第一章1.1 什么是金属力学的性能？根据载荷形式的不同，力学性能的指标主要有哪些？答：指材料在不同载荷的作用下所表现的特性是金属力学的性能。
力学性能的指标有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
1.2什么是强度？什么是塑性，衡量这两种性能指标有哪些，各用什么符号表示？答：强度指材料在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度指标是弹性极限，屈服强度，抗拉强度。
分别用σe 、σs、σb表示。
塑性是指断裂前金属材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。
评定指标是断后伸长率和断面收缩率。
分别用用δ、ψ表示。
1.3 低碳钢做成的d0=10mm的圆形短试样经拉伸试验，得到如下数据：Fs=21100N、Fb=34500N、l1=65mm、d1=6mm。
试求低碳钢的σs 、σb 、δ5 、ψ。
答：1.6 什么是冲击韧性？用什么符号表示？答；材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。
用ak表示。
1.7 什么是疲劳强度？答：零件在交变载荷作用下，经过无数次循环而不发生破坏，所对应的最大应力值是疲劳强度。
1.8 长期工作的弹簧突然断裂，属于哪类问题？与材料的哪些性能有关？答：长期工作的弹簧突然断裂，属于疲劳破坏。
1.9大能量冲击和小能量多次冲击的冲击韧性，各取决于金属材料的哪些力学性能指标？答：当材料承受的载荷是小能量多次冲击时，则材料的冲击韧性主要取决于材料强度；当材料承受的载荷是大能量较少次数的冲击时，则材料的冲击韧性主要取决于材料塑性。
第二章2.1 解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒|、、组元、相、变质处理？答：晶格：将原子看成一个点,用假想的线条将各原子中心连接起来,形成的空间几何格架,称为晶格。
晶胞：能完全代表晶格特征的由最小几何单元。
晶粒：外形、大小、晶格方位都不一致的小单晶体。
组元：组成合金独立的最基本的单元称为组元。
相：合金中凡是结构、成分、性能相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。
2.2变质处理：在液态金属结晶以前加一些称为变质剂的物质，以增加形核率，抑制长大速率从而细化晶粒的方法。
2.4常见的金属金格有那几种？答：体心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。
2.5实际金属中存在那些晶体缺陷，它对力学性能有哪些影响？实际金属中存在点缺陷、线缺陷、面缺陷。
晶体缺陷使晶格发生畸变，金属的强度、硬度上升，塑性、韧性下降。
2.7过冷度、过冷度与冷却速度的关系。
理论结晶温度与实际结晶温度的差值叫过冷度过；冷却速度越快过冷度越大。
2.8金属的结晶基本规律是什么？晶核的形核率与长大速度受哪些因素的影响？答：在恒定温度下进行，结晶时要放出潜热，需要过冷度，结晶的过程是晶核产生和晶核不断长大的过程。
晶核的形核率影响因素有增加过冷度、变质处理、附加振动、降低浇注速度；长大速度影响因素有增加过冷度、变质处理。
2.9晶粒的大小对金属的力学性能有哪些影响？生产中有哪些细化晶粒的方法？答：一般情况下，晶粒越细小，金属的强度、塑性和韧性越好。
生产中细化晶粒的方法有：增加过冷度、变质处理、附加振动、降低浇注速度。
2.12，固溶体有哪些类型？答：置换固溶体，间隙固溶体2.14 什么是铁素体、奥氏体、珠光体和莱氏体？写出它们的符号？答：铁素体（F）：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。
奥氏体（A）：碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。
珠光体（ P ）：F与Fe3C组成的机械混合物。
莱氏体：高温莱氏体（ Ld ）A与Fe3C组成的共晶体。
：低温莱氏体（ L’d ）P与Fe3C组成的共晶体。
2.17据Fe-Fe3C相图分析Wc=0.45%和Wc=1%的碳素钢从液态黄缓冷至室温的组织答：Wc=0.45%亚共析钢在结晶时，当温度降至液相线所对应的温度时，开始结晶出奥氏体，随着温度的不断降低液相不断减少，奥氏体不断增多，当温度降至固相线所对应的温度时，液相全部结晶为奥氏体；当温度降至奥氏体转变为铁素体的开始线所对应的温度时，从奥氏体中开始析出铁素体，随着温度的不断降低奥氏体不断减少，铁素体不断增多，当温度下降低到共析线所对应的温度时，剩余的奥氏体成分正好为共析成分，因此，剩余奥氏体发生共析转变生成珠光体。
所以室温时，其组织为铁素体和珠光体。
Wc=1%过共析钢当温度降至液相线所对应的温度时，开始结晶出奥氏体，随着温度的不断降低液相不断减少，奥氏体不断增多，当温度降至固相线所对应的温度时，液相全部结晶为奥氏体；当温度降至碳在奥氏体中的溶解度曲线所对应的温度时，从奥氏体中开始析出渗碳体，随着温度的不断降低奥氏体不断减少，渗碳体不断增多，当温度下降低到共析线所对应的温度时，剩余的奥氏体成分正好为共析成分，因此，剩余奥氏体发生共析转变生成珠光体。
所以室温时，其组织为渗碳体和珠光体。
2.18分析碳钢的组织、力学性能随含碳量增加的变化规律答：随含碳量增加而增加，钢的室温组织分别为F、F+P、P+Fe3CⅡ，随着含碳量的增加，组织中作为强化相的渗碳体在增多，钢的硬度、强度上升，塑性、韧性下降。
而且渗碳体分布越均匀，钢的强度越大。
当钢的含碳量大于0.9%以后，随着含碳量的增加强度明显下降。
2.22 热处理有哪几个阶段组成？答：热处理有加热、保温和冷却三个阶段。
2.23解释下列名词：马氏体、屈氏体、调质处理？答：过冷奥氏体在MS 到Mf温度内的转变产物称为马氏体，碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
将淬火与高温回火相结合的热处理称为调质处理。
屈氏体是铁素体基体中弥散分布着极细粒状渗碳体的复合组织。
2.25正火与退火的主要区别是什么？应如何选择正火与退火？答：正火是在空气中冷却。
退火是随炉缓慢冷却；正火的硬度和强度比退火高。
从切削加工性能考虑：切削加工要有适当的硬度，当含碳量小于0.5%采用正火，含碳量大于0.5%采用退火。
从使用性能考虑：作为最终热处理采用正火，但零件形状复杂采用退火，消除内应力采用去内应力退火从经济性能考虑：正火比退火生产周期短、生产成本低、效率高，易操作因此优先采用正火2.27 化学热处理包括哪几个基本过程？常用的化学热处理方法有哪几种？答：化学热处理一般有渗入元素的分解、吸收、扩散三个基本过程组成。
化学热处理的种类很多，按渗入元素不同可分为渗碳、渗氮，碳氮共渗、渗硼、碳氮硼三元共渗、渗金属等。
2.28马氏体的本质是什么？其组织形态分哪两种？马氏体的本质是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
马氏体分高碳马氏体和低碳马氏体。
低碳马氏体形成显微组织呈板条状，高碳马氏体形成显微组织呈片状。
2.30淬火有哪几种方法单介质淬火、双介质淬火分级淬火等温淬火2.34有一凸轮轴，要求表面有高的硬度(大于50HRC)，内部具有良好的韧性原用45钢制造，经调质处理后，高频淬火、低温回火可满足要求。
现因工厂库存的45钢以用完，拟改用15钢代替，试问：1）改用15钢后，若仍按原热处理方法进行处理，能否达到性能要求？为什么？答：改用15钢后，若仍按原热处理方法进行处理不能达到性能要求，因为15钢含碳量太低，若仍按原热处理方法进行处理强度和硬度达不到要求。
2）若用原热处理不能达到性能要求，应采用哪些热处理方法才能达到性能要求？答：改用15钢后，进行渗碳，调制处理，表面淬火，低温回火就能达到性能要求。
2.35根据下列零件的性能要求及技术条件，选择热处理工艺的方法：1)用45碳钢制作直径为18mm的传动轴，要求有良好的综合力学性能，22~25HRC，回火索氏体组织；答：用45碳钢制作直径为18mm的传动轴，要求有良好的综合力学性能，22~25HRC，回火索氏体组，织要采用调质处理。
2）用20CrMnTi制作的汽车传动轴齿轮，要求表面有高硬度、高耐磨性、58~63HRC，硬化层深0.8mm；答：用20CrMnTi制作的汽车传动轴齿轮，要求表面有高硬度、高耐磨性、58~63HRC，硬化层深0.8mm，则先进行渗碳，然后高频感应加热表面淬火，最后低温回火。
3）用65Mn制作的直径5mm弹簧，要求高弹性，硬度为38~40HRC,回火屈氏体；答：用65Mn制作的直径5mm弹簧，要求高弹性，硬度为38~40HRC,回火屈氏体，可先进行淬火然后在中温回火。
4）用45钢制作的某机床主轴，其轴颈部分和轴承接触要求耐磨，52~56HRC,硬化层深1mm。
答：用45钢制作的某机床主轴，其轴颈部分和轴承接触要求耐磨，52~56HRC,硬化层深1mm。
则先进行调质处理，然后高频感应加热表面淬火，最后低温回火。
第3章3.2 按含碳量分，碳素钢主要有哪几种类型？含碳量各是多少？答：按含碳量分，碳素钢可分为：低碳钢：含碳量是Wc≤0.25%。
中碳钢：含碳量是Wc=0.25～0.6%。
高碳钢：含碳量是Wc>0.6%.3.4 按用途分，碳素钢主要有哪几种类型？合金钢主要有几种类型？答：碳素钢可以分为：碳素结构钢、碳素工具钢。
合金钢可以分为：合金结构钢、合金工具钢、特殊用途钢。
3.6 合金元素能否增加过冷奥氏体稳定性及提高回火稳定性？答：合金元素能增加过冷奥氏体稳定性及提高回火稳定性能。
因为合金元素溶入奥氏体之后，能降低原子的扩散速度，从而增加过冷奥氏体的稳定性；由于合金元素溶入马氏体，使原子扩散速度减慢，因而在回火过程中，马氏体不易分解，使钢材回火时强度、硬度下降缓慢，提高了钢的回火稳定性。
3.7为什么低合金高强度结构钢的强韧性比含碳量相同的碳钢好？答：因为合金元素溶入铁素体后，年引起铁素体的晶格畸变，强化了铁素体，金属的强度、硬度上升，由于合金元素的溶入，形成了渗碳体和特殊碳化物，渗碳体和特殊碳化物加热时不易分解，能形成自发晶核，且阻碍奥氏体晶粒的长细化了晶粒，使钢的强度和韧性提高，所以低合金高强度结构钢的强韧性比含碳量相同的碳钢好。
3.10 为什么调质钢的含碳量为0.3%-0.5%？合金元素再合金调质中作用如何？答：（1）因为含碳量过低，强度和硬度低，含碳量过高，塑性、韧性差，所以调质钢的含碳量为0.3%-0.5%。
（2）合金元素的加入可以提高钢的淬透性和回火稳定性，并可以强化铁素体。
3.11 弹簧钢的最终热处理为何采用淬火+中温回火？答：为了获得回火屈氏体。
3.13 轴承钢中含碳量为何较高？合金元素在钢中的主要作用是什么？答：1. 轴承钢中含碳量较高，是为了保证轴承钢有足够的强度，硬度，并形成足够的碳化物，增加钢的耐磨性。
2. 合金元素的加入可以提高钢的淬透性和回火稳定性，并可以强化铁素体。
3.15 ZGMn13在哪种工作条件下耐磨？为什么?常用何种热处理？答：ZGMn13在强烈冲击和摩擦条件下耐磨。
因为当ZGMn13在强烈冲击和摩擦时，表面产生塑性变形引起加工硬化，硬度、耐磨性大大提高。
而即使表面磨损，其内部由于继续加工硬化而使硬度、耐磨性增加。
常用的热处理是水韧处理。