工程材料习题集

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绪论

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；ɑk

7．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

第一章金属的结构与结晶

1．金属中常见的晶体结构类型有哪几种?α-Fe、γ-Fe、A1、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn 各属何种晶体结构?

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？

7. 何谓过冷度?为什么结晶需要过冷度?它对结晶后晶粒大小有何影响?

8. 何谓同素异构转变?纯铁在常压下有哪几种同素异构体?各具有何种晶体结构?

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。

4．凝固与结晶是不是一回事？影响结晶的因素有哪些？

5．在实际生产中，常采用哪些措施控制晶粒大小？

第二章金属的塑性变形与再结晶1．金属塑性变形的主要方式是什么？

2．试述金属经冷塑性变形后组织与性能所发生的变化。

3．什么是加工硬化现象？指出产生的原因与消除的措施。

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。

4．当把铅锭在室温下经多次轧制成薄铅板时，需不需要进行中间退火？为什么？

5．为什么室温下钢的晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好？

6．如何区分冷加工与热加工？它们在加工过程中形成的纤维组织有何不同？

7．用下列三种方法制造齿轮，哪种方法比较合理？用图示分析其理由。（1）用热轧厚钢板切出圆饼直接加工成齿轮；（2）用热轧粗圆钢锯下圆饼直接加工成齿轮；（3）有一段圆钢镦粗锻成圆饼再加工成齿轮。

第三章合金的结构与相图

1. 固溶体和化合物有何区别?固溶体类型有哪几种? Si、N、Cr、Mn、Ni、B、V、Ti、

W 与铁和碳形成何种固溶体或化合物?

2．对比纯金属与固溶体结晶过程的异同，分析固溶体结晶过程的特点。

3．何谓相组成物和组织组成物？请举例说明之。

4．一个二元共晶反应如下：

（1）计算WB =50%的合金完全凝固时初晶α与共晶（α+β）的重量百分数，以及共晶体中α相与β相的重量百分数；

（2）若已知显微组织中β初晶与（α+β）共晶各占一半，求该合金的成分。

5. 何谓匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变、固溶体的二次析出转变?

答：3．（1）Qα＝41.7％，Q（α＋β）＝58.3％；共晶体中：Qα＝25％，Qβ＝75％；（2）WB＝85%

第四章铁碳合金

1．计算在共析反应温度时，珠光体中铁素体与渗碳体的相对量。

2．分析含碳量为0.2%、0.6%、0.77%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算含碳量为0.2%的铁碳合金在室温下相组成物的相对量和组织组成物的相对量。

3．什么是固溶体和金属化合物？它们的特性如何？

4．为什么铸件常选用靠近共晶成份的合金生产，压力加工件则选用单相固溶体成份的合金生产？

5．渗碳体有哪五种基本形态？在显微镜下它们的形态有何特点？

6．α－Fe和铁素体有何区别？γ－Fe和奥氏体有何区别？

7.默绘Fe-Fe3C相图，并填出各区组织，标明重要的点、线、成份及温度。

8.说明下列牌号的铁碳合金的种类及用途：Q235，08F, 45, T10A。

参考答案：

1．QF =11.2%，QP＝88.8％

2．0.2％c合金室温下相的相对量：Q F＝97％，Q Fe3C＝3％；室温下组织相对量：QF ＝25％，Q P＝75％

第五章钢的热处理

1．试述A

1、A

3

、A

cm

、及Ac1、Ac3、Ac

cm

和Ar1、Ar3、Ar

cm

的意义。

2. 珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同？

3．试比较索氏体、屈氏体、马氏体与回火屈氏体、回火索氏体、回火马氏体之间在形成条件、组织形态与性能上的差别。

4．在共析钢TTT曲线中，分别画出获得珠光体、索氏体、托氏体+马氏体+残余奥氏体、珠光体+马氏体、下贝氏体、马氏体+残余奥氏体、马氏体+下贝氏体+残余奥氏体组织的冷却工艺曲线；并指出这些组织对应于哪种热处理工艺方法。