工程材料的力学性能习题
一、填空题：
1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗______或_____的能力。
2.金属塑性的指标主要有_______和_______两种。
3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、___________和__________ 三个阶 段。
4.常用测定硬度的方法有__________、__________和维氏硬度测试法。
5.疲劳强度是表示材料在 ________ 载荷作用下而_______ 的最大应力值。
6.根据低碳钢的拉伸试验曲线，可以将拉伸变形过程分为_______阶段、_______阶段、_______阶段及______阶段。
7.材料的疲劳抗力一般与_______ 循环和_______循环有关。
8.冲击韧性是表征材料抗_______载荷的能力。
9.冲击韧性主要与_______有关，还与试样的尺寸、形状、表面质量及内部 组织有关，是组织结构的敏感参量。
10.韧性分为________ 韧性和________ 韧性两种。
11.断裂韧性表征裂纹失稳扩展的抗力大小，与材料内部存在 _______ 有关。
12.弹性模量表明弹性变形的难易程度，它只与________有关，与合金化、热处理、冷变形等无关。
二、选择题：
1.表示金属材料屈服强度的符号是（ ）。
A.ζe B.ζs C.ζb D.ζ-1
2.表示金属材料弹性极限的符号是（ ）。
A.ζe B.ζsC.ζb D.ζ-1
3.在测量渗碳工件的硬度时，采用的硬度测试方法的表示符号是（ ）。
A.HB B.HR C.HV D.HS
4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ ）。
A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性
5.材料若无明显的屈服现象，工程上规定了名义屈服极限，一般用（ ）表示。
A.ζ0.2 B.ζ0.1 C. ζ0.5 D. ζs
6.用压痕深度表示硬度大小的硬度是（ ）。
A.洛氏硬度 B.布氏硬度 C.维氏硬度 D.布氏硬度和维氏硬度
7.下列正确的标注是（ ）。
A.HRC60 B.200HBS C.20HRC D.HBW300
8. 下列正确的标注是（ ）。
A. 60HRCB.19HRC C.70HRC D.HRC67
三、判断题
1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。（ ）
2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。（ ）
3.根据国标， 拉伸试样有圆形截面和方形截面两种， 长度有10d0 和5d0 两种。（ ）
4.在工程上常用规定弹性极限ζ0.01 或ζ0.05 来作为材料的弹性指标。（ ）
5.材料屈服时若有上下屈服点，一般以下屈服点作为材料的屈服极限。（ ）
6.材料屈服时若有上下屈服点，一般以上屈服点作为材料的屈服极限。（ ）
7.机件的刚性除了与弹性模量有关，还与其截面尺寸有关。（ ）
8.材料的塑性指标断面收缩率ψ与试样长度无关。（ ）
9.材料的塑性指标延伸率δ与试样长度有关。（ ）
10.材料的疲劳产生的原因与材料内部微裂纹和表面质量有关。（ ）
四、名词解释
1.疲劳强度
2.塑性
3.抗拉强度（强度极限）
4.屈服强度（屈服极限）
5.弹性极限
6.硬度
7.机械性能（力学性能）
8.布氏硬度
9.洛氏硬度
10.维氏硬度
11.冲击韧性
12.断裂韧性
金属的结构与结晶习题
一、填空题：
1. 一切固态物质可以分为______ 与______ 两大类。
2. 晶体缺陷主要可分为_______、_______和_______ 三类。
3. 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有_______ 和 ________。
4. 面缺陷主要指的是 _______ 和 ________。
5. 最常见的线缺陷有_______ 和 ________。
6. 体心立方晶格中的密排面是 _________ ,密排方向是 _________。
7. 面心立方晶格中的密排面是 _________ ,密排方向是 _________。
8. 面心立方晶格的配位数是 __________。
9. 体心立方晶格的配位数是 __________。
10.晶体的三个特征点是 __________、 __________、 __________。
11.如右图箭头所指晶向的晶向指数是 __________。
12. 如右图晶胞中斜面的晶面指数是 __________。
13.工业生产中细化晶粒的方法有 __________、 __________、 __________三种
14.晶粒越细，金属的强度越 __________。
15.金属结晶的必要条件是 __________。
16.金属结晶时过冷度越大，结晶的驱动力越 __________，结晶就越容易。
17.金属的结晶包括 __________ 和 __________ 两个基本过程。
18.金属的形核包括 __________和 __________。
19.实际生产条件下金属的形核方式是 __________。
20.金属铸件的凝固方式包括 __________、 __________、 __________ 三种。
21.金属铸锭的宏观组织是表面的 __________ 区、中间的 __________ 区、中心的
22.金属晶粒的长大主要取决于 __________ 和 __________ 。
23. 结晶时，冷却速度越大，实际结晶温度 __________ ，过冷度 __________。
24.｛111｝晶面族中共有 __________ 个空间位向不同的晶面。
25.｛110｝晶面族中共有 __________ 个空间位向不同的晶面。
26. 金属的三种晶体结构中， __________ 结构塑性最好。
27. 如右图所示体心立方结构， 图中阴影晶面的晶面指数为 __________。
二、选择题：
1.每个体心立方晶胞中包含有（ ）个原子。
A.1B.2C.3D.4
2.每个面心立方晶胞中包含有（ ）个原子。 区。 __________
A.1 B.2 C.3D.4
3.属于面心立方晶格的金属有（ ）。
A.α-Fe、铜 B.α-Fe、钒 C.γ-Fe、铜 D.γ-Fe、钒
4.属于体心立方晶格的金属有（ ）。
A.α-Fe、铝B.α-Fe、铬 C.γ-Fe、铝D.γ-Fe、铬
5.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（ ）。
A.间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔
6.属于｛111｝晶面族的晶面是
A.（111） B. （100） C. （110） D.（0īī）
7.下面叙述不正确的是（ ）。
A.单晶体内部没有晶界B.多晶体内部有晶界
C.晶界是小角度晶界D.晶界就是原子紊乱排列的过渡层。
8.下面叙述正确的是（ ）。
A.金属结晶时体系的自由能增加 B.金属结晶时体系的自由能减小
C. 金属结晶时体系自由能基本不变 D.金属结晶时体系自由能有时增大有时减小
9.下面表述正确的是（ ）。
A.液态金属的结构与固态相近 B.液态金属的结构与气态相近
C.液态金 属具有与固态、气态完全不同的结构
D.液态金属在结构上呈现长程有序、短程 无序的状态。
11.液态金属结晶所需的能量主要来自（ ）
A.液体转变为固体时能量所产生的自由能差值
B.液体结晶时出现液固界面而产生的界面能
C.液体中的能量起伏 D.液体自身储存的能量
12. 实际晶体的线缺陷表现为（ ）。
A.空位和间隙原子 B.位错 C.晶界 D.亚晶界
三、判断题
1. 非晶体具有各向异性。（ ）
2. 晶体具有各向同性。（ ）
3. 单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。 （ ）
4. 单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。（ ）
5. 不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式相同而排列紧密 程度不同。（ ）
6. 实际金属内部原子排列是规则的，无缺陷的。（ ）
7. 金属结晶时，形核率越大，则晶粒越粗。（ ）
8. 金属结晶后晶体结构不再发生变化。（ ）
9. 室温下，金属晶粒越细小，其强度、硬度越高，塑性、韧性越低。（ ）
10. 金属结晶时，形核率越大，则晶粒越细。
11. 晶体缺陷的存在使金属的实际强度小于理论值，但随着缺陷的增多，金 属又会产生强化。（ ）
12. 点缺陷又称为热缺陷。（ ）
13. 在立方晶胞中，存在关系（h k l）⊥[h k l]。（ ）
14. 晶向指数代表着一组相互平行、方向一致的晶向。（ ）
15. 晶面指数并不指某一特定的晶面，而是代表一组相互平行的晶面。。 （ ）
16. 所有相互平行的晶面，其晶面指数相同或仅相差一负号。（ ）
四、名词解释
1.晶体与非晶体
2.晶格
3.单晶体与多晶体
4.晶体缺陷
5.冷却曲线
6.理论结晶温度
7.过冷度
8.均匀形核
9.异质形核
10.变质处理
五、简答题
1.实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影响？
2.单晶体的各向异性是如何产生的？为何实际晶体都显示不出各项异性？
3.晶体与非晶体的本质区别是什么？
4.分析纯金属冷却曲线上出现“过冷现象”和“平台”的原因。 合金的构造与二元合金相图习题
一、填空题：
1.影响置换固溶体溶解度的因素主要有 __________、 __________、 __________。
2.金属间化合物主要有三种类型， 它们是 __________、 __________、 __________。
3.合金中的相结构包括 __________ 和 __________两大类。
4.根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为置换固溶体 和 __________。
5.金属间化合物的性能特点是 __________。
二、选择题：
1.下列表述不正确的是（ ）。
A.相图是表示在平衡状态下，合金的组成相或组织状态与温度、压力、成分 之间关系的简明图解
B.相图只表示在平衡状态下，合金中的相与温度、压力、 成分之间关系，与组织没有关系
C.利用相图可以研究合金的相变、组织形成及 其变化的规律
D.相图是制定热加工工艺的重要工具
2.共晶反应是（ ）。
A．一种固相同时转变为二种固相 B．二种固相同时转变为一种固相
C．一种液相同时转变为二种固相 D．一种液相转变为一种固相
3.一个合金的室温组织为α+二次β+(α+β)，它由（ )。
A．二相组成 B．三相组成 C．四相组成 D．两种组织组成物组成
4.二元合金系中，两组元在液态无限互溶，在固态下仍能相互溶解而形成 无限固溶体的相图称为（ ）相图。
A．匀晶相图 B．共晶相图 C．共析相图 D．包晶相图
5.二元合金系中，两组元在液态相互溶解，而在固态下只能有限固溶，在 一定温度下同时结晶出两种不同成分固相的转变称为（ ）。
A．匀晶转变 B．共晶转变 C．共析转变 D．包晶转变
6.在一定温度下，一定成分的单相固溶体同时结晶出两个不同成分固相的转变称为（ ）。
A．匀晶转变 B．共晶转变 C．共析转变 D．包晶转变
7.在一定温度下，由一种液相和一种固相相互作用而生成另一种固相的转 变称为（ ）。
A．匀晶转变 B．共晶转变 C．共析转变 D．包晶转变
三、判断题
1. 间隙固溶体只能是有限固溶体。（ ）
2. 纯金属可用一条温度轴表示出不同温度下的相状态。（ ）
3. 二元合金的组成相不仅与温度有关，还与合金的成分有关。（ ）
4. 杠杆定律只适用于相图中两相区的相或组织含量的计算。（ ）
5. 合金的结晶不是在恒温下进行的，而是有一定的温度范围。（ ）
6. 合金在结晶过程中不只有一个固相和液相，而是在不同范围内有不同的 相，各相成分也变化。（ ）
7. 合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能均匀 的固态合金称为金属化合物。
8. 合金中各组成元素的原子按一定比例相互作用而生成的一种新的具有金 属特性的物质称为固溶体。
9.置换固溶体可以是无限固溶体。（ ）
10.合金的结晶也包括形核与长大两个基本过程。（ ）
四、名词解释
1.组织
2.合金
3.相
4.固溶体
5.金属化合物
6.相图
7.匀晶相图
8.共晶相图
9.固溶强化
10.枝晶偏析
11.组元
五、简答题
1.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构和性能上有何区别？
2.纯金属结晶与合金结晶有什么异同？
3.什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？
4.合金相图反映一些什么关系？应用时要注意什么问题？
铁碳合金及铁碳相图习题
一、填空题：
1.珠光体是 __________ 和 __________ 形成的机械混合物。
2.碳溶解在 __________ 中所形成的 __________ 称为铁素体。
3.在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为 __________ ，共析点的含碳量为 __________。
4.低温莱氏体是 __________ 和 __________ 组成的机械混合物。
5.高温莱氏体是 __________ 和 __________ 组成的机械混合物。
6.在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是 __________ ，共析转变温度是 __________。
7. 按含碳量和室温组织的不同，铁碳合金相图中的合金可分为 __________ 、 __________ 和 __________ 三大类。 8. 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为 80 ％，则此钢的质量分数为 __________。
9. 碳溶解在 __________ 中所形成的 __________ 称为奥氏体。
10.钢的最大含碳量为 __________ 。
11.渗碳体的含碳量为 __________。
12.纯铁的三种同素异构体是 __________、 __________、 __________。
二、选择题
1. 莱氏体是一种（ ）。
A．固溶体 B．金属化合物 C．两相组织 D．单相组织
2. 亚共晶白口铸铁1000℃时，组织中的相组成是（ ）
A．Fe3C+A+Ld B．Fe3C+A C．Ld+A
3. 铁-碳相图中不应出现的组织是（ ）
A．马氏体，B．铁素体，C．珠光体
4. 由α-Fe转变为γ-Fe是属于（ ）。
A．同素异构转变 B．共析转变 C．共晶转变 D．匀晶转变
5. Fe-Fe3C 相图是 Fe-C 合金相图的一部分，生产中使用的碳钢和铸铁的含 碳量一般不超过（ ），Fe－Fe3C相图部分就可满足生产上的要求。
A．2.11%B．1.5% C．4.3% D．5%
6. Fe-Fe3C相图是Fe-C合金相图的一部分，其组元为（ ）。
A．F+A B．F+Fe3C C．Fe+Fe3CD．P+Fe3C
7. 当温度在室温至727℃时，α-Fe的体心立方晶格中的溶碳量为（ ）。
A．0.0008%-0.0218% B．0.0008%-0.077% C．0.0218%-0.77% D． 0.77%-2.11%
8.当温度在727-1148℃时，γ-Fe的面心立方晶格中的溶碳量为（ ）。
A．0.0008%-0.0218% B．0.0008%-0.077% C．0.0218%-0.77% D． 0.77%-2.11%
9. 在下列铁的形态中，具有体心立方晶格的是（ ）。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．α-Fe和δ-Fe
10. 在下列铁的形态中，具有面心立方晶格的是（ ）。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．α-Fe和δ-Fe
11. 在室温时，铁素体的最大的溶碳量为（ ）。
A．0.77% B．0.0008% C．0.0218% D．2.11%
12. 在727℃时，铁素体的最大的溶碳量为（ ）。
A．0.77% B．0.0008% C．0.0218% D．2.11%
13. 在1148℃时，奥氏体的最大的溶碳量为（ ）。
A．0.77% B．0.0008% C．0.0218% D．2.11%
14. 在727℃时，奥氏体的最大的溶碳量为（ ）。
A．0.77% B．0.0008% C．0.0218% D．2.11%
15. 亚共析钢的室温平衡组织是（ ）。
A．F B．P C．F+P D．P+Fe3C
16. 亚共晶白口铸铁的室温平衡组织是（ ）。
A．F+P B．P+Fe3CⅡ+Ld＇C．P+Ld＇ D．P+Fe3C
17. 过共晶白口铸铁的室温平衡组织是（ ）。
A．P+Fe3CⅡ+Ld＇ B．Ld＇+ Fe3CⅠ C．P+Ld＇ D．P+Fe3C
18. 亚共晶白口铸铁的退火组织中，不可能有下列（ ）组织。
A．二次渗碳体 B．共析渗碳体 C．一次渗碳体 D．共晶渗 碳体
19. 在 Fe-Fe3C 合金的退火组织中，含珠光体量最多的合金的碳含量为
A．0.0218% B．0.77% C．2.11% D．4.3%
20.在Fe-C相图中，A1温度是（ ）
A．PSK线 B．GS线 C．ES线 D．ECF 线 ）。 （
21. 在Fe-C相图中，A3温度是（ ）
A．PSK线 B．GS线 C．ES线 D．ECF 线
22. 在Fe-C相图中，Acm温度是（ ）
A．PSK线 B．GS线 C．ES线 D．ECF 线
三、判断题
1. 亚共析钢的性能是随着含碳量的增加，强度、硬度升高，而塑性降低。 （ ）
2. 共析转变形成的珠光体为单相组织。（ ）
3. 铁素体是碳溶解在γ-Fe中所形成的间隙固溶体。（ ）
4. GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称Acm线。（ ）
5. PSK线叫共析线，通称A3线。（ ）
6. 在 Fe-Fe3C 相图中的 ES 线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称 A1 线。（ ）
7.一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体虽然析出过程不同，但本质是一样 的。（ ）
8.居里温度是770℃，是铁磁性和非铁磁性的转变温度。（ ）
9. 二次渗碳体一般沿着奥氏体的晶界析出，呈网状。（ ）
10. 二次渗碳体呈网状分布时， 使钢的性能明显下降， 因此尽量避免。（ ）
11. 避免二次渗碳体析出的方法是正火。（ ）
四、名词解释
1. 莱氏体
2. 钢与铁
3. 珠光体
五、简答题
1.有一碳钢试样，金相观察室温平衡组织时，珠光体区域面积占到93%，其 余为网状渗碳体，铁素体与渗
碳体的密度基本相同，室温时铁素体的碳含量几乎 为零，试估算这种钢的碳含量。
2. 含碳量增加，铁碳合金的力学性能如何变化，分析其原因。
3. 同样形状的一块含碳量为0.15%的碳钢和一块白口铸铁，不做成分检验， 如何区分它们？
4. 试述钢和铸铁中碳的质量分数、组织和性能的差异。
5. 计算铁碳合金中二次渗碳体的最大可能含量。
金属的塑性变形及再结晶习题
一、填空题
1.晶体塑性变形的方式包括滑移和孪生，其中 _________ 是主要的变形方式。
2.滑移是在 __________ 应力作用下发生的。
3. 晶体的滑移变形的痕迹叫 __________ 。
4. 晶体的滑移时沿着原子面和原子方向组合称为 __________。
5. 体心立方晶格的晶体滑移时，其滑移面和滑移方向分别为 __________ 和 __________。
6. 金属的晶粒越细，则其强度 __________，塑性 __________。
7. 加工硬化使金属强度 __________，塑性 __________。
8. 在塑性变形中，孪生的结果是 __________。
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