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。塑性（ 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45HRC、 90HRB、 800HV、 240HBS，试比较这四种材料硬度的高低。答：45HRCHV90HRBHB

2、210 62106445HVHRC ) 2(11245) 2(11273007300HB183130 HRB130 90所以， 800HV 45HRC 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b 1. 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. 点缺陷填空题1. 晶体

3、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. -Fe 的一个晶胞原子数=4 。3. -Fe 、 Al 、Cu、 Ni 、 V、 Mg、 Zn各属何种晶体结构：体心立方 -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

4、高过冷度 、 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(

5、Ni)= 50%w (Ni)= 80%(2) 两相的相对重量为：液相 mL = (80-60)/(80-50)67%固相 m = 1-67% = 33%(2) 两相的质量为：液相 ML = 50 67% 33(kg)固相 m = 50 -33 = 17(kg)abc.判断题作业02c Fe-C 相图F1.铁素体的本质是碳在- Fe 中的间隙相。T2.珠光体 P实质上是由铁素体F 和渗碳体 Fe 3 C 两个相组成。F3.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。F4.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

6、题a 1. 奥氏体是：a. 碳在 - Fe 中的间隙固溶体b. 碳在 - Fe 中的间隙固溶体c. 碳在 - Fe 中的置换固溶体b2. 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X P = 0.77%F 的 C含量X F 0 %(1)珠光体的相对重量P P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 = X P P + X F F = 0.77%

7、80% + 0% 20% 0.62%.选择题a 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 550350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

8、 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 Ac1 +30，用图示的冷却曲线进行冷却，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F 1. 高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。F 2. 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。T 4. 钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。选择题

9、Ab 1. 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a 2. 对形状复杂、截面变化大的零件进行淬火时，应选用：a. 高淬透性钢b. 中淬透性钢c. 低淬透性钢选择题Bb3.直径为 10mm 的 40钢的常规淬火温度大约为：（ Ac3 = 780 ）a. 750 b. 850 c. 920 a4.上述正确淬火后的显微组织为：a. Mb. F + Mc. 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 65

10、0 b. 800 820 c. 900 950 d. 1000 1050 c 8. 钢的淬透性主要取决于：a. C 含量b. 冷却介质c. 合金元素.填空题1. 球化退火的主要目的是降低硬度，提高切削性及韧性，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 和Ac 1 + 30 50 。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C 曲线的位置越靠右，说明临界冷却速度越小。作业04a钢 - 结构钢判断题F 1. 所有的合金元素都能提高钢的淬透性。

11、F 2. 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 外，几乎所有的合金元素都使Ms 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 。6.60Si2Mn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。F 3. 调质钢

12、的合金化主要是考虑提高其红硬性。F 4. 高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成型。T 5. 高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入 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。3.5CrMnMo是热作模具钢，可制造中型锤锻模。4.Cr12MoV是冷作模具钢，可制造冷冲模。5.1Cr13是M型不锈钢钢，

13、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。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500 600进行时效处

14、理, 目的是消除内应力 。.作业 06非铁金属填空题含 Cu 59%1. H59 属于 普通黄铜， “59 ”表示。2.ZCuSn10P1属于铸造 Sn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 Al合金 ， LF21 属于防锈 Al 合金 。6.铝合金件淬火后于140 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 固溶强化（淬火）HT350孕育处理LY12 时效强化ZL102变质处

15、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 65Mn高速轴承ZChPb16-16-2螺钉 Q195锉刀 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 b 1050MPa ， A K 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 20CrMnTi力学性能 b 1080MPa ， A K 55J ，齿面 HRC 5864 。热处理工艺 930 渗 C + 850 油淬 + 870 油淬 + 200 回火3. 某连杆螺栓，要求 b 950MPa, s 700MPa ， A K 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 b 980MPa ， s 785MPa ， A K 47J 。热处理工艺850 油淬+ 520 回火（水或油冷）渗 C钢的热处理、力学性能（摘自 GB/T3077 1999 ） p90淬第一次第二次机械性能透钢号sa K淬火 , 淬火 , b性MPaMPaJ低20Cr8