第一章 工程材料的结构与性能
1. 固溶强化
通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化 2. 间隙固溶体 P13
溶质原子不是占据晶格节点位置而是分布在溶剂的晶格间隙所形成的固溶体 3. 晶体中的缺陷，按照其几何形状特征可分为几种。 P9
答：?点缺陷：空位、间隙原子、置换原子 ?线缺陷：各种类型的位错。
?面缺陷：最常见的是金属中的晶界和亚晶界
4. 常见的金属晶体结构有什么？ P7
?、体心立方体晶格，如α铁 ?、面心立方体晶格，如γ铁 ?、密排六方晶格 5. 碳在α-Fe中形成的过饱和固溶体称为？ P60 马氏体
6. 按照溶质原子在溶剂中位置的不同，固溶体分为什么固溶体？ P12 置换固溶体和间隙固溶体
7. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性，对吗？ P8
答：错误 单晶体中所有晶胞呈相同的位向，具有各向同性；多晶体各个晶粒的位向紊乱，其各向异性显示不出来，具有各向异性，这种现象也称“伪无向性”。 8. 铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的置换固溶体，对吗？ 错 间隙固溶体 9. 铁素体是什么晶格。体心立方体晶格
10. 每个体心立方晶胞中的原子数是几？ 2 4 6
11. 晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响，结晶时哪些因素影响晶粒度的大小，采取哪些方法可以细化晶粒。37 答：（1）晶粒越细小，综合力学性能越好。（2）形核率和长大速度有关。形核率越大，在单位体积中形成的晶核数就越多，每个晶粒长大的空间就越小，晶粒就越细小；长大速度越小，在晶体长大的过程中可能形成的晶粒数目就越多，晶粒也越细小。（3）增大过冷度，变质处理。
第二章金属的凝固与固态相变
铁素体（F）：铁素体是碳在α-Fe中形成的间隙固溶体，体心立方晶格。因其晶格间隙尺寸较小，故溶碳能力差。塑性好，强度、硬度低。 1、奥氏体（A）：奥氏体是碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体，面心立方晶格。因其晶格间隙尺寸较大，故溶碳能力强，强度低塑性高。 渗碳体（Fe3C）：铁和碳的化合物Fe3C。渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差。。 2、珠光体（P）：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片状。珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。 莱氏体（Ld）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。塑性很差
3. 过冷度 金属的理论结晶温度T0与实际结晶温度Tn之差
4. 液态金属结晶时，冷却速度越小，则过冷度越怎样 ，结晶后晶粒越怎样。 37
冷却速度越慢，过冷度就越小。过冷度越小，晶粒越粗
5. 物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。对吗？（凝固）（ ╳ ） 答：错误 结晶是物质从液态(溶液或熔融体)或气态形成晶体的过程。 6. 当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。对吗？（ ╳ ）
7. 根据铁-碳合金相图，过共析钢室温组织由什么组成？ 珠光体（p）+二次渗碳体 8. 二元合金的恒温转变中,哪个是共析转变？ γ→α+β
第三章金属材料的塑性变形
1.加工硬化
随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象
1
2. 滑移 金属塑性形变最常见的方式就是滑移
3. 金属塑性变形主要通过那种方式进行。 滑移 和 孪生
4. 塑性变形后的金属经加热将发生什么的变化。 回复、 再结晶 、 晶粒长大 5 金属冷塑性变形后，强度和塑性什么？ 强度和硬度升高，而塑性和韧性降低 6. 合金的晶粒越粗，其强度越高、塑性也越好，对吗？（╳） 7. 塑性变形随载荷的去除而消失。对吗？（╳）
第四章金属材料热处理
1. 钢的普通热处理方法有退火、和什么？ P74 退火、正火、淬火、回火 2. 淬透性 钢的淬透性是在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性
退火：将钢件加热到预定温度，保温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却），获得接近于平衡组织的热处理工艺。1.目的：⑴降低硬度，改善切削加工性。⑵消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与开裂倾向。⑶细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。2．生产上常用的退火操作有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火
正火：将钢件加热到AC或AC以上30～50℃，保温适当时间后在静止空气中冷
3cm却的热处理工艺。
淬火：将钢件加热到AC或AC以上30～50℃，保温后在冷却介质中迅速冷却的
13热处理工艺。
5. 所有的合金元素加入钢中均能使钢的淬透性提高，对吗？（╳） 6. 消除金属的加工硬化，可用 再结晶退火
7. 什么用于各种弹簧淬火后的处理。 中温回火
8. C曲线右移使淬火临界冷却速度变小，淬透性增大？
9. 化学热处理与其他热处理方法的根本区别是什么？改变表面化学成分 10. 何谓回火？回火的目的是什么？回火方法有哪几种？
1、将经过淬火的零件重新加热到AC点以下某一温度，保温一定时间后，冷却到
1室温的热处理工艺。2、目的（1）消除或降低内应力，降低脆性，防止变形和开裂（2）稳定组织，稳定尺寸和形状，保证零件使用的精度和性能（3）通过不同的回火方法，调整零件的强度、硬度，获得需要的韧性和塑形。3、 低温回火 中温回火 高文回火 11. 为什么钢经渗碳后还需进行淬火+低温回火处理? 因为渗碳只是增加了工件表面的碳含量，只有通过该处理才能达到表面的硬度和耐磨度 12. 何谓残余应力？残余应力的危害有哪些？
当作用于金属材料上的外力去除后，仍残存于金属材料内的应力称为残余应力。 2.危害：降低工件的承载能 2.使工件尺寸及形状发生变化3.降低工件的耐腐蚀性。
第六章金属材料
1. 钢中常存杂质元素有硅、锰、硫、磷，其中什么是有害元素。 P、S
2. 普通钢，优质钢的区分是以其中硫和磷元素的原子的含量来区分的，硫 含量高易使钢产生热脆性，而 磷 含量高易使钢产生冷脆性。
3. 调质处理的主要目的是提高钢的综合力学性能，对吗？ 对
4 . T12钢的含碳量比T8钢高，所以前者比后者的强度高，对吗？（╳） 5. 高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成型，对吗？（╳） 6. 为了加快渗碳速度，可用高碳钢来做渗碳钢。对吗？（╳） 7. 渗氮零件渗氮后必须经淬火、回火后方可使用。对吗？（╳）
8. 用调质钢制造在工作中受较大冲击载荷和表面有一定耐磨性的零件，应采用什么？ 40CrNiMoAl
9. 50钢要得到回火马氏体，应进行什么？低温回火
2
10. 为使低碳钢便于切削加工，可预先进行（ 正火 ）处理。 11. GCr15中，Cr的含量大致为（ 1.5% ）。
12. 高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是什么？ 消除残余奥氏体
13. 对某钢的平衡组织进行金相分析，指出金相图中黑色部分和白色部分的组织类型，若其中黑色部分占45%，计算该钢的含碳质量分数（估算）。 (x?0.0218)/(0.77?0.0218)?0.45
14.下列材料T12A 20CrMnTi HT150 QT700-2 Cr12MoV GCr15 ZL108 W18Cr4V 60Si2Mn 0Cr18Ni14Ti的用途？ T12A（工具钢）：不受冲压、切削速度不高、小截面尺寸的各种刀具、模具及量具 20CrMnTi（渗碳钢）：汽车、拖拉机、变速箱齿轮 HT150（灰铸铁）：承受中等应力，在弱腐蚀环境工作零件 QT700-2（球墨铸铁）：适用于强度较弱车床主轴 Cr12MoV(工具钢) ：各种冷作模具用钢 GCr15（滚蛋轴承钢）：壁厚20mm中小型套圈，
15. 指出Q345、60Si2Mn 、Cr12 、GCr15所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。
Q345——碳素结构钢，Q代表屈服强度；345代表最低屈服强度为345MPa。 40Cr——合金结构钢，40代表含碳量为0.4%;Cr代表含合金元素Cr，含量小于1.5%。
T8——碳素工具钢，含碳量为0.8% 。
9SiCr ——合金工具钢，名义含碳量为0.9% ；Cr、Si含量小于1.5%。 HT250——灰口铸铁，最低抗拉强度为250 Mpa。
第七章铸造
1. 铸造中液态收缩、凝固收缩是产生什么的主要原因？ 缩空、缩松 2. 消除铸造残留热应力的最有效方法是？去应力退火 3.铸造应力为两类，由热阻碍引起的应力称 热应力 ？而由机械阻碍引起的应力称 机械应力
4. 冒口的作用是保证铸件同时冷却。对吗？ (╳)
5. 在铸造模型的厚薄过渡处或锐角处做成圆角是为了什么？ 防止应力集中 6. 下列合金中，铸造性能最差的是什么？ 铸钢
7. 控制铸件同时凝固的主要目的是什么？ 降低热应力、变形、裂纹 8. 生产中为提高合金的流动性，常采用的方法（适当提高烧注温度） 9. 普通车床床身浇注时,导轨面应该（朝下） 8、铸铁、灰口铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金中，铸造性能最好的是（灰口铸铁）。 9、低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、可锻铸铁中，锻造性能最好的材料是（低碳钢）。
第八章塑性加工
1. 拉深系数越小，板料在拉深过程中变形越小，对吗？(╳)
2. 金属的塑性越好，变形抗力越大，金属的锻造性能越好，对吗？(╳) 3. 锻件的纤维组织是可以用热处理消除的，对吗？(√ )
. 在冲裁工序中，冲下部分为工件(成品)，周边为废料时，称为 落料 工序，相反时称为 冲孔 工序。
3
4. 自由锻是单件、小批生产锻件经济的方法，也是生产重型、大型锻件的唯一方法。
因此，自由锻在重型机械制造中具有特别重要的作用。对吗？ (√ ) 5. 锻造前加热时应避免金属过热和过烧，但一旦出现则什么？ 过热可采取热处理消除,过烧则报废
6. 以下冲压工序中，属于冲裁工序的是什么？ 落料、冲孔 7. 绘制自由锻锻件图时，为简化锻件形状，需加上什么？ 敷料
8. 在多工序冷拔钢丝过程中，插有中间退火工序，这是为了消除什么？ 冷变形强化 9. 下列材料中，锻造性能最好的材料是什么？ 低碳钢 10. 锻造前坯烊加热的目的是什么？
1、增加金属的塑性 2、减低金属变形抗力；3、高温下金属组织易于流动而易于获得良好的锻后组织
11. 锻造性能最好的材料是什么？ 低碳钢
12. 为简化锻件形状，将小孔、凹槽、小台阶不予锻出而添加的那部分金属，称为敷料 13. 拉深时容易产生起皱等缺陷，简述产生起皱原因以及影响起皱因素。
1、在拉深过程中，毛胚凸缘部分在切向压应力作用下，产生塑性失稳而引起的现象 2、（1）压边力不够大（2）毛胚相对厚度（3）拉深系数
第九章焊接
1.影响碳钢焊接性能的主要因素是碳含量，所以常用碳当量来估算碳钢焊接性的好坏？ 2. 焊条的选用原则是：结构钢按 （等强度）选择，不锈钢和耐热钢按（等分度 选择。 3. 电焊条由什么和什么两部分组成（焊芯 和 焊条药皮） 4. 一般焊接厚工件时，产生的焊接应力较大。对吗？(√ )
5. 氩弧焊采用氩气保护，焊接质量好，适于焊接低碳钢和非铁合金。对吗？(╳) 6. 点焊和缝焊时，焊件的厚度基本上不受限制。对吗？(╳)
7. 结构钢焊接时，焊条选择的原则是焊缝与母材在那方面相同 什么？ 等强度 8. 埋弧自动焊主要用于什么？（长的直线焊缝与圆筒形工作的纵环焊缝） 9. 低碳钢热影响区中性能最差的是（熔合区）
10. 产生焊接应力和变形的原因是什么，焊接变形如何矫正。 1焊接过程是一个极不平衡的热循环过程，即焊缝及相邻区金属都要由室温被加热到很高温度，然后再迅速冷却下来。由于这个热循环过程，焊件各个部分的温度不同，随后冷却速度也各不相同，因而焊件各部分在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生应力和变形。 2.矫正焊接变形的常用方法有：机械矫正法、火焰加热矫正法。
第十二章机械零件材料就成形技术的选用
1 . 现选择45钢做汽车传动齿轮采用如下加工工艺进行加工：下料→锻造→热处理①：正火→粗加工→热处理②：调质→精加工→热处理③：齿面淬火+低温回火→精磨，分析：指出热处理工序的目的及齿轮表面组织和心部组织。 热处理①：正火。其目的为消除锻造应力，调整锻后的硬度，改善切削加工性能。组织：S 热处理②：调质（或淬火加高温回火）。其目的为：获得良好的强韧性。组织：S 热处理③：高频表面淬火。获得M，提高轴颈表面硬度。 热处理④：低温回火。其目的为：消除表面淬火内应力和脆性。 轴颈处的最终热处理组织：表层为回火M，心部为索氏体（S）
4
11. 晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响，结晶时哪些因素影响晶粒度的大小，采取哪些方法可以细化晶粒。37 答：（1）晶粒越细小，综合力学性能越好。（2）形核率和长大速度有关。形核率越大，在单位体积中形成的晶核数就越多，每个晶粒长大的空间就越小，晶粒就越细小；长大速度越小，在晶体长大的过程中可能形成的晶粒数目就越多，晶粒也越细小。（3）增大过冷度，变质处理。
2、退火：将钢件加热到预定温度，保温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却），获得接近于平衡组织的热处理工艺。1.目的：⑴降低硬度，改善切削加工性。⑵消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与开裂倾向。⑶细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。2．生产上常用的退火操作有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火
正火：将钢件加热到AC或AC以上30～50℃，保温适当时间后在静止空气中冷却的热
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cm处理工艺。
淬火：将钢件加热到AC或AC以上30～50℃，保温后在冷却介质中迅速冷却的热处理
13工艺。
10. 何谓回火？回火的目的是什么？回火方法有哪几种？
1、将经过淬火的零件重新加热到AC点以下某一温度，保温一定时间后，冷却到室温
1的热处理工艺。2、目的（1）消除或降低内应力，降低脆性，防止变形和开裂（2）稳定组织，稳定尺寸和形状，保证零件使用的精度和性能（3）通过不同的回火方法，调整零件的强度、硬度，获得需要的韧性和塑形。3、 低温回火 中温回火 高文回火
12. 何谓残余应力？残余应力的危害有哪些？
当作用于金属材料上的外力去除后，仍残存于金属材料内的应力称为残余应力。 2.危害：降低工件的承载能 2.使工件尺寸及形状发生变化3.降低工件的耐腐蚀性。
11. 为什么钢经渗碳后还需进行淬火+低温回火处理? 因为渗碳只是增加了工件表面的碳含量，只有通过该处理才能达到表面的硬度和耐磨度
10. 锻造前坯烊加热的目的是什么？
1、增加金属的塑性 2、减低金属变形抗力；3、高温下金属组织易于流动而易于获得良好的锻后组织
13. 拉深时容易产生起皱等缺陷，简述产生起皱原因以及影响起皱因素。
1、在拉深过程中，毛胚凸缘部分在切向压应力作用下，产生塑性失稳而引起的现象 2、（1）压边力不够大（2）毛胚相对厚度（3）拉深系数
10. 产生焊接应力和变形的原因是什么，焊接变形如何矫正。 1焊接过程是一个极不平衡的热循环过程，即焊缝及相邻区金属都要由室温被加热到很高温度，然后再迅速冷却下来。由于这个热循环过程，焊件各个部分的温度不同，随后冷却速度也各不相同，因而焊件各部分在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生应力和变形。 2.矫正焊接变形的常用方法有：机械矫正法、火焰加热矫正法。
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1 . 现选择45钢做汽车传动齿轮采用如下加工工艺进行加工：下料→锻造→热处理①：正火→粗加工→热处理②：调质→精加工→热处理③：齿面淬火+低温回火→精磨，分析：指出热处理工序的目的及齿轮表面组织和心部组织。 热处理①：正火。其目的为消除锻造应力，调整锻后的硬度，改善切削加工性能。组织：S 热处理②：调质（或淬火加高温回火）。其目的为：获得良好的强韧性。组织：S 热处理③：高频表面淬火。获得M，提高轴颈表面硬度。 热处理④：低温回火。其目的为：消除表面淬火内应力和脆性。 轴颈处的最终热处理组织：表层为回火M，心部为索氏体（S）
2 .用40Cr钢制造模数为3的齿轮，请说明采用的各热处理工艺的名称，并说明各热处理工序在加工工艺路线中位置安排的理由。
14.用途
T12A（工具钢）：不受冲压、切削速度不高、小截面尺寸的各种刀具、模具及量具 20CrMnTi（渗碳钢）：汽车、拖拉机、变速箱齿轮 HT150（灰铸铁）：承受中等应力，在弱腐蚀环境工作零件 QT700-2（球墨铸铁）：适用于强度较弱车床主轴 Cr12MoV(工具钢) ：各种冷作模具用钢 GCr15（滚蛋轴承钢）：壁厚20mm中小型套圈，
15. 指出Q345、60Si2Mn 、Cr12 、GCr15所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。
Q345——碳素结构钢，Q代表屈服强度；345代表最低屈服强度为345MPa。 40Cr——合金结构钢，40代表含碳量为0.4%;Cr代表含合金元素Cr，含量小于1.5%。
T8——碳素工具钢，含碳量为0.8% 。
9SiCr ——合金工具钢，名义含碳量为0.9% ；Cr、Si含量小于1.5%。 HT250——灰口铸铁，最低抗拉强度为250 Mpa。
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