機(jī)械工程材料于永泗齊民第七版課后習(xí)題答案

1、機(jī)械工程材料（于永泗 齊民 第七版）課后習(xí)題答案 第一章、可否通過(guò)增加零件尺寸來(lái)提高其彈性模量：不能，彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料 的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小。所以 不能通過(guò)增大尺寸來(lái)提高彈性模量。、工程上的伸長(zhǎng)率與選取的樣品長(zhǎng)度有關(guān)，為什么：伸長(zhǎng)率等于，當(dāng)試樣（）不變時(shí)，增加，則伸長(zhǎng)率S下降，只有當(dāng)為常數(shù)時(shí)，不同材料 的伸長(zhǎng)率才有可比性。所以伸長(zhǎng)率與樣品長(zhǎng)度有關(guān)。、和兩者有什么關(guān)系？在什么情況下兩者相等？為應(yīng)力強(qiáng)度因子，為平面應(yīng)變斷裂韌度，為的一個(gè)臨界值，當(dāng)增加到一定值時(shí)，裂紋便失 穩(wěn)擴(kuò)展，材料發(fā)生斷裂，此時(shí)，兩者相等

2、。、如何用材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線判斷材料的韌性？ 所謂材料的韌性是指 材料從變形到斷裂整個(gè)過(guò)程所吸收的能量， 即拉伸曲線（應(yīng)力應(yīng)變曲 線）與橫坐標(biāo)所包圍的面積。第二章、從原子結(jié)構(gòu)上說(shuō)明晶體與非晶體的區(qū)別。 原子在三維空間呈現(xiàn)規(guī)則排列的固體稱為晶體，而原子在空間呈無(wú)序排列的固體稱為非晶體。晶體長(zhǎng)程有序，非晶體短程有序。、立方晶系中指數(shù)相同的晶面和晶向有什么關(guān)系？相互垂直。、合金一定是單相的嗎？固溶體一定是單相的嗎？合金不一定是單相的，也可以由多相組成，固溶體一定是單相的。第三章、說(shuō)明在液體結(jié)晶的過(guò)程中晶胚和晶核的關(guān)系。 在業(yè)態(tài)經(jīng)書中存在許多有序排列飛小原子團(tuán)，這些小原子團(tuán)或大或小，時(shí)聚時(shí)散，稱為晶

3、胚。在以上，由于液相自由能低，晶胚不會(huì)長(zhǎng)大，而當(dāng)液態(tài)金屬冷卻 到以下后，經(jīng)過(guò)孕育期，達(dá)到一定尺寸的晶胚將開始長(zhǎng)大，這些能夠 連續(xù)長(zhǎng)大的晶胚稱為晶核。、固態(tài)非晶合金的晶化過(guò)程是否屬于同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？為什么？不屬于。同素異構(gòu)是物質(zhì)在固態(tài)下的晶格類型隨溫度變化而發(fā)生變化， 而 不是晶化過(guò)程。、根據(jù)勻晶轉(zhuǎn)變相圖分析產(chǎn)生枝晶偏析的原因。 枝晶偏析：在一個(gè) 枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)，成分不均勻的現(xiàn)象叫做枝晶偏析。 結(jié)合二元?jiǎng)蚓мD(zhuǎn)變相圖可知，枝晶偏析產(chǎn)生的原因是固溶體合金的結(jié) 晶只有在“充分緩慢冷卻”的條件下才能得到成分均勻的固溶體組織。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，由于冷速較快，合金在結(jié)晶過(guò)程中，固相和液相 中的原子

4、來(lái)不及擴(kuò)散，使得先結(jié)晶出的枝晶軸含有較多的高熔點(diǎn)元 素，而后結(jié)晶的枝晶中含有較多低熔點(diǎn)元素。冷速越快，液固相間 距越大，枝晶偏析越嚴(yán)重。、結(jié)合相圖分析含、和 的合金在緩慢冷卻過(guò)程中的轉(zhuǎn)變及室溫下的組織。 :7 S- S 丫丫 丫 丫 丫 口。室溫組織： a ： 一丫 一 丫二次滲碳體一二次滲碳體。室溫組織：二次滲碳體。：一 丫 一 丫 一 丫二次滲碳體一丫二次滲碳體一次滲碳體一二次滲碳體。 室溫組織：二次滲碳體。、說(shuō)明合金中種類型滲碳體的形成和形態(tài)特點(diǎn)。一次滲碳體:由液相直接析出，黑色的片層。二次滲碳體:含碳量超過(guò)的鐵碳合金自1148c冷卻至727c時(shí)，會(huì)從奧氏體中析出二次滲碳體。沿奧氏體晶

5、界呈網(wǎng)狀排列。 三次滲碳體:鐵碳合金自727c向室溫冷卻的過(guò)程 中，從鐵素體析出的為三次滲碳體。不連續(xù)網(wǎng)狀成片狀分布于鐵素體 晶界。共界滲碳體:共晶白口鑄鐵由液態(tài)冷卻到1148c是發(fā)生共晶反應(yīng)，產(chǎn)生共晶奧氏體和共晶滲碳體。為白色基體。共析滲碳體：共析鋼液體在發(fā)生共析轉(zhuǎn)變時(shí)，由奧氏體相析出鐵素體和共析滲 碳體。為黑色的片層。、說(shuō)明金屬實(shí)際凝固時(shí)，鑄錠的中宏觀組織的形成機(jī)制。 鑄錠的宏觀 組織由表層細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)個(gè)晶區(qū)組成。表層細(xì)晶區(qū)：當(dāng)高溫的液體金屬被澆注到鑄型中時(shí)， 液體金屬首先與鑄型的 模壁接觸，一般來(lái)說(shuō)，鑄型的溫度較低，產(chǎn)生很大的過(guò)冷度，形成大 量晶核，再加上模壁的非均勻形

6、核作用，在鑄錠表面形成一層厚度較 薄、晶粒很細(xì)的等軸晶區(qū)。柱狀晶區(qū)：表層細(xì)晶區(qū)形成以后，由于 液態(tài)金屬的加熱及凝固時(shí)結(jié)晶潛熱的放出，使得模壁的溫度逐漸升 高，冷卻速度下降，結(jié)晶前沿過(guò)冷度減小，難以形成新的結(jié)晶核心， 結(jié)晶只能通過(guò)已有晶體的繼續(xù)生長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行。由于散熱方向垂直于模 壁，因此晶體沿著與散熱方向相反的方向擇優(yōu)生長(zhǎng)而形成柱狀晶區(qū)。 中心等軸晶區(qū)：當(dāng)柱狀晶區(qū)長(zhǎng)大到一定程度，由于冷卻速度進(jìn)一步 下降及結(jié)晶潛熱的不斷放出，使結(jié)晶前沿的溫度梯度消失,導(dǎo)致柱狀 晶的長(zhǎng)大停止。當(dāng)心部液體全部冷卻至實(shí)際結(jié)晶溫度一下時(shí)，以雜志 和被沖下的晶枝碎片為結(jié)晶核心均勻長(zhǎng)大，形成粗大的等軸晶區(qū)第四章、為什么室溫下金

7、屬的晶粒越細(xì)，強(qiáng)度、硬度越高，塑型、韌性也越 好？因?yàn)榻饘俚木ЯＴ郊?xì)，晶界總面積越大，位錯(cuò)障礙越多，需要協(xié) 調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，金屬塑性變形的抗力越高。從而導(dǎo)致 金屬?gòu)?qiáng)度和硬度越高；金屬的晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)晶粒數(shù)目越多， 同時(shí)參與變形的晶粒數(shù)目也越多， 變形越均勻，推遲了裂紋的形成于 擴(kuò)展使得在斷裂前發(fā)生了較大的塑性變形， 在強(qiáng)度和塑型同時(shí)增加的 情況下，其塑型和韌性越好。、黃銅鑄件上的數(shù)碼不慎搓掉如何識(shí)別數(shù)碼？ 用加熱使它再結(jié)晶的方 法可以使原來(lái)的數(shù)碼再呈現(xiàn)。因?yàn)榇蜃謺r(shí)會(huì)使鑄件打字處產(chǎn)生塑性變 形，有預(yù)變形存在，通過(guò)加熱再結(jié)晶可使 晶粒恢復(fù)到預(yù)變形之前的狀 態(tài)，使之顯現(xiàn)出數(shù)碼。、金

8、屬鑄件的晶粒往往粗大，能否通過(guò)再結(jié)晶退火來(lái)細(xì)化其晶粒？為 什么？不能，因?yàn)殍T件沒(méi)有產(chǎn)生預(yù)變形，故不能采用再結(jié)晶的方法。、銅只是通過(guò)冷加工及隨后加熱來(lái)細(xì)化晶粒，而鐵則不需要冷加工， 只需加熱到一定溫度便可使晶粒細(xì)化，為什么？因?yàn)殂~不存在同素異 構(gòu)的現(xiàn)象，加熱時(shí)晶體的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變形，所以采用冷加工破碎晶粒， 產(chǎn)生預(yù)變形，從而來(lái)消除應(yīng)力，而鐵存在同素異構(gòu)的現(xiàn)象，固態(tài)變相 組織要比晶粒組織細(xì)，只需加熱到一定溫度便能使晶粒細(xì)化。、下列齒輪餅坯的加工方法中，哪種方法正確？為什么？（）從熱軋 厚鋼板上切下圓餅；（）從熱軋粗鋼棒上切下圓餅；（）由熱軋鋼棒鍛 成圓餅。選擇由熱軋鋼棒鍛成圓餅，因?yàn)檫@樣可以控制銅的

9、纖維素的走向與受力方向一致 、用冷拉銅絲繩（承受能力遠(yuǎn)超過(guò)工件質(zhì)量）吊送剛出爐熱處理工件 去淬火，但在此工程中，銅絲發(fā)生斷裂。為什么？ 原因是：冷拉鋼絲 繩經(jīng)冷塑加工強(qiáng)度提高，強(qiáng)度大于載荷，但吊運(yùn)熱工件時(shí)其溫度升高， 使原子擴(kuò)散能力升高，從而使其產(chǎn)生回復(fù)再結(jié)晶，晶?；謴?fù)到以前的 狀態(tài)，強(qiáng)度降低，最終發(fā)生斷裂。、鴇在1100c下的變形加工和錫在室溫下的變形加工是冷加工還是熱加工？為什么？再結(jié)晶溫度熔化溫度X,鴇的熔點(diǎn)為3380C,其再結(jié)晶溫度為（）X 1187C,加工溫度小于再結(jié)晶溫度，所以屬于冷加 工；錫的熔點(diǎn)為232C,其再結(jié)晶溫度為（）X71C,室溫（25C）大于 再結(jié)晶溫度，所以屬于熱加

10、工。、在冷拔鋼絲時(shí)常進(jìn)行中間退火， 原因？如何選擇中間退火的溫度？ 冷拔過(guò)程中產(chǎn)生很大應(yīng)力，在使用過(guò)程中要把這種應(yīng)力消除，使用中間 退火會(huì)細(xì)化晶粒，產(chǎn)生預(yù)變形，使強(qiáng)度和硬度提升，消除應(yīng)力，選取的溫 度應(yīng)該小于再結(jié)晶溫度。、用冷拔高碳鋼絲纏繞螺旋彈簧，最后要進(jìn)行何熱處理，原因是？進(jìn) 行去應(yīng)力退火，冷拔過(guò)程中產(chǎn)生很大應(yīng)力，退火保證彈簧不會(huì)由于應(yīng)力 不確定而恢復(fù)原形，同時(shí)對(duì)彈簧的定型處理可以保證彈簧的彈力。、反復(fù)彎折退火鋼絲時(shí)，會(huì)感到越彎越硬，最后斷裂，為什么？ 反復(fù) 彎折會(huì)使晶粒變細(xì)，因而硬度提高，同時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，使塑性降低，從而會(huì) 被折斷。第五章、判斷下列說(shuō)法正誤，并說(shuō)明原因。.馬氏體是硬而脆的相

11、。錯(cuò)，馬 氏體是硬的相，滲碳體才是脆的相；.過(guò)冷奧氏體的冷卻速度大于時(shí), 則冷速越大，所得馬氏體的硬度越高。錯(cuò)，馬氏體硬度取決于含碳量， 與冷卻速度無(wú)關(guān).鋼中的合金元素含碳量越高，其淬火后的硬度也越 高。錯(cuò),合金元素對(duì)淬透性的影響大，但對(duì)硬度影響小.本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的 晶?？偸潜缺举|(zhì)粗晶粒鋼的晶粒細(xì)。錯(cuò),晶粒的大小與加熱溫度和保溫時(shí)間有關(guān).本質(zhì)細(xì)晶粒鋼只是加熱時(shí)長(zhǎng)大的趨向比本質(zhì)粗晶粒鋼小 ， 但不代表本身比本質(zhì)粗晶粒鋼的晶粒細(xì).同種鋼材在同樣的加熱條件 下，總是水冷的比油冷的淬透性好，小件的比大件的淬透性好。錯(cuò)，鋼 的淬透性取決于其臨界冷卻速度，與工件尺寸和冷卻介質(zhì)無(wú)關(guān)。、生產(chǎn)中常把加熱到淬火溫度

12、的鉗工扁鏟的刃部蘸入水中急冷后，出水停留一會(huì)，再整體投入水中冷卻，兩次水冷的作用及水冷后的組織。 刃部入水急冷淬火，得馬氏體，出水停留一段時(shí)間為回火得回火馬氏體 再整體入水，抑制繼續(xù)回火，保留回火組織。、用鋼進(jìn)行表面淬火和用鋼進(jìn)行滲碳處理是否合適？為什么？ 鋼不適 合表面淬火，含碳量低會(huì)降低硬度和耐磨性；鋼不適合滲碳處理 ，碳含 量足夠，滲碳使低碳鋼工件表面獲得較高碳濃度。、鋼經(jīng)表面淬火或滲碳后，表層的殘余應(yīng)力是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力？原 因？壓應(yīng)力，因表面低溫，收縮后心部的高溫區(qū)產(chǎn)生塑性變形 ，冷卻后 內(nèi)部部分彈性變形恢復(fù)。、一批鋼零件進(jìn)行熱處理時(shí)，不慎將淬火件和調(diào)質(zhì)件弄混，如何區(qū)分 開？為什么？

13、用鋸片試鋸，淬火件比調(diào)質(zhì)件難鋸，因?yàn)榇慊鸷蠊ぜ捕?提高,二調(diào)質(zhì)會(huì)降低硬度。、將兩個(gè)鋼小試樣分別加熱到780c和860C,保溫后以大于的速度冷 卻至室溫，試回答問(wèn)題，并說(shuō)明原因。.哪個(gè)溫度淬火后馬氏體晶粒粗 大？，溫度越高,奧氏體晶粒成長(zhǎng)越快.哪個(gè)淬火后殘余奧氏體量多？， 溫度高，奧氏體含碳量高，轉(zhuǎn)化充分，冷卻時(shí)奧氏體越多.哪個(gè)淬火后末 溶碳化物量多？，溶碳能力較小.哪個(gè)淬火適合？，因淬火加熱溫度以 得到均勻細(xì)小奧氏體為原則，以便淬火后獲得細(xì)小馬氏體組織，高溫下 奧氏體易長(zhǎng)大形成粗大奧氏體組織，故加熱好。、分別用鋼和鋼制造機(jī)床齒輪，要求齒表面具有高的硬度和耐磨性，心 部具有良好的韌性.安排工藝

14、路線，熱處理工序目的及使用狀態(tài)下的組 織。：下料，鍛造，退火（調(diào)整硬度）,機(jī)加工，調(diào)質(zhì)（得到顆粒狀滲碳體）, 精加工，表面淬火加低溫回火（加強(qiáng)強(qiáng)度和韌性），精加工,表層回火馬氏 體心部回火索氏體：下料，鍛造，正火（調(diào)整硬度）,機(jī)加工，滲碳（提高表面 硬度耐磨性），淬火加回火（加強(qiáng)強(qiáng)度和韌性），磨削，表層回火馬氏體碳化 物，心部回火索氏體。第六章、鋼的質(zhì)量為什么以磷，硫的含量來(lái)劃分？ 磷對(duì)鋼有固化作用，降 低塑性韌性，產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象；硫在加熱時(shí)會(huì)使鋼發(fā)生熱脆現(xiàn)象，對(duì)鋼質(zhì) 量影響很大。、什么是合金鋼？與碳鋼相比合金鋼有哪些優(yōu)點(diǎn)？為什么？指為了提高 鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量的合金元素所獲得

15、的鐵基合 金;強(qiáng)度高，塑性韌性好，焊接性好,冷熱壓力加工性能好，耐腐蝕性好，因 為加入了金屬成分。、加入鋼中的合金元素的作用，舉例。含量高，不銹鋼,含量低，提高強(qiáng)度 提高耐磨性，細(xì)化晶粒；根據(jù)加入的元素可提高強(qiáng)度，韌性，耐磨性，耐腐 蝕性，加工性能，機(jī)械性能。、用制作盤形銃刀，安排其加工工藝路線，各熱加工工序的目的及使用 狀態(tài)下的組織。工藝路線:下料鍛造退火（降低硬度便于加工）基加工淬 火（得到馬氏體）多次回火（消除應(yīng)力，減少殘余奧氏體）磨削.回火馬氏 體，細(xì)顆粒狀碳化物加少量殘余奧氏體。、與鋼的淬透性與淬硬性差別，原因。前者是滲碳鋼，低碳鋼，淬透性 好，淬硬性差.后者為高碳鋼，淬透性差，淬硬

16、性好。、說(shuō)明碳素結(jié)構(gòu)鋼成分特點(diǎn)，常用熱處理方法及使用狀態(tài)下的組織和 用途。塑性高，可焊接性好，熱軋空冷，鐵素體加珠光體，熱軋板.帶.棒及型鋼使用。（掌握碳素結(jié)構(gòu)鋼就行）、說(shuō)明下列牌號(hào)中的作用:提高強(qiáng)度提高韌性細(xì)化晶粒提高韌性強(qiáng)度細(xì)化晶粒:提高電位，耐腐蝕性。、材料庫(kù)中.要做錘刀，齒輪，汽車板簧選，材熱處理方法及組織。 錘刀, 下料，退火，加工，淬火，低溫回火，回火馬氏體加顆粒狀碳化物極少量殘 余奧氏體;齒輪，下料，退火，機(jī)加工，調(diào)質(zhì)，精加工，表面淬火，低溫回火，磨 削，回火索氏體；板簧：下料，熱處理，淬火，中溫回火，回火托氏體。（缺少，請(qǐng)看書）第七章、什么叫做石墨化，影響石墨化的因素，說(shuō)明鑄鐵

17、各階段石墨化過(guò)程 中的組織變化。鑄鐵中碳原子的析出形成石墨的過(guò)程叫石墨化， 影響： 化學(xué)成分、冷卻速度，一：結(jié)晶時(shí)一次石墨、二次石墨、共晶石墨析 出，加熱時(shí)一次滲碳體、二次滲碳體和共晶滲碳體分離；二：冷卻時(shí) 共析石墨析出和加熱時(shí)共析滲碳體分解。、指出下列鑄件采用鑄鐵種類和熱處理方式，說(shuō)明。()機(jī)床床身:灰口鑄鐵，退火，消除內(nèi)應(yīng)力；()柴油機(jī)曲軸:球墨鑄鐵，淬火加 低溫回火，高硬度和耐磨性；()液壓泵殼體:灰鑄鐵，表面淬火， 同上：()犁鋅:可鍛鑄鐵，石墨化加退火，強(qiáng)度韌性塑性；Q冷凍機(jī)缸套:球墨鑄鐵，淬火加回火，消除內(nèi)應(yīng)力高強(qiáng)度和耐磨性；()球磨機(jī)襯板:白口鑄鐵，淬火加高溫回火，高硬度。、鑄鐵件表面、棱角和凸緣處硬度較高，難以機(jī)械加工，為什么？如 何處理？這些地方在澆注時(shí)冷卻速度較快，形成了共晶白口狀態(tài)，可 退火處理。、灰口鑄鐵在性能上特點(diǎn)，為什么用在機(jī)床床身。.含碳量高,工藝性好.耐磨性消震性好.機(jī)械性能低 抗拉強(qiáng)度和剛性好.價(jià)格低、下列牌號(hào)灰口鑄鐵的類別、數(shù)字含義及用途。：灰鑄鐵為最低抗拉強(qiáng)度為用于機(jī)床，車床等:黑心可鍛鑄鐵，最低伸長(zhǎng)率，汽車前后輪殼，減 速器殼等:珠光體可鍛鑄鐵，凸輪軸等:球墨鑄鐵，柴油機(jī)曲軸，主軸等:蠕 墨鑄鐵，活塞環(huán)汽缸套。第十三章、在選材時(shí)應(yīng)考慮的原則？.使用性能原則.工藝性能原則.經(jīng)濟(jì)性原 則。、某柴油機(jī)曲軸技術(shù)要求如下：b A A ,軸體硬