材料成型基础课后习题答案

1 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ζ s 屈服极限Mpa ζ b 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/cm 2 ζ —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 L L+A L+Fe 3 C A A+F F A+ Fe 3 C F+ Fe 3 C 2 图1--1 简化的铁碳合金状态图三、填空 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%）+Fe 3 C 。 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%)+ Fe 3 C 。 6.E 是共晶点，P 是共析点，Al 线即 PSK 线，A3 即 GS 线，Acm 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、Fe 3 C 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、�6�7�6�78 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β II 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．＞σ b B．＜σ b C．＞σ s D．＜σ s E．达到σ s F．达到σ b 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σ b 值最高，(D )的HBS 值最高，(A ) 的δ 和 ak 值最高。在它们的组织中，( D )的二次渗碳体最多，( C)珠光体 3 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 ) A 与溶