《工程材料及機械制造基礎》習題參考答案

1、1《工程材料及機械制造基礎》習題參考答案第一章材料的種類與性能（P7）１、金屬材料的使用性能包括哪些？力學性能、物理性能、化學性能等。２、什么是金屬的力學性能？它包括那些主要力學指標？金屬材料的力學性能：金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的與彈性和非彈性反應相關或涉及力與應變關系的性能。主要包括：彈性、塑性、強度、硬度、沖擊韌性等。３、一根直徑10mm的鋼棒，在拉伸斷裂時直徑變?yōu)?.5mm，此鋼的抗拉強度為450Mpa，問此棒能承受的最大載

2、荷為多少？斷面收縮率是多少？F=35325Nψ=27.75%４、簡述洛氏硬度的測試原理。以壓頭壓入金屬材料的壓痕深度來表征材料的硬度。5、什么是蠕變和應力松弛？蠕變：金屬在長時間恒溫、恒應力作用下，發(fā)生緩慢塑性變形的現(xiàn)象。應力松弛：承受彈性變形的零件，在工作過程中總變形量不變，但隨時間的延長，工作應力逐漸衰減的現(xiàn)象。6、金屬腐蝕的方式主要有哪幾種？金屬防腐的方法有哪些？主要有化學腐蝕和電化學腐蝕。防腐方法：1）改變金屬的化學成分；2）通

3、過覆蓋法將金屬同腐蝕介質隔離；3）改善腐蝕環(huán)境；4）陰極保護法。第二章材料的組織結構（P26）1、簡述金屬三種典型結構的特點。體心立方晶格：晶格屬于立方晶系，在晶胞的中心和每個頂角各有一個原子。每個體心立方晶格的原子數(shù)為：2個。塑性較好。面心立方晶格：晶格屬于立方晶系，在晶胞的8個頂角和6個面的中心各有一個原子。每個面心立方晶格的原子數(shù)為：4個。塑性優(yōu)于體心立方晶格的金屬。密排六方晶格：晶格屬于六方棱柱體，在六棱柱晶胞的12個項角上各有

4、一個原子，兩個端面的中心各有一個原子，晶胞內部有三個原子。每個密排六方晶胞原子數(shù)為：6個，較脆2、金屬的實際晶體中存在哪些晶體缺陷？它們對性能有什么影響？存在點缺陷、線缺陷和面缺陷。使金屬抵抗塑性變形的能力提高，從而使金屬強度、硬度提高，但防腐蝕能力下降。3、合金元素在金屬中存在的形式有哪幾種？各具備什么特性？存在的形式有固溶體和金屬化合物兩種。合金固溶在金屬中引起固溶強化，使合金強度、硬度提高，塑性、韌性下降。金屬化合物提高合金的強度

5、和硬度。4、什么是固溶強化？造成固溶強化的原因是什么？固溶強化：因溶質原子的溶入引起合金強度、硬度升高的現(xiàn)象。原因：固溶體中溶質原子的溶入引起晶格畸變，使晶體處于高能狀態(tài)。５、簡述聚合物大分子鏈的結構與形態(tài)。它們對高聚物的性能有何影響？聚合物大分子鏈的結構分為線性結構和體型結構。線性結構具有良好的塑性和彈性，加熱可軟化，冷卻后變硬，易于成形，可反復使用。體型結構有較好的3（1）做出AB合金相圖；（2）分析A的質量分數(shù)分布為20%、45%

6、、80%等合金的結晶過程。14、為什么鑄造合金常選用接近共晶點的合金？為什么要進行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金？近共晶點的合金熔點低，結晶范圍小，鑄造性能好。單相固溶體成分的合金具有良好的塑性和小的變形抗力，可鍛性好。15、何謂α、γ、Fe3C、C、P、A、Ld、（Ld`）？它們的結構、組織形態(tài)、力學性能有何特點？α為鐵素體，F(xiàn)e3C為滲碳體，C為碳元素，P為珠光體，γ、A為奧氏體，Ld為高萊氏體，（Ld`）為低溫萊氏體。α

7、為體心立方結構，溶碳量低，強度、硬度低，塑性、韌性好。γ、A是碳在γ—Fe中形成的間隙固溶體，為面心立方結構，溶碳量較大，是高溫組織，硬度較低，塑性較高，易于成形。Fe3C是鐵和碳的金屬化合物，含碳量6.69%，硬度很高，脆性很大，塑性和韌性幾乎為零。P是鐵素體與滲碳體的機械混合物，碳的分數(shù)為0.77%，具有良好的力學性能。Ld是奧氏體與滲碳體的機械混合物，（Ld`）是珠光體與滲碳體的機械混合物，含碳量4.3%，力學性能與滲碳體接近。1

8、6、碳鋼與鑄鐵兩者的成分、組織和性能有何差別？并說明原因。碳含量小于2.11%是碳鋼，大于2.11%是鑄鐵；碳鋼中的碳與鐵以金屬化合物的形式存在，而鑄鐵中的碳以游離石墨的形式存在；碳鋼的力學性能較好，其硬度、強度隨含碳量的增加而增加，塑性、韌性隨含碳量的增加而下降，鑄鐵的力學性能取決于石墨的形狀、大小及分布；鑄鐵的鑄造性能優(yōu)于碳鋼；鑄鐵不能進行壓力加工，其焊接性能遠不及碳鋼。17、分析碳的質量分數(shù)分別為0.20%、0.60%、0.80%

9、、1.0%的鐵碳合金從液態(tài)緩慢冷至室溫時的結晶過程和室溫組織。指出這四種成分組織與性能的區(qū)別。碳的質量分數(shù)為0.20%、0.60%的鐵碳合金均屬于亞共析鋼，從液態(tài)緩慢冷至室溫時的結晶過程為：經(jīng)過AC線時從液態(tài)中結晶出A，經(jīng)過AE線時全部結晶為A，經(jīng)過GS線時由于貧碳有F析出，經(jīng)過PSK線時剩余的A轉變?yōu)镻，室溫組織為PF。并隨碳的質量分數(shù)的增加P增加，F(xiàn)減少。碳的質量成分分別為0.80%、1.0%的鐵碳合金均屬于過共析鋼，從液態(tài)緩慢冷至

10、室溫時的結晶過程為：經(jīng)過AC線時從液態(tài)中結晶出A，經(jīng)過AE線時全部結晶為A，經(jīng)過ES線時由于富碳有Fe3CⅡ析出，經(jīng)過PSK線時剩余的A轉變?yōu)镻，室溫組織為PFe3CⅡ。并隨碳的質量分數(shù)的增加Fe3CⅡ增加，P減少。由于F、P、Fe3CⅡ，的力學性能上的差異，隨碳的質量分數(shù)的增加鐵碳合金的強度和硬度增加，而塑性和韌性下降。18、滲碳體有哪5種基本形態(tài)，它們的來源和形態(tài)有何區(qū)別？一次滲碳體是從液體中直接析出，呈長條形；二次滲碳體從奧氏體中