工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)習(xí)題答案

1、1《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》習(xí)題參考答案第一章材料的種類(lèi)與性能（P7）１、金屬材料的使用性能包括哪些？力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能等。２、什么是金屬的力學(xué)性能？它包括那些主要力學(xué)指標(biāo)？金屬材料的力學(xué)性能：金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的與彈性和非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及力與應(yīng)變關(guān)系的性能。主要包括：彈性、塑性、強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性等。第二章材料的組織結(jié)構(gòu)（P26）1、簡(jiǎn)述金屬三種典型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。體心立方晶格：晶格屬于立方晶系，在晶胞的中心和每

2、個(gè)頂角各有一個(gè)原子。每個(gè)體心立方晶格的原子數(shù)為：2個(gè)。塑性較好。面心立方晶格：晶格屬于立方晶系，在晶胞的8個(gè)頂角和6個(gè)面的中心各有一個(gè)原子。每個(gè)面心立方晶格的原子數(shù)為：4個(gè)。塑性?xún)?yōu)于體心立方晶格的金屬。密排六方晶格：晶格屬于六方棱柱體，在六棱柱晶胞的12個(gè)項(xiàng)角上各有一個(gè)原子，兩個(gè)端面的中心各有一個(gè)原子，晶胞內(nèi)部有三個(gè)原子。每個(gè)密排六方晶胞原子數(shù)為：6個(gè)，較脆2、金屬的實(shí)際晶體中存在哪些晶體缺陷？它們對(duì)性能有什么影響？存在點(diǎn)缺陷、線(xiàn)缺陷和

3、面缺陷。使金屬抵抗塑性變形的能力提高，從而使金屬?gòu)?qiáng)度、硬度提高，但防腐蝕能力下降。3、合金元素在金屬中存在的形式有哪幾種？各具備什么特性？存在的形式有固溶體和金屬化合物兩種。合金固溶在金屬中引起固溶強(qiáng)化，使合金強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降。金屬化合物提高合金的強(qiáng)度和硬度。4、什么是固溶強(qiáng)化？造成固溶強(qiáng)化的原因是什么？固溶強(qiáng)化：因溶質(zhì)原子的溶入引起合金強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象。原因：固溶體中溶質(zhì)原子的溶入引起晶格畸變，使晶體處于高能狀態(tài)。３

4、、金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？金屬結(jié)晶由形核和長(zhǎng)大兩部分組成，并存在過(guò)冷度。４、如果其他條件相同，試比較在下列鑄造條件下，鑄件晶粒的大小。（1）金屬型澆注與砂型澆注。金屬型澆注晶粒小。（2）鑄成薄件與鑄成厚件。鑄成薄件晶粒小。（3）澆注時(shí)采用振動(dòng)與不采用振動(dòng)。采用振動(dòng)晶粒小。10、過(guò)冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對(duì)金屬結(jié)晶過(guò)程有何影響？對(duì)鑄件晶粒大小有何影響？冷卻速度越快過(guò)冷度越大，使晶核生長(zhǎng)速度大于晶粒長(zhǎng)大速度，鑄件晶粒得到細(xì)化。冷卻速度小

5、時(shí)，實(shí)際結(jié)晶溫度與平衡溫度趨于一致。11、何為共晶反應(yīng)、勻晶反應(yīng)共析反應(yīng)？試比較三種反應(yīng)的異同點(diǎn)。共晶反應(yīng)：從某種成分固定的合金溶液中，在一定恒溫下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分3度、強(qiáng)度隨含碳量的增加而增加，塑性、韌性隨含碳量的增加而下降，鑄鐵的力學(xué)性能取決于石墨的形狀、大小及分布；鑄鐵的鑄造性能優(yōu)于碳鋼；鑄鐵不能進(jìn)行壓力加工，其焊接性能遠(yuǎn)不及碳鋼。17、分析碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的鐵碳合金從液態(tài)緩慢冷至室

6、溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程和室溫組織。指出這四種成分組織與性能的區(qū)別。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%、0.60%的鐵碳合金均屬于亞共析鋼，從液態(tài)緩慢冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程為：經(jīng)過(guò)AC線(xiàn)時(shí)從液態(tài)中結(jié)晶出A，經(jīng)過(guò)AE線(xiàn)時(shí)全部結(jié)晶為A，經(jīng)過(guò)GS線(xiàn)時(shí)由于貧碳有F析出，經(jīng)過(guò)PSK線(xiàn)時(shí)剩余的A轉(zhuǎn)變?yōu)镻，室溫組織為PF。并隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加P增加，F(xiàn)減少。碳的質(zhì)量成分分別為0.80%、1.0%的鐵碳合金均屬于過(guò)共析鋼，從液態(tài)緩慢冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程為：經(jīng)過(guò)AC線(xiàn)時(shí)從液

7、態(tài)中結(jié)晶出A，經(jīng)過(guò)AE線(xiàn)時(shí)全部結(jié)晶為A，經(jīng)過(guò)ES線(xiàn)時(shí)由于富碳有Fe3CⅡ析出，經(jīng)過(guò)PSK線(xiàn)時(shí)剩余的A轉(zhuǎn)變?yōu)镻，室溫組織為PFe3CⅡ。并隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加Fe3CⅡ增加，P減少。由于F、P、Fe3CⅡ，的力學(xué)性能上的差異，隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加鐵碳合金的強(qiáng)度和硬度增加，而塑性和韌性下降。18、滲碳體有哪5種基本形態(tài)，它們的來(lái)源和形態(tài)有何區(qū)別？一次滲碳體是從液體中直接析出，呈長(zhǎng)條形；二次滲碳體從奧氏體中析出，沿晶界呈網(wǎng)狀；三次滲碳體從鐵素

8、體中析出，沿晶界呈小片或粒狀；共晶滲碳體是同奧氏體相關(guān)形成，在萊氏體中為連續(xù)的機(jī)體；共析滲碳體同鐵素體相關(guān)形成，呈交替片狀。19、根據(jù)FeFe3C相圖，說(shuō)明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因。（1）碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的鋼比碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的鋼硬度高。（2）低溫萊氏體的塑性比珠光體的塑性差。（3）捆扎物體一般用鐵絲，而起重機(jī)起吊重物卻用鋼絲繩。（4）一般要把鋼材加熱到高溫下（1000~1250℃）進(jìn)行熱軋或鍛造。（5）鋼適宜于通過(guò)壓力成形，而鑄

9、鐵適宜于通過(guò)鑄造成形。（1）鋼隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加鐵素體減少，而滲碳體增加。滲碳體的硬度比鐵素體的硬度高。（2）低溫萊氏體由珠光體和滲碳體組成，珠光體塑性較好，而滲碳體的塑性幾乎為零。（3）捆扎物體需材料有一定的塑性，而起吊重物需材料有一定的強(qiáng)度和硬度。鋼材隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性下降。（4）把鋼材加熱到高溫下（1000~1250℃），鋼為單相奧氏體組織。其塑性好，變形抗力小。（5）加熱到高溫下（1000~1250

10、℃），鋼為單相奧氏體組織。其塑性好，變形抗力小利于壓力成形；而鋼的流動(dòng)性差，在冷卻的過(guò)程中收縮率大，鑄造性能比鑄鐵差。鑄鐵結(jié)晶溫度范圍窄，流動(dòng)性好，在冷卻的過(guò)程中收縮率小，鑄造性能好；但其屬于脆性材料，不能壓力成形。第三章金屬熱處理及表面改性（40）1、鋼的熱處理的基本原理是什么？其目的和作用是什么？鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下、在一定的介質(zhì)中施以不同的加熱、保溫和冷卻來(lái)改變鋼的組織，從而獲得所需性能的一種工藝。原理：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；其目的和