工程材料与机械制造基础答案

`第一章金属材料的力学性能1、在测定强度上σs和σ0.2有什么不同？答：σs用于测定有明显屈服现象的材料，σ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？答：试样单位截面上的拉力称为应力，用符号σ表示，单位是MPa。试样单位长度上的伸长量称为应变，用符号ε表示，应变没有单位。3有消灭缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？答：b点发生缩颈现象，k点发生断裂。假设没有消灭缩颈现象，试样并不是没有发生塑形性变，而是没有产生明显的塑性变形。4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样推断它的变形性质？答：将钟表发条拉直是弹性变形，由于当时钟停顿时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。5、在机械设计时承受哪两种强度指标？为什么？〕屈服强度。由于大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。抗拉强度。由于它的数据易准确测定，也简洁在手册中查到，用于一般对塑性变形要求不严格的零件。6E性愈差，这种说法是否正确？为什么？答：应依据弹性模量选择材料。要求刚度好的零件，应选用弹性模量大的金属材料。金属材料弹性模量的大小，主要取决于原子间结合力〔键力〕的强弱，与其内部组织关系不大，而材料的塑性是指其承受永久变形而不被破坏的力量，与其内部组织有亲热关系。两者无直接关系。故题中说法不对。7、常用的硬度测定方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进展比较？答：工业上常用的硬度测定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法。其应用范围：布氏硬度法应用于硬度值HB450的毛坯材料。洛氏硬度法应用于一般淬火件、调质件。维氏硬度法应用于薄板、淬硬表层。承受不同方法测定出的硬度值不能直接比较，但可以通过阅历公式换算成同一硬度后，再进展比较。8测定其硬度？〕洛氏硬度法高。缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品、小件检验。应用：硬度值HB450的毛坯材料。〕优点：设备简洁，测试简洁、快速，并不损坏被测零件。缺点：测得的硬度值重复性较差，对组织偏析材料尤为明显。应用：一般淬火件，调质件。库存钢材—布氏硬度；锻件—布氏硬度；锉刀—布氏硬度台虎钳钳口—洛氏硬度；硬质合金刀头—洛氏硬度 黄铜轴套——布氏硬度供给状态的各种碳钢钢材——布氏硬度 硬质合金刀片——洛氏硬度9、疲乏破坏是怎样形成的？提高零件疲乏寿命的方法有哪些？为什么外表粗糙和零件尺寸增大能使材料的疲乏强度值减小？为什么疲乏断裂对机械零件潜在着很大的危急性？交变应力和重复应力区分何在？答：由于材料外表或内部有缺陷，这些缺陷处的局部应力大于屈服强度，从而产生局部塑性变形而断裂。这些微裂纹随应力循环次数的增加而渐渐扩展，使承载的有效面积削减，以致不能承受所加载荷而突然断裂。提高疲乏寿命的方法，就是消退或削减疲乏源及延缓疲乏裂纹的扩展。一般在构造上避开应力集中；制定合理的工艺；使材料得到韧性组织，削减内部缺陷；降低外表粗糙度，避开外表不划伤、腐蚀；强化外表，在材料外表形成压应力。外表粗糙易形成疲乏源。零件尺寸增大，其内部组织不易均匀，也易存在夹杂物等各种缺陷，这些易形成疲乏源，并加快疲乏裂纹的扩展。由于材料在受到远低于屈服应力的外力作用下，在没有明显塑性变形的条件下，产生的突然断裂，属低应力脆断。12、试画出疲乏曲线，并说明疲乏曲线所表示的含义。答：疲乏曲线说明，金属材料承受的交变应力越大，则材料断裂时应力循环次数越少。反之，应力循环次数越大。1350mm10mm，拉伸试验后，将已断裂的试样对接起来测量，假设断后的标距为79mm，缩颈区的最小直径为4.9mm，求该材料的伸长率和断面收缩率的值。答： 50522.45276％521、求出体心和面心立方晶格的致密度。面心立方晶格的致密度

原子数单个原子的体积单个晶胞的体积44 44 3 0.74a32、什么是过冷度？它对结晶过程和晶粒度的影响规律如何？答：过冷度就是理论结晶温度和实际结晶温度相差的度数。在一般冷却条件下，过冷度愈大，结晶过程进展的愈快。过冷度增加，形核率和长大速度同时增加，但形核率增加的更快，所以随着过冷度的增加，晶粒细化。3、什么是同素异晶转变？试画出纯铁的冷却曲线，并指出室温顺1100℃时的纯铁晶格有什么不同？分析曲线中消灭“平台”的缘由。答：随温度的转变，固态金属晶格也随之转变的现象，称为同素异晶转变。纯铁的冷却曲线：室温纯铁晶格：体心立方体晶格1100℃纯铁晶格：面心立方晶格1538℃铁发生了结晶，1394℃和912℃铁发生了重结晶，结晶放出的热量与冷却散失的热量相等，使冷却曲线上消灭了水平线。4、简述实际金属晶体和抱负晶体在构造和性能上的主要差异。答：构造上：实际金属晶体为多晶体，抱负晶体为单晶体。性能上：实际金属晶体表现为各向同性，抱负晶体表现为各向异性。5、常见的金属晶体构造有哪些？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？α-Fe、γ-FeAl、Cu、Ni、Cr、V、Zn各属于何种晶体构造？答：常用的晶体构造有：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。体心立方晶格:立方体中心和立方体结点各占有一个原子，a=b=c，α＝β＝γ＝90°面心立方晶格:立方体六个外表中心和立方体结点各占有一个原子。a=b=c，α＝β＝γ＝90°密排六方晶格:六方晶格的上下底面中心和六方柱体的结点各占有一个原子,六方柱体中心有三个原子构成等边三角形。 晶格常数a=b≠c，α＝β＝120°，γ＝90°。α-Fe、Cr、V属于体心立方晶体；γ-Fe、Al、Cu、Ni属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格。6、液态金属结晶时，细化晶粒的方法有哪些？晶粒大小对材料的力学性能有何影响？答：液态金属结晶时，细化晶粒的方法有〔〕加快冷却速度，增加过冷度；〔2〕变质处理；〔3〕附加振动。晶粒愈细小，材料的强度、硬度、塑性、韧性愈高；反之愈低。7、实际金属晶体中存在哪些缺陷？对性能有什么影响？答：实际金属晶体中有点、线、面三类缺陷。晶体缺陷使晶体的连续性受到破坏，所以实际晶体的强度仅是抱负晶体计算强度的万分之几。但在实际晶体中存在缺陷是不行避开的，而且缺陷使晶格畸变，使材料强度提高，塑性有所下降，同时还使材料的电阻增加、耐蚀性降低。8、形核有几种？何为变质处理？答：形核有自发形核和非自发形核两种。细化晶粒的目的。参加的物质称变质剂。9、金属同素异构转变与液态金属结晶有何异同之处？答：一样点：发生了结晶，产生了相变，晶格构造发生了转变。不同点：液态金属结晶由液态转变成固态，金属同素异构转变由固态转变成固态。10、推断以下状况下是否有相变：〔1〕液态金属结晶 〔2〕晶粒粗细的变化 〔3〕同素异构转变答：液态金属结晶、同素异构转变产生了相变；晶粒粗细的变化没有相变的产生。第三章铁碳合金1、间隙固溶体和间隙相在晶体构造和性能上的差异是什么？答：间隙固溶体的晶格与溶剂的晶格一样，溶质原子的含量可在肯定范围内变化；间隙相晶格类型简洁，与任一组元的晶格均不一样，组元的成分比例确定。间隙固溶体是固溶体，具有综合力学性能；间隙相是金属间化合物，具有极高的硬度、熔点和脆性。2答：合金的共析转变是肯定成分的固相，在肯定温度下，同时析出两种或两种以上肯定成分的固相的转变。对于铁碳合金，共析转变是碳含量为0.77％的奥氏体在727℃同时析出肯定成分的铁素体和渗碳体的转变。 反响式为：

AFs

FeC3显微组织的特征：由于铁素体和渗碳体在恒温下同时析出，两相相互制约生长，因此，形成铁素体和渗碳体层片交替排列的细密的机械混合物——珠光体。合金的共晶转变是肯定成分的液相在肯定温度下同时析出两种或两种以上肯定成分的不同固相的转变。4.311482.11％的奥氏体和渗碳体的转变。反响式为： LC

1AE

FeC3显微组织的特征：由于奥氏体和渗碳体在恒温下同时形成，因此，形成在渗碳体基体上弥散分布奥氏体的鱼骨状机械混合物——莱氏体。3、合金中相组分与组织组分区分何在？指出亚共析钢与亚共晶白口铸铁中的相组分与组织组分。指出碳钢与白口铸铁在常温固态下相组分的异同之处。答：合金中的相组分是指成分一样、构造一样，并与其他局部以界面分开的均匀组成局部；合金中的组织是指相的组合。3亚共析钢的相组分是：F和FeC； 组织组分是：F和P。3亚共晶白口铸铁中的相组分是：F和FeC；′组织组分是：P、FeCL′3 3 Ⅱ e3一样点：在常温固态下，碳钢与白口铸铁的相组分都是FFeC。33不同点：形成FeC的母相不同，形态不同。334、画出简化的Fe-FeC相图中的钢局部相图，标出各特性点的符号，并进展以下分析：3标注出相图中空白区域的组织组分和相组分；分析特性点P、S、E、C的含义；分析碳含量为0.4％的亚共析钢的结晶过程，并计算其在室温下的组织组分和相组分的相对量；分数。P72℃，碳含量为0.021时析出的铁素体成分点；S点：7270.77％，共析转变点；E点：11482.11％，碳在奥氏体中到达的最大溶解度点，也是共晶转变时结晶的奥氏体成分点；C点：11484.34％，共晶转变点。〔3〕碳含量为0.4％的亚共析钢的结晶过程为：L→L+A→A→F+A→P+F0.4％的亚共析钢在室温下的组织是P+F，其相对量为：F 0.770.40 0.770.02180.770.0218P=1-F=1-48=52％3碳含量为0.4％的亚共析钢在室温下的相是F+FeC，其相对量为：3F 6.690.40 6.690.0218FeC3

6.69