简答题
1、金属材料的机械性能主要包括哪几个方面 ？ ○ 1）强度、塑性、 2）弹性、韧性和硬度等。
2、钢铁材料的性能，可以通过什么途径加以改变？ ○热处理、 形变强化等手段。
3、常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列有何特点？ ○ 1）体心立方、面心立方和密排六方晶格； 2）原子排列都趋于紧密堆垛。
4、常见的金属晶体结构有哪几种？它们的晶格常数有何特点？ ○ 1）体心立方、面心立方和密排六方晶格；
2）体心立方、面心立方的晶格常数是a=b=c，而密排六方晶格的晶格常数是c/a>1。 5、在体心立方晶格中，哪个晶面和晶向的原子密度最大？ ○（110）；[111]
6、在面心立方晶格中，哪个晶面和晶向的原子密度最大？ ○（111）； [110]
7、为何单晶体具有各向异性？
○ 1）单晶体中各原子面和各原子列上的原子排列的紧密程度不同； 2）因此在各个不同的方向上性能不同。 8、多晶体在一般的情况下为何不显示出各向异性？ ○ 1）多晶体受到不同方位晶体相互的影响；
2）只能反映出其统计平均性能,所以不象单晶体那样呈各向异性。 9、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属的结晶过程有何影响？ ○ 1）冷却速度越大，过冷度越大；
2）在一般情况下过冷度越大，结晶的推动力越大，有利于结晶过程的进行。 10、过冷度对铸件晶粒大小有何影响？
○ 1）在一般的工业冷却条件下，过冷度越大，形核率越大； 2）铸件晶粒越小。
11、在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒的大小？ ○冷却速度、变质处理、振动等等。
12、如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小： 1）金属模浇注与砂模浇注； 2）铸成薄件与铸成厚件； ○金属模浇注；铸成薄件。
13、影响固溶体的结构形式和溶解度的因素有哪些？ ○主要有四个方面：
1）尺寸因素；2）结构因素； 3）负电性因素；4）电子浓度因素。
14、置换原子与间隙原子的固溶强化效果哪个大些？为什么？ ○ 1）间隙原子；
2）因为间隙原子引起的晶格畸变度大于置换原子，强化效果优于后者。 15、金属间化合物在结构和性能方面与固溶体有何不同？
○ 1）金属间化合物具有独特的晶格形式，而固溶体保持溶剂的晶格形式； 2）固溶体有良好的综合机械性能，金属间化合物高硬度、高脆性、高熔点。 16、何谓固溶强化？ ○ 1）溶质原子的作用；
2）造成溶剂晶格发生不同程度地畸变，引起固溶体强度、硬度升高的现象。 17、何谓共晶反应？
○ 一定成分的液相在一定的温度条件下同时结晶出来两种成分、结构均不 相同的固相的反应。
18、何谓共析反应？
○ 一定成分的固相在一定的温度条件下同时析出来两种成分、结构均不同的固相的反应。 19、试比较共晶反应和共析反应的异同点。
○ 1）不同点：一个是从液相中结晶出来，而另一个是从固相中析出来；
2）相同点：都同时生成两种成分、结构均不同的固相。
20、形状、尺寸相同的两个Cu-Ni合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni,铸后自然冷却，
问哪一个铸件偏析较严重？
○ 1）含50%Ni铸件的液-固相线的垂直距离大； 2）含50%Ni铸件的偏析严重。
21、为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？ ○ 1）因为铸造流动性是铸造合金追求的性能之一；
2）合金成分愈接近共晶成分，其枝晶偏析愈小，流动性愈好。 22、为什么压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？ ○ 1）因为塑性变形的抗力愈小，压力加工性能愈好；
2）单相固溶体的塑性优于两相或多相合金，所以压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金。
23、何谓金属的同素异构（晶）转变？
○金属的晶体结构随温度、压力的变化而发生改变的现象。 24、试说明纯铁的同素异构转变过程。
○ 1）纯铁随着温度的变化要发生两次晶体结构的转变；
25、为什么Fe和Fe的比容不同？ ○ 1）比容说明的是单位质量的体积；
2）由于两者的致密度不同，即原子在晶体中排列的紧密程度不同，因此两者的比容是不同的。
26、一块质量一定的铁发生FeFe转变时，其体积如何变化？ ○ 1）由于γ-Fe和α-Fe的比容不同；
2）组织转变时伴随有体积的变化，前者的比容最小，所以这种转变时体积要增大。 26、何谓铁素体、奥氏体？它们的结构、性能有何特点？
○ 1）铁素体是碳在α-Fe中的间隙固溶体，奥氏体是碳在Fe中的间隙固溶体；
2）铁素体强度、硬度很低，塑性较好的软相；奥氏体是铁碳合金中的高温相，虽然溶碳能力比铁素体大的多，但塑性仍然很好。
27、何谓珠光体、变态莱氏体？它们的结构、性能有何特点？
○ 1）珠光体是铁素体和渗碳体片层相间的机械机械混合物；变态莱氏体是莱氏体经共析转变后得到的，由珠光体与渗碳体所组成。
912oCCCC2)L1538Fe1394Fe912Fe
ooo
2）珠光体强度较高，塑性、韧性和硬度介于铁素体和渗碳体之间；变态莱氏体由于渗碳体量较多，其硬度高、脆性大。
28、指出莱氏体与变态莱氏体的主要区别。 ○ 1）存在的温度与组织不同；
2）莱氏体是奥氏体与渗碳体的共晶混合物；态变莱氏体是莱氏体随着温度的降低，其中的奥氏体发生二次渗碳体的析出以及产生共析反应而得到的。组织为珠光体+二次渗碳体+共晶渗碳体。
29、指出一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体的主要区别。 ○ 1）三者的来源和形态不同；
2）一次渗碳体直接从液态中结晶出来的，呈板条状；二次渗碳体从奥氏体中析出，呈网状；三次渗碳体从铁素体中析出，呈网状。
30、铁碳合金中奥氏体中最大溶碳量以及铁素体最大溶碳量是多少？ ○2.11%；0.0218%。
31、简述含碳量为0.2%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程和室温组织。 ○ !）LLAAFAFP； 2）室温组织为：（F+P）
32、简述含碳量为0.6%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程和室温组织。 ○L L+A A A+F F+P ；室温组织为：（F+P）
33、简述含碳量为0.45%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程和室温组织。 ○L L+A A A+F F+P ；室温组织为：（F+P）
34、分析含碳量为0.77%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。 ○L L+A A P ；室温组织为珠光体（P）
35、分析含碳量为1.0%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。
○L L+A A A+Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ；室温组织为珠光体+二次渗碳体。 36、分析含碳量为1.2%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。
○ L L+A A A+Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ；室温组织为珠光体+二次渗碳体。 37、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高？ ○因为前者组织中的渗碳体量高于后者，铁素体量少于后者，所以其硬度较高。 38、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么含碳量为0.8%的钢比含碳量为1.2%的钢强度高？ ○ 1）因为因为含碳量为0.8%的钢可认为是100%的珠光体，而含碳量为1.2%的钢组织中除一
部分珠光体外，还有呈网状的二次渗碳体。
2）几种组织相比较珠光体的强度最高，所以前者的强度高于后者。
39、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么在1100℃时，含碳量为0.4%的钢能进行锻造，而含碳为4.0%的生铁不能锻造？ ○ 1）成分不同，组织不同。
2）组织不同，性能不同。因为在1100℃时，含碳量为0.4%的钢组织为奥氏体，而含碳量为4.0%的生铁组织基本上是莱氏 体，所以含碳量为0.4%的钢能进行锻造，而含碳为4.0%的生铁不能锻造。
40、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么钢锭在950～1100℃正常温度下轧制，有时会造成钢锭开裂？
○ 1）存在有低熔点共晶体FeS（985℃），脆性大。 2）这种现象为“热脆”。
41、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么一般要将钢材加热到高温（约1000～1250℃）下进行热轧或锻造？
○ 1）因为加热到此温度，组织为奥氏体。 2）奥氏体塑性好，可以进行热轧或锻造。
42、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么钢铆钉一用低碳钢制成？
○ 1）低碳钢若未进行热处理其组织应为铁素体+珠光体，而且珠光体的相对量较多。 2）所以低碳钢的的韧性和塑性较好。
43、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么绑扎物件一般用钢丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用60、65、70、75等钢制成）？
○ 1）因为绑扎物件要塑性、韧性好的材料，所以用低碳钢丝；
2）而吊重物要强度高的材料，60、65、70、75等钢的组织是铁素体+珠光体，而且珠光体的相对量较多，这些钢的强度较高。
44、根据Fe—Fe3C相图，说明为什么钳工锯T8、T10、T12等钢料比锯10、20钢费力，锯条容易磨钝？
○ 1）因为T8、T10、T12等钢料渗碳体多、硬度高，所以锯条容易磨钝。
2）10、20等钢料中铁素体量较多，而渗碳体量较少，所以相对于上者，锯条的寿命长一些。 45、指出共析碳钢在加热时奥氏体形成的几个阶段。 ○ 1）共有四个阶段。
2）奥氏体晶核形成，奥氏体晶粒长大，残余渗碳体的溶解，奥氏体成分均匀化。 46、说明来亚共析碳钢及过共析碳钢奥氏体形成与共析碳钢奥氏体形成的异同点。 ○ 1）相同点：它们与共析碳钢奥氏体形成过程相同。
2）不同点：有先共析相的转变（铁素体转变成奥氏体）和溶解的问题（渗碳体的溶解)。 47、影响奥氏体形成速度的因素有哪一些？
○形成温度、钢的成分、原始组织以及加热速度、保温时间等。 48、何谓实际晶粒度？影响奥氏体实际晶粒度的因素有哪一些？ ○ 1）具体的热处理或热加工条件下获得的奥氏体晶粒度。 2）原始组织、加热温度、保温时间以及合金元素等。 49、钢在加热过程中有哪几种晶粒度的概念？ ○ 1）有三种晶粒度的概念。
2）起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。
50、何谓本质晶粒度？本质细晶粒钢的奥氏体是否一定比本质粗晶粒钢的细？ ○ 1）表示在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大倾向性的高低；
2）当超过了940℃，本质细晶粒钢的奥氏体晶粒急剧长大，本质细晶粒钢的奥氏体不一定比本质粗晶粒钢的细。
51、为什么钢中加入少量的Ti、Zr、V、Nb、W等合金元素的钢都是本质细晶粒钢？ ○ 1）Ti、Zr、V、Nb、W等合金元素都是碳化物形成元素；
2）当碳化物形成元素与碳形成特殊碳化物时，将在加热的过程中机械的阻碍奥氏体的晶粒长大。所以钢中有少量的Ti、Zr、V、Nb、W等合金元素的钢都是本质细晶粒钢。 52、奥氏体晶粒大小对转变产物的机械性能有何影响？ ○ 1）奥氏体晶粒越细小，转变产物也越细小。
2）转变产物细小则强度、硬度升高，同时韧性也较好。
53、将20钢与60钢同时加热至860℃，并保温相同的时间，问哪种钢奥氏体晶粒粗大些？ ○ 1）20钢和60钢加热到860℃均是奥氏体组织。
2）但60钢的Ac3低于20钢，同样加热至860℃，60钢的奥氏体晶粒要粗大些。 54、珠光体型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态方面有何特点？ ○ 1）有珠光体、索氏体和屈氏体；
2）它们分别在不同的过冷度条件下所获得，随过冷度的增加片间距越小。 55、贝氏体型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态方面有何特点？
○ 1）有上贝氏体和下贝氏体两种；
2）在C曲线的鼻部温度至马氏体开始转变温度之间形成的，属于半扩散型转变；上贝氏体呈羽毛状，下贝氏体呈竹叶状。
56、马氏体型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态方面有何特点？ ○ 1）有低碳马氏体和高碳马氏体两种；
2）它们在马氏体开始转变温度以下降温形成，属于非扩散型转变；低碳马氏体呈板条状、高碳马氏体呈针状。
57、试绘出连续冷却及等温冷却这两种冷却方式的示意图。 ○ 如下图：连续冷却和等温冷却。
保 温温度A1
连续冷却等温冷却
时间
58、比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。
○ 1）都有珠光体转变区，但连续转变曲线较等温转变曲线向右下方移动（滞后）； 2）连续转变曲线无贝氏体形成区，即连续转变不可能获得贝氏体。 59、淬火临界冷却速度Vk的大小受哪些因素的影响？ ○ 1）Vk的大小可以从C曲线上反映出来。
2）Vk的大小从本质上来说主要受奥氏体成分、晶粒度以及奥氏体均匀性等因素的影响。 60、淬火临界冷却速度Vk与钢的淬透性有何关系？ ○ 1）C曲线越向右移，Vk越大。
2）Vk越大，对于同样的淬火速度，获得淬硬层深度越大，钢的淬透性就越大。 61、钢获得马氏体的条件是什么？马氏体相变有何特点？ ○ 1）大于或等于淬火临界冷却速度Vk；
2）非扩散型转变、降温形成、快速形核长大、转变具有不完全性等。
62、马氏体转变转变温度对残余奥氏体的影响？影响马氏体开始转变温度及转变终了温度的主要因素是什么？
○ 1）转变温度越低，残余奥氏体越多。 2）奥氏体中的碳含量和合金元素的含量。
63、退火的主要目的是什么？生产上常用的退火操作有哪几种？
○ 1）降低应力、细化组织，降低硬度便于切削加工，为最终热处理作好组织准备； 2）有完全退火、球化退火、扩散退火、去应力退火等。 64、球化退火的主要目的是什么？球化退火主要应用于何种场合？ ○ 1）降低硬度，改善切削加工性，并为以后的淬火作好准备。 2）主要用于过共析成分的碳钢及合金工具钢。
65、为什么过共析钢必须采用球化退火而不采用完全退火？
○ 1）因为球化退火得到球状珠光体，为以后的淬火作好了组织准备。
2） 而完全退火组织为渗碳体+珠光体，组织粗大，满足不了淬火对组织的要求。 66、经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度，用哪一种退火工艺？退火的主要目的是什么？ ○ 再结晶退火；消除加工硬化的效果。
67、锻造过热的60钢锻坯，用哪一种退火工艺？退火的主要目的是什么？ ○完全退火（重结晶退火），细化组织。
68、具有片状渗碳体的T12钢坯，采用哪一种退火工艺？退火的主要目的是什么？ ○球化退火，使渗碳体球化。
69、在生产中常用增加珠光体数量的方法来提高亚共析钢的强度，为此应采用何种热处理工艺？ ○提高冷却速度（过冷度）来增加珠光体的含量；正火。
70、为了消除过共析碳钢中网状较粗大的二次渗碳体，常采用何种热处理工艺？为什么？ ○正火；因为正火冷却速度较大，可抑制二次渗碳体呈网状析出。 71、淬火的目的是什么？亚共析碳钢及过共析碳钢的加热温度如何选择？ ○ 1）获得马氏体组织，提高其机械性能； 2）Ac3+（30～50）℃，Ac1+（30～50）℃。
72、45钢试样（Φ10mm）分别经700℃、760℃加热，保温并在水中冷却得到的室温组织是什么？（Ac3=780℃）
○组织未变化；铁素体+马氏体。
73、45钢试样（Φ10mm）分别经760℃、840℃加热，保温并在水中冷却得到的室温组织是什么？（Ac3=780℃）
○铁素体+马氏体；马氏体。
74、45钢试样（Φ10mm）分别经840℃、1100℃加热，保温并在水中冷却得到的室温组织是什么？（Ac3=780℃） ○马氏体；粗大的马氏体。 75、淬透性与淬硬性有何区别？
○ 1）获得淬硬层深度的能力，取决于Vk的大小。
2）钢淬火后能够达到的最高硬度，取决于马氏体中的含碳量。 76、临界淬火速度用什么表示？影响淬透性的决定性的因素是什么？ ○ 1）用Vk表示。
2）而Vk与钢的化学成分、奥氏体温度有关。Vk越小，钢的淬透性越好。 77、回火的目的是什么？常用回火操作有哪几种？
○ 1）降低淬火应力、降低脆性，稳定工件尺寸，获得所需要的性能。 2）低温回火、中温回火、高温回火及高温软化回火。 78、指出索氏体与回火索氏体的主要区别。
○ 1）索氏体是由正火得到，回火索氏体是由调质处理得到。
2）索氏体是铁素体和珠光体片层相间的机械混合物，回火索氏体是在等轴状的铁素体基体上分布着粒状渗碳体，性能优于前者。
79、表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪几种？
○ 1）满足零件表面提出的高强度、硬度、耐磨性和疲劳极限，心部保持足够的塑性和韧性的要求。
2）感应加热、火焰加热、电接触加热表面淬火等。
80、化学热处理包括哪几个基本过程？常用的化学热处理有哪几种？ ○ 1）分解、吸收与扩散。 2）渗碳、氮化及碳氮共渗等。
81、渗碳的目的是什么？渗碳层深度一般是如何规定的？ ○ 1）提高零件表层的碳含量，为淬火作好成分上的准备。 2）渗碳零件缓冷下来，测出由表及里至过渡层一半的距离。 82、合金钢中经常加入的合金元素有哪些？怎样分类？
○ 1）有Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn、Si、Ni、Al、B、Re等。 2）大致可分为碳化物形成元素和非碳物形成元素。
83、为什么在相同含碳量情况下，除含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度
都比碳钢高？
○ 1）因为Ni、Mn等合金元素是扩大奥氏体区的元素，使临界温度降低。
2）除含Ni和Mn的合金钢外，大多合金钢中所含的合金元素都是缩小奥氏体区的元素，使临界温度升高所致。
84、为什么含碳量≥0.40%、含铬12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.5%、含铬12%的钢属于莱氏体钢？
○ 1）由于碳、铬的综合作用，使相图中的S点向左下方移动，本来属于亚共析成分的钢种成为过共析钢，如3Cr2W8V钢。
2）由于碳、铬的综合作用，使相图中的E、C点向左下方移动所致。 85、为什么高速钢在热轧或热锻之后，经空冷能够获得马氏体组织？ ○ 1）高速钢中的合金元素一旦溶入奥氏体，将强烈地使C曲线向右移动。 2）使淬透性大大提高，空冷即可获得马氏体。 86、何谓渗碳钢？为什么渗碳钢的含碳量均为低碳？ ○ 1）用于制造渗碳零件的钢。
2）低的含碳量可以保证渗碳零件心部具有足够的韧性和塑性。 87、何谓调质钢？为什么调质钢的含碳量均为中碳？ ○ 1）经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。
2）因为碳量过高时，韧性不足；碳量过低时不易淬硬，回火后不能达到所需的强度。 88、为什么常用弹簧钢在淬火后一般要进行中温回火？一般在什么温度范围内回火？ ○得到回火屈氏体，具有良好的屈强比和弹性极限。在（350～450）℃温度范围内回火。 89、为什么碳素工具钢只能用于制造刃部受热程度较低的手用工具或低速的机用工具？ ○ 1）因为碳工钢的红硬性差。
2）一般只能维持到小于250℃，所以只能用于制造刃部受热程度较低的手用工具或低速的机用工具。
90、何谓热硬性（红硬性）？钢的热硬性与“二次硬化”有何关系？ ○ 1）在高的温度下保持高硬度的能力。
2）二次硬化的工艺是高淬+高回，高淬是让合金元素充分地溶入奥氏体，淬火后存在马氏体中，使回火抗力（红硬性）得到提高。
91、为什么9CrSi钢的热处理加热温度比T9钢高？ ○ 1）9CrSi中的合金元素使临界点上升。
2）同时只有让合金元素充分地溶入奥氏体中才能使钢的热硬性提高。 92、化学成分和冷却速度对铸铁石墨化有何影响？ ○ 1）冷速一定，碳、硅含量越高，将有利于石墨化； 2）碳、硅含量一定，冷速越小，有利于石墨化。
93、灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削困难，应采用什么措施予以改善？ ○ 1）使白口组织中的渗碳体发生分解。 2）采用降低硬度退火。
94、不同铝合金可通过哪些途径达到强化的目的？ ○热处理强化（时效强化）、细化组织强化。
95、根据铝和其它主加元素形成的二元相图，可将铝合金分成哪几类合金？ ○形变铝合金；铸造铝合金。
96、何谓硅铝明？为什么硅铝明具有良好的铸造性能？ ○ 1）Al-Si系铸造合金。
2）因为这种合金含有11～13%Si，铸造后几乎全部得到共晶组织，因而这种合金的流动性很好，铸件发生热裂的倾向小。
97、金属的塑性变形有哪几种方式？在什么条件下会发行滑移变形？ ○ 1）滑移和孪生。
2）在切应力作用之下，滑移沿着滑移面和滑移方向进行。 98、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？ ○ 1）随着变形量的增加，组织和性能发生四个阶段的变化。
2）晶粒被拉长、压扁，性能呈各向异性；产生加工硬化；产生织构现象；有残余内应力。 99、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，弯前应进行什么处理？ ○ 1）再结晶退火
2）消除由于冷弯造成的加工硬化，恢复塑性。
100、锡青铜属于什么合金？为什么工业用锡青铜的含锡量大多不超过14%？ ○ 1）铜—锡合金。
2）因为随着合金中含锡量增加，组织中将会出现硬而脆的δ相，使合金的塑性急剧下降，当含锡超过20%时，强度也急剧下降，所以工业上使用的锡青铜的含锡量大多不超过14%。
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