第三套一、名詞解釋（共 15 分，每小題 3 分）
1、過冷度：實際結晶溫度與理論結晶溫度之差稱為過冷度。
2、滲碳體（fe3c）：鐵和碳相互作用形成的具有複雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近於零。
在鋼中以片狀存在或網路狀存在於晶界。在萊氏體中為連續的基體，有時呈魚骨狀。
3、淬硬性：鋼在淬火後獲得馬氏體的最高硬度。
4、纖維組織：經過一定塑性變形後，金屬組織（特別是晶界上存在的雜質）沿變形方向的流線分布叫纖維組織。
5、再結晶：經過塑性變形的金屬材料加熱到較高的溫度時，原子具有較大的活動能力，使晶粒的外形開始變化。從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒。
和變形前的晶粒形狀相似，晶格型別相同，把這一階段稱為「再結晶」。
四、簡答題（共 16 分）
1、（5分）答：實際常使用的硬度試驗方法有：布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度三種。三種硬度試驗值有大致的換算關係，機械、機械工藝或金屬材料的手冊上面一般都有換算關係表。（2分）
布氏硬度：布氏硬度的使用上限是hb450，適用於測定硬度較低的金屬材料，如退火、正火、調質鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。
洛氏硬度：是工業生產中最常用的硬度測量的方法，因為操作簡便、迅速，可以直接讀出硬度值，缺點是因壓痕小，對材料有偏析及組織不均勻的情況，測量結果分離度大，再現性較差。洛氏硬度有a、b、c等幾種標尺，其中c標尺（即hrc）用的最多，該硬度有效範圍是20-67(相當於hb230-700)，適用於測定硬度較高的金屬材料，如淬火鋼及調質鋼。
維氏硬度：試驗時載入的壓力小，壓入深度淺，對工件損傷小。特別適用於測量零件的表面淬硬層及經過表面化學處理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精確。
但是維氏硬度的試驗操作較麻煩，一般在生產上很少使用，多用於實驗室及科研方面。（3分）
2、（5分）答：①隨著變形的增加，晶粒逐漸被拉長，直至破碎，這樣使各晶粒都破碎成細碎的亞晶粒，變形愈大，晶粒破碎的程度愈大，這樣使位錯密度顯著增加；同時細碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此，隨著變形量的增加，由於晶粒破碎和位錯密度的增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降產生所謂「加工硬化」現象。
（3分）②金屬的加工硬化現象會給金屬的進一步加工帶來困難，如鋼板在冷軋過程中會越軋越硬，以致最後軋不動。另一方面人們可以利用加工硬化現象，來提高金屬強度和硬度，如冷拔高強度鋼絲就是利用冷加工變形產生的加工硬化來提高鋼絲的強度的。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠實現的重要因素。
如冷拉鋼絲拉過模孔的部分，由於發生了加工硬化，不再繼續變形而使變形轉移到尚未拉過模孔的部分，這樣鋼絲才可以繼續通過模孔而成形。（2分）
3、（6分）答：與珠光體型轉變和貝氏體轉變相比，馬氏體轉變有以下特點：
屬於無擴散型轉變。由於溫度過低，鐵和碳原子均不擴散。（1.5分）
馬氏體轉變的速度極快。馬氏體形成一般不需要孕育期，馬氏體量的增加不是靠已經形成的馬氏體片的不斷長大，而是靠新的馬氏體片的不斷形成。（1.5分）
在不斷降溫的過程中形成。即過冷奧氏體只有在ms至mf溫度間連續冷卻時，馬氏體轉變才能進行，如在ms與mf之間某一溫度等溫，馬氏體轉變將停止，此時組織中有一部分奧氏體被殘留下來，這部分奧氏體稱為殘餘奧氏體，殘餘奧氏體的存在會改變鋼的效能，並使工件尺寸發生變化，因此，生產中，對一些高精度的工件（如精密量具、精密絲槓、精密軸承等），為了保證它們在使用期間的精度，可將淬火工件冷卻到室溫後，又隨即放到零下溫度的冷卻介質中冷卻（如乾冰+酒精可冷卻到-78℃，液態氧可冷卻到-183℃），以最大限度地消除殘餘奧氏體，達到增加硬度，耐磨性與穩定尺寸的目的，這種處理稱為「冷處理」。 （1.
5分）轉變過程伴隨有體積的膨脹。與鐵素體和奧氏體相比，馬氏體的比容最大，由奧氏體轉變為馬氏體時，鋼的體積有所膨脹，因此會產生應力（叫組織應力），它是造成淬火變形和開裂的原因之一。（1.
5分）六、分析題（共24分）
（2）20%a合金：
合金在1點以上全部為液相，當冷至1點時，開始從液相中析出α固溶體，至2點結束，2～3點之間合金全部由α固溶體所組成，但當合金冷到3點以下，由於固溶體α的濃度超過了它的溶解度限度，於是從固溶體α中析出二次相a，因此最終顯微組織：α+aⅱ
相組成物: α+a
a%=（90-80/90）*100%=111-a%=89%（3分）
45%a合金：
合金在1點以上全部為液相，冷至1點時開始從液相中析出α固溶體，此時液相線成分沿線be變化，固相線成分沿bd線變化，當冷至2點時，液相線成分到達e點，發生共晶反應，形成（a+α）共晶體，合金自2點冷至室溫過程中，自α固溶體中析出二次相aⅱ，因而合金②室溫組織：
aⅱ+α+(a+α) 相組成物:a+α
組織：（a+α）%=（70-55）/(70-40）*100%=50%
aⅱ%=**100%=11%
α%=**100%=39% 或α=50%-11%=39%
相：a%=（90-55）/90*100%=39% α%=1-a%=61%（3分）
80%a合金如圖③：
合金在1點以上全部為液相，冷至1點時開始從液相中析出a，此時液相線成分沿ae線變化，冷至2點時，液相線成分到達點，發生共晶反應，形成(a+α)共晶體，因而合金③的室溫組織：a+ (a+α)
相組成物：a+α
組織：a%=（40-20）/40*100%=50% （a+α）%=1-a%=50%
相： a%=（90-20）/90*100%=781-a%=22%（3分）
2、（9分）答：（1）因其未達到相變溫度，加熱時組織未變化，故冷卻後依然是原來的晶粒大小不均勻的組織。（2分）
（2）因其在退火溫度範圍內，加熱時全部轉化為晶粒細小的奧氏體，故冷卻後得到組織、晶粒均勻細小的鐵素體和珠光體。（2分）
（3）因其加熱溫度過高，加熱時奧氏體晶粒劇烈長大，故冷卻後得到晶粒粗大的鐵素體和珠光體。（2分）
要得到大小均勻的細小晶粒，選第二種工藝最合適。（3分）
第四套一、名詞解釋（共 15 分，每小題 3 分）
1、調質處理：淬火後加高溫回火。
2、珠光體（p）：由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強度和硬度，但塑性較差。
3、加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強度、硬度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現象
4、共析反應：由特定成分的單相固態合金，在恆定的溫度下，分解成兩個新的，具有一定晶體結構的固相的反應。
5、馬氏體：碳在α-fe中的過飽和固溶體。
五、簡答題（共 25 分）
1、（3分）答：改變零件載面形狀的方法合理（1分）。用熱處理方法和另選合金鋼都不合理，因為零件的剛度取決於二個方面：
一是材料的彈性模量，另乙個是零件的載面形狀，而材料的彈性模量是相對穩定的力學效能指標外（即這一指針對材料的組織狀態不敏感），用熱處理方法無法改變，對於同一合金系當成分改變時，材料的彈性模量也不變化。（2分）
2、（4分）答：①晶粒沿變形方向拉長，產生纖維組織，效能趨於各向異性，如縱向的強度和塑性遠大於橫向等；（1分）②晶粒破碎，位錯密度增加，產生加工硬化，即隨著變形量的增加，強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降；（1分）③織構現象的產生，即隨著變形的發生，不僅金屬中的晶粒會被破碎拉長，而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發生轉動，轉動結果金屬中每個晶粒的晶格位向趨於大體一致，產生織構現象；（1分）④冷壓力加工過程中由於材料各部分的變形不均勻或晶粒內各部分和各晶粒間的變形不均勻，金屬內部會形成殘餘的內應力。（1分）
3、（6分）答：手鋸鋸條：它要求有較高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具鋼製造，如t9、t9a、t10、t10a、t11、t11a。（2分）
普通螺釘：它要保證有一定的機械效能，用普通碳素結構鋼製造，如q195、q215、q235。（2分）
車床主軸：它要求有較高的綜合機械效能，用優質碳素結構鋼，如30、35、40、45、50。（2分）
六、分析題
1、（12分）答：(1)①：l4分）
(2)勻晶轉變；共析轉變（4分）
(3)合金①在1點以上全部為液相,冷至1點時開始從液相中析出γ固溶體至2點結束,2～3點之間合金全部由γ固溶體所組成,3點以下,開始從γ固溶體中析出α固溶體,冷至4點結束,4～5之間全部由α固溶體所組成,冷到5點以下,由於α固溶體的濃度超過了它的溶解度限度,從α中析出第二相β固溶體,最終得到室穩下的顯微組織: α+βⅱ（4分）
2、（15分）答：（1）下料→鍛造→正火→粗加工→精加工→區域性表面淬火+低溫回火→精磨→成品（5分）
（2）下料→鍛造→正火→粗加工→調質→精加工→區域性表面淬火+低溫回火→精磨→成品（5分）
（3）下料→鍛造→退火→粗加工→調質→精加工→氮化→研磨→成品（5分）
第五套一、名詞解釋（共 15 分，每小題 3 分）
1、自發形核：在一定條件下，從液態金屬中直接產生，原子呈規則排列的結晶核心。
2、加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強度、硬度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現象。
3、變形強化：即利用加工硬化有利的一面：經過一定塑性變形來增加金屬的強度、硬度的方法。
4、組織組成物：通常把能夠在顯微鏡下清楚地區別開，並具有一定形態特徵的組成部分，稱為組織組成物。
5、萊氏體（ld）：由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。在萊氏體中，滲碳體是連續分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。由於滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。
四、簡答題（共 21 分）
1、（5分）答：在結構上：固溶體的晶體結構與溶劑的結構相同，而金屬間化合物的晶體結構不同於組成它的任一組元，它是以分子式來表示其組成。(2分)
在效能上：形成固溶體和金屬間化合物都能強化合金，但固溶體的強度、硬度比金屬間化合物低，塑性、韌性比金屬間化合物好，也就是固溶體有更好的綜合機械效能，固溶體在合金中主要充當基體角色，佔的比例大；而金屬間化合物充當強化相角色，佔的比例小。（3分）
2、（7分）答：（1）為了改變鋼材內部的組織結構，以滿足對零件的加工效能和使用效能的要求所施加的一種綜合的熱加工工藝過程。（3分）
（2）熱處理包括普通熱處理和表面熱處理；普通熱處理裡面包括退火、正火、淬火和回火，表面熱處理包括表面淬火和化學熱處理，表面淬火包括火焰加熱表面淬火和感應加熱表面淬火，化學熱處理包括滲碳、滲氮和碳氮共滲等。（4分）
《機械工程材料》複習習題及答案
第一章材料的效能 1 1 名詞解釋 b b s 0.2 1 ak hb hrc 1 2 填空題 1 材料常用的塑性指標有 延伸率 和 斷面收縮率 兩種，其中用 延伸率 表示塑性更接近材料的真實變形。2 檢驗淬火鋼成品件的硬度一般用 洛氏 硬度，檢測退火件 正火件和調質件的硬度常用 布氏 硬度，檢驗氮...
機械工程材料複習題
一 填空題 共30分，每空1分 1 液態金屬結晶的基本過程是形核與晶核長大 2 鐵素體 f 是碳溶於 fe 所形成的間隙固溶體，其晶格型別是 體心立方 3.檢測淬火鋼件的硬度一般用洛氏 hrc 硬度 而檢測退火和正火鋼件的硬度常用布氏 hrb 硬度。4 gcr15鋼是滾動軸承鋼 其cr的質量分數是 ...
機械工程材料複習提綱
第一章機械零件的失效分析 2007 12 23 1.失效的概念 2.失效的方式 3.各種失效的抗力指標的物理意義及引數。第二章碳鋼 1.形核與長大 過冷現象與過冷度 純鐵的同素異構轉變 晶體結構及晶體中的主要缺陷 2.合金的概念 合金的主要相結構 相和組織組成物的概念 固溶強化 3.二元合金從高溫至...