工程材料課后作業(yè)1

1、.工學院交通運輸091 夏坤第一章 材料的性能1.寫出下列力學性能符號所代表的力學性能指標的名稱和含義。sb 、s0.2 、sb 、d5 、d、y、HRC、HV、HBS。ss :表示屈服強度，反映材料抵抗永久變形的能力，即材料發(fā)生塑性變形所需的最小應力。sb表示材料拉伸時產(chǎn)生0.2%殘余變形所對應的應力，稱為條件屈服強度。sb:表示材料斷裂前所需承受的最大應力，稱為抗拉強度。d5表示當Lo=5Do（Lo為原始標距、Do為材料直徑）時，材料的伸長率。d表示試樣被拉斷后，標距部分殘余伸長與原始標距之比的百分率，稱為伸長率。y表示試樣斷裂后橫截面積最大縮減量與原始截面積之比的百分率，稱為斷面收縮率。

2、HRC表示用C標尺測量的洛氏硬度。HV表示韋氏硬度。HBS表示布氏硬度。2試比較布氏、洛氏的特點，指出各自最適用的范圍。（1）布氏硬度測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定；而洛氏硬度測量結(jié)果分散度大、重復性差。（2）布氏硬度壓痕大，不能用于太薄件、成品件及硬度大于650HBW的材料；而洛氏硬度操作簡便，壓痕小，適用范圍廣，可用于成品件檢驗。第二章 材料的結(jié)構(gòu)1解釋下列名詞點缺陷，線缺陷，面缺陷（并舉例說明）；單晶體；過冷度（與冷卻速度的關(guān)系），固溶強化，變質(zhì)處理。（1）點缺陷是指空間三維尺寸都很小的晶體結(jié)構(gòu)缺陷，如空位、間隙原子、置換原子等。（2）線缺陷等價于位錯，表示晶格中一部分晶體相對另一部分晶體沿某一晶

3、界面局部滑移的現(xiàn)象，常見的有刃型位錯和螺型位錯。（3）面缺陷是指晶體中一維尺寸很小，而另兩維尺寸很大的缺陷，包括晶界、亞晶界等。（4）單晶體是指三維空間呈規(guī)則排列的單原子固體。（5）表示理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差值。（6）固溶強化表示由于溶質(zhì)原子的存在使晶格發(fā)生畸變，從而導致固溶體強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。（7）變質(zhì)處理是一種有意向液態(tài)金屬中加入非自發(fā)形核物質(zhì)而細化晶粒的方法。2畫出（111）、111、（110）、 110、（112）、112晶面及晶向，指明具有相同指數(shù)的晶面及晶向關(guān)系。3位錯對性能的影響如何？金屬塑性變形主要是由位錯引起，因而阻礙位錯運動是強化金屬的主要途徑，

4、減少或增加位錯密度都可以提高金屬強度。4在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大??？（1）控制過冷度：盡量選用小型和薄壁鑄件，加快冷卻速度，使過冷度增加，晶粒變細。（2）變質(zhì)處理：即有意向液態(tài)金屬中加入非自發(fā)形核物質(zhì)，使晶粒細化。（3）振動、攪拌：結(jié)晶時通過機械振動、電磁振動或超聲波等方法，打碎正在形成、生長的樹枝狀晶體，增加晶體數(shù)目；同時，外部輸入促進形核，從而細化晶粒。第三章 材料凝固1利用鐵碳相圖回答下列問題：（1）寫出Fe-Fe3C相圖上-區(qū)的組織組成物，標明A，E，C，S，P，K各點的含碳量。區(qū)：_a+p_ 區(qū)： _p_ 區(qū)：_P+Fe3C_區(qū)：_ P+Fe3C_+低溫萊氏體_ 區(qū)：_L

5、e¹_ 區(qū)：_ Fe3C+低溫萊氏體_A點：_0_ E點：_2.11%_ C點：_4.3%_S點：_0.77%_ P點：_0.0218%_ K點：_6.69%_（2）計算室溫下含碳0.6%的鋼中珠光體和鐵素體各占多少？（掌握杠桿定律）Qp=（0.60.0008）/（0.77-0.0008）x100%=77.9% Qa=100%-77.9%=22.1%（3）說明含碳量1.0%的鋼比含碳量為0.5%的鋼的硬度高的原因。 鋼含碳量越高，珠光體含量就越多；而珠光體為片層結(jié)構(gòu)、呈指紋狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，對鋼材硬度具有強化作用。（4）根據(jù)組織特征,寫出鐵碳合金按含碳量劃分的類型。其共晶線、共析線分

6、別是那條線，其溫度為多少？、工業(yè)純鐵（<0.0218%C）碳鋼（0.0218%2.11%C）其中又可分為亞共析鋼（0.0218%0.77%C）、共析鋼（0.77%C）、過共析鋼（0.77%2.11%C）白口鑄鐵（2.11%6.69%C）其中又可分為亞共晶白口鑄鐵（2.11%4.3%C）、共晶白口鑄鐵（4.3%C）、過共晶白口鑄鐵(4.3%6.69%C).、白口鑄鐵發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生萊氏體時對應的水平線ECF為共晶線，溫度為1148。 碳鋼對應的合金發(fā)生共析轉(zhuǎn)變產(chǎn)生珠光體時對應額水平線為共析線，溫度為727。（5）分別寫出亞（過）共析鋼、亞共晶白口鑄鐵在冷卻過程中的相變過程和結(jié)晶組織示意圖（

7、共析鋼和共晶白口鑄鐵）。2何謂鐵素體（F）,奧氏體（A），珠光體（P）,萊氏體（Le）？ 、 碳在-Fe中的固溶體稱為鐵素體。 、碳在-Fe中的固溶體稱為奧氏體。 、鐵素體與滲碳體額機械混合物稱為珠光體。 、由珠光體與共晶滲碳體組成的組織稱為萊氏體。3何謂同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？ 某些物質(zhì)在固態(tài)下其晶格類型2溫度變化而變化的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。4金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？ 金屬結(jié)晶都是由晶核形成與晶核長大組成的過程。 晶核形成率受體系體積自由能、界面自由能影響；成長率受過冷度、合金化影響。 5過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶過程有何影響？ 冷卻速度越快，過

8、冷度越大。 過冷度能夠影響晶核的形成速率與長大速度，隨著過冷度T的增大，晶核形成速率N增大，長大速度G減小，而N/G越大，晶粒越細小。6含碳量對工藝性能的影響？（切削性能、可鍛性能、焊接性能和鑄造性能） 、切削性能：若含碳量過低，則不易斷屑，同時難以得到良好的加工面；若過高，則硬度太大，對刀具磨損嚴重，不利于切削。故一般鋼的硬度為170-250HB是最好。 、可鍛性能：低碳鋼的可鍛性良好隨含碳量的增加，可鍛性逐漸變差。 、焊接性能：鋼的塑性越好，焊接性能越好，因而低碳鋼比高碳鋼易焊接。 、鑄造性能：共晶成分附近的合金結(jié)晶溫度低，流動性好，鑄造性能好。復習內(nèi)容：二元勻晶相圖：兩組元在液態(tài)和固態(tài)下

9、均無限互溶時所構(gòu)成的相圖稱二元勻晶相圖。這種從液相中結(jié)晶出單一固相的轉(zhuǎn)變稱為勻晶轉(zhuǎn)變或勻晶反應。二元共晶相圖：當兩組元在液態(tài)下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶,并發(fā)生共晶反應時所構(gòu)成的相圖稱作共晶相圖。在一定溫度下，由一定成分的液相同時結(jié)晶出兩個成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新固相的轉(zhuǎn)變稱作共晶轉(zhuǎn)變或共晶反應。l 所謂相是指金屬或合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其它部分有界面分開的均勻組成部分。共析反應的產(chǎn)物是共析體（鐵碳合金中的共析體稱珠光體），也是兩相的機械混合物（鐵素體+滲碳體)。l 與共晶反應不同的是，共析反應的母相是固相，而不是液相。另外，由于固態(tài)轉(zhuǎn)變過冷度大，因而共析組織比共晶組織細。相圖與鑄造性

10、能的關(guān)系 ：l 固溶體合金液固相線間距越大、偏析傾向大, 樹枝晶發(fā)達, 流動性降低, 補縮能力下降, 分散縮孔增加. l 共晶合金結(jié)晶溫度低，流動性好，縮孔集中， 偏析小， 鑄造性能好?？刂凭Я６鹊姆椒╨ 控制過冷度： 隨過冷度增加，N/G值增加，晶粒變細。l 變質(zhì)處理： 又稱孕育處理。即有意向液態(tài)金屬內(nèi)加入非均勻形核物質(zhì)從而細化晶粒的方法。所加入的非均勻形核物質(zhì)叫變質(zhì)劑（或稱孕育劑）。l 振動、攪拌等：對正在結(jié)晶的金屬進行振動或攪動，一方面可靠外部輸入的能量來促進形核，另一方面也可使成長中的枝晶破碎，使晶核數(shù)目顯著增加。l 晶粒越細，晶界面積越大，因而金屬的強度、硬度越高，同時塑性、韌性也越好,即細晶強化。l 滑移系越多，金屬發(fā)生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I比滑移面更大。因而金屬的