工程材料及机械制造基础习题及答案[1]cnwl.docx
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1、工程材料(吴勇 Come On ! )第一章 材材料的种种类与性性能1强度度:强度度是指在在外力作作用下,材材料抵抗抗变形和和断裂的的能力。2屈服服强度:材料在在外力作作用下开开始发生生塑性变变形的最最低应力力值。3弹性性极限:产生的的变形是是可以恢恢复的变变形的点点对应的的弹性变变形阶段段最大应应力称为为弹性极极限。4弹性性模量:材料在在弹性变变形范围围内的应应力与应应变的比比值称为为弹性模模量。5抗拉拉强度:抗拉强强度是试试样拉断断前所能能承受的的最大应应力值。6塑性性:断裂裂前材料料产生的的塑性变变形的能能力称为为塑性。 77硬度度:硬度度是材料料抵抗硬硬物压入入其表面面的能力力。 88
2、冲击击韧度:冲击韧韧度是材材料抵抗抗冲击载载荷的能能力。9断裂裂韧度:断裂韧韧度是材材料抵抗抗裂纹扩扩展的能能力。 10疲疲劳强度度:疲劳劳强度是是用来表表征材料料抵抗疲疲劳的能能力。11黏黏着磨损损:黏着着磨损又又称咬合合磨损,其其实质是是接触面面在接触触压力作作用下局局部发生生黏着,在在相对运运动时黏黏着处又又分离,使使接触面面上有小小颗粒被被拉拽出出来,反反复进行行造成黏黏着磨损损。12磨磨粒磨损损:磨粒粒磨损是是当摩擦擦副一方方的硬度度比另一一方大的的多时,或或者在接接触面之之间存在在着硬质质粒子是是所产生生的磨损损。13腐腐蚀磨损损:腐蚀蚀磨损是是由于外外界环境境引起金金属表面面的腐
3、蚀蚀物剥落落,与金金属表面面之间的的机械磨磨损相结结合而出出现的磨磨损。14功功能材料料:是具具有某种种特殊的的物理性性能,化化学性能能,生物物性能以以及某些些功能之之间可以以相互转转化的材材料。15使使用性能能:是指指在正常常使用条条件下能能保证安安全可靠靠工作所所必备的的性能,包包括材料料的力学学性能,物物理性能能,化学学性能等等。16工工艺性能能:是指指材料的的可加工工性,包包括可锻锻性,铸铸造性能能,焊接接性,热热处理性性能及切切削加工工性。17交交变载荷荷:大小小,方向向随时间间呈周期期性变化化的载荷荷作用。18疲疲劳:是是机械零零件在循循环或交交变载荷荷作用下下,经过过较长时时间的
4、工工作而发发生断裂裂的现象象。20蠕蠕变:固固体材料料在保持持应力不不变的条条件下,应应变随时时间延长长而增加加的现象象。21脆脆断:在在拉应力力状态下下没有出出现塑性性变形而而突然发发生脆性性断裂的的现象。22应应力松弛弛:是指指承受弹弹性应变变的零件件在工作作过程中中总变形形量保持持不变,但但随时间间的延长长,工作作应力自自行逐渐渐衰减的的现象。 23腐腐蚀:材材料因化化学侵蚀蚀而损坏坏的现象象。二、填空空题。1工程程材料通通常分为为 金属属材料 、 高分分子材料料 、 无机机非金属属材料 、 复合合材料 和功能能材料。2金属属材料通通常分为为 钢铁铁合金 和 非铁铁合金 材料。 3高分分
5、子材料料通常分分为 纤纤维 、 橡胶胶 和塑塑料。 4复合合材料按按其基体体分为树树脂基复复合材料料、 金金属基复复 合材材料和陶陶瓷基复复合材料料。5塑料料通常分分为 通通用塑料料 、 工工程塑料料 、特特种塑料料和胶黏黏剂。 6工程材材料的性性能分为为 使用用 性能能和 工工艺 性性能。 7工程程材料的的使用性性能包括括 力学学性能 、 物理理性能 和 化学学性能 。8金属属材料常常用的力力学性能能指标有有:b 表示示抗拉强强度;s 表示示屈服强强度; H 表示硬硬度; 伸长率率和 断面面收缩率率表示塑塑性;k 表示冲冲击韧性性。三、判断断题。1布氏氏硬度试试验的优优点氏压压痕面积积大,数
6、数据稳定定,因而而适用于于成品及及薄壁件件检验。()2压头头为硬质质合金球球时,用用HBWW表示布布氏硬度度。( )3压头头为硬质质合金球球时,用用HBSS表示布布氏硬度度。( )4洛氏氏硬度的的测定操操作迅速速,简便便,压痕痕面积小小,数据据波动大大,适用用于半成成品检验验。()四、问答答题:见见教材、习习题集及及补充题题。第二章 材料料的组织织结构1晶体体:晶体体是原子子或分子子在三维维空间做做有规律律的周期期性重复复排列的的固体。2晶格格:为便便于理解解和描述述,常用用一些假假想的连连线将各各原子的的中心连连接起来来,把原原子看做做一个点点,这样样形成的的几何图图形称为为晶格。3各向向同
7、性:4各向向异性:5晶胞胞:晶格格中的一一个基本本单元。 6晶向向:晶格格中各原原子列的的位向。7单晶晶体:由由原子排排列位向向或方式式完全一一致的晶晶格组成成的称为为单晶体体。8晶体体缺陷:偏离晶晶体完整整性的微微观区域域称为晶晶体缺陷陷。9空位位:是指指未被原原子占据据的晶格格节点。 10间间隙原子子:是指指位于晶晶格间隙隙中的原原子。11晶晶面:在在晶格中中由一系系列原子子组成的的平面。12位位错线:是指在在晶体中中,某处处有一列列或若干干列原子子发生了了某种有有规律的的错排现现象。13晶晶界:晶晶界是位位向不同同,相邻邻晶粒之之间的过过渡层。14合合金:是是指由两两种或两两种以上上的金
8、属属元素或或金属元元素与非非金属元元素组成成的,具具有金属属特性的的物质。 15组组元:组组成合金金最基本本的独立立物质。 16合合金系:一系列列相同组组员组成成的不同同成分的的合金称称为合金金系。 17合合金化:采用合合金元素素来改变变金属性性能的方方法称为为合金化化。18相相:合金金中具有有相同化化学成分分,相同同晶体结结构和相相同物理理或化学学性能并并与该系系统其余余部分以以界面相相互隔开开的均匀匀组成部部分。 19固固溶体:是指溶溶质组员员溶入溶溶剂晶格格中而形形成的单单一的均均匀固体体。20置置换固溶溶体:置置换固溶溶体是指指溶质原原子取代代了溶剂剂晶格中中某些节节点上的的原子。21
9、间间隙固溶溶体:间间隙固溶溶体是溶溶质原子子嵌入溶溶剂晶格格间隙中中,不占占据晶格格节点位位置。22有有限固溶溶体:在在一定条条件下,溶溶质组员员在固体体中有一一定的限限度,超超过这个个限度就就不再溶溶解了。23无无限固溶溶体:若若溶质可可以任意意比例融融入溶剂剂,即溶溶质的的的溶解度度可达%1000,则固固溶体称称为无限限固溶体体。24固固溶强化化:固溶溶体中溶溶质原子子的溶入入引起晶晶格畸变变,使晶晶体处于于高能状状态,从从而提高高合金的的强度和和硬度。25金金属化合合物:两两组元AA和B组组成合金金时,除除了可形形成以AA或以BB为基的的固溶体体外,还还可能相相互作用用化和形形成新相相,
10、这种种新相通通常是化化合物,一一般可用用AmBBn表示示。26晶晶体相:晶体相相是一些些以化合合物或以以化合物物为基的的固溶体体,是决决定陶瓷瓷材料物物理,化化学和力力学性能能的主要要组成物物。27玻玻璃相:P12228气气相:气气象是指指陶瓷材材料中的的气孔。 29单体:可以聚聚合成大大分子链链的小分分子化合合物称为为单体。30聚聚合度:衡量聚聚合物分分子大小小的指标标。31结结晶温度度:金属属结晶时时都存在在着一个个平衡结结晶温度度Tm,液液体中的的原子结结晶到晶晶体上的的数目,等等于晶体体上的原原子溶入入液体中中的数目目。32过过冷度:实际结结晶温度度与平衡衡结晶温温度Tmm之差称称为过
11、冷冷度。33细细晶强化化:金属属的强度度,塑性性和韧性性都随晶晶粒的细细化而提提高,称称为细晶晶强化。34同同素异构构:P11735同同分异构构:化学学成分相相同而分分子中原原子排列列不同的的现象称称为同分分异构。36共共晶反应应:共晶晶反应是是指从某某种成分分固定的的合金溶溶液中,在在恒温下下同时结结晶出两两种成分分和结构构皆不相相同的固固相反应应。37共共析反应应:共析析反应是是指由一一种固相相在恒温温(共析析温度)下下同时转转变成两两种新的的固相。38铁铁素体:是碳在在Fee中形成成的间隙隙固溶体体。 339奥奥氏体:是碳在在Fee中形成成的间隙隙固溶体体。40渗渗碳体:是铁和和碳的金金
12、属化合合物(FFe3CC),其其碳的质质量分数数为6.69% 。41珠珠光体:是铁素素体与渗渗碳体的的机械混混合物。42莱莱氏体:43工工业纯铁铁:44共共析钢: 碳碳的质量量分数为为0.777%,组组织是珠珠光体。45亚亚共析钢钢: 碳的的质量分分数小于于0.777%,组组织是珠珠光体和和铁素体体。46过过共析钢钢: 碳的的质量分分数大于于0.777%,组组织是珠珠光体和和二次渗渗碳体。47共共晶铸铁铁: 碳的的质量分分数为44.3%,组织织是莱氏氏体。48亚亚共晶铸铸铁: 碳的质质量分数数小于44.3%,组织织是莱氏氏体、珠珠光体和和二次渗渗碳体。49过过共晶铸铸铁: 碳的质质量分数数大于
13、44.3%,组织织是莱氏氏体和一一次渗碳碳体。二、填空空题。1实际际金属中中存在着着的晶体体缺陷有有 点 缺陷陷、 线线 缺缺陷和 面 缺陷陷。2世界界金属中中晶体的的点缺陷陷分为 空位 和 间间隙原子子 两两种。3常见见合金中中存在的的相可以以归纳为为 固固溶体 和 金金属化合合物 两大类类。4固溶溶体按照照溶质原原子在溶溶剂原子子中的位位置可以以分为 置换换 固溶体体和 间隙 固溶溶体。5固溶溶体按照照溶解度度的大小小可以分分为 有限 固溶溶体和 无无限 固溶体体。6固溶溶体按溶溶质原子子在溶剂剂晶格中中分布的的特点分分为 无序 固溶溶体和 有序 固溶溶体。7线型型无定型型高聚物物随温度度
14、不同可可处于 玻璃璃态 、 高弹 态和和 黏流流 态态。8实际际结晶温温度总是是 低于于 平平衡结晶晶温度,两两者之差差称为 过冷冷度 。9共析析钢随温温度下降降至7227C时时发生共共析反应应,有奥奥氏体中中析出 珠光体体 和和 三次次渗碳体体 。10共共晶铸铁铁随温度度下降至至11448C时时发生共共晶反应应,有液液体中同同时析出出 莱氏氏体 和和 珠光光体 。11典典型的金金属晶体体结构有有 体心心立方晶晶格 、 面面心立方方晶格 和 密密排六方方晶格 三三种。12纯纯铁具有有同素异异构性,当当加热到到9122C时,将将由 体心立立方 晶格的的-Fee转变为为 面心心立方 晶晶格的- F
15、Fe ,加加热到113944C时,又又由 面心立立方 晶晶格的- FFe转变变为 体体心立方方 晶格的的- FFe。13液液态金属属冷却到到 平衡衡结晶温温度 以下才才开始结结晶的现现象称为为 有有效结晶晶 现现象。14金金属的 平平衡结晶晶温度 与 实实际结晶晶温度 之差差,称为为过冷度度。15实实际金属属结晶时时,其行行核方式式有 自自发行核核 和 非自自发行核核 两种种,其中中, 非非自发行行核 又称称为变质质处理。 116金金属结晶晶后的晶晶粒越细细小, 强度 、 塑塑性 和 韧性性 越越高。17合合金是由由两种或或两种以以上的 金属元元素 或 金属属元素 与 非非金属元元素 组组成的
16、具具有金属属特性的的物质,组组成合金金最基本本的独立立物质称称为组员员。188由于于构成合合金各组组员之间间的相互互作用不不同,合合金的结结构有 固溶体体 和和 金属属化合物物 两大大类。119铁铁碳合金金是由铁铁和碳组组成的二二元合金金,其基基本组织织有 铁铁素体、渗碳体体、奥氏体体、 珠光光体、莱氏体体。三、判断断题。1晶体体具有各各向异性性的特点点。 ( )2非晶晶体具有有各向异异性的特特点。 ( 各向同性)3金属属的实际际晶体结结果是多多晶体。 ( )4金属属是多晶晶体结构构,具有有晶体的的各向异异性特点点。 ( 各各向同性性)5晶体体缺陷的的存在可可以提高高金属的的强度。 ( )6晶
17、体体缺陷的的存在可可以提高高金属的的耐腐蚀蚀性能。 ( 降降低耐腐腐蚀性)7金属属化合物物的晶格格类型与与组元的的晶格完完全不同同。 ( )8金属属化合物物一般具具有高熔熔点,高高硬度,高高韧性。 ( 低低韧性,即即高脆性性)9金属属化合物物一般具具有高熔熔点,高高硬度,脆脆性大的的特点。 ( )10陶陶瓷材料料通常熔熔点高,硬硬度高,耐耐腐蚀,塑塑性差的的特点。 ( )11陶陶瓷材料料是多晶晶体,同同金属一一样具有有各向异异性的特特点。 ( 各各向同性性)12陶陶瓷材料料是多晶晶体,同同金属一一样具有有晶界面面。 ( )13陶陶瓷材料料中气相相所占比比例增加加时,使使强度增增加。 ( 强强度
18、减小小)14陶陶瓷材料料中气相相所占比比例增加加时,陶陶瓷密度度减小,绝绝热性好好。 ( )15线线型无定定型高聚聚物处于于黏流态态是其工工作状态态。 ( 是是其加工工的工艺艺状态)16线线型无定定型高聚聚物处于于黏流态态是加工工成形的的工艺状状态。 ( )17高高分子材材料在热热、光、化化学、生生物和辐辐射等的的作用下下,性能能稳定,结结构不变变。( 结结构和性性能变化化很大)18许许多橡胶胶在空气气中氧的的作用下下会发生生进一步步的交联联而变硬硬,变脆脆失去弹弹性。 ( )19一一般情况况下,金金属的强强度,塑塑性和韧韧性随晶晶粒的细细化而降降低。 ( 增增强)20具具有同素素异构特特点的
19、金金属材料料可以应应用热处处理的方方法改变变性能。 ( )21共共晶成分分的铸铁铁的铸造造性能较较差。 ( 较好好)22铁铁碳合金金随着碳碳的质量量分数的的增加,硬硬度高的的渗碳体体增多,硬硬度增高高。 ( )23铁铁碳合金金随着碳碳的质量量分数的的增加,硬硬度低的的铁素体体增多,硬硬度减少少。 ( 硬度度增强)24亚亚共析钢钢的强度度与组织织的细密密度有关关,组织织越细密密则强度度越高。 ( )25铁铁碳合金金的塑性性随碳的的质量分分数的增增加而提提高。 ( 减小小)26铁铁碳合金金的冲击击韧性对对组织及及其形态态最为敏敏感。 ( )27铁铁碳合金金的冲击击韧度随随碳的质质量分数数增加而而提
20、高。 ( 减小小)四、问答答题:见见教材、习习题集及及补充题题。1.简述述金属三三种典型型晶体结结构的特特点。 答:体体心立方方晶格:在立方方体的88个顶角角上和立立方体中中心各有有1个原原子; 面心心立方晶晶格:在在立方体体的8个个顶角上上和6个个面的中中心各有有1个原原子; 密排排六方晶晶格:在在六棱柱柱的上、下下六角形形面的顶顶角上和和面的中中心各有有1个原原子,在在六棱柱柱体的中中间有33个原子子。2.金属属的实际际晶体中中存在哪哪些晶体体缺陷?它们对对性能有有什么影影响? 答:金属的的实际晶晶体中存存在三种种晶体缺缺陷:点点缺陷空位位和间隙隙原子; 线缺缺陷位错线线; 面缺缺陷晶界;
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