指标？为什么？ 2.在设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料。采用何种材料为宜？材料的E越大，其塑性越差，这种说法是否正确？为什么？ 3.常用的硬度试验方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？ 4.标锯不相同的伸长率能否进行比较？为什么？ 5.反映材料的受冲击载荷的性能指标是什么？不同条件下测得的这种指标能否比较？怎样应用这种性能指标？ 6.疲劳破坏是怎样形成的？提高零件疲劳寿命的方法有哪些？为什么表面粗糙和零件尺寸增大能使材料的疲劳强度值减小？ 7.断裂韧度是表明材料何种性能的指标？为什么要求在设计零件时考虑这种指标？ 第二章 金属的结构与结晶 1.解释下列名词： 晶体，非晶体，金属键； 晶格，晶胞，晶格常数，致密度，配位数； 晶面指数，晶向指数； 晶体的各向异性，同素异构（晶）转变； 点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，位错； 单晶体，多晶体； 过冷度，形核率，成长率，自由能差； 变质处理，变质剂。 2.常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？ 3.已知Cu的原子直径为2.56，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu中的原子数。 4.在立方晶体结构中，一平面通过y＝1/2、z＝3并平行于X轴，它的晶面指数是多少？试绘图表示。 5.在面心立方晶格中，哪个晶面和晶向的原子密度最大？ 6.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？ 8.金属结晶的基本规律试什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？ 9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？举例说明。 10.简述铸钢锭的组织和缺陷。 11.为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？而铜锭、铝锭往往希望扩大柱状晶区？ 12.如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小： （1）金属模浇注与沙模浇注； （2）高温浇注与低温浇注； （3）铸成薄件与铸成厚件； （4）浇注时采用震动与不采用震动。 第三章 金属的塑性变形与再结晶 1.解释下列名词： 滑移、滑移系、滑移线、滑移带、孪生； 加工硬化、回复、再结晶； 织构、临界变形度。 2.指出下列名词的主要区别： （1）弹性变形与塑性变形； （2）韧性断裂与脆性断裂； （3）再结晶与二次结晶； （4）热加工与冷加工； 3.金属的塑性变形有哪几种方式？在什么条件下会发生滑移变形？说明滑移的机理，它与孪生有何区别？ 4.说明下列现象产生的原因： （1）滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向是原子密度最大的方向； （2）晶界处滑移的阻力最大； （3）实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比理论计算的数值小； （4）Zn、α-Fe、Cu 的塑性不同。 5.画图说明体心立方、面心立方和密排六方等三种常见晶体结构的滑移面、滑移方向及滑移系。 6.为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？ 7.多晶体塑性变形有何特点？在多晶体中方，哪些晶粒最先滑移？ 8.金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？ 9.分析加工硬化对金属材料的强化作用？ 10金属塑性变形造成哪几种残余应力？残余应力对机械零件可能产生哪些利弊？ 11.说明回复在工业上的应用。 12.金属的再结晶温度受到哪些因素的影响？再结晶退火前后组织和性能有何变化？ 13.金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒，为什么？ 14.为什么生产中一般应尽量避免在临界变形度这一范围内加工变形？ 15.用冷拔紫铜管通过冷弯的方法制造机器上的输油管，为了避免开裂，弯前应进行什么热处理？ 16.拉制半成品铜丝的过程如图所示。试绘出不同阶段的组织与性能变化示意图，并加以解释。 17.在室温下对铅板进行弯折，愈弯愈硬，而隔一段时间再进行弯折，铅板又像最初一样柔软，这是什么原因？ 18.热加工对金属组织和性能有何影响？钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？ 第四章 铁碳合金 1.何谓金属的同素异构转变？试画出纯铁的结晶冷却曲线和晶体结构变化图。 2.简述纯铁的性能和用途。 3.为什么γ-Fe和α-Fe的比容不同？一块质量一定的铁发生γ-Feα-Fe转变时，其体积如何变化？ 4.何谓铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（C）、珠光体（P）、莱氏体（Ld）？它们的结构、组织形态、性能等各有何特点？ 5.画出Fe－Fe3C相图，指出图中S、C、J、H、E、P、N、G及GS、SE、PQ、PSK各点、线的意义，并标出各相区的相组成物何组织组成物。 6.简述Fe－Fe3C相图中三个基本