工程材料與機械制造基礎答案

`第一章金屬材料的力學性能1、在測定強度上σs和σ0.2有什么不同？答：σs用于測定有明顯屈服現(xiàn)象的材料，σ0.2用于測定無明顯屈服現(xiàn)象的材料。2、什么是應力？什么是應變？它們的符號和單位各是什么？答：試樣單位截面上的拉力稱為應力，用符號σ表示，單位是MPa。試樣單位長度上的伸長量稱為應變，用符號ε表示，應變沒有單位。3有消滅縮頸現(xiàn)象，是否表示試樣沒有發(fā)生塑性變形？答：b點發(fā)生縮頸現(xiàn)象，k點發(fā)生斷裂。假設沒有消滅縮頸現(xiàn)象，試樣并不是沒有發(fā)生塑形性變，而是沒有產(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？怎樣推斷它的變形性質(zhì)？答：將鐘表發(fā)條拉直是彈性變形，由于當時鐘停頓時，鐘表發(fā)條恢復了原狀，故屬彈性變形。5、在機械設計時承受哪兩種強度指標？為什么？〕屈服強度。由于大多數(shù)機械零件產(chǎn)生塑性變形時即告失效?？估瓘姸取Ｓ捎谒臄?shù)據(jù)易準確測定，也簡潔在手冊中查到，用于一般對塑性變形要求不嚴格的零件。6E性愈差，這種說法是否正確？為什么？答：應依據(jù)彈性模量選擇材料。要求剛度好的零件，應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合力〔鍵力〕的強弱，與其內(nèi)部組織關系不大，而材料的塑性是指其承受永久變形而不被破壞的力量，與其內(nèi)部組織有親熱關系。兩者無直接關系。故題中說法不對。7、常用的硬度測定方法有幾種？其應用范圍如何？這些方法測出的硬度值能否進展比較？答：工業(yè)上常用的硬度測定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、維氏硬度法。其應用范圍：布氏硬度法應用于硬度值HB450的毛坯材料。洛氏硬度法應用于一般淬火件、調(diào)質(zhì)件。維氏硬度法應用于薄板、淬硬表層。承受不同方法測定出的硬度值不能直接比較，但可以通過閱歷公式換算成同一硬度后，再進展比較。8測定其硬度？〕洛氏硬度法高。缺點：測試費時，且壓痕較大，不適于成品、小件檢驗。應用：硬度值HB450的毛坯材料?！硟?yōu)點：設備簡潔，測試簡潔、快速，并不損壞被測零件。缺點：測得的硬度值重復性較差，對組織偏析材料尤為明顯。應用：一般淬火件，調(diào)質(zhì)件。庫存鋼材—布氏硬度；鍛件—布氏硬度；銼刀—布氏硬度臺虎鉗鉗口—洛氏硬度；硬質(zhì)合金刀頭—洛氏硬度 黃銅軸套——布氏硬度供給狀態(tài)的各種碳鋼鋼材——布氏硬度 硬質(zhì)合金刀片——洛氏硬度9、疲乏破壞是怎樣形成的？提高零件疲乏壽命的方法有哪些？為什么外表粗糙和零件尺寸增大能使材料的疲乏強度值減??？為什么疲乏斷裂對機械零件潛在著很大的危急性？交變應力和重復應力區(qū)分何在？答：由于材料外表或內(nèi)部有缺陷，這些缺陷處的局部應力大于屈服強度，從而產(chǎn)生局部塑性變形而斷裂。這些微裂紋隨應力循環(huán)次數(shù)的增加而漸漸擴展，使承載的有效面積削減，以致不能承受所加載荷而突然斷裂。提高疲乏壽命的方法，就是消退或削減疲乏源及延緩疲乏裂紋的擴展。一般在構造上避開應力集中；制定合理的工藝；使材料得到韌性組織，削減內(nèi)部缺陷；降低外表粗糙度，避開外表不劃傷、腐蝕；強化外表，在材料外表形成壓應力。外表粗糙易形成疲乏源。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，這些易形成疲乏源，并加快疲乏裂紋的擴展。由于材料在受到遠低于屈服應力的外力作用下，在沒有明顯塑性變形的條件下，產(chǎn)生的突然斷裂，屬低應力脆斷。12、試畫出疲乏曲線，并說明疲乏曲線所表示的含義。答：疲乏曲線說明，金屬材料承受的交變應力越大，則材料斷裂時應力循環(huán)次數(shù)越少。反之，應力循環(huán)次數(shù)越大。1350mm10mm，拉伸試驗后，將已斷裂的試樣對接起來測量，假設斷后的標距為79mm，縮頸區(qū)的最小直徑為4.9mm，求該材料的伸長率和斷面收縮率的值。答： 50522.45276％521、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

原子數(shù)單個原子的體積單個晶胞的體積44 44 3 0.74a32、什么是過冷度？它對結晶過程和晶粒度的影響規(guī)律如何？答：過冷度就是理論結晶溫度和實際結晶溫度相差的度數(shù)。在一般冷卻條件下，過冷度愈大，結晶過程進展的愈快。過冷度增加，形核率和長大速度同時增加，但形核率增加的更快，所以隨著過冷度的增加，晶粒細化。3、什么是同素異晶轉變？試畫出純鐵的冷卻曲線，并指出室溫順1100℃時的純鐵晶格有什么不同？分析曲線中消滅“平臺”的緣由。答：隨溫度的轉變，固態(tài)金屬晶格也隨之轉變的現(xiàn)象，稱為同素異晶轉變。純鐵的冷卻曲線：室溫純鐵晶格：體心立方體晶格1100℃純鐵晶格：面心立方晶格1538℃鐵發(fā)生了結晶，1394℃和912℃鐵發(fā)生了重結晶，結晶放出的熱量與冷卻散失的熱量相等，使冷卻曲線上消滅了水平線。4、簡述實際金屬晶體和抱負晶體在構造和性能上的主要差異。答：構造上：實際金屬晶體為多晶體，抱負晶體為單晶體。性能上：實際金屬晶體表現(xiàn)為各向同性，抱負晶體表現(xiàn)為各向異性。5、常見的金屬晶體構造有哪些？它們的原子排列和晶格常數(shù)各有什么特點？α-Fe、γ-FeAl、Cu、Ni、Cr、V、Zn各屬于何種晶體構造？答：常用的晶體構造有：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。體心立方晶格:立方體中心和立方體結點各占有一個原子，a=b=c，α＝β＝γ＝90°面心立方晶格:立方體六個外表中心和立方體結點各占有一個原子。a=b=c，α＝β＝γ＝90°密排六方晶格:六方晶格的上下底面中心和六方柱體的結點各占有一個原子,六方柱體中心有三個原子構成等邊三角形。 晶格常數(shù)a=b≠c，α＝β＝120°，γ＝90°。α-Fe、Cr、V屬于體心立方晶體；γ-Fe、Al、Cu、Ni屬于面心立方晶格；Mg、Zn屬于密排六方晶格。6、液態(tài)金屬結晶時，細化晶粒的方法有哪些？晶粒大小對材料的力學性能有何影響？答：液態(tài)金屬結晶時，細化晶粒的方法有〔〕加快冷卻速度，增加過冷度；〔2〕變質(zhì)處理；〔3〕附加振動。晶粒愈細小，材料的強度、硬度、塑性、韌性愈高；反之愈低。7、實際金屬晶體中存在哪些缺陷？對性能有什么影響？答：實際金屬晶體中有點、線、面三類缺陷。晶體缺陷使晶體的連續(xù)性受到破壞，所以實際晶體的強度僅是抱負晶體計算強度的萬分之幾。但在實際晶體中存在缺陷是不行避開的，而且缺陷使晶格畸變，使材料強度提高，塑性有所下降，同時還使材料的電阻增加、耐蝕性降低。8、形核有幾種？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。細化晶粒的目的。參加的物質(zhì)稱變質(zhì)劑。9、金屬同素異構轉變與液態(tài)金屬結晶有何異同之處？答：一樣點：發(fā)生了結晶，產(chǎn)生了相變，晶格構造發(fā)生了轉變。不同點：液態(tài)金屬結晶由液態(tài)轉變成固態(tài)，金屬同素異構轉變由固態(tài)轉變成固態(tài)。10、推斷以下狀況下是否有相變：〔1〕液態(tài)金屬結晶 〔2〕晶粒粗細的變化 〔3〕同素異構轉變答：液態(tài)金屬結晶、同素異構轉變產(chǎn)生了相變；晶粒粗細的變化沒有相變的產(chǎn)生。第三章鐵碳合金1、間隙固溶體和間隙相在晶體構造和性能上的差異是什么？答：間隙固溶體的晶格與溶劑的晶格一樣，溶質(zhì)原子的含量可在肯定范圍內(nèi)變化；間隙相晶格類型簡潔，與任一組元的晶格均不一樣，組元的成分比例確定。間隙固溶體是固溶體，具有綜合力學性能；間隙相是金屬間化合物，具有極高的硬度、熔點和脆性。2答：合金的共析轉變是肯定成分的固相，在肯定溫度下，同時析出兩種或兩種以上肯定成分的固相的轉變。對于鐵碳合金，共析轉變是碳含量為0.77％的奧氏體在727℃同時析出肯定成分的鐵素體和滲碳體的轉變。 反響式為：

AFs

FeC3顯微組織的特征：由于鐵素體和滲碳體在恒溫下同時析出，兩相相互制約生長，因此，形成鐵素體和滲碳體層片交替排列的細密的機械混合物——珠光體。合金的共晶轉變是肯定成分的液相在肯定溫度下同時析出兩種或兩種以上肯定成分的不同固相的轉變。4.311482.11％的奧氏體和滲碳體的轉變。反響式為： LC

1AE

FeC3顯微組織的特征：由于奧氏體和滲碳體在恒溫下同時形成，因此，形成在滲碳體基體上彌散分布奧氏體的魚骨狀機械混合物——萊氏體。3、合金中相組分與組織組分區(qū)分何在？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一樣、構造一樣，并與其他局部以界面分開的均勻組成局部；合金中的組織是指相的組合。3亞共析鋼的相組分是：F和FeC； 組織組分是：F和P。3亞共晶白口鑄鐵中的相組分是：F和FeC；′組織組分是：P、FeCL′3 3 Ⅱ e3一樣點：在常溫固態(tài)下，碳鋼與白口鑄鐵的相組分都是FFeC。33不同點：形成FeC的母相不同，形態(tài)不同。334、畫出簡化的Fe-FeC相圖中的鋼局部相圖，標出各特性點的符號，并進展以下分析：3標注出相圖中空白區(qū)域的組織組分和相組分；分析特性點P、S、E、C的含義；分析碳含量為0.4％的亞共析鋼的結晶過程，并計算其在室溫下的組織組分和相組分的相對量；分數(shù)。P72℃，碳含量為0.021時析出的鐵素體成分點；S點：7270.77％，共析轉變點；E點：11482.11％，碳在奧氏體中到達的最大溶解度點，也是共晶轉變時結晶的奧氏體成分點；C點：11484.34％，共晶轉變點?！?〕碳含量為0.4％的亞共析鋼的結晶過程為：L→L+A→A→F+A→P+F0.4％的亞共析鋼在室溫下的組織是P+F，其相對量為：F 0.770.40 0.770.02180.770.0218P=1-F=1-48=52％3碳含量為0.4％的亞共析鋼在室溫下的相是F+FeC，其相對量為：3F 6.690.40 6.690.0218FeC3

6.69