工程材料学第3章

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工程材料学课后习题答案

第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的？1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为5%-10%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。

2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04%,S≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。

3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？奥氏体稳定化元素, 主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？1) 碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。

2) 形成碳化物的规律a) 合金渗碳体—— Mn与碳的亲和力小，大部分溶入α-Fe或γ-Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe）3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体b) 合金碳化物——Mo、W 、Cr含量高时，形成M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6 Fe2W21C6)合金碳化物c) 特殊碳化物——Ti 、V 等与碳亲和力较强时i. 当rc/rMe<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）MC、M2C。

ii. 当rc/rMe>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。

★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度；3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。

3 第三章金属的结晶、变形与再结晶——【工程材料学】

（1）形核
形核方式有两种：均匀形核和非均匀形核。
均匀形核即晶核在液态金属中均匀的形成；非均匀形核即晶核在液态金属中非均匀的形成。
实际生产中，金属中存在杂质并且凝固过程在容器或铸型中进行，这样，形核将优先在某些固态杂质表面及容器或铸型内壁进行，这就是非均匀形核。
非均匀形核所需过冷度显著小于均匀形核，实际金属的凝固形核基本上都属于非均匀形核。
颗粒钉扎作用的电镜照片
3.2.2 塑性变形对金属组织与性能的影响
一、塑性变形对金属组织与结构的影响
1. 显微组织的变化滑移带孪晶带晶粒形状
金属在外力作用下发生塑性变形时，随着变形量的增加晶粒形状发生变化，沿变形方向被拉长或压扁。当拉伸变形量很大时，只能观察到纤维状的条纹（晶粒变成细条状），称之为纤维组织。
Hall-Pitch关系：σs =σ0 + Kyd-1/2
三、合金的塑性变形根据组织，合金可分为单相固溶体和多相混合物两种。合
金元素的存在，使合金的变形与纯金属显著不同。
奥氏体
珠光体
1. 单相固溶体的塑性变形单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与
多晶体纯金属相似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。
3.1 金属的结晶及铸件晶粒大小控制
凝固
金属由液态转变为固态的过程。
结晶
结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。
3.1.1 冷却曲线及结晶一般过程
一、冷却曲线
温度
理论冷却曲线
结晶平台(是由结晶潜热导致)
Tm
Tn
△T 过冷度
实际冷却曲线
时间

工程材料第三章PPT

金属结晶过程示意图 ★杂质符合“结构相似，尺寸相当” 原则
★实际金属和合金中以非自发形核为主
（2）晶核的长大：（实质就是原子由液体向固体表面的转移。）
1）平面长大：冷却速度较小，表面向前平行推移长大
2）树枝状长大：冷却速度较大，形成负温度梯度，树枝状的形状长大。
金属结晶示意图
平面长大的规则形状晶体金属的树枝晶
( L)
4)两相的重量。
L重量 66.7% 50 33.4kg
重量 33.3% 50 16.7kg
例：求30%Ni合金在1280 时相的相对量
温度
时间
A 15 30 50
70
B
3．成分偏析
实际生产条件下为非平衡结晶，因此，先后结晶的部分成分会不相同。 ① 枝晶偏析（晶内偏析）：先结晶的枝轴与后结晶的枝轴间成分不同。 ② 区域偏析：由于不平衡冷却造成宏观区域成分不一致。例如焊接接头中的中心线偏析和层状偏析。
4．杠杆定理不同条件下，相的成分及其相对量可用杠杆定理求得。 1）确定两平衡相的成分如图（a）所示，水平线与液相线L的交点即为相的成分。 2）确定两平衡相的相对量
QL
Qα
方法是：
① 设试验合金总量Q Me为1，液、固相的量分别为QL、Qα ，则 Q Me =QL+Qα =1 ② 设液、固相含Ni浓度分别为α、c，而x（b）为试验合金中的平均含Ni量(%)，则 QL α +Qα c = Q Me b
QLα +Qα c = Q Me b = （QL+Qα ）b = QL b +Qα b Qαc -Qα b = QL b - QL α Qα（c -b ）= QL（ b – α）

工程材料第三章

TC
A

L+
L
L+
B N G

M
+ Sn%
E
F
Pb
Sn
β—Pb溶解于Sn中形成有限固溶体
一定成分的液相，在一定温度下同时结晶出成分不
同的两种固相的转变。 (α+β)—共晶体(组织)，均匀的机械混合物
(2)典型合金结晶过程
①端部固溶体合金I (wSn＜19.2%) 匀晶反应+二次析出一次相(初生相) —直接从液相中结晶出的固相。二次相(次生相) —由已有固相析出的新固相二次析出—形成二次相的过程
3、典型转变
1394℃
-Fe ⇄ -Fe ⇄ -Fe
体心立方
面心立方
912℃
体心立方
3.2 二元合金相图
相图(状态图或平衡图) —合金在缓慢冷却条件下平衡相
与成分、温度之间的关系图形。
平衡状态：当外界条件不变时，体系的状态不随时间而改变，即体系内各相的成分、结构和相对量等均不发生变化。平衡相：平衡状态时合金中的各相。平衡组织：由平衡相所构成的组织。平衡结晶：指合金在极缓慢条件下进行结晶的过程，此时原子充分扩散。
3.2.1 合金相图的建立
热分析法。纵坐标—T℃，
横坐标—成分。
Cu-Ni合金相图的建立
3.2.2 二元合金相图的基本类型
1、二元匀晶相图：二组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。如Cu－Au、Au－Ag、
Cu－Ni 等合金相图。
匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体的结晶过程
(1)相图分析
①点 ②线 ③区
③钢中的重要硬化相。
它的数量、形状、大小和分布对钢的性能影响很大

工程材料第三章第3章的3.8和3.9节

第3章混凝土3.8 混凝土质量控制与评定3.8.1 混凝土质量的波动混凝土是多组分多物相，具有堆聚结构特征的非匀质材料，因此在一定尺度范围内其各部分的性质也会有一定差异。

在工程应用中，受诸多因素的影响，以主要性能指标衡量的混凝土质量会出现更加明显的波动，为保证工程质量和促进混凝土技术总体水平的提高，须加强混凝土质量控制。

在现代混凝土工程建设质量要求和混凝土预拌技术（混凝土商品化供应）的条件下，现行标准要求控制混凝土质量（性能）的内容主要包括：拌合物性能、力学性能、长期性能和耐久性能。

以混凝土强度作为质量指标为例，例如，在工地从同批混凝土中取样成型一批试件，在标准养护28 d后，试件抗压强度测试值不会是完全一样的。

其测试值波动的大小，既与混凝土所用的原材料质量有关，又与试块的制作和试验条件的控制有关。

因此可将引起混凝土强度波动的基本因素归纳为表3－20所示的两类。

可以看出，引起混凝土强度波动的原因是多方面的，而且，有些因素是不可避免的。

表3－20 引起混凝土强度波动的主要因素混凝土施工过程中，控制生产或对一个构筑物或构件进行质量评定时，需要多次取样制成试块，以其强度试验值来了解混凝土的质量情况。

另一方面，必须选用适当的数理统计方法来分析和评价试验结果。

实践证明，用统计特征值来反映混凝土的总体质量的变异程度，并由此来评定结构或构件中混凝土质量是否满足设计要求，是一个比较合理而有效的方法。

3.8.2 混凝土质量控制（1）混凝土质量的初步控制混凝土质量的初步控制包括组成材料的质量检验与控制和混凝土配合比的合理确定。

施工过程中不得随意改变配合比，并应根据水泥强度、骨料品质与种类、坍落度、水胶比、混凝土强度等混凝土质量的动态信息，及时通过试验进行调整，以保证合理施工配合比的正确实施。

（2）混凝土质量的生产控制混凝土质量的生产控制包括组成材料的计量、混凝土拌合物的搅拌与运输、浇注和养护等工序的控制。

1）计量与拌和工程施工时，应在装备先进机械设备的混凝土拌合站集中生产混凝土。

工程材料第一、二、三章

10
三材料的发展历程
按材料的发展划分历史阶段：
工具：石斧、石刀、石块等，用途：狩猎、耕作，获取生活必需品工具或用具：青铜剑、铲、铜鼎、铜罐、铜餐具等，用途：兵器，农具，生活用品工具：犁、锄头、剪刀、釜、火钳等农业、手工业用具。用途：农业、手工业，大大促进生产。
公元前10万年石器时代
3
4
5
教材：《工程材料》，刘天模徐幸梓编
参考书目：《机械工程材料》，王运炎,朱莉编《机械工程材料》，王忠编
6
课程结构
绪言
绪论、第一章第二章材料的结构第三章材料制备过程第四章相图第五章材料的变形
材料的基础理论
工艺
第六章钢的热处理
常用材料及其性能
A
O
O
O
ε
(a) (b)
ε
(c)
ε
拉伸试验（视频）
26
韧性的测量
27
硬度
硬度是材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划裂的能力。
通常材料的强度越高，硬度也越高。硬度测试通常采用压入法：在一定载荷作用下，用比工件更硬的压头缓慢压入被测工件表面，使材料局部塑性变形而形成压痕，然后根据压痕面积大小或压痕深度来确定硬度值。工程上常用的硬度指标：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
结构材料：
主要利用其力学性能，用来制造承受载荷、传递动力的零件和构件。如：机床底座、钢梁、汽车的曲轴、传动轴等。
功能材料：主要利用其物理性能，包括声、光、电、磁、
热等。用来制造具有特殊性能的元件。
如集成电路、信息记录材料、传感器、超导等。
33
思考题
零件设计时，选取σ0.2（σS）还是选取σb，

工程材料学第3章材料的凝固与结晶

V冷
△T
N
晶粒细小
变质处理
机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。
晶粒度即晶粒大小，一般情况下，晶粒愈小，则金属的强度、塑性、韧性愈好，因此工程上细化晶粒是提高金属机械性能的最重要的途径之一
凝固体的结构
表层等轴细晶区晶粒细小，取向随机，尺寸等轴，因为浇铸时锭模温度低，大的过冷度加上模壁和涂料帮助形核，大的形核率使与锭模接触的表层得到等轴细晶区。柱状晶区随模具温度的升高，只能随锭模的散热而降低温度，形核困难，只有表层晶粒向内生长，不同晶向的生长速度不一样，那些较生长有利的部分晶粒同时向内长大，掩盖了大量的晶粒，形成了较粗且方向基本相同的长形晶粒区。中心等轴晶区凝固的进行后期，四周散热和液体的对流，中心的温度达到均匀，降到凝固店以下后，表层晶粒的沉降、生长中碎断晶枝的冲入可作为核心，且可向四周均匀生长，形成等轴晶。晶核数量的有限，该区间的晶粒通常较粗大
二) 金属化合物的主要性能
具有一定程度的金属性质。具有较高的熔点。硬度较高。脆性高。
(三）. 机械混合物 ( mechanical impurity )
机械混合物的结构特点具有重量百分比的关系溶剂A + 溶质B = C bcc fcc bcc + fcc 例如 88.5％F + 11.5％Fe3C = 100％P 体心复杂结构体心 + 复杂
工程材料学
第三章材料的凝固与相图

纯金属的结晶合金的相结构合金的结晶与相图
第一节纯金属的结晶 ( Crystal of Simple Metal )
凝固与结晶的概念
结晶的现象与规律
同素异晶(构)转变

工程材料学第03章结晶相图

2. 相图用途： 1. 由材料的成分和温度预知平衡相； 2. 材料的成分一定,但温度发生变化时，平衡相变化的规律； 3. 估算平衡相的数量。 4. 预测材料的组织和性能.
二、二元相图
1. 概念：所谓二元相图就是指仅含两个组元的合金体系对应的相图。相图通常是通过测量不同成分的合金液体在冷却过程中的相变来获得的。组元: 组元大多数情况下是元素。
2、相图特征（构成）
：
（1）7条线 AE、BE为液相线，温度在液相线上，为单一液态； AC、BD为固相线，温度在此以下为单一固溶体； CED：共晶反应线，对应L+； CG、DH为，固溶体的溶解度变化线，即：，固溶体的溶解度随温度变化而发生变化的曲线。（2） 6个相区 3个单相区：L、、 3个两相区： L+, L+ 、 + 注：两个单相区由一个双相区分隔 (相律）（3）一个点 E：共晶成分点，液体温度最低点。成分在E点以左，为亚共晶（成分在 CE 范围）成分在E点以右，为过共晶（成分在 ED 范围）
（2）间隙固溶体：一些小原子（如C，O，N，H，Be）位于金属晶格的间隙中，而不占据晶格结点位置。形成的固溶体（如：钢）。
2、金属间化合物：合金组元之间发生相互作用，发生化学反应而生成一种不同于各组元晶格的新的晶格结构的相——金属间化合物，又称为中间相（一般位于相图的中间位置）金属间化合物类别：正常价化合物电子化合物间隙化合物
U——内能， S——熵对于固态: GS＝US－TSS
从图中可以看出，在温度Tm处，两条曲线相交，在此温度处，两相
自由能相同
当T>Tm，GL<GS 液态稳定当T<Tm，GL>GS 固态稳定所以，只有当 T 在 Tm 以下，才能保证液态转变为固态时自由能是降低的，如在 Tn 温度处，两者能量差为 Gv ，这能量差为液 →固转变的驱动力。 T ＝Tm－Tn 为过冷度，过冷度愈大，Δ G愈大，结晶驱动力愈大。

工程材料习题(1-3)章答案

适用于零件表面薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度，
不适用于退火和正火及整体淬火工件。
1、布氏硬度适用于退火和正火态的黑色金属和有色金属工件不适用于淬火态的碳素钢和合金钢及铜合金工件。 2、洛氏硬度适用于淬火态的碳素钢和合金钢工件，不适用于表面处理和化学热处理的工件。 3、维氏硬度适用于表面处理和化学热处理的工件，不适用于退火和正火及整体淬火工件。
5、晶粒 p11
晶粒---每个小晶体具有不规则的颗粒状外形。
2-2、何谓空间点阵、晶格、晶体结构和晶胞？常用金属的晶体结构是什么？划出其晶胞，并分别计算起原子半径、配位数和致密度？
1、空间点阵 p9
空间点阵---为了便于分析各种晶体中的原子排列及几何形状,通常把晶体中的原子假想为几何结点,并用直线从其中心连接起来,使之构成一个空间格子。
如铁在结晶之后继续冷却时，会发生结构的变化，从一种晶格转变为另一种晶格 δ-Fe 1394℃ γ-Fe 921℃ α-Fe 。
2-5、在实际晶体中存在着哪几类缺陷？答：在实际晶体中存在着：点缺陷（空位、溶质原子） 2、线缺陷（位错：刃型位错和螺型位错） 3、面缺陷（晶界、亚晶界等）
2-10、为什么金属结晶时一定要有过冷度？冷却速度与过冷度的关系是什么？ p15
2-13、晶粒大小对金属性能有何影响？细化晶粒方法有哪些？ p17
答：
在一般情况下,晶粒愈小,则金属的强度.塑性和韧性愈好.
细化晶粒是提高金属性能的重要途径之一，晶粒愈细，强度和硬度愈高，同时塑性韧性愈好。
细化晶粒方法有：
增大过冷度； 2.变质处理； 3.附加振动或搅动等方法；
第三章.习题参考答案
2、晶格 p9 晶格---这种表示晶体中原子排列形式的空间格子。 3、晶胞 p9～10 晶胞---构成晶格的最基本的几何单元。 4、常用金属的晶体结构有：

材料学(第3章)

针状铁素体钢

室温使用态组织为针状铁素体或针状铁素体与等轴铁素体混合物的低碳或超低碳钢
针状铁素体内部具有高密度的位错，其强度比等轴铁素体明显要高，故针状铁素体钢在相同的碳含量下具有更高的强度，而在同样的强度级别下则比等轴铁素体钢可采用较低的碳含量从而明显提高钢的低温韧性和焊接性。例如，在锰铌系铁素体珠光体钢的基础上降碳提锰并少量加钼就可得到针状铁素体钢针状铁素体钢广泛用于管线钢

1、性能要求

⑴ 高强度及足够韧性。 ⑵ 良好的焊接性能。 ⑶ 良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。
2、成分特点

⑴ 低碳：≤0.2%C. ⑵ 合金元素：主要是Mn，还有适量的Si，少量 V、Ti、Nb 、Al等。
合金元素在低合金高强度钢中的作用
合金元素通过以下方式提高这类钢的强度（1）铁素体的固溶强化（2）增加珠光体的相对量（3）细化铁素体晶粒度（4）析出强化
（1）力学性能要求：弹性模量大，以保证构件有较好的刚度；有足够的抗塑性变形及抗破断的能力；缺口敏感性及冷脆倾向性较小等。
（2）耐腐蚀性能要求：具有一定的耐大气腐蚀及耐海水腐蚀性能
（3)冷变形和焊接成型要求：要求构件用钢有良好的冷变形性能和焊接性能

基体组织：铁素体—珠光体组织
一、构件用钢的力学性能特点
2、提高构件用钢耐大气腐蚀的途径

1、减少微电池数量：
限制含C量和含S量
要求构件用钢是低碳钢

2、提高基体的电极电位：加入能与Fe形成固溶体并能提高其电极电位的合金元素—Cr、Ni、Ti等

3、利用钝化效应
在金属表面形成一层致密的氧化膜——Cr、Cu

材料工程基础课件第三章优秀课件

tddydz2tdxddydz
x
x2 2
t 1 t dx 2 x
d dx
o’
x
流出A´B´C´D´面的热量:
dQ dx x td dydz x 2t2d 2 xd dydz
x轴向净流入量为:
dQx0dQ dx x2t2dxdydzd
同理:
dQy0dQdy y2t2dxdydzd
dQz0dQdz z2t2dxdydzd
固体金属: 自由电子扩散
气体: 依靠分子的紊乱运动 (碰撞) (纯粹的分子运动)
液体: 介于固气之间, 类似于非导电固体.
对流指依靠流体质点的宏观运动而发生的能量传递. 特点是
流体处于运动状态, 且只出现在流体中.
分自然对流和强制对流二种.
热辐射因核外电子跃迁而引发的以电磁波的形式传播的能量.
即: q r
n
W/mK
指单位温度梯度作用下, 单位时间内通过单位面积的导
热量. 物性参数, 由实验测定.
2.2.3 影响 k 的因素
影响因素: 种类、φ、p、t、γ、结构等.
k的数值表现的规律: 金属非金属 l g 通常把室温下 0.22N /m K的材料称为隔热保温材料.
与温度的关系: 0 b t或 0 1 t
材料工程基础课件第三章
§1. 传热学概述
1.1 传热学传热学是研究热量传递规律及其应用的科学. 热量是因温度差别而转移的能量.
动力 f
传递规律的两个要素: 方向
1.2 传热方式
按传热过程中物质本质的区别，分为: 导热、对流和辐射.
导热指温度不同的各部分物质仅仅由于直接接触，没有相对宏
观运动时所发生的热量传递现象, 特点是介质处于静止状态. 非金属: 晶格结构(分子原子)振动

材料科学与工程基础第三章

材料科学与工程基础第三章第三章材料科学与工程基础一、材料工程基本原理1、材料工程的基本概念：材料工程是设计、生产以及应用不同种类材料所形成的科学技术，它涉及材料选择、组合、控制、评价、机械性能测定以及其它分析技术。

2、材料科学的基本概念：材料科学是一门多学科的综合性科学，包括物理学、化学、力学、计算机科学、生物学、电子工程等科学性领域，用于研究材料本身、它们之间相互作用以及它们在结构上表现出来的机械性质。

二、固体材料和结构1、固体材料的分类：可以将固体材料分为金属、非金属、复合材料和其它实体结构，如复杂的固体溶液，固态混合物等。

2、结构的形式：随着不同的材料组成和结构，固体材料分为四种结构：晶格结构、石英结构、金纹结构和冰结构。

三、表面科学和界面工程1、表面科学：表面科学就是研究物质表面的分子结构、形貌和物理、化学性质以及表面界面等综合性科学。

2、界面工程：界面工程是研究不同界面的结构和行为的一门非常重要的学科，因为它涉及到材料的温度、压力、能量等的分析和调节，该学科的主要目的是开发和利用界面结构来改善材料性能。

四、微结构与性能1、微结构：微结构是一个元素或者物质单元组成的三维空间形态，它是材料行为的关键。

2、性能：材料的性能是指材料物理性质，如抗拉强度，延伸率，抗压强度和热稳定性等。

影响性能的因素有材料的构成和组织、晶体结构、质量、缺陷和外部环境等，这些因素都会影响材料的力学性能。

五、材料加工与检测1、材料加工：材料加工是指利用机械或者化学方法对材料进行处理，以满足一定条件，如形状、粗糙度、宽度、厚度、颜色等。

2、材料检测：材料检测是指采用一定的检测方法，检测和测定材料的物理性能，如强度、耐磨性等，以确认材料的性能和质量安全的衡量。

六、材料的应用1、材料的应用：材料的应用涉及到电子、机械、结构支撑、化学反应等各种不同的领域，因为不同的应用需要的材料的性能也是完全不同的，所以材料必须能够满足这些应用需求。

工程材料97022246

第3章力系的合成和平衡
第3章力系的合成和平衡
3.1 平面一般力系的简化 3.2 平面力系的平衡问题 3.3 静定与静不定问题及物体系统的平衡 3.5 平面力系的重心和形心思考与练习
第3章力系的合成和平衡
3.1 平面一般力系的简化
3.1.1 力的平移定理
力对物体的作用效果取决于力的三要素：力的大小、方向和作用点。当力沿其作用线移动时，力对刚体的作用效果不变。但是，如果保持力的大小、方向不变，将力的作用线平行移动到另一位置，则力对刚体的作用效果将发生改变。
主矩的转向为逆时针方向。
第3章力系的合成和平衡
y A F1
O
C F
4
a
B
(a)
F2
＝
x F3
y
FR
O MO
(b)
图 3.5
＝
x
y
O
FR
x
d
D
(c)
a
第3章力系的合成和平衡
（2）由于FR′≠0，MO≠0，根据力的平移定理的逆过程，可将主矢FR′与主矩MO简化为一个合力FR。合力FR的大小、方向与主矢FR′相同，FR的作用线与主矢的作用线平行，但相距d

0
FAyl
tan

G1
l 2

G2a

0
则也可得出同样的结果。
第3章力系的合成和平衡
由上面例题的讨论可知，平面一般力系的平衡方程除了式
（3.6）所示的基本形式以外，还有二力矩形式和三力矩形式，
其形式如下:
Fx 0或 Fy 0
M A(Fi ) 0

(3.7)
M B (Fi ) 0

第17讲第三章工程材料

第17讲第三章工程材料混凝土材料，砌筑材料，型钢混凝土材料，砌筑材料，型钢分类、特性、适用第二节.结构材料一、混凝土材料(一)混凝土的技术性质1、混凝土的强度图中1.2.6-一个钢球；3、5-6两个钢球；4-试件；7-活动支座；8-机台；9-活动船形垫块，共4块。

10-一样压力机支座；11-简易平轴支座混凝土抗折强度试验装置(尺寸单位：mm)（混凝土弯拉（抗折）强度试验试件为150mm×150mm×550mm直角棱柱体小梁，采纳三分点处双点加荷）（4）．阻碍混凝土强度的因素混凝土的强度要紧取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料性质有紧密关系。

此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的阻碍。

(1)水灰比和水泥强度等级。

当用同一品种及相同强度等级水泥时，混凝土强度等级要紧取决于水灰比。

水灰比越小，水泥石的强度越高，与骨料粘结力也越大，混凝土强度也就越高。

适当操纵水灰比及水泥用量，是决定混凝土密实性的要紧因素。

(2)养护的温度和湿度。

温度升高，混凝土强度进展也快。

反之，温度降低，混凝土强度进展将相应迟缓。

湿度适当，水泥水化便能顺利进行，使混凝土强度得到充分进展。

假如湿度不够，混凝土会失水干燥而阻碍水泥水化作用的正常进行，甚至停止水化。

在夏季施工中应专门注意浇水，保持必要的湿度，在冬季专门注意保持必要的温度。

(3)龄期。

最初7～14d内，强度增长较快，28d以后增长缓慢。

2009考题20．水灰比增大而使混凝土强度降低的全然缘故是()。

A．水泥水化反应速度加快B．余外的水分蒸发后形成气孔增多C．水泥水化反应程度提高D．水泥石与骨料的粘结力增大2007年考题14．在道路和机场工程中，混凝土的结构设计和质量操纵的要紧强度指标和参考强度指标分别是（D）。

A．抗拉强度和抗压强度B．抗压强度和抗拉强度C．抗压强度和抗折强度D．抗折强度和抗压强度2．混凝土的和易性例题：和易性是一项综合技术指标，包括（）A．水泥浆B．流淌性C．粘聚性D．保水性E．骨料品种答案：B.C.D分析：和易性是一项综合技术指标，包括流淌性、粘聚性、保水性三个要紧方面2009考题21．混凝土的整体平均性，要紧取决于混凝土拌和物的(D)。

材料科学与工程基础第三章答案

3.8 铁具有BCC晶体结构，原子半径为0.124 nm，原子量为55.85g/mol。

计算其密度并与实验值进行比较。

答：BCC结构，其原子半径与晶胞边长之间的关系为：a = 4R/3= 4⨯0.124/1.732 nm = 0.286 nmV = a3 = (0.286 nm)3 = 0.02334 nm3 = 2.334⨯10-23 cm3BCC结构的晶胞含有2个原子，∴其质量为：m = 2⨯55.85g/(6.023⨯1023) = 1.855⨯10-22 g密度为ρ= 1.855⨯10-22 g/(2.334⨯10-23 m3) =7.95g/cm33.9 计算铱原子的半径，已知Ir具有FCC晶体结构，密度为22.4g/cm3，原子量为192.2 g/mol。

答：先求出晶胞边长a，再根据FCC晶体结构中a与原子半径R的关系求R。

FCC晶体结构中一个晶胞中的原子数为4，ρ= 4⨯192.2g/(6.023⨯1023⨯a3cm3) = 22.4g/cm3，求得a = 0.3848 nm 由a = 22R求得R = 2a/4 = 1.414⨯0.3848 nm/4 = 0.136 nm 3.10 计算钒原子的半径，已知V 具有BCC晶体结构，密度为5.96g/cm3，原子量为50.9 g/mol。

答：先求出晶胞边长a，再根据BCC晶体结构中a与原子半径R的关系求R。

BCC晶体结构中一个晶胞中的原子数为2，ρ= 2⨯50.9g/(6.023⨯1023⨯a3cm3) = 5.96 g/cm3，求得a = 0.305 nm 由a = 4R/3求得R = 3a/4 = 1.732⨯0.305 nm/4 = 0.132 nm3.11 一些假想的金属具有图3.40给出的简单的立方晶体结构。

如果其原子量为70.4 g/mol，原子半径为0.126 nm，计算其密度。

答：根据所给出的晶体结构得知，a = 2R =2⨯0.126 nm = 0.252 nm 一个晶胞含有1个原子，∴密度为：ρ= 1⨯70.4g/(6.023⨯1023⨯0.2523⨯10-21cm3)= 7.304 g/cm33.12 Zr 具有HCP晶体结构，密度为6.51 g/cm3。