工程材料作业及答案解析
工程材料作业习题及答案全
1、下列各种工件应该采用何种硬度实验方法来测定其硬度?锉刀、黄铜轴套、供应状态的各种非合金钢材、硬质合金刀片、耐磨工件的表面硬化层、调质态的机床主轴。
2、已知Cu(f.c.c)的原子直径为2.56A,求Cu的晶格常数a,并计算1mm3Cu中的原子数。
3、已知金属A(熔点600℃)与金属B(熔点500℃)在液态无限互溶;在固态300℃时A溶于B的最大溶解度为30%,室温时为10%,但B不溶于A;在300℃时,含40%B的液态合金发生共晶反应。
求:①作出A-B合金相图(请用尺子等工具,标出横纵座标系,相图各区域名称,规范作图)②写出共晶反应式。
③分析20%A,45%A,80%A等合金的结晶过程,用结晶表达式表达。
4.一个二元共晶反应如下:L(75%)←→α(15%B)+β(95%B)(1)计算含50%B的合金完全凝固时①初晶α与共晶(α+β)的重量百分数。
②α相和β相的重量百分数。
③共晶体中的α相和β相的重量百分数。
(2)若显微组织中,测出初晶β相与(α+β)共晶各占一半,求该合金的成分。
5.有形状,尺寸相同的两个Cu-Ni合金铸件,一个含Ni90%,另一个含Ni50%,铸件自然冷却,问哪个铸件的偏析严重,为什么?1.何谓铁素体,奥氏体,渗碳体,珠光体和莱氏体,它们的结构,组织形态,性能等各有何特点?2.分析含碳量为0.3%,1.3%,3.0%和5.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。
3.指出下列名词的主要区别:一次渗碳体,二次渗碳体,三次渗碳体,共晶渗碳体和共析渗碳体。
4.写出铁碳合金的共晶反应式和共析反应式。
5.根据铁碳相图:①分析0.6%C的钢室温下的组织,并计算其相对量。
②分析1.2%C的钢室温下的相组成,并计算其相对量。
③计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大含量。
6.对某退火碳素钢进行金相分析,其组织为珠光体+网状渗碳体,其中珠光体占93%,问此钢的含碳量大约为多少?7.依据铁碳相图说明产生下列现象的原因:①含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.4%的钢硬度高。
工程材料实验报告答案
工程材料实验报告答案实验报告:工程材料
实验目的:
1. 了解工程材料的性能和特征;
2. 通过实验,探讨工程材料的力学性能;
3. 利用实验结果检验材料的抗拉强度。
实验步骤:
1. 实验前准备:
(1)制作混凝土试块和钢筋试棒;
(2)清洗试验设备,确保正常使用;
(3)调试实验设备,确保正常工作。
2. 实验操作:
(1)将混凝土试块放置于拉伸机上,检查是否牢固;
(2)使用钢筋试棒将混凝土试块夹紧于拉伸机钳口之中;
(3)逐渐地加大拉伸机的压力,记录下混凝土试块的变形和摩擦倍数;
(4)根据拉伸机上标识的力学参数测定混凝土试块的抗拉强度。
实验结果:
在实验过程中,混凝土试块在承受压力的过程中表现出了很好的力学性能。
实验表明,该混凝土试块具有较高的抗拉强度,这一结果和我们所期望的一样。
实验结论:
通过本次试验,我们可以得出以下结论:
1. 工程材料的力学性能是受多种因素影响的。
在实际应用中,还需要考虑潜在的安全风险;
2. 在实验室环境中,我们可以通过模拟实际情况来预测工程材料的力学性能。
我们可以运用实验结果,选择最优化的材料来保证施工质量;
3. 由于实验时环境的影响,我们必须对实验结果进行准确的分析和判断。
我们不能将实验结果与实际施工情况作出简单而随意的推断。
工程材料第四章作业参考答案
1 、什么是滑移与孪生?一般条件下进行塑性变形时,为什么在锌、镁中易出现孪晶? 而在纯铜中易产生滑移带?答:滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。
孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。
密排六方晶格金属滑移系少,常以孪生方式变形。
体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。
面心立方晶格金属,一般不发生孪生变形,但常发现有孪晶存在,这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的,称退火孪晶。
铜是面心立方,锌、镁是密排六方,故在锌、镁中易出现孪晶,而在纯铜中易产生滑移带。
2 、根据纯金属及合金塑性变形的特点,可以有几种强化金属性能的方式?答:通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。
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。
当在晶内呈颗粒状弥散分布时,第二相颗粒越细,分布越均匀,合金的强度、硬度越高,塑性、韧性略有下降,这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。
随冷塑性变形量增加,金属的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象称加工硬化。
加工硬化是强化金属的重要手段之一,对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。
3 、用手来回弯折一根铁丝时,开始感觉省劲,后来逐渐感到有些费劲,最后铁丝被弯断。
试解释过程演变的原因?答:用手来回弯折一根铁丝时,铁丝会发生冷塑性变形。
随着弯折的持续,铁丝的冷塑性变形量会增加,从而发生加工硬化,此时,铁丝的强度、硬度提高,塑性、韧性下降,故逐渐感到有些费劲。
进一步弯折时,铁丝会因为超过疲劳强度而被弯断。
4 、什么是变形金属的回复、再结晶?再结晶晶粒度受哪些因素的影响?答:回复是指在加热温度较低时,由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。
当变形金属被加热到较高温度时,由于原子活动能力增大,晶粒的形状开始发生变化,由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。
工程材料作业答案讲解学习
工程材料作业一一、选择题1、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为(C )A塑性 B硬度 C强度 D密度2、金属键的实质是(A )A自由电子与金属阳离子之间的相互作用B金属原子与金属原子间的相互作用C金属阳离子与阴离子的吸引力D自由电子与金属原子之间的相互作用二、问答题1、晶体中的原子为什么能结合成长为长程有序的稳定排列?这是因为原子间存在化学键力或分子间存在范德华力。
从原子或分子无序排列的情况变成有序排列时,原子或分子间引力增大,引力势能降低,多余的能量释放到外界,造成外界的熵增加。
尽管此时系统的熵减小了,只要减小量比外界熵增加来的小,系统和外界的总熵增加,则系统从无序状态变成有序状态的过程就可以发生。
分子间存在较强的定向作用力(例如较强极性分子间的取向力、存在氢键作用的分子间的氢键力)的情况下,分子从无序变有序,系统能量降低更多,释放热量越多,外界熵增越大,越有利于整齐排列。
这样的物质比较易于形成晶体。
相反非极性或弱极性分子间力方向性不明显,杂乱排列和整齐排列能量差别不大,形成整齐排列时,外界熵增有限,不能抵消体统高度有序排列的熵减。
这样的物质较难形成规则晶体。
综上粒子间的引力越强、方向性越强,越有利于粒子定向有序排列。
粒子的热运动则倾向于破坏这种有序排列。
热运动越剧烈(温度越高),越倾向于杂乱排列。
物质中粒子最终有序排列的程度取决于这对相反因素的消长2、材料的弹性模量E的工程含义是什么?它和零件的刚度有何关系?材料在弹性范围内,应力与应变的比值(σ/ε)称为弹性模量E(单位为MPa)。
E标志材料抵抗弹性变形的能力,用以表示材料的刚度。
E值愈大,即刚度愈大,材料愈不容易产生弹性变形。
E值的大小,主要取决于各种材料的本性,反映了材料内部原子结合键的强弱。
当温度升高时,原于间距加大,金属材料的E值会有所降低。
值得注意的是,材料的刚度不等于零件的刚度,因为零件的刚度除取决于材料的刚度外,还与结构因素有关,提高机件的刚度,可通过增加横截面积或改变截面形状来实现。
工程材料第五章作业答案
1.画出Fe-Fe3C相图,指出图中S、E、GS、SE、PQ、PSK和ECF 各点线的含义,并标注各区域的相组成物或组织组成物。
略2.何谓铁素体(F)、奥氏体(A)、渗碳体(Fe3C)、珠光体(P)?铁素体(F):C在α-Fe中的间隙固溶体,具有体心立方晶格。
奥氏体(A):C在γ-Fe中的间隙固溶体,具有面心立方晶格。
渗碳体(Fe3C):C与Fe的化合物。
珠光体(P):铁素体与渗碳体的机械混合物。
3.在Fe-Fe3C相图上,指出碳在α-Fe和γ-Fe中的溶解度曲线,并指出它们的溶碳范围。
α-Fe:0~0.0218%γ-Fe:0~2.11%4.分别画出含碳为0.45%、0.77%、和1.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。
w C=0.45%,亚共析钢w C=0.77%,共析钢:w C=1.0%,过共析钢:5.计算下列问题(1)0.6%C钢中的珠光体和铁素体各占多少?(2)1.2%C钢中的珠光体和渗碳体(二次)各占多少?6.某钢试样在显微镜下观察,发现珠光体占40%,铁素体占60%,试问这是什么成分的钢?首先由题设可知,该钢为亚共析钢。
设碳含量为x:求出x=0.32,即该钢为0.32%C的亚共析钢。
7.写出下列牌号钢材所属种类,含碳量和主要用途:45、50、T8、T12A。
45:平均碳含量为0.45%的优质碳素结构钢。
50:平均碳含量为0.50%的优质碳素结构钢。
优质碳素结构钢中有害杂质及非金属夹杂物含量较少,化学成分控制比较严格,塑韧性较好,多用于制造较重要零件。
T8:平均碳含量为0.8%的碳素工具钢。
T12A:平均碳含量为1.2%的高级碳素工具钢。
碳素工具钢含碳量较高,适用于制作工具。
8.解释下列名词α-Fe、α相与铁素体、γ-Fe、γ相与奥氏体α-Fe:具有体心立方晶格的Fe。
α相与铁素体:C在α-Fe中的间隙固溶体,具有体心立方晶格γ-Fe:具有面心立方晶格的Fe。
γ相与奥氏体:C在γ-Fe中的间隙固溶体,具有面心立方晶格。
东大14秋学期《工程材料学基础》在线作业1答案
工程材料学基础 14秋学期《工程材料学基础》在线作业1一,单选题1. 7、以Sn为主加元素的铜合金,称为()A. 黄铜B. 青铜C. 白铜?正确答案:B2. 6、铝合金经固溶处理后在室温放置或较高温度下保温,随时间延长,其强度、硬度升高,塑性、韧性下降的现象,称为()A. 固溶强化B. 时效强化C. 弥散强化?正确答案:B3. 3、在铸铁中,如果碳全部或大部分以游离状态的渗碳体形式存在,此种铸铁则称为()A. 白口铸铁B. 灰口铸铁C. 麻口铸铁?正确答案:A4. 4、在体心立方晶格中,原子密度最大的晶向是()。
A. 100B. 110C. 111?正确答案:C5. 3、在铸铁中,如果碳全部或大部分以游离状态的石墨形式存在,此种铸铁则称为()A. 白口铸铁B. 灰口铸铁C. 麻口铸铁?正确答案:B二,判断题1. 10、材料的凝固过程即结晶过程。
A. 错误?正确答案:A2. 9、日用陶瓷属于传统陶瓷的范畴。
()A. 错误B. 正确?正确答案:B3. 12.理想淬火剂中温冷却速度慢,低温区冷却速度快。
()A. 错误B. 正确?正确答案:A4. 18、铜具有优良的导电和导热性。
()A. 错误B. 正确?正确答案:B5. 10、晶体都是无色透明的材料。
A. 错误B. 正确?正确答案:A6. 5.大量的实验结果都证明,在屈服强度相同的条件下,位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。
()A. 错误B. 正确?正确答案:A7. 4、在共晶合金相图中,从液体中结晶出来的晶粒和与从固相中析出的II具有相同的晶体结构。
A. 错误B. 正确?正确答案:B8. 16、材料硬度越低,其切削加工性就越好。
A. 错误?正确答案:A9. 12、材料的刚度可以弹性模量值来反映,可通过热处理改变组织的方法来提高材料的刚度。
A. 错误B. 正确?正确答案:A10. 10、20钢是优质碳素结构钢。
()A. 错误B. 正确?正确答案:B11. 13、所有金属材料都有明显的屈服现象。
工程材料-作业及答案
第1章材料的基本性质1、烧结普通砖的尺寸为240mm X 115mm X 53mm ,已知其孔隙率为37%,干燥质量为2487g 浸水饱和后质量为29849求该砖的密度、干表观密度、 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。
33解:砖自然状态下的体积:V 0.240 0.115 0.053 1.4628 10 m干表观密度:m2.4873 1700kg/m 3V 0 1.4628 10 3由孔隙率P% V100% 1100% 11700100% 37%V 0得砖的密度:尸 2698 kg/m 3m 吸— m 干 2984— 2487吸水率:W 吸吸 干 100% 100% 20%m 干 2487开口孔隙率:2984 248787/1.4628 10 3100% 34% 1000闭口孔隙率:P 闭P-P 开37%- 34% = 3%为1.55g /cm 3,求砂子的重量为多少?V °= 1.425n i100%2、已知碎石的表观密度为 2.65g/cm 3,堆积密度为1.50g/cm 3,求2.5m 3松散状态的碎石,需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙?若已知砂子的堆积密度解:P迸10耐2—0100%1.52.65100% 43%所以,填充碎石空隙所需砂子的体积为:V V 2.5 1.425 1.075 m 3或V P 2.5 43% 1.075 m3沙子的重量:1.075X 1.55X 10"= 1666.25kg3•某地红砂岩,已按规定将其磨细,过筛。
烘干后称取50g,用李氏瓶测得其体积为18.9cm 5。
另有卵石经过清洗烘干后称取1000g 将其浸水饱和后用布擦干。
又用广口瓶盛满水,连盖称得其质量为790g,然后将卵石装入,再连盖称得其质 量为1409g 水温为25 C,求红砂岩及卵石的密度或视密度,并注明哪个是密度 或视密度。
参考答案:32.625(g / cm )814•某多孔材料的密度为2.59g/cm 3。
工程材料 作业及答案
第1章 材料的基本性质1、烧结普通砖的尺寸为240mm×115m m×53m m,已知其孔隙率为37%,干燥质量为 2487g,浸水饱和后质量为 2984g 。
求该砖的密度、干表观密度、 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。
解:砖自然状态下的体积:3300.2400.1150.053 1.462810m V -=⨯⨯=⨯ 干表观密度:3030 2.4871700kg/m 1.462810m V ρ-===⨯ 由孔隙率0001700100%1100%1100%37%V V P V ρρρ-⎛⎫⎛⎫=⨯=-⨯=-⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭得砖的密度:ρ=2698 kg/m3吸水率:29842487100%100%20%2487m m W m =⨯=⨯=干吸吸干-- 开口孔隙率:3029842487()/100%/1.462810100%34%1000m m P V ρ-⎡⎤-⎡⎤=⨯=⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦干吸开水- 闭口孔隙率:37%34%%P P P==开闭--=32、已知碎石的表观密度为2.65g /c m3,堆积密度为1.50g/cm 3,求 2.5m3 松散状态的碎石,需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙 ? 若已知砂子的堆积密度为1。
55g /cm 3,求砂子的重量为多少?解:0000002.5 1.5100%1100%1100%43%2.5 2.65V V V P V ρρ⎛⎫''-⎛⎫'=⨯=-⨯=-⨯= ⎪ ⎪'⎝⎭⎝⎭-= V 0=1.425m 3所以,填充碎石空隙所需砂子的体积为:300 2.5 1.425 1.075m V V '-=-=或30 2.543% 1.075m V P '⨯=⨯= 沙子的重量:1。
075×1.55×103=1666.25kg3.某地红砂岩,已按规定将其磨细,过筛.烘干后称取50g,用李氏瓶测得其体积为18。
建筑材料作业(1-6答案
建筑材料作业答案作业练习一一、填空题1。
建筑工程上使用的绝热材料一般要求其热导率不大于 0.23 W/(m ·K ),吸声材料一般要求其平均吸声系数大于 0.2 。
2。
砼拌合物的和易性包括流动性、 粘聚性 和 保水性 三方面含义。
3.与牌号为30甲的石油沥青相比,牌号为100甲的石油沥青延度较 大 ,软化点较 低 。
4.建筑石膏凝结硬化的速度较 快 ,凝固后体积将发生 膨胀(扩大) 。
5.砌筑烧结多孔砖砌体时所用砂浆的强度主要取决于 水泥强度 和 水泥用量 .6。
矿渣水泥抗硫酸盐侵蚀性比硅酸盐水泥 强 ,其原因是矿渣水泥水化产物中 氢氧化钙含量少.7。
根据国家标准规定,硅酸盐水泥的细度要求为 300m 2/kg (比表面积),普通水泥的细度要求为 80µm 方孔筛筛余不得超过10.0% 。
8。
花岗岩的主要组成包括 长石 、 石英 和少量云母。
9。
某工程采购一批烧结普通砖,露天放置一段时间后,发现大量砖块开始自动碎裂,这种现象称为 石灰爆裂 ,其原因是由于原材料中存在 石灰质物质 成分所引起的.10。
水乳型建筑涂料所采用的溶剂是 水 ,其涂膜的耐擦洗性较 好 。
二、选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案的序号填在题干的括号内)1。
材质相同的两种材料,已知表观密度ρOA>ρOB ,则A 材料的保温效果比B 材料( B )。
A. 好 B 。
差 C 。
差不多 D. 相同2.高强石膏的强度较高,这是因其调制浆体时的需水量( A )。
A. 大 B 。
小 C. 中等 D 。
可大可小3.砂的细度模数越大,表示( A )。
A. 砂越细B. 砂越粗C. 级配越好 D 。
级配越差4.测定混凝土强度用的标准试件尺寸是( C )mm.A. 70.7×70。
7×70。
7 B 。
100×100×100 C. 150×150×150 D 。
作业答案
E=
= L
L
带入弹性模量110000MPa,L=2m, △L=3.2mm,计算得:δ =176MPa
5. 零件设计时,是选取δ0.2(δS)还是选取δb,应以什么情况 为依据?
a,机械零件在使用时,一般不允许发生塑性变形,所以屈服强度是 大多数机械零件设计时选材的主要依据,也是评定金属材料承载能力 的重要力学性能指标; b,抗拉强度测量方便,如果单从保证零件不产生断裂的安全角度考 虑,可用作设计依据,但所取的安全系数应该大一点。
2.试述加工硬化对金属材料的强化作用,这些变化有何实际 意义?试举一些有用的例子和有害的例子来说明其利弊。 产生原因是,金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出 现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,金属内部产 生了残余应力等。 加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。如在冷轧 钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动,因而需在加工过程 中安排中间退火,通过加热消除其加工硬化。又如在切削 加工中使工件表层脆而硬,从而加速刀具磨损、增大切削 力等。但有利的一面是,它可提高金属的强度、硬度和耐 磨性,特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金 属和某些合金尤为重要。如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等, 就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限。又如坦克 和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁路的道岔等也是利 用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的。
材料 结合键 性能
金属材料
陶瓷材料 高分子材料
金属键
离子键和共价键 共价键、氢键和分子键
良好的导电导热性,延展性
高熔点,高硬度,脆性大 粘接性、绝缘性、膨胀性和稳定性
3.简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。
晶格类型
bcc fcc hcp
形状
立方体 立方体 正六面柱体
工程材料作业及答案汇总 (1)
1.1 4.简答及综合分析题(1)金属结晶的基本规律是什么?条件是什么?简述晶粒的细化方法。
(2) 什么是同素异构转变?(1)金属结晶的基本规律:形核、长大;条件是具有一定的过冷度;液态金属晶粒的细化方法:增大过冷度、变质处理、附加振动;固态金属晶粒的细化方法:采用热处理、压力加工方法。
(2)金属同素异构性(转变):液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体,高温状态下的晶体,在冷却过程中晶格发生改变的现象。
1.2 4.简答及综合分析题(4)简述屈服强度的工程意义。
(5)简述弹性变形与塑性变形的主要区别。
(4)答:屈服强度是工程上最重要的力学性能指标之—。
其工程意义在于:①屈服强度是防止材料因过最塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据;②根据屈服强度与抗拉强度之比(屈强比)的大小,衡量材料进一步产生塑性变形的倾向,作为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆性断裂的参考依据。
(5) 答:随外力消除而消失的变形称为弹性变形。
当外力去除时,不能恢复的变形称为塑性变形。
1.3 4.简答题(6)在铁碳相图中存在三种重要的固相,请说明它们的本质和晶体结构(如,δ相是碳在δ-Fe中的固溶体,具有体心立方结构)。
α相是;γ相是;Fe3C相是。
(7)简述Fe—Fe3C相图中共晶反应及共析反应,写出反应式,标出反应温度。
(9)在图3—2 所示的铁碳合金相图中,试解答下列问题:图3—2 铁碳合金相图(1)标上各点的符号;(2)填上各区域的组成相(写在方括号内);(3)填上各区域的组织组成物(写在圆括号内);(4)指出下列各点的含碳量:E( )、C( )、P( )、S( )、K( );(5)在表3-1中填出水平线的温度、反应式、反应产物的名称。
表3-1(6)答:碳在α-Fe中的固溶体,具有体心立方结构;碳在γ—Fe中的固溶体,具有面心立方结构;Fe和C形成的金属化合物,具有复杂结构。
(7)答:共析反应:冷却到727℃时具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物。
工程材料作业答案解析
工程材料作业一一、选择题1、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为(C )A塑性 B硬度 C强度 D密度2、金属键的实质是( A )A自由电子与金属阳离子之间的相互作用B金属原子与金属原子间的相互作用C金属阳离子与阴离子的吸引力D自由电子与金属原子之间的相互作用二、问答题1、晶体中的原子为什么能结合成长为长程有序的稳定排列?这是因为原子间存在化学键力或分子间存在范德华力。
从原子或分子无序排列的情况变成有序排列时,原子或分子间引力增大,引力势能降低,多余的能量释放到外界,造成外界的熵增加。
尽管此时系统的熵减小了,只要减小量比外界熵增加来的小,系统和外界的总熵增加,则系统从无序状态变成有序状态的过程就可以发生。
分子间存在较强的定向作用力(例如较强极性分子间的取向力、存在氢键作用的分子间的氢键力)的情况下,分子从无序变有序,系统能量降低更多,释放热量越多,外界熵增越大,越有利于整齐排列。
这样的物质比较易于形成晶体。
相反非极性或弱极性分子间力方向性不明显,杂乱排列和整齐排列能量差别不大,形成整齐排列时,外界熵增有限,不能抵消体统高度有序排列的熵减。
这样的物质较难形成规则晶体。
综上粒子间的引力越强、方向性越强,越有利于粒子定向有序排列。
粒子的热运动则倾向于破坏这种有序排列。
热运动越剧烈(温度越高),越倾向于杂乱排列。
物质中粒子最终有序排列的程度取决于这对相反因素的消长2、材料的弹性模量E的工程含义是什么?它和零件的刚度有何关系?材料在弹性范围内,应力与应变的比值(σ/ε)称为弹性模量E(单位为MPa)。
E标志材料抵抗弹性变形的能力,用以表示材料的刚度。
E值愈大,即刚度愈大,材料愈不容易产生弹性变形。
E值的大小,主要取决于各种材料的本性,反映了材料内部原子结合键的强弱。
当温度升高时,原于间距加大,金属材料的E值会有所降低。
值得注意的是,材料的刚度不等于零件的刚度,因为零件的刚度除取决于材料的刚度外,还与结构因素有关,提高机件的刚度,可通过增加横截面积或改变截面形状来实现。
工程材料作业答案_
工程材料作业答案作业1 材料结构基础1.实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷?它们对性能有什么影响?实际金属晶体存在点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
(1)点缺陷使周围晶格发生畸变,提高晶体内能量,降低电导率,提高强度;(2)线缺陷越多,其运动越艰难,材料的强度、硬度越高,脆性越大,塑性越差;(3)面缺陷越多,晶粒越细,强度越高,塑性也越好;(4)体缺陷:孔洞影响材料的力学、光学、热学性能;裂纹影响材料的力学性能;夹杂影响材料的力学、光学、电学性能。
2.金属常见的3种晶体结构是什么?画出结构暗示图。
(1)体心立方(bcc)(2)面心立方(fcc)(3)密排六方(hcp)3.按价键结构对材料举行分类,简述各类材料的性能特点。
第1 页/共13 页4.简述构成材料的5种化学键及其对普通性能的影响。
离子键,共价键,金属键,范德华力,氢键。
(1)离子键组成的离子晶体硬度高,强度高,脆性大,绝缘,塑性差;(2)由共价键组成的晶体熔点高,强度高,脆性大;(3)由金属键组成的金属有:a.良好的导电、导热性;b.良好的塑性变形能力;c.不透明、展示金属光泽;d.电阻随温度升高而增大;(4)由分子键组成的材料熔点低、硬度低、绝缘;(5)有氢键的材料熔点沸点比分子晶体高。
5.简述钢的3种热力学平衡相。
(1)铁素体:碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。
铁素体因为溶碳量小,力学性能与纯铁相似。
塑性、冲击韧性较好,强度、硬度较低;(2)奥氏体:碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
奥氏体的强度、硬度较低,但有良好的塑性;(3)渗碳体:铁碳组成的具有复杂斜方结构的间隙化合物。
渗碳体硬度高,塑性和韧性很低。
6.什么是钢的珠光体、屈氏体、索氏体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体?珠光体:铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
性能介于铁素体和渗碳体之间,综合性能好;屈氏体:铁素体与渗碳体组成的片层更薄的珠光体;索氏体:片层铁素体与渗碳体的双相混合组织,其片层间距较小,碳在铁素体中无过度饱和;贝氏体:渗碳体与铁素体的机械混合物,高温改变及低温改变相异的组织,具有较高的强韧性配合;马氏体:将钢加热到一定温度(形成奥氏体)后经疾驰冷却(淬火),得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织;残余奥氏体:淬火未能改变成马氏体而保留到室温的奥氏体。
工程材料学—作业习题与答案
第一章思考作业题1.一铜棒的最大拉应力为70MPa,若要承受2000kgf的载荷,它的直径是多少?2.有一直径15mm的钢棒所能承受的最大载荷为11800kgf,问它的强度是多少。
3.一根2米长的黄铜棒温度升高80℃,伸长量是多少?要使该棒有同样的伸长,问需要作用多少力?(黄铜线膨胀系数为20×10-6/℃,平均弹性模量为110000MPa)4.一根焊接钢轨在35℃时铺设并固定,因此不能发生收缩。
问当温度下降到9℃时,钢轨内产生的应力有多大?(钢的线膨胀系数为12×10-6/℃,弹性模量为206000MPa)5.零件设计时,选取σ0.2(σS)还是选取σb,应以什么情况为依据?6.δ与ψ这两个指标,哪个能更准确地表达材料的塑性?并说明以下符号的意义和单位:σe;σs(σ0.2);σb;δ;ψ;σ-1;ɑk7.常用的测量硬度的方法有几种?其应用范围如何?8.有一碳钢制支架刚性不足,有人要用热处理强化方法;有人要另选合金钢;有人要改变零件的截面形状来解决。
哪种方法合理?为什么?参考答案:1.18.9mm 2.871MPa 3.3.2mm,176MPa 4.64.3MPa第二章思考作业题1.从原子结合的观点来看,金属、高分子和陶瓷材料有何主要区别?在性能上有何表现?2.单晶体与多晶体有何差别?为什么单晶体具有各向异性,而多晶体材料通常不表现出各向异性?3.简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。
4.晶体缺陷有哪些?对材料有哪些影响?对所有的材料都有影响吗?5. 分别说明以下概念:晶格;晶胞;晶格常数;致密度;配位数;晶面;晶向;单晶体;多晶体;晶粒;晶界;各向异性;同素异构。
6.在立方晶格中,如果晶面指数和晶向指数的数值相同,该晶面与晶向间存在着什么关系?第三章思考作业题1.金属结晶的基本规律是什么?结晶过程是怎样进行的?2.过冷度与冷却速度有何关系?它对金属结晶后的晶粒大小有何影响?3.如果其它条件相同,试比较在下列条件下,铸件晶粒的大小:(1)砂型铸造与金属铸造;(2)厚壁铸件与薄壁铸件;(3)加变质剂与不加变质剂;(4)浇注时振动与不振动。
[0927]《工程材料》作业答案
0927工程材料判断题1、珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物A1. A.√2. B.×2、可锻铸铁中,石墨是团絮状的,有较高强度和一定塑韧性,所以可以锻造。
B1. A.√2. B.×3、正火是将钢加热到临界温度以上一定范围保温一定时间,然后空冷的热处理工艺。
A1. A.√2. B.×4、上贝氏体是由过饱和的铁素体和渗碳体组成。
A1. A.√2. B.×5、把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做面缺陷。
B1. A.√2. B.×6、实际金属中位错密度越大、晶界和亚晶界越多,其强度越高。
A1. A.√2. B.×7、金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫强度。
A1. A.√2. B.×8、选材的一般原则包括满足零件使用性能、工艺性、经济性、环保和资源合理利用。
A1. A.√2. B.×9、贝氏体是过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。
A1. A.√2. B.×10、奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的置换固溶体。
B1. A.√2. B.×11、钢的淬火后进行高温回火的工艺称为调质,其组织为回火索氏体。
A1. A.√2. B.×12、零件失效形式包括变形失效、磨损失效、断裂失效。
A1. A.√2. B.×13、表面淬火既能改变工件表面的化学成分,也能改善其心部组织与性能。
B1. A.√2. B.×14、调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。
B1. A.√2. B.×15、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。
B1. A.√2. B.×16、在铁碳合金中,铁素体在727℃时,溶碳能力可达0.77%。
B1. A.√2. B.×17、衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。
B1. A.√18、布氏硬度测量硬度时,用符号HBW表示。
《工程材料》作业题
《工程材料》作业题一、填空题:1、金属的强化途径有、、三种,加工硬化属于强化。
2、静载时材料的机械性能有:、、等,弹性的评价指标有:、两个,弹性模量E是金属材料最稳定的性能之一,、、对它的影响很小。
3、金属晶体的常见晶格类型有:、、等几种,γ-Fe的晶格为晶格,亚晶界是属于缺陷。
4、单晶体塑性变形的基本形式有:、两种,系数愈多,金属的塑性愈好。
5、构成合金的途径有:、、等三种,Cu-Ni合金相图属于相图,Fe-C合金相图属于相图。
6、铁碳合金、、、、等五种基本组织,其中为基本相。
7、过冷奥氏体的等温转变得、、、、、等产物,马氏体是碳在中的过饱和固溶体。
8、钢中奥氏体含碳量愈高,则其马氏体开始转变温度愈,大多数合金元素会使等温转变曲线,使过冷奥氏体的稳定性,其淬火临界速度。
9、铸铁的组织结构是均匀分布着。
碳在铸铁的存在形有、、。
石墨在铸铁中的作用是,根据其存在形式,片状石墨的铸铁为,团絮状石墨的铸铁为,球状石墨的铸铁为。
10、常见的铸造铝合金一般可分为系合金,系合金,系合金,系合金。
11、滑动轴承合金的组织应该是在上均匀分布着。
12、零件失效方式的基本形式有:、、三种。
13.塑性的衡量指标有、两个,塑性越好,材料的能力越强,同时,还可以提高零件使用的,防止突然断裂。
14.根据原子间的键合力不同,晶体可分为、、、等四类。
15.正应力只能使单晶体发生或,甚至发生断裂,而不会产生、等四个方面。
16.合金的相结构有、、三类,珠光体的相结构是属于上述中的类。
17.碳钢的常存杂质有、、、等元素,而碳钢的质量分类就以、的多少来分。
18.化学热处理的三个基本过程是、、。
19.合金元素对钢中基本相的影响有、、。
20.灰铸铁的组织特点是具有片状石墨,其基体则可分为如下三种:、、。
21.铜合金有、、三种。
22.常用的非金属材料有、、、等几种。
23.强度特性指标主要有、两个,、、对它们的影响很大。
24.常见的金属晶格有、、。
完整的工程材料与基础作业题库答案教材
一、名词解释题间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。
再结晶:金属发生重新形核和长大而不改变其晶格类型的结晶过程。
淬透性:钢淬火时获得马氏体的能力。
枝晶偏析:金属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。
时效强化:固溶处理后铝合金的强度和硬度随时间变化而发生显著提高的现象。
同素异构性:同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。
临界冷却速度:钢淬火时获得完全马氏体的最低冷却速度。
热硬性:指金属材料在高温下保持高硬度的能力。
二次硬化:淬火钢在回火时硬度提高的现象。
共晶转变:指具有一定成分的液态合金,在一定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。
比重偏析:因初晶相与剩余液相比重不同而造成的成分偏析。
置换固溶体:溶质原子溶入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。
变质处理:在金属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或大小的处理方法。
晶体的各向异性:晶体在不同方向具有不同性能的现象。
固溶强化:因溶质原子溶入而使固溶体的强度和硬度升高的现象。
形变强化:随着塑性变形程度的增加,金属的强度、硬度提高,而塑性、韧性下降的现象。
残余奥氏体:指淬火后尚未转变,被迫保留下来的奥氏体。
调质处理:指淬火及高温回火的热处理工艺。
淬硬性:钢淬火时的硬化能力。
温度之下尚未分解的奥氏体。
过冷奥氏体:将钢奥氏体化后冷却至A1本质晶粒度:指奥氏体晶粒的长大倾向。
C曲线:过冷奥氏体的等温冷却转变曲线。
CCT曲线:过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。
马氏体:含碳过饱和的α固溶体。
热塑性塑料:加热时软化融融,冷却又变硬,并可反复进行的塑料。
热固性塑料:首次加热时软化并发生交连反应形成网状结构,再加热时不软化的塑料。
回火稳定性:钢在回火时抵抗硬度下降的能力。
可逆回火脆性:又称第二类回火脆性,发生的温度在400~650℃,当重新加热脆性消失后,应迅速冷却,不能在400~650℃区间长时间停留或缓冷,否则会再次发生催化现象。
过冷度:金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。
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第1章 材料的基本性质1、烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm,已知其孔隙率为37%,干燥质量为 2487g ,浸水饱和后质量为 2984g 。
求该砖的密度、干表观密度、 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。
解:砖自然状态下的体积:3300.2400.1150.053 1.462810m V -=⨯⨯=⨯干表观密度:3030 2.4871700kg/m 1.462810m V ρ-===⨯由孔隙率0001700100%1100%1100%37%V V P V ρρρ-⎛⎫⎛⎫=⨯=-⨯=-⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭得砖的密度:ρ=2698 kg/m 3吸水率:29842487100%100%20%2487m m W m =⨯=⨯=干吸吸干--开口孔隙率:3029842487()/100%/1.462810100%34%1000m m P V ρ-⎡⎤-⎡⎤=⨯=⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦干吸开水-闭口孔隙率:37%34%%P P P==开闭--=32、已知碎石的表观密度为2.65g/cm 3,堆积密度为1.50g/cm 3,求 2.5m 3 松散状态的碎石,需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙 ? 若已知砂子的堆积密度为1.55g /cm 3,求砂子的重量为多少? 解:0000002.5 1.5100%1100%1100%43%2.5 2.65V V V P V ρρ⎛⎫''-⎛⎫'=⨯=-⨯=-⨯= ⎪ ⎪'⎝⎭⎝⎭-= V 0=1.425m 3所以,填充碎石空隙所需砂子的体积为:300 2.5 1.425 1.075m V V '-=-=或30 2.543% 1.075m V P '⨯=⨯=沙子的重量:1.075×1.55×103=1666.25kg3.某地红砂岩,已按规定将其磨细,过筛。
烘干后称取50g ,用李氏瓶测得其体积为18.9cm 3。
另有卵石经过清洗烘干后称取1000g ,将其浸水饱和后用布擦干。
又用广口瓶盛满水,连盖称得其质量为790g ,然后将卵石装入,再连盖称得其质量为1409g ,水温为25℃,求红砂岩及卵石的密度或视密度,并注明哪个是密度或视密度。
参考答案:红砂岩的密度:)/(646.29.18503cm g ==ρ 卵石的视密度:)(3811140910007903cm V =-+=)/(625.238110003cm g ==ρ4.某多孔材料的密度为2.59g/cm 3。
取一块称得其干燥时质量为873g ,同时量得体积为480cm 3。
浸水饱和后取出擦干表面水分称得质量为972g 。
求其质量吸水率、闭口孔隙率及开口孔隙率。
参考答案:质量吸水率:%34.11%100873873972%1001=⨯-=⨯-=m m m β密实体积:3873337.0(cm )2.59V ==孔隙体积:3480337143(cm )-= 开口孔隙体积:397287399(cm )-=闭口孔隙体积:31439944(cm )-=开口孔隙率:%6.20%10048099=⨯闭口孔隙率:%17.9%10048044=⨯第2章 气硬性胶凝材料1.简述气硬性胶凝材料的特点及使用环境。
参考答案:气硬性胶凝材料只能在空气中硬化,并且只能在空气中保持或发展其强度,如石膏、石灰等。
适宜于干燥环境,不能在潮湿或水中环境中使用。
2.石膏制品有哪些特点?建筑石膏可用于哪些方面? 参考答案:特点:(1)凝结硬化快,强度低;(2)硬化后体积微膨胀;(3)孔隙率大,表观密度小,保温隔热效果好;(4)耐水性差,抗冻性差;(5)吸声效果好;(6)具有调节室内湿度的功能;(7)防火性能好;(8)加工性能好。
建筑石膏的应用:(1) 石膏砂浆及粉刷石膏。
(2) 建筑石膏制品:石膏板、石膏砌块等:如纸面石膏板、装饰石膏板、吸声用穿孔石膏板。
(3) 制作石膏艺术制品建筑雕塑和模型。
3.什么是欠火石灰和过火石灰?各有何特点?施工过程中如何防止其危害?参考答案:生石灰烧制过程中,往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因,生石灰中残留有未烧透的的内核,这种石灰称为“欠火石灰”。
由于烧制的温度过高或时间过长,使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳,体积收缩明显,颜色呈灰黑色,这种石灰称为“过火石灰”。
欠火石灰的产浆量较低,质量较差;欠火石灰的密度较大,表面常被黏土杂质溶化时所形成的玻璃釉状物包覆,因而消解很慢,在工程中过火石灰颗粒往往会在正常石灰硬化后继续吸湿消解而发生体积膨胀,降低石灰品质,影响工程质量。
消除方法有:将石灰经陈伏处理后再使用于工程,控制煅烧温度在1000℃~1200℃之间,岩块尺寸不宜过大。
4.何谓陈伏,石灰在使用前为什么要进行陈伏?参考答案:生石灰要在水中放置两周以上,此过程即为“陈伏”。
在这段时间里生石灰会完全和水反应,不会因含有过火石灰造成熟化推迟而导致墙面鼓泡的现象。
第3章水泥1.硅酸盐水泥熟料的主要矿物组分是什么?它们单独与水作用时有何特性?参考答案:硅酸盐水泥熟料中,C3A的水化和凝结硬化速度最快,但水化铝酸钙的强度不高;C3S和C4AF的水化速度较快,凝结硬化速率也较快,C3S的水化产物强度高,C4AF的水化产物强度不高;C2S水化反应速度最慢,凝结硬化速率也慢,强度早期低,后期高。
各矿物单独作用时表现出不同的特性见表3-2(教材P24)。
2.硅酸盐水泥的主要水化产物是什么?参考答案:主要水化产物是:水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。
3.通用水泥有哪几项主要技术要求?参考答案:1.化学指标(1)不溶物(2)烧失量(3)氧化镁(4)三氧化硫2.碱含量3. 物理性能(技术要求)(1)细度;(2)凝结时间;(3)体积安定性;(4)强度及强度等级;(5)水化热。
4.简述水泥石腐蚀的主要种类及腐蚀机理?参考答案:腐蚀的类型有:软水侵蚀(溶出性侵蚀):软水能使水化产物中的Ca(OH)2溶解,并促使水泥石中其它水化产物发生分解;盐类腐蚀:硫酸盐先与水泥石结构中的Ca(OH)2起置换反应生产硫酸钙,硫酸钙再与水化铝酸钙反应生成钙钒石,发生体积膨胀;镁盐与水泥石中的Ca(OH)2反应生成松软无胶凝能力的Mg(OH)2;酸类腐蚀:CO2与水泥石中的Ca(OH)2反应生成CaCO3,再与含碳酸的水反应生成易溶于水的碳酸氢钙,硫酸或盐酸能与水泥石中的Ca(OH)2反应;强碱腐蚀:铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱也会产生破坏。
腐蚀的防止措施:①根据工程所处的环境,选择合适的水泥品种;②提高水泥石的密实程度;③表明防护处理。
5.基本概念:水硬性胶凝材料、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、细度、安定性、初凝时间、终凝时间。
参考答案:水硬性胶凝材料:既能在空气中硬化,又能更好地在水中硬化,保持并继续发展其强度的胶凝材料。
硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥。
普通硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称普通硅酸盐水泥。
水泥的细度:水泥颗粒的粗细程度。
体积安定性:是水泥浆硬化后因体积膨胀而产生变形的性质,或水泥浆体硬化后体积变化的稳定性、均匀性。
初凝时间:从水泥全部加入水中到开始失去可塑性为止的时间。
终凝时间:从水泥全部加入水中到完全失去可塑性为止的时间。
6.在水泥中掺混合材料的作用?参考答案:活性混合材料中有一定的活性组分,常温下能与水泥熟料水化时析出Ca(OH)2的或在硫酸钙的作用下生成具有胶凝性质的稳定化合物。
非活性混合材料与水泥矿物成分不起化学反应或化学反应很弱,在水泥石中主要起填充作用,掺入硅酸盐水泥中主要调节水泥强度等级,增加产量,降低水化热等。
活性混合材料的作用:1)改善水泥性能;2)调节水泥强度等级;3)增加品种,提高产量;4)节约熟料,降低成本;5)扩大水泥的使用范围。
非活性混合材料的作用:1)调节水泥强度等级;2)增加水泥产量;3)降低水化热。
7.引起水泥体积安定性不良的原因是什么?检验方法?参考答案:造成水泥体积安定性不良,一般是由熟料中所含游离氧化钙游离氧化镁过多或掺入石膏过多等原因所造成。
国家标准规定,由游离的氧化钙过多引起的水泥体积安定性不良可用雷氏法或试饼法检验。
试饼法是用标准稠度的水泥净浆做成试饼,经恒沸3小时后用肉眼观察未发现裂纹,用直尺检验没有弯曲;雷氏法是用雷氏夹中的水泥浆经沸煮三小时后的膨胀值。
8.矿渣硅酸盐水泥的水化特点? 参考答案:与硅酸盐水泥相比,矿渣水泥的水化产物碱度要低一些,水化产物中Ca(OH)2的含量相对较少,其硬化后主要组成是C-S-H 凝胶和钙矾石,而且水化硅酸钙凝胶结构比比硅酸盐水泥中的更为密实。
第4章 混凝土1.普通混凝土的组成材料有哪些?在混凝土硬化前和硬化后各起什么作用? 参考答案:混凝土的组成材料:1)水泥;2)砂子;3)石子;4)水;5)外加剂;6)掺合料。
水+水泥=水泥浆:起胶结和硬化的作用。
砂+石子=骨料:起着支撑和骨架的作用。
2.什么是混凝土的和易性,其影响因素有哪些? 参考答案:和易性指混凝土在一定施工条件下,便于各种施工操作,并能获得均匀密实的混凝土的性能。
包含流动性,粘聚性和保水性三个方面含义。
影响因素:(1)水泥品种和水泥细度;(2)单位用水量;(3)水泥浆量;(4)水灰比;(5)骨料的品种,粒径,级配,含泥量等;(6)砂率;(7)掺合料和外加剂;(8)搅拌;(9)温度和时间。
3.什么是混凝土的立方体抗压强度标准值? 参考答案:按标准方法制作和养护的边长为150mm×150mm×150mm 的立方体试件,在规定28d 龄期时,按标准方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。
4.称量烘干石子试样1050g ,将其放入装有水的量筒中吸水饱和,这时水面由原来的1450cm 3上升至1837 cm 3,试求出该砂样的表观密度。
解:3001050 2.713g/cm 18371450m V ρ===-5.已知混凝土的施工配合比为1:2.40:4.40:0.45,且实测混凝土拌合物的表观密度为2400kg/m 3。
现场砂的含水率为2.5%,石子的含水率为1%。
试计算其实验室配合比。
(以1m 3混凝土中各材料的用量表示,准确至1kg )解:12400291kg 1 2.4 4.40.45c m ⨯==+++2.4681kg 1 2.5%cs m m ==+4.41279kg 11%cg m m ==+0.45 2.5%1%161kg w c s g m m m m =++=则实验室配合比为::::291:681:1279:1611:2.34:4.40:0.55c s g w m m m m ==6.根据以往资料,甲、乙、丙三个施工队施工水平各不相同。