《机械工程材料》作业页解
机械工程材料第1-6章习题及参考答案
第1章材料的结构和金属的结晶一、选择题1. 材料的结构层次包括：（）。
（a）原子结构和原子结合键、原子的空间排列、相和组织(b) 原子结构和电子结构、原子的空间排列、相和组织(c) 原子结构、电子结构、相和组织(d) 原子、电子、质子2. 金属中正离子与电子气之间强烈的库仑力使金属原子结合在一起，这种结合力叫做（）。
（a）离子键（b）共价键（c）金属键（d）氢键3. 两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键叫做（）。
（a）离子键（b）氢键（c）共价键（d）金属键4. 金属具有良好的导电性和导热性与（）有密切关系。
（a）金属有光泽（b）金属不透明（c）金属塑性好（d）金属中自由电子数量多5. 金属键没有方向性，对原子没有选择性，所以在外力作用下发生原子相对移动时，金属键不会被破坏，因而金属表现出良好的（）。
（a）脆性（b）塑性（c）绝缘性（d）刚性6. 金属加热时，正离子的振动增强，原子排列的规则性受到干扰，电子运动受阻，电阻增大，因而金属具有（）。
（a）正的电阻温度系数（b）高强度（c）高塑性（d）绝缘性7. 固态物质按原子（离子或分子）的聚集状态分为两大类，即（）。
（a）晶体和非晶体（b）固体和液体（c）液体和气体（d）刚体和质点8. 原子（离子或分子）在空间规则排列的固体称为（）。
（a）气体（b）液体（c）晶体（d）非晶体9. 原子（离子或分子）在空间不规则排列的固体称为（）。
（a）气体（b）液体（c）晶体（d）非晶体10. 晶体具有（）的熔点。
（a）不定确定（b）固定（c）可变（d）无法测出11. 非晶体（）固定的熔点。
（a）没有（b）有12. 在晶体中，通常以通过原子中心的假想直线把它们在空间的几何排列形式描绘出来，这样形成的三维空间格架叫做（）。
（a）晶胞（b）晶格（c）晶体（d）晶核13. 从晶格中取出一个能完全代表晶格特征的最基本的几何单元叫做（）。
（a）晶胞（b）晶格（c）晶体（d）晶核14. 晶胞中各个棱边长度叫做（）。
机械工程材料习题答案
机械工程材料习题答案第二章作业2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点?－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构? 答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方:－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方:Mg、Zn2———7为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同,因而表现出各向异性;而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。
第三章作业3－2 如果其它条件相同,试比较在下列铸造条件下,所得铸件晶粒的大小;⑴金属模浇注与砂模浇注;⑵高温浇注与低温浇注;⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分.答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释.答:晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高,而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。
原因是：（1）强度高:Hall-Petch公式。
晶界越多,越难滑移。
（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散,减少应力集中。
(3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。
4－6 生产中加工长的精密细杠(或轴）时,常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7～15天，然后再精加工.试解释这样做的目的及其原因?答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。
4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工(钨熔点是3410℃,锡熔点是232℃)?答:W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR（W) =（0.4～0。
机械工程材料习题答案 王章忠主编 第二版
例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为φ40×800mm，要求热处理后变形小，尺寸稳定，表面硬度为60～64HRC，用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料→球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。
试分析：1. 用CrWMn钢的原因。
2. 分析工艺安排能否达到要求，如何改进？丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。
在加工处理过程中，每一工序都不能产生大的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少残余奥氏体量。
丝杠受力不大，但转速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60～64 HRC。
根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为合适。
其原因如下：（1）CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满足硬度和耐磨性的要求。
（2）CrWMn钢由于加入合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝杠的精度。
目前，9Mn2V和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。
对原工艺安排分析：原工艺路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠的技术要求。
所以原工艺路线应改为：下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。
例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为58～62HRC齿心部硬度为30～45HRC，其余力学性能要求为σ＞1000MPa，σ≥600MPa，A＞48J。
试从所K OFb给材料中选择制造该齿轮的合适钢种。
35、45 、20CrMnTi 、38CrMoAl 、T12分析：从所列材料中可以看出35、45 、T12钢不能满足要求。
(完整版)机械工程材料习题集答案
第 1 章材料的性能 、选择题1. 表示金属材料屈服强度的符号是（ B ） A.σ B.σs C.σb D.σ-12. 表示金属材料弹性极限的符号是（A ） A.σeB.σsC.σbD.σ-13. 在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（B ） A.HB B.HRC C.HV D.HS4. 金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ A ） A. 强度 B. 硬度 C. 塑性 D. 弹性二、填空1. 金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形 ）或（破坏 ）的能力。
2. 金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。
3. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、 （塑性变形）和（断裂）三个阶段。
4. 常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法） 、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。
5. 疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。
三、是非题1. 用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号 HBS 表示。
2. 用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW 表示。
3. 金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。
四、改正题1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。
2. 渗碳件经淬火处理后用 HB 硬度计测量表层硬度 。
3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。
4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。
5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。
五、简答题6. 在立方晶系中 , 指数相同的晶面和晶向 （B ） A.相互平行 B. 相互垂直 C. 相互重叠 D. 毫无关联7. 在面心立方晶格中 , 原子密度最大的晶面是 （C ） A.（100） B.（110） C.（111） D.（122）将冲击载荷改成交变载荷 将 HB 改成 HR 将疲劳强度改成冲击韧性 将冲击韧性改成断面收缩率 将载荷改成冲击载荷1. 说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ σs:屈服强度 HRC ：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）σb : 抗拉强度HBS:布氏硬度（压头为钢球） 第 2 章材料的结构一、选择题1. 每个体心立方晶胞中包含有（ B ）个原子2. 每个面心立方晶胞中包含有（ C ）个原子3. 属于面心立方晶格的金属有（ C ）4. 属于体心立方晶格的金属有（ B ）5. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（ A ）s 、σ 0.2 、 HRC 、σ -1 、σ b 、δ 5、 HBS 。
机械工程材料_习题集答案
作业01 力学性能 参考答案一、下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？1. 紧固螺栓使用后发生塑性变形。
( 屈服强度 )2. 齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。
( 疲劳强度 )3. 汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。
( 冲击韧度 )4. 不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。
( 塑性 )5. 齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。
( 硬度 )二、下列现象与哪一个力学性能有关？1. 铜比低碳钢容易被锯割。
( 硬度 )2. 锯条易被折断，而铁丝不易折断。
( 塑性 )p151-4 甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRC 、90HRB 、800HV 、240HBS ，试比较这四种材料硬度的高低。
答： 45HRC →HV ： 90HRB →HB ： 183901307300HRB 1307300HB ≈-=-=所以，800HV ＞45HRC ＞240HBS ＞90HRB作业02a 金属结构与结晶 参考答案一、判断题（ × ）1. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（ × ）2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。
二、选择题（ b ）1. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度（ b ）2. 为细化晶粒，可采用：a. 快速浇注b. 加变质剂c. 以砂型代金属型（c ）3. 晶体中的位错属于：a. 体缺陷b. 面缺陷c. 线缺陷d. 点缺陷三、填空题1. 晶体与非晶体结构上的最根本的区别是，晶体内原子排列是：（有规则、周期性的）。
2. γ-Fe的一个晶胞原子数=（4 ）。
3. α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：体心立方：（α-Fe、V ）；面心立方：（Al、Cu、Ni ）；密排六方：（Mg、Zn ）4. 实际金属晶体中存在：（点、线、面）三种缺陷，引起晶格（畸变）。
5. 结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：（形核）和（晶核长大）。
机械工程材料习题解答
机械工程材料习题解答(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为φ40×800mm，要求热处理后变形小，尺寸稳定，表面硬度为60～64HRC，用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料→球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。
试分析：1. 用CrWMn钢的原因。
2. 分析工艺安排能否达到要求，如何改进丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度高低直接影响机床的加工精度、定位精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。
在加工处理过程中，每一工序都不能产生大的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少残余奥氏体量。
丝杠受力不大，但转速很高，表面要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60～64 HRC。
根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为合适。
其原因如下：（1）CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满足硬度和耐磨性的要求。
（2）CrWMn钢由于加入合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝杠的精度。
目前，9Mn2V和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。
对原工艺安排分析：原工艺路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠的技术要求。
所以原工艺路线应改为：下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。
例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为58～62HRC齿心部硬度为30～45HRC，其余力学性能要求为σb＞1000MPa，σOF≥600MPa，AK ＞48J。
机械工程材料作业2和答案
机械工程材料作业（2）一，填空题1，在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（4.3% ），共析点的含碳量为（ 0.77% ）。
2.低温莱氏体是（珠光体）和（共晶渗碳体）组成的机械混合物。
3.金属结晶的过程包括形核和长大两个过程。
4.晶核的形成包括自发形核和非自发形核两种形式。
5.晶核的长大包括树枝状生长和平面生长两种形式。
6.金属铸锭的宏观组织是由三个晶区组成，由外向内分别是细等轴晶区柱状晶区、和中心等轴晶区。
7..铸锭的缺陷包括缩孔和缩松、气孔、非金属夹杂物、和成分偏析8.焊缝的组织是铸态组织柱状晶。
9.焊接接头是由焊缝和热影响区构成。
10.冷变形后金属在加热中，随温度的升高或加热时间的延长，其组织和性能一般经历回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。
11..细化晶粒的方法包括增大过冷度、加入形核剂和机械方法。
12改善和提高工程材料性能的主要途径有热处理、合金化和材料改性。
13.预先热处理常用的工艺方法有退火、正火、调质。
14.根据钢中的高低分为（写出含碳量）：高碳钢（≥0.6%）、中碳钢（0.25~0.60%）和低碳钢（≤0.25%）。
二，术语解释1.正火将钢加热到Ac3或Accm以上30~500c，保温一段时间，随后取出置于静止空气中冷却。
2.调质对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理3.淬火将钢加热到AC3以上30~50度，保温一段时间，随后用大于临界冷却速度的方法进行冷却，以获得马氏体组织的热处理方法。
4.回火将淬火后的工件加热至低于A1的某一温度，保温一段时间，然后冷却至室温的工艺。
5.淬透性钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力，即获得马氏体多少的能力。
6.表面淬火仅对工件表面做淬火处理的热处理工艺7.表面形变强化将冷变形强化用于提高金属材料的表面性能，成为提高工件疲劳强度、延长使用寿命的工艺措施8.表面涂覆将材料的表面用其他金属或者非金属涂覆后，可赋予零件表面强烈的光和热的反射性、表面着色装饰性、耐磨、耐腐蚀及其他电、磁功能之效果9.渗碳钢经渗碳、淬火、和低温回火后使用的结构钢10.调制刚经调质处理后使用的结构钢11.弹簧钢用于制造各种弹簧和弹性元件的专用结构钢12.枝晶偏析先结晶的枝干含熔点高组元较多，而后结晶的组元较少，这种现象成为枝晶偏析13.弹性变形外力去除后变形能完全恢复三，选择题1.在铁－碳合金中，当含碳量超过（B）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。
机械工程材料习题解答
机械工业出版社《机械工程材料》习题解答第一章金属材料的力学性能P20—211.拉伸试样的原始标距为50mm，直径为10mm，拉伸试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若断后的标距为79mm，缩颈区的最小直径为4.9mm，求该材料伸长率A和断面收缩率Z的值（计算结果保留两位小数）。
已知：L0=50mm ；L u= 79mm；d0=10mm ；d1 =4.9mm求：A=？和Z=？解：1）、A=（L u- L0）/L0×100%=（79-50）/50×100%=58%2）、A0=（π/4）d02=(3.14/4)×102=78.5mm2A u =( π/4)d12=(3.14/4)×4.92=18.8mm2Z=（A0- A u）/ A0×100%=（78.5-18.8）/78.5×100%=76%答：该材料伸长率为58%、断面收缩率为76%。
2．现有原始直径为10mm圆形长、短试样各一根，经拉伸试验测得伸长率A11.3、A均为25%。
求两试样拉断后的标距长度，两试样中哪一根的塑性好？已知：d0=10mm、A11.3=A=25%，L10=10d0=10×10=100mm、L5=5 d0=5×10=50mm求L u10、L u5解：依据A=（L u- L0）/ L0×100%，推导出L u =（1+A）L0则L u10=（1+A）L10=（1+25%）×100=125mmL u5=（1+A）L5= (1+25%)×50=62.5mm短试样拉伸时应该比长试样大20%，所以长试样塑性好。
答：长、短两试样拉断后的标距长度分别为125、62.5mm，长试样塑性好。
3.一根直径2.5mm，长度3m的钢丝，承受4900N载荷后有多大的弹性变形？已知：d0=2.5mm,L0=3m=3000mm,F=4900N,E=210000Mpa求△L解：S0=（π/4）d02=（3.14/4）×2.52=4.9mm2σ=F/ S0=4900/4.9=1000Mpa,ε =σ/E=1000/210000=4.8×10-3。
机械工程材料习题及参考解答
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
– 3． 在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学 性能，试从过冷度对结晶基本过程的影响，分析细化晶粒、提 高金属材料使用性能的措施。 –解：由于过冷度越大，晶粒越细，因而能增加过冷度的 措施均有利于细化晶粒，主要是增加冷却速度。
机械工程材料 第三章 金属的结晶
机械工程材料 第二章 金属的结构
（四） 选择正确答案
– 1． 正的电阻温度系数的含义是： a．随温度升高导电性增大；b．随温度降低电阻降低；c．随 √ 温度增高电阻减小。 – 2． 晶体中的位错属于： a．体缺陷；b．面缺陷；c．线缺陷；d．点缺陷。 √ – 3． 亚晶界是由： a．点缺陷堆积而成；b．位错垂直排列成位错墙而构成； √ c．晶界间的相互作用构成。 – 4． 在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是： a．<100>；b．<110>；c．<111>。 √ – 5． 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是： a．｛100｝；b．｛110｝；c．｛111｝。 √ – 6． α-Fe和γ-Fe分别属于什么晶格类型： a．面心立方和体心立方；b．体心立方和面心立方；c．均 √ 为面心立方d．均为体心立方。
机械工程材料 第二章 金属的结构
（三） 是非题
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
– 1． 因为单晶体是各乡异性的，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． 因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数， 所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。 （√） – 4． 在立方晶系中，（123）晶面与[12]晶向垂直。 （√） – 5． 在立方晶系中，（111）与（11）是相互平行的两个晶面。 （×） – 6． 在立方晶系中，（123）晶面与（12）晶面属同一晶面族。 – 7． 在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。 （√） – 8． 在金属晶体中，当存在原子浓度梯度时，原子向各个方 （×） 向都具有相同的跃迁几率。 – 9． 因为固态金属的扩散系数比液态金属的扩散系数小得多， （√） 所以固态下的扩散比液态下的慢得多。 （×） – 10．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。 – 11．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。 （√）
机械工程材料习题答案
wC0.20%
wC1.20%
增加，材料硬度增加、塑性下降，强度在 ~ wC0.90%
时最高，之后下降。
因此， Rm（ σb）： wC0.20%< wC1.20%< wC0.77% HBW ： wC0.20%< wC0.77%< wC1.20%
A ： wC1.20%< wC0.77%< wC0.20%
材料的失效及对应性能表征
第二页，编辑于星期二：一点 五十九分。
第四章 合金的相结构与结晶
1、指出下列名词的主要区别：
（1）相组成物与组织组成物 （2）共晶反应与共析反应
答： （ 1）组织组成物是指在结晶过程中形成的，有清洗轮廓能够在显微镜下 清除区别的组成部分；相组成物是指显微组织中的基本相，它有确定的成
6、在 Pb-Sn 相图中，指出合金组织中 :
?含βII 最多和最少的成分； (2) 共晶体最多和最少的成分；
(3) 最容易和最不容易偏析的成分。
答：
（1） β相是 Sn组元端的端际固溶体，即 Sn 晶体中溶入了少量的 Pb。 βII 是 指第二次凝固析出的 β相，根据 Pb-Sn 相图， α 相在降温过程中 β相二次凝
wC0.77% ，属于共析钢，平衡凝固过程中，
衡组织为 P；
A在 727 ℃发生共析反应生产 P。室温平
wC0.77%
wC1.20% ，属于过共析钢，平衡凝固过程中，
A在 900~727 ℃之间开始析出 Fe3C ；在 727 ℃
发生共析反应，剩余 A反应生成 P。室温平衡 组织为 Fe3C+P；
由于 Fe3C含量随 C含量增加而增加，而 Fe3C含量
析？ 答：
含 50% Ni的Cu-Ni 合金铸件偏析较严重。在实际冷却过程中，由于冷速较 快，使得先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多，因为 含 50% Ni 的Cu-Ni 合金铸件固相线与液相线范围比含 90% Ni铸件宽，因此 它所造成的化学成分不均匀现象要比含 90% Ni 的 Cu-Ni 合金铸件严重。
机械工程材料课后习题参考答案
机械工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
工程材料习题与答案2-7
– 1． 加工硬化现象是指 随变形度的增大，金属强度和硬度显著 提高而塑性和韧性显著下降的现象，加工硬化的结果，使金属 对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是 位错密度提高，变形抗力增大。 – 2． 滑移的实质是 位错的运动 。 – 3． 金属塑性变形的基本方式是 滑移和孪生 。 – 4． α - Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别是 ｛110｝ 〈111〉 。 和 – 5． 影响多晶体塑性变形的两个主要因素是 晶界 和 晶粒 。 – 6． 变形金属的最低再结晶温度是指 当变形度达到一定大小 后，金属的再结晶温度趋于某一稳定值时的温度 ，其数值 与熔点间的大致关系为 TR≈（0.35－0.4）Tm 。 – 7． 钢在常温下的变形加工称为 冷 加工，而铅在常温下的变 形加工称为 热 加工。 – 8． 影响再结晶开始温度的因素 预变形度、金属的熔点和微量 杂质和合金元素、加热速度、保温时间 。 – 9． 再结晶后晶粒的大小主要取决于 预变形度 和 加热温度 。
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机械工程材料 第二章 金属的结构
（二） 填空题
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– 1． 同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性， 良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。 – 2． 晶体与非金属最根本的区别是 晶体内部的原子（或离子） 是按一定几何形状规则排列的，而非晶体则不是 。 – 3． 金属晶体中最主要的面缺陷是 晶界 和 亚晶界 。 – 4． 错位分两种，它们是刃型位错 和 螺旋位错，多余半原子面 是 刃型 位错所特有的。 0 1 2 – 5． 在立方晶系中，｛120｝晶面族包括 ( 20)、(1 0)、(12 )、 等 (1 2 0)、(1 2 0 )、(1 2 0 )、(1 20 )、(120) – 6． 点缺陷 有 空位和 间隙原子 两种；面缺陷中存在大量 的 位错 。 4 2 – 7． γ-Fe、α-Fe的一个晶胞内的原子数分别为 和 。 – 8． 当原子在金属晶体中扩散时，它们在内、外表面上的扩散 速度较在体内的扩散速度 快得多。
中南大学《机械工程材料》课程作业(在线作业)二及参考答案
(一) 单选题1. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（）。
(A)高淬透性钢(B) 中淬透性钢(C) 低淬透性钢参考答案：(A)2. 共析成分的合金在共析反应γ→α+β刚结束时，其组成相为（）。
(A)γ+α+β(B) α+β(C) （α+β）参考答案：(C)3. 淬透性好的钢（）。
(A)具有高的合金元素含量(B) 具有高的碳含量(C) 具有低的碳含量参考答案：(A)4. 若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将（）。
(A)降低(B) 提高(C) 不改变参考答案：(B)5. 铁素体的机械性能特点是（）。
(A)强度高、塑性好、硬度低(B) 强度低、塑性差、硬度低(C) 强度低、塑性好、硬度低参考答案：(C)6. 钢的回火处理是在（）。
(A)退火后进行(B) 正火后进行(C) 淬火后进行参考答案：(C)7. ?珠光体是一种（）。
(A)单相固溶体(B) 两相混合物(C) Fe与C的混合物参考答案：(B)8. 共析钢过冷奥氏体在550-350℃的温度区间等温转变时，所形成的组织是（）。
(A)索氏体(B) 下贝氏体(C) 上贝氏体(D) 珠光体参考答案：(C)9. 加工硬化使（）。
(A)强度增大，塑性降低(B) 强度增大，塑性增大(C) 强度减小，塑性增大(D) 强度减小，塑性减小参考答案：(A)10. 完全退火主要适用与（）。
(A)亚共析钢(B) 共析钢 (C) 过共析钢参考答案： (A)11. 钢经调质处理后获得的组织是（）。
(A) 回火马氏体(B) 回火屈氏体 (C) 回火索氏体参考答案： (C)12. 一个合金的组织为α+βⅡ +（α+β），其组织组成物为（）。
(A)α、β(B)α、βⅡ 、（α+β）(C)α、β、βⅡ参考答案： (B)13. 变形金属再加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型是（）。
(A) 与变形前的金属相同(B) 与变形后的金属相同 (C) 形成新的晶型参考答案：(A)14. 扩散退火的目的是（）。
机械工程材料沈莲课后习题答案
机械工程材料沈莲课后习题答案【篇一：机械工程材料第3版答案】2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑形性变，而是没有产生明显的塑性变形。
4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。
5、在机械设计时采用哪两种强度指标？为什么？答：（1）屈服强度。
因为大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。
（2）抗拉强度。
因为它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于一般对塑性变形要求不严格的零件。
6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？采用何种材料为宜？材料的e值愈大，其塑性愈差，这种说法是否正确？为什么？答：应根据弹性模量选择材料。
要求刚度好的零件，应选用弹性模量大的金属材料。
金属材料弹性模量的大小，主要取决于原子间结合力（键力）的强弱，与其内部组织关系不大，而材料的塑性是指其承受永久变形而不被破坏的能力，与其内部组织有密切关系。
两者无直接关系。
故题中说法不对。
7、常用的硬度测定方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？答：工业上常用的硬度测定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法。
其应用范围：布氏硬度法应用于硬度值hb小于450的毛坯材料。
洛氏硬度法应用于一般淬火件、调质件。
维氏硬度法应用于薄板、淬硬表层。
采用不同方法测定出的硬度值不能直接比较，但可以通过经验公式换算成同一硬度后，再进行比较。
8、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。
下列情况应采用哪种硬度法测定其硬度？答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度较洛氏硬度法高。
（2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品、小件检验。
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第一章材料的结构与金属的结晶1．解释下列名词：变质处理P28;细晶强化P14;固溶强化P17。
5•为什么单晶体具有各向异性P12,而多晶体在一般情况下不显示各向异性P13?答：因为单晶体内部的原子都按同一规律同一位向排列，即晶格位向完全一致。
而在多晶体的金属中，每个晶粒相当于一个单晶体，具有各项异性，但各个晶粒在整块金属中的空间位向是任意的，整个晶体各个方向上的性能则是大量位向各不相同的晶粒性能的均值。
6. 在实际金属中存在哪几种晶体缺陷P13?它们对力学性能有何影响P14？答：点缺陷、线缺陷、面缺陷。
缺陷的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。
7. 金属结晶的基本规律是什么P25?铸造（或工业）生产中采用哪些措施细化晶粒？举例说明。
P27〜P28 答：金属结晶过程是个形核、长大的过程。
（1 ）增大过冷度。
降低金属液的浇筑温度、采用金属模、水冷模、连续浇筑等。
（2）变质处理。
向铝合金中加入钛、锆、硼;在铸铁液中加入硅钙合金等。
（3）振动和搅拌。
如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。
第二章金属的塑性变形与再结晶1. 解释下列名词：加工硬化P40;再结晶P43 ;纤维组织P3&2. 指出下列名词的主要区别：重结晶、再结晶P43答：再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，故称为再结晶;而重结晶时晶格类型发生了变化。
另外，再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。
5. 为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好? P38答：晶粒愈细，单位体积内晶粒数就愈多，变形是同样的变形量可分散到更多的晶粒中发生，以产生比较均匀的变形，这样因局部应力集中而引起材料开裂的几率较小，使材料在断裂前就有可能承受较大的塑性变形，得到较大的伸长率和具有较高的冲击载荷抗力。
6. 用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应如何处理?为什么? P42答：应该利用回复过程对冷拔铜丝进行低温退火。
因为在回复阶段，变形金属的显微组织没有明显变化，纤维状外形的晶粒仍存在，故金属的强度、硬度和塑性韧性等力学性能变化不大，某些物理、化学性能恢复，如电阻降低、抗应力腐蚀性能提高等，同时残留应力显著降低。
7. 已知金属W Fe、Cu、铅Pb的熔点分别为3380'C、1538'C、1083'C、327C，试估算这些金属的再结晶温度P43oT再"0.4T熔9•用一冷拉钢丝绳（新的、无疵点）吊装一件大型工件入炉，并随工件一起被拉到1000C，保温后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。
P44答：退火温度太高，再结晶速度太快，再结晶后的晶粒粗大。
铜丝的塑性韧性，强度硬度都降低。
10 .说明zn、a -Fe和Cu的塑性不同的原因P35答：晶体中滑移系越多，金属发生滑移的可能性就越大，塑性就越好。
面心立方晶格和体心立方晶格的滑移系数目均为12，但面心立方晶格每个滑移面上有3 个滑移方向，体心立方晶格每个滑移面上有2 个，故体心立方晶格金属Fe的塑性要比面心立方晶格金属Cu的差。
密排六方晶格金属Zn滑移系只有3个，其塑性就更差。
15.金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？为什么？P43答：不能。
再结晶是对冷塑性变形的金属而言，只有经过冷塑性变形的金属才会发生再结晶，没有经过冷塑性变形的金属不存在再结晶的问题。
17.经过冷拉拔工艺生产的铜导线，在用作架空导线（要求一定的强度）和电灯花导线（要求较软）时，应分别采用什么样的最终热处理工艺？P42答：用作架空导线时应利用回复过程对冷变形铜导线进行低温退火，使其在保持加工硬化的条件下，降低其内应力和改善某些物理化学性能。
用作电灯花导线时，应进行再结晶处理，使加工硬化现象得到消除，变形储存能充分释放，强度硬度显著降低，塑性韧性明显提高。
外1.加工硬化在生产中的利弊有哪些？答：利（1 ）强化金属主要手段之一。
（2）提高材料使用的安全性。
（3）降低金属的塑性，提高金属的切削加工性。
弊（1）使进一步塑性变形困难。
（2）产生残余应力，可能使加工好的工件变形开裂或应力腐蚀。
第四章二元合金相图1 .解释下列名词：相图P77 ；晶内偏析P82。
2. 试述固溶强化P17、加工硬化P40与弥散强化P92的强化原理，并说明三者的区别。
答：固溶强化是通过融入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度硬度提高的现象。
加工硬化是金属材料经冷塑性变形后，其强度与硬度随变形程度的增加而提高，而塑性韧性则很快降低的现象。
弥散强化是由过饱和固溶体析出弥散的强化相来强化合金的方法。
区别：固溶强化是融入溶质元素，加工硬化是把金属进行冷塑性变形，弥散强化是从固溶体中析出次生相。
3. 有尺寸和形状完全相同两个 Ni-Cu 合金铸件，一个含 Ni10%,另一个含Ni50%，铸后缓冷，问固态铸件中哪个偏析严重？ 为什么P93？怎样消除偏析P82?答：含10%Ni 合金铸件偏析比较严重。
有铜镍相图可知，10%Ni 合金的结晶温度区间范围大于 50%Ni 合金，50%Ni合金结晶温度高。
因此，在铸件自然冷却过程中，结晶温度范围大的合金，成分变化大，结晶温度低的，偏析严重。
一般采用扩散退火或均匀化退火处理来消除偏析。
5•为什么铸造合金常选用具有共晶成分或接近共晶成分的合金？用于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？P93答：因为共晶成份的合金结晶的成分间隔与温度间隔较小， 结晶的成分间隔与温度间隔越小，合金的铸造性能就越好。
压力加工性能好的合金通常是单相固溶体，因为它强度较低，塑性好，变形均匀且不易开裂。
而由两相混合物组成的合金，由于两项的强度和塑性不同，变形大时两相的界面易开裂，特别是组织中存在较多的脆性化合物时， 压力加工性能更差。
6.合金的工艺性能与相图的关系有哪些？ P93〜P94 P111答：1,合理的确定温度2, 可推测合金的铸造性能 3, 指导加压力加工工艺范围4, 热处理工艺：①各热处理加工都要参考合金相图选择。
②可了解合金热处理可能性。
第五章铁碳合金4 •计算碳含量为3 C 0.20%的碳钢在室温时珠光体和铁素体的相对量。
P79P1096.已知珠光体的硬度 =180HBS S =20% 铁素体的硬度=80HBS S =50% 试计算含碳量为3 C 0.45%碳钢的硬度和伸长率。
P927.—块低碳钢，一块白口铁，它们的形状、大小一样，请说出有哪些简便的方法能把它们区分开来。
P110答：(1 )互相刻画，哪快金属上留下明显的画痕就说明哪块是低碳钢，则另一块就是白口铁。
(2)用锤子砸，变形量大的就是低碳钢，变形量小的就是白口铁。
9.从流动性、收缩性和偏析倾向考虑，哪种成分的铁碳合金铸造性能最好？试分析碳含量为3c0.45%的碳钢的铸造性能如何？ P111答：纯铁和共晶成份的铁碳合金其凝固区间为零，故它们的流动性好，分散缩孔少，可使缩孔集中在冒口内，有可 能得到致密的铸件。
另外，共晶成份合金结晶温度较低，流动性也较好，偏析倾向较小。
所以共晶成份合金铸造性能最 好。
含碳量为 WC0.45%的碳钢作为铸钢的铸造性能并非很好。
铸钢的凝固区间较大，因此缩孔就较大，且容易形成分刊枷机鹹湛春爲的禺堅；崔*牛旳BL *•：那撕曲和抬MUtl 佗鶴55散缩孔，流动性也较差，化学成份偏析严重。
10 •“高碳钢的质量比低碳钢的好”，这种说法对吗？碳钢的质量好坏主要按照什么标准确定?答：不对。
碳钢的质量好坏主要是根据钢中所含有害杂质S,P 元素的多少来分类含S 量高时，易使钢产生“热脆”现象。
含 P 量高时，易使钢产生“冷脆”现象。
11.说明下列材料牌号的含义： Q235^15、45P116、T8AP117。
答：Q235:其屈服点值 Reh 为235Mpa45:钢号为45T8A :平均碳含量为WcO.80%的高级优质碳素钢。
外1 •从仓库找岀一根积压的钢材，经金相分析后发现其组织为珠光体加铁素体，其中铁素体占约是多少？法一 P109;法二P79。
第六章钢的热处理1 .解释下列名词：冷处理P136;调质处理 P149;钢的淬硬性 P151。
6•将①5mm 的共析碳钢加热至 760 C ，保温足够长时间，问采用什么热处理工艺 可得到如下组织：P 、S 、T+M B 下、M+A ，在C 曲线上画出各热处理工艺的冷 却曲线，注明热处理工艺名称和所得组织。
P138~P1398. 某钢的等温转变曲线如右图所示， 试说明该钢在300C ，经不同时间等 组织。
P137答：a 线冷却后得到亚共析钢b 线冷却后得到共析钢c 线冷却后得到过共析钢9. 说明45钢试样（①10mm 经下列温度组织：700°C 、760°C 、840C 、1100°C 。
答：700C ，因为它没有达到相 铁素体和珠光体。
760C ，它的加热温度在 Ac1〜Ac3之间，因此组织为铁素体，马氏体和少量残余奥氏体。
840C ，它的加热温度在 Ac3以上，加热时全部转变为奥氏体，冷却后的组织为马氏体和少量残余奥氏体。
1100C ，因为它的加热温度过高，加热时奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗片状马氏体和少量残余奥氏体。
10 .有两个碳含量为3 C 1.2%的碳钢试样，分别加热到780C 和860 C ，并保温相同时间，使之达到平衡状态（其平衡组织分另提A+FeC 和A ），然后以大于u k 的冷却速度冷至室温。
试问：P143(1) 哪个温度淬火后马氏体晶粒粗大？P113、P11480%问此钢材的含碳量大胸取）温后按（a ）、（b ）、（c ）线冷却后得到的加热、保温并在水中冷却得到的室温P143变温度，因此没有发生相变，组织为860 'C淬火温度过高加热时得到的奥氏体粗大，冷却后得到马氏体晶粒粗大。
(2) 哪个温度淬火后马氏体含碳量较多？因为加热温度860 C已经超过了Accm,此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，而奥氏体向马氏体转变是非扩散性转变，所以冷却后马氏体中含碳量增加(3) 哪个温度淬火后残留奥氏体较多？因为加热温度860 C已经超过了Accm此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，降低钢的Ms和Mf点，淬火后残留奥氏体多。
(4) 哪个温度淬火后未溶碳化物较少？为什么？因为加热温度860 C已经超过了Accm此时碳化物全部溶于奥氏体中，奥氏体中含碳量增加，因此淬火后未溶碳化物较少。
(5) 你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？780C合适，因为含碳量为1.2%的碳钢属于过共析钢，加热温度一般为Acl+30〜50C，780C在这个范围内，得到的奥氏体晶粒细，淬火后的组织为细小马氏体，使淬火钢具有高的硬度、耐磨性，也具有较好的韧性。