工程材料及成形技术习题答案1

1、在设计拖拉机缸盖螺钉时，应选用的强度指标是
（A）
A ．σsb ．σbc ．σ-1
2、有一碳钢支架刚性不足，解决办法是 （C）A．用热处理方法强化b．另选合金钢c．增
加截面积
3、材料的脆性转化温度应在使用温度 （B）A．以上b．以下c．相等
4、在图纸上出现如下硬度技术条件标注， 其中哪种是 正确的？ （B）
4、过冷度的大小主要取决于冷却速度和金属的本性。 （√）
四、选择题
1、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将（b）
A．越高b.越低c.越接近理论结晶温度
2、铸造条件下，冷却速度越大，则（a）a.过冷度越大，晶粒越细b.过冷度越大，晶粒越 粗c.过冷度越小，晶粒越细
3、从液态转变为固态时， 为了细化晶粒， 可采用（b）a.快速浇注b.加变质剂c.以砂型代替金属 型
1、在共晶相图中，从液体中析出的βⅠ相与从α相中 析出的βⅡ相，具有相同的晶体结构。（√）
2、一个合金的室温组织为αⅠ +βⅡ+（α+β），它是由 三相组成。（×）
3、杠杆定律只适合于两相区。 （√）
4、凡组织组成物都是以单相状态存在于合金中。（×）
5、在合金结晶过程中析出的初生晶和二次晶均具有相 同的晶体结构，但具有不同的组织形态。（√）
（较软） 材料的硬度。
3、零件的表面加工质量对其 （ 疲劳 ）性能有很大影 响。
4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是（ak）， 其单位是 （J/cm2）。
5、在外力作用下， 材料抵抗（ 塑性变形 ）和（断裂） 的能力称为强度。屈服强度与 （ 抗拉强度 ）比值， 工程上成为 （屈强比）。
三、选择题
4、γ-Fe ，α-Fe的一个晶胞内的原子数分别为 （4）和 （2）。
三、是非题（正确的画“√” ，错误的画“×”）
1、因为单晶体是各向异性的， 所以实际应用的金属材 料在各个方向上的性能也是不相同的。 （×）
2、金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成 的。（×）
3、金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高。 （√）
（ 形核 ）和（核长大 ）。
2、在金属学中， 通常把金属从液态过渡为固体晶态的 转变称为 （结晶 ） 而把金属从一种固体晶态过渡为另一种固体晶态的转 变成为
（同素异构转变 ）。
3、过冷度是指 （实际结晶温度与理论结晶温度的差 值 ），
其表示符号为 （△T=Tm-Tn）。
4、过冷是结晶的 （ 必要） 条件。
工程材料及成形技术》课程习题集
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2013年2月——5月
习题一 工程材料的性能
一、名词解释
σs： σb：δ： ψ：E： σ-1： αk： HB： HRC：
二、填空题
1、材料常用的塑性指标有（δ）和（ψ）两种，其中用（ψ）表示塑性更接近材料的真实变形。
2、检验淬火钢成品的硬度一般用 （洛氏硬度HRC），而布氏硬度是用于测定
共晶反应的特点是：（ 恒温，析出相为液相， 析出 物为两种固相且同时析出，称为共晶体，有独特的形
貌。液相，固相均有固定的成分 ）
6、具有匀晶型相图的单相固溶体合金 （塑性 ）性能好
7、固溶体的晶体结构取决于（ 溶剂 ）， 金属化合物的晶体结构（ 与组成它的任何组元都不相 同，是一种新相 ）。
三、是非题（正确的画“√” ，错误的画“×”）
c.强度低、塑性好、硬度低
5、下列能进行锻造的铁碳合金是（a）a.亚共析钢b.共晶白口铁c.亚共晶白口铁
五、依据铁碳相图分析产生下列现象的原因：
1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度
钢的硬度取决于渗碳体的含量，钢的含碳量越高，渗 碳体含量越多，硬度越高。因此，1.0%C的钢渗碳体 含量高，硬度高。
A．HB500 b．HRC60 c．HRC18
四、简答题
1、下列各种工件应采取何种硬度试验方法来测定其硬 度？（写出硬度符号）
锉刀：HRC黄铜轴套：HB供应状态的各种非合金钢钢材：HB硬质合金 刀片：HV
耐磨工件的表面硬化层：HV调质态的机床主轴：HRC
铸铁机床床身：HB铝合金半成 品HB
2、在机械设计中多用哪两种强度指标？为什么？
2、试画出纯金属的冷却曲线， 分析曲线中出现 “平台” 原因。
平台原因： 结晶时释放的结晶潜热补偿了金属向外界的散 热，达到平衡。
交作业时间： 习题四 合金结构和二元合金相图
一、名词解释 相：组织：固溶体：金属化合物：枝晶偏析：固溶强 化：
二、填空题
1、合金的相结构有（ 固溶体）和（金属化合物 ）两大 类，其中前者具有较高的（ 塑性 ）性能，适宜做（ 基 本相 ），后者具有较高的（ 硬度）， 适宜做（ 强化相 ）。
5、典型铸锭结构的三个晶区分别为 （ 表面细晶区 ） （中间柱状晶区）和
中心等轴晶区）三、是非题（正确的画“√” ，错误的画“×”
1、凡是由液态凝固成固体的过程都是结晶过程。
（×）
2、金属由液态转变为固态的结晶过程， 就是由短程有 序状态向长程有序状态转变的过程。 （√）
3、当晶核长大时， 随着过冷度增大， 晶核的长大速度 增大。但当过冷度很大时，晶核长度速度很快减小。 （√）
6、含碳量大于0.77%的铁碳合金从1148℃冷却至727℃时，将从奥氏体中析出（Fe3CⅡ），其分布
特征为（ 网状 ）。
7、在缓慢冷却条件下， 含碳0.8%的钢比含碳1.2%的 钢硬度（ 低），强度（ 高）。
8、在实际生产中， 若将钢热锻或热轧时， 必须把钢加 热到（ 单相A）状态。
三、是非题（正确的画“√” ，错误的画“×”）
2、Fe3C的本质是（Fe和C组成的一种复杂间隙相 化合物 ）。
3、铁素体F的晶体结构为（BCC），奥氏体A的晶体 结构为（FCC）。
4、共析成分的铁碳合金室温平衡组织是（P），其组成相为（F+Fe3C）。
5、在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3CⅡ最多的合金成分为（2.11%C），含Le最多的合金成分为 （4.3%）， 含Fe3CⅢ最 多 的 合 金 成 分 为 （0.0218%）。
四、选择题
1、 奥氏体是（a）
a.碳在γ-Fe中的间隙固溶体b.碳在α-Fe中的间隙 固溶体
c.碳在α-Fe铁中的有限固溶体。
2、珠光体是一种（b）
a.单相固溶体b.两相混合物c.Fe与C的化合物
3、T10钢的平均含碳量为（b）
a.0.1% b.1.0% c.10%
4、铁素体的力学性能（c）
a.强度高、塑性好、硬度低b.强度低、塑性差、硬 度低
0.4%C的碳钢1100℃处在单相A区，A是FCC的固溶体，塑性好，适合锻造。
而4.0%C的铸铁，1100℃主要为莱氏体组织，是共晶组织，脆而硬，不适合于锻造这种塑性加工。
六、默画铁碳相图，标注重要的温度和成分。标注室 温组织。标注锻造、铸造和热处理温度区间。
七、杠杆定理计算 计算45、T8、T12三种钢，室温下 组织组成物和相的相对量？
2、能提高金属材料强度和硬度的同时， 又不显著降低 其塑性和韧性的强化方法称为（ 固溶强化 ）。
3、固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度 （高）。
4、固溶体出现枝晶偏析后， 可采用（扩散退火） 加以 消除。
5、共晶反应表达式为
（L（固定成分的液体）=（恒温）（α固定成分+ β固定成分） 同时析 出两种固体）
（2）在室温下，含碳量0.8%的钢的强度比含碳量1.2%的钢高。
钢的强度是受钢的组织形态影响的，退火状态的钢， 珠光体含量越高，强度越高，0.8%C的钢，100%为 珠光体组织， 而1.2%C钢则出现了网状渗碳体， 强度 降低。
（3）在1100℃，含碳为0.4%的钢能进行锻造， 而含 碳为4.0%的白口铁不能进行锻造。
四、选择题
1、固溶体的晶体结构与（a）
a.溶剂相同b.溶质相同c.与其他晶型相同
2、固溶体的性能特点是（C）
a.塑韧性高，强度，硬度低b.塑韧性低，强度，硬 度高c.综合性能好
3、金属化合物相的性能特点是（C）
a.熔点高， 硬度低b.硬度高， 熔点低c.熔点高， 硬度高
4、在发生共晶反应时，三相的成分（b）
1、20钢比T12钢的含碳量要高。（×）
2、Fe3CⅠ和Fe3CⅡ的形态与晶体结构都不相同。
（×）
3、在退火状态，45钢比20钢的硬度和强度都高。 （√）
4、在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为4.3%的 铁碳合金才发生共晶反应。 （×）。
5、在铁碳合金中， 只有过共析钢的平衡组织中才有二次渗碳体存在。（×）
常用σs：σb： 原因：大多数零件工作中不允许有塑性变形。但从零 件不产生断裂的安全考虑，同时也采用抗拉强度。
3、设计刚度好的零件，应和什么因素有关？ （1）依据弹性模量E选材，选择E大的材料 （2）在材料选定后，主要影响因素是零件的横截面 积，不能使结构件的横截面积太小。一些横截面积薄 弱的零件，要通过加强筋或支撑等来提高刚度。
合金
五、计算和作图题
1、一个二元共晶反应如下：L（75%B）—α（15% B）+β（95% B）
（1） 含50%B的合金凝固后，求：
（a） 初晶α与共晶体（α+β）的质量百分数
（b）α相与β相的质量百分数
（2）若共晶反应后，β初晶和（α + β）共晶各占一半，求该合金的成分。
L（75%B）—α（15% B）+ β（95% B）
在300℃时，含40%B的液态合金发生共晶反应。 在固态时，A在B中最大溶解度为30%，室温时为10%，
但B在固态和室温时均不溶于A， 试作出该A-B合金相图，并分析含20%A，45%A，80%A合金的结晶过程。
共晶反应式：L40%B=（300℃）（A+ α30%A）