机械工程材料习题答案.ppt

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1、第一章材料的结构和金属的结晶根据材料属性，工程材料可分为金属材料、非金属材料和复合材料。其中金属材料又分为钢铁（黑色）材料和非铁（有色）材料；非金属材料又可分为无机非金属材料和有机高分子材料。-Fe的晶格类型是体心立方（bcc）；γ-Fe的晶格类型是面心立方（fcc）；纯Mg的晶格类型是密排六方（hcp）。典型钢锭的显微组织分区及各区的力学性能。第二章金属的塑性变形与再结晶常温下塑性变形的主要方式是滑移；滑移的微观机制是位错运动。所以提高材料抗塑性变形的能力（提高屈服强度）的本质是提高位错运动的阻力。第三章材料的力学性能主要的硬度指标HB、HR和HV各自的测量原理；HBW和HBS

2、，HRA、HRB和HRC在测量方法上的差别及对应的适用范围。磨损的微观机制（4大类）。蠕变是在一定外力作用下，随着时间的延长，材料缓慢地产生塑性变形的现象。由蠕变变形而最终导致的断裂称为蠕变断裂。只要应力的作用时间相当长，蠕变在应力小于弹性极限时也能出现。金属材料高温力学性能指标有蠕变极限（金属在高温长期载荷作用下的塑性变形抗力）和持久强度极限（金属在高温长期载荷作用下的断裂强度），分别对应着常温下的屈服和抗拉强度。材料的失效及对应性能表征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

3、，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，它有确定的成分和结构，但没有形态的概念。（2）两者的反应物状态不一样，共晶反应的反应物是液相L；共析反应的反应物是固相S。2、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。答：固溶强化：溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错运动时受到阻力增大。弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时，会提高合金的强度、硬度及耐磨性。这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化。加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位

4、错运动阻力，引起塑性变形抗力的增加，提高合金的强度和硬度。区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化是通过产生晶格畸变，使位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加工强化是通过力的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比，通过固溶强化得到的强度、硬度最低，但塑性、韧性最好，加工强化得到的强度、硬度最高，但塑韧性最差，弥散强化介于两者之间。3、有尺寸和形状完全相同的两个Ni-Cu合金铸件，一个含wNi10%，另一个含wNi50%，铸后缓冷，问固态铸件中哪个偏析严重，为什么？怎样消除偏析？答：

5、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。4、共晶点与共晶线有何关系？共晶组织一般是什么形态、如何形成？（略）5、为什么铸造合金常选用具有共晶成分或接近共晶成分的合金？（略）用于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？答：压力加工的合金需要塑性好，单相固溶体成分的合金正好能满足这一要求。6、在Pb-Sn相图中，指出合金组织中:含βII最多和最少的成

6、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相二次凝固析出，βII存在于α相基体中。因此，在Pb-Sn二元系中含βII最多的成分在wSn19%处；最少的成分在相图左端大约wSn1%。答：（2）共晶反应点对应的合金最终能够获得100%共晶组织，即共晶含量最多处wSn61.9%。共晶成分最少的合金可能出现在wSn19%和wSn97.7%之中。通过计算：wSn19%wSn97.7%W共晶%=（97.7-61.9）/（97.7-

7、19）=35.8/78.7=45.5%W共晶%=（61.9-19）/（97.7-19）=42.9/78.7=54.5%因此，共晶成分最少的合金为wSn19%。答：（3）固液相之间温差值越大，产生的枝晶偏析就越严重。因此，在Pb-Sn二元系中，最容易产生偏析的成分就在两个端际固溶体最大溶解度处，即wSn19%和wSn97.7%处；最不容易产生偏析的成分在共晶点处，即wSn61.9%处。7、利用Pb-Sn相图，分析含wSn30%的合金在下列各温度时组织中有哪些相合组织组成