一、思考题
（1）工程材料按组成特点和性质分为哪几类？主要性能有何区别？ （2）金属的结合方式及金属晶体的基本性能是什么？ （3）工程金属材料如何分类？各有何基本用途？
(4) 作手工锯条和铁锤的所使用的钢是什么钢种？有何主要区别？ (5) 同样是铁碳合金，铸铁与钢的性能有何区别？为什么？ (6) 如何从节能和环保的角度出发，实现交通工具的轻量化？ （7）火花鉴别一般且于哪些钢种较为有效？
(8) 说明下列牌号（代号）的意义：Q235、40、T10A、HT200、QT600-3、W18Cr4V、GCr15、9SiCr、60Si2Mn、1Cr18Ni9Ti、LY12、ZL301、H62、B30 、ZSnSb4Cu4、TB1、YG8、YW2。
二、练习题
１．填空题
（１）工程材料按成分特点可分为 金属材料 、 有机高分子材料 、 无机非金属材料 及复合材料。金属材料又分为 黑色金属 和 有色金属 两大类。
（２）决定钢性能的最主要元素为 碳 。钢的品质由 硫 和 磷 两种有害元素的含量决定。 （３）按含碳量分类，20钢属于 低碳 钢，其含碳量为 0.2% ；45钢属于 中碳 钢，含碳量为 0.45% ；T12属于 高碳 钢，含碳量为 1.2% 。
（４）Q235钢牌号中的字母“Q”含义为 屈服强度 ，235的含义为 235MPa 。 （5）合金结构钢根据其用途和热处理特点可分为： 合金渗碳 钢、 合金调质 钢及 合金弹簧 钢。60Si2Mn属于其中的 合金弹簧 钢。
（6）工程上常用的特殊性能钢有 不锈 钢、 耐热 钢、 耐磨 钢等。 （7）常用的高速钢有 W18Cr4V 和 W6Mo5Cr4V2(或6542) 。其显著特点为具有很好的 热硬性。 （８）工业铸铁一般分为 灰 铸铁、 球墨 铸铁、 蠕墨 铸铁和 可锻 铸铁。它们的性能区别主要由于 石墨的存在形态 不同。KTH300-06表示最低抗拉强度为 300MPa 、最低断后伸长率为 6% 的 可锻 铸铁。
（９）普通灰铸铁按基体不同可分为 铁素体灰铸铁 、 珠光体灰铸铁 、 孕育铸铁 。其中以 孕育铸铁 的强度和耐磨性最好。 （10）依据其成分和工艺性能，铝合金可分为 变形铝合金 和 铸造铝合金 两大类，ZAl101和7075
分别属于 铸造铝合金 和 变形铝合金 。
（11）不锈钢耐腐蚀性能强的主要原因是因为含 Cr 元素较多。
（12）以锌为主加元素的铜合金称为 黄铜 ，而以镍为主加元素的铜合金称为 白铜 。
（13）钢的化学成份不同，火花流线形状不同，可分为 直线 流线、 断续 流线和 波浪 流线。
２．选择题：
（１）下列牌号的钢中，硬度最低的是（ C ），硬度最高的是（ A ）。 A．T12 B.T7 C.08F D.20
（２）下列牌号的钢中，强度最高的是（ D ），塑性最好的是（ B ）。 A．T8 B.10 C.45钢 D.9SiCr （3）下列牌号的金属材料中，属于合金工具钢的是（ D ）。
A．Q235 B. QT450-10 C. ZCuZn38 D.Cr12MoV （４）下列牌号的铸铁中，性能最好，甚至可“以铁代钢”的是（ B ）。 A．RuT340 B. QT900-2 C.HT200 D. KTZ650-02
（５）下列合金钢中，属于合金渗碳钢的是（ A ），属于合金调质钢是（ C ）。 A．20CrMnTi B. GCr15 C. 38CrMoAl D.CrWMn
（６）下列牌号的钢中，含碳量最高的是( C )，含碳量最低的是（ B ）。 A．40Cr B.20CrMnTi C.T10 D. 9SiCr
（７）下列牌号的铝合金中，用量最大的是（ C ）
A． LD7 B.LF21 C. LY12 D.7075
（８）下列牌号的铜合金中，最贵的铜合金是（ D ）。属青铜的是（ B ）
A．ZCuZn38 B. QSn4-3 C. H68 D. B30 （9）下列牌号的金属材料中，硬度和抗压强度最高的是 ( D )。 A．T12 B.YG15 C. QT900-2 D. Cr12MoV （10）下列牌号的钢中，常用于作木工工具的是 ( A )。 A．T7 B.Q235 C.T12 D.45
３．判断题：
（１）金属材料比高分子材料和陶瓷材料的强度、硬度都高。 （ × ） （２）金属材料具有良好的导热导电性是因为结合键中有自由电子。 （ √ ） （３）黄铜是人类最早使用的金属材料。 （ × ） （４）45钢的价格较便宜，综合力学性能好，应用广泛。 ( √ ） （５）硬质合金硬度很高，而且能进行热处理和切削加工。 （ × ） （６）铝合金的比强度比钢要高，是汽车轻量化的主要应用材料 （ √ ） （７）铝合金都能通过加工强化和热处理强化提高其强度和硬性 （ × ） （８）滑动轴承的轴瓦为了提高耐磨性，都使用高硬度的合金钢 （ √ ） （９）钢结硬质合金硬度和强度比高速钢高，而且价格较便宜，有取代高速钢来制造各类机床刀具的趋势。（ × ）
（10）铸铁的减振性和耐磨性比碳钢好，一般用来制造各类机床底座。 ( √ ） （11）可锻铸铁是因为其可锻性好而命名。 ( × ) （12）40号钢的火花特征是火花束较粗，流线多而细，尾部渐粗且下垂。 （ √ ） （13）火花鉴别法因为简便有效，广泛应用于各类合金钢的鉴定。 （ × ） （14）铸铁的减振性较好,敲击时声音较低沉,而钢材敲击时则可发出较清脆的声音。( √ )
三、应用拓展题：
根据本项目所学知识，观察教室和宿舍里的各类器具和用品，哪些是由金属材料制作？可能是什么金属材料？如不能确定，可咨询老师或上网搜索。
一、思考题
１．金属的力学性能包括哪些？各自有何实际工程意义？
２．画出低碳钢的力－伸长曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。 ３．零件的变形和断裂分别与材料的哪个力学性能指标相关？
４．布氏硬度和洛氏硬度各应用于什么金属材料？它们之间的数值关系如何？ ５．常见的金属晶体结构有哪几种？其原子排列密度有何差异？ ６．实际的金属晶体中存在哪些缺陷，对金属的力学性能有何影响？ ７．为什么单晶体具有各向异性，而多晶体一般不显示各向异性？ ８．什么是细晶强化？什么是形变强化？它们强化的效果有何不同？
９．细晶粒组织为什么具有较好的综合力学性能？细化晶粒的基本途径有哪些？ 10．简述金属的冷加工和热加工的区别及对材料组织和性能的影响。
二、练习题
１．填空题
（１）金属材料的物理性能包括：密度、 熔点 、 导电性 、 导热性 、 热膨胀性 和磁性。由于密度小， 钛及钛合金 在航空工业中应用广泛。
（２）金属材料的工艺性能包括： 铸造性能 、 锻造性能 、 切削加工性能 和 焊接性能 。 （３）低碳钢拉伸实验过程中的变形阶段包括： 弹性变形 阶段、 屈服 阶段、 塑性变形 阶段和 缩颈断裂 阶段。
（４）拉伸过程中材料能保持弹性变形的最大应力称为 弹性极限 。 （5）金属材料的塑性指标是 断后伸长率 和 断面收缩率 。
（6）硬度根据测定方法的不同，分为 布氏 硬度、 洛氏 硬度和 维氏 硬度。
（7）材料在 冲击载荷 作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧度，它的单位为 J/cm2 。 （８）金属常见的晶格类型为： 体心立方 、 面心立方 、 密排六方 。其中金属铬属于 体心立方 ；铜属于 面心立方 ；镁属于 密排六方 。
（９）根据几何特征，晶体缺陷一般分为以下三类 点缺陷 、 线缺陷 、 面缺陷 。
（10）工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为 细晶强化 ；通过冷塑性变形提高金属的强度和硬度的方法称为 形变强化 。
（11）在金属学中，冷热加工的界限是以 再结晶 温度来划分的。 ２．选择题：
（１）晶体中的位错属于 D ；晶界属于 C 。
A．体缺陷 B. 点缺陷 C. 面缺陷 D. 线缺陷 （２）室温下的纯铁为??Fe，它的晶格类型是 B 。
A．面心立方 B.体心立方 C.密排六方 D.简单立方
（3）退火、正火后的零件用一般用 A 硬度表示，淬火后的零件一般用 B 硬度表示。 A．HBS B.HRC C.HRA D.HV
（４）晶体的滑移是通过晶体中的 D 在切应力的作用下沿着滑移面逐步移动的结果。 A．空位 B. 晶界 C.间隙原子 D.位错 （５）当应力超过材料的 B ，零件会发生塑性变形。
A．弹性极限 B.屈服极限 C.抗拉极限 D.疲劳极限
（６）在交变载荷工作条件下的零件材料要考虑的主要的力学性能指标为 C 。 A．塑性 B.硬度 C.疲劳极限 D.强度 （７）材料的耐磨性与 B 的关系密切。
A．塑性 B.硬度 C.疲劳极限 D.强度 （８）一般来说，金属材料的 D 高，其塑性就好。
A．硬度 B. 屈服强度 C. 抗拉强度 D.屈强比
（９）用扎制板材冲制筒形零件时，在零件的边缘出现“制耳”主要是因为存在 B 。
A．加工硬化 B.形变织构 C.残余应力 D.纤维组织
（10）下列不属于金属的再结晶过程中发生的变化是 C 。
A．金属晶体形状发生了变化
B．金属的加工硬化消除，强度和硬度降低、塑性提高 C．金属晶体的结构发生了显著变化 D．纤维组织和形变织构得以消除
３．判断题：
（１）碳钢的含碳量越低，硬度就越低，其切削加工性能越好。 （ × ） （２）铸铁比碳钢铸造性能好，其主要原因是熔点较低，流动性好。 （ √ ） （３）凡是导电性好的金属其导热性也好。 （ √ ） （４）晶体缺陷越多，则金属的强度和硬度就越低。 ( × ） （５）工程实际应用的金属材料大多是多晶体材料。 （ √ ） （６）纯铁晶体属于体心立方晶格。 （ × ）
（７）在常温下，晶界比晶内易受腐蚀，晶界处熔点低，但晶界处不易产生塑性变形，故晶界处硬度和强度均较晶内高。 （ √ ）
（８）细晶强化与形变强化都能使材料强度和硬度提高，但塑性和韧性降低。 （ × ） （９）有纤维组织的金属板材，平行于沿纤维方向的强度高于垂直于纤维方向。（ √ ）
（10）低碳钢拉伸实验中，应力超过屈服点后不会立刻在局部形成缩颈是因为已变形的部分得到了形变强化而比未变形的部分强度高。 （ √ ）
（11）金属的变形程度越大，其再结晶越容易进行，所以再结晶温度越低。 （ √ ） （12）金属的热加工是指在室温以上进行的塑性变形加工。 （ × ）
４．计算题
（１）一低碳钢试样，原始标距长度为100mm，直径为?10mm。试验力达到18840N时试样产生屈服现象，试验力达到36110N时出现缩颈现象，然后被拉断。将已断裂的试样对接起来测量，标距长度为133mm，断裂处最小直径为?6mm。试计算该材料的?s、?b、?、?。
（２）某金属材料的拉伸试样L0=100mm,d0=10mm，拉伸到产生0.2%塑性变形时作用力(载
荷)F0.2=6.5×103N;Fb=8.5×103N.拉断后标距长为Ll=120mm,断口处最小直径为dl=6.4mm,试求该材料的?0.2、?b及?、?。
（３）有一根环形链条，用直径为?20mm的钢条制造，已知该钢条?s＝314MPa，试求此链条能承受的最
大载荷是多少？
三、应用拓展题：
根据相关材料手册和书籍，查出10钢、20钢、30钢、40钢、50钢、60钢的σb、σs(或σ0.2)、δ、?、?k的数值，并画出以横坐标为钢号，以纵坐标为各种力学性能的关系曲线。
一、思考题
１．为什么单晶体具有各向异性，而多晶体一般不显示各向异性？
２．合金的结构与纯金属的结构有什么不同？合金的力学性能为什么优于纯金属？ ３．细晶粒组织为什么具有较好的综合力学性能？细化晶粒的基本途径有哪些？ ４．合金中的相与组织有何联系和区别？
５．固溶体与金属化学物的结构与性能有何区别？
６．固溶强化、形变强化、细晶强化三者之间有何区别？
７．说出一次渗碳体,二次渗碳体,三次渗碳体,先共晶渗碳体,共晶渗碳体,先共析渗碳体,共析渗碳体,网状渗碳体它们之间有何异同？
８．为什么金相试样必须经过浸蚀才能用观察到显微组织，其原理是什么？ ９．结合铁碳相图解释：
（１）包扎物品一般用铁丝； （２）钢一般用冲压、锻造成形； （３）铸铁一般用铸造成型。
10．如果其它条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：? （1）金属型浇注与砂型浇注；? （2）浇注温度高与浇注温度低；? （3）铸成薄壁件与铸成厚壁件；? （4）厚大铸件的表面部分与中心部分； （5）浇注时采用振动与不采用振动。?
二、练习题
１．填空题
（１）纯金属的实际结晶温度与平衡结晶温度的差值△T称为 过冷度 。
（２）根据结晶条件的不同，可将形核方式分为 自发形核 和 非自发形核 。 （３）实际生产中，细化晶粒常可采用的方法有 增加过冷度 、 变质处理 和 附加振动 。 （４）铸锭的宏观组织是不均匀的，通常由表层 细晶 区，中间 柱状晶 区和心部 等轴晶区 三个晶区组成。
（５）合金是指由两种或以上的金属或金属与非金属组成的具有 金属 特征的物质。
（６）根据溶质原子在晶格中所占位置不同，固溶体可分为 间隙 固溶体和 置换 固溶体两类。按溶质原子的溶解度不同可分为 有限 固溶体和 无限 固溶体。
（７）晶内偏析一般在显微镜下呈 树枝状 分布，所以又称为 枝晶偏析 。 （８）工业纯铁在9120C以下的同素异构晶体称为 其晶格类型为 体心立方 。 ?-Fe ，（９）含碳量为 0.77% 的奥氏体在 727℃ 的温度下发生共析转变形成 珠光体 组织。 （10）碳在α-Fe中形成的过饱和固溶体称为 马氏体 。
（11）平衡状态下20、T8、T12钢的室温组织分别为 铁素体+珠光体 ， 珠光体 和 珠光体+二次渗碳体 。
（12）共析钢在室温下的平衡组织为 珠光体 ，它是由 层片 状交替排列的铁素体和渗碳体组成，经球化退火后，其中的 渗碳体 变为球状，故称为 球状珠光体 。
２．选择题