工程材料

练习题

第一章练习题

1-1.某室温下使用的一紧固螺栓在工作时发现紧固力下降，试分析材料的何种性能指标没有达到要求？提出主要的可能解决措施。

1-2.假设塑性变形时材料体积不变，那么在什么情况下塑性指标δ、ψ之间能建立何种数学关系？

1-3.现有一碳钢制支架刚性不足，采用以下三种方法中的哪种方法可有效解决此问题？为什么？

①改用合金钢；②进行热处理改性强化；③改变该支架的截面与结构形状尺寸。

1-4.对自行车座位弹簧进行设计和选材，应涉及到材料的哪些主要性能指标？

1-5.在零件设计与选材时，如何合理选择材料的σp、σe、σ0.2、σb、σ-1性能指标？各举一例说明。

1-6.现有两种低强度钢在室温下测定冲击韧度，其中材料A的A k=80J、材料B的A k=60J,能否得出在任何情况下材料A的韧性高于材料B,为什么？

1-7.实际生产中，为什么零件设计图或工艺卡上一般是提出硬度技术要求而不是强度或塑性值？

1-8.全面说明材料的强度、硬度、塑性、韧性之间的辨证关系。

1-9.传统的强度设计采用许用应力[σ]=σ0.2/n,为什么不能一定保证零件的安全性？有人说：“安全系数n越大，零件工作时便越安全可靠。”，你怎样认识这句话？

1-10.比较冲击韧度A k、断裂韧度K Ic的异同点和它们用来衡量材料韧性的合理性。

1-11.一般认为铝、铜合金的耐蚀性优于普通钢铁材料，试分析在潮湿性环境下铝与铜的接触面上发生腐蚀现象的原因。

第二章练习题

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、γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？

2-2．已知γ—Fe的晶格常数（a＝3.63A）要大于α—Fe的晶格常数（a＝2.89A），但为什么γ—Fe冷却到912℃转变为α—Fe时，体积反而增大？

2-3．1克铁在室温和1000℃时各含有多少个晶胞？

2-4．已知铜的原子直径为2.56A，求其晶格常数，并计算1mm3铜中的原子数。

2-5.总结说明实际金属晶体材料的内部结构特点。

第三章练习题

3-1．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浇注时采用震动与不采用震动；

⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。

3-2．下列元素在α－Fe中形成哪几种固溶体？Si，C，N，Cr，Mn，B

3-3．间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上有何区别？举例说明。

3-4．分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同之处。

3-5．根据下表所列要求，归纳比较固溶体、金属化合物及机械混合物的特点。

3-6．为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？

3-7．为什么钢锭希望减少柱状晶区，而铜锭、铝锭往往希望扩大柱状晶区？

第四章练习题

4-1．为什么在一般条件下进行塑性变形时，锌中易出现孪晶，而纯铜中易出现滑移带？

4-2．若将经过大量冷塑性变形（变形程度70％以上）的纯铜长棒的一端浸入冰水中（并保持水温不变），另一端加热至900℃，并将此过程持续１小时，然后再把长棒完全冷却。试分析试棒长度方向的组织与硬度的分布情况。

4-3．冷塑性变形与热塑性变形后的金属能否根据其显微组织加以区别？

4-4．简要比较液态结晶、重结晶、再结晶的异同处。

4-5．金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？为什么？

4-6．生产中加工长的精密丝杆（或轴）时，常在半精加工后，将丝杆吊挂起来，并用木锤沿全长轻击几遍，再吊挂7～15天，然后再精加工。试解释这样做的目的及其原因。

4-7．如果将一软焊料反复弯曲数次，会发现它仍旧很软。而对一退火铜也作同样弯曲就会明显变硬，以至经过几次之后就不能用手弯曲了。这是为什么？

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℃)。

4-9．用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？

⑴用厚钢板切成圆板，再加工成齿轮；

⑵用粗钢棒切下圆板，再加工成齿轮；

⑶将圆棒钢材加热，锻打成圆饼，再加工成齿轮。

4-10 ．用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃保温，保温后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。

4-11．在室温下对铅板进行弯折，愈弯愈硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又象最初一样柔软，这是什么原因？

第五章练习题

5-1.分析含碳量w c分别为0.2%、0.45%、0.8%、1.2%的铁碳合金在极缓慢冷却时的组织转变过程，绘

出室温组织示意图并在图上标明组织组成物名称。

5-2.分析一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体的异同之处。

5-3.根据Fe-Fe3C相图计算：

⑴室温下，w c为0.2%的钢中珠光体和铁素体的相对量。

⑵室温下，w c为1.2%的钢中珠光体和二次渗碳体的相对量。

⑶ 727℃共析反应刚完成时，珠光体中铁素体和渗碳体的相对量。

⑷w c为1.2%的钢在1400℃、1100℃和800℃时奥氏体中的含碳量。

⑸铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。

5-4.某仓库中积压了许多退火状态的碳钢，由于钢材混杂不知其化学成分，现找出一根，经金相分析后发现组织为珠光体和铁素体，其中铁素体占80%。问此钢的含碳量大约为多少？

5-5.已知铁素体的硬度为80HBS，渗碳体的硬度为800HBW，根据两相混合物的合金性能变化规律，计算珠光体的硬度。为什么实际测得的珠光体的硬度都要高于此计算值？

5-6.现有形状和尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金，它们的含碳量w c分别为0.20%、

0.40%、1.2%、3.5%，根据你所学的知识可用哪些方法来区别它们？

5-7.根据Fe-Fe3C相图解释下列现象：

⑴在进行热轧和锻造时，通常将钢材加热到1000～1250℃；

⑵钢铆钉一般用低碳钢制作；

⑶绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时的钢丝绳分别w c为0.60%、0.65%、

0.70%的钢等制成）；