工程材料与成型工艺基础习题汇编答案-老师版

《工程材料及成形技术》课程习题集班级：________________姓名：________________学号：________________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（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1、在设计拖拉机缸盖螺钉时，应选用的强度指标是（ A ）A．σs b．σb c．σ-12、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 ）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 HB2、在机械设计中多用哪两种强度指标？为什么？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。

交作业时间： εσe E =0A P e =σ0L L ∆=ε00EA PL L =∆习题二金属的晶体结构一、名词解释单晶体的各向异性：位错：ρ：细晶强化：二、填空题1、晶体与非晶体的根本区别是（晶体具有固定熔点，原子排列有规律，各向异性）。

2、晶体缺陷有（点缺陷：空位/间隙原子）（线缺陷：位错）和（面缺陷：晶界）。

3、位错分为两种，一种是（刃型位错），另一种是（螺型位错），多于半个原子面是（刃型位错）位错所特有的。

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。

（√）4、晶体缺陷的共同之处是它们都引起晶格畸变。

（√）5、位错就是原子排列有规则的错排现象。

（√）四、作图题画出体心立方和面心立方晶体中原子排列最密的晶面和晶向，写出它们的晶面和晶向指数。

交作业时间：习题三金属的结晶一、名词解释自发形核：细晶强化：变质处理：二、填空题1、结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是（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。

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。

（√）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. 以砂型代替金属型五、简答题1、如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒大小（a）金属型浇注与砂型浇注：金属型浇注晶粒细小，金属型导热性好，增加了冷速（b）变质处理与不变质处理：变质处理晶粒细小，增加了晶核数目。

（c）铸成薄铸件与铸成厚铸件：薄铸件晶粒细小，薄铸件冷却速度快（d）浇注时采用震动和不采用震动。

采用振动的晶粒细小，破碎的晶粒增加了晶核。

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）。

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）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“×”）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。

（√）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）a.相同b.确定c.不确定5、在固溶体合金结晶过程中，产生枝晶偏析的原因是由于（d）a. 液固相线间距很小，冷却缓慢b. 液固相线间距很小，冷却速度大c. 液固相线间距很大，冷却缓慢d. 液固相线间距很大，冷却速度大6、二元合金中，铸造性能最好的合金是（b）a. 固溶体合金b. 共晶合金c.共析合金d.包晶合金五、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）（1）含50%B的合金凝固后，属于亚共晶的成分范围求（a）初晶α与共晶体（α+β）的质量百分数WαⅠ% = （75-50）/（75-15）% = 25/60% = 42%W（α+β）% = （100-42）% = 58%（b）α相与β相的质量百分数Wα% = （95-50）/（95-15）% = 45/80% = 56%Wβ% = （100-56）% = 44%（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。

该合金属于过共晶，设合金成分为X，Wβ/ W（α+β）% = 1 = （95-X）/（X-75）%2X （%）= 170 X% = 85%2、已知A组元（熔点600℃）与B组元（熔点500℃）在液态无限互溶，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）（a）20%A 匀晶+二次析出L—— L+αⅠ——αⅠ——αⅠ+AⅡ（b）45%A，过共晶，匀晶，共晶，二次析出L—— L+αⅠ——αⅠ+（A+α）——αⅠ+AⅡ+（A+α）（c）80A% ，亚共晶，匀晶，共晶L—— L+A——A+（A+α）——A+（A+α）交作业时间：习题五铁碳相图一、名词解释同素异晶转变珠光体莱氏体二、填空题1、珠光体的本质是（ F和Fe3C的呈片层状的机械混合物）。

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%）。

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“×”）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。

（×）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。