工程材料习题与辅导 习题参考答案(第四版)朱张校 姚可夫
(完整版)工程材料课后习题参考答案
工程材料第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷：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(第四版)习题与辅导答案
工程材料习题与辅导答案一、填空1、屈服强度就是表示金属材料抵抗微量塑性变形得能力。
3、α—Fe得晶格类型为体心立方晶格。
4、γ—Fe得晶格类型为面心立方晶格。
5、随着固溶体中溶质原子含量增加,固溶体得强度、硬度__升高__。
6、金属得结晶包括形核与长大两个基本过程。
7、金属得实际结晶温度___低于_其理论结晶温度,这种想象称为过冷。
8、理论结晶温度与实际结晶温度之差△T称为___过冷度___。
9、金属结晶时,冷却速度越快,则晶粒越__细小__。
10、铁素体得力学性能特点就是塑性、韧性好。
11、渗碳体得力学性能特点就是硬度高、脆性大。
12、碳溶解在_γ-Fe__中所形成得间隙固溶体称为奥氏体。
13、碳溶解在_α-Fe__中所形成得间隙固溶体称为铁素体。
14、珠光体得本质就是铁素体与渗碳体得机械混合物。
15、共析钢得室温平衡组织为 P(或珠光体) 。
共析钢得退火组织为 P(或珠光体) 。
16、亚共析钢得含碳量越高,其室温平衡组织中得珠光体量越多。
17、在室温平衡状态下,碳钢随着其含碳量得增加,韧、塑性下降。
19、在铁碳合金得室温平衡组织中,渗碳体相得含量就是随着含碳量增加而增加。
20、在退火态得20钢、45钢、T8钢、T13钢中,δ与αK值最高得就是 20 钢。
21、共析钢加热到奥氏体状态,冷却后获得得组织取决于钢得_冷却速度__。
22、共析钢过冷奥氏体在(A1～680)℃温度区间等温转变得产物就是珠光体(或P) 。
23、共析钢过冷奥氏体在680～600℃温度区间等温转变得产物就是索氏体(细珠光体)。
24、共析钢过冷奥氏体在(600～550)℃温度区间等温转变得产物就是托氏体(或极细珠光体)。
25、共析钢过冷奥氏体在550～350℃温度区间等温转变得产物就是B上(或上贝氏体)。
26、共析钢过冷奥氏体在(350～230)℃温度区间等温转变得产物就是下贝氏体(或B下)。
27、亚共析钢得正常淬火温度范围就是 Ac3 + 30～50℃。
工程材料第三章答案
工程材料习题与辅导（第四版）朱张校姚可夫3.2 习题参考答案1. 解释名词热硬性、石墨化、孕育（变质）处理、球化处理、石墨化退火、固溶处理、时效答: 热硬性: 热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）。
热硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。
石墨化: 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。
孕育（变质）处理: 在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的处理工艺。
球化处理: 在铁水中加入球化剂，以获得球状石墨的处理工艺称为球化处理。
石墨化退火: 使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨的退火过程。
固溶处理: 把合金加热到单相固溶体区，进行保温使第二相充分溶解，然后快冷（通常用水冷却），得到单一的过饱和固溶体组织的热处理工艺。
固溶处理可以使奥氏体不锈钢获得单相奥氏体组织，提高奥氏体不锈钢的耐蚀性。
固溶处理也在有色金属合金中得到应用。
有色金属合金（如铝合金）先进行固溶处理获得过饱和固溶体，然后再进行时效处理，析出细小、均匀、弥散分布的第二相，提高合金的强度和硬度。
时效: 固溶处理后得到的过饱和固溶体在室温下或低温加热时析出细小、均匀、弥散分布的第二相，合金硬度和强度明显升高的现象称为时效或时效硬化。
2. 填空题(1) 20是（优质碳素结构）钢，可制造（冲压件、焊接件、渗碳零件，如齿轮、销) .(2) T12是（优质碳素工具）钢，可制造（锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具) .(3) 按钢中合金元素含量，可将合金钢分为（低合金钢) 、(中合金钢）和（高合金钢）几类。
(4) Q345(16Mn)是（低合金结构）钢，可制造（桥梁、船舶、车辆、锅炉等工程结构) .(5) 20CrMnTi是（合金渗碳）钢，Cr、Mn的主要作用是（提高淬透性、提高经热处理后心部的强度和韧性) , Ti的主要作用是（阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度、提高耐磨性) ，热处理工艺是（渗碳后直接淬火、再低温回火) .(6) 40Cr是（合金调质）钢，可制造（重要调质件如轴类件、连杆螺栓、进汽阀和重要齿轮等) .(7) 60Si2Mn是（合金弹簧）钢，可制造（汽车板簧) .(8) GCr15是（滚珠轴承）钢，1Cr17是（铁素体型不锈）钢，可制造（硝酸工厂设备以及食品工厂设备) .(9) 9SiCr是（低合金刃具）钢，可制造（板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铰刀、冷冲模、冷轧辊等) .(10) CrWMn是（冷作模具）钢，可制造（冷冲模、塑料模) .(11) Cr12MoV是（冷模具）钢，可制造（冷冲模、压印模、冷镦模等) .(12) 5CrMnMo是（热模具）钢，可制造（中型锻模) .(13) W18Cr4V是（高速）钢，碳质量分数是（0.70%以上) , W的主要作用是（保证高的热硬性) , Cr的主要作用是（提高淬透性) , V的主要作用是（形成颗粒细小、分布均匀的碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒) 。
材料力学第四版课后习题答案
材料力学第四版课后习题答案
《材料力学第四版课后习题答案》
材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和变形规律的学科。
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工程材料 第四版
（一）一、名词解释：1. 变质处理：变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。
变质处理是工业生产中广泛使用的方法2. 分级淬火：将加热至奥氏体状态的零件先放入温度高于Ms的硝盐浴或碱浴中，保温2~3min，使工件内外的温度均匀后，立即取出空冷至室温。
3. 固溶处理：固溶处理（solution treatment）是指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
4. 熔模铸造：熔模铸造又称失蜡铸造，包括压蜡、修蜡、组树、沾浆、熔蜡、浇铸金属液及后处理等工序。
失蜡铸造是用蜡制作所要铸成零件的蜡模，然后蜡模上涂以泥浆，这就是泥模。
泥模晾干后，放入热水中将内部蜡模熔化。
将熔化完蜡模的泥模取出再焙烧成陶模。
一经焙烧。
一般制泥模时就留下了浇注口，再从浇注口灌入金属熔液，冷却后，所需的零件就制成了。
5. 钎焊：用在接触处熔化诸如黄铜和钎焊料之类的非铁填充金属（其熔点低于基体金属的熔点）来焊接金属。
二、填空题：1. 金属晶体中常见的点缺陷是空位，间隙原子，置换原子，线缺陷是位错，面缺陷是晶界。
2. 对刃具钢的性能要求主要有三个方面,即高强度；高耐磨性；高红硬性。
3. 普通钢,优质钢的区分是以其中 S 和 P 元素的原子的含量来区分的；S含量高易使钢产生热脆性，而 P 含量高易使钢产生冷脆性。
4. 马氏体的形态在两种典型,即强度高而韧性差的针片状马氏体和强度低而韧性高的板条状马氏体。
5. 材料牌号QT600-3中，QT表示球墨铸铁，600表示最低抗拉强度600MPa ，3表示最低延伸率3% 。
6. 金属铸锭的组织常分为三层,即外层的细晶区，次层的柱状晶区和中心的等轴晶区。
7. 内孔加工方法有钻孔、扩孔、饺孔、车孔、镗孔、磨孔等六种方法。
工程材料课后习题及答案..
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。
工程材料习题与辅导(第4版)_第一二章答案_主编_朱张校_姚可夫主编
第1章材料的结构与性能特点1.2 习题参考答案1. 解释名词致密度、晶体的各向异性、刃型位错、柏氏矢量、固溶体、固溶强化、金属化合物、组织、组织组成物、疲劳强度、断裂韧性、单体、链节、热塑性、热固性、柔性、玻璃态、高弹态、粘流态答: 致密度: 晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比称为致密度(也称密排系数).晶体的各向异性: 在晶体中，不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，它们之间的结合力的大小也不相同，因而金属晶体不同方向上的性能是不同的。
这种性质叫做晶体的各向异性。
刃型位错: 在金属晶体中，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。
这个多余的半原子面犹如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。
这种线缺陷称刃型位错。
柏氏矢量: 首先指定位错线的方向。
右手拇指指向位错线方向，四指弯曲，回绕位错线作一回路，每个方向上经过的原子个数相同，回路不能闭合。
连接起始点至终点得一矢量，该矢量称为柏氏矢量，用b表示。
它可以反映该位错的性质。
固溶体: 合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
固溶体晶格与溶剂的晶格相同。
固溶强化: 固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的增高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
固溶强化是金属强化的一种重要形式。
在溶质含量适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。
金属化合物: 合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相即为金属化合物，或称中间相。
组织: 材料内部所有的微观组成总称显微组织(简称组织)。
组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成。
组织组成物: 合金组织中具有确定本质、一定形成机制的特殊形态的组成部分。
组织组成物可以是单相，或是两相混合物。
工程材料习题册打印答案
工程材料习题册打印答案第一章金属的性能一、填空（将正确答案填在横线上。
下同）1、金属材料的性能一般分为两类。
一类是使用性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能等。
另一类是工艺性能，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。
2、大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷，在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为冲击载荷，大小和方向随时间发生周期变化的载荷称为交变载荷。
3、变形一般分为弹性变形和塑性变形两种。
不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形。
4、强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。
5、强度的常用衡量指标有抗拉强度和屈服强度，分别用符号σb 和σs 表示。
6、如果零件工作时所受的应力低于材料的σb 或σ，则不会产生过量的塑性变形。
7、有一钢试样其截面积为100mm 2，已知钢试样的MPa S 314=σ MPa b 530=σ 。
拉伸试验时，当受到拉力为——————试样出现屈服现象，当受到拉力为——————时，试样出现缩颈。
8、断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。
金属材料的延伸率和断面收缩率的数值越大，表示材料的塑性越好。
9、一拉伸试样的原标距长度为50mm,直径为10mm 拉断后试样的标距长度为79mm ，缩颈处的最小直径为mm ，此材料的伸长率为—————，断面收缩率为——————。
10．金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏能力。
称为冲击韧性。
11．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs ，抗拉强度σb ，洛氏硬度C 标尺HRC ，伸长率δ，断面收缩率ψ，冲击韧度αk ，疲劳极限σ-1。
二、判断（正确打√，错误打×。
下同）1、弹性变形能随载荷的去除而消失。
（√ ）2、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显着的屈服现象。
（× ）3、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。
（× ）4、洛氏硬度值无单位。
（√ ）5、做布氏硬度试验时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。
《工程材料》习题集参考答案
一．判断题×√1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。
（×）2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。
（×）3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。
（√）4、置换固溶体必是无限固溶体。
（×）5、单晶体必有各向异性。
（√）6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。
（×）7、过热钢经去应力退火后能显著细化晶粒。
（×）8、表面淬火主要用于高碳钢。
（×）9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。
（×）10、面心立方金属的塑性比体心立方金属的好。
（√）11、铁素体是置换固溶体。
（×）12、晶界是金属晶体的常见缺陷。
（√）13、渗碳体是钢中常见的固溶体相。
（×）14、金属的塑性变形主要通过位错的滑移进行。
（√）15、金属的晶粒越细小，其强度越高，其塑性越好。
（√）16、比重偏析不能通过热处理来消除。
（√）17、上贝氏体的韧性比下贝氏体好。
（×）18、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。
（×）19、对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度。
（√）20、淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vk。
（×）21、氮化件的变形远比渗碳件的小。
（√）22、马氏体转变是非扩散性转变。
（√）23、高锰钢在各种条件下均能表现出良好的耐磨性。
（×）24、无限固溶体必是置换固溶体。
（√）25、金属的晶粒越细小，其强度越高，但韧性变差。
（×）26、所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。
（√）27、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织。
（×）28、对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。
（×）29、弹簧钢的最终热处理应是淬火+低温回火。
（×）30、凡单相固溶体均能进行形变强化。
（√）31、贝氏体转变是非扩散性转变。
工程材料(第四版)习题与辅导答案
工程材料(第四版)习题与辅导答案一、填空1、屈服强度是表示金属材料抵抗微量塑性变形的能力。
3、α—Fe的晶格类型为体心立方晶格4、γ—Fe的晶格类型为面心立方晶格5、随着固溶体中溶质原子含量增加，固溶体的强度、硬度__升高__。
6、金属的结晶包括形核和长大两个基本过程。
7、金属的实际结晶温度___低于_其理论结晶温度，这种想象称为过冷。
8、理论结晶温度与实际结晶温度之差△T称为___过冷度___。
9、金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越__细小__。
10、铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好11、渗碳体的力学性能特点是硬度高、脆性大12、碳溶解在_γ-Fe__中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。
13、碳溶解在_α-Fe__中所形成的间隙固溶体称为铁素体。
14、珠光体的本质是铁素体和渗碳体的机械混合物。
15、共析钢的室温平衡组织为P（或珠光体）共析钢的退火组织为P（或珠光体）16、亚共析钢的含碳量越高，其室温平衡组织中的珠光体量越多17、在室温平衡状态下，碳钢随着其含碳量的增加，韧、塑性下降19、在铁碳合金的室温平衡组织中，渗碳体相的含量是随着含碳量增加而增加20、在退火态的20钢、45钢、T8钢、T13钢中，δ和αK值最高的是20钢。
21、共析钢加热到奥氏体状态，冷却后获得的组织取决于钢的_冷却速度__。
22、共析钢过冷奥氏体在（A1～680）℃温度区间等温转变的产物是珠光体(或P)23、共析钢过冷奥氏体在680～600℃温度区间等温转变的产物是索氏体（细珠光体）24、共析钢过冷奥氏体在（600～550）℃温度区间等温转变的产物是托氏体(或极细珠光体)。
25、共析钢过冷奥氏体在550～350℃温度区间等温转变的产物是B上（或上贝氏体）26、共析钢过冷奥氏体在（350～230）℃温度区间等温转变的产物是下贝氏体(或B下)27、亚共析钢的正常淬火温度范围是Ac3+30～50℃28、过共析钢的正常淬火温度范围是Ac1+30～50℃29.钢经__等温___淬火可获得下贝氏体组织，使钢具有良好的__强度和韧性_性能。
工程材料习题与辅导答案
第一章实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。
点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。
线缺陷：位错。
位错的存在极大地影响金属的机械性能。
当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。
当进行形变加工时，为错密度增加，σs将会增高。
面缺陷：晶界、亚晶界。
亚晶界由位错垂直排列成位错墙而构成。
亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。
在晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位置，晶格畸变较大，位错密度较大（可达1016m-2以上）。
原子处于较高的能量状态，原子的活性较大，所以对金属中的许多过程的进行，具有极为重要的作用。
晶界和亚晶界均可提高金属的强度。
晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。
8、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
9、间隔固溶体和间隔相有什么不同？答：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。
间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同。
第二章1、金属结晶的条件和动力是什么?答：液态金属结晶的条件是金属必须过冷，要有一定的过冷度。
液体金属结晶的动力是金属在液态和固态之间存在的自由能差(ΔF)。
2、金属结晶的基本规律是什么?答：液态金属结晶是由生核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。
液态金属结晶时，首先在液体中形成一些极微小的晶体(称为晶核)，然后再以它们为核心不断地长大。
在这些晶体长大的同时，又出现新的品核并逐渐长大，直至液体金属消失。
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，细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施有哪些？答：（1）提高液态金属的冷却速度，增大金属的过冷度。
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工程材料习题1、材料的结构与性能特点1.2 填空题(1) 同非金属相比，金属的主要特性是( ① 热和电的良导体② 正的电阻温度系数③ 不透明、有金属光泽④ 塑性高、强韧性好 )。
(3) 在立方晶系中，{120}晶面族包括( (120) (102) (012) )等晶面。
(4) γ-Fe 的一个晶胞内的原子数为( 4 )。
1.3．选择正确答案(1) 晶体中的位错属于：a ．体缺陷b ．面缺陷 c.线缺陷 d.点缺陷(4) 固溶体的晶体结构：a.与溶剂相同 b ．与溶质相同 c ．与其他晶型相同(5) 间隙相的性能特点是：a ．熔点高、硬度低b ．硬度高、熔点低．c 硬度高、熔点高1.4．综合分析题（2）Fe -α、AI 、Cu 、Ni 、V 、Mg 、Zn 各属何种晶体结构？答：① 体心立方：Fe -α、V ② 面心立方： Al 、Cu 、Ni ③ 密排六方： Mg 、Zn（8）什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：固溶强化：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。
固溶强化原因：溶质原子引起晶格畸变，使变形抗力增加。
2 金属材料组织和性能的控制2.2．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（ 晶核长大 ）。
(2) 当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是( 增加晶核数量，或阻碍晶粒长大 )。
(3) 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是( 能量差 )，阻力是( 表面能 )。
(4) 过冷度是指(理论结晶温度 - 开始结晶温度)，其表示符号为( T ∆ )。
(5) 典型铸锭结构的三个晶区分别为( 表面细晶区 )、( 柱状晶区 )和（ 中心等轴晶 ）。
(6) 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( 高 )。
(7) 固溶体出现枝晶偏析后，可用(扩散退火)加以消除。
(8) 一合金发生共晶反应，液相L 生成共晶体(βα+)。
共晶反应式为( L —（α+β）)，共晶反应的特点是( 在恒温下进行，三相共存 )。
工程材料课后习题答案 (2)
参考答案第1章机械工程对材料性能的要求思考题与习题P201.3、机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？p4工程构件与机械零件（以下简称零件或构件）在工作条件下可能受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用。
有时只受到一种负荷作用，更多的时候将受到两种或三种负荷的同时作用。
在力学负荷作用条件下，零件将产生变形，甚至出现断裂；在热负荷作用下，将产生尺寸和体积的改变，并产生热应力，同时随温度的升高，零件的承载能力下降；环境介质的作用主要表现为环境对零件表面造成的化学腐蚀，电化学腐蚀及摩擦磨损等作用。
1.4 整机性能、机械零件的性能和制造该零件所用材料的力学性能间是什么关系？p7机器的整机性能除与机器构造、加工与制造等因素有关外，主要取决于零部件的结构与性能，尤其是关键件的性能。
在合理而优质的设计与制造的基础上，机器的性能主要由其零部件的强度及其它相关性能来决定。
机械零件的强度是由结构因素、加工工艺因素、材料因素和使用因素等确定的。
在结构因素和加工工艺因素正确合理的条件下，大多数零件的体积、重量、性能和寿命主要由材料因素，即主要由材料的强度及其它力学性能所决定。
在设计机械产品时，主要是根据零件失效的方式正确选择的材料的强度等力学性能判据指标来进行定量计算，以确定产品的结构和零件的尺寸。
1.5常用机械工程材料按化学组成分为几个大类？各自的主要特征是什么？p17机械工程中使用的材料常按化学组成分为四大类：金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料。
1.7、常用哪几种硬度试验？如何选用P18？硬度试验的优点何在P11？硬度试验有以下优点：●试验设备简单，操作迅速方便；●试验时一般不破坏成品零件，因而无需加工专门的试样，试验对象可以是各类工程材料和各种尺寸的零件；●硬度作为一种综合的性能参量，与其它力学性能如强度、塑性、耐磨性之间的关系密切，由此可按硬度估算强度而免做复杂的拉伸实验（强韧性要求高时则例外）；●材料的硬度还与工艺性能之间有联系，如塑性加工性能、切削加工性能和焊接性能等，因而可作为评定材料工艺性能的参考；●硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，故可用来检验原材料和控制冷、热加工质量。
工程材料第四章习题答案
工程材料第四章习题答案工程材料作业（4）答案1.解释下列现象:(1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。
奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。
多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。
但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。
Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。
而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。
阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。
（加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。
碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。
所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。
强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B）(2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。
回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。
合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。
因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。
使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和，或在保证相同强度的条件下，可在更高的温强度（对工具钢，耐热钢更重要）．度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。
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(4) Q345(16Mn)是（低合金结构）钢，可制造（桥梁、船舶、车辆、锅炉等工程结构) .
(5) 20CrMnTi是（合金渗碳）钢，Cr、Mn的主要作用是（提高淬透性、提高经热处理后心部的强度和韧性) , Ti的主要作用是（阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度、提高耐磨性) ，热处理工艺是（渗碳后直接淬火、再低温回火) .
答: 若按照Ac1＋(30～50)℃的常规方法来确定W18Cr4V钢的淬火加热温度，淬火加热温度为850～870℃，不能达到高速切削刀具要求的性能。因为高速钢中含有大量的W、Mo、Cr、V的难熔碳化物，它们只有在1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中，以保证钢淬火、回火后获得高的热硬性，因此其淬火加热温度非常高，一般为1220～1280℃. (9) 不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？
答: 高速钢的成分特点是: ①高碳，其碳质量分数在0.70%以上，最高可达1.50%左右，它一方面能保证与W、Cr、V等形成足够数量的碳化物；另一方面还要有一定数量的碳溶于奥氏体中，以保证马氏体的高硬度； ②加入Cr、W、Mo、V等合金元素。加入Cr提高淬透性，几乎所有高速钢的铬质量分数均为4%。铬的碳化物（Cr23C6）在淬火加热时差不多全部溶于奥氏体中，增加过冷奥氏体的稳定性，大大提高钢的淬透性。铬还能提高钢的抗氧化、脱碳的能力。加入W、Mo保证高的热硬性，在退火状态下，W、Mo以M6C型碳化物形式存在。这类碳化物在淬火加热时较难溶解，加热时，一部分碳化物溶于奥氏体，淬火后W、Mo存在于马氏体中，在随后的560℃回火时，形成W2C或Mo2C弥散分布，造成二次硬化。这种碳化物在500～600℃温度范围内非常稳定，不易聚集长大，从而使钢具有良好的热硬性；未溶的碳化物能起阻止奥氏体晶粒长大及提高耐磨性的作用。V能形成VC(或V4C3)，非常稳定，极难熔解，硬度极高（大大超过W2C的硬度）且颗粒细小，分布均匀，能大大提高钢的硬度和耐磨性。同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。热处理特点是1220～1280℃淬火＋ (550～570) ℃三次回火，得到的组织为回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体。性能特点是具有高硬度、高耐磨性、高热硬性、一定的塑性和韧性。其在高速切削中刃部温度达600℃时，其硬度无明显下降。 (8) W18Cr4V钢的Ac1约为820℃，若以一般工具钢Ac1＋(30～50)℃的常规方法来确定其淬火加热温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能？为什么？其实际淬火温度是多少？
答: 在满足机械性能要求的基础上，工件的尺寸还决定所选材料的淬透性能。对于直径为30mm的螺栓，选择40Cr，热处理工艺为850℃油淬，500℃回火；对于直径为10mm的螺栓，选择40MnVB或40MnB代替40Cr，可节约Cr且达到基本要求，热处理工艺为850℃油淬，500℃回火。 (5) 为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？
工程材料习题与辅导（第四版）朱张校 姚可夫
3.2 习题参考答案
1. 解释名词 热硬性、石墨化、孕育（变质）处理、球化处理、石墨化退火、固溶处理、时效
答: 热硬性: 热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）。热硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。
石墨化: 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。
答: 渗碳钢的合金化特点是加入提高淬透性的合金元素如Cr、Ni、Mn等，以提高热处理后心部的强度和韧性; 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素如Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物，并增加渗碳层的硬度，提高耐磨性。热处理特点是渗碳后直接淬火，再低温回火，得到的表面渗碳层组织由合金渗碳体与回火马氏体及少量残余奥氏体组成，心部多数情况为屈氏体、回火马氏体和少量铁素体。调质钢的合金化特点是加入提高淬透性的合金元素如Cr、Mn、Ni、Si、B等，并可提高钢的强度，加入防止第二类回火脆性的元素如Mo、W；热处理特点是淬火（油淬）后高温回火，得到的组织是回火索氏体。 (4) 有两种高强螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合机械性能： σb≥800MPa, ak≥600kJ/m2。试问应选择什么材料及热处理工艺？
(6) 奥氏体不锈钢只能采用加工硬化提高强度。 (对)
(7) 奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。 (错)
(8) 铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。 (错)
(9) 可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。 (错)
(10) 石墨化的第三阶段不易进行。 (对)
答: 硅元素的主要作用在于提高合金的淬透性，同时提高屈强比。进行中温回火的目的在于获得回火屈氏体组织，具有很高的屈服强度，弹性极限高，并有一定的塑性和韧性。 (6) 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对非金属夹杂限制特别严格？
答: 铬能提高淬透性，形成合金渗碳体(Fe,Cr)3C，呈细密、均匀分布，提高钢的耐磨性，特别是疲劳强度，因此轴承钢以铬作为基本合金元素。轴承钢中非金属夹杂物和碳化物的不均匀性对钢的性能，尤其是对接触疲劳强度影响很大，因为夹杂物往往是接触疲劳破坏的发源点，其危害程度与夹杂物的类型、数量、大小、形状和分布有关。因此，轴承钢对非金属夹杂物限制特别严格。 (7) 简述高速钢的成分、热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。
3. 是非题
(1) T8钢比T12钢和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 (错)
(2) 调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。 (错)
(3) 高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。 (错)
(4) T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。 (错)
(5) 18-4-1 (W18Cr4V）高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入奥氏体中，从而提高钢的红硬性。 (对)
答: 不锈钢固溶处理的目的是获得单相奥氏体组织，提高耐蚀性。稳定化处理的目的是使溶于奥氏体中的碳与钛以碳化钛的形式充分析出，而碳不再同铬形成碳化物，从而有效地消除了晶界贫铬的可能，避免了晶间腐蚀的产生。 (10) 试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用。
答: 20CrMnTi钢中Ti的作用是阻止渗碳时奥氏体晶粒长大、增加渗碳层硬度和提高耐磨性。1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用是优先与碳形成稳定化合物，避免晶界贫铬，提高耐蚀性。 (11) 试分析合金元素Cr分别在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr13、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2等钢中的作用。
(6) 40Cr是（合金调质）钢，可制造（重要调质件如轴类件、连杆螺栓、进汽阀和重要齿轮等) .
(7) 60Si2Mn是（合金弹簧）钢，可制造（汽车板簧) .
(8) GCr15是（滚珠轴承）钢，1Cr17是（铁素体型不锈）钢，可制造（硝酸工厂设备以及食品工厂设备) .
(9) 9SiCr是（低合金刃具）钢，可制造（板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铰刀、冷冲模、冷轧辊等) .
时效: 固溶处理后得到的过饱和固溶体在室温下或低温加热时析出细小、均匀、弥散分布的第二相，合金硬度和强度明显升高的现象称为时效或时效硬化。
2. 填空题
(1) 20是（优质碳素结构）钢，可制造（冲压件、焊接件、渗碳零件，如齿轮、销) .
(2) T12是（优质碳素工具）钢，可制造（锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具) .
(10) CrWMn是（冷作模具）钢，可制造（冷冲模、塑料模) .
(11) Cr12MoV是（冷模具）钢，可制造（冷冲模、压印模、冷镦模等) .
(12) 5CrMnMo是（热模具）钢，可制造（中型锻模) .
(13) W18Cr4V是（高速）钢，碳质量分数是（0.70%以上) , W的主要作用是（保证高的热硬性) , Cr的主要作用是（提高淬透性) , V的主要作用是（形成颗粒细小、分布均匀的碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒) 。热处理工艺是 (1220～1280℃淬火＋ (550～570) ℃三次回火) ，最后组织是（回火马氏体、碳化物和少量残余奥氏体) .
(16) 灰口铸铁中碳主要以（石墨）的形式存在，可用来制造（一般机床底座、端盖、床身等) .
(17) 球墨铸铁中石墨的形态为（球状) ，可用来制造（受力复杂的齿轮、曲轴、凸轮轴等) .
(18) 蠕墨铸铁中石墨的形态为（蠕虫状) ，可用来制造（高层建筑中高压热交换器、汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件) .
(14) 1Cr13是（马氏体型不锈）钢，可制造（抗弱腐蚀性介质、能承受冲击载荷的零件) .
(15) 0Cr18Ni9Ti是（奥氏体型不锈）钢，Cr、Ni和Ti的作用分别是（提高钢基体的电极电位) 、 (获得单相奥氏体组织，显著提高耐蚀性）和（优先与碳形成稳定化合物，避免晶界贫铬，以防止晶间腐蚀) .
孕育（变质）处理: 在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的处理工艺。
球化处理: 在铁水中加入球化剂，以获得球状石墨的处理工艺称为球化处理。
石墨化退火: 使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨的退火过程。
固溶处理: 把合金加热到单相固溶体区，进行保温使第二相充分溶解，然后快冷（通常用水冷却），得到单一的过饱和固溶体组织的热处理工艺。固溶处理可以使奥氏体不锈钢获得单相奥氏体组织，提高奥氏体不锈钢的耐蚀性。固溶处理也在有色金属合金中得到应用。有色金属合金（如铝合金）先进行固溶处理获得过饱和固溶体，然后再进行时效处理，析出细小、均匀、弥散分布的第二相，提高合金的强度和硬度。
(11) 可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。 (错)
(12) 球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。 (对)
4. 综合分析题
(1) 说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的钢类、碳质量分数，各举出一个应用实例。