工程材料课后作业1

1、.工学院交通运输091 夏坤第一章 材料的性能1.写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。sb 、s0.2 、sb 、d5 、d、y、HRC、HV、HBS。ss :表示屈服强度，反映材料抵抗永久变形的能力，即材料发生塑性变形所需的最小应力。sb表示材料拉伸时产生0.2%残余变形所对应的应力，称为条件屈服强度。sb:表示材料断裂前所需承受的最大应力，称为抗拉强度。d5表示当Lo=5Do（Lo为原始标距、Do为材料直径）时，材料的伸长率。d表示试样被拉断后，标距部分残余伸长与原始标距之比的百分率，称为伸长率。y表示试样断裂后横截面积最大缩减量与原始截面积之比的百分率，称为断面收缩率。

2、HRC表示用C标尺测量的洛氏硬度。HV表示韦氏硬度。HBS表示布氏硬度。2试比较布氏、洛氏的特点，指出各自最适用的范围。（1）布氏硬度测量误差小，数据稳定；而洛氏硬度测量结果分散度大、重复性差。（2）布氏硬度压痕大，不能用于太薄件、成品件及硬度大于650HBW的材料；而洛氏硬度操作简便，压痕小，适用范围广，可用于成品件检验。第二章 材料的结构1解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷（并举例说明）；单晶体；过冷度（与冷却速度的关系），固溶强化，变质处理。（1）点缺陷是指空间三维尺寸都很小的晶体结构缺陷，如空位、间隙原子、置换原子等。（2）线缺陷等价于位错，表示晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶

3、界面局部滑移的现象，常见的有刃型位错和螺型位错。（3）面缺陷是指晶体中一维尺寸很小，而另两维尺寸很大的缺陷，包括晶界、亚晶界等。（4）单晶体是指三维空间呈规则排列的单原子固体。（5）表示理论结晶温度与实际结晶温度的差值。（6）固溶强化表示由于溶质原子的存在使晶格发生畸变，从而导致固溶体强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。（7）变质处理是一种有意向液态金属中加入非自发形核物质而细化晶粒的方法。2画出（111）、111、（110）、 110、（112）、112晶面及晶向，指明具有相同指数的晶面及晶向关系。3位错对性能的影响如何？金属塑性变形主要是由位错引起，因而阻碍位错运动是强化金属的主要途径，

4、减少或增加位错密度都可以提高金属强度。4在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？（1）控制过冷度：尽量选用小型和薄壁铸件，加快冷却速度，使过冷度增加，晶粒变细。（2）变质处理：即有意向液态金属中加入非自发形核物质，使晶粒细化。（3）振动、搅拌：结晶时通过机械振动、电磁振动或超声波等方法，打碎正在形成、生长的树枝状晶体，增加晶体数目；同时，外部输入促进形核，从而细化晶粒。第三章 材料凝固1利用铁碳相图回答下列问题：（1）写出Fe-Fe3C相图上-区的组织组成物，标明A，E，C，S，P，K各点的含碳量。区：_a+p_ 区： _p_ 区：_P+Fe3C_区：_ P+Fe3C_+低温莱氏体_ 区：_L

5、e¹_ 区：_ Fe3C+低温莱氏体_A点：_0_ E点：_2.11%_ C点：_4.3%_S点：_0.77%_ P点：_0.0218%_ K点：_6.69%_（2）计算室温下含碳0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少？（掌握杠杆定律）Qp=（0.60.0008）/（0.77-0.0008）x100%=77.9% Qa=100%-77.9%=22.1%（3）说明含碳量1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高的原因。 钢含碳量越高，珠光体含量就越多；而珠光体为片层结构、呈指纹状，内部结构紧密，对钢材硬度具有强化作用。（4）根据组织特征,写出铁碳合金按含碳量划分的类型。其共晶线、共析线分

6、别是那条线，其温度为多少？、工业纯铁（<0.0218%C）碳钢（0.0218%2.11%C）其中又可分为亚共析钢（0.0218%0.77%C）、共析钢（0.77%C）、过共析钢（0.77%2.11%C）白口铸铁（2.11%6.69%C）其中又可分为亚共晶白口铸铁（2.11%4.3%C）、共晶白口铸铁（4.3%C）、过共晶白口铸铁(4.3%6.69%C).、白口铸铁发生共晶转变产生莱氏体时对应的水平线ECF为共晶线，温度为1148。 碳钢对应的合金发生共析转变产生珠光体时对应额水平线为共析线，温度为727。（5）分别写出亚（过）共析钢、亚共晶白口铸铁在冷却过程中的相变过程和结晶组织示意图（

7、共析钢和共晶白口铸铁）。2何谓铁素体（F）,奥氏体（A），珠光体（P）,莱氏体（Le）？ 、 碳在-Fe中的固溶体称为铁素体。 、碳在-Fe中的固溶体称为奥氏体。 、铁素体与渗碳体额机械混合物称为珠光体。 、由珠光体与共晶渗碳体组成的组织称为莱氏体。3何谓同素异构转变？ 某些物质在固态下其晶格类型2温度变化而变化的现象称为同素异构转变。4金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？ 金属结晶都是由晶核形成与晶核长大组成的过程。 晶核形成率受体系体积自由能、界面自由能影响；成长率受过冷度、合金化影响。 5过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？ 冷却速度越快，过

8、冷度越大。 过冷度能够影响晶核的形成速率与长大速度，随着过冷度T的增大，晶核形成速率N增大，长大速度G减小，而N/G越大，晶粒越细小。6含碳量对工艺性能的影响？（切削性能、可锻性能、焊接性能和铸造性能） 、切削性能：若含碳量过低，则不易断屑，同时难以得到良好的加工面；若过高，则硬度太大，对刀具磨损严重，不利于切削。故一般钢的硬度为170-250HB是最好。 、可锻性能：低碳钢的可锻性良好随含碳量的增加，可锻性逐渐变差。 、焊接性能：钢的塑性越好，焊接性能越好，因而低碳钢比高碳钢易焊接。 、铸造性能：共晶成分附近的合金结晶温度低，流动性好，铸造性能好。复习内容：二元匀晶相图：两组元在液态和固态下

9、均无限互溶时所构成的相图称二元匀晶相图。这种从液相中结晶出单一固相的转变称为匀晶转变或匀晶反应。二元共晶相图：当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图。在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应。l 所谓相是指金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。共析反应的产物是共析体（铁碳合金中的共析体称珠光体），也是两相的机械混合物（铁素体+渗碳体)。l 与共晶反应不同的是，共析反应的母相是固相，而不是液相。另外，由于固态转变过冷度大，因而共析组织比共晶组织细。相图与铸造性

10、能的关系 ：l 固溶体合金液固相线间距越大、偏析倾向大, 树枝晶发达, 流动性降低, 补缩能力下降, 分散缩孔增加. l 共晶合金结晶温度低，流动性好，缩孔集中， 偏析小， 铸造性能好。控制晶粒度的方法l 控制过冷度： 随过冷度增加，N/G值增加，晶粒变细。l 变质处理： 又称孕育处理。即有意向液态金属内加入非均匀形核物质从而细化晶粒的方法。所加入的非均匀形核物质叫变质剂（或称孕育剂）。l 振动、搅拌等：对正在结晶的金属进行振动或搅动，一方面可靠外部输入的能量来促进形核，另一方面也可使成长中的枝晶破碎，使晶核数目显著增加。l 晶粒越细，晶界面积越大，因而金属的强度、硬度越高，同时塑性、韧性也越好,即细晶强化。l 滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。因而金属的