材料成型基础课后习题答案

作业1

一、思考题

1．什么是机械性能？（材料在载荷作用下所表现出来的性能）

它包含哪些指标?（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度）

2．名词解释：过冷度（理论结晶温度与实际结晶温度之差），晶格（把每一个原子假想为一个几何原点，并用直线从其中心连接起来，使之构成空间格架），晶胞（在晶格中存在能代表晶格几何特征的最小几何单元），晶粒（多晶体由许多位向不同，外形不规则的小晶体构成的，这些小晶体称为晶粒），晶界（晶粒与晶粒之间不规则的界面），同素异晶转变固溶体（合金在固态下由组元间相互溶解而形成的相），金属化合物（若新相得晶体结构不同于任一组元，则新相师相元间形成的化合物），机械混合物

3．过冷度与冷却速度有什么关系?对晶粒大小有什么影响?

冷却速度越大过冷度越大，晶粒越细。

4.晶粒大小对金属机械性能有何影响?常见的细化晶粒的方法有哪些?

晶粒越细，金属的强度硬度越高，塑韧性越好。孕育处理、提高液体金属结晶时的冷却速度、压力加工、热处理等

5．含碳量对钢的机械性能有何影响?第38-39页

6说明铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体的合金结构和机械性能。二、填表说明下列符号所代表的机械性能指标

符号名称单位物理意义σs屈服极限Mpa

σb抗拉强度Mpa

ε应变无

δ延伸率无

HB 布氏硬度kgf/mm2

HRC 洛氏硬度无

a k冲击韧性J/cm2

σ—1疲劳强度Mpa

以相和组织组成物填写简化的铁碳相图此题新增的此题重点

图1--1 简化的铁碳合金状态图

三、填空

L

L+A L+Fe3 A

A+F

F

A+ Fe3C

F+Fe3C

1.碳溶解在体心立方的α-Fe中形成的固溶体称铁素体，其符号为 F ，晶格类型是体心立方晶格，性能特点是强度低，塑性好。

2.碳溶解在面心立方的γ-Fe中形成的固溶体称奥氏体，其符号为 A ，晶格类型是面心立方晶格，性能特点是强度低，塑性好。

3.渗碳体是铁与碳的金属化合物，含碳量为 6.69 ％，性能特点是硬度很高，脆性很差。

4.ECF称共晶转变线，所发生的反应称共晶反应，其反应式是

得到的组织为L（4.3% 1148℃）=A（2.11%）+Fe3C。

5.PSK称共析转变线，所发生的反应称共析反应，其反应式是得到的组织为A(0.77% 727 ℃)=F(0.0218%)+Fe3C 。

6.E是共晶点，P是共析点，A l线即 PSK 线，A3即 GS 线，A cm即ES 线。

7.45钢在退火状态下，其组织中珠光体的含碳量是 0.77 ％。

8. 钢和生铁在成分上的主要区别是钢的含碳量小于 2.11%，生铁2.11-6.69%，在组织上的主要区别是生铁中有莱氏体，钢中没有，在性能上的主要区别是钢的机械性能好，生铁硬而脆。

10 α－Fe和γ－Fｅ的晶格类型分别属于体心立方晶格面心立方晶格

11 Aｌ和Zｎ的晶格类型分别属于面心立方晶格密排六方晶格

12 45钢在平衡结晶过程中冷却到共析温度时发生共析反应，A、F、Fe3C的碳含量分别为0.77% 0.0218% 6.69%

13金属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

形核和长大，自发生核的生核率与过冷度的关系是过冷度越大，自发形核的生核率就越高

14 金属结晶时，依附于杂质而生成的晶核叫非自发形核或不均匀形核

15晶粒的大小称晶粒度，工程上通常把晶粒分成1、2、……8等级别。8级晶粒度的晶粒比1级晶粒度的晶粒要细（1-4 粗晶粒 5-8 细晶粒）16电阻温度系数的含义是电阻温度升高1度时，电阻值相应的变化量

17. 钢的渗碳是在低碳钢或低碳合金钢的表面层渗入碳，以提高钢的表面硬度及耐磨性的一种工艺方法。此题新增的

四、判断题(正确的打√，错误的打×)

l.布氏硬度计通常用于测定退火钢、正火钢的硬度，而洛氏硬度计用于测

定淬火钢的硬度。如测试结果为217HBS、18HRC。(× )

2.纯铁在降温过程中，912℃发生同素异构转变，由面心立方晶格的γ—Fe

转变为体心立方晶格的。α—Fe。这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。(√ )

3.钢和生铁都是铁碳合金。其中，碳的质量分数(又称含碳量)小于0.77％

(0.8％)的叫钢，碳的质量分数大于2.06％(2.11％)的叫生铁。(× )

4.奥氏体是碳溶解在γ—Fe中所形成的固溶体，而铁素体和马氏体都是碳溶

解在α—Fe中所形成的固溶体。(√ )

5. 珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的机械性能介于铁素体和

渗碳体之间。(√ )

6 当碳的质量分数为0.77％(0.8％)，由高温冷却到727℃时，铁碳合金中的

奥氏体发生共晶转变，形成珠光体。(× )

7.冲击韧性不能直接用于设计计算。(√)

8.硬度与强度有一定关系，材料硬度越高，强度也越高。(× )

9 晶体中的位错是一种线缺陷(√ )

10 在共晶相图中，从L中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βII晶粒有相同

的晶体结构。(√ )

11 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。(× )

五、选择题

1.低碳钢所受到的拉应力( C )时，开始出现明显的塑性变形；所受到的拉应

力(F )时，将发生断裂。

A．＞σb B．＜σb C．＞σs D．＜σs E．达到σs F．达到σb

2.晶粒大小对钢的机械性能影响很大。通过(D )可以获得细晶粒的钢。

A．变质处理 B．加快钢液的冷却速度 C．完全退火D．A、B和C

3.在下列牌号的正火态钢中，(C )的σb值最高，(D )的HBS值最高，(A )

的δ和a k值最高。在它们的组织中，( D )的二次渗碳体最多，( C)珠光体最多。( A )的铁素体最多。

A．20钢 B，45钢 C．T8钢 D．T13钢

4晶体的特性是（A )

A有确定的熔点，有各向异性；B无确定的熔点，有各向异性

C无确定的熔点，无各向异性；D确定的熔点，无各向异性

5 固溶体的晶体结构（A )