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1、工程材料习题参考答案工程材料习题参考答案13章20102010年年9 9月月第一章第一章.习题参考答案习题参考答案1-11-1、名词解释名词解释bb抗拉强度抗拉强度-金属材料在拉断前的最大应金属材料在拉断前的最大应力，它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。力，它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。p3p32 2、ss屈服强度屈服强度-表示材料在外力作用下表示材料在外力作用下开始产生塑性变形的最低应力，表示材料抵开始产生塑性变形的最低应力，表示材料抵抗微量塑性变形的能力。抗微量塑性变形的能力。p4p40.20.2屈服强度屈服强度-试样产生试样产生0.2%0.2%残余应变残余应变时的应力值为该材料的条
2、件屈服。时的应力值为该材料的条件屈服。p4p4伸长率伸长率-塑性的大小用伸长率塑性的大小用伸长率表示。表示。p4p4HBSHBS布氏硬度布氏硬度-以以300300KgKg的压力的压力F F将直径将直径D D的的淬火钢球压入金属材料的表层，经过规定淬火钢球压入金属材料的表层，经过规定的保持载荷时间后，卸除载荷，即得到一的保持载荷时间后，卸除载荷，即得到一直径为直径为d d的压痕。的压痕。p5p5HRCHRC洛氏硬度洛氏硬度-是以是以120120o o 的金刚石圆锥体的金刚石圆锥体压头加上一定的压力压入被测材料，根据压头加上一定的压力压入被测材料，根据压痕的深度来度量材料的软硬，压痕愈深，压痕的深
3、度来度量材料的软硬，压痕愈深，硬度愈低。硬度愈低。p5p51-21-2、试分别讨论布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬、试分别讨论布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度适用及不适用于什么场合？度适用及不适用于什么场合？1 1、布氏硬度、布氏硬度适用于退火和正火态的黑色金属和有色金属工件，适用于退火和正火态的黑色金属和有色金属工件，不适用于太薄、太硬（不适用于太薄、太硬（450450HBHB）的材料。的材料。2 2、洛氏硬度、洛氏硬度适用于检测较薄工件或表面较薄的硬化层的硬度，适用于检测较薄工件或表面较薄的硬化层的硬度，不适用于表面处理和化学热处理的工件。不适用于表面处理和化学热处理的工件。3 3、维氏硬度、维氏硬
4、度适用于零件表面薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度，适用于零件表面薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度，不适用于退火和正火及整体淬火工件。不适用于退火和正火及整体淬火工件。1 1、布氏硬度、布氏硬度适用于退火和正火态的黑色金属和有色金适用于退火和正火态的黑色金属和有色金属工件属工件不适用于淬火态的碳素钢和合金钢及铜合不适用于淬火态的碳素钢和合金钢及铜合金工件。金工件。2 2、洛氏硬度、洛氏硬度适用于淬火态的碳素钢和合金钢工件，适用于淬火态的碳素钢和合金钢工件，不适用于表面处理和化学热处理的工件。不适用于表面处理和化学热处理的工件。3 3、维氏硬度、维氏硬度适用于表面处理和化学热处理的工件，适用于表面处理
5、和化学热处理的工件，不适用于退火和正火及整体淬火工件。不适用于退火和正火及整体淬火工件。第二章第二章.习题参考答案习题参考答案2-12-1、名词解释、名词解释1 1、晶体、晶体 p9p9晶体晶体-指原子（原子团或离子）按一定的指原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体。几何形状作有规律的重复排列的物体。2 2、非晶体、非晶体 p9p9非晶体非晶体-组成物质的原子是无规律、无次组成物质的原子是无规律、无次序地堆聚在一起的物体。序地堆聚在一起的物体。3 3、单晶体、单晶体 p11p11 单晶体单晶体-结晶方位完全一致的晶体。结晶方位完全一致的晶体。4 4、多晶体、多晶体 p11
6、p11 多晶体多晶体-由多晶粒组成的晶体结构。由多晶粒组成的晶体结构。5 5、晶粒、晶粒 p11p11晶粒晶粒-每个小晶体具有不规则的颗粒状外形。每个小晶体具有不规则的颗粒状外形。2-22-2、何谓空间点阵、晶格、晶体结构和晶胞、何谓空间点阵、晶格、晶体结构和晶胞？常用金属的晶体结构是什么？划出其晶胞，？常用金属的晶体结构是什么？划出其晶胞，并分别计算起原子半径、配位数和致密度？并分别计算起原子半径、配位数和致密度？1 1、空间点阵、空间点阵 p9p9空间点阵空间点阵-为了便于分析各种晶体中的原子为了便于分析各种晶体中的原子排列及几何形状排列及几何形状,通常把晶体中的原子假想为通常把晶体中的原
7、子假想为几何结点几何结点,并用直线从其中心连接起来并用直线从其中心连接起来,使之使之构成一个空间格子。构成一个空间格子。3 3）、致密度）、致密度致密度致密度 面心立方晶格面心立方晶格:1 1）、原子半径）、原子半径 2 2）、）、配位数配位数12123 3）、致密度）、致密度nunu/v/v 074074(a)(a)體心立方晶格體心立方晶格(b)(b)面心立方晶格面心立方晶格 密排六方晶格密排六方晶格 金屬三種典型晶格配位數示意圖金屬三種典型晶格配位數示意圖2 2实际晶体实际晶体 p12p12答：实际晶体则为多晶体，由许多不同位向答：实际晶体则为多晶体，由许多不同位向的小晶粒组成，且有许多晶
8、体缺陷，如点缺的小晶粒组成，且有许多晶体缺陷，如点缺陷（空位、溶质原子），线缺陷（位错），陷（空位、溶质原子），线缺陷（位错），面缺陷（晶界等），具有伪各向同性。面缺陷（晶界等），具有伪各向同性。3 3、单晶体呈各向异性是由于单晶体在不同晶、单晶体呈各向异性是由于单晶体在不同晶向上的原子密度不同，在不同方向上的原子向上的原子密度不同，在不同方向上的原子结合力不同，因而其弹性模量也不同，显示结合力不同，因而其弹性模量也不同，显示出各向异性。出各向异性。p10p10p11p114 4、多晶体多晶体在大多数情况下没有各向异性现象在大多数情况下没有各向异性现象,因为多晶体是由大量彼此位向不同的晶粒组因
9、为多晶体是由大量彼此位向不同的晶粒组成，多晶体中各个晶粒的位向紊乱，其各向成，多晶体中各个晶粒的位向紊乱，其各向异性显示不出来，结果使多晶体呈现各向同异性显示不出来，结果使多晶体呈现各向同性或称伪无向性。性或称伪无向性。p11p112-42-4、何谓、何谓同素异晶转变同素异晶转变？试以铁为例说明之？试以铁为例说明之？答：同素异晶转变答：同素异晶转变是一种金属具有两种或两是一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，把这种金属的不同晶体种以上的晶体结构，把这种金属的不同晶体结构改变的现象。结构改变的现象。p18p18如铁在结晶之后继续冷却时，会发生结构的如铁在结晶之后继续冷却时，会发生结构的变化，从一
10、种晶格转变为另一种晶格变化，从一种晶格转变为另一种晶格 -Fe-Fe 1394-Fe 921-Fe 1394-Fe 921-Fe。2-52-5、在实际晶体中存在着哪几类缺陷？、在实际晶体中存在着哪几类缺陷？答：答：在实际晶体中存在着：在实际晶体中存在着：点缺陷（空位、溶质原子）点缺陷（空位、溶质原子）2 2、线缺陷（位错：刃型位错和螺型位错）、线缺陷（位错：刃型位错和螺型位错）3 3、面缺陷（晶界、亚晶界等）、面缺陷（晶界、亚晶界等）2-102-10、为什么金属结晶时一定要有过冷度？冷、为什么金属结晶时一定要有过冷度？冷却速度与过冷度的关系是什么？却速度与过冷度的关系是什么？p15p15答：答
11、：在平衡温度处，液体与晶体处于动平衡状在平衡温度处，液体与晶体处于动平衡状态，此时，液体的结晶速度与晶体的熔化速度态，此时，液体的结晶速度与晶体的熔化速度相等。也就是当金属处于平衡温度时，金属不相等。也就是当金属处于平衡温度时，金属不能进行有效的结晶过程。要使结晶进行，则必能进行有效的结晶过程。要使结晶进行，则必须将液体冷至低于平衡温度。晶体总是在过冷须将液体冷至低于平衡温度。晶体总是在过冷的情况下结晶的，因此过冷是金属结晶的必要的情况下结晶的，因此过冷是金属结晶的必要条件，所以，金属结晶时一定要有过冷度。条件，所以，金属结晶时一定要有过冷度。冷却速度与过冷度的关系是冷却速度愈大，过冷却速度与
12、过冷度的关系是冷却速度愈大，过冷度也愈大。冷度也愈大。第三章第三章.习题参考答案习题参考答案3-13-1、塑性变形的基本方式有几种？塑性变形、塑性变形的基本方式有几种？塑性变形的的物理本质是什么？的的物理本质是什么？p22p222424答：答：塑性变形的基本方式有：塑性变形的基本方式有：滑移和孪生。滑移和孪生。塑性变形的的物理本质：塑性变形的的物理本质：是在较大应力作用下迫使组成金属的晶粒是在较大应力作用下迫使组成金属的晶粒内部产生滑移，同时使晶粒间也产生滑移与内部产生滑移，同时使晶粒间也产生滑移与转动，或者使金属内部产生孪晶，使金属内转动，或者使金属内部产生孪晶，使金属内部发生不可恢复的变形
13、。部发生不可恢复的变形。塑性变形的的物理本质塑性变形的的物理本质：滑移和孪生共同产生的塑性变形。滑移和孪生共同产生的塑性变形。P24 P24 滑移是晶体的一部分相对另一部分做整滑移是晶体的一部分相对另一部分做整体刚性移动。孪生是在切应力的作用下，晶体刚性移动。孪生是在切应力的作用下，晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面（孪生面）产生一定角度的切变（孪生面）产生一定角度的切变3-7.3-7.怎样区分冷加工和热加工？为什么锻件比怎样区分冷加工和热加工？为什么锻件比铸件的力学性能好？热加工会造成哪些组织缺铸件的力学性能好？热加工会造成哪些组织缺陷？陷？答：金属的
14、冷加工和热加工的界限是以金属的答：金属的冷加工和热加工的界限是以金属的再结晶温度来区分的。再结晶温度来区分的。锻件：锻件：经过热塑性变形把粗大的柱状晶和枝晶经过热塑性变形把粗大的柱状晶和枝晶击碎并形成等柱细晶组织，改善力学性能。还击碎并形成等柱细晶组织，改善力学性能。还可将铸态金属中的疏松、气孔、微裂纹，经热可将铸态金属中的疏松、气孔、微裂纹，经热塑性变形被压实或焊合，从而使组织致密，性塑性变形被压实或焊合，从而使组织致密，性能提高。所以，锻件比铸件的力学性能好。能提高。所以，锻件比铸件的力学性能好。热加工会造成纤维组织缺陷：热加工会造成纤维组织缺陷：经热塑性变形后，金属中的非金属夹杂物沿经热塑性变形后，金属中的非金属夹杂物沿着变形的流动方向破碎和拉长，并沿着被拉着变形的流动方向破碎和拉长，并沿着被拉长的金属晶粒的界面分布，形成纤维组织长的金属晶粒的界面分布，形成纤维组织（流线），使金属的性能具有明显的各向异（流线），使金属的性能具有明显的各向异性。性。共析钢珠光体组成相共析钢珠光体组成相F和和Fe3C相对量相对量(重要补充重要补充)FSK/QK100%(6.690.77)/6.69100%88%F 188%12%QSK