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机械工程材料习题集答案资料第1章材料的性能一、选择题1.表示金属材料屈从强度的符号是BA.B.sC.bD.-12.表示金属材料弹性极限的符号是AA.eB.sC.bD.-13.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是BA.HBB.HRCC.HVD.HS4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和毁坏的能力叫AA.强度B.硬度C.塑性D.弹性二、填空1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗变形或毁坏的能力。2.金属塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率两种。3.低碳钢拉伸试验的经过能够分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。4.常用测定硬度的方法有布氏硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法。5.疲惫强度是表示材料经无数次应力循环作用而不发生断裂时的最大应力值。三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。是2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。是3.金属材料的机械性能能够理解为金属材料的失效抗力。四、改正题1.疲惫强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。将冲击载荷改成交变载荷2.渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。将HB改成HR3.受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲惫强度。将疲惫强度改成冲击韧性4.衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。将冲击韧性改成断面收缩率5.冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗毁坏的能力。将载荷改成冲击载荷五、简答题1.讲明下列机械性能指标符合所表示的意思：s、0.2、HRC、-1、b、5、HBS。s:屈从强度0.2：条件屈从强度HRC：洛氏硬度压头为金刚石圆锥-1:疲惫极限b:抗拉强度5：l0=5d0时的伸长率l0=5.65s01/2HBS:布氏硬度压头为钢球第2章材料的构造一、选择题1.每个体心立方晶胞中包含有B个原子A.1B.2C.3D.42.每个面心立方晶胞中包含有C个原子A.1B.2C.3D.43.属于面心立方晶格的金属有CA.-Fe,铜B.-Fe,钒C.-Fe,铜D.-Fe,钒4.属于体心立方晶格的金属有BA.-Fe,铝B.-Fe,铬C.-Fe,铝D.-Fe,铬5.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有AA.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔6.在立方晶系中,指数一样的晶面和晶向(B)A.互相平行B.互相垂直C.互相重叠D.毫无关联7.在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)A.(100)B.(110)C.(111)D.(122)二、是非题1.金属或合金中,凡成分一样、构造一样，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。是2.在体心立方晶格中，原子排列最密的方向111垂直于原子排列最密的晶面110。非指数一样才会互相垂直3.单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。非晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性4晶体的配位数越大，其致密度也越高。是三、填空题1.一切固态物质能够分为晶体与非晶体两大类。2.晶体缺陷主要可分为点缺陷,线缺陷和面缺陷三类。3.晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有间隙原子和空位。4.面缺陷主要指的是晶界和亚晶界；最常见的线缺陷有刃型位错和螺型位错。5.每个面心立方晶胞在晶核中实际含有4原子，致密度为0.74，原子半径为2?a/4。6.每个体心立方晶胞在晶核中实际含有2原子，致密度为0.68，原子半径为3?a/4。7.每个密排六方晶胞在晶核中实际含有6原子，致密度为0.74，原子半径为a/2。四、解释下列现象1.金属一般都是良导体，而非金属一般为绝缘体。2实际金属都是多晶体构造。第3章材料的凝固A纯金属的结晶一、是非题1.物质从液体状态转变为固体状态的经过称为结晶。非(称为凝固)2.金属结晶后晶体构造不再发生变化。非3.在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。是4.液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。非晶粒都会细化5.液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。非要到理论结晶温度下面才会有二、填空题1.随着过冷度的增大，晶核形核率N增大，长大率G增大。2.细化晶粒的主要方法有a、控制过冷度b、变质处理c、振动、搅拌。3.纯铁在1200时晶体构造为-Fe，在800时晶体构造为-Fe。三、改正题1.金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。2.在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。将差改成好四、简答题1.影响金属结晶经过的主要因素是什么？答：晶核形核率和长大率2.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来讲明。答：有些物质在固态下其晶格类型会随温度变化而发生变化，这种现象称为同素异构转变。纯铁在固态下的冷却经过中有两次晶体构造变化：-Fe?-Fe?-Fe-Fe、-Fe、-Fe是铁在不同温度下的同素异构体，其中-Fe和-Fe都是体心立方晶格，分别存在于熔点到1394之间及912下面，-Fe是面心立方晶格，存在于1394到912之间。3.试述晶粒大小对其机械性能有何影响？答：常温下，晶粒越细，晶界面积越大，因此金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好。高温下，晶界呈黏滞状态，在外力作用下易产生滑动和迁移，因此细晶粒无益，但晶粒太粗，易产生应力集中。因此高温下晶粒过粗、过细都不好。B合金的结晶一、填空题1.根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同，可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。2.相是指合金中成分一样与构造一样均匀一致的组成部分。3.合金的晶体构造大致能够有三种类型：固溶体，金属化合物和。4.组成合金的最简单，最基本，能够独立存在的物质称为组元。5两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体构造与组成元素之一的晶体构造一样。二、改正题1.合金中各组成元素的原子按一定比例互相作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶体。将固溶体改成金属化合物2.合金元素在固态下相互互相溶解或部分地溶解，而构成成分和性能均匀的固态合金称为金属化合物。将金属化合物改成固溶体3.固溶体的强度和硬度比溶剂金属的强度和硬度高。4.间隙固溶体和置换固溶体均可构成无限固溶体。间隙固溶体可构成有限固溶体，置换固溶体可构成无限固溶体三、简答题1.试述金属中固溶体与金属化合物的机械性能有何特点。答：固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低；金属化合物具有较高的熔点、硬度和较大的脆性。2.合金中固溶体和金属化合物的晶体构造有何不同？C铁碳合金相图一、选择题1.铁素体是碳溶解在A中所构成的间隙固溶体。A-FeB-FeC-FeD-Fe2.奥氏体是碳溶解在B中所构成的间隙固溶体。A-FeB-FeC-FeD-Fe3.渗碳体是一种C。A稳定化合物B不稳定化合物C介稳定化合物D易转变化合物4.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为C。A2B2.06C2.11D2.25.莱氏体是一种C。A固溶体B金属化合物C机械混合物D单相组织金属6.在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为D。A共晶线B共析线CA3线DAcm线7.在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为C。A共晶线B共析线CA3线DAcm线8.在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为A。AA1线BECF线CAcm线DPSK线9.珠光体是一种C。A固溶体B金属化合物C机械混合物D单相组织金属10.在铁碳合金中，当含碳量超过B以后，钢的硬度固然在继续增加，但强度却在明显下降。A0.8B0.9C1.0D1.111.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从外表到中心的排列顺序为A。A细晶粒区柱状晶粒区等轴晶粒区B细晶粒区等轴晶粒区柱状晶粒区C等轴晶粒区细晶粒区柱状晶粒区D等轴晶粒区柱状晶粒区细晶粒区12.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为B。A共晶线B共析线CA3线DAcm线13.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为D。A724B725C726D72714.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为B。A0.67B0.77C0.8D0.87二、填空题1.珠光体是铁素体和渗碳体混合在一起构成的机械混合物。2.碳溶解在-Fe中所构成的固溶体称为铁素体。3.在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为4.3%，共析点的含碳量为0.77%。4.低温莱氏体是珠光体和共晶渗碳体组成的机械混合物。5.高温莱氏体是共晶奥氏体和工晶渗碳体组成的机械混合物。6.铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即表层细晶区，柱状晶区和心部等轴晶粒区。7.在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是1148，共析转变温度是727。三、改正题1.在Fe-Fe3C相图中,GS斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开场线，称为A3线。冷却时铁素体从奥氏体中析出开场、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线2.在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线727，该线叫共晶线，通称A1线。3.过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。珠光体4.珠光体是由奥氏体和渗碳体所构成的机械混合物，其平均含碳量为0.77%。铁素体5.亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。珠光体6.在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。含碳量在0.0218%0.77%范围内增加7.过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。一次渗碳体和低温莱氏体8.在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高。下降9.在铁碳合金相图中，奥氏体在1148时，溶碳能力可达4.3%。2.11%10.碳溶解在-Fe中可构成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727时为0.0218%。铁素体11.在铁碳合金相图中，铁素体在727时，溶碳能力可达2.11%。0.0218%12.在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增加。二次渗碳体13.碳溶解在-Fe中所构成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727时为0.77%。奥氏体14.亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。珠光体15.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，其平衡组织为莱氏体。珠光体16.在铁碳合金相图中，ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称A1线。-FeAcm四、简答题1.铁碳合金中基本相有哪几相？室温下的基本相是什么？答：基本相有液相L高温铁素体相、铁素体相、奥氏体相和渗碳体相Fe3C室温下的基本相是2.试分析含碳量为0.6%。铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶经过。答：3.试分析含碳量为1.2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶经过。答：合金在12点转变为,到3点,开场析出Fe3C。从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体,用Fe3C表示,其沿晶界呈网状分布。温度下降,Fe3C量增加。到4点，成分沿ES线变化到S点，余下的转变为P。P534.结合Fe-Fe3C相图指出A1、A3和Acm代表哪个线段，并讲明该线段表示的意思。答：A1为PSK水平线，即共析线，在该线温度727下发生共析转变A3为GS线，即?固溶体转变线Acm为ES线，即碳在-Fe中的固溶线5.简述碳钢中碳含量变化对机械性能的影响。答：亚共析钢随含碳量增加，P量增加，钢的强度、硬度升高,塑性、韧性下降.0.77%C时,组织为100%P,钢的性能即P的性能。0.9%C，Fe3C为晶界连续网状，强度下降,但硬度仍上升。2.11%C，组织中有以Fe3C为基的Le,合金太脆6.写出铁碳相图上共晶和共析反响式及反响产物的名称。答：共晶:L4.32.11Fe3C,产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，即莱氏体。共析：0.770.0218+Fe3C,产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，即珠光体。7.在FeFe3C相图上空白处填写上组织。8.简述FeFe3C相图应用是在哪些方面？答：铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造工艺的根据。五、计算题1.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：第一块：珠光体占40%，铁素体60%。第二块：珠光体占95%，二次渗碳体占5%。试问它们的含碳量约为多少？铁素体含碳量可忽略不计解：铁素体含碳量忽略不计第一块：C=P面积×0.77%=QP×0.77%=0.31%第二块：C%=QP×0.77%+QFe3C×2.11%=0.84%2.已知铁素体的b=180-230MPa，=30%-50%，HB=50-80；珠光体的b=770MPa，=20%-35%，HB=180；,试计算45钢的硬度,抗拉强度和伸长率。解：由已知可得45钢中Qp=58.4%，Q=41.6%混=?Q+?Q45钢的b=b(F)×Q+Qp×bP=230×41.6%+770×58.4%=545.36MPa=F×Q+Qp×p=0.5×41.6%+0.35×58.4%=41.24%HB=HB(F)×Q+Qp×HB(p)=80×41.6%+180×58.4%=138.43.室温下45钢含碳量0.45%中铁素体和珠光体的相对重量百分比。解：由杠杆定理有Qp=0.45-0.0008/(0.77-0.0008)×100%=58.4%则Q=100%-58.4%=41.6%4.某锅炉钢板，图纸要求用20钢制作。显微组织观察发现，组织中珠光体的量占30%，问钢板是否符合图纸要求。20钢含碳量范围为0.17-0.23%解：由已知可求的C%=Qp×0.77%=23%又20钢含碳量范围为0.17-0.23%钢板符合图纸要求5.用Pb-Sb合金制造轴瓦，要求其组织在共晶体上分布有10%Sb作硬质点，试求该合金的成分和硬度，Pb-Sb合金相图如下所示，纯Pb的硬度为HB=3，纯Sb的硬度为HB=30。温度解：由已知可得252HB混=HB?Q+HB?QHB=Pb11.1SbSb,%Pb-Sb合金相图