工程材料课后答案

1、作业01力学性能b1-1.下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？(1) 紧固螺栓使用后发生塑性变形。屈服强度(2) 齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。疲劳强度(3 )汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。冲击韧度(4 )不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。塑f生(5 )齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。硬度b1-2下列现象与哪一个力学性能有关？(1) 铜比低碳钢容易被锯割。硬度(2) 锯条易被折断，而铁丝不易折断。塑性P15 1-4甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRG 90HRB 800HV、240HBS,试比较这四种材料硬度的高低。答：45HRGHVHV2 1062 1

2、06445(112HRG)2(11245)290HRBHBHB73007300183130HRB13090所以，800HV > 45HRG > 240HBS > 90HRB丙 > 甲> 丁 >乙作业02a金属结构与结晶判断题F 1.凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。F 2.室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。选择题b1.金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：a.越高 b.越低c.越接近理论结晶温度b 2.为细化晶粒，可采用：a.快速浇注b.加变质剂c.以砂型代金属型c 3.晶体中的位错属于：a.体缺陷 b.面缺陷 c.线缺陷 d.点缺陷填

3、空题1. 晶体与非晶体结构上最根本的区别是，晶体内原子排列是 有规则、周期性的2. y -Fe的一个晶胞原子数 =4。3. a -Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg Zn各属何种晶体结构：体心立方a -Fe、V ；面心立方 Al、Cu、Ni ；密排六方Mg Zn。4. 实际金属晶体中存在点、线、面 三种缺陷，引起晶格畸变 。5. 结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：形核 和晶核长大。6. 当对金属液体进行变质处理时，变质剂可起到增加晶核 数量的作用。7. 过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差。8. 在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，细化晶粒常采用提高过冷

4、度、变质处理和振动结晶等措施。作业02b 合金结晶与相图填空题1. 溶质溶入使固溶体的强度和硬度提高，这种现象叫固溶强化其原因是晶格 畸变，引起变形抗力增加。2间隙固溶体与间隙相的区别是：间隙固溶体的晶格类型与溶剂相 同，间隙相的晶格类型与任一组元都不 同。3. 共晶转变的特点是转变过程温度恒定不变。4. 与纯金属相比，合金具有更高 的强度、硬度。问答题将20kg纯铜和30kg纯镍熔化后慢冷至T1温度，求此时：（1）液、固两相 L和a的化学成分（2）两相的相对重量（3）两相的质量答：整个合金含 Ni的质量分数为：X = 30/(20+30) = 60%(1) 两相的化学成分： wL(Ni)=

5、50% wa (Ni)= 80%(2) 两相的相对重量为：液相 m_ = (80-60)/(80-50)67%固相 ma = 1-67% = 33%(2)两相的质量为：液相 ML = 50 X 67% 33(kg) 固相 ma = 50 -33 = 17(kg)作业 02c Fe-C相图判断题F 1.铁素体的本质是碳在a- Fe中的间隙相。T 2.珠光体P实质上是由铁素体F和渗碳体Fe3C两个相组成。F 3.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳含量为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。F 4.退火状态(接近平衡组织)的亚共析钢中，碳含量为0.45%比0.20%的塑性和强度都高。选择题a 1.奥氏体

6、是：a.碳在丫 -Fe中的间隙固溶体b.碳在a - Fe中的间隙固溶体c.碳在a - Fe中的置换固溶体b 2.珠光体是一种：a.单相固溶体b.两相混合物c. Fe与C的化合物问答题 B2. 用显微镜观察某亚共析钢，估计其中的含珠光体的体积分数为80%,估算此钢的碳含量。答：亚共析钢室温组织是由 珠光体P和铁素体F组成P的 C含量 Xp = 0.77%F的C含量XF0 %(1) 珠光体的相对重量 PP的体积分数=80%铁素体的相对重量 F = 1- P = 1- 80% = 20%(2) 钢的C含量X = XpP + XfF = 0.77% X 80% + 0% X 20% 0.62%选择题a

7、 1.奥氏体A向珠光体P的转变是：a.扩散型转变b.非扩散型转变c.半扩散型转变C 2.共析钢的过冷A在550350C的温度区间等温转变时，所形成的组织是：a.索氏体Sb.下贝氏体B下c.上贝氏体B上d.珠光体PC 3.马氏体M的硬度取决于：a.冷却速度b.转变温度c.碳含量填空题1. 在过冷奥氏体等温转变产物中，P和T都是 层片 状的珠光体型组织，但T的层片间距较小2. 用光学显微镜观察，上B的组织特征呈 羽毛 状，而下B则呈 黑色针 状。3. 马氏体的显微组织形态主要有板条 状、片（针）状两种。其中板条状M的韧性较好。问答题直径为10mm的共析钢小试样加热 A&+30C，用图示的冷

8、却曲线进行冷却, 各得到的什么组织，属于什么热处理方法？答：a:M + A'单液淬火b:M + A'分级淬火c:T + M+ A'油冷淬火d:下B等温淬火e:S正火f:P球化退火g:P等温退火作业 03b热处理工艺判断题F1.高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。F2.表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改变心部组织和性能。F3.经退火后再高温回火的钢，能得到回火S组织，具有良好的综合机械性能。T4.钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。选择题 Ab1.淬硬性好的钢具有：a.高的合金元素含量b.高的含C量c.低的含C量a2.对形状复杂、截面变化大的零件进行淬火时

9、，应选用：a.高淬透性钢b.中淬透性钢c.低淬透性钢选择题 Bb 3.直径为10mm的40钢的常规淬火温度大约为：(AC3 = 780 C)a. 750 C b. 850 C c. 920 Ca 4.上述正确淬火后的显微组织为：a. M b. F + M c. M + Pb 5.完全退火主要适用于：a.共析钢 b.亚共析钢c.过共析钢b 6.钢的回火处理是在：a.退火后进行b.淬火后进行c.正火后进行c 7. 20钢的渗C温度范围是：a. 600 650 C b. 800 820 C c. 900 950 C d. 1000 1050 Cc 8.钢的淬透性主要取决于：a. C含量 b.冷却介质

10、c.合金元素填空题1. 球化退火的主要目的是降低 硬度， 提咼 切削性及韧性,它主要适用于过共析 钢。2. 亚共析钢和过共析钢的正常淬火温度范围分别是Ac 3 + 30 50 °C 和 Ac i + 30 50 °C 。3. 淬火钢进行回火的目的是减少或消除淬火应力，调整 力学性能,稳定 工件的组织和尺寸。回火温度越高，钢的强度与硬度越低。4钢的淬透性越高，则其说明临界冷却速度越C曲线的位置越 小 。靠右 ?判断题作业04a钢-结构钢F 1.所有的合金元素都能提高钢的淬透性。F2.合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。填空题1. 除Co、Al夕卜，几乎所有的合金元素都使Ms

11、点下降。2. 20钢属于优质碳素结构或渗碳钢，可制造冲压、焊接件 或小型渗碳件 。3. Q345 (16Mn)是 低合金高强度结构钢，可制造 桥梁 。4. 40Cr是合金调质钢，可制造车床齿轮。5. 20CrMnTi是合金渗碳 钢，最终热处理工艺是渗碳+淬火+低温回火6. 60Si2M n 是合金弹簧钢钢。作业 04b 工具-特殊钢判断题F 1. T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。F 2. T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。F3.调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。F4.高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成型。T5.高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地

12、溶入A中，从而提高钢的红硬性。T 6. A型不锈钢可采用加工硬化提高强度。F 7. A不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。T 8. GCr15钢制造的高精度丝杠于淬火后进行冷处理，可消除残余A，以提高尺寸稳定性。填空题1. T12是 碳素工具钢，可制造锯条、量规。2. 9SiCr是合金量具刃具钢，可制造 板牙、丝锥。3. 5CrM nMo是热作模具钢，可制造一中型锤锻模4. Cr12MoV 是冷作模具钢，可制造 冷冲模。5. 1Cr13是 毗不锈钢钢，可制造汽轮机叶片。作业 05 铸铁判断题F 1.可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。T 2.球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能

13、。F 3.可以通过球化退火使灰铸铁变成球墨铸铁。填空题1. 影响石墨化的主要因素是化学成分 和 冷却速度。2. 灰铸铁中C主要以片状的石墨形式存在。3. 可锻铸铁中石墨的形态为团絮状。4. 球墨铸铁中石墨的形态为球状，应力集中效应小，所以其强度、塑韧性较灰铸铁高。5. HT200牌号中HT ”表示 灰铸铁，200 ”表示b> 200MN/m 2。6. 生产球墨铸铁常选用稀土 Mg作球化剂。7. 形状复杂的大型铸铁件在500600 C进行时效处理,目的是 消除内应力作业 06 非铁金属填空题1. H59属于 普通黄铜，59 ”表示 含Cu 59% 。2. ZCuSn10P1 属于 铸造Sn

14、青铜 ，10”表示 含Sn 10%。3. QBe2属于 Be青铜，2”表示 含Be 2% 。4. ZChSnSb11-6 属于 Sn基轴承合金，11 ”表示 含Sb 11%5. LC4属于超硬AI合金，LF21属于防锈Al合金。6. 铝合金件淬火后于140 C进行时效处理，目的是提高强度 。7. 下列材料常用的强化方法：紫铜冷变形强化（加工硬化）45钢一一固溶强化（淬火）HT350孕育处理LY12 时效强化ZL102 变质处理作业 13 选材1. 欲做下列零件，试为其各选一材料。（待选材料：ZChPb16-16-2 、Q195、45、65Mn、T13 ）答： 小弹簧一一65Mn高速轴承ZChP

15、b16-16-2螺钉Q195锉刀一一T13齿轮45第 2、3题的待选材料：H68、20CrMnTi 、T10、GCr9、60Si2Mn、45、15MnV 、2Cr13、LC6、40Cr、 Cr12MoV2. 某汽车变速箱齿轮，要求d b> 1050MPa , Ak > 52J ,齿面硬度 HRC58，试选一材料，制定最终热处理工艺及加工工艺路线及加工工艺路线。答：选材20CrM nTi力学性能 d b> 1080MPa , Ak > 55J，齿面 HRC > 5864 。热处理工艺 930 C渗C + 850 C油淬 + 870 C油淬 + 200 C回火3. 某连杆螺栓，要求d b> 950MPa , d s > 700MPa , Ak > 45J ,试选一材料，制定最终热处理工艺及加工工艺路线答：选材40Cr力学性能 d b> 980MPa , d s > 785MPa , Ak > 47J。热处理工艺 一一850 C油淬 + 520 C回火（水或油冷）渗C钢的热处理、力学性能（摘自 GB/T3077 1999）p90淬 透 性钢号第一次 淬火，C第二次淬火，C机械性能sMPabMPaaKJ低20Cr880水油78