机械工程材料(于永泗-齐民)课后习题答案(全)
合集下载
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)。
4-5、下列齿轮饼坯的加工方法中，哪种方法正确？为什么？（1）从
热轧厚钢板上切下圆饼；（2）从热轧粗钢棒上切下圆饼；（3）由热轧 钢棒镦成圆饼。
解:选择由热轧钢棒镦成圆饼，因为这样可以控制铜的纤维素的走向 与受力方向一致。
3-4、结合相图分析含0.45%C1.2%C和3.0%C的Fe-C合金在缓慢
冷却过程中的转变及室温下的组织。
解：①0.45%C:7L+StL+S+丫7L+y^y^y+07p+y+a。室温
组织：P+a②1.2%CLtL+y^Y+二次渗碳体7二次渗碳体。室温
组织：P+二次渗碳体。③3.0%CL7L+y7L+y+Le7丫+Le+二次渗
下时，以杂志和被冲下的晶枝碎片为结晶核心均匀长大，形成粗大的 等轴晶区。
4-1、为什么室温下金属的晶粒越细，强度、硬度越高，塑型、韧性
也越好?
解：因为金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多，需要协 调的具有不同位向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高。从而导致 金属强度和硬度越高；金属的晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多, 同时参与变形的晶粒数目也越多， 变形越均匀，推迟了裂纹的形成于 扩展使得在断裂前发生了较大的塑性变形， 在强度和塑型同时增加的 情况下，其塑型和韧性越好。
2-2、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系?
解：相互垂直。
2-4、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗?
解：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。
3-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。
解：在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大 或小，时聚时散，称为晶胚。在以上，由于液相自由能低，晶胚不会 长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，达到一定尺寸的晶 胚将开始长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核。
区形成以后，由于液态金属的加热及凝固时结晶潜热的放出，使得模 壁的温度逐渐升高，冷却速度下降，结晶前沿过冷度减小，难以形成 新的结晶核心，结晶只能通过已有晶体的继续生长来进行。 由于散热 方向垂直于模壁，因此晶体沿着与散热方向相反的方向择优生长而形
成柱状晶区。③中心等轴晶区：当柱状晶区长大到一定程度，由于冷 却速度进一步下降及结晶潜热的不断放出， 使结晶前沿的温度梯度消失，导致柱状晶的长大停止。当心部液体全部冷却至实际结晶温度一
解：伸长率等于，当试样（d）不变时，增加，则伸长率S下降，只有当
/为常数时，不同材料的伸长率才有可比性。所以伸长率与样品长度
有关。
1-3、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等?
解：为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当增 加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等。
1-4、如何用材料的应力-应变曲线判断材料的韧性?
解：所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量, 即拉伸曲线（应力-应变曲线）与横坐标所包围的面积。
2-1、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别。
解：原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体， 而原子在空间呈 无序排列的固体称为非晶体。晶体长程有序，非晶体短程有序。
连续网状成片状分布于铁素体晶界。共晶渗碳体：共晶白口铸铁由
液态冷却到1148C是发生共晶反应，产生共晶奥氏体和共晶渗碳体。
为白色基体。共析渗碳体：共析钢液体在发生共析转变时，由奥
氏体相析出铁素体和共析渗碳体。为黑色的片层。
3-7、说明金属实际凝固时，铸锭的3中宏观组织的形成机制。
解：铸锭的宏观组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区3个晶 区组成。①表层细晶区：当高温的液体金属被浇注到铸型中时，液体 金属首先与铸型的模壁接触，一般来说，铸型的温度较低，产生很大 的过冷度，形成大量晶核，再加上模壁的非均匀形核作用，在铸锭表 面形成一层厚度较薄、晶粒很细的等轴晶区。②柱状晶区：表层细晶
4-4、铜只是通过冷加工及随后加热来细化晶粒，而铁则不需要冷加
工，只需加热到一定温度便可使晶粒细化，为什么?
解：因为铜不存在同素异构的现象，加热时晶体的结构不发生变形, 所以采用冷加工破碎晶粒，产生预变形，从而来消除应力，而铁存在 同素异Βιβλιοθήκη Baidu的现象，固态变相组织要比晶粒组织细，因此只需加热到一 定温度便能使晶粒细化。
3-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么?
解：不属于。同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生 变化，而不是晶化过程。
3-3、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因。
解：①枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内，成分不均匀 的现象叫做枝晶偏析。②结合二元匀晶转变相图可知，枝晶偏析产生 的原因是固溶体合金的结晶只有在 “充分缓慢冷却”的条件下才能得 到成分均匀的固溶体组织。然而在实际生产中，由于冷速较快，合金 在结晶过程中，固相和液相中的原子来不及扩散，使得先结晶出的枝 晶轴含有较多的高熔点元素，而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元 素。③冷速越快，液固相间距越大，枝晶偏析越严重。
机械工程材料
课后习题答案
于永泗齐民
1-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。
解：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而 逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对 弹性模量的影响很小。所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量。
1-2、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么?
碳体7P+y+二次渗碳体+—次渗碳体7Le'二次渗碳体+P。室温组
织：Le'二次渗碳体+P。
3-6、说明Fe-C合金中5种类型渗碳体的形成和形态特点。
解：一次渗碳体：由液相直接析出，黑色的片层。二次渗碳体：含
碳量超过0.77%的铁碳合金自1148C冷却至727C时，会从奥氏体中
金自727C向室温冷却的过程中，从铁素体析出的为三次渗碳体。不
4-2、黄铜铸件上的数码不慎搓掉如何识别数码?
解：用加热使它再结晶的方法可以使原来的数码再呈现。因为打字时 会使铸件打字处产生塑性变形，有预变形存在，通过加热再结晶可使 晶粒恢复到预变形之前的状态，使之显现出数码。
4-3、金属铸件的晶粒往往粗大，能否通过再结晶退火来细化其晶粒?
为什么?
解：不能，因为铸件没有产生预变形，故不能采用再结晶的方法。
热轧厚钢板上切下圆饼；（2）从热轧粗钢棒上切下圆饼；（3）由热轧 钢棒镦成圆饼。
解:选择由热轧钢棒镦成圆饼，因为这样可以控制铜的纤维素的走向 与受力方向一致。
3-4、结合相图分析含0.45%C1.2%C和3.0%C的Fe-C合金在缓慢
冷却过程中的转变及室温下的组织。
解：①0.45%C:7L+StL+S+丫7L+y^y^y+07p+y+a。室温
组织：P+a②1.2%CLtL+y^Y+二次渗碳体7二次渗碳体。室温
组织：P+二次渗碳体。③3.0%CL7L+y7L+y+Le7丫+Le+二次渗
下时，以杂志和被冲下的晶枝碎片为结晶核心均匀长大，形成粗大的 等轴晶区。
4-1、为什么室温下金属的晶粒越细，强度、硬度越高，塑型、韧性
也越好?
解：因为金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多，需要协 调的具有不同位向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高。从而导致 金属强度和硬度越高；金属的晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多, 同时参与变形的晶粒数目也越多， 变形越均匀，推迟了裂纹的形成于 扩展使得在断裂前发生了较大的塑性变形， 在强度和塑型同时增加的 情况下，其塑型和韧性越好。
2-2、立方晶系中指数相同的晶面和晶向有什么关系?
解：相互垂直。
2-4、合金一定是单相的吗？固溶体一定是单相的吗?
解：合金不一定是单相的，也可以由多相组成，固溶体一定是单相的。
3-1、说明在液体结晶的过程中晶胚和晶核的关系。
解：在业态经书中存在许多有序排列飞小原子团，这些小原子团或大 或小，时聚时散，称为晶胚。在以上，由于液相自由能低，晶胚不会 长大，而当液态金属冷却到以下后，经过孕育期，达到一定尺寸的晶 胚将开始长大，这些能够连续长大的晶胚称为晶核。
区形成以后，由于液态金属的加热及凝固时结晶潜热的放出，使得模 壁的温度逐渐升高，冷却速度下降，结晶前沿过冷度减小，难以形成 新的结晶核心，结晶只能通过已有晶体的继续生长来进行。 由于散热 方向垂直于模壁，因此晶体沿着与散热方向相反的方向择优生长而形
成柱状晶区。③中心等轴晶区：当柱状晶区长大到一定程度，由于冷 却速度进一步下降及结晶潜热的不断放出， 使结晶前沿的温度梯度消失，导致柱状晶的长大停止。当心部液体全部冷却至实际结晶温度一
解：伸长率等于，当试样（d）不变时，增加，则伸长率S下降，只有当
/为常数时，不同材料的伸长率才有可比性。所以伸长率与样品长度
有关。
1-3、和两者有什么关系？在什么情况下两者相等?
解：为应力强度因子，为平面应变断裂韧度，为的一个临界值，当增 加到一定值时，裂纹便失稳扩展，材料发生断裂，此时，两者相等。
1-4、如何用材料的应力-应变曲线判断材料的韧性?
解：所谓材料的韧性是指材料从变形到断裂整个过程所吸收的能量, 即拉伸曲线（应力-应变曲线）与横坐标所包围的面积。
2-1、从原子结构上说明晶体与非晶体的区别。
解：原子在三维空间呈现规则排列的固体称为晶体， 而原子在空间呈 无序排列的固体称为非晶体。晶体长程有序，非晶体短程有序。
连续网状成片状分布于铁素体晶界。共晶渗碳体：共晶白口铸铁由
液态冷却到1148C是发生共晶反应，产生共晶奥氏体和共晶渗碳体。
为白色基体。共析渗碳体：共析钢液体在发生共析转变时，由奥
氏体相析出铁素体和共析渗碳体。为黑色的片层。
3-7、说明金属实际凝固时，铸锭的3中宏观组织的形成机制。
解：铸锭的宏观组织由表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区3个晶 区组成。①表层细晶区：当高温的液体金属被浇注到铸型中时，液体 金属首先与铸型的模壁接触，一般来说，铸型的温度较低，产生很大 的过冷度，形成大量晶核，再加上模壁的非均匀形核作用，在铸锭表 面形成一层厚度较薄、晶粒很细的等轴晶区。②柱状晶区：表层细晶
4-4、铜只是通过冷加工及随后加热来细化晶粒，而铁则不需要冷加
工，只需加热到一定温度便可使晶粒细化，为什么?
解：因为铜不存在同素异构的现象，加热时晶体的结构不发生变形, 所以采用冷加工破碎晶粒，产生预变形，从而来消除应力，而铁存在 同素异Βιβλιοθήκη Baidu的现象，固态变相组织要比晶粒组织细，因此只需加热到一 定温度便能使晶粒细化。
3-2、固态非晶合金的晶化过程是否属于同素异构转变？为什么?
解：不属于。同素异构是物质在固态下的晶格类型随温度变化而发生 变化，而不是晶化过程。
3-3、根据匀晶转变相图分析产生枝晶偏析的原因。
解：①枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内，成分不均匀 的现象叫做枝晶偏析。②结合二元匀晶转变相图可知，枝晶偏析产生 的原因是固溶体合金的结晶只有在 “充分缓慢冷却”的条件下才能得 到成分均匀的固溶体组织。然而在实际生产中，由于冷速较快，合金 在结晶过程中，固相和液相中的原子来不及扩散，使得先结晶出的枝 晶轴含有较多的高熔点元素，而后结晶的枝晶中含有较多低熔点元 素。③冷速越快，液固相间距越大，枝晶偏析越严重。
机械工程材料
课后习题答案
于永泗齐民
1-1、可否通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。
解：不能，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而 逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对 弹性模量的影响很小。所以不能通过增大尺寸来提高弹性模量。
1-2、工程上的伸长率与选取的样品长度有关，为什么?
碳体7P+y+二次渗碳体+—次渗碳体7Le'二次渗碳体+P。室温组
织：Le'二次渗碳体+P。
3-6、说明Fe-C合金中5种类型渗碳体的形成和形态特点。
解：一次渗碳体：由液相直接析出，黑色的片层。二次渗碳体：含
碳量超过0.77%的铁碳合金自1148C冷却至727C时，会从奥氏体中
金自727C向室温冷却的过程中，从铁素体析出的为三次渗碳体。不
4-2、黄铜铸件上的数码不慎搓掉如何识别数码?
解：用加热使它再结晶的方法可以使原来的数码再呈现。因为打字时 会使铸件打字处产生塑性变形，有预变形存在，通过加热再结晶可使 晶粒恢复到预变形之前的状态，使之显现出数码。
4-3、金属铸件的晶粒往往粗大，能否通过再结晶退火来细化其晶粒?
为什么?
解：不能，因为铸件没有产生预变形，故不能采用再结晶的方法。