工程材料与成型工艺基础习题汇编答案--老师版

1工程材料及成形技术课程习题集班级：_姓名：_学号：_2013 年 2 月5 月2习题一 工程材料的性能一、名词解释s： b： ： ：E： -1： k： HB： HRC：二、填空题1、材料常用的塑性指标有（ ）和（ ）两种，其中用（ ）表示塑性更接近材料的真实变形。2、检验淬火钢成品的硬度一般用（洛氏硬度 HRC） ，而布氏硬度是用于测定 （较软）材料的硬度。3、零件的表面加工质量对其（ 疲劳 ）性能有很大影响。4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是（ak ） ，其单位是（ J/cm2 ） 。5、在外力作用下，材料抵抗（ 塑性变形 ）和（断裂）的能力称为强度。屈服强度与（ 抗拉强度 ）比值，工程上成为（屈强比） 。三、选择题1、在设计拖拉机缸盖螺钉时，应选用的强度指标是（ A ）As bb c-12、有一碳钢支架刚性不足，解决办法是（ C ）A用热处理方法强化 b另选合金钢 c增加截面积3、材料的脆性转化温度应在使用温度（ B ）A以上 b以下 c相等4、在图纸上出现如下硬度技术条件标注，其中哪种是正确的？（ B ）AHB500 bHRC60 cHRC183四、简答题1、下列各种工件应采取何种硬度试验方法来测定其硬度？（写出硬度符号）锉刀： HRC 黄铜轴套：HB供应状态的各种非合金钢钢材： HB 硬质合金刀片：HV耐磨工件的表面硬化层： HV 调质态的机床主轴：HRC铸铁机床床身：HB 铝合金半成品 HB2、在机械设计中多用哪两种强度指标？为什么？常用 s： b：原因：大多数零件工作中不允许有塑性变形。但从零件不产生断裂的安全考虑，同时也采用抗拉强度。3、设计刚度好的零件，应和什么因素有关？（1）依据弹性模量 E 选材，选择 E 大的材料（2）在材料选定后，主要影响因素是零件的横截面积，不能使结构件的横截面积太小。一些横截面积薄弱的零件，要通过加强筋或支撑等来提高刚度。 eE0AP0L 00EAPL交作业时间：4习题二 金属的晶体结构一、名词解释单晶体的各向异性：位错：细晶强化：二、 填空题1、晶体与非晶体的根本区别是（晶体具有固定熔点，原子排列有规律，各向异性） 。2、晶体缺陷有（点缺陷：空位/间隙原子） （线缺陷：位错）和（面缺陷：晶界） 。3、位错分为两种，一种是（刃型位错） ，另一种是（螺型位错 ） ，多于半个原子面是（刃型位错 ）位错所特有的。4、-Fe，-Fe 的一个晶胞内的原子数分别为（4）和（2） 。三、是非题（正确的画“” ，错误的画“” ）1、因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。 （ ）2、金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。 （ ）3、金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高。 （ ）4、晶体缺陷的共同之处是它们都引起晶格畸变。 （ ）5、位错就是原子排列有规则的错排现象。 （ ）四、作图题画出体心立方和面心立方晶体中原子排列最密的晶面和晶向，写出它们的晶面和晶向指数。5交作业时间：习题三 金属的结晶一、名词解释自发形核：细晶强化：变质处理：二、填空题1、结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是（ 形核 ）和（核长大 ） 。2、在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称为（结晶 ）而把金属从一种固体晶态过渡为另一种固体晶态的转变成为（同素异构转变 ） 。3、过冷度是指（实际结晶温度与理论结晶温度的差值 ） ，其表示符号为（ T=Tm-Tn） 。4、过冷是结晶的（ 必要）条件。5、典型铸锭结构的三个晶区分别为（ 表面细晶区 ） （中间柱状晶区）和（中心等轴晶区） 。三、是非题（正确的画“” ，错误的画“”1、凡是由液态凝固成固体的过程都是结晶过程。 （ ）2、金属由液态转变为固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。 （ ）3、当晶核长大时，随着过冷度增大，晶核的长大速度增大。但当过冷度很大时，晶核长度速度很快减小。 （ ）64、过冷度的大小主要取决于冷却速度和金属的本性。 （ ）四、选择题1、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（ b ）A越高 b.越低 c.越接近理论结晶温度2、铸造条件下，冷却速度越大，则（ a ）a. 过冷度越大，晶粒越细 b. 过冷度越大，晶粒越粗 c. 过冷度越小，晶粒越细3、从液态转变为固态时，为了细化晶粒，可采用（ b ）a. 快速浇注 b. 加变质剂 c. 以砂型代替金属型五、简答题1、如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒大小（a）金属型浇注与砂型浇注：金属型浇注晶粒细小，金属型导热性好，增加了冷速（b）变质处理与不变质处理：变质处理晶粒细小，增加了晶核数目。（c）铸成薄铸件与铸成厚铸件：薄铸件晶粒细小，薄铸件冷却速度快（d）浇注时采用震动和不采用震动。采用振动的晶粒细小，破碎的晶粒增加了晶核。2、试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”原因。平台原因：7结晶时释放的结晶潜热补偿了金属向外界的散热，达到平衡。交作业时间：习题四 合金结构和二元合金相图一、名词解释相：组织：固溶体：金属化合物：枝晶偏析：固溶强化：二、填空题1、合金的相结构有（固溶体）和（金属化合物）两大类，其中前者具有较高的（塑性）性能，适宜做（基本相） ，后者具有较高的（硬度） ，适宜做（强化相） 。2、能提高金属材料强度和硬度的同时，又不显著降低其塑性和韧性的强化方法称为（ 固溶强化 ） 。3、固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度（高） 。4、固溶体出现枝晶偏析后，可采用（扩散退火）加以消除。5、共晶反应表达式为（L （固定成分的液体） =（恒温） （ 固定成分 + 固定成分 ）同时析出两种固体）共晶反应的特点是：（ 恒温，析出相为液相，析出物为两种固相且同时析出，称为共晶体，有独特的形貌。液相，固相均有固定的成分）6、具有匀晶型相图的单相固溶体合金（塑性）性能好。7、固溶体的晶体结构取决于（溶剂） ，金属化合物的晶体结构（与组成它的任何组元都不相同，是一种新相） 。8三、是非题（正确的画“” ，错误的画“” ）1、在共晶相图中，从液体中析出的 相与从 相中析出的 相，具有相同的晶体结构。 （ ）2、一个合金的室温组织为 +（+） ，它是由三相组成。 （）3、杠杆定律只适合于两相区。 （ ）4、凡组织组成物都是以单相状态存在于合金中。 （）5、在合金结晶过程中析出的初生晶和二次晶均具有相同的晶体结构，但具有不同的组织形态。 （）四、选择题1、固溶体的晶体结构与（a）a.溶剂相同 b. 溶质相同 c.与其他晶型相同2、固溶体的性能特点是（C）a. 塑韧性高，强度，硬度低 b. 塑韧性低，强度，硬度高 c.综合性能好3、金属化合物相的性能特点是（C）a. 熔点高，硬度低 b.硬度高，熔点低 c.熔点高，硬度高4、在发生共晶反应时，三相的成分（b）a.相同 b.确定 c.不确定95、在固溶体合金结晶过程中，产生枝晶偏析的原因是由于（d ）a. 液固相线间距很小，冷却缓慢 b. 液固相线间距很小，冷却速度大c. 液固相线间距很大，冷却缓慢 d. 液固相线间距很大，冷却速度大6、二元合金中，铸造性能最好的合金是（b）a. 固溶体合金 b. 共晶合金 c.共析合金 d.包晶合金五、计算和作图题1、一个二元共晶反应如下：L（75%B）（15% B）+（95% B）（1） 含 50%B 的合金凝固后，求：（a） 初晶 与共晶体（+）的质量百分数（b） 相与 相的质量百分数（2） 若共晶反应后， 初晶和（+）共晶各占一半，求该合金的成分。L（75%B）（15% B ）+（95% B ）（1） 含 50%B 的合金凝固后，属于亚共晶的成分范围求（a）初晶 与共晶体（+）的质量百分数W% = （75-50）/（75-15）% = 25/60% = 42%W（+）% = （100-42）% = 58%（b） 相与 相的质量百分数W% = （95-50）/（95-15）% = 45/80% = 56%W% = （100-56）% = 44%（2）若共晶反应后， 初晶和（+）共晶各占一半，10求该合金的成分。该合金属于过共晶，设合金成分为 X，W/ W（+）% = 1 = （95-X）/（X-75）% 2X （%）= 170 X% = 85%2、已知 A 组元（熔点 600）与 B 组元（熔点 500）在液态无限互溶，在 300时，含 40%B 的液态