机械工程材料习题答案
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章 材料的结构和金属的结晶
根据材料属性，工程材料可分为金属材料、非金属材料和复合材 料。其中金属材料又分为钢铁（黑色）材料和非铁（有色）材料； 非金属材料又可分为无机非金属材料和有机高分子材料。
-Fe 的晶格类型是体心立方（bcc）； γ-Fe 的晶格类型是面心立 方（fcc）；纯Mg 的晶格类型是密排六方（hcp） 。
建筑精选课件
13
（3）T<183℃ , T → 183℃
183 ℃ 时发生共晶反应，剩余 的L相瞬时析出α+β
wSn97.7% W共晶%=（61.9-19）/（97.7-19）=42.9/78.7=54.5%
因此，共晶成分最 少的合金为wSn19%。
建筑精选课件
9
答：
（3）固液相之间温差值越大，产生的枝晶偏析就越严重。因此，在Pb-Sn 二元系中，最容易产生偏析的成分就在两个端际固溶体最大溶解度处，即
wSn19%和wSn97.7%处；最不容易产生偏析的成分在共晶点处，即wSn61.9% 处。
磨损的微观机制（4大类）。
蠕变是在一定外力作用下，随着时间的延长，材料缓慢地产生塑 性变形的现象。由蠕变变形而最终导致的断裂称为蠕变断裂。只 要应力的作用时间相当长，蠕变在应力小于弹性极限时也能出现。 金属材料高温力学性能指标有蠕变极限（金属在高温长期载荷作 用下的塑性变形抗力）和持久强度极限（金属在高温长期载荷作 用下的断裂强度），分别对应着常温下的屈服和抗拉强度。
建筑精选课件
10
7、利用Pb-Sn相图，分析含wSn30%的合金在下列各温度时组织中有哪些相合 组织组成物，并求出相和组织组成物的相对含量。 (1)高于300 ℃ ；(2)刚冷到183 ℃ ，共晶转变尚未开始；(3)在183 ℃ ，共晶 转变完毕；(4)冷至室温。
（1）T>300 ℃
Pb-Sn二元合金, 成分: Wsn30% （2）T>183℃ , T → 183℃
典型钢锭的显微组织分区及各区的力学性能。
建筑精选课件
1
第二章 金属的塑性变形与再结晶
常温下塑性变形的主要方式是滑移；滑移的微观机制是位错运动。 所以提高材料抗塑性变形的能力（提高屈服强度）的本质是提高 位错运动的阻力。
建筑精选课件
2
第三章 材料的力学性能
主要的硬度指标HB、HR和HV各自的测量原理；HBW和HBS， HRA、HRB和HRC在测量方法上的差别及对应的适用范围。
建筑精选课件
4
2、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。
答： 固溶强化：溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错 运动时受到阻力增大。 弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再 有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时，会提高合金的强度、硬度及 耐磨性。这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化。 加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位错运动阻力， 引起塑性变形抗力的增加，提高合金的强度和硬度。 区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化 是通过产生晶格畸变，使位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利用 金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加工强化是通过力的作用 产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比， 通过固溶强化得到的强度、硬度最低，但塑性、韧性最好，加工强化得到 的强度、硬度最高，但塑韧性最差，弥散强化介于两者之间。
•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相二次凝固
析出， βII存在于α 相基体中。
因此，在Pb-Sn二元系
（3）T<183℃ , T → 183℃
建筑精选课件
11
（1）T>300 ℃
在液相线之上，全部为液相
建筑精选课件
12
（2）T>183℃ , T → 183℃
T>183℃但未发生共晶反应，L+α，
此时的α相称为初生相
WL=
30-19 61.9-19
=25.64%
Wα=
61Biblioteka Baidu9-30 =74.36% 61.9-19
建筑精选课件
6
4、共晶点与共晶线有何关系？共晶组织一般是什么形态、如何形成？（略）
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？（略）用 于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？
答： 压力加工的合金需要塑性好，单相固溶体成分的合金正好能满足这一要求。
建筑精选课件
7
6、在Pb-Sn相图中，指出合金组织中:
中含βII最多的成分在
wSn19%处 ；最少的成 分在相图左端大约
wSn1%。
建筑精选课件
8
答：
（2） 共晶反应点对应的合金最终能够获得100%共晶组织，即共晶含量最
多处wSn61.9% 。共晶成分最少的合金可能出现在wSn19%和wSn97.7%之中。 通过计算：
wSn19%
W共晶%=（97.7-61.9）/（97.7-19）=35.8/78.7=45.5%
材料的失效及对应性能表征
建筑精选课件
3
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 分和结构，但没有形态的概念。 （2）两者的反应物状态不一样，共晶反应的反应物是液相L；共析反应的 反应物是固相S。
建筑精选课件
5
3、有尺寸和形状完全相同的两个Ni-Cu合金铸件，一个含wNi10%，另一个 含wNi50%，铸后缓冷，问固态铸件中哪个偏析严重，为什么？怎样消除偏 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。
根据材料属性，工程材料可分为金属材料、非金属材料和复合材 料。其中金属材料又分为钢铁（黑色）材料和非铁（有色）材料； 非金属材料又可分为无机非金属材料和有机高分子材料。
-Fe 的晶格类型是体心立方（bcc）； γ-Fe 的晶格类型是面心立 方（fcc）；纯Mg 的晶格类型是密排六方（hcp） 。
建筑精选课件
13
（3）T<183℃ , T → 183℃
183 ℃ 时发生共晶反应，剩余 的L相瞬时析出α+β
wSn97.7% W共晶%=（61.9-19）/（97.7-19）=42.9/78.7=54.5%
因此，共晶成分最 少的合金为wSn19%。
建筑精选课件
9
答：
（3）固液相之间温差值越大，产生的枝晶偏析就越严重。因此，在Pb-Sn 二元系中，最容易产生偏析的成分就在两个端际固溶体最大溶解度处，即
wSn19%和wSn97.7%处；最不容易产生偏析的成分在共晶点处，即wSn61.9% 处。
磨损的微观机制（4大类）。
蠕变是在一定外力作用下，随着时间的延长，材料缓慢地产生塑 性变形的现象。由蠕变变形而最终导致的断裂称为蠕变断裂。只 要应力的作用时间相当长，蠕变在应力小于弹性极限时也能出现。 金属材料高温力学性能指标有蠕变极限（金属在高温长期载荷作 用下的塑性变形抗力）和持久强度极限（金属在高温长期载荷作 用下的断裂强度），分别对应着常温下的屈服和抗拉强度。
建筑精选课件
10
7、利用Pb-Sn相图，分析含wSn30%的合金在下列各温度时组织中有哪些相合 组织组成物，并求出相和组织组成物的相对含量。 (1)高于300 ℃ ；(2)刚冷到183 ℃ ，共晶转变尚未开始；(3)在183 ℃ ，共晶 转变完毕；(4)冷至室温。
（1）T>300 ℃
Pb-Sn二元合金, 成分: Wsn30% （2）T>183℃ , T → 183℃
典型钢锭的显微组织分区及各区的力学性能。
建筑精选课件
1
第二章 金属的塑性变形与再结晶
常温下塑性变形的主要方式是滑移；滑移的微观机制是位错运动。 所以提高材料抗塑性变形的能力（提高屈服强度）的本质是提高 位错运动的阻力。
建筑精选课件
2
第三章 材料的力学性能
主要的硬度指标HB、HR和HV各自的测量原理；HBW和HBS， HRA、HRB和HRC在测量方法上的差别及对应的适用范围。
建筑精选课件
4
2、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。
答： 固溶强化：溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错 运动时受到阻力增大。 弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再 有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时，会提高合金的强度、硬度及 耐磨性。这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化。 加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位错运动阻力， 引起塑性变形抗力的增加，提高合金的强度和硬度。 区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化 是通过产生晶格畸变，使位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利用 金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加工强化是通过力的作用 产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比， 通过固溶强化得到的强度、硬度最低，但塑性、韧性最好，加工强化得到 的强度、硬度最高，但塑韧性最差，弥散强化介于两者之间。
•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相二次凝固
析出， βII存在于α 相基体中。
因此，在Pb-Sn二元系
（3）T<183℃ , T → 183℃
建筑精选课件
11
（1）T>300 ℃
在液相线之上，全部为液相
建筑精选课件
12
（2）T>183℃ , T → 183℃
T>183℃但未发生共晶反应，L+α，
此时的α相称为初生相
WL=
30-19 61.9-19
=25.64%
Wα=
61Biblioteka Baidu9-30 =74.36% 61.9-19
建筑精选课件
6
4、共晶点与共晶线有何关系？共晶组织一般是什么形态、如何形成？（略）
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？（略）用 于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？
答： 压力加工的合金需要塑性好，单相固溶体成分的合金正好能满足这一要求。
建筑精选课件
7
6、在Pb-Sn相图中，指出合金组织中:
中含βII最多的成分在
wSn19%处 ；最少的成 分在相图左端大约
wSn1%。
建筑精选课件
8
答：
（2） 共晶反应点对应的合金最终能够获得100%共晶组织，即共晶含量最
多处wSn61.9% 。共晶成分最少的合金可能出现在wSn19%和wSn97.7%之中。 通过计算：
wSn19%
W共晶%=（97.7-61.9）/（97.7-19）=35.8/78.7=45.5%
材料的失效及对应性能表征
建筑精选课件
3
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 分和结构，但没有形态的概念。 （2）两者的反应物状态不一样，共晶反应的反应物是液相L；共析反应的 反应物是固相S。
建筑精选课件
5
3、有尺寸和形状完全相同的两个Ni-Cu合金铸件，一个含wNi10%，另一个 含wNi50%，铸后缓冷，问固态铸件中哪个偏析严重，为什么？怎样消除偏 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。