機(jī)械工程材料沈蓮課后習(xí)題答案

1、機(jī)械工程材料沈蓮課后習(xí)題答案篇一：機(jī)械工程材料第3版答案】2、什么是應(yīng)力？什么是應(yīng)變？它們的符號(hào)和單位各是什么？3、畫(huà)出低碳鋼拉伸曲線圖，并指出縮頸現(xiàn)象發(fā)生在拉伸圖上哪一點(diǎn)？斷裂發(fā)生在哪一點(diǎn)？若沒(méi)有出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，是否表示試樣沒(méi)有發(fā)生塑性變形？若沒(méi)有出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，試樣并不是沒(méi)有發(fā)生塑形性變，而是沒(méi)有產(chǎn)生明顯的塑性變形。4、將鐘表發(fā)條拉直是彈性變形還是塑性變形？怎樣判斷它的變形性質(zhì)？答：將鐘表發(fā)條拉直是彈性變形，因?yàn)楫?dāng)時(shí)鐘停止時(shí)，鐘表發(fā)條恢復(fù)了原狀，故屬?gòu)椥宰冃巍?、在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)采用哪兩種強(qiáng)度指標(biāo)？為什么？答：（1）屈服強(qiáng)度。因?yàn)榇蠖鄶?shù)機(jī)械零件產(chǎn)生塑性變形時(shí)即告失效。（2）抗拉強(qiáng)度。因?yàn)樗臄?shù)據(jù)易

2、準(zhǔn)確測(cè)定，也容易在手冊(cè)中查到，用于一般對(duì)塑性變形要求不嚴(yán)格的零件。6、設(shè)計(jì)剛度好的零件，應(yīng)根據(jù)何種指標(biāo)選擇材料？采用何種材料為宜？材料的e值愈大，其塑性愈差，這種說(shuō)法是否正確？為什么？答：應(yīng)根據(jù)彈性模量選擇材料。要求剛度好的零件，應(yīng)選用彈性模量大的金屬材料。金屬材料彈性模量的大小，主要取決于原子間結(jié)合力（鍵力）的強(qiáng)弱，與其內(nèi)部組織關(guān)系不大，而材料的塑性是指其承受永久變形而不被破壞的能力，與其內(nèi)部組織有密切關(guān)系。兩者無(wú)直接關(guān)系。故題中說(shuō)法不對(duì)。7、常用的硬度測(cè)定方法有幾種？其應(yīng)用范圍如何？這些方法測(cè)出的硬度值能否進(jìn)行比較？答：工業(yè)上常用的硬度測(cè)定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、維氏硬度法。其應(yīng)用

3、范圍：布氏硬度法應(yīng)用于硬度值hb小于450的毛坯材料。洛氏硬度法應(yīng)用于一般淬火件、調(diào)質(zhì)件。維氏硬度法應(yīng)用于薄板、淬硬表層。采用不同方法測(cè)定出的硬度值不能直接比較，但可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式換算成同一硬度后，再進(jìn)行比較。8、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？各適用于何種場(chǎng)合。下列情況應(yīng)采用哪種硬度法測(cè)定其硬度？答：布氏硬度法：（1）優(yōu)點(diǎn)：壓痕面積大，硬度值比較穩(wěn)定，故測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性好，準(zhǔn)確度較洛氏硬度法高。（2）缺點(diǎn)：測(cè)試費(fèi)時(shí)，且壓痕較大，不適于成品、小件檢驗(yàn)。（3）應(yīng)用：硬度值hb小于450的毛坯材料。洛氏硬度法：（1）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，測(cè)試簡(jiǎn)單、迅速，并不損壞被測(cè)零件。（2）缺點(diǎn)：測(cè)得的硬度值重復(fù)

4、性較差，對(duì)組織偏析材料尤為明顯。（3）應(yīng)用：一般淬火件，調(diào)質(zhì)件。庫(kù)存鋼材布氏硬度；鍛件布氏硬度；銼刀布氏硬度臺(tái)虎鉗鉗口洛氏硬度；硬質(zhì)合金刀頭洛氏硬度黃銅軸套洛氏硬度布氏硬度供應(yīng)狀態(tài)的各種碳鋼鋼材布氏硬度硬質(zhì)合金刀片9、疲勞破壞是怎樣形成的？提高零件疲勞壽命的方法有哪些？為什么表面粗糙和零件尺寸增大能使材料的疲勞強(qiáng)度值減??？為什么疲勞斷裂對(duì)機(jī)械零件潛在著很大的危險(xiǎn)性？交變應(yīng)力和重復(fù)應(yīng)力區(qū)別何在？答：由于材料表面或內(nèi)部有缺陷，這些缺陷處的局部應(yīng)力大于屈服強(qiáng)度，從而產(chǎn)生局部塑性變形而斷裂。這些微裂紋隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展，使承載的有效面積減少，以致不能承受所加載荷而突然斷裂。提高疲勞壽命的方

5、法，就是消除或減少疲勞源及延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展。一般在結(jié)構(gòu)上避免應(yīng)力集中；制定合理的工藝；使材料得到韌性組織，減少內(nèi)部缺陷；降低表面粗糙度，避免表面不劃傷、腐蝕強(qiáng)化表面，在材料表面形成壓應(yīng)力。表面粗糙易形成疲勞源。零件尺寸增大，其內(nèi)部組織不易均勻，也易存在夾雜物等各種缺陷，這些易形成疲勞源，并加快疲勞裂紋的擴(kuò)展。因?yàn)椴牧显谑艿竭h(yuǎn)低于屈服應(yīng)力的外力作用下，在沒(méi)有明顯塑性變形的條件下，產(chǎn)生的突然斷裂，屬低應(yīng)力脆斷。重復(fù)應(yīng)力曲線圖12、試畫(huà)出疲勞曲線，并說(shuō)明疲勞曲線所表示的含義。答：疲勞曲線表明，金屬材料承受的交變應(yīng)力越大，則材料斷裂時(shí)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)越少。反之，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)越大。13、拉伸試樣的原標(biāo)距為

6、50mm,直徑為10mm，拉伸試驗(yàn)后，將=J已斷裂的試樣對(duì)接起來(lái)測(cè)量，若斷后的標(biāo)距為79mm，縮頸區(qū)的】小直徑為49mm，求該材料的伸長(zhǎng)率和斷面收縮率的值。答：？=79?50?100%?58%50?52?2.452?76%2?5第二章材料凝固與結(jié)晶1、求出體心和面心立方晶格的致密度。面心立方晶格的致密度?3原子數(shù)?單個(gè)原子的體積單個(gè)晶胞的體積？2?44?314?a?34?074?a32、什么是過(guò)冷度？它對(duì)結(jié)晶過(guò)程和晶粒度的影響規(guī)律如何？答：過(guò)冷度就是理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶溫度相差的度數(shù)。在一般冷卻條件下，過(guò)冷度愈大，結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行的愈快。過(guò)冷度增加，形核率和長(zhǎng)大速度同時(shí)增加，但形核率增加的更快，

7、所以隨著過(guò)冷度的增加，晶粒細(xì)化。3、什么是同素異晶轉(zhuǎn)變？試畫(huà)出純鐵的冷卻曲線，并指出室溫和1100C時(shí)的純鐵晶格有什么不同？分析曲線中出現(xiàn)“平臺(tái)”的原因。答：隨溫度的改變，固態(tài)金屬晶格也隨之改變的現(xiàn)象，稱(chēng)為同素異晶轉(zhuǎn)變。純鐵的冷卻曲線：t室溫純鐵晶格：體心立方體晶格1100C純鐵晶格：面心立方晶格1538C鐵發(fā)生了結(jié)晶，1394C和912C鐵發(fā)生了重結(jié)晶，結(jié)晶放出的熱量與冷卻散失的熱量相等，使冷卻曲線上出現(xiàn)了水平線。4、簡(jiǎn)述實(shí)際金屬晶體和理想晶體在結(jié)構(gòu)和性能上的主要差異。答：結(jié)構(gòu)上：實(shí)際金屬晶體為多晶體，理想晶體為單晶體。性能上：實(shí)際金屬晶體表現(xiàn)為各向同性，理想晶體表現(xiàn)為各向異性。答：常用的晶

8、體結(jié)構(gòu)有：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。im6、液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，細(xì)化晶粒的方法有哪些？晶粒大小對(duì)材料的力學(xué)性能有何影響？答：液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，細(xì)化晶粒的方法有：（1）加快冷卻速度，增加過(guò)冷度；（2）變質(zhì)處理；（3）附加振動(dòng)。晶粒愈細(xì)小，材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性愈高；反之愈低。7、實(shí)際金屬晶體中存在哪些缺陷？對(duì)性能有什么影響？答：實(shí)際金屬晶體中有點(diǎn)、線、面三類(lèi)缺陷。晶體缺陷使晶體的連續(xù)性受到破壞，所以實(shí)際晶體的強(qiáng)度僅是理想晶體計(jì)算強(qiáng)度的萬(wàn)分之幾。但在實(shí)際晶體中存在缺陷是不可避免的，而且缺陷使晶格畸變，使材料強(qiáng)度提高，塑性有所下降，同時(shí)還使材料的電阻增加、耐蝕性降低。8、形核有幾種？

9、何為變質(zhì)處理？答：形核有自發(fā)形核和非自發(fā)形核兩種。變質(zhì)處理又稱(chēng)非自發(fā)形核，即在液態(tài)金屬中加一定量的難熔金屬或合金，以增加形核率，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。加入的物質(zhì)稱(chēng)變質(zhì)劑。9、金屬同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬結(jié)晶有何異同之處？答：相同點(diǎn)：發(fā)生了結(jié)晶，產(chǎn)生了相變，晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。不同點(diǎn)：液態(tài)金屬結(jié)晶由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)，金屬同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變由固態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。10、判斷下列情況下是否有相變：（1）液態(tài)金屬結(jié)晶（2）晶粒粗細(xì)的變化（3）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變答：液態(tài)金屬結(jié)晶、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變產(chǎn)生了相變；晶粒粗細(xì)的變化沒(méi)有相變的產(chǎn)生。第三章鐵碳合金1、間隙固溶體和間隙相在晶體結(jié)構(gòu)和性能上的差別是什么？答：間隙固溶體的晶格與溶劑的

10、晶格相同，溶質(zhì)原子的含量可在一定范圍內(nèi)變化；間隙相晶格類(lèi)型簡(jiǎn)單，與任一組元的晶格均不相同，組元的成分比例確定。間隙固溶體是固溶體，具有綜合力學(xué)性能；間隙相是金屬間化合物，具有極高的硬度、熔點(diǎn)和脆性。2、什么是共析轉(zhuǎn)變和共晶轉(zhuǎn)變？試以鐵碳合金為例，說(shuō)明這兩種轉(zhuǎn)變過(guò)程及其顯微組織的特征。答：合金的共析轉(zhuǎn)變是一定成分的固相，在一定溫度下，同時(shí)析出兩種或兩種以上一定成分的新固相的轉(zhuǎn)變。對(duì)于鐵碳合金，共析轉(zhuǎn)變是碳含量為0.77%的奧氏體在727C同時(shí)析出一定成分的鐵素體和滲碳體的轉(zhuǎn)變。反應(yīng)式為：Cas?727?fp?fe3c?顯微組織的特征：由于鐵素體和滲碳體在恒溫下同時(shí)析出，兩相互相制約生長(zhǎng)，因此，形

11、成鐵素體和滲碳體層片交替排列的細(xì)密的機(jī)械混合物珠光體。合金的共晶轉(zhuǎn)變是一定成分的液相在一定溫度下同時(shí)析出兩種或兩種以上一定成分的不同固相的轉(zhuǎn)變。對(duì)于鐵碳合金，共晶轉(zhuǎn)變是碳含量為4.3%的液相在1148C同時(shí)析出碳含量為2.11%的奧氏體和滲碳體的轉(zhuǎn)變。?ae?fe3c?反應(yīng)式為：lc?1148C顯微組織的特征：由于奧氏體和滲碳體在恒溫下同時(shí)形成，因此，形成在滲碳體基體上彌散分布奧氏體的魚(yú)骨狀機(jī)械混合物萊氏體。3、合金中相組分與組織組分區(qū)別何在？指出亞共析鋼與亞共晶白口鑄鐵中的相組分與組織組分。指出碳鋼與白口鑄鐵在常溫固態(tài)下相組分的異同之處。答：合金中的相組分是指成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其他部分

12、以界面分開(kāi)的均勻組成部分；合金中的組織是指相的組合。亞共析鋼的相組分是：f和fe3c；組織組分是：f和p?！眮喒簿О卓阼T鐵中的相組分是：f和fe3c；組織組分是：p、fe3cII和le相同點(diǎn)：在常溫固態(tài)下，碳鋼與白口鑄鐵的相組分都是f和fe3c。不同點(diǎn)：形成fe3c的母相不同，形態(tài)不同。4、畫(huà)出簡(jiǎn)化的fe-fe3c相圖中的鋼部分相圖，標(biāo)出各特性點(diǎn)的符號(hào)，并進(jìn)行以下分析：（1）標(biāo)注出相圖中空白區(qū)域的組織組分和相組分；（2）分析特性點(diǎn)p、s、e、c的含義；（3）分析碳含量為0.4%的亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程，并計(jì)算其在室溫下的組織組分和相組分的相對(duì)量；（4）指出碳含量為0.2%、0.6%、1.2%的鋼在

13、1400C、1100C、800C時(shí)奧氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。答：(2)p點(diǎn)：727C,碳含量為0.0218%，碳在鐵素體中達(dá)到的最大溶解度點(diǎn)，也是共析轉(zhuǎn)變時(shí)析出的鐵素體成分點(diǎn)；s點(diǎn)：727C,碳含量為0.77%,共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)；e點(diǎn):1148C，碳含量為211%，碳在奧氏體中達(dá)到的最大溶解度點(diǎn)，也是共晶轉(zhuǎn)變時(shí)結(jié)晶的奧氏體成分點(diǎn)；c點(diǎn):1148C,碳含量為434%,共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)。2314(3)碳含量為0.4%的亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程為：11+aaf+ap+f碳含量為0.4%的亞共析鋼在室溫下的組織是p+f，其相對(duì)量為：0.77?0.40?100%?48%0.77?0.02180.40?0.0218p?100%

14、?52%0.77?0.0218f?t/C或：p=1-f=1-48%=52%碳含量為0.4%的亞共析鋼在室溫下的相是f+fe3c,其相對(duì)量為：f?669?040?100%?94%6.69?0.0218【篇二：機(jī)械工程材料作業(yè)整理】pclass=txt失效：在使用過(guò)程中因零件的外部形狀尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而失去原有的設(shè)計(jì)功能,使其低效工作或無(wú)法工作或提前退役的現(xiàn)象稱(chēng)為失效。失效方式：(1)過(guò)量變形失效：a、過(guò)量彈性變形b、過(guò)量塑性變形斷裂失效：a、韌性斷裂b、脆性斷裂c、低應(yīng)力斷裂d、疲勞斷裂e、蠕變斷裂f、介質(zhì)加速斷裂(3)表面損傷失效：a、磨損失效b、腐蝕失效c、表面接觸疲勞(4)物理性能降

15、級(jí)：電磁、熱等性能衰減靜載性能指標(biāo)有哪些？它們分別與那種失效形式關(guān)聯(lián)？1、剛度和強(qiáng)度指標(biāo)剛度：彈性模量強(qiáng)度：比例極限,彈性極限,屈服強(qiáng)度,抗拉強(qiáng)度,斷裂強(qiáng)度2、彈性和塑形指標(biāo)彈性：彈性能塑形：斷后伸長(zhǎng)率,斷面收縮率3、硬度指標(biāo)失效形式強(qiáng)度：斷裂、塑性變形塑性：塑性變形剛度：過(guò)量彈性變形硬度：磨損韌性和疲勞強(qiáng)度：斷裂3.過(guò)量彈性變形、過(guò)量塑性變形而失效的原因是什么？如何預(yù)防？失效的責(zé)任主要在于設(shè)計(jì)者的考慮不周、計(jì)算錯(cuò)誤或選材不當(dāng)，故防止措施主要應(yīng)從設(shè)計(jì)方面考慮。過(guò)量彈性變形產(chǎn)生變形的主要原因是材料剛度不夠。預(yù)防途徑：1選擇合適的材料或結(jié)構(gòu)2確定適當(dāng)?shù)钠ヅ涑叽?采用減少變形影響的轉(zhuǎn)接件，比如在系統(tǒng)

16、中采用軟管等柔性構(gòu)件，可顯著減少?gòu)椥宰冃蔚挠泻τ绊憽＿^(guò)量塑性變形產(chǎn)生變形的主要原因是材料的彈性極限，屈服強(qiáng)度不夠。預(yù)防途徑：1降低實(shí)際應(yīng)力：降低工作應(yīng)力；減少殘余應(yīng)力；降低應(yīng)力集中。2提高材料的屈服強(qiáng)度：通過(guò)合金化、熱處理等方法。何謂沖擊韌性？如何根據(jù)沖擊韌性來(lái)判斷材料的低溫脆性?xún)A向？沖擊韌性是指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，即反映材料承受外來(lái)沖擊負(fù)荷而不斷裂的抵抗能力。沖擊韌性指標(biāo)的實(shí)際意義在于揭示材料的變脆傾向。材料的沖擊吸收功隨溫度降低而降低，當(dāng)溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的現(xiàn)象，稱(chēng)為低溫脆性。從試樣結(jié)果看（參見(jiàn)沈蓮機(jī)械工程材料第三版p10圖1-

17、4）沖擊韌性高的材料的低溫脆性?xún)A向小。但如果在低溫條件下使用的零件，設(shè)計(jì)要考慮沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度。作業(yè)二何謂斷裂韌性？影響脆斷的主要因素有哪些？材料抵抗裂紋擴(kuò)展斷裂的韌性性能稱(chēng)為斷裂韌性。是材料抵抗脆性破壞的韌性參數(shù)。通常主要以斷裂韌度來(lái)衡量。影響脆斷的主要因素有：1、加載方式和材料本質(zhì)：冶金缺陷會(huì)引起冷脆，比如過(guò)熱引起晶粒異常長(zhǎng)大，非金屬夾雜物顆粒沿晶界析出；有害雜質(zhì)元素沿晶界偏聚，減弱了晶界結(jié)合力等。1=12、溫度和加載速度：降低使用溫度和增加加載速度都會(huì)引起材料脆斷傾向增大。3、應(yīng)力集中壓力容器鋼:ac=（170/（1.77*1000）=0.0092m2鋁合金:ac=（25/（1.7

18、7*400）=0.0012m由于壓力容器鋼的零件允許存在的裂紋最大尺寸大于鋁合金的，所以壓力容器鋼更適合做壓力容器。3.查資料，到現(xiàn)場(chǎng)（汽車(chē)系、機(jī)械系、材料系實(shí)驗(yàn)室），從下列汽車(chē)零件中任選一種，分析它在使用中的主要失效形式，你選材時(shí)主要考慮哪些主要力學(xué)性能，為什么？變速箱齒輪，駕駛室外殼（車(chē)身），發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋，曲軸，半軸，減振彈簧（鋼板彈簧）常見(jiàn)汽車(chē)零件的工作條件及失效形式：1、齒輪工作條件、失效形式及性能要求齒輪是汽車(chē)中應(yīng)用最廣的零件之一，主要用于傳遞扭矩和調(diào)節(jié)速度。（1）工作條件1）由于傳遞扭矩，齒根承受較大的交變彎曲應(yīng)力；2）齒面相互滑動(dòng)和滾動(dòng)，承受較大的交變接

19、觸力及強(qiáng)烈的摩擦；3）由于換檔、啟動(dòng)或嚙合不良，齒部承受一定的沖擊；疲勞斷裂主要發(fā)生在齒根。它是齒輪最嚴(yán)重的失效形式齒面磨損；齒面接觸疲勞破壞；過(guò)載斷裂；（2）主要失效形式1）2）3）4）（3）性能要求1）高的彎曲疲勞強(qiáng)度2）高的接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性3）齒輪心部要有足夠的強(qiáng)度和韌性4）較好的熱處理性能，熱處理變形小。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的工作條件、失效形式及性能要求（1）工作條件1）承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓、沖擊等交變應(yīng)力。2）曲軸頸與軸承發(fā)生滑動(dòng)摩擦3）承受一定的沖擊載荷（2）主要失效形式1）疲勞斷裂長(zhǎng)期受扭轉(zhuǎn)和彎曲交變載荷作用2）磨損失效軸頸嚴(yán)重磨損（3）對(duì)曲軸用材料性能要求1）高的強(qiáng)度；2）

20、一定的沖擊韌度；3）足夠的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度4）足夠的剛度；軸徑表面有高的硬度和耐磨性。3、汽車(chē)彈簧零件的工作條件、失效形式及性能要求f=i（1）工作條件1）彈簧在外力作用下，壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)時(shí)材料將承受很大的彎曲應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。2）緩沖、減震或復(fù)原用的彈簧，承受很大的交變應(yīng)力和沖擊載荷的作用1）剛度不足引起的過(guò)度變形2）疲勞斷裂（3）對(duì)彈簧用材性能要求2）高的疲勞強(qiáng)度3）好的表面質(zhì)量4、半軸零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）半軸的工作條件工作時(shí)主要受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的復(fù)合作用；軸與軸上零件有相對(duì)運(yùn)動(dòng),相互間存在摩擦和磨損；軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),使軸承受沖擊載荷多數(shù)軸會(huì)承受一定

21、的過(guò)載載荷。4）良好的耐蝕性和耐熱性21）2）3）4）（2）半軸的失效方式1）長(zhǎng)期交變載荷下的疲勞斷裂（包括扭轉(zhuǎn)疲勞和彎曲疲勞斷裂）2）大載荷或沖擊載荷作用引起的過(guò)量變形、斷裂3）與其它零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的表面過(guò)度磨損。（3）半軸的性能要求1）綜合機(jī)械性能：足夠強(qiáng)度、塑性和一定韌性，以防過(guò)載斷裂、沖擊斷裂；2）高疲勞強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感性低，以防疲勞斷裂；3）表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨損失效；4）足夠淬透性，良好切削加工性能，價(jià)格便宜。5、活塞零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）活塞的工作條件活塞在高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良的條件下工作。1）活塞直接與高溫氣體接觸，瞬時(shí)溫度可達(dá)250

22、0k以上，因此，受熱嚴(yán)重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時(shí)溫度很高，頂部高達(dá)600700k,且溫度分布很不均勻；2）活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是做功行程壓力最大，汽油機(jī)高達(dá)35mpa，柴油機(jī)高達(dá)69mpa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用；3）活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度（812m/s）往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷。活塞在這種惡劣的條件下工作，會(huì)產(chǎn)生變形并加速磨損，還會(huì)產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時(shí)受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。2）活塞失效形式1）活塞頂面裂紋；2)活塞環(huán)槽過(guò)度磨損；1)2)小。3)4)隙5)3）活塞銷(xiāo)座裂紋，銷(xiāo)孔咬合4）環(huán)岸和裙

23、部脆斷。3）活塞的性能要求要有足夠的強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量小、重量輕，以保證最小慣性力。導(dǎo)熱性好、耐高溫、高壓、腐蝕，有充分的散熱能力,受熱面積活塞與活塞壁間應(yīng)有較小的摩擦系數(shù)。溫度變化時(shí)，尺寸、形狀變化要小，和汽缸壁間要保持最小的間熱膨脹系數(shù)小，比重小，具有較好的減磨性和熱強(qiáng)度。6、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的工作條件缸體通常在處于高溫、高載荷、磨損劇烈的狀態(tài)下工作，承受較大的熱沖擊作用和承受較大的壓力，同時(shí)工作在液體油的沉浸下，工作環(huán)境潮濕。2）發(fā)動(dòng)機(jī)缸體失效形式1）過(guò)量變形；2）缸體滲漏（3）發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的性能要求1）要有足夠高的剛度、強(qiáng)度、硬度，高的耐磨性；2

24、）配氣機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)時(shí)的進(jìn)氣排氣，氣缸內(nèi)密封性好，無(wú)漏油；3）缸體工作時(shí)內(nèi)部高壓高溫，因此需要有良好的散熱條件；4）良好的減震性；4）發(fā)動(dòng)機(jī)缸體形狀復(fù)雜，因此要便于成型。7、發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋零件的工作條件、失效形式及性能要求（1）發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的工作條件缸蓋安裝在缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋失效形式過(guò)量塑性變形，拆卸后重裝密封性下降；（3）發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的性能要求1）高的高溫強(qiáng)度；2）好的密封性；3）良好的導(dǎo)熱性；4）發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋形狀復(fù)雜，因此要便于成型。8、汽車(chē)車(chē)身的工作條件、失效形式及性能要求（1）汽車(chē)車(chē)身的工作條件汽車(chē)車(chē)

25、身既是外觀裝飾性的零件，又是封閉薄殼狀的受力零件。它主要起的是支撐作用以及防止在行駛過(guò)程中損壞和駕駛?cè)嗽跊_擊過(guò)程中受到傷害的作用。由于長(zhǎng)期暴露在空氣中，所以要求有一定的防腐蝕作用，當(dāng)然其形狀的設(shè)計(jì)也要符合一定的力學(xué)規(guī)律，即減少在行駛過(guò)程中的受力，用以降低損耗。（2）汽車(chē)車(chē)身的失效形式1）一般在長(zhǎng)時(shí)間工作后由于受到內(nèi)部震動(dòng)影響容易出現(xiàn)部分部位脫焊的狀況，直接導(dǎo)致失效；2）部分區(qū)域應(yīng)力集中發(fā)生非彈性變形、扭曲3）磨損、銹蝕也是其常見(jiàn)的一種失效形式。3）汽車(chē)車(chē)身的性能要求由于汽車(chē)車(chē)身具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，所以要求有以下性能：1）足夠的強(qiáng)度；2）良好的塑性和韌性，良好

26、的沖壓性能3）一定的剛性和尺寸穩(wěn)定性；4）良好的焊接性能；作業(yè)3答：根據(jù)其工作條件，此軸失效方式主要是疲勞斷裂和軸頸處磨損，也可能出現(xiàn)沖擊過(guò)載斷裂，塑性變形或高溫蠕變。從失效分析看，設(shè)計(jì)時(shí)需要考核力學(xué)性能指標(biāo)：高的疲勞強(qiáng)度，防止疲勞斷裂；優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度、較高的韌性，防止塑性變形和沖擊過(guò)載斷裂；軸頸處具有高的硬度和耐磨性，防止磨損失效；高的蠕變抗力、耐蝕性等。2、實(shí)際晶體中的晶體缺陷有哪幾種類(lèi)型，它們分別對(duì)金屬材料力學(xué)性能有何影響？試分別舉一例在實(shí)際生產(chǎn)（生活）的應(yīng)用。答：實(shí)際晶體中偏離理想完整點(diǎn)陣的部位或結(jié)構(gòu)稱(chēng)為晶體缺陷。根據(jù)缺陷在晶體中分布的幾何特點(diǎn),可將其分

27、為3大類(lèi),即點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷。點(diǎn)缺陷會(huì)使周?chē)木Ц癜l(fā)生畸變，進(jìn)而使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力增大，從而引起材料強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降。生產(chǎn)中固溶強(qiáng)化就是利用此原理，比如熱處理（淬火）；加合金元素固溶于奧氏體、鐵素體、馬氏體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。位錯(cuò)是一種及重要的晶體缺陷，它對(duì)金屬的塑性變形，強(qiáng)度與斷裂有很重要的作用，塑性變形就其原因就是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，而強(qiáng)化金屬材料的基本途徑之一就是阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。深入了解位錯(cuò)的基本性質(zhì)與行為，對(duì)建立金屬?gòu)?qiáng)化機(jī)制將具有重要的理論和實(shí)際意義。金屬材料的強(qiáng)度與位錯(cuò)在材料受到外力的情況下如何運(yùn)動(dòng)有很大的關(guān)系。如果位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受到的阻礙較大，則材料強(qiáng)度、硬度就會(huì)較高。實(shí)際材料在

28、發(fā)生塑性變形時(shí)，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)是比較復(fù)雜的，位錯(cuò)之間相互反應(yīng)、位錯(cuò)受到阻礙不斷塞積、材料中的溶質(zhì)原子、第二相等都會(huì)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使材料出現(xiàn)加工硬化。比如生產(chǎn)中的表面噴丸強(qiáng)化技術(shù)。面缺陷原子排列不規(guī)則，常溫下晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，塑性變形抗力提高，晶界有較高的強(qiáng)度和硬度。晶粒越細(xì)，材料的強(qiáng)度越高，這就是細(xì)晶強(qiáng)化。比如，生產(chǎn)中的孕育處理，加合金元素細(xì)化奧氏體和鐵素體晶粒及馬氏體針條等。3、何謂過(guò)冷度？為什么結(jié)晶需要過(guò)冷度？它對(duì)結(jié)晶后晶粒大小有何影響？為什么？答：過(guò)冷度是指金屬其熔點(diǎn)（理論結(jié)晶溫度）與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值，合金的過(guò)冷度等于其相圖中液相線溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值。過(guò)冷度是指平衡結(jié)晶溫

29、度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差稱(chēng)為過(guò)冷度。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，在等溫等壓條件下，一切自發(fā)過(guò)程都朝著使系統(tǒng)自由能降低的方向進(jìn)行。從液、固金屬自由能g與溫度t的關(guān)系曲線可知，二曲線相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為平衡結(jié)晶溫度。在低于平衡結(jié)晶溫度時(shí)，固體的自由能低于液體的自由能，液體結(jié)晶為固體為自發(fā)過(guò)程，所以要使液體結(jié)晶，就必須具有一定的過(guò)冷度，以提供結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力，過(guò)冷度愈大，液體結(jié)晶的傾向愈大。過(guò)冷度愈大，冷卻速度越大，生核速率就越大，晶粒就越細(xì)小作業(yè)四1、根據(jù)鐵碳相圖指出滲碳體的種類(lèi)、形成過(guò)程及對(duì)鐵碳合金力學(xué)性能的影響。答：根據(jù)鐵碳相圖滲碳體一般分為5種一次滲碳體（從液體相中析出）其呈白色條帶狀分布在萊氏體之間。二次

30、滲碳體（從奧氏體中析出），沿奧氏體晶界網(wǎng)狀分布。沿原始奧氏體晶界析出且呈網(wǎng)狀分布，從而勾劃出奧氏體晶界，故成網(wǎng)狀的二次滲碳體。當(dāng)奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體后，二次滲碳體便呈連續(xù)網(wǎng)狀分布在珠光體的邊界上。三次滲碳體（從鐵素體中析出），其分布在鐵素體晶界上，但因量少、極分散，一般看不到。共晶滲碳體是由液態(tài)鐵碳合金中直接結(jié)晶出來(lái)的；由于液體原子活動(dòng)能力強(qiáng)，故共晶滲碳體常以樹(shù)枝狀形態(tài)生長(zhǎng)，而且比較粗大；由于形成共晶滲碳體的液態(tài)合金碳含量較高（4.3%），故合金中共晶滲碳體的量大。共析滲碳體是由固態(tài)下（奧氏體中）形成的；以比較細(xì)小的片狀形式存在；由于形成共析滲碳體的合金的碳含量較低（0.77%），故共析滲碳體的

31、量少。滲碳體是鐵碳合金中的強(qiáng)化相。滲碳體對(duì)性能的影響，既取決于形貌，也取決于數(shù)量，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性下降。二次滲碳體因呈連續(xù)網(wǎng)狀分布在珠光體的邊界上，所以會(huì)使材料脆性增加。一次滲碳體出現(xiàn)在過(guò)共晶鑄鐵，具有很高的硬度，脆性大，難以加工，強(qiáng)度也低于鋼。2、并根據(jù)fe-fe3c相圖分析下列各性能變化的原因：答：滲碳體是鐵碳合金中的強(qiáng)化相，隨著含碳量的增加，滲碳體的量增加，所以材料的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低，當(dāng)含碳量大于1.0%,由于網(wǎng)狀滲碳體的出現(xiàn)，導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降。當(dāng)含碳量大于2.11%,出項(xiàng)粗大的一次滲碳體，材料變得硬脆?！酒簷C(jī)械工程材料】txt(200

32、2.6.10)齊寶森姜江邊潔陳傳忠授課班級(jí)：動(dòng)力200116班總學(xué)時(shí)36h（其中講課34h,實(shí)驗(yàn)2h）山東大學(xué)課程情況登記表主教材：機(jī)械工程材料教程（齊寶森姜江邊潔陳傳忠等主編）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“教程”）；輔助教材：大學(xué)生學(xué)習(xí)方法指南（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“指南”），機(jī)械工程材料學(xué)習(xí)指導(dǎo)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“指導(dǎo)”）（齊寶森陳傳忠邊潔徐英）；參考教材：1.工程材料（第2版）（鄭銘新主編，請(qǐng)華大學(xué)出版社），2.機(jī)械工程材料（第2版）（王煥庭等主編，大連理工大學(xué)出版社），3.電廠金屬材料（宋琳生主編，水機(jī)械工程材料II課程輔導(dǎo)教案0緒論（需1h）0.1授課的重點(diǎn)緒論課講授的重點(diǎn)是材料科學(xué)的發(fā)展，工程材料在機(jī)械工業(yè)中的地位和作

33、用，本課程的研究對(duì)象、目的、性質(zhì)、內(nèi)容梗概與相應(yīng)重點(diǎn)章節(jié)說(shuō)明，以及學(xué)習(xí)要求等。使學(xué)習(xí)者在課程伊始，對(duì)機(jī)械工程材料課程的特點(diǎn)就有足夠了解與認(rèn)識(shí)，以便能有的放矢地制定自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃、選擇恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法。0.2基本要求了解學(xué)習(xí)本課程的目的與重要性；明確本課程的研究對(duì)象，主要內(nèi)容及重點(diǎn)章節(jié)；牢記貫穿本課程的“綱”材料的化學(xué)成分（化學(xué)組成）、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系與變化規(guī)律。充分認(rèn)識(shí)本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)方法等。0.3學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)學(xué)習(xí)本課程，要緊緊抓住“材料的化學(xué)成分-加工工藝T組織、結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用”之間的相互關(guān)系及其變化規(guī)律這個(gè)“綱”。綱舉目張，機(jī)械工程材料課程的各個(gè)部分、各章內(nèi)容都是以此“綱”為

34、主線索而展開(kāi)的。希望學(xué)習(xí)者在開(kāi)始學(xué)習(xí)本課程就應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到此點(diǎn)，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中，始終牢牢把握住這個(gè)“綱”。0.4教學(xué)參考資料主教材：“教程”p14；輔助教材：“指導(dǎo)”p12,“指南”p113；參考教材：1.p12，2.p12，3.p12，4.12，5.p15。機(jī)械工程材料的結(jié)構(gòu)（共需5h）授課的重點(diǎn)與難點(diǎn)1.1.1機(jī)械工程材料的微觀結(jié)構(gòu)是決定其性能的最根本性因素。為此本章介紹的機(jī)械工程材料的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，特別是實(shí)際機(jī)械工程材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等基礎(chǔ)理論是十分必要的。本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是有關(guān)金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它包括：（1）牢記有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的基本概念；（2）熟知純質(zhì)材料中三種理想的典型晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及晶體缺陷的類(lèi)型、主要形式、對(duì)材料性能的影響；（3）明確立方晶系中晶面與晶向指數(shù)的表示方法（以掌握“簡(jiǎn)單指數(shù)”為主）；（4）掌握合金相結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型、分類(lèi)、總的性能特點(diǎn)及其在合金中的地位與作用。1.1.2本章學(xué)習(xí)的難點(diǎn)及易混肴處1）線缺陷兩種基本形式位錯(cuò)模型的建立；2）立方晶系中，晶面指數(shù)與晶向指數(shù)的表示方法，晶面族與某具體晶面，晶向族與某具體晶向易混肴；1.2基本要求（1）熟悉三種典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，立方晶胞