工程材料学庞国星课后习题答案
(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(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℃。
工程材料与成型技术基础课后习题答案（庞国兴主编）
工程材料与成型技术基础课后习题答案（庞国兴主编）庞国星主编工程材料作业第三章答案1、判断下列说法是否正确：（1）钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。
错误，钢在奥氏体化后，冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。
（2）低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工，可预先进行球化退火。
错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火（提高硬度）或完全退火。
而高碳钢工件则应进行球化退火（若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次正火），其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。
（3）钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。
错误，钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。
（4）过冷奥氏体冷却速度快，钢冷却后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量。
（5）钢中合金元素越多，钢淬火后的硬度越高错误，钢的硬度主要取决于含碳量。
（6）同一钢种在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。
正确。
同一钢种，其C曲线是一定的，因此，冷速快或工件小容易淬成马氏体。
（7）钢经过淬火后是处于硬脆状态。
基本正确，低碳马氏体韧性要好些，而高碳马氏体硬而脆。
（8）冷却速度越快，马氏体的转变点Ms和Mf越低。
正确。
（9）淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。
错误，淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。
（10）钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。
完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。
如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。
2、将含碳量为1.2%的两个试件，分别加热到760℃和900℃，保温时间相同，达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。
问：（1）哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。
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℃。
工程材料课后答案(最新整理)
（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
P15 1-4 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
HV 2 106 (112 HRC)2
、 、 01 、 、 、 、
b1-1. 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
、、、
、 、 04a 、 - 、 、 、
F 1. 所有的合金元素都能提高钢的淬透性。
F 2. 合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。
、、、 1. 除Co、Al外，几乎所有的合金元素都使Ms点 下降 。
2. 20钢属于 优质碳素结构 或 渗碳 钢， 可制造 冲 压、焊接件 或 小型渗碳件 。
3. Q345 (16Mn) 是 低合金高强度结构 钢，可制造 桥梁 。
F 2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。
、、、
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
4. 40Cr 是 合金调质 钢，可制造 车床齿轮 。
《工程材料学》习题与思考题.doc
工程材料学习题与思考题福州大学材料学院2008.12钢与合金钢一、名词解释合金元素杂质元素钢合金钢奥氏体形成元素铁素体形成元素碳化物形成元素非碳化物形成元素铁素体钢奥氏体钢贝氏体钢马氏体钢莱氏体钢晶界偏聚（晶界吸附）（钢中的）相间析出回火稳定性（网火抗力）二次淬火二次硬化原位形核离位形核一类I可火脆性二类回火脆性（低碳钢的）应变时效（低碳钢的）淬火时效调质处理优良的综合机械性能喷丸处理马氏体时效钢超高强度钢热疲劳疲劳剥落（接触疲劳）（滚动轴承钢的）碳化物液析球状不变形夹杂热硬性（高速钢的）黑色组织（高速钢的）蔡状断口基体钢不锈钢晶间腐蚀点腐蚀应力腐蚀氢脆阳极极化阴极极化钝化n/8规律475°C脆性敏化处理稳定化处理蠕变蠕变极限持久强度持久寿命二、问答题1.工程材料分为几大类？各类工程材料的使用性能、资源或价格一般有何特点？2.什么叫钢？按用途分类，钢分为哪几类？（尽可能详细分类）3.一种金属材料除基木组元外通常还含有若干种其他元素，如何界定这些元素是合金元素还是杂质？4.举例说明奥氏体形成元素对铁基二元相图的影响规律。
5.举例说明铁素体形成元素对铁基二元相图的影响规律。
6.总结奥氏体形成元素对Fe-Fe3C相图的A】、A3、S点、E点的影响规律，并解释为什么高速钢、Crl2 型冷模具钢等高合金钢中会出现莱氏体？7.总结铁素体形成元素对Fe-Fe3C相图的1、A3、S点、E点的影响规律，并解释为什么3 Cr2 W8 V钢实际上是过共析钢？8.解释下列现象：（1）在相同含碳量的情况下，大多数合金钢的热处理加热温度比碳钢高；（2）在相同含碳量的情况下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的I口I火稳定性；（3）高速钢在热轧或热锻后，经空冷或马氏体组织。
9.从电子结构或原子相对尺寸大小特点归纳过渡族金属在钢中形成碳化物的规律，包括碳化物的稳定性、点阵结构的复杂性和多样性。
（联系以下提供的部分元素周期表进行归纳）周讯IV V VI vn W----- Ti V Cr Mn FeZr Nb Mo—•Hf Ta W10.哪类合金元素可以溶入渗碳体中？举例说明这些合金元素在渗碳体中溶解度的差别。
《工程材料》课后习题答案
1-5在下面几种情况下，该用什么方法来测试硬度？写出硬度符号。
（1）检查锉刀、钻头成品硬度；（2）检查材料库中钢材硬度；（3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层；（4）黄铜轴套；（5）硬质合金刀片；（1）检查锉刀、钻头成品硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。
（2）检查材料库中钢材硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号HBW。
（3）检查薄壁工件的硬度或工件表面很薄的硬化层硬度采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。
（4）黄铜轴套硬度采用布氏硬度试验来测定，硬度值符号HBW。
（5）硬质合金刀片采用洛氏硬度试验来测定，硬度值符号HRC。
2-4单晶体和多晶体有何差别？为什么单晶体具有各向异性，多晶体具有各项同性？单晶体是由原子排列位向或方式完全一致的晶格组成的；多晶体是由很多个小的单晶体所组成的，每个晶粒的原子位向是不同的。
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。
2-5简述实际金属晶体和理想晶体在结构与性能上的主要差异。
理想晶体中原子完全为规则排列，实际金属晶体由于许多因素的影响，使这些原子排列受到干扰和破坏，内部总是存在大量缺陷。
如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。
因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。
同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。
2-6简述间隙固溶体和间隙化合物的异同点。
间隙固溶体和间隙化合物都是溶质原子嵌入晶格间隙形成的。
间隙固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而间隙化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。
3-3常用的管路焊锡为成分w(Pb=50%)、w(Sn=50%) 的Pb-Sn合金。
工程材料基础知识课后习题答案
⼯程材料基础知识课后习题答案第⼀章⼯程材料基础知识参考答案1．⾦属材料的⼒学性能指标有哪些？各⽤什么符号表⽰？它们的物理意义是什么？答：常⽤的⼒学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。
强度是指⾦属材料在静荷作⽤下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。
强度常⽤材料单位⾯积所能承受载荷的最⼤能⼒（即应⼒σ，单位为Mpa）表⽰。
塑性是指⾦属材料在载荷作⽤下，产⽣塑性变形（永久变形）⽽不被破坏的能⼒。
⾦属塑性常⽤伸长率δ和断⾯收缩率ψ来表⽰：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能⼒，是衡量材料软硬程度的指标，是⼀个综合的物理量。
常⽤的硬度指标有布⽒硬度（HBS、HBW）、洛⽒硬度（HRA、HRB、HRC等）和维⽒硬度（HV）。
以很⼤速度作⽤于机件上的载荷称为冲击载荷，⾦属在冲击载荷作⽤下抵抗破坏的能⼒叫做冲击韧性。
冲击韧性的常⽤指标为冲击韧度，⽤符号αk表⽰。
疲劳强度是指⾦属材料在⽆限多次交变载荷作⽤下⽽不破坏的最⼤应⼒称为疲劳强度或疲劳极限。
疲劳强度⽤σ–1表⽰，单位为MPa。
2．对某零件有⼒学性能要求时，⼀般可在其设计图上提出硬度技术要求⽽不是强度或塑性要求，这是为什么？答：这是由它们的定义、性质和测量⽅法决定的。
硬度是⼀个表征材料性能的综合性指标，表⽰材料表⾯局部区域内抵抗变形和破坏的能⼒，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，⽽强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际⽣产中，在零件设计图或⼯艺卡上⼀般提出硬度技术要求⽽不提强度或塑性值。
3．⽐较布⽒、洛⽒、维⽒硬度的测量原理及应⽤范围。
答：（1）布⽒硬度测量原理：采⽤直径为D的球形压头，以相应的试验⼒F压⼊材料的表⾯，经规定保持时间后卸除试验⼒，⽤读数显微镜测量残余压痕平均直径d，⽤球冠形压痕单位表⾯积上所受的压⼒表⽰硬度值。
实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。
布⽒硬度测量范围：⽤于原材料与半成品硬度测量，可⽤于测量铸铁；⾮铁⾦属（有⾊⾦属）、硬度较低的钢（如退⽕、正⽕、调质处理的钢）（2）洛⽒硬度测量原理：⽤⾦刚⽯圆锥或淬⽕钢球压头，在试验压⼒F 的作⽤下，将压头压⼊材料表⾯，保持规定时间后，去除主试验⼒，保持初始试验⼒，⽤残余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛⽒硬度的数值。
工程材料课后习题答案
工程材料课后习题答案工程材料课后习题答案近年来，随着科技的不断发展和应用的不断深入，工程材料的研究和应用也越来越受到人们的关注。
工程材料是指用于建筑、交通、通信、能源等领域的材料，其性能和质量直接影响着工程的安全性和可靠性。
因此，对于工程材料的学习和理解是非常重要的。
在工程材料课后习题中，我们可以通过解答问题来加深对知识点的理解和掌握。
下面，我将为大家提供一些常见工程材料课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是工程材料？工程材料是指用于建筑、交通、通信、能源等领域的材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
这些材料具有一定的物理、化学和力学性能，能够满足工程项目对材料性能的要求。
2. 金属材料的分类有哪些？金属材料可以分为两大类：有色金属和黑色金属。
有色金属包括铜、铝、镁、钛等，其特点是具有良好的导电、导热和塑性等性能。
黑色金属主要是指铁和钢，具有较高的强度和硬度。
3. 非金属材料的分类有哪些？非金属材料主要包括陶瓷材料、聚合物材料和复合材料。
陶瓷材料具有良好的耐高温、耐腐蚀和绝缘性能，常用于制作耐火材料、瓷器等。
聚合物材料具有轻质、耐腐蚀和绝缘性能，广泛应用于塑料制品、橡胶制品等。
复合材料是由两种或两种以上的材料组成，具有优异的综合性能。
4. 工程材料的性能指标有哪些？工程材料的性能指标包括力学性能、物理性能、化学性能和热学性能等。
力学性能包括强度、硬度、韧性等；物理性能包括密度、导热性、导电性等；化学性能包括耐腐蚀性、稳定性等；热学性能包括热膨胀系数、热导率等。
5. 为什么要进行工程材料的表征和测试？工程材料的表征和测试是为了了解材料的性能和特点，从而选择合适的材料用于工程项目。
通过表征和测试，可以评估材料的可靠性和耐久性，为工程项目的设计和施工提供科学依据。
6. 工程材料的选择要考虑哪些因素？工程材料的选择要考虑诸多因素，包括工程项目的要求、材料的性能、成本和可获得性等。
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的？1）按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%：中合金钢，含有合金元素总量为5%-10%：中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。
2）按冶金质量S、P含量分：普通钢，P<0.04%,S<0.05%;ffi质钢，P、S均<0.03%；高级优质钢，P、S 均<0.025%o3）按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？奥氏体稳定化元素，主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素，主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、E、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些（强•弱〉，其形成碳化物的规律如何？1）碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等（按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列），在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。
2）形成碳化物的规律町合金渗碳体——Mn与碳的亲和力小，大部分溶入a-Fe或丫-Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe） 3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体b）合金碳化物——Mo 、W 、Cr 含量高时，形成M6C（Fe2Mo4C Fe4Mo2C）,M23C6（Fe21W2C6 Fe2W21 C6）合金碳化物c）特殊碳化物一Ti、V等与碳亲和力较强时1.当rc/iMe<0.59 碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）MC、M2Co当rc/rMe>0.59时，碳的直径人于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。
★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？1）固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；2）晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度；3）第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；4）位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。
工程材料学庞国星课后习题答案
以下仅本人鄙见、收集整理，有错之出请斧正，仅作参考宋井科2016年10月1-1由拉伸试验可以得出哪些力学性能指标？在工程上这些指标是怎样定义的？答：由拉伸试验可以得出弹性、强度、塑性等指标。
弹性极限：材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值。
屈服强度：材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值，抗拉强度：试样拉断前所能承受的最大应力值。
塑性：材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。
指标为断面伸长率和断面收缩率。
断后伸长率：指试样拉断后标距长度的残余伸长与原始标距之比的百分率。
断面收缩率：指断裂后试样横截面积的最大收缩量与原始横截面积之的百分率比。
1-2．有一d0=10mm，L0=50m m的低碳钢比例试样，拉伸试验时测得F s=20.5k N，F b=31.5k N，d1=6.25m m,L1=66mm,试确定此钢材的σs、σb、、ψ、δ。
1．解：σs=F s/A0，A0=π/4×d02=78.5mm2，σs=20.5×1000／π/4×100=261M p a；σb=F b/A0，A0=π/4×d02，σb=31.5×1000／π/4×100=401M p a；δ=(L1－L0)/L0×100%=（66－50）／50×100%=32%；ψ=(A0－A1)/A0×100%，A1=π/4×d12=30.7m m2=（78.5－30.7）／78.5×100%=61%1-3下列各种工件应该采用何种硬度试验方法来测定其硬度？（1）锉刀（2）黄铜轴套（3）硬质合金刀片（4）供应状态的各种碳钢钢材（5）耐磨工件的表面硬化层锉刀：H R C，黄铜轴套：H B、供应状态的各种非合金钢材：H B、硬质合金刀片：H V：、耐磨工件的表面硬化层：H R C（H R A）、调质态的机床主轴：H B、H R C、H R B。
工程材料学习题集答案整理最终版
工程材料习题集第一章钢的合金化基础1合金元素在钢中有哪四种存在形式？①溶入α（铁素体）、γ（奥氏体）、M（马氏体），以溶质形式存在形成固溶体；②形成强化相：碳化物、金属间化合物；③形成非金属夹杂物；④以游离状态存在：Cu、Ag。
2写出六个奥氏体形成元素，其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？①奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu、C、N（锰、钴、镍、铜、碳、氮），其中Mn、Co、Ni（锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，Cu、C、N（铜、碳、氮）为有限溶解；②Cr、V（铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。
3写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。
①非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Cu、Co4按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。
按碳化物稳定性由弱到强的顺序写出钢中常见的四种碳化物的分子式。
①碳化物由强到弱排列：（强）Ti、Nb、V、（中强）W、Mo、Cr、（弱）Mn、Fe②碳化物稳定性由弱到强的顺序：Fe3C→M23C6→M6C→MC5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，而高锰奥氏体钢难于冷变形，容易加工硬化？奥氏体层错能高和低时各形成什么形态的马氏体？①镍是提高奥氏体层错能的元素，锰是降低奥氏体层错能的元素，层错能越低，越有利于位错扩展而形成层错，使交滑移困难，加工硬化趋势增大。
②奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。
如Cr18-Ni8钢；奥氏体层错能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。
如Fe-Ni合金。
6钢的强化机制的出发点是什么？钢中常用的四种强化方式是什么？其中哪一种方式在提高强度的同时还能改善韧性？钢中的第二相粒子主要有哪两个方面的作用？①强化机制的出发点是造成障碍，阻碍位错运动。
②钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）、第二相强化、位错强化（加工硬化）。
③晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。
④钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散/沉淀强化。
工程材料课后布置习题的参考解答
科学出版社《工程材料》（杨瑞成等编著，2012.1）课后布置习题（参课件）的参考解答第1章机械工程对材料性能的要求1名词解释：参考书上相应部分。
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？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、电化学腐蚀及摩擦磨损等作用。
4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？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。
提示：按强度、塑性等力学性能，化学稳定性、高温性能、电学、热学等方面特性回答。
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。
（提示：设备简单；试样方便（无需专门加工）；在一定范围可与力学性能、工艺性能建立联系；工程中常用）11 下列各种工件或钢材可用那些硬度试验法测定其硬度值?(1)车刀（钢制）、锉刀——用洛氏硬度HRC；(2)供货状态的各种碳钢钢材——用布氏硬度HBS或HBW；(3)硬质合金刀片——用维氏硬度HV或洛氏硬度HRA；(4)铝合金半成品——用布氏硬度HBS或HBW；(5)耐磨工件的表面硬化层——用维氏硬度HV或洛氏硬度HRA。
《工程材料》复习思考题参考答案
《工程材料》复习第一章材料科学的基础知识1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理。
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。
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。
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？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.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。
因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。
同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。
4.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。
工程材料课后答案 (2)
第一章2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：①45钢，②铝青铜，③35钢，④硬铝，⑤纯铜。
试问：（1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？（2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？（3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？答：（1）①45钢：弹性变形②铝青铜：塑性变形③35钢：屈服状态④硬铝：塑性变形⑤纯铜：断裂。
（2）不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=σ/ε可以看出在同样的条件下45钢的弹性模量要大，所以不能减少弹性变形。
（3）能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处在弹性或塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低于35钢，所以能减少塑性变形。
4．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？σb 、σs、σ0.2、σ-1、δ、αk、HRC、HBS、HBW答：σb抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。
σs屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最低应力。
σ0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。
σ-1疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳断裂的交变应力值。
δ伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。
HRC洛氏硬度，表示用金刚石圆锥为压头测定的硬度值。
HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。
HBW布氏硬度，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。
7.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；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，塑性和韧性略有下降的现象称为固溶强化。
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以下仅本人鄙见、收集整理，有错之出请斧正，仅作参考宋井科2016年10月1-1由拉伸试验可以得出哪些力学性能指标？在工程上这些指标是怎样定义的？答：由拉伸试验可以得出弹性、强度、塑性等指标。
弹性极限：材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值。
屈服强度：材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值，抗拉强度：试样拉断前所能承受的最大应力值。
塑性：材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。
指标为断面伸长率和断面收缩率。
断后伸长率：指试样拉断后标距长度的残余伸长与原始标距之比的百分率。
断面收缩率：指断裂后试样横截面积的最大收缩量与原始横截面积之的百分率比。
1-2．有一d0=10mm，L0=50m m的低碳钢比例试样，拉伸试验时测得F s=20.5k N，F b=31.5k N，d1=6.25m m,L1=66mm,试确定此钢材的σs、σb、、ψ、δ。
1．解：σs=F s/A0，A0=π/4×d02=78.5mm2，σs=20.5×1000／π/4×100=261M p a；σb=F b/A0，A0=π/4×d02，σb=31.5×1000／π/4×100=401M p a；δ=(L1－L0)/L0×100%=（66－50）／50×100%=32%；ψ=(A0－A1)/A0×100%，A1=π/4×d12=30.7m m2=（78.5－30.7）／78.5×100%=61%1-3下列各种工件应该采用何种硬度试验方法来测定其硬度？（1）锉刀（2）黄铜轴套（3）硬质合金刀片（4）供应状态的各种碳钢钢材（5）耐磨工件的表面硬化层锉刀：H R C，黄铜轴套：H B、供应状态的各种非合金钢材：H B、硬质合金刀片：H V：、耐磨工件的表面硬化层：H R C（H R A）、调质态的机床主轴：H B、H R C、H R B。
1-4有四种材料，它们的硬度分别为45H R C.95H R B.850H V.220H B W.比较这四种材料的硬度高低解：800H V>45H R C>240H B S>90H R B1-5当某一材料的断裂韧度K I c＝62M P a•m1/2，2a＝5.7mm时，要使裂纹失稳扩展而导致断裂，需要多大的应力？（设Y=√π）解：K I c=Yσ√a，所以σ=K l c/√π√a=？自己代入算，1-6工程材料有哪些物理性能和化学性能物理性能是指材料固有的属性，金属的物理性能包括密度、熔点、电性能、热性能、磁性能等。
化学性能:耐蚀性、抗氧化性1-7什么是材料的工艺性能解:见书14面倒数第一投2-1试计算面心立方晶格的致密度解：4r=√2a，所以r=√2a/4，致密度=（4πr³/3*4）/a³=74%2-2已知γ-F e的晶格常数大于α-F e的晶格常数，但为什么γ-F e冷却到9120C转变为α-F e时体积反而增加?答：因为γ-F e为面心立方晶格，一个晶胞含4个原子；γ-F e冷却到912C后转变为α-F e后，变成体心立方晶格，一个晶胞含2个原子，尽管γ-F e的晶格常数大于α-F e的晶格常数，但多的体积部分抵不上因原子排列不同γ-F e变成α-F e体积增大的变化部分。
故γ-F e冷却到0912C后转变为α-F e时体积反而增加。
2-3什么是过冷度？过冷度与冷速有何关系？过冷度对金属结晶后的晶粒大小有何影响？答：（1）理论结晶温度与实际结晶温度之差称过冷度。
（2）1、冷却速度越快，材料的过冷度也会相应的增加，可以通俗的理解为随着冷却速度的增加，材料的结晶形核过程会有相应的时间滞后性，就会造成过冷度增加。
随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。
（3）过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。
2-4晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响？结晶时哪些因素影响晶粒度的大小？如何影响？采取哪些方法可以细化晶粒？答：一般情况下，晶粒愈小，其强度、塑形、韧性也愈高；晶体的长大速度、形核速度影响晶粒的大小。
若结晶时有较大地过冷度、形核率的增加比晶核的长大速度快则晶粒愈细；细化晶粒：(1)提高结晶时的冷却速度、增加过冷度。
(2)进行变质处理。
(3)在液态金属结晶时采用机械振动，超声波振动，电磁搞拌等。
2.5什么是固溶体？固溶体有何晶格特性和性能特点？何为固溶强化？所谓固溶体是指溶质原子溶入金属溶剂的晶格中所组成的合金相。
两组元在液态下互溶，固态也相互溶解，且形成均匀一致的物质。
形成固溶体时，含量大者为溶剂，含量少者为溶质；溶剂的晶格即为固溶体的晶格。
按溶质原子在晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体。
1、置换固溶体溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。
当溶剂和溶质原子直径相差不大，一般在15％以内时，易于形成置换固溶体。
铜镍二元合金即形成置换固溶体，镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。
2、间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称间隙固溶体。
间隙固溶体的溶剂是直径较大的过渡族金属，而溶质是直径很小的碳、氢等非金属元素。
其形成条件是溶质原子与溶剂原子直径之比必须小于0.59。
如铁碳合金中，铁和碳所形成的固溶体――铁素体和奥氏体，皆为间隙固溶体。
另外，按溶质元素在固溶体中的溶解度，可分为有限固溶体和无限固溶体。
但只有置换固溶体有可能成为无限固溶体。
当溶质元素含量很少时，固溶体性能与溶剂金属性能基本相同。
但随溶质元素含量的增多，会使金属的强度和硬度升高，而塑性和韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。
置换固溶体和间隙固溶体都会产生固溶强化现象。
2.6什么是金属化合物？金属化合物有何晶格特征和性能特点？何为弥散强化？合金组元件发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物。
金属化合物的组成一般可用化学式表示。
金属化合物的晶格类型不同于任一组元，一般具有复杂的晶格结构。
其性能特点是熔点高、硬度高、脆性大。
当合金中出现金属化合物时，通常能提高合金的硬度和耐磨性，但塑性和韧性会降低。
金属化合物是许多合金的重要组成相。
若合金中的第二相依以细小弥散的微粒均匀分布在基体上，则可显著提高合金的强度，称为弥散强化。
如果这种微粒是通过过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出来的，则成为沉淀强化或时效强化。
这种强化的主要原因是细小弥散的微粒与位错的相互作用，阻碍了位错的运动，从而提高了塑性变形抗力。
2.7判断下列情况是否有相变：液态金属结晶；同素异晶转变液态金属结晶：从液相变成固相同素异晶转变：金属在固态下随温度的变化，由一种晶格变为另一种晶格的现象，这种是固态下的相变。
碳有金刚石和石墨两相；a铁、β铁、γ铁和δ铁是铁的4个固相；冰有7个固相。
2-8现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分问：（1）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是高于原液相中含B量,为什么？（2）固溶体合金结晶时，由于结晶过程中成分是变化的，因此，在平衡状态下固溶体的成分是否均匀？为什么？答：（1）在同一温度下做温度线，分别与固液相交于一点，过交点，做垂直线可以看出与固相线交点处B含量冥想高于另一点。
（2）是：虽然结晶出来成份不同，但平衡液体中成份是平衡的。
2.9比较下列名词的异同1）α-F e，α相与铁素体α-F e是指F e在912℃下以体心立方晶格方式存在；碳溶入α-F e中形成的间隙固溶体称为铁素体，这种存在形式也称为α相。
2）γ-F e，γ相与奥氏体γ-F e是指F e在1394-912℃下以面心立方晶格方式存在；碳溶入γ-F e中形成的间隙固溶体称为奥氏体，这种存在形式也称为γ相。
3）F e3C I，F e3C共晶，F e3C I I,F e3C共析，F e3C I I I从Wc%>2.11%的铁碳合金中在温度从1227℃冷却到1148℃过程中，逐渐析出的片状的F e3C，称为一次渗碳体，即F e3C I；Wc%＝2.11%的共晶成分铁碳合金中在温度冷却到1148℃以下时，形成了F e3C共晶；当Wc%>077%的铁碳合金中在温度从1148℃冷却到727℃过程中，不断析出网状的F e3C，即F e3C I I；当Wc%＝0.77%的共析成分铁碳合金中在温度冷却到727℃以下时，形成铁素体和F e3C的复相组织，称为珠光体，F e3C共析则表示在共析成分点形成的F e3C；当Wc%<0.77%的铁碳合金中在温度从727℃冷却到600℃的过程中，过剩地碳以不断地以颗粒状F e3C形式析出（含量较少），称为F e3C I I I。
F e3C I从液相中析出，F e3C I I从奥氏体中析出，F e3C I I I从铁素体中析出。
4）结晶，重结晶，再结晶物质由液态转变为固态，并形成了晶体，称为结晶。
金属的同素异晶转变是金属从一种晶格类型的固态转变为另一种晶格类型固态的转变。
它也是一个结晶过程，只不过这个结晶是在固态下进行的，因此把这种固态转固态的结晶称为重结晶或二次结晶。
，γ-F e转变为α-F e时，铁的体积会膨胀约1%，产生内应力，严重时导致工件变形和开裂。
经冷变形后的金属加热到再结晶温度时，在原来的变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒而性能也发生明显变化，并恢复到完全软化状态，这个过程称之为再结晶。
5）相成分与组织成分、高温莱氏体与变态莱氏低相是指在金属或合金中具有相同化学成分、相同结构并以界面分开的各个均匀的组成部分。
相与相之间在指定条件下有明显的界面，一个相可以是均匀的，但不一定只含一种物质。
组织是指用肉眼或显微镜所观察到的不同相或者相的形状、分布及各相之间的组合状态。
莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为ωc＝4.3％。
，它分为高温莱氏体和低温莱氏体两种。
当温度高于727℃时，奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称高温莱氏体，用符号L d或（A+F e3C）表示。
由于其中的奥氏体属高温组织，因此高温莱氏体仅存于727℃以上。
高温莱氏体冷却到727℃以下时，将转变为珠光体和渗碳体机械混合物（P+F e3C）,称低温莱氏体，又称为变态莱氏体，用L d'表示。
莱氏体含碳量为4.3%。
由于莱氏体中含有的渗碳体较多，故性能与渗碳体相近，硬度高，塑性很差，即极为硬脆。
2-10默画出F e-F e 3C相图。
埴写各区域的相组分和组织组分。