机械工程材料课后习题答案

1、1.材料静强度指标有哪些？这些强度指标各有何工程应用意义？P7-9 答：比例极限p用于不允许产生微量塑性变形的零件设计的强度设计指标，如炮筒设计。弹性极限e用于不允许产生明显微量塑性变形的零件设计时的强度设计指标，如各种弹性元件。屈服点s或屈服强度 0.2 用于不允许产生明显塑性变形的零件设计时的强度设计指标，如紧固螺栓、汽车连杆等。抗拉强度b 用于对塑性变形要求不严而仅要求不发生断裂的零件设计时的强度设计指标，如钢丝绳、建筑结构件等。2.金属材料的材料刚度即其弹性模量是组织结构不敏感参量，不能通过合金化、热处理、冷热加工等手段明显改变金属材料的刚度。零件刚度与材料刚度、零件截面结构形状尺寸及

2、受载方式有关，通过改变零件截面结构形状尺寸可有效提高零件刚度。3.塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，伸长率和断面收缩率是表征材料塑性好坏的两个常用指标。塑性指标不能直接用于机械设计计算，机械设计时一般凭经验选取。4.硬度实验有哪些优点？P11 ：（1）设备简单，操作迅速方便；（2）实验时一般不破坏成品零件而无需加工专门的试样，实验对象可以是各类工程材料和各种尺寸的零件；（3）硬度是一种综合性性能参量，与其它力学性能如强度、塑性、耐磨性间关系密切，可按硬度估算强度而免做复杂的拉伸试验；（4）材料的硬度与工艺性能间有联系，如塑性加工性能、切削加工性能和焊接性能等，因而可作为评定材

3、料工艺性能的参考；（5）硬度能较敏感反映材料成分和组织结构的变化，可用来检验原材料和控制冷热加工质量的指标。常用的硬度测试方法有哪些？应用时如何根据测试对象合适选取硬度测试方法？布氏硬度（HBS和HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度HV。5.评定材料韧性的指标是哪两个？冲击韧度和断裂韧度。6.冲击韧度不能直接用于设计计算，设计时根据经验取值；断裂韧度可直接用于设计计算。7.什么是疲劳断裂？疲劳断裂后的断口上均能发现哪三个典型区域？评定材料疲劳抗力的主要指标是什么？ 零件在交变载荷作用下经过较长时间工作而发生断裂的现象。裂纹萌生区、裂纹扩展区和最后断裂区（快速断裂区）。疲劳极限

4、是评定材料疲劳抗力的主要指标。8.影响材料疲劳极限的主要因素有哪些？ 材料本质、零件强化处理、零件表面状况、载荷类型、工作温度、腐蚀介质等。9.什么是粘着磨损和磨粒磨损？改善材料粘着磨损和磨粒磨损的措施有哪些？P1710.材料的物理性能包括哪些？密度、热学性能（熔点、热容、热膨胀和热传导）、电学性能（电阻率、电阻温度系数、介电性）和磁学性能（磁化率、饱和磁化强度和磁矫顽力）。9.什么是粘着磨损和磨粒磨损？改善材料粘着磨损和磨粒磨损的措施有哪些？P17 粘着磨损粘着磨损：摩擦副接触面局部发生金属粘着，而这些粘着点的强度往往大于金属本身强度，在随后的相对运动时，发生的破坏将出现在强度较低的地方，有

5、金属磨屑从表面被拉下来或零件表面被擦伤的磨损形式。磨磨粒磨损粒磨损：指滑动摩擦时，在零件表面摩擦区内存在硬质磨粒（外界进入的磨料或表面剥落的磨屑），使磨面发生局部塑性变形、磨料嵌入和被磨料切割等过程，以致使磨面材料逐步磨耗。提高粘着磨损措施：提高粘着磨损措施：1）减小表面摩擦因素或提高材料表面硬度；2）减小接触压力；3）合理选配摩擦副材料；4）减小表面粗糙度提高实际接触面积；5）改善润滑状况。提高磨提高磨粒磨损措施：粒磨损措施：1）提高材料硬度；2）设计时合理采用减小接触压力的措施，工作时改进润滑油过滤装置以及及时清除磨屑。11.什么是腐蚀？分为哪三类？什么是化学腐蚀？什么是电化学腐蚀？ 指材

6、料表面与周围介质发生化学反应、电化学反应或物理溶解而引起的表面损伤现象。分别称为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀三类。指材料与周围介质直接发生化学反应，但反应过程不产生电流的腐蚀过程。不同金属件间或同一金属内部各个区域间存在电极电位差，它们间相互接触，构成电解质连通的腐蚀电池，电极电位较低阳极发生溶解腐蚀，电极电位较高阴极发生析氢或金属沉积过程。12.材料的工艺性能有哪些？ 铸造性能、焊接性能、锻造性能、热处理性能和可加工性能（切削加工性能）。作业P231-1某室温下使用的一紧固螺栓在工作时发现紧固力下降，试分析材料的何种性能指标没有达到要求？提出主要的可能解决措施。P8 答:屈服强度没有达到要

7、求。 解决办法：（1）材料不变，通过热处理等提高零件的屈服强度；（2）采用屈服强度更高的材料；（3）设计时增大紧固螺栓的截面尺寸，降低螺栓的工作应力。1-3现有一碳钢支架刚性不足，采用以下三种方法中的哪种方法可有效解决此问题？为什么？（1）改用合金钢；（2）进行热处理改性强化；（3）改变该支架的截面与结构形状尺寸。P9 答：（1）不能解决问题，因为碳钢和合金钢的差异在于成分不同，改变金属材料成分对其材料刚度的影响较小；（2）不能解决问题。因为材料刚度是组织不敏感参量，热处理对金属材料的材料刚度影响较小；（3）可有效解决问题，因为零件刚度与零件的截面及结构形状尺寸有关。1-7实际生产中，为什么零

8、件设计图或工艺卡上一般是提出硬度技术要求而不是强度或塑性值？P11 答：与强度和塑性测量相比，硬度测量具有以下优点：（1）设备简单，操作迅速方便；（2）实验时一般不破坏成品零件而无需加工专门的试样，实验对象可以是各类工程材料和各种尺寸的零件；（3）硬度是一种综合性性能参量，与其它力学性能如强度、塑性、耐磨性间关系密切，可按硬度估算强度而免做复杂的拉伸试验；（4）材料的硬度与工艺性能间有联系，如塑性加工性能、切削加工性能和焊接性能等，因而可作为评定材料工艺性能的参考；（5）硬度能较敏感反映材料成分和组织结构的变化，可用来检验原材料和控制冷热加工质量的指标。1.根据接合力强弱，结合键分为强健（离子

9、键、共价键、金属键）和弱根据接合力强弱，结合键分为强健（离子键、共价键、金属键）和弱键或分子键（氢键和范德瓦尔斯键）。正离子和公有化的电子云之间产键或分子键（氢键和范德瓦尔斯键）。正离子和公有化的电子云之间产生强烈的静电引力，使全部离子结合起来的结合键称为金属键。金属键生强烈的静电引力，使全部离子结合起来的结合键称为金属键。金属键没有饱和性和方向性。离子键是正负离子间通过静电引力形成的结合键。没有饱和性和方向性。离子键是正负离子间通过静电引力形成的结合键。共价键是通过共用电子对形成的结合键。共价键是通过共用电子对形成的结合键。2.2.名词解释：晶体（原子在空间规则周期性重复排列形成的固体物质）

10、；名词解释：晶体（原子在空间规则周期性重复排列形成的固体物质）；非晶体（原子或分子无规则排列形成的具有固体特征的物质）；晶格非晶体（原子或分子无规则排列形成的具有固体特征的物质）；晶格（把原子抽象成几何点，用一系列平行线将这些点连接起来形成的空间（把原子抽象成几何点，用一系列平行线将这些点连接起来形成的空间格架）；晶胞（能够完全反映晶格特征的最小几何单元）；空间点阵格架）；晶胞（能够完全反映晶格特征的最小几何单元）；空间点阵（原子抽象成几何结点构成的空间阵列）；致密度（晶胞中原子占有的（原子抽象成几何结点构成的空间阵列）；致密度（晶胞中原子占有的体积分数）；晶界（晶粒和晶粒间的界面）；亚晶界（

11、亚晶粒和亚晶粒体积分数）；晶界（晶粒和晶粒间的界面）；亚晶界（亚晶粒和亚晶粒间的界面）；空位（没有原子的晶格结点）；间隙原子（处于晶格间隙间的界面）；空位（没有原子的晶格结点）；间隙原子（处于晶格间隙中的原子）；点缺陷（三维尺寸均较小的晶体缺陷）；线缺陷（一维尺中的原子）；点缺陷（三维尺寸均较小的晶体缺陷）；线缺陷（一维尺寸大二维尺寸小的晶体缺陷）；面缺陷（一维尺寸小二维尺寸大的晶体寸大二维尺寸小的晶体缺陷）；面缺陷（一维尺寸小二维尺寸大的晶体缺陷）。缺陷）。3.典型的三种金属晶体结构及其原子排列特点：体心立方金属（金属原子位于立方晶胞的八个顶角和体心），面心立方金属（金属原子位于立方晶胞的八

12、个顶角和六个面心）和密排六方金属（金属原子位于六方晶胞的十二个顶角、上下两底面中心、两底面中间的三个间隔分布的间隙中）。4.4.点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子等；线缺陷主要是位错（螺型点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子等；线缺陷主要是位错（螺型位错和刃型位错）；面缺陷包括晶界、亚晶界和相界等。位错和刃型位错）；面缺陷包括晶界、亚晶界和相界等。5.非晶体各向同性，单晶体各向异性，多晶体伪各向同性。作业P342-12-1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子结构和晶格常数有什么常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子结构和晶格常数有什么特点？特点？-FeFe、-FeFe、AlAl、CuCu、Ni

13、Ni、CrCr、V V、MgMg、ZnZn各属何种结构？各属何种结构？ 答：1）面心立方、体心立方和密排六方金属。 2）面心立方：a=b=c；金属原子位于立方晶胞八个顶角和六个面心。 体心立方： a=b=c；金属原子位于立方晶胞的八个顶角和体心。 密排六方金属：ac，c/a=1.633。 3）-Fe 、Al、Cu、 Ni是面心立方金属； -Fe、 Cr、V是体心立方金属； Mg、Zn是密排六方金属。2-72-7为什么单晶体具有各向异性而多晶体无明显各向异性？为什么单晶体具有各向异性而多晶体无明显各向异性？ 答：单晶体因不同方向原子排列情况不同而呈现各向异性。 多晶体中，各个晶粒也是各向异性的，

14、但由于各个晶粒的位向散乱无序，晶体的性能在各个方向上相互影响，再加上晶界的作用，掩盖了每个晶粒的各向异性，因此，多晶体的各向同性称为伪各向同性。2-82-8简述晶体缺陷在材料中的重要作用。简述晶体缺陷在材料中的重要作用。 答：点缺陷：空位促进固态金属的扩散过程；点缺陷引起晶格畸变，影响金属性能，如使屈服强度升高、电阻率增大、体积膨胀等。 线缺陷：对金属材料的性能、扩散及相变过程均有重要影响。 面缺陷：降低熔点和耐蚀性，提高力学性能，促进扩散和固态相变。1.什么是凝固？什么是结晶？凝固与结晶有和区别？ （物质从液态转变为固态的过程。）（凝固后固态物质是晶体的凝固过程。）（凝固：LS，S可以是晶体

15、、非晶体；结晶：LS，S是晶体；一次结晶：LS晶态；二次结晶：SS晶态）2.什么是平衡结晶温度？什么是过冷度？纯金属凝固时产生水平平台原因？影响过冷度的主要因素有哪些？ （从理论上讲，金属熔化和结晶应在同一温度下进行，该温度称为平衡结晶温度（Tm）。）（理论结晶温度与实际结晶温度的差值称为过冷度， T= Tm Tn。） （散热与释放的凝固潜热处于平衡状态。）（过冷度与金属本性、纯度及冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度越大。）3.形核方式有哪两种？什么是均匀形核？什么是非均匀形核？晶核生长方式有哪两种？ （均匀形核和非均匀形核） （由液体中排列规则的原子团形成晶核称均匀形核）（以液体中存在的固态

16、杂质为核心形核称非均匀形核）（平面生长和树枝状生长。实际金属结晶主要以树枝长大）4.什么是晶粒度？决定晶粒度的主要因素是哪两个？什么是形核率？什么是晶核生长速度？什么是细晶强化？为什么细晶强化可改善材料的强度和塑性？控制晶粒度的方法主要有哪三种？ (表示晶粒大小的尺度)(形核率和晶核长大速度)(单位时间、单位体积内形成的晶核数目叫形核率)(单位时间内晶核生长的长度叫长大速度)(工程上一般通过细化晶粒提高金属材料力学性能，用细化晶粒来提高材料强度的方法称为细晶强化)(常温下，细晶粒金属晶界多，晶界处晶格扭曲畸变，提高了塑性变形抗力，使其强度硬度提高。细晶粒金属晶粒数目多，变形可均匀分布在许多晶粒

17、上，使其塑性好。)（提高过冷度，变质处理和振动处理）5.什么是同素异构？什么是同素异构转变？什么是同素异构体？ （固态金属在不同温度和压力下具有不同晶体结构称为同素异构）（同素异构）（由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的转变称为同素异构转变）（同素异构转变）（同素异构转变的产物称为同素异构体）同素异构体）6.什么是相？相分哪两类？什么是固溶体？什么是金属化合物或中间相？什么是置换型固溶体和间隙固溶体？什么是有限固溶体和无限固溶体？什么是固溶强化？固溶强化机制是什么？金属化合物有哪几种？金属化合物性能有何特点？ （指合金中具有同一化学成分、同一聚集状态、同一结构且以界面相互分开的各个均匀组成部分

18、）（固溶体和金属化合物）（溶质原子溶入金属溶剂中所组成的合金相）（合金元素组元间发生相互作用而形成的一种新相）（溶质原子置换溶剂原子、占据溶剂晶格结点形成的固溶体；溶质原子进入金属溶剂晶格的间隙时形成的固溶体）（两组元在固态部分互溶形成的固溶体；两组元在固态时无限互溶形成的固溶体）（由于溶质原子溶入基体中形成固溶体而使材料强度、硬度升高的现象称为固溶强化）（溶质原子溶入晶格畸变位错运动阻力上升金属塑性变形困难强度、硬度升高）（正常价化合物、电子化合物、间隙相和间隙化合物。 ）（具有较高熔点、硬度和脆性）7.什么是正常价化合物？什么是电子化合物？什么是间隙相和间隙化合物？什么是弥散强化？ （严格

19、服从原子价规律的化合物）（按照一定电子浓度形成的化合物）（由过渡族金属元素与C、N、B、H等原子半径小的非金属元素结合形成， rX/rM0.59时，形 成的化合物具有简单晶体结构，称为间隙相， rX/rM0.59时，化合物晶体结构很复杂，称为间隙化合物）（合金中形成化合物，使合金强度和硬度提高、塑性和韧性下降现象）8.什么是合金？什么是组织？什么是相图？什么是匀晶相图？什么是匀晶转变？匀晶转变有哪些特点？什么是均匀化退火？ （由两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属组成的具有金属特性物质）（用肉眼或显微镜所观察到的材料内部微观形貌）（表示材料中平衡相与成分、温度间的关系图）（两组元在液态、固

20、态均无限互溶的二元合金相图）（匀晶合金结晶时由液相结晶出单相固溶体转变）（1）液相转变为固相，包含形核和长大两个过程，易呈树枝晶；2）匀晶转变在一个温度区间内完成，是变温结晶过程；3）在液固两相区内，温度一定时，液、固两相的成分是确定的，但与合金成分不同，随着温度下降，液、固两相的成分分别沿液相线和固相线变化；4）液、固两相区内，温度一定时，液固两相的成分和质量比是确定的，利用杠杆定律可计算固相和液相的质量百分数；5）实际生产中，因冷却速度较快，固相中原子扩散困难，导致先结晶枝晶轴含较多高熔点组元，后结晶的枝晶间含较多低熔点组元，造成一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀（成分偏析或枝晶偏析

21、）（生产上常将铸件加热到固相线以下100-200长时间保温消除或减轻枝晶偏析，这种热处理工艺称均匀化退火）9.什么是二元共晶相图？什么是共晶反应？什么是共晶温度？什么是共晶组织？什么是共晶成分？什么是共析反应？与共晶反应相比，共析反应有何特点？ （两组元在液态无限互溶、固态有限互溶，并发生共晶转变形成共晶组织的二元系相图）（一定成分的一个液相在一定温度下反应生成成分一定的两个新固相的反应）（发生共晶反应温度称为共晶温度）（共晶反应产物）（共晶反应的液相成分点成分）（一定温度下，由一定成分的固相分解为两个一定成分新固相的反应）（1）由一个固相转变为另两个固相，而共晶反应是由一个液相分解为两个固相

22、；2）原子扩散困难，易产生较大的过冷，形核率高，因此，共析组织比共晶组织细小。 ）10.铸锭由哪三个典型晶区组成？什么是缩孔？什么是疏松？什么是偏析？什么是显微偏析？什么是宏观偏析？ （表层细晶区，中心柱状晶区和心部等轴晶区）（金属结晶时因体积收缩、得不到液态金属补充而形成的尺寸较大的集中孔洞称为缩孔）（枝晶生长形成的尺寸较小的分散缩孔称为疏松）（偏析指成分不均匀现象）（显微偏析指一个树枝晶内枝干间的偏析，如枝晶偏析和晶界偏析）（宏观偏析指铸锭中一个区域与另一个区域之间或柱状晶内枝晶主轴方向产生的偏析）作业作业3-1试分析纯金属冷却曲线上出现“平台”的原因。答：凝固释放的潜热与散热达到平衡。3

23、-2如果其它条件相同，试比较下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小：（1）金属型浇注与砂型浇注；（2）高温浇注与低温浇注；（3）铸成薄壁件与铸成厚壁件；（4）浇注时采用振动与不采用振动；（5）厚大铸件的表面部分与中心部分。答：1）金属型浇注获得的铸件晶粒小；2）低温浇注获得的铸件晶粒小；3）铸成薄壁件获得的铸件晶粒小；4）采用振动获得的铸件晶粒小；5）厚大铸件的表面部分获得的铸件晶粒小。3-3 Si、C、N、Cr、Mn、B等元素在-Fe中各形成哪些固溶体？答：C、N、B形成间隙固溶体，Si、Cr、Mn形成置换型固溶体。3-7为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？为什么需进行压力加工的合金常选用单

24、相固溶体成分的合金？答：因为近共晶成分合金的熔点低，铸造性能好（如流动性好，形成缩孔和疏松倾向下等）。因为单相固溶体强度低，塑性好，有利于压力加工。3-8为什么钢锭希望减少柱状晶区，而铜锭、铝锭往往希望扩大柱状晶区？答：因为钢锭形成发达的柱状晶区，在热轧时可能开裂而使产品报废，而限制柱状晶，细化晶粒，可改善铸件组织和提高铸件性能。铜锭和铝锭具有较好的塑性，扩大柱状晶区可获得组织较致密的铸锭。 P521.金属塑性变形的两种主要方式（滑移和孪生变形）。什么是滑移线？（滑移面与晶体表面的交线）什么是滑移带？（许多滑移线一起组成的台阶）什么是滑移？（在切应力作用下，晶体一部分相对于另一部分沿一定晶面和

25、晶向发生相对运动现象）什么是滑移面？（发生滑移的晶面）什么是滑移方向？（发生滑移的晶向）什么是滑移系？（由一个滑移面和其上的一个滑移方向组成）面心立方金属、体心立方金属和密排六方金属各有多少个滑移系？（12,48,3个）什么是临界切应力？（产生滑移的最小切应力）什么是位错的易动性？（晶体通过位错运动产生滑移时，在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小的现象）2.多晶体变形有何特点？（变形不同步性；2）变形协调性；3）变形不均匀性）什么是细晶强化？（通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法）3.什么是纤维组织？（冷塑性变形时，晶粒被拉长

26、呈现纤维状条纹组织）什么是变形织构？（随变形程度增加，各变形晶粒的滑移面和滑移方向逐渐向外力方向转动，当变形量很大时，各晶粒的取向大致趋于一致，形成特殊的择优取向的有序化结构）变形织构有哪两种？（丝织构和板织构）什么是丝织构？（各晶粒的某一晶向大致与拉拔方向平行）什么是板织构？（各晶粒的某一晶面与轧制面平行，而某一晶向与轧制时的主变形方向平行）拉拔时形成什么变形织构？（丝织构）轧制时形成什么织构？（板织构）残留应力分哪三种（第一类内应力或宏观内应力，第二类内应力或微观内应力，第三类内应力或点阵畸变）4.什么是加工硬化（冷作硬化，形变强化）？（随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性

27、下降的现象）加工硬化机制是什么？（随着冷塑性变形进行，亚结构细化，位错密度增加，晶格畸变程度增大，再加上位错交互作用加剧，导致变形阻力增大，即使材料的强度提高）加工硬化有何工程意义？（是不能进行热处理强化的金属和合金的重要强化手段；是某些工件或半成品能够拉伸或冷冲压加工成形的重要基础；可提高金属零件在使用过程中的安全性，如通过塑性变形削弱应力集中及通过加工硬化避免过载断裂等。）6.什么是再结晶？（冷变形金属加热到较高温度时，通过新晶核的形成及长大，最终形成无应变的新晶粒组织的过程）再结晶前后的晶格类型及成分是否相同？（再结晶前后新旧晶粒晶格类型和成分完全相同）再结晶后冷变形金属的力学性能有何变

28、化？（再结晶后位错等晶体缺陷明显减少，金属强度和硬度显著下降，塑性和韧性明显提高，加工硬化消失）什么是再结晶退火？（包含再结晶过程的退火）什么是再结晶温度？（开始发生再结晶的最低温度。工业上通常以经1h保温能完成再结晶的最低退火温度作为材料的再结晶温度）什么是最低再结晶温度？（当变形度达到某一值时，再结晶温度趋于的某一极限值 ）影响再结晶温度的因素主要有哪些？如何影响？（变形程度越大，再结晶温度越低；熔点越高，最低再结晶温度也越高；金属纯度越高，再结晶温度越低；原始晶粒尺寸越小，再结晶温度越低；提高加热速度使再结晶推迟到较高温度发生，延长加热时间，使原子扩散充分，再结晶温度降低）什么是临界变形

29、度？（使晶粒发生异常长大的变形度）影响再结晶后晶粒大小的因素有哪些及如何影响？（变形度变形度接近临界变形度时再结晶后晶粒粗大，大于临界变形度，随变形度增大，再结晶后晶粒尺寸变小；原始晶粒尺寸原始晶粒尺寸：变形量一定，原始晶粒越细小，再结晶后晶粒尺寸也越细小；杂质与合金元素杂质与合金元素一般起细化晶粒作用；退退火温度火温度：变形度和退火保温时间一定，温度越高晶粒越粗大）。什么是 正常晶粒长大？（使晶界趋于平衡状态，晶粒实现均匀长大）什么是二次再结晶？（当正常晶粒长大受阻时，因某种原因消除了阻碍因素，导致少数晶粒急剧长大，导致异常晶粒长大现象）7.什么是热加工和冷加工？举例说明（在大于再结晶温度的

30、温度下进行塑性变形称为热加工，反之称为冷加工；如 Fe 的再结晶温度为450，其在400 以下的加工均为冷加工。而 Pb 的再结晶温度为0 ，其在室温下的加工为热加工）什么是动态回复和动态再结晶？（在塑性变形过程中发生的回复和再结晶）什么是静态回复和静态再结晶？（冷塑性变形终止后加热时发生的回复和再结晶）热加工对铸锭和钢坯的组织和性能有何影响？（使铸态金属与合金中气孔焊合，粗大树枝晶或柱状晶破碎，组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高）什么是加工流线？（热加工使铸态金属中偏析夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延伸，其中硅酸盐、氧化物、碳化物等脆性杂质与第二相被打碎，呈碎粒状或链状分布，塑

31、性夹杂物则变成带状、线状或条状，形成热加工纤纤维组织，维组织，宏观检验时常称为加工流线加工流线）热处理能否消除或改变加工流线？（热处理不能消除或改变这种流线分布）什么是带状组织？（钢在铸态下存在严重的偏析和夹杂物或热加工温度过低时，热加工后在钢中出现的沿变形方向呈带状或层状分布的显微组织）热处理是否可以消除带状组织？（高温下可获得单相组织的材料如钢，可通过正火处理来消除）5.什么是回复？（指经冷塑性变形金属材料加热时，在显微组织发生明显改变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程）说明回复过程晶体缺陷的运动（加热温度不太高时，点缺陷运动，通过空位与间隙原子结合降低点缺陷浓度；加热温度稍高时，位错产

32、生运动，使变形晶粒中杂乱分布的位错逐渐集中并重新排列，从而使晶格畸变减小）回复过程冷变形金属性能有何变化？（力学性能变化不大（强度、硬度略有下降，塑性略有提高），加工硬化状态基本保留；但内应力和电阻率等显著下降）什么是去应力退火？（工业上，常对冷变形金属采用去应力退火即回复退火）去应力退火的目的是什么？请举例说明。（降低工件内应力、稳定工件尺寸并减小应力腐蚀倾向，同时保留加工硬化效果。如利用去应力退火降低冷冲压黄铜在潮湿环境中的应力腐蚀倾向等）本章作业4-1为什么在一般条件下进行塑性变形时，锌中易出现孪晶，而纯铜中易出现滑移带？答：因为锌是秘排六方金属，滑移系少；铜是面心立方金属，有12个滑移

33、系。4-2若将经过大量塑性变形（变形度70%以上）的纯铜长棒的一段浸入冰水中（并保持水温不变），另一端加热至900，并将此过程持续1h，然后将铜棒完全冷却，试分析试棒长度方向的组织和硬度的分布情况。答：从高温到低温依次为再结晶组织（等轴晶晶粒尺寸逐渐减小）、回复组织和冷变形组织，硬度则逐渐降低。4-3冷塑性变形与热塑性变形后的金属能否根据其显微组织加以区别？答：可以。冷塑性变形金属晶粒呈拉长状，热塑性变形金属为等轴状。4-4在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。答：常温下，晶粒尺寸越细小，晶界越多，对位错运动的阻碍作用越大，因而强度越高；晶粒尺寸越细

34、小，在晶界塞积的位错数量越少，位错塞积引起的应力集中越小，不易引起晶界开裂，因而塑性韧性越好。4-5金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？为什么？答：不能。因为再结晶退火的前提条件是金属经过冷变形。4-7如果将一软焊料反复弯曲数次，会发现它仍旧很软，而对一退火铜也作同样弯曲就会明显变硬，以致经过几次之后用手就弯曲不动了，这是为什么？答：软焊料的再结晶温度低于室温，弯曲时存在动态软化（动态回复和动态再结晶）；铜的再结晶温度高于室温，弯曲时发生了加工硬化。4-10用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000保温，保温后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。答：钢丝绳在随工件一

35、起加热保温时发生了再结晶软化，由于强度下降导致断裂。4-11在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又像最初一样柔软，这是什么原因？答：室温下对铅板进行弯折，越弯越硬是由于发生了加工硬化；隔一段时间再次弯曲变柔软是由于铅的最低再结晶温度为0，在室温放置时发生了再结晶软化。5本章小结本章小结1.铁碳相图的基本相有哪三种？什么是铁素体？什么是奥氏体？什么是一次渗碳体？什么是二次渗碳体？什么是三次渗碳体？什么是珠光体？什么是莱氏体？写出共晶反应式和共析反应式。答：答：铁素体、奥氏体和渗碳体；碳在-Fe中的间隙固溶体称铁素体；碳在 -Fe中的间隙固溶体称奥氏体。从液相中析出的渗碳

36、体称为一次渗碳体。从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体。从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。共析转变产物是铁素体和渗碳体的机械混合物称为珠光体。共晶反应形成的A与Fe3C的机械混合物，称为莱氏体。 L=A+Fe3C。A=F+Fe3C。2.按含碳量不同，铁碳合金分为哪三类？说明它们的含碳量范围。钢分为哪三类？指出它们的含碳量范围。白口铸铁分为哪三类？指出它们的含碳量范围。答：工业纯铁(wc0.0218%C)，钢(0.0218wc2.11%C)，白口铸铁(2.11-6.69%C) ；亚共析钢(0.0218 wc 0.77%C)，共析钢(0.77%C)和过共析钢(0.77 wc 2.11%C) ；

37、 亚共晶白口铸铁(2.11 wc 4.3%C)，共晶白口铸铁(4.3%C) 和过共晶白口铸铁(4.3 wc 6.69%C) 。3.工业纯铁、亚共析钢、共析钢和过共析钢平衡凝固到室温时的组织是什么？钢平衡凝固到室温时的相组成物是什么？说明随着含碳量增加，钢中的F和Fe3C相含量变化规律。答：F+Fe3CIII，F+P，P，P+Fe3CII。F和Fe3C。随着含碳量增加，钢中的F相单调减少，而Fe3C相单调增加。本章作业5-2解释下列名词：铁素体；奥氏体；珠光体；莱氏体。答：碳在-Fe中的间隙固溶体称铁素体；碳在 -Fe中的间隙固溶体称奥氏体。共析转变产物是铁素体和渗碳体的机械混合物称为珠光体。共

38、晶反应形成的A与Fe3C的机械混合物，称为莱氏体。 5-3分析一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体和共析渗碳体的异同之处。答：相同点：都是渗碳体，晶体结构、成分、性能相同。 不同点：一次渗碳体从液相析出，二次渗碳体从奥氏体析出，三次渗碳体从铁素体析出，共晶渗碳体共晶反应时形成，共析渗碳共析反应时形成。5-1默画简化后的Fe-Fe3C相图，填写各相区的相和组织组成物。5-7 根据铁碳相图解释下列现象（1）在进行热轧和锻造时，通常将钢材加热到1000-1250；（2）钢铆钉一般用低碳钢制造；（3）绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时用钢丝绳（用含碳量0.60%、0.65%

39、、0.70%的钢等制成）；（4）在1100 时，Wc=0.4%的碳钢能进行锻造，而 Wc=4%的铸铁不能进行锻造；（5）在室温下，Wc=0.8%的碳钢比Wc=1.2%的碳钢强度高；（6）亚共析钢适于压力加工成形，而铸铁适于铸造成形。答：钢材加热到1000-1250时为单相奥氏体组织，而奥氏体具有强度低、塑性好特点，适于进行热轧和锻造；低碳钢能满足铆钉低强度和高塑性的性能要求；绑扎物件的钢丝要求低强度和高塑性，因而用铁丝，而吊重物的钢丝绳要求高强度，故用含碳量较高的钢制造；含碳量0.4%的碳钢在1100 为奥氏体组织，具有低强度和高塑性，故能进行锻造，而含碳量为4%的铸铁在1100 为A和莱氏体

40、，莱氏体的塑性很差，不适合锻造；含碳量为0.8%的钢组织为P+少量的二次渗碳体，因珠光体强度高，因而具有较高的强度，含碳量为1.2%的碳钢虽组织也为P+二次渗碳体，但二次渗碳体呈网状分布于晶界，脆性大，因而强度低；亚共析钢具有良好的塑性，因而适于压力加工成形，铸铁具有良好的铸造性能，因而适于铸造成形。5-8比较平衡状态下碳含量Wc分别为0.45%、0.8%、1.2%的碳钢的强度、硬度、塑性和韧性的大小。答：随着含碳量增加，硬度增加，即0.45%钢的硬度0.8%钢的硬度1.2%钢的硬度，塑性和韧性下降，即塑性和韧性由高到低依次为0.45%钢、0.8%钢、1.2%钢； 含碳量0.8%碳钢的强度最高

41、，与0.45%钢相比是由于含碳量增加导致P增加和F减少所致，与1.2%的碳钢相比是由于该钢组织中形成了降低其强度的网状渗碳体。本章作业P1206-2如图6-32所示，T12钢加热到Ac1以上用图示的各种方法冷却，分析各自得到的组织。答：略。6-7甲乙两厂生产同一批零件，材料均选45钢，硬度要求为220-250HBW，甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求，试分析甲乙两厂产品组织和性能的差别。答：甲厂组织是F+P，性能较差；乙厂组织是回火S，具有良好的综合力学性能。6-8现有三个形状、尺寸、材质（低碳钢）完全相同的齿轮，分别进行整体淬火、渗碳淬火和高频感应加热淬火，试用最简单的方法把它们区分

42、开来。答：进行金相组织观察，如果表面有渗碳淬火组织特征即表面组织是碳化物+针状M，则说明是渗碳淬火齿轮；如果表面到心部均是低碳M组织，则是整体淬火齿轮；如果表面是低碳马氏体，心部是F+P，则是感应加热淬火齿轮。6-9仓库中有45钢、38CrMoAl和20CrMnTi钢，它们都可以用来制造齿轮，为了满足齿轮的使用要求，问各应进行何种表面热处理？并比较它们经过热处理后在组织和性能上的不同。答：1） 45钢表面淬火， 38CrMoAl氮化，20CrMnTi渗碳。6-11淬透性和淬硬性有何不同？决定淬透性和淬硬性的因素是什么？试比较T8钢和20CrMnTi钢的淬透性和淬硬性。答：1）淬透性反应钢获得马

43、氏体组织的能力；淬硬性反应钢淬火硬化所能达到最高硬度的能力。2）决定淬透性的因素主要是合金元素；决定淬硬性的主要因素是钢中的含碳量。3）T8钢的淬硬性比20CrMnTi钢好； T8钢的淬透性比20CrMnTi钢差。8本章小结本章小结1.1.纯铝性能有何特点？铝合金是如何分类的？什么是纯铝性能有何特点？铝合金是如何分类的？什么是固溶处理？什固溶处理？什么是时效？什么是自然时效？什么是人工时效？什么是过时效？变么是时效？什么是自然时效？什么是人工时效？什么是过时效？变形铝合金分哪四类？铸造铝合金主要有哪四个系列？形铝合金分哪四类？铸造铝合金主要有哪四个系列？答：物理性能：答：物理性能：银白色金属光

44、泽；密度小（2.72g.cm-3）；熔点低(660.4)；导电导热性能优良(仅次于Ag，Cu)；无磁性。化学性。化学性能：能：抗大气腐蚀性能好(Al2O3 “钝化”作用)。力学性能：力学性能：强度硬度低，塑性韧性好。工艺性能：工艺性能：切削性能、铸造性能、冷变形成型性能好。根据成分和生产工艺不同，铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化铝合金两类。将合金加热到固溶线以上保温后快冷，使第二相来不及析出，得到过饱和、不稳定的单一固溶体的热处理工艺。将固溶处理的合金在室温或低温加热下保温一段时间，随时间延长，其强度硬度显著升高而塑性降低的现象。室温下进行的

45、时效称为自然时效；低温加热下进行的时效称为人工时效。温度过高或时间过长导致合金反而软化的现象称为过时效。防锈铝(LF)、硬铝(LY)、超硬铝(LC)和锻铝合金(LD)。Al-SiAl-Si、Al-CuAl-Cu、Al-MgAl-Mg和和Al-ZnAl-Zn系列。系列。3.3.纯钛有何性能特点？按退火组织不同，钛合金分为哪三类？纯钛有何性能特点？按退火组织不同，钛合金分为哪三类？答：答：密度小，熔点高；强度低，比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。型、型和(+)型钛合金三类。4.4.镁性能有何特点？镁合金分哪两类？锌合金分哪三类？镁性能有何特点？镁合金分哪两类？锌合金分哪三类？答：答：密度小，熔点

46、低，强度不高，室温塑性较差，耐蚀性较差，易氧化。变形镁合金和铸造镁合金。变形锌合金、铸造锌合金和热镀锌合金三类。5.5.什么是轴承合金？按化学成分不同轴承合金分为哪几种？什么是巴氏合金？什么是轴承合金？按化学成分不同轴承合金分为哪几种？什么是巴氏合金？答：答：制造滑动轴承中轴瓦及内衬的材料。按化学成分可分为锡基、铅基、铝基、铜基、铁基等轴承合金。锡基和铅基轴承合金的统称。2.2.紫铜有何性能特点？铜合金分哪三类？什么是黄铜？什么是普通黄铜？什么紫铜有何性能特点？铜合金分哪三类？什么是黄铜？什么是普通黄铜？什么是特殊黄铜？什么是青铜？什么是白铜？是特殊黄铜？什么是青铜？什么是白铜？答：答：无磁性，导电导热性能优良；在大气、淡水和冷凝水中耐蚀性良好；强度硬度低塑性好；焊接性能优良。黄铜、青铜和白铜。以锌为主要合金元素的铜合金。铜锌二元合金。普通黄铜基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素