机械工程材料课后习题答案
机械工程材料课后答案
机械⼯程材料课后答案⼯程材料习题<习题⼀>1、抗拉强度：是材料在破断前所能承受的最⼤应⼒。
屈服强度：是材料开始产⽣明显塑性变形时的最低应⼒。
塑性：是指材料在载荷作⽤下，产⽣永久变形⽽不破坏的能⼒韧性：材料变形时吸收变形⼒的能⼒硬度：硬度是衡量材料软硬程度的指标，材料表⾯抵抗更硬物体压⼊的能⼒。
刚度：材料抵抗弹性变形的能⼒。
疲劳强度：经⽆限次循环⽽不发⽣疲劳破坏的最⼤应⼒。
冲击韧性：材料在冲击载荷作⽤下抵抗破坏的能⼒。
断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展的能⼒。
2 、材料的弹性模量与塑性⽆关。
3 、四种不同材料的应⼒应变曲线，试⽐较抗拉强度，屈服强度，刚度和塑性。
由⼤到⼩的顺序，抗拉强度： 2 、 1 、 3 、 4 。
屈服强度： 1 、 3 、 2 、 4 。
刚度：1 、3 、2 、4 。
塑性：3 、2 、4 、1 。
4、常⽤的硬度测试⽅法有⼏种？这些⽅法测出的硬度值能否进⾏⽐较？布⽒、洛⽒、维⽒和显微硬度。
由于各种硬度测试⽅法的原理不同，所以测出的硬度值不能直接进⾏⽐较。
5、以下⼯件应该采⽤何种硬度试验法测定其硬度？（1）锉⼑：洛⽒或维⽒硬度（2）黄铜轴套：布⽒硬度（3）供应状态的各种碳钢钢材：布⽒硬度（4）硬质合⾦⼑⽚：洛⽒或维⽒硬度（5）耐磨⼯件的表⾯硬化层：显微硬度6、反映材料承受冲击载荷的性能指标是什么？不同条件下测得的这些指标能否进⾏⽐较？怎样应⽤这些性能指标？冲击功或冲击韧性。
由于冲击功或冲击韧性代表了在指定温度下，材料在缺⼝和冲击载荷共同作⽤下脆化的趋势及其程度，所以不同条件下测得的这种指标不能进⾏⽐较。
冲击韧性是⼀个对成分、组织、结构极敏感的参数，在冲击试验中很容易揭⽰出材料中的某些物理现象，如晶粒粗化、冷脆、热脆和回⽕脆性等，故⽬前常⽤冲击试验来检验冶炼、热处理以及各种加⼯⼯艺的质量。
此外，不同温度下的冲击试验可以测定材料的冷脆转变温度。
同时，冲击韧性对某些零件（如装甲板等）抵抗少数⼏次⼤能量冲击的设计有⼀定的参考意义。
机械工程材料习题集答案
机械工程材料习题集答案机械工程材料是机械设计和制造过程中不可或缺的一部分，它们决定了机械产品的性能、可靠性和成本。
以下是一些机械工程材料习题集的答案，供学生参考学习。
习题一：金属材料的分类及其特性答案：金属材料通常分为铁基合金（如钢和铸铁）、非铁金属（如铝、铜、钛合金等）。
铁基合金具有较高的强度和硬度，广泛应用于结构材料和机械零件。
非铁金属则具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，常用于电气设备和高温环境。
习题二：合金化对金属材料性能的影响答案：合金化是通过在基体金属中添加其他元素来改善材料性能的过程。
合金元素可以提高材料的强度、硬度、韧性和耐腐蚀性。
例如，碳钢中的碳含量增加会提高其硬度，但同时会降低其韧性。
习题三：材料的疲劳特性答案：材料在反复加载和卸载的过程中，即使应力水平低于材料的屈服强度，也可能发生疲劳破坏。
疲劳特性包括疲劳极限、S-N曲线（应力-寿命曲线）等，它们描述了材料在不同应力水平下的疲劳寿命。
习题四：材料的热处理工艺答案：热处理是改变金属材料性能的一种工艺，包括退火、正火、淬火和回火等。
通过控制加热和冷却过程，可以改善材料的硬度、韧性和耐磨性。
习题五：材料的腐蚀与防护答案：材料在特定环境下可能发生化学或电化学腐蚀。
常见的腐蚀类型包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂等。
防护措施包括使用耐腐蚀材料、涂层保护、阴极保护等。
习题六：非金属材料的应用答案：非金属材料如塑料、橡胶、陶瓷和复合材料，在机械工程中有广泛的应用。
它们具有良好的绝缘性、低密度和特定的化学稳定性，适用于轻质结构、密封件和高温环境。
习题七：材料的断裂韧性答案：断裂韧性是材料抵抗裂纹扩展的能力，通常用KIC表示。
高断裂韧性的材料在受到冲击或应力集中时，更不容易发生断裂。
习题八：复合材料的结构和性能答案：复合材料是由两种或两种以上不同材料组合而成的新型材料，具有各向异性的特点。
它们结合了各组分材料的优点，如高强度、高刚度和低密度，广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
机械工程材料第二版课后答案
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。
答：选③，改变该支架的截面与结构形状尺寸。
因为金属材料的刚度决定于基体金属的性质，当基体金属确定时，难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法使之改变。
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？答：强度、弹性、疲劳极限。
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？答：传统的强度设计采用[σ]= σ0.2/n ，都是假设材料是均匀无缺陷的，而实际上材料中存在着既存或后生的微小宏观裂纹，因此在实际的强度设计中还应考虑材料抵抗脆性断裂的力学性能指标—断裂韧度（KI），只考虑许用应力[σ]= σ0.2/n 是不能保证零件的安全性的。
“n越大，零件越安全”也是不对的，因为[σ]= σ0.2/n,n增大就会使[σ]降低而牺牲材料的强度，将塑性和韧性取大一些，导致[σ]偏低而零件的尺寸与重量增加，浪费了原材料。
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。
答：潮湿环境下铝与铜的接触面上会发生电化学腐蚀，因为这时铝与铜的接触面因电极电位不同存在着电极电位差而发生电化学腐蚀。
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、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2-2 已知－Fe的晶格常数（a=3.6 ）要大于－Fe的晶格常数（a=2.89 ）,但为什么－Fe冷却到912℃转变为－Fe时体积反而增大？答：－Fe冷却到912℃转变为－Fe时体积增大，是因为转变之后面心立方的－Fe转变为体心立方的－Fe时致密度变小。
机械工程材料教程及课后答案
机械工程材料教程及课后答案1．解释以下名词亚晶粒：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、位向差面缺陷：原子排列不规那么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。
如晶界限缺陷：原子排列的不规那么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。
点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规那么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部分滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界限即为位错线。
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似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，那么称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体构造称为“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，原子呈规那么排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒外表所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意参加某些难熔固态颗粒，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：在浇注前所参加的难熔杂质称为变质剂。
2。
常见的金属晶体构造有哪几种？α—Fe 、γ— Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体构造？答：常见金属晶体构造：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。
2-机械工程材料_课后答案_西北工业大学
第一章习题答案1、按优先数的基本系列确定优先数：第一个数为10，按R5系列确定后五项优先数。
解：后五项优先数是16，25，40，63，100。
第一个数为100，按R10/3系列确定后三项优先数。
解：后三项优先数是200，400，800。
2、试写出R10优先数系从1～100的全部优先数（常用值）。
解：R10优先数系从1～100的全部优先数是1，1.25，1.6，2，2.5，3.15，4，5，6.3，8，10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，80，100。
3、普通螺纹公差自3级精度开始其公差等级系数为：0.50，0.63，0.80，1.00，1.25，1.60，2.00。
试判断它们属于优先数系中的哪一种?其公比是多少？解：它们属于R10 （0.50，2.00），公比是1.25。
第三章习题答案1、孔的基本尺寸D=50mm，最大极限尺寸Dmax=50.087mm，最小极限尺寸Dmin=50.025mm，求孔的上偏差ES，下偏差EI及公差TD，并画出公差带图。
解：根据公式可得孔的上偏差 ES=Dmax-D = 50.087-50 = +0.087 mm孔的下偏差 EI=Dmin-D = 50.025-50 = +0.025 mm孔的公差 TD=︱Dmax - Dmin︱=0.062 mm2、设某配合的孔径为，轴径为，试分别计算其极限尺寸、极限偏差、尺寸公差、极限间隙(或过盈)、平均间隙(或过盈)和配合公差，并画出尺寸公差带图与配合公差带图。
解：(1)极限尺寸：孔：Dmax=φ15.027 Dmin=φ15轴: dmax=φ14.984 dmin=φ14.966(2)极限偏差：孔：ES=+0.027 EI=0轴：es= -0.016 ei= -0.034(3)尺寸公差：孔：TD=|ES-EI|= |（+0.027）-0|=0.027轴：Td= |es-ei|=|（-0.016）－（-0.034）|=0.018(4)极限间隙：Xmax= ES－ei=（+0.027）－（-0.034）=+0.061Xmin= EI－es=0－（-0.016）=+0.016平均间隙(5)配合公差：Tf= TD+ Td=0.027+0.018=0.045(6)尺寸公差带和配合公差带图，如图所示。
机械工程材料习题及参考解答
♦ 变质处理
机械工程材料 第三章 金属的结晶
♦ （二） 填空题
– 1． 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 。 – 2． 在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称 为 结 晶 ；而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变 称为 同素异构转变 。 – 3． 当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是 促进形核，细化晶粒 。 – 4． 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是 自由能差降低（△F） ， 阻力是 自由能增加 。 – 5． 能起非自发生核作用的杂质，必须符合 结构相似，尺寸相当 的原则。 – 6． 过冷度是指 理论结晶温度与实际结晶温度之差 ，其表示符 号为 △T 。 – 7． 过冷是结晶的 必要 条件。 – 8． 细化晶粒可以通过 增加过冷度 和 加变质剂 两种途径实现。 – 9． 典型铸锭结构的三个晶区分别为： 细晶区、柱状晶区和等轴晶区。
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机械工程材料 第二章 金属的结构
♦ （二） 填空题
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– 1． 同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性， 良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。 – 2． 晶体与非金属最根本的区别是 晶体内部的原子（或离子） 是按一定几何形状规则排列的，而非晶体则不是 。 – 3． 金属晶体中最主要的面缺陷是 晶界 和 亚晶界 。 – 4． 错位分两种，它们是刃型位错 和 螺旋位错，多余半原子面 是 刃型 位错所特有的。 0 1 2 – 5． 在立方晶系中，｛120｝晶面族包括 ( 20)、(1 0)、(12 )、 等 (1 2 0)、(1 2 0)、(1 2 0 )、(1 20 )、(120) – 6． 点缺陷 有 空位和 间隙原子 两种；面缺陷中存在大量 的 位错 。 4 2 – 7． γ-Fe、α-Fe的一个晶胞内的原子数分别为 和 。 – 8． 当原子在金属晶体中扩散时，它们在内、外表面上的扩散 速度较在体内的扩散速度 快得多。
机械工程材料(第二版)课后习题答案
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、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2---7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。
第三章作业3－2 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浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。
答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。
答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。
原因是：（1）强度高：Hall-Petch公式。
晶界越多，越难滑移。
（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。
（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。
4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后再精加工。
试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。
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℃）？答：W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。
机械工程材料习题与答案
机械工程材料习题与答案机械工程材料是机械设计和制造过程中不可或缺的一部分，它涉及到材料的选用、性能、加工和应用等方面。
在机械工程材料的习题中，通常会包含材料的力学性能测试、材料选择、热处理、材料失效分析等内容。
以下是一些机械工程材料习题与答案的示例：习题1：某机械零件需要承受较大的拉力，设计者需要选择合适的材料。
请根据以下材料的力学性能数据，推荐一种材料，并说明理由。
- 钢A：抗拉强度为600MPa，屈服强度为400MPa，延展性为15%。
- 钢B：抗拉强度为800MPa，屈服强度为600MPa，延展性为10%。
- 铝C：抗拉强度为300MPa，屈服强度为200MPa，延展性为30%。
答案：推荐使用钢B。
虽然钢A的延展性更好，但钢B的抗拉强度和屈服强度都更高，这意味着它能够承受更大的拉力而不至于断裂。
对于承受大拉力的零件，材料的强度是首要考虑的因素。
习题2：某零件需要在高温下工作，需要考虑材料的耐热性。
请分析以下材料在高温下的稳定性，并推荐一种材料。
- 不锈钢D：在500°C下仍能保持其力学性能。
- 钛合金E：在600°C下力学性能略有下降，但在800°C下迅速下降。
- 陶瓷材料F：在1000°C下仍能保持其力学性能。
答案：推荐使用陶瓷材料F。
虽然不锈钢D和钛合金E都具有一定的耐热性，但陶瓷材料F在高温下的性能更为稳定，适合在极端高温环境下工作。
习题3：某零件需要通过热处理来提高其硬度和耐磨性。
请说明热处理的基本过程，并给出一个可能的热处理方案。
答案：热处理是一种通过控制加热和冷却过程来改变金属的物理性质的方法。
基本过程通常包括：加热（奥氏体化）、保温、冷却（淬火）和回火。
一个可能的热处理方案是：将钢材料加热到其奥氏体化温度（通常高于其相变温度），保持一段时间，然后快速冷却（淬火），最后进行回火以减少内部应力和提高韧性。
习题4：某零件在使用过程中发生断裂，需要分析其断裂原因。
机械工程材料第三版习题答案
机械工程材料第三版习题答案机械工程材料第三版习题答案机械工程材料是机械工程学科中的重要一环，它研究材料的性质、结构和应用，为机械设计和制造提供了基础。
而在学习过程中，习题是检验学习效果的重要手段。
然而，机械工程材料第三版习题的答案是学习者们经常需要的，下面将为大家提供一些常见习题的答案。
1. 什么是材料的力学性能？材料的力学性能是指材料在受力作用下的变形和破坏行为。
常见的力学性能包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。
2. 什么是弹性模量？弹性模量是材料在弹性变形阶段的应力和应变之比，用于衡量材料的刚度。
常见的弹性模量有杨氏模量、剪切模量等。
3. 什么是屈服强度？屈服强度是材料在拉伸或压缩过程中，应力达到最大值后开始出现塑性变形的应力值。
它反映了材料的抗塑性变形能力。
4. 什么是断裂韧性？断裂韧性是材料在断裂前能吸收的能量大小。
它是衡量材料抗断裂能力的重要指标。
5. 什么是疲劳强度？疲劳强度是材料在交变应力作用下，经过一定次数的循环载荷后出现破坏的应力值。
它反映了材料抗疲劳破坏的能力。
6. 什么是蠕变？蠕变是指材料在高温下长时间受持续应力作用下发生的塑性变形。
它是材料在高温环境中的重要力学性能。
7. 什么是热膨胀系数？热膨胀系数是材料在温度变化时长度或体积的变化比例。
它是衡量材料热膨胀性能的重要指标。
8. 什么是材料的硬度？硬度是材料抵抗局部塑性变形的能力。
常见的硬度测试方法有洛氏硬度、布氏硬度等。
9. 什么是材料的耐蚀性？耐蚀性是材料抵抗介质侵蚀的能力。
不同材料的耐蚀性不同，需要根据具体工作环境选择合适的材料。
10. 什么是材料的导热性？导热性是材料传导热量的能力。
常见的导热性指标有热导率和导热系数。
以上是机械工程材料第三版中一些常见习题的答案。
通过习题的练习和答案的参考，可以帮助学习者更好地理解材料的性能和应用，提高解决实际问题的能力。
希望这些答案对大家的学习有所帮助。
机械工程材料习题解答
机械工业出版社《机械工程材料》习题解答第一章金属材料的力学性能P20—211.拉伸试样的原始标距为50mm，直径为10mm，拉伸试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若断后的标距为79mm，缩颈区的最小直径为4.9mm，求该材料伸长率A和断面收缩率Z的值（计算结果保留两位小数）。
已知：L0=50mm ；L u= 79mm；d0=10mm ；d1 =4.9mm求：A=？和Z=？解：1）、A=（L u- L0）/L0×100%=（79-50）/50×100%=58%2）、A0=（π/4）d02=(3.14/4)×102=78.5mm2A u =( π/4)d12=(3.14/4)×4.92=18.8mm2Z=（A0- A u）/ A0×100%=（78.5-18.8）/78.5×100%=76%答：该材料伸长率为58%、断面收缩率为76%。
2．现有原始直径为10mm圆形长、短试样各一根，经拉伸试验测得伸长率A11.3、A均为25%。
求两试样拉断后的标距长度，两试样中哪一根的塑性好？已知：d0=10mm、A11.3=A=25%，L10=10d0=10×10=100mm、L5=5 d0=5×10=50mm求L u10、L u5解：依据A=（L u- L0）/ L0×100%，推导出L u =（1+A）L0则L u10=（1+A）L10=（1+25%）×100=125mmL u5=（1+A）L5= (1+25%)×50=62.5mm短试样拉伸时应该比长试样大20%，所以长试样塑性好。
答：长、短两试样拉断后的标距长度分别为125、62.5mm，长试样塑性好。
3.一根直径2.5mm，长度3m的钢丝，承受4900N载荷后有多大的弹性变形？已知：d0=2.5mm,L0=3m=3000mm,F=4900N,E=210000Mpa求△L解：S0=（π/4）d02=（3.14/4）×2.52=4.9mm2σ=F/ S0=4900/4.9=1000Mpa,ε =σ/E=1000/210000=4.8×10-3。
机械工程材料习题及参考解答
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– 3． 在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学 性能，试从过冷度对结晶基本过程的影响，分析细化晶粒、提 高金属材料使用性能的措施。 –解：由于过冷度越大，晶粒越细，因而能增加过冷度的 措施均有利于细化晶粒，主要是增加冷却速度。
机械工程材料 第三章 金属的结晶
机械工程材料 第二章 金属的结构
（四） 选择正确答案
– 1． 正的电阻温度系数的含义是： a．随温度升高导电性增大；b．随温度降低电阻降低；c．随 √ 温度增高电阻减小。 – 2． 晶体中的位错属于： a．体缺陷；b．面缺陷；c．线缺陷；d．点缺陷。 √ – 3． 亚晶界是由： a．点缺陷堆积而成；b．位错垂直排列成位错墙而构成； √ c．晶界间的相互作用构成。 – 4． 在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是： a．<100>；b．<110>；c．<111>。 √ – 5． 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是： a．｛100｝；b．｛110｝；c．｛111｝。 √ – 6． α-Fe和γ-Fe分别属于什么晶格类型： a．面心立方和体心立方；b．体心立方和面心立方；c．均 √ 为面心立方d．均为体心立方。
机械工程材料 第二章 金属的结构
（三） 是非题
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– 1． 因为单晶体是各乡异性的，所以实际应用的金属材料在 各个方向上的性能也是不相同的。 （×） – 2． 金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。 （×） – 3． 因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数， 所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。 （√） – 4． 在立方晶系中，（123）晶面与[12]晶向垂直。 （√） – 5． 在立方晶系中，（111）与（11）是相互平行的两个晶面。 （×） – 6． 在立方晶系中，（123）晶面与（12）晶面属同一晶面族。 – 7． 在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。 （√） – 8． 在金属晶体中，当存在原子浓度梯度时，原子向各个方 （×） 向都具有相同的跃迁几率。 – 9． 因为固态金属的扩散系数比液态金属的扩散系数小得多， （√） 所以固态下的扩散比液态下的慢得多。 （×） – 10．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。 – 11．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。 （√）
机械工程材料课后习题参考答案
机械工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：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。
机械工程材料课后习题答案
机械工程课后答案第一章1、什么是黑色金属？什么是有色金属？答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。
2、碳钢，合金钢是怎样分类的？答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在0.0218%——2.11%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。
3、铸铁材料是怎样分类的？应用是怎样选择？答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。
4、陶瓷材料是怎样分类的？答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。
5、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各有什么特点？α-Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构？答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。
面心晶格立方，晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。
密排六方晶格，Mg，Zn。
6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。
线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。
当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。
面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。
7、固溶体有哪些类型？什么是固溶强化？答：间隙固溶体、置换固溶体。
由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。
第二章1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好？答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。
洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。
2、σ0.2的意义是什么？能在拉伸图上画出来吗？答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生0.2%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。
机械工程材料习题答案
wC0.20%
wC1.20%
增加，材料硬度增加、塑性下降，强度在 ~ wC0.90%
时最高，之后下降。
因此， Rm（ σb）： wC0.20%< wC1.20%< wC0.77% HBW ： wC0.20%< wC0.77%< wC1.20%
A ： wC1.20%< wC0.77%< wC0.20%
材料的失效及对应性能表征
第二页，编辑于星期二：一点 五十九分。
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
6、在 Pb-Sn 相图中，指出合金组织中 :
?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
wC0.77% ，属于共析钢，平衡凝固过程中，
衡组织为 P；
A在 727 ℃发生共析反应生产 P。室温平
wC0.77%
wC1.20% ，属于过共析钢，平衡凝固过程中，
A在 900~727 ℃之间开始析出 Fe3C ；在 727 ℃
发生共析反应，剩余 A反应生成 P。室温平衡 组织为 Fe3C+P；
由于 Fe3C含量随 C含量增加而增加，而 Fe3C含量
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。
机械工程材料沈莲课后习题答案
机械工程材料沈莲课后习题答案【篇一：机械工程材料第3版答案】2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑形性变，而是没有产生明显的塑性变形。
4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。
5、在机械设计时采用哪两种强度指标？为什么？答：（1）屈服强度。
因为大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。
（2）抗拉强度。
因为它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于一般对塑性变形要求不严格的零件。
6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？采用何种材料为宜？材料的e值愈大，其塑性愈差，这种说法是否正确？为什么？答：应根据弹性模量选择材料。
要求刚度好的零件，应选用弹性模量大的金属材料。
金属材料弹性模量的大小，主要取决于原子间结合力（键力）的强弱，与其内部组织关系不大，而材料的塑性是指其承受永久变形而不被破坏的能力，与其内部组织有密切关系。
两者无直接关系。
故题中说法不对。
7、常用的硬度测定方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？答：工业上常用的硬度测定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法。
其应用范围：布氏硬度法应用于硬度值hb小于450的毛坯材料。
洛氏硬度法应用于一般淬火件、调质件。
维氏硬度法应用于薄板、淬硬表层。
采用不同方法测定出的硬度值不能直接比较，但可以通过经验公式换算成同一硬度后，再进行比较。
8、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。
下列情况应采用哪种硬度法测定其硬度？答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度较洛氏硬度法高。
（2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品、小件检验。
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机械工程课后答案第一章1、什么就是黑色金属？什么就是有色金属？答:铁及铁合金称为黑色金属,即钢铁材料;黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。
2、碳钢,合金钢就是怎样分类的？答:按化学成分分类;碳钢就是指含碳量在0、0218%——2、11%之间,并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。
3、铸铁材料就是怎样分类的？应用就是怎样选择？答:铸铁根据石墨的形态进行分类,铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种,对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁与蠕墨铸铁。
4、陶瓷材料就是怎样分类的？答:陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷与金属陶瓷三种。
5、常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列与晶格常数各有什么特点？α-Fe,γ-Fe,Al,Cu,Ni,Pb,Cr,V,Mg,Zn各属何种金属结构？答:体心晶格立方,晶格常数a=b=c,α-Fe,Cr,V。
面心晶格立方,晶格常数a=b=c,γ-Fe,Ni,Al,Cu,Pb。
密排六方晶格,Mg,Zn。
6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答:点缺陷、破坏了原子的平衡状态,使晶格发生扭曲,从而引起性能变化,就是金属的电阻率增加,强度、硬度升高,塑性、韧性下降。
线缺陷(位错)、少量位错时,金属的屈服强度很高,当含有一定量位错时,强度降低。
当进行形变加工时,位错密度增加,屈服强度增高。
面缺陷(晶界、亚晶界)、晶界越多,晶粒越细,金属的塑性变形能力越大,塑性越好。
7、固溶体有哪些类型？什么就是固溶强化？答:间隙固溶体、置换固溶体。
由于溶质元素原子的溶入,使晶格发生畸变,使之塑性变形抗力增大,因而较纯金属具有更高的强度、硬度,即固溶强化作用。
第二章1、在什么条件下,布氏硬度实验比洛氏硬度实验好？答:布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料与半成品的测量,不适合测定薄件以及成品。
洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。
2、σ0、2的意义就是什么？能在拉伸图上画出来不？答:表示对于没有明显屈服极限的塑性材料,可以将产生0、2%塑性应变时的应变作为屈服指标,即为条件屈服极限。
3、什么就是金属的疲劳？金属疲劳断裂就是怎样产生的？疲劳破坏有哪些特点？如何提高零件的疲劳强度？答:金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多,即金属疲劳;疲劳断裂就是指在交变载荷作用下,零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象;疲劳断裂的特点:引起疲劳断裂的应力很低,常常低于静载下的屈服强度;断裂时无明显的宏观塑性变形,无预兆而就是突然的发生;疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展与最后断裂三个阶段;提高疲劳强度:改善零件的结构形状,避免应力集中,降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理,表面淬火及化学热处理等。
4、韧性的含义就是什么？αk有何实际意义？答:材料在塑性变形与断裂的全过程中吸收能量的能力,称为材料的韧性;冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形与断裂的能力,αk值的大小表示材料的韧性好坏。
一般把αk值低的材料称为脆性材料,αk值高的材料称为韧性材料。
5、何谓低应力脆断？金属为什么会发生低应力脆断？低应力脆断的抗力指标就是什么？答:低应力脆断就是在应力作用下,裂纹发生的扩展,当裂纹扩展到一定临界尺寸时,裂纹发生失稳扩展(即自动迅速扩展),造成构件的突然断裂;抗力指标为断裂韧性(P43)6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求？答:钢材的屈服强度未达到要求。
第三章1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因？答:液态金属开始结晶时,由于结晶潜热的放出,补偿了冷却时散失的热量,所以冷却曲线出现水平台阶,即结晶在室温下进行。
2、金属结晶的基本规律就是什么？晶核的形成率与成长速度受到哪些因素的影响？答:纯金属的结晶规律就是:在恒定温度下进行,结晶时要放出潜热,需要过冷度,结晶的过程就是晶核产生与晶核不断长大的过程。
影响晶核的形核率N与成长率G的最重要因素就是结晶时的过冷度与液体中的不熔杂质。
3、间隙固溶体与间隙相有什么不同？答:间隙固溶体就是溶质元素原子处于溶剂元素原子组成的晶格空隙位置而形成的固溶体;间隙相就是当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0、59时,形成的筒单晶体结构的间隙化合物,称为间隙相。
4、何谓金属的同素异构转变？答:一些金属,在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化,即由一种晶格转变为另一种晶格的变化,称为同素异构转变。
5、简要说明金属结晶的必要条件与结晶过程。
答:晶体总就是在过冷的情况下结晶的,因此过冷就是金属结晶的必要条件;金属结晶过程就是晶核形成与晶核长大的过程。
6、单晶体与多晶体有何区别？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:整块物质都由原子或分子按一定规律作周期性重复排列的晶体称为单晶体、,整个物体就是由许多杂乱无章的排列着的小晶体组成的,这样的物体叫多晶体;因为单晶体中的原子排列位向就是完全一致的,因此其性能就是各向异性的,而多晶体内部就是由许多位向不同的晶粒组成,各晶粒自身的各向异性彼此抵消,故显示出各向同性。
7、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答: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,则晶体内形核率与长大速度都加快,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;过冷度增大,ΔＦ大,结晶驱动力大,形核率N与成长率G 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。
8、以铁为例说明同素异构(异晶)现象。
答:δ-Fe←1394℃→γ-Fe←912℃→α-Fe9、同样形状的两块铁碳合金,其中一块就是15钢,一块就是白口铸铁,用什么简便方法可迅速区分它们？答:一般来说肉眼判断的话瞧铸铁的截面,白口铁脆,断面没有15号钢匀称。
第四章1、解释下列名称。
答:再结晶,指经冷塑性变形的金属被加热到较高的温度时,由于原子的活动能力增大,晶粒的形状开始发生变化,由破碎拉长的晶粒转变为完整的等轴晶粒;加工硬化:随着变形程度的增加,金属的强度、硬度显著升高,而塑性、韧性显著下降,即加工硬化;热加工:指将金属材料加热至高温进行锻造,热轧等压力加工过程;回复:指经冷塑变形后的金属在加热时,尚未发生光学显微变化前(即再结晶之前)的微观结构变化过程。
2、为什么室温下,金属的晶粒越细,其强度、硬度越高,而塑性、韧性也越好？答:金属的晶粒越细,晶界总面积越大,则位错的障碍越多,需要协调的具有不同位相的晶粒越多,金属的塑性变形抗力越大,从而导致金属的强度与硬度越高。
3、金属经冷塑变形后,其组织与性能有什么变化？答:组织变化:显微组织的变化,亚结构细化,变形织构;性能变化:强度、硬度升高,塑性、韧性下降。
4、金属铸件的晶粒往往比较粗大,能否经过再结晶退火来细化晶粒？为什么？答:不能;细化晶粒较小,不适宜晶粒粗大的铸件。
5、为什么用圆钢棒热镦成齿坯再加工成齿轮更合理些？答:因为棒料镦粗后再切削加工,流线呈径向放射状,各齿的切应力均与流线近似垂直,强度与寿命较高。
6、请判断金属钨在1100℃下的变形加工与锡在室温下的变形加工就是冷加工还就是热加工？答:所谓热加工就是指在再结晶温度以上的加工过程,在再结晶温度以下的加工过程称为冷加工;而钨的再结晶温度为1200℃,所以在1100℃下的变形加工就是冷加工;锡的再结晶温度为约-71℃,所以在室温下的变形加工就是热加工。
7、用冷拔高碳钢丝缠绕螺旋弹簧,最后一般要进行何种热处理？为什么？答:进行低温回火处理,为了增加弹性。
第五章1、何谓过冷奥氏体？如何测定钢的奥氏体等温转变图？奥氏体等温转变有何特点？答:从铁碳相图可知,当温度在A1以上时,奥氏体就是稳定的,能长期存在。
当温度降到A1以下后,奥氏体即处于过冷状态,即过冷奥氏体。
2、共析钢奥氏体等温转变产物的形成条件、组织形态即性能各有何特点？答:当温度冷却至727摄氏度时,奥氏体将发生共析转变,转变成铁素体与渗碳体的机械混合物,即珠光体。
此后,在继续冷却的的过程中不再发生组织变化(三次渗碳体的析出不计),共析钢的全部室温组织全部为珠光体。
铁素体因溶碳量极少,固溶强化作用甚微,故力学性能与纯铁相近。
其特征就是强度、硬度低,塑性、韧性好。
奥氏体的力学性能与其溶碳量有关,一般来说,其强度、硬度不高,但塑性优良。
在钢的轧制或者锻造时,为使钢易于进行塑性变形,通常将刚加热到高温使之成奥氏体状态。
渗碳体属于金属化合物。
它的硬度极高,可以划玻璃,而塑性、韧性极低,伸长率与冲击韧度近于零。
珠光体含碳量为0、77%。
由于渗碳体在其中起强化作用,因此,珠光体有良好的机械性能,其抗拉强度高,硬度高,且仍有一定的塑性与韧性。
3、影响奥氏体等温转变图的主要因素有哪些？比较亚共析钢、共析钢、过共析钢的奥氏体等温转变图。
答:影响奥氏体等温转变图的主要因素为:含碳量及合金元素含量。
亚共析钢随wC↑,C曲线右移;过共析钢随wC↑,C曲线左移;共析钢过冷A最稳定(C曲线最靠右)除Co外,所有溶入A中的合金元素均使曲线右移。
除Co、Al外,溶入A的合金元素都使C曲线上的Ms、Mf点降低。
亚共析钢及过共析钢的过冷A 的等温转变与共析钢一样,亦可分为高温P型转变、中温B型转变与低温M 型转变。
但在P型转变之前,亚共析钢有F的析出,过共析钢有Fe3C析出。
4、比较共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变图与等温转变图的异同点。
如何参照奥氏体等温转变图定性的估计连续冷却转变过程及所的产物？答:首先,过冷奥氏体连续转变时,控制冷却速度可以获得不同的纤维组织,但分析起来比较困难;而在等温转变的条件下控制冷却温度则可以获得不同的纤维组织,并且可以独立的改变温度与时间,分别研究温度与时间对奥氏体转变的影响;以共析钢为例,在等温转化时,根据等温转变的温度不同,分别可以获得珠光体与贝氏体(按温度由大到小);在连续冷却时,根据冷却速度不同,分别可以获得珠光体、珠光体与马氏体、以及马氏体(按冷却速度由小到大)。
5、钢获得马氏体组织的条件就是什么？钢的含碳量如何影响钢获得马氏体组织的难易程度？答:主要就是钢的马氏体转变温度Mf与含碳量。
马氏体转变温度越低,越容易得到马氏体组织;含碳量低的钢,马氏体转变温度就较高,就不容易得到马氏体组织;反之,钢的含碳量越高,马氏体转变温度就较低,就会容易得到马氏体组织,而且硬度随之也会增高。
6、生产中常用的退火方法有哪几种？正火的主要目的就是什么？答:钢的退火可分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火与去应力退火等;正火的作用为:作为最终热处理、作为预先热处理、改善切削加工性能。