《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》習(xí)題參考答案

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。３、一根直徑10mm的鋼棒，在拉伸斷裂時(shí)直徑變?yōu)?.5mm，此鋼的抗拉強(qiáng)度為450Mpa，問此棒能承受的最大載

2、荷為多少？斷面收縮率是多少？F=35325Nψ=27.75%４、簡(jiǎn)述洛氏硬度的測(cè)試原理。以壓頭壓入金屬材料的壓痕深度來(lái)表征材料的硬度。5、什么是蠕變和應(yīng)力松弛？蠕變：金屬在長(zhǎng)時(shí)間恒溫、恒應(yīng)力作用下，發(fā)生緩慢塑性變形的現(xiàn)象。應(yīng)力松弛：承受彈性變形的零件，在工作過(guò)程中總變形量不變，但隨時(shí)間的延長(zhǎng)，工作應(yīng)力逐漸衰減的現(xiàn)象。6、金屬腐蝕的方式主要有哪幾種？金屬防腐的方法有哪些？主要有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。防腐方法：1）改變金屬的化學(xué)成分；2）通

3、過(guò)覆蓋法將金屬同腐蝕介質(zhì)隔離；3）改善腐蝕環(huán)境；4）陰極保護(hù)法。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)。塑性優(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

4、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、線缺陷和面缺陷。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

5、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)。５、簡(jiǎn)述聚合物大分子鏈的結(jié)構(gòu)與形態(tài)。它們對(duì)高聚物的性能有何影響？聚合物大分子鏈的結(jié)構(gòu)分為線性結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)。線性結(jié)構(gòu)具有良好的塑性和彈性，加熱可軟化，冷卻后變硬，易于成形，可反復(fù)使用。體型結(jié)構(gòu)有較好的3（1）做出AB合金相圖；（2）分析A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布為20%、45%

6、、80%等合金的結(jié)晶過(guò)程。14、為什么鑄造合金常選用接近共晶點(diǎn)的合金？為什么要進(jìn)行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金？近共晶點(diǎn)的合金熔點(diǎn)低，結(jié)晶范圍小，鑄造性能好。單相固溶體成分的合金具有良好的塑性和小的變形抗力，可鍛性好。15、何謂α、γ、Fe3C、C、P、A、Ld、（Ld`）？它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、力學(xué)性能有何特點(diǎn)？α為鐵素體，F(xiàn)e3C為滲碳體，C為碳元素，P為珠光體，γ、A為奧氏體，Ld為高萊氏體，（Ld`）為低溫萊氏體。α

7、為體心立方結(jié)構(gòu)，溶碳量低，強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好。γ、A是碳在γ—Fe中形成的間隙固溶體，為面心立方結(jié)構(gòu)，溶碳量較大，是高溫組織，硬度較低，塑性較高，易于成形。Fe3C是鐵和碳的金屬化合物，含碳量6.69%，硬度很高，脆性很大，塑性和韌性幾乎為零。P是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，碳的分?jǐn)?shù)為0.77%，具有良好的力學(xué)性能。Ld是奧氏體與滲碳體的機(jī)械混合物，（Ld`）是珠光體與滲碳體的機(jī)械混合物，含碳量4.3%，力學(xué)性能與滲碳體接近。1

8、6、碳鋼與鑄鐵兩者的成分、組織和性能有何差別？并說(shuō)明原因。碳含量小于2.11%是碳鋼，大于2.11%是鑄鐵；碳鋼中的碳與鐵以金屬化合物的形式存在，而鑄鐵中的碳以游離石墨的形式存在；碳鋼的力學(xué)性能較好，其硬度、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%

9、、1.0%的鐵碳合金從液態(tài)緩慢冷至室溫時(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線時(shí)從液態(tài)中結(jié)晶出A，經(jīng)過(guò)AE線時(shí)全部結(jié)晶為A，經(jīng)過(guò)GS線時(shí)由于貧碳有F析出，經(jīng)過(guò)PSK線時(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

10、室溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程為：經(jīng)過(guò)AC線時(shí)從液態(tài)中結(jié)晶出A，經(jīng)過(guò)AE線時(shí)全部結(jié)晶為A，經(jīng)過(guò)ES線時(shí)由于富碳有Fe3CⅡ析出，經(jīng)過(guò)PSK線時(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